KR200287422Y1 - 태양전지를 이용한 경보등 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양전지를 이용한 경보등 제어회로에 관한 것으로써, 종래의 태양 전지를 이용하여 도로상에서 위험을 경고하는 경보등의 경우에는 태양전지의 솔라 셀이 받는 조도에 따라 경보등의 온/오프가 제어되므로 태양 빛이 아닌 솔라셀에 비치는 조명등이나 가로등 불빛에 의해 경보등이 온/오프 되는 경우가 발생하여 안전운행을 저해하는 문제점이 있었다.

이에따라 본 고안은 광전도셀을 포함하여 간단히 구성된 경보등 장치의 제어회로에 의해 야간에는 자동으로 다수개의 발광 다이오드로 구성된 두 개의 발광부가 번갈아 점멸하며 태양이 비추는 주간에는 축전지에 충전만 되고, 양 발광부는 소등할 수 되도록 하므로써 설치 및 유지비용이 저렴하고 효과적으로 도로상의 위험을 경고할 수 있도록 한 유용한 고안이다.

Description

태양전지를 이용한 경보등 제어회로{Controlling cirquit of alarm signal lamp by using solar cell}

본 고안은 태양전지를 이용한 자동 엘이디 경보등 제어회로에 관한 것으로써, 더욱 상세히는 태양전지는 축전지에만 충전되고, 광전도셀이 받는 조도에 따라어두어지면 자동으로 다수개의 엘이디로 구성된 두개의 발광부가 번갈아 턴온되고 밝아지면 양 발광부가 자동으로 소등되도록 한 태양전지를 이용한 경보등 제어회로를 제공하기 위한 것이다.

일반적으로 야간에 도로상의 장애물이 있는 곳이나 급커브길, 고속도로 중앙선 등에는 빛을 받으면 발광하는 경보등이나 야광 화살표 등을 설치하여 위험지역 및 경계선을 표시, 교통사고를 방지할 수 있도록 하고 있다.

상기와 같이 설치되는 경보등은 보통 전력원으로 상용전원을 이용하고 광원으로 백열 전구나 할로겐 램프를 사용하여 경보등 케이스 내부에 백열 전구나 할로겐 램프를 설치하고 케이스 전면에 커버를 고정하여 상용전원이 인가되면 광원을 점등하므로써 경보등이 동작하도록 하였다.

그런데 이러한 백열전구나 할로겐 램프는 전력 소비가 많고, 설치 비용이 많이 들며 수명이 짧고, 전기적 기능이 명확하게 결정되어 있으므로 필라멘트가 타버리면 광원이 나가게 되어 자주 교체해 줘야 했다.

또한 상용전원을 이용하므로 전선을 연결하기 위한 매설 공사 및 시공이 복잡하고 연결선이 끊어지거나 정전시에는 기능을 수행할 수 없어 안전운행에 지장을 주는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 방지하기 위하여 태양전지를 이용하여 경보등에 전원을 인가하는 시스템이 적용되었는데 종래의 태양전지를 이용한 경보등 제어회로의 경우 태양전지에서 입력되는 전압의 크기에 따라 주/야를 판별하고 그에 따라 경보등을 점등하였다.

그런데 이와 같이 태양전지판은 태양에너지를 용이하게 받을 수 있도록 경보등 장치의 상단에 넓은 면적을 갖도록 설치되는데 이러한 태양전지판에 가로등이나 조명등의 불빛이 비추는 경우가 있고 이렇게 가로등이나 조명등이 비추는 경우에도 태양전지는 전기에너지를 생성하여 전원을 출력하는 경우가 발생하고 이에따라 경보등이 야간에 소등되어 안전운전을 저해하는 문제점이 발생하였다.

따라서 본 고안의 목적은 광전도셀을 이용하여 가로등 불빛 등에 의해 오작동하는 일 없이 어두어지면 두 개의 발광부가 자동으로 번갈아 깜빡이고, 밝아지면 자동으로 오프되도록 하므로써 오작동으로 인한 안전사고를 방지하고 별도의 유지보수가 필요없으며 효과적으로 위험지역을 표시하여 줄 수 있는 태양에너지를 이용한 경보등 제어회로를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 고안의 목적은 태양전지와 태양전지의 출력전압이 충전되는 축전지, 출력전압을 안정되게 조절하는 레귤레이터부, 조도에 따라 온/오프되어 신호를 출력하는 조도감지부, 상기 조도감지부로 부터 전원을 인가받아 소정 발진주기의 펄스신호를 주기적으로 발신하는 펄스발진부, 상기 펄스발진부의 발진신호에 따라 제어신호를 출력하는 제1,2 발광제어부, 제1,2발광제어부의 신호에 따라 번갈아 도통되어 점멸되는 발광부1,2로 경보등 장치의 회로를 구성하므로써 달성되는 것이다.

