KR200268097Y1 - 이종등 시퀸스제어 등기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 백열등과 방전등을 동시에 구비한 램프부와 적외선 센서에 의해 등기구 주변의 인체를 감지하여, 현재시각과 감지된 사람의 점유율에 따라 방전등을 점등할지 또는 인체감지 때에만 백열등을 점등할지를 시퀸스 제어하는 것을 특징으로 하는 등기구로써, 등기구 주변에 사람의 점유율이 크면 지속적인 점등시 에너지 효율이 큰 방전등을 점등하고, 사람의 점유율이 적을 경우에는 순간 점ㆍ소등시 에너지 효율이 높은 백열등을 인체감지때만 점등 운영하는 등기구이다.

Description

이종등 시퀸스제어 등기구{Sequence control of different kinds of lamps}

등기구를 크게 세부분으로 나눈다면 반사체 및 외형부, 전기적 구성부, 발광 램프부로 나뉠 수 있는데, 최적의 조명효과를 얻기 위해서는 여러가지 환경인자를 고려한 후 최적의 등기구를 선택해야 한다.

예를 들면,

일반 가정에서 사람이 지속적으로 점유할 확률이 높은 방의 조명은 자연광에 가까운 형광등을 구비한 등기구를 설치하고, 화장실에는 사람이 화장실을 점유하는 시간이 지속적이기보다는 잠깐씩 짧은 시간만 사람이 점유할 확률이 높아 백열등을 구비한 등기구를 설치한다.

이유는,

형광등은 백열등에 비해 초기 점등에 경우 큰 전력 소모를 필요로 하나 지속적인 점등(약 30분 정도가 분기점)을 할 경우에는 백열등에 비해 전력소모가 적기 때문이다. 즉, 자주 점ㆍ소등하며, 점등 후 지속시간이 짧을 경우에는 백열등이 유리하지만 점ㆍ소등 횟수가 적고 점등 후 지속시간이 길 경우에는 형광등이 유리하기 때문이다.

그러나,

일반 가정의 방과 화장실처럼 점ㆍ소등 주기가 뚜렷한 특징을 가질 수도 있지만, 명확하지 못하거나 시간대별, 요일별, 계절별로 점ㆍ소등 주기가 달라지는 환경인자를 구비한 장소의 경우도 있어, 이러한 장소에는 어떤 형태의 램프를 구비한 등기구를 설치할 것인지 애매할 경우가 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 백열등과 방전등( 일반적으로 형광등, 나트륨등, 수은등, 메탈할라이드등을 의미한다. )을 동시에 구비한 램프부와 인체를 감지할 수 있는 적외선 센서를 구비한 센서부를 통하여 조명하고자 하는 공간에 인체가 감지되면 사람이 점유하는 시간을 단위시간 동안 누적하여 기준시간(기준점유율) 초과여부로 백열등을 점등할 것인지 방전등을 점등할 것인지를 제어하는 제어부를 구비한 등기구를 개발하는 것이 본 고안의 핵심목적이다.

종래의 등기구 점멸제어 방법은,

사람의 수동작에 의한 스위치 점멸방법 : 벽체 매입형 스위치

일출ㆍ몰에 따른 Cds소자에 의한 자동 점멸방법 : 보안등

무선 원격제어에 의한 점멸방법 : 기지국을 통한 점멸을 실시하는 가로등

시간 타이머에 의한 자동 점멸방법 : 보안등

적외선 센서에 의한 점멸방법 : 아파트 계단의 다운라이트

위와 같이 다양한 등기구의 점멸방법이 있어 왔으나,

조명공간에 사람의 점유율과 현재 시각에 따라 방전등과 백열등을 선택적으로 자동점멸 제어하는 것은 본 고안이 최초 고안이다.

본 고안이 이루고자하는 핵심적인 과제를 정리하면 아래와 같다.

