KR20030043868A

KR20030043868A - 자동해돋이모사 조명방법 및 조명등장치

Info

Publication number: KR20030043868A
Application number: KR1020030029198A
Authority: KR
Inventors: 강병현
Original assignee: 강병현
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2003-06-02

Abstract

본 발명은 새벽의 해돋이 과정을 조명등으로 모사하는 자동해돋이모사 조명방법 및 조명등장치에 관한 것이다. 본 발명은 새벽에 햇빛이 들어오지 않는 지하방이나 골방에서 실제 해돋이와 동일한 시간에 실제 해돋이와 유사한 상황을 만들어 줌으로써 자연스럽게 잠에서 깨어날 수 있도록 도와주기 위한 것이다. 종래의 방식은 원하는 기상시간을 매번 입력하도록 하였으나, 본 발명은 연간 일별 일출시간 데이터를 저장하는 메모리, 실시간클럭IC, 마이크로컨트롤러, 디스플레이, 키패드, 디지털/애널로그컨버터, 디머유닛과 직류전원공급장치를 구성요소로 하여, 실제 해돋이와 같은 시간에 자동으로 전등이 점차 밝아지다가 일출 후 일정시간 동안 최대밝기로 유지한 다음 꺼지게 하는 것이다. 본 발명에 의하면, 초기에 한번 현재 연월일과 시간을 설정해 준 다음에는 전원코드만 꼽으면 아무런 조작 없이 자동으로 작동하므로, 사용이 편리하고, 아침에 상쾌하게 잠에서 깰 수 있도록 도와주는 효과가 있다.

Description

자동해돋이모사 조명방법 및 조명등장치 {Lighting method and electric lamp devices for automatic sunrising simulation}

본 발명은 새벽의 해돋이 과정을 조명등으로 모사하는 자동해돋이모사 조명방법 및 조명등장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연간 일별 일출시간 데이터를 마이크로컨트롤러의 메모리에 저장해놓고, 이를 실시간클럭IC에서 오는 현재 날짜, 시간과 비교하여 새벽에 해돋이가 시작되는 시간이 되면 자동으로 마이크로컨트롤러가 연속적으로 밝아지는 조도에 해당하는 숫자를 내보내어, 점차 밝아지는 해돋이 과정에 해당하는 조명등을 구현하는 자동해돋이모사 조명방법 및 조명등장치에 관한 것이다.

종래에는 아침에 햇빛이 들지 않는 지하방이나 골방에서 예정된 아침시간에 기상하기 위하여 탁상시계나 전화 등의 모닝콜 기능을 이용하여 왔으나, 이는 신체가 수면하고 있는 상태에서 갑작스런 큰 음향으로 기상을 유도하므로 피로, 스트레스 및 짜증을 유발한다. 이를 개선하기 위하여 발명한 빛을 이용한 기상유도장치로, 대한민국 특허 "음향과 불빛이 점차 확대되는 기상알림장치(등록번호: 2000931600000)", "시계 및 알람기능을 가진 다기능 전기 스탠드(공개번호: 1019980050110)"와 "자연스런 기상/수면 유도를 위한 일출/일몰 모사장치(공개번호: 1020020034111)"가 있다. 상기 "음향과 불빛이 점차 확대되는 기상알림장치"는 기계식으로 빛조절판의 높이를 조절하여 조도를 변화시키고 있고, "시계 및 알람기능을 가진 다기능 전기 스탠드"는 전기스탠드에 원하는 기상시간을 입력하도록 하고 이 시간이 되면 빛과 알람기능을 이용하여 기상을 유도하고, 또 취침을 위하여 빛이 점점 어두워지는 기능을 추가하였다. "자연스런 기상/수면 유도를 위한 일출/일몰 모사장치"는 밝아지는 조도 패턴을 다양하게 사용자가 정할 수 있게 하였다.

종래 기술인 상기의 빛을 이용한 기상유도장치들은 기계식이어서 정교한 조도제어가 어렵거나, 전자식이라 할지라도 원하는 기상시간을 매번 입력해주어야 하는 등의 사용상 복잡함과 불편함이 있었다. 본 발명은 이러한 종래 발명의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 사용자가 초기에 한번 현재의 날짜(연월일)와 시간(시분초)을 설정해준 다음에 전원코드만 꼽으면 언제든지 자동으로 그날의 일출시간에 맞춰 해돋이 조도변화와 유사한 형태로 기상유도 조명등이 작동하도록 하는데 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 자동해돋이모사 조명등장치에 대한 전체적인 구성 블록도.

도 2는 본 발명의 자동해돋이모사 조명등장치에 대한 흐름도.

