KR20030088594A - 태양 추적장치와 태양 추적장치를 구비하는 태양광 조사시스템 - Google Patents
태양 추적장치와 태양 추적장치를 구비하는 태양광 조사시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 태양 추적장치 및 상기 태양 추적장치를 구비하는 태양광 조사 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 태양광을 수광하는 장치에 부착하기 위한 것으로서, 상기 수광장치에 연결되며, 다수의 광센서와, 적어도 2개의 광센서를 상하방향으로 격리시키는 가로분리벽과, 적어도 2개의 광센서를 좌우방향으로 격리시키는 세로분리벽을 구비한 센서장치와, 상기 수광장치 및 센서장치의 방향을 이동시키는 구동장치와, 상기 센서장치로부터 전달되는 신호를 처리하며, 상기 구동장치를 제어하는 신호를 보내는 제어장치를 포함하는 태양 추적장치가 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면 상기 태양 추적장치가 구비되는 태양광 조사 시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 태양 추적장치 및 상기 태양 추적장치를 구비하는 태양광 조사 시스템에 관한 것이다.
자연의 태양광은 인간과 동, 식물의 생활에 필수적인 요소이다. 그러나, 최근 태양광을 차단된 실내공간에서 생활하는 시간이 늘어나고 있다. 이에 일조량이 없는 공간에서도 태양광을 이용할 수 있도록 사용되는 것이 태양광 조사 시스템이다. 특히, 인체의 특정부위에 태양광을 조사할 필요가 있는 경우 이러한 태양광 조사 시스템을 유용하게 사용할 수 있다.
통상적으로 태양광 조사 시스템은 태양광을 채광하는 집광부와, 채광된 태양광을 이송하는 광케이블로 구성된다. 이때, 태양광을 받아들이는 집광부의 렌즈어셈블리가 항상 태양광을 향하도록 있어야 효율적인 채광이 이루어진다. 그러나, 태양은 지구의 자전 및 공전으로 인하여 그 방위와 고도가 항상 변한다. 따라서, 집광기가 항상 움직이는 태양을 향하도록 하는 추적장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 구성이 간단하고 정밀도가 높은 태양 추적장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 상기 태양 추적장치를 구비하는 태양광 조사 시스템을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명에 의한 태양광 조사 시스템의 구성도
도2는 도1의 태양광 조사 시스템에 구비된 집광기의 사시도로서, 구동장치와 렌즈어셈블리를 분리하여 도시한 도면
도3은 도2의 렌즈어셈블리의 센서장치의 정면도
도4는 본 발명에 의한 태양 추적장치의 제어 시스템의 블록도
도5는 도4의 제어 시스템의 광량차이 측정부와 구동제어부를 구현한 회로도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 집광기 20 : 지지대
24 : 지지축 30 : 구동장치
34 : 수직회전축 36 : 수평회전축
38 : 제1 모터 40 : 제2 모터
60 : 렌즈어셈블리 62 : 센서장치
64 : 광센서 66 : 분리벽
70 : 분배기 80a, 80b, 80c : 조사기
90 : 광섬유 케이블 100 : 광량차이 측정부
110 : 제어부
본 발명의 일측면에 의하면, 태양광을 수광하는 장치에 부착하기 위한 것으로서,
상기 수광장치에 연결되며, 다수의 광센서와, 적어도 2개의 광센서를 상하방향으로 격리시키는 가로분리벽과, 적어도 2개의 광센서를 좌우방향으로 격리시키는 세로분리벽을 구비한 센서장치와,
상기 수광장치 및 센서장치의 방향을 이동시키는 구동장치와,
상기 센서장치로부터 전달되는 신호를 처리하며, 상기 구동장치를 제어하는 신호를 보내는 제어장치를 포함하는 태양 추적장치가 제공된다.
상기 제어장치는 상기 가로분리벽과 세로분리벽으로 나뉘어진 광센서의 출력신호로부터, 상기 분리벽의 연장방향과 태양사이의 방향오차와 상관관계를 갖는 신호를 출력하는 오차측정 회로부와,
상기 오차측정 회로부의 방향오차 신호로부터 상기 구동부를 구동시키는 구동전류를 출력하는 제어회로부를 구비할 수 있다.