첫 째. 적외선 센서에 의해 사람의 점유율을 검출하는 것

둘 째. 검출된 점유율을 단위시간당 점유율로 데이터화하는 것

셋 째. 현재시각의 시간대가 심야시간대 이전인가 이후인가를 판단하는 것

넷 째. 현재시각과 단위시간당점유율에 따라 방전등 또는 백열등 중 어느것을 선택 점등해야 할지 판단하는 것

다섯째. 백열등이 점등 선택되었을 경우, 단위시간 동안 사람이 감지될 경우에만 점등되며 사람이 감지되지 않을 경우에는 소등되게 하는 것

여섯째. 방전등이 점등되었을 경우 단위시간동안 지속적으로 점등하게 하는것

일곱째. 상기 다섯째 여섯째 과정중인 단위시간 동안 적외선 센서는 지속적으로 인체 점유율을 누적시켜 다음 단위시간 점등제어 자료를 누적시키는 것

여덟째. 제어프로그램의 셋팅 및 리셋팅, 이상 유ㆍ무의 검출과 정보를 리모콘으로 제어할 수 있게 하는 것

아홉째. 상기 기술적 과제들을 유기적으로 결합하여 하나의 시스템으로 통합 운영 및 제어하는 것

본 고안은 상기 9가지의 기술적 과제를 해결하고 상호 기술적 과제들이 결합하여 하나의 통합 시스템으로 만드는 것을 통하여 경제적이고 효율적인 등기구 점멸 운영을 할 수 있는 이종등(異種燈) 시퀸스 제어 등기구를 고안하는 것을 기술적 과제이자 목표로 계발하여 이종등(異種燈) 시퀸스 제어 등기구가 고안된 것으로 아래 고안의 구성에서 상세하게 설명한다.

도 1은 이종등(異種燈) 시퀸스 제어 등기구의 제어 SYSTEM FLOWCHART

도 2는 이종등(異種燈) 시퀸스 제어 등기구의 블록도

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 램프부 200 : 제어부

300 : 전원부 400 : 누전차단기

500 : 프로그램부 600 : 센서부

610 : 센서검지기 700 : 모순검지부

800 : 리모콘 810 : 수동조작부

900 : 컨트롤박스

도 2를 보면 램프부에 전등1과 전등2는 백열등을 설치하며, 전등 3은 방전등을 설치하고 바로 해당 안정기를 연결해서 제어부( 200 )에 연결한다.

전등1 및 2에 접속된 전기배선은 제어부( 200 )에 접속되며, 전등3은 안정기를 통해 제어부( 200 )에 접속된다.

전원부( 300 )는 시공현장의 전원에 접속하여 전원을 공급한다.

누전차단기( 400 )는 회로이상을 검출하여 누전 전류로 인하여 인명피해 및 기기보호를 한다.

프로그램부( 500 )는 제어부에 의해 제어를 실시하고자 하는 프로그램을 저장하고 있다.

센서부( 600 )는 2개의 센서로 구성되어 있으며, 리모콘과 수광ㆍ발광하는 적외선 센서로 수광센서를 통하여 제어프로그램의 셋팅 및 리셋팅을 실시 및 모순검출 제어신호를 수신하며, 모순검지부 ( 700 )에 의해 모순이 검출되면 모순의 검출 및 종류를 리모콘( 800 )에 송출하는 발광센서로 구성된다.

센서 검지기( 610 )는 조명하고자 하는 공간의 일정 영역에 사람이 점유하는 것을 감지하여 제어부에 점유시간(점유율) 데이터를 만들기 위한 기본적인 정보를 제공해 주기 위하여 3개의 인체감지 센서로 구성되어 있으며, 현재까지 적외선센서가 가장 유효하다 또한, 출력 조절부가 있어 출력을 조절할 수 있다. 특히 인체감지 센서의 출력을 높인다는 것은 등기구 주변에 접근한 사람의 점유율(점유시간)이 길어지고 감지 범위가 넓어진다는 것을 의미한다.

모순검지부( 700 )는 등기구 관리자가 주간에도 이상 유무를 확인할 수 있게 센서부의 적외선 수광센서를 통하여 리모콘으로부터 모순검출제어 신호가 수신되면 테스트 시그널을 램프부에 전송하여 램프의 단선 유무검출 및 누전차단기 작동유무 및 시스템 이상유무를 판단하여 적외선 센서부의 발광센서를 통하여 리모콘에 송출하며, 평상시 백열등 2개와 방전등 1개로 구성된 램프중 백열등 1개가 단선되면 램프의 단선여부를 송출만 하고 기존의 제어방식 대로 제어하나 백열등 2개가 모두 단선되면 등기구 주변사람의 점유율과는 무관하게 무조건 방전등을 전체 점ㆍ소등 시간동안 계속 점등하고, 역시 방전등이 단선되면 백열등을 등기구 주변의 점유율과 무관하게 지속적으로 점등하는 제어를 실시할 정보를 제어부에 제공한다.