이러한 본 고안은 간단히 구성된 경보등 장치의 제어회로에 의해 야간에는자동으로 다수개의 발광다이오드로 구성된 두 개의 발광부가 번갈아 점멸하고 태양이 비추는 주간에는 자동으로 양 발광부가 소등할 수 있도록 하므로써 설치 및 유지비용이 저렴하고 효과적으로 도로상의 위험을 경고할 수 있으므로 상기 목적을 효과적으로 달성할 수 가 있는 것이다.

도 1 은 본 고안에 의한 경보등 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 2 는 본 고안에 의한 경보등 장치의 회로구성을 나타낸 회로도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 태양전지 2 : 축전지

3 : 레귤레이터부 4 : 조도감지부

5 : 펄스발진부 6 : 제1발광제어부

7 : 제2발광제어부 8 : 발광부1

9 : 발광부2

이하 본 고안의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술구성 및 작용 효과를 첨부한 별첨의 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1 은 본 고안에 의한 경보등 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 2 는 본 고안에 의한 경보등 장치의 회로구성을 나타낸 회로도로서 도면에서 도시하는 바와 같이 본 고안은 태양전지(1)와 태양전지(1)의 출력전압이 충전되는 축전지(2), 출력전압이 안정되게 조절하는 레귤레이터부(3), 조도에 따라 온/오프되어 신호를 출력하는 조도감지부(4), 상기 조도감지부(4)에서 전원을 인가받으면 소정 발진주기의 펄스신호를 주기적으로 발신하는 펄스발진부(5), 상기 펄스발진부(5)의 발진신호에 따라 제어신호를 출력하는 제1,2 발광제어부(6)(7), 제1,2발광제어부(6,7)의 신호에 따라 번갈아 도통되어 점멸되는 발광부1,2(8)(9)로 구성되는 것이다.

상기 태양전지(1)는 태양전지 셀을 사용하고자 하는 용량에 따라 직/병렬로 연결하여 구성되고, 태양전지(1)의 출력단은 다이오드D1을 통해 축전지(2)에 연결되어 축전지(2)에 태양에너지가 변환된 전기에너지를 충전하게 되는데 상기 다이오드D1은 조도가 감소하여 태양전지의 출력 기전력이 떨어질때 축전지(2)의 기전력이 태양전지(1)로 역류되는 것을 방지한다.

그리고, 상기 축전지(2)에 연결되는 레귤레이터부(3)는 축전지(2)의 전원을 입력받아 조도감지부(4) 및 제1,2발광제어부(6,7)에 안정적인 전원을 인가하는 3단자 레귤레이터IC와, 축전지(2)와 레귤레이터IC의 일측 단자 사이에 연결된 콘덴서C2 및 레귤레이터IC의 다른 단자에 연결된 콘덴서C3 로 이루어져 전원 전압의 변동이나 부하에 의하여 출력전압이 변화하지 않도록 출력전압을 조정하는 것이다.

또, 조도감지부(4)는 레귤레이터부(3)의 출력단과 접지 사이에 직,병렬로 접속한 광전도셀cds와 저항R2, 콘덴서C1 및, 이와 베이스 단자가 연결된 트랜지스터Q1, 트랜지스터Q1의 콜렉터와 베이스가 연결되는 트랜지스터Q2로 이루어져 주위의 조도가 높아지면 트랜지스터Q1이 턴-온되고, 조도가 설정치 이하에서는 트랜지스터Q2가 턴-온되어 설정 조도 이하에서만 펄스발진부(5)에 전원을 인가하게 된다.

이러한 조도감지부(4)에 포함되는 광전도셀cds은 경보등 몸체(도면중 미도시) 일측에 설치되어 주위의 조도가 높아지면 내부저항이 감소하고, 주위의 조도가 낮아지면 내부저항이 증가하는 것으로 주위의 조도에 따라 레귤레이터부(3)로 부터 트랜지스터 Q1에 인가되는 전압을 제어하게 된다.

즉, 조도가 설정치 이상인 경우 광전도셀cds의 내부저항이 낮아져 레귤레이터부(3)에서 인가되는 전압을 트랜지스터Q1에 입력하여 트랜지스터Q1은 턴-온되고 트랜지스터Q2는 오프되어 펄스발진부(5)에 인가되는 전압이 차단된다.

그리고, 야간에는 태양이 아닌 가로등 같은 것에 의해 태양전지(1)에서 기전력이 생성되어 레귤레이터부(3)에 전원을 출력하고 레귤레이터부(3)로부터 광전도셀cds에 전원이 입력되더라도, 조도가 낮으면 광전도셀cds의 내부저항이 증가하게 되므로 트랜지스터Q1에 입력되는 전압이 감소하게 되고, 입력 전압이 설정치 이하가 되면 트랜지스터Q1은 전원이 오프되고 이에따라 트랜지스터Q2가 턴온되어 펄스발진부 (5)로 전압을 인가하게 된다.