상기 구동장치는 회전가능하도록 수직으로 세워진 수직회전축과,
회전가능하도록 수평으로 연장된 수평회전축과,
상기 수직회전축을 회전시키는 제1 모터와,
상기 수평회전축을 회전시키는 제2 모터를 구비하며,
상기 제어장치는 상기 세로분리벽에 의해 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제1 모터를 구동하는 구동신호를 출력하며 상기 가로분리벽으로 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제2 모터를 구동하는 구동신호를 출력할 수 있다.
상기 오차측정 회로부는 상기 세로분리벽에 의해 분리된 광센서 또는 수평 가로분리벽에 의해 분리된 광센서로부터 입력되는 두 개의 입력신호를 받아 하나의 오차신호를 상기 제어회로부로 출력하는 연산증폭기를 구비할 수 있다.
상기 제어회로부는 상기 오차측정 회로부에서 전달되는 신호의 극성에 따라 분리되어 작동되는 제1 회로와 제2 회로를 구비하되, 각각의 회로는 상기 구동부가 서로 반대방향으로 동작하도록 하는 구동신호를 출력할 수 있다.
하나의 가로분리벽의 상하에 2개의 광센서가 배치되고 상기 세로분리벽은 상기 가로분리벽 양쪽에 2개가 평행하게 구비되고 2개의 광센서는 각각이 상기 2개의 세로분리벽 바깥쪽에 배치될 수 있다.
상기 구동장치는 바닥에 고정되는 지지축을 더 구비하며, 상기 수직회전축은 상기 지지축에 회전가능하게 연결되고 상기 수평회전축은 상기 수직회전축에 회전가능하도록 끼워져 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 태양 추적장치와 렌즈가 구비되는 렌즈어셈블리를 포함하는 집광기와, 상기 집광기와 연결된 조사기와 상기 집광기와 조사기 사이를 연결하는 광케이블을 포함하며,
상기 태양 추적장치는 상기 렌즈어셈블리에 연결되며, 다수의 광센서와, 적어도 2개의 광센서를 상하방향으로 격리시키는 가로분리벽과, 적어도 2개의 광센서를 좌우방향으로 격리시키는 세로분리벽을 구비한 센서장치와,
상기 렌즈어셈블리 및 센서장치의 방향을 이동시키는 구동장치와,
상기 센서장치로부터 전달되는 신호를 처리하며, 상기 구동장치를 제어하는 신호를 보내는 제어장치를 포함하는 태양광 조사 시스템이 제공된다.
상기 집광기와 상기 조사기 사이에 설치되어 상기 집광기에서 모은 빛을 여러 곳으로 분배하는 분배기가 더 포함될 수 있다.
상기 제어장치는 상기 가로분리벽과 세로분리벽으로 나뉘어진 광센서의 출력신호로부터, 상기 분리벽의 연장방향과 태양사이의 방향오차와 상관관계를 갖는 신호를 출력하는 오차측정 회로부와,
상기 오차측정 회로부의 방향오차 신호로부터 상기 구동부를 구동시키는 구동전류를 출력하는 제어회로부를 구비할 수 있다.
상기 구동장치는 회전가능하도록 수직으로 세워진 수직회전축과,
회전가능하도록 수평으로 연장된 수평회전축과,
상기 수직회전축을 회전시키는 제1 모터와,
상기 수평회전축을 회전시키는 제2 모터를 포함하며,
상기 제어장치는 상기 세로분리벽에 의해 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제1 모터를 구동하는 구동신호를 출력하며 상기 가로분리벽으로 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제2 모터를 구동하는 구동신호를 출력할 수 있다.
상기 오차측정 회로부는 상기 세로분리벽에 의해 분리된 광센서 또는 수평 가로분리벽에 의해 분리된 광센서로부터 입력되는 두 개의 입력신호를 받아 하나의오차신호를 상기 제어회로부로 출력하는 연산증폭기를 구비할 수 있다.
상기 제어회로부는 상기 오차측정 회로부에서 전달되는 신호의 극성에 따라 분리되어 작동되는 제1 회로와 제2 회로를 구비하되, 각각의 회로는 상기 구동부가 서로 반대방향으로 동작하도록 하는 구동신호를 출력할 수 있다.
하나의 가로분리벽의 상하에 2개의 광센서가 배치되고 상기 세로분리벽은 상기 가로분리벽 양쪽에 2개가 평행하게 구비되고 2개의 광센서는 각각이 상기 2개의 세로분리벽 바깥쪽에 배치될 수 있다.