리모콘( 800 )은 아래와 같은 기능을 갖는다.

첫째. 보안등 관리자가 주간에도 이상 유무를 확인할 수 있게 모순검출 제어신호를 보내고, 모순이 검출되면 모순의 종류가 램프 단선, 누전차단기 이상, 시스템 이상을 수신 및 디스플레이 하는 기능

둘째. 프로그램의 셋팅 및 리셋팅 기능으로,

1. 현재시각 입력

2. 점등시간 설정

3. 소등시간 설정

5. 무선 제어신호에 의한 점ㆍ소등 설정

4. 심야시간 설정

5. 표준모드

6. 절전모드

7. 단위시간 설정( 점유율 데이터 누적시간 )

8. 방전등의 종류( 형광등, 나트륨등, 수은등, 메탈할라이드등 )

9. 기준점유율( 0 ~ 61 )

셋째. 단위시간이 최소한 1시간 이상인 것은 나트륨등을 방전등으로 채용할 경우 1시간내 재점등이 방지되어 에너지 이용율을 높이고자 하는 것이며 점등 램프가 너무 자주 바뀌지 않으며, 형광등과 백열등의 손익분기 시간이 약 30분이기 때문이다.

수동조작부( 810 )는 리모콘 제어가 기본이지만 수동으로 제어가 가능하게 수동조작부를 둔 것으로 상기 리모콘( 800 )의 기능을 갖춘다.

컨트롤박스( 900 )는 내부 기기를 보호하며 방수처리 및 시건 장치가 구비된 구조이다.

제어부( 200 )는 이종등(異種燈) 시퀸스 제어 등기구 전체 시스템을 제어하는 것으로 도 1의 제어 SYSTEM FLOWCHART와 같은 기본적인 제어를 담당한다.

상세하게 제어부는,

모순검지부의 모순검출에서 리모콘 또는 수동조작부와의 데이터 처리관계제어, 전자식 안정기의 종류에 따른 전기적인 매칭관계 제어, 프로그램부와의 상호관계제어, 센서부의 리모콘과의 상호제어, 인체감지제어, 사람의 점유율에 따른 등기구의 제어, 등기구의 단선 고장시 모순제어를 실시하며,

특히, 셋팅된 점등방법에 따라 백열등 또는 방전등을 초기점등하고, 센서검지기의 인체감지 센서를 구동시켜 인체감지 센서의 감지 영역내에 사람의 점유시간을 검출하게 하고, 검출된 데이터를 수신하여, 단위시간당 데이터를 누적한 점유율과 기준점유율(등기구의 선택을 기준하는 수치량으로 분 단위 입력값)을 데이터화하여, 초기 점등된 램프의 지속적인 점등 또는 다른 램프로의 다음 단위시간 동안 전환점등을 판단하며, 사람의 점유시간이 적어서 백열등을 점등한 경우, 사람이 검출될 경우만 점등하고 사람이 검출되지 않을 경우에는 소등시키는 점ㆍ소등 제어를 실시하며, 모순검출에 따라 백열등 1개가 단선고장일 경우에는 상기제어 흐름에 변화가 없고 백열등 2개가 모두 단선일 경우 무조건 방전등 점등되고, 방전등 단선고장시 무조건 백열등 점등되게 하는 모순제어를 실시한다.

상기 제어에 있어서 변수 및 상수 값은 리모콘 또는 수동조작부에 의해 관리자에 의한 능동제어를 실시하게 되는데 보안등에 본 이종등 시퀸스 제어 등기구를 적용한다면 아래와 같은 실시 예를 볼 수 있다.

- 보안등에 적용한 일 실시 예 -

< 설치 시공 및 셋팅 >

램프부는 백열등 2개와 방전등 1개로 구성하며 방전등은 형광등(장미전구)을 적용하여 구성하고, 램프부와 센서 검지기, 컨트롤박스는 전주 또는 설치될 장소의 상단부에 고정 설치되고 지역 전원에 접속하여 설치하는 것으로 간단히 시공이 종료된다.