한편, 상기 펄스발진부(5)는 NAND GATE 1, 2 와, 저항R4,R5,R6,R7 및, 콘덴서C4로 비안정 멀티 바이브레이터를 이루어 T=1.46RC의 발진주기로 하이레벨(HIGH LEVEL)과 로우레벨(LOW LEVEL) 신호를 반복해서 출력하는 것이다.

상기 펄스 발진부(5)는 저항R9을 통해 제 1 발광제어부(6)에 신호를 인가하게 되는데 상기 제 1 발광제어부(6)는 펄스발진부(5)에 베이스 단자가 접속되고 저항R8을 통해 레귤레이터IC의 일측단자와 콜렉터 단자가 연결된 NPN형 트랜지스터Q3와, 상기 트랜지스터Q3에 베이스 단자가 접속된 이미터 접지형 트랜지스터Q4로 이루어져 펄스발진부(5)로부터 하이신호가 입력되면 트랜지스터 Q3,Q4가 턴온되어 발광부1(8)가 통전되어 점등되도록 한다.

그리고, 제 2 발광제어부(7)는 베이스 저항R10을 통해 펄스발진부(5)에 접속된 PNP형 트랜지스터Q5와, 상기 트랜지스터Q5의 이미터와 베이스를 연결하는 저항R11과, 상기 트랜지스터Q5에 베이스 단자가 접속된 이미터 접지형트랜지스터Q6로 이루어져 상기 펄스발진부(5)로부터 로우 신호가 입력되면 트랜지스터Q5,Q6가 턴온되어 발광부2(9)가 통전되어 점등되도록 하는 것이다.

상기 발광부1,2(8,9)는 저항과 직렬연결된 다수개의 엘이디가 병렬접속하고 일측 단자가 상기 축전지(2)의 '+' 단자에 접속되고 타측 단자가 발광제어부(6,7)의 트랜지스터Q4,Q6에 각각 연결되어 상기 발광제어부(6,7)의 제어에 의해 번갈아 점멸된다.

이와 같이 구성된 경보등 장치의 작동상태를 보면 다음과 같다.

태양이 비추는 주간에는 태양에너지가 태양전지(1)에서 전기에너지로 변환된 후 출력되어 다이오드D1을 통해 축전지(2)에 충전된다.

그리고, 상기와 같이 주간에 축전지(2)에 충전된 전압은 레귤레이터부(3)에서 전원 전압의 변동이나 부하에 의하여 출력전압이 변화하지 않도록 조정되어 일정 크기의 안정적인 전압이 조도감지부(3)로 출력되는 것이다.

상기와 같이 조도감지부(3)에 인가된 전원은 광전도셀cds와 저항R2에 의해 분압된 후 트랜지스터Q1에 입력되는데, 주위가 밝아 조도가 높아지면 상기 광전도셀cds의 내부저항이 감소하므로 트랜지스터Q1에 설정값 이상의 전압이 인가되어 상기 트랜지스터Q1은 턴온되고 이에 따라 트랜지스터Q1의 콜렉터 측은 로우(LOW)레벨이 되므로 이와 연결된 트랜지스터Q2가 오프되어 펄스발진부(5)에 전원을 인가하지 않게 되는 것이다.

따라서, 펄스발진부(5)로부터 신호가 출력되지 않으므로 태양전지(1)의 출력전압은 축전지(2)에 충전만 하게 된다.

또한, 주위가 어두워 조도가 낮아지면 광전도셀cds의 내부저항이 증가하므로 트랜지스터Q1의 베이스로 출력되는 전압은 에미터 전격전압 이하가 되어 트랜지스터Q1은 턴-오프상태가 되고 이와 동시에 레귤레이터부(3)의 출력전압이 트랜지스터Q2의 콜렉터 및 저항R3를 통해 인가되므로 트랜지스터Q2는 턴온상태가 되는 것이다.

따라서, 트랜지스터Q2의 턴온된 전압은 펄스발진부(5)에 공급되고 이와같이 전압이 공급되면 펄스발진부(5)는 NAND Gate의 비안정 멀티 바이브레이터로 저항R6, 콘덴서C4에 의해 정해진 발진주기(T=1.46RC)로 발진신호를 출력하게 된다.

이와같이 출력된 발진신호는 제1,제2발광제어부(6,7)에 각각 인가되는데 펄스발진부(5)에서 하이레벨의 신호가 출력되면 저항R9을 통해 트랜지스터Q3에 베이스 전류가 흐르고 레귤레이터부(3)의 양극 전압이 저항R8을 통해 콜렉터측에 전류를 인가하게 되므로 트랜지스터 Q3,Q4는 턴온상태가 되는 것이다.