도 3은 서울지역 연간 일별 일출시간 데이터의 일부.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 대한 외관도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 실시간클럭IC2: 디스플레이

3: 키패드4: 프로그램메모리(ROM)

6: 마이크로컨트롤러7: 디지털/애널로그컨버터(DAC)

8: 증폭기9: 디머유닛

10: 전등11: 직류전원공급장치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일년간의 일별 일출시간 데이터를 메모리(ROM)에 저장하는 과정과, 마이크로컨트롤러가 실시간클럭IC에서 오는 실제 날짜(월일)와 시간(시분)을 ROM에 저장된 그날의 일출시간과 비교하여 해돋이 시작시간을 결정하는 과정과, 해돋이 시작시간이 되면 자동으로 조명등이 켜지기 시작하여 일출시와 유사한 패턴으로 조도를 증가시켜가는 과정으로 이루어져, 초기에 한번 실시간클럭IC의 현재 연월일의 날짜와 시분초의 시간을 설정해 준 다음에 본 장치의 전원코드만 꼽아주면 자동적으로 그날의 일출시간에 맞추어 해돋이 모사가 시작되는 것을 특징으로 하는 자동해돋이모사 조명방법과, 이 방법을 구현한 자동해돋이모사 조명등장치로 구성되어 있다. 한번 실시간클럭IC의 날짜와 시간을 설정해주고 나면, 전원코드를 뽑더라도 실시간클럭IC의 백업배터리가 작동하고 있기 때문에 전원코드를 다시 꼽아주면 다시 그날의 일출시간에 맞춰 동틀 무렵부터 조명등이 점차 밝아지다가 일출 후 일정시간 동안 최대밝기를 유지한 후 자동적으로 꺼지는 정상적인 작동을 시작한다. 해돋이 시작시간은 일출시간보다 일정시간(예: 1시간) 앞서고, 일출 후 일정시간(예: 30분)이 지나면 릴레이를 써서 자동으로 전류를 차단하여 전등을 끄게 한다.

본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자동해돋이모사 조명방법을 구현하는 자동해돋이모사 조명등장치는 도 1에서 보는 바와 같이 현재의 연월일의 날짜와 시분초의 시간을 생성하는 실시간클럭(RTC)IC부(1)와, 날짜와 시간을 디스플레이하는 디스플레이(Display)부(2)와, 날짜와 시간을 초기화하기 위한 입력장치로서의 키패드(Keypad)부(3)와, 연간 일별 일출시간 데이터와 실행프로그램을 저장하는 프로그램메모리(ROM)(4)와, 연산과 프로그램 실행을 위해 필요한 공간을 제공하는 데이터메모리(RAM)(5)와, RTC에서 오는 날짜와 시간을 ROM의 일출시간 데이터와 비교하여 해돋이 시작시간이 되면 그 밝기에 해당하는 숫자를 생성해 주는 것을 포함한 이 장치의 운용을 관장하는 마이크로컨트롤러(6)와, 마이크로컨트롤러에서 오는 숫자를 0 ~ 5 V의 전압으로 바꾸어 주는 디지털/애널로그컨버터(DAC)(7)와, DAC 출력을 디머유닛(Dimmer Unit)에 필요한 전압레벨로 바꾸어 주는 증폭기(Amplifier)(8)와, 증폭기출력을 받아서 그 전압에 해당하는 불밝기를 구현하는 디머유닛(9)과, 전등(10)과, 220 V AC 전원으로부터 이 장치에 필요한 5 V(V_DD)와 12 V(사용하는 연산증폭기에 따라 10 ~ 20 V사이 값으로 달라질 수 있음)의 직류전압을 생성해주는 전원공급장치(Power Supply)부(11)로 구성된다.