프로그램 셋팅은, 점ㆍ소등 방법은 타이머에 의한 방법으로 계절별 일몰시간과 일출시간에 점ㆍ소등되며, 심야시간 설정을 0시, 단위시간(점유율 데이터 누적시간)을 1시간으로 설정한 후 기준점유율(등기구의 선택을 기준하는 수치량)을 0시 이전엔 20분, 0시 이후에는 30분, 초기 점등은 형광등을 선택했다. 상기 셋팅이 번거러울 것을 감안하여 상기 셋팅되는 변수값들은 표준모드를 선택하면 되게끔 미리 메모리 하였으며, 농어촌 지역의 특성에 맞는 변수값은 절전모드에 메모리 되었다.

< 상기 보안등의 운영 예 >

18:00-19:00 본 보안등은 계절로 겨울인 11월에, 18시에 형광등으로 초기 점등되었다.

19:00-20:00 점등된 후 센서검지기에 의해서 단위시간(1시간) 동안 사람이검출된 시간의 누적량은 40분간이었다.

20:00-21:00 계속 형광등이 점등되었으며, 20:00-21:00까지의 점유율이 50분 검출됨.

21:00-22:00 계속 형광등이 점등되었으며, 21:00-22:00까지의 점유율이 35분 검출됨.

22:00-23:00 계속 형광등이 점등되었으며, 22:00-23:00까지의 점유율이 15분 검출됨.

23:00-00:00 형광등이 소등되고 센서센지기에 사람이 검지될 경우에만 백열등을 점등하고 사람이 검지되지 않으면 소등됨.

23:00-00:00까지의 점유율이 7분 검출됨.

00:00-01:00 형광등이 소등되고 센서검지기에 사람이 검지될 경우에만 백열등을 점등하고 사람이 검지되지 않으면 소등됨.

00:00-01:00까지의 점유율이 5분 검출됨.

< 공중화장실에 적용한 다른 운영 예 >

공중화장실에, 심야시간 설정을 11시, 단위시간을 1시간, 11시 이전에는 기준 점유율을 0분, 11시 이후에는 61분으로 설정한다면 다음과 같은 제어 결과가 실시된다. 11시 이전에는 항상 형광등만 점등되고, 11시 이후에는 항상 사람이 감지될 경우에만 백열등이 점등된다.

상기 제어 변수 값은 리모콘 또는 수동조작부에 의해 제어되지만 변수 값을 일일이 셋팅하는 것이 번거로와 표준모드와 절전모드를 두어 미리 변수 값을 입력해 놓았으므로 변수입력의 번거로움이 없게 하였다.

표준모드는 계절별 일몰시간 30분 후 방전등을 점등하고 0시까지는 1시간 단위로 사람의 점유율이 20분 이상이면 방전등을 점등하고 20분 이하이면 사람이 감지될 경우에는 백열등을 점등한다. 0시 이후에는 1시간 단위로 사람의 점유율이 30분 이상이면 방전등을 점등하고 30분 이하이면 사람이 감지될 경우에만 백열등을 계절별 일출시간 30분전까지 점등 운영한다.

절전모드는 계절별 일몰시간 30분 후 백열등을 점등하고 0시까지는 1시간 단위로 사람의 점유율이 30분 이상이면 방전등을 점등하고 30분 이하이면 사람이 감지될 경우에는 백열등을 점등한다. 0시 이후에는 1시간 단위로 사람의 점유율이 40분 이상이면 형광등을 점등하고 40분 이하이면 사람이 감지될 경우에만 백열등을 계절별 일출시간 30분전까지 점등 운영하는 것으로 절전모드는 도심 외곽지역에 인적이 한적한 장소에 사용하는 운영모드이다.