한편 펄스발진부(5)로부터 로우레벨의 신호가 발신되면 조도감지부(4) 트랜지스터Q2의 에미터측 양극전압이 저항R10,R11을 통해 트랜지스터Q5의 베이스로 인가되고 이에따라 트랜지스터 Q5,Q6가 턴온상태가 된다.

따라서 펄스발진부(5)의 발진주파수에 따라 하이신호 또는 로우신호를 발광제어부(6,7)에 인가하게 되고 하이 또는 로우 신호에 따라 발광제어부(6,7)는 교대로 턴온 또는 턴오프를 반복하므로써 발광부(8,9)가 차례로 점멸하게 되는 것이다.

상기와 같이 광전도셀cds를 포함하여 조도감지부(4)를 구성함에 따라 태양전지판에 비추는 가로등이나 조명등 불빛에 의해 태양전지(1)가 전기에너지를 생성하더라도 광전도셀cds의 내부저항이 증가하여 전압이 트랜지스터Q1에 인가될 수 없으므로 야간에 가로등 불빛에 의해 오작동하여 경보등이 꺼지는 일을 방지하게 된다.

즉, 광전도셀cds는 작은 크기의 센서로서 몸체 일측에 설치되어 주위의 조도를 감지하는 것으로 그 특성상 넓은 면적을 가지고 몸체 상단에 설치되는 태양전지판과는 달리 가로등이나 조명등의 불빛에 영향을 받지 않고, 주위의 조도에 따라 내부저항이 증가되거나 감소되므로써 트랜지스터Q1에 인가되는 전압을 제어, 경보등이 주간에는 소등되고 야간에는 점멸되도록 하는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 광전도셀cds를 포함하여 간단히 구성된 경보등 장치의 제어회로에 의해 가로등이나 조명등과 같은 광원의 영향을 받지 않고 야간에는 자동으로 다수개의 발광다이오드로 구성된 두 개의 발광부가 번갈아 점멸하고 태양이 비추는 주간에는 자동으로 양 발광부가 소등할 수 있도록 하므로써 설치 및 유지비용이 저렴하고 효과적으로 도로상의 위험을 경고할 수 있게하는 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 태양전지(SC,1)의 출력단을 다이오드D1를 통하여 축전지(2)에 연결하여 태양전지를 이용하여 충전된 축전지(2)의 전원으로 주변 조도에 따라 점멸되는 발광다이오드로 이루어진 경보등 장치에 있어서,

   상기 축전지(2)에 연결되며 콘덴서C2,C3 및 3단자 레귤레이터IC로 이루어져 출력전압을 조정하는 레귤레이터부(3);

   레귤레이터부(3)의 출력단과 접지 사이에 직,병렬로 접속한 광전도셀cds와 저항R2, 콘덴서C1 및, 이와 베이스 단자가 연결된 트랜지스터Q1, 트랜지스터Q1의 콜렉터와 베이스가 연결되는 트랜지스터Q2로 이루어져 광전도셀cds이 받는 조도에 따라 분압된 전압을 트랜지스터Q1에 인가하여 트랜지스터Q1,Q2의 턴-온/오프를 제어하는 조도 감지부(4);

   NAND GATE 1, 2 와, 저항R4,R5,R6,R7 및, 콘덴서C4로 비안정 멀티 바이브레이터를 이루어 하이레벨(HIGH LEVEL)과 로우레벨(LOW LEVEL) 신호를 반복해서 출력하는 펄스발진부(5);

   베이스 저항R9을 통해 펄스발진부(5)에 접속되고 저항R8을 통해 레귤레이터IC의 일측단자와 콜렉터 단자가 연결된 NPN형 트랜지스터Q3와,상기 트랜지스터Q3에 베이스 단자가 접속된 이미터 접지형 트랜지스터Q4로 이루어져 다수개의 엘이디가 병렬접속하고 일측단자가 상기 축전지(2)의 '+' 단자에 접속된 발광부1(8)을 제어하는 제 1 발광제어부(6);

   베이스 저항R10을 통해 펄스발진부(5)에 접속된 PNP형 트랜지스터Q5와, 상기 트랜지스터Q5의 이미터와 베이스를 연결하는 저항R11과, 상기 트랜지스터Q5에 베이스 단자가 접속된 이미터 접지형 트랜지스터Q6로 이루어져 다수개의 엘이디가 병렬접속하고 일측 단자가 상기 축전지(2)의 '+' 단자에 접속된 발광부2(9)를 제어하는 제 2 발광제어부(7);

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지를 이용한 경보등 제어회로.