실시간클럭IC부(1)에서 사용할 수 있는 실시간클럭IC로는 DS12887(Dallas Semiconductor사)과 같이 수정발진자(OSC), 카운터회로, 배터리백업(Battery Backup)회로를 한 개의 패키지에 모두 내장시켜 외부의 전원공급 없이 약 10년간 사용할 수 있는 것이 있고, DS1302(Dallas Semiconductor사)와 같이 외부에 수정발진자와 백업배터리로 슈퍼콘덴서를 연결하여 전원공급 없이 1000시간 가량 작동하는 것이 있고, 이 외에도 시중에 나와있는 다양한 실시간클럭IC들이 있다. 실시간클럭IC와 마이크로컨트롤러 사이의 데이터 송수신은 실시간클럭IC에 따라 직렬방식 또는 직렬방식을 사용한다. 디스플레이부(2)는 방에서 시계 대용으로 사용할 수 있도록 현재의 날짜와 시간을 글자와 숫자로 표시해 주는 것으로서, LCD, VFD, 또는 7 Segment LED를 사용할 수 있고, 디스플레이부와 마이크로컨트롤러의 통신은 디스플레이 드라이버에 따라 직렬방식 또는 병렬방식으로 이루어진다. 키패드부(3)는 RTC(1)의 초기화에 필요하고, 2x4, 3x4, 4x4 매트릭스 등을 사용할 수 있다. ROM(4)은 별개의 칩으로 된 EEPROM이나 EPROM을 사용할 수 있으나, 부품의 수를 줄이고 신뢰도를 향상시키기 위하여 마이크로컨트롤러에 내장된 ROM을 사용한다. 마이크로컨트롤러는 ROM과 RAM을 내장하고, 두 개 정도의 직렬통신 핀을 가지고 8개 이상의 디지털 I/O 핀을 가진 8비트 마이크로컨트롤러 이상이면 어느 회사 것이건 사용할 수 있다. DAC(7)는 8비트 이상의 어떤 회사 제품도 사용이 가능하다. 증폭기(8)는 연산증폭기를 사용하여 비반전증폭기 형태로 구성한다. 디머유닛(9)은 사이리스터(SCR, TRIAC)나 파워트랜지스터를 사용하여 알려진 위상제어 방식으로 직접 구현할 수도 있고, 시중에 나와 있는 디머유닛을 구입하여 사용할 수도 있다. 디머유닛(9)은 백열등을 켜기 위한 백열등용 디머유닛일 수 있고, 형광등을 켜기 위한 형광등용 디밍안정기(Dimming Ballast)일 수 있고, 무전극형광등을 켜기 위한 무전극형광등용 디머유닛일 수 있다. 디머유닛이 백열등용 디머유닛일 경우에는 전등(10)으로 백열등 또는 할로겐등을 사용하고, 형광등용 디밍안정기일 경우에는 형광등을 사용하고, 무전극형광등용 디머유닛일 경우에는 무전극형광등을 사용한다.

이와 같이 구성된 자동해돋이모사 조명등장치의 작동은 다음과 같이 이루어진다. 실행프로그램을 작성한 다음에 마이크로컨트롤러의 프로그램메모리(4)에 이 프로그램을 다운로딩 한다. 그런 다음 전원코드를 꼽으면, 도 2의 흐름도에서 보여주고 있는 것과 같이, 실행프로그램이 시작되고(step 1), 현재의 날짜와 시간을 RTC에서 읽어(step 2), 디스플레이부(2) 창에 표시한다(step 3). 이 날짜와 시간이 현재의 날짜와 시간과 비교하여(step 4), 틀리면 키패드(4)로 RTC(3)의 날짜와 시간을 초기화해 준다(step 5). 이어서 매 샘플링시간(타이머 인터럽트 사용)마다 RTC(3)의 날짜와 시간을 읽어서(step 6), 디스플레이에 출력하고(step 7), ROM(4)에 저장된 일출시간에서 일정시간을 뺀 해돋이 시작시간과 비교하여 해돋이 시작시간인지 확인한다(step 8). 해돋이 시작시간이 아니면 되돌아가 step 6, step 7, step 8의 루프를 반복한다. 이 루프를 반복하다가 해돋이 시작시간이 되면, DAC(7)로 0에서부터 점차 증가하는 수치를 내 보낸다(step 9). 증가하는 수치의 해상도는 10비트 DAC를 사용하고 샘플링시간이 100 ms이며 해돋이 시작시간이 일출시간 1시간 전일 경우에 1024/(60*60*10)가 된다. 증가하는 값의 패턴은 다양한 형태를 가질 수 있으나 실제 해돋이의 조도 변화와 동일한 패턴을 가지게 하는 것이 바람직하다. DAC(7)는 이 값을 받아 전압신호를 발생하고(step 10), 이 전압신호는 증폭기(8)와 디머유닛(9)을 거쳐 전등(10)을 켜게 된다(step 11). 그런 다음 샘플링시간까지 기다리다가 다음 샘플링순간이 되면 다시 RTC(1)의 날짜와 시간을 읽고(step 12), 날짜와 시간을 디스플레이 한다(step 13). 설정된 전등 끌 시간인지 확인하고(step 14), 전등 끌 시간이 아니면 DAC로 내보내는 숫자를 증가시키고(step 15), step 10으로 되돌아가 이 루프를 반복한다. 그러다가 step 14에서 전등 끌 시간이면, DAC에 0을 출력하고 릴레이로 전등을 끄고(step 16), step 6으로 되돌아가 위의 과정을 반복한다.

서울지역의 연간 일별 일출시간 데이터 중 일부를 정리하면 도 3과 같다.

본 발명에 따른 자동해돋이모사 조명등장치는 기존의 조명등과 별개로 벽걸이 형태나 천장부착 형태나 스탠드 형태로 설치할 수 있다.