상기 구동장치는 바닥에 고정되는 지지축을 더 구비하며, 상기 수직회전축은 상기 지지축에 회전가능하게 연결되고 상기 수평회전축은 상기 수직회전축에 회전가능하도록 끼워져 결합되 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 건물에 구비되는 태양광 조사 시스템의 전체구성을 도시한 것이다. 도1을 참조하면, 태양광 조사 시스템은 집광기(10)와, 분배기(70)와, 조사기(80a, 80b, 80c)와 이들 사이를 연결하는 광섬유 케이블(90)을 구비한다. 태양광의 조사가 잘되는 옥상에 설치되는 집광기(10)는 태양의 조사방향에 따라 움직이도록 태양 추적장치를 구비한다. 집광기(10)로부터 받은 태양광은 분배기(70)로 보내진다. 분배기(70)는 태양광을 각각의 조사기(80a, 80b, 80c)로 태양광을 보내준다. 조사기(80a, 80b, 80c)는 광섬유를 통하여 전달되는 빛을 공간 내로 내보내는 것으로서 조명등, 소독기, 피부병 치료기, 난방기 등 그 사용목적에 따라 다양하게 구성하여 사용할 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 집광기(10),분배기(70), 조사기(80a, 80b, 80c)는 각각 광섬유 다발로 구성된 케이블(90)로 연결된다. 가장 간단한 구성의 분배기(70)는 예를 들면, 광섬유 케이블에 구비된 다수의 광섬유를 여러 다발로 묶어 내는 것으로 구성할 수 있다.
도1과 도2를 참조하면, 집광기(10)는 집광 렌즈어셈블리(60)와, 태양추적장치를 구비한다. 태양 추적장치는 집광 렌즈어셈블리(60)에 부착되는 센서장치(62)를 구비한다. 구동장치(30)에 구비되는 지지대(20)는 건물옥상 바닥에 접하여 고정되는 고정판(22)과, 고정판(22)으로부터 연직상방으로 마련되는 지지축(24)을 구비한다. 지지축(24)에는 제1 웜기어(26)가 구비된다. 제1 웜기어(26)는 후술하는 제1 모터(38)에 구비되는 제1 웜(382)과 맞물린다. 지지축(24)에는 후술하는 수직회전축(34)이 회전가능하게 삽입된다.
도1과 도2를 참조하면, 구동장치(30)는 하우징(42)과, 하우징(42) 내부의 다수의 구동부재들과, 후술하는 렌즈어셈블리(60)와 결합되는 렌즈고정구(32)를 구비한다. 지지대(20)의 지지축(24)은 하우징(42)의 안쪽으로 연장된다. 하우징(42)의 상부는 하우징(42) 내에서 비교적 상부에 위치하는 후술하는 수평회전축(36)과 제2 웜기어(37)를 감싸도록 둥글게 돌출된다. 하우징(42)에는 후술하는 수평회전축(36)의 양단부와 회전가능하게 결합된다.
도2를 참조하면, 하우징(42) 내부에는 수직회전축(34)과, 수평회전축(36)과, 제1 모터(38)와, 제2 모터(40)를 구비한다. 수직회전축(34)은 고정된 지지축(24)에 회전가능하도록 연결된다. 수직회전축(34)은 지지축(24) 위로 연장된다. 수직회전축(34) 상단에는 수평으로 관통하는 결합구멍(351)이 형성된다. 결합구멍(351)으로는 후술하는 수평회전축(36)이 회전가능하게 끼워진다. 상세히 도시되지는 않았으나, 수직회전축(34)과 접하는 지지축(24) 내부에는 볼베어링이 구비되어 수직회전축(34)의 회전이 원활하게 이루어지며 결합구멍(351) 내에도 베어링이 구비되어 수평회전축(36)의 회전이 원활하게 이루어진다.
수직회전축(24)과 회전가능하게 결합된 수평회전축(36)의 양단부는 하우징(42)과 회전가능하게 결합된다. 수평회전축(36)에는 제2 기어(37)가 설치된다. 제2 기어(37)은 후술하는 제2 모터(40)의 회전축에 구비된 제2 웜(401)과 맞물린다.