정리하면;

백열등과 방전등(형광등, 나트륨램프, 수은등, 메탈할라이드램프)이 복수개(기본적으로 백열등 2개와 방전등 1개)으로 구성된 것을 특징으로 하는 램프부로 구성된 이종등 시퀸스 제어 등기구로써, 입력된 초기점등 램프로 점등 한 후 센서 검지기(적외선센서)에 의해 조명 공간에 사람을 감지하여 사람의 점유율( 등기구 주변의 공간에 사람이 점유하고 있는 시간량의 누적)을 수집하여 제어부에 전송하고 제어부는 현재시각과 단위시간당 등기구 주변에 사람이 점유한 점유율과 기준점유율(등기구의 선택을 기준하는 수치량)을 비교하여 백열등을 점등할 것인지, 방전등을 점등할 것인지를 판단(기준점유율 이하는 백열등을 사람이 감지될 경우에만 점등하고, 그 이상은 방전등을 지속적으로 점등하는 것)하고 다시 단위시간동안 상기 논리제어를 반복하며, 모순검지부에 의해 램프의 고장 유무에 따라 논리제어를 달리하는(백열등 1개 고장시 논리제어에 변동이 없음, 백열등 2개 고장시 무조건 방전등 점등, 방전등만 고장시 사람의 감지여부에 관계없이 백열등 계속점등) 제어부와 주간에도 램프의 단선상태 등을 리모콘으로 확인하는 모순검지부, 안정기 및 표준모드와 절전모드를 두어 단위시간, 기준점유율 등의 변수값을 저장한 프로그램부, 인체감지센서 3개와 리모콘과의 수ㆍ발신용 센서 2개와 출력조절부를 갖는 센서검지기와 센서부, 누전차단기, 리모콘, 이종등을 구비한 램프부로 구성되어 사람통행이 잦을 경우에는 처음 점등에 많은 전력을 소모하지만 지속적으로 점등시 유리한 방전등을 점등하고 사람통행이 적을 경우에는 잠깐씩 점ㆍ소등하는 것에 유리한 백열등을 점등하는 제어를 통해 효과적인 에너지활용과 조명효과를 얻는 이종등 시퀸스 제어 등기구

램프의 특성상 형광등(또는 나트륨등, 수은등, 메탈할라이드등)은 장시간 지속적으로 점등하는 것이 유리한 반면 백열등은 자주 점ㆍ소등하는 장소에 유리하다.

본 고안에서는 등기구 주변에 사람이 자주 검지 및 점유할 경우에는 형광등을 점등하여 지속적으로 점등하고 등기구 주변에 사람이 적은 시간 점유하거나 검지될 경우에는 백열등을 사람이 검지될 경우에만 점등하여 등기구를 점ㆍ소등 운영하는 것으로 효과적인 조명 및 에너지 절약의 효과를 얻고자 하는 것이다.

Claims (1)

1. 백열등과 방전등이 복수개로 구성된 것을 특징으로 하는 램프부로 구성된 이종등 시퀸스 제어 등기구로써, 입력된 초기점등 램프로 점등 한 후 센서검지기에 의해 조명 공간에 사람을 감지하여 사람의 점유율을 수집하여 제어부에 전송하고 제어부는 현재시각과 단위시간당 등기구 주변에 사람이 점유한 점유율을 입력된 단위시간당 기준점유율의 입력값과 비교하여 백열등을 점등할 것인지, 방전등을 점등할 것이지를 판단 점등운영하고, 다시 단위시간동안 상기 논리제어를 반복하며, 모순검지부에 의해 램프의 고장 유무에 따라 논리제어를 달리하는 제어부와 주간에도 램프의 단선상태 등을 리모콘으로 확인하는 모순검지부, 안정기 및 표준모드와 절전모드를 두어 단위시간, 기준시간 등의 변수값을 일일이 입력할 필요 없이 유효하게 적용할 변수값을 저장한 프로그램부, 인체 감지센서 및 리모콘과의 수ㆍ발신용 센서와 센서출력 조절부를 갖는 센서검지기와 센서부, 누전차단기, 리모콘으로 구성되어 사람의 점유율이 클 경우에는 처음 점등에 많은 전력을 소모하지만 지속적으로 점등시 유리한 방전등을 점등하고 사람통행이 적을 경우에는 잠깐씩 점ㆍ소등하는 것에 유리한 백열등을 점등하는 제어를 통해 효과적인 에너지 활용과 조명효과를 얻는 이종등 시퀸스 제어 등기구