본 발명의 실시예는 다양한 형태의 외관을 가질 수 있다. 도 4는 하나의 실시예를 보여주고 있다. 도 4의 실시예는 RTC(3)로 Dallas Semiconductor사의 DS1302, 마이크로컨트롤러(6)로 Microchip사의 PIC16F877, 디스플레이부(2)로 컴파일테크놀로지사의 ELCD162-BIG, 키패드부(3)로 2x4 캐패드, DAC(7)로 아날로그디바이스사의 AD5331, 증폭기로 LF398N과 1 kOhm을 사용한 증폭비 2인 비반전증폭기, 디머유닛(9)으로 HELVAR사의 HES9202, 그리고 백열전등과 직류전원공급장치를 사용한 벽걸이 형태의 자동해돋이모사 조명등장치이다.

인간이 해돋이와 더불어 자연스럽게 잠에서 깨어나는 것은 해돋이 시의 점차 밝아지는 빛이 인간의 망막을 통해 시신경으로 전달되어 몸의 생체리듬을 수면상태에서 각성상태로 서서히 바꾸어주기 때문이라고 한다. 종래의 탁상시계나 전화의 알람기능에 의한 기상유도는 이러한 생체리듬을 생각하지 않고 강제적으로 잠에서 깨어나게 하기 때문에 피로, 스트레스와 짜증을 느끼게 한다. 본 발명의 자동해돋이모사 조명등장치를 아침에 햇빛이 들지 않는 지하방이나 골방에 기존의 조명등과 별개로 벽걸이 형태나 천장부착 형태나 스탠드 형태로 설치해 두면 그날의 일출시간에 맞추어 자동으로 해돋이가 모사되므로 햇빛이 드는 방에서 잘 때와 같은 상쾌하고 기분 좋은 기상을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims

일년간의 일별 일출시간 데이터를 메모리(4)에 저장해두는 과정과, 마이크로컨트롤러(6)가 실시간클럭IC(1)에서 읽은 현재의 날짜와 시간을 메모리(4)에 저장된 그날의 일출시간과 비교하여 해돋이 시작시간을 결정하는 과정과, 해돋이 시작시간이 되면 자동으로 조명등이 켜지기 시작하여 실제 해돋이와 유사한 패턴으로 조도를 증가시켜가는 과정으로 이루어져, 초기에 한번 날짜와 시간을 설정한 후에 전원코드를 꼽아주면 그날의 일출시간에 맞추어 자동으로 동틀 무렵부터 일출 후 일정시간 동안 해돋이를 모사하는 것을 특징으로 하는 자동해돋이모사 조명방법.
연월일의 날짜와 시분초의 시간을 생성하는 실시간클럭(RTC)IC부(1)와, 현재의 날짜와 시간을 표시하는 디스플레이부(2)와, 날짜와 시간을 초기화하기 위한 입력장치로서의 키패드부(3)와, 연간 일별 일출시간 데이터와 실행프로그램을 저장하는 프로그램메모리(ROM)(4)와, 연산과 프로그램 실행을 위해 필요한 공간을 제공하는 데이터메모리(RAM)(5)와, RTC에서 오는 날짜와 시간을 ROM의 일출시간 데이터와 비교하여 해돋이 시작시간이 되면 그 밝기에 해당하는 숫자를 생성해 주는 것을 포함한 이 장치의 운용을 관장하는 마이크로컨트롤러(6)와, 마이크로컨트롤러에서 오는 숫자를 0 ~ 5 V의 전압으로 바꾸어 주는 디지털/애널로그컨버터(DAC)(7)와, DAC 출력을 디머유닛(Dimmer Unit)에 필요한 전압레벨로 바꾸어 주는 증폭기(8)와, 증폭기 출력을 받아서 그 전압에 해당하는 불밝기를 구현하는 디머유닛(9)과, 전등(10)과, 220 V AC 전원으로부터 이 장치에 필요한 5 V와 12 V(사용하는 연산증폭기에 따라 10 ~ 20 V 사이 값으로 달라질 수 있음)의 직류전압을 생성해주는 전원공급장치부(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동해돋이모사 조명등장치.
청구항 2에서 디머유닛(9)이 백열등용 디머유닛이고, 전등(10)이 백열등과 할로겐등인 자동해돋이모사 조명등장치.
청구항 2에서 디머유닛(9)이 형광등용 디밍안정기이고, 전등(10)이 형광등인 자동해돋이모사 조명등장치.
청구항 2에서 디머유닛(9)이 무전극형광등용 디머유닛이고, 전등(10)이 무전극형광등인 자동해돋이모사 조명등장치.