하우징(42) 내부에는 구동장치(30)가 지지축(24)에 대해 회전하도록 구동시키는 제1 모터(38)가 구비된다. 제1 모터(38)는 제1 모터(38)를 감싸며 고정하는 고정링(381)에 의해 하우징(42)의 내측면으로부터 연장된 결합지지대(43)와 결합함으로써 하우징(42)에 고정된다. 제1 모터(38)의 회전축에는 제1 웜(382)이 구비된다. 제1 모터(38)에 의해 제1 웜(382)이 회전하면, 그에 따라, 제1 웜기어(26)에 고정된 지지축(24)이 회전력이 전달된다. 그러나, 지지축(24)이 고정판(22)에 의해 건물에 고정되므로, 제1 웜(382)이 제1 웜기어(26)를 따라 움직이게 되어, 제1 모터(38)가 고정된 하우징(42)이 회전하게 된다. 결국, 수직회전축(34)이 지지축(24)에 대해 회전하면서 하우징(42)이 지지축(24)을 중심으로 회전하게 되는 것이다.
하우징(42) 내부에는 수평회전축(36)이 회전 구동시키는 제2 모터(40)가 구비된다. 제2 모터(40)는 상기 제1 모터(38)와 유사한 방법으로 하우징(42)에 고정되므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다. 제2 모터(40)의 회전축에는 제2웜(401)이 구비된다. 제2 웜(401)은 수평회전축(36)의 제2 웜기어(37)와 맞물린다. 제2 모터(40)에 의해 제2 웜(401)이 회전하면, 그에 따라 제2 웜기어(37)가 회전하게 된다. 결국, 제2 웜기어(37)가 고정된 수평회전축(34)이 회전하게 된다. 수평회전축(34)이 회전함에 따라, 후술하는 렌즈 고정구(32)가 함께 회전하게 된다.
도2를 참조하면, 하우징(42) 외부에 구비되는 렌즈 고정구(32)는 구동부(30)의 수평회전축(34)에 고정되는 지지대(321)와, 후술하는 렌즈어셈블리(60)가 위에 고정되는 받침대(322)를 구비한다. 지지대(321)는 수평회전축(36)과 나란하게 연장되며 양단은 직각으로 꺾여 연장되고 그 끝이 수평회전축(36)의 양단부에 고정된다. 지지대(321)의 중간부분에는 지지목(323)이 마련되고, 지지목(323) 위에는 받침대(322)가 마련된다. 받침대(322)는 원통형의 렌즈어셈블리(60)가 고정된다. 이와 같은 구성의 렌즈 고정구(32)는 수평회전축(36)의 회전에 따라 함께 회전하여, 후술하는 렌즈어셈블리(60)가 회전하게 한다.
도1과 도2를 참조하면, 렌즈어셈블리(60)는 원통형으로서, 태양광을 집광하기 위해 하나 또는 다수의 렌즈(61)가 구비된다. 렌즈(61) 뒤로는 분배기(70)로 연결되는 다수의 광섬유가 구비된 케이블(90)이 연결된다. 렌즈어셈블리(60) 앞쪽의 상부에는 센서장치(62)가 고정된다. 도1, 도2, 도3을 참조하면, 센서장치(62)는 광센서와 프레임을 구비한다. 프레임은 네 개의 광센서(64a, 64b, 64c, 64d)가 장착되는 기초부(68)와, 기초부(68)로부터 렌즈어셈블리(60)의 광축과 평행하게 전방으로 길게 연장된 분리벽(66)을 구비한다. 도2와 도3을 참조하면, 분리벽(66)은 두 개의 평행한 세로벽(661a, 661b)과, 두 세로벽(661a, 661b) 사이를 연결하는 가로벽(662)을 구비한다. 이들 분리벽(66)은 불투명한 재질인 것이 바람직하다.
기초부(68)에는 네 개의 광센서(64a, 64b, 64c, 64d)가 장착된다. 네 개의 광센서 중 태양의 고도를 추적하기 위한 제1, 제2 광센서(64a, 64b)는 가로벽(662)을 사이에 두고 위 아래로 벽에 인접하여 장착된다. 나머지 제3, 제4 광센서(64c, 64d)는 각각 두 개의 세로벽(661a, 661b) 바깥쪽에 장착되는데, 벽에 인접하도록 위치한다. 바람직하기로는 가로벽(662)의 연장선상에 위치하는 것이 좋다. 제1, 제2 광센서(64a, 64b)는 렌즈어셈블리(60)의 상하방향 제어와 관련된다. 만일, 태양의 고도와 렌즈어셈블리(60)의 상하방향이 일치하지 않으면, 가로벽(662)에 의해 제1, 제2 광센서(64a, 64b)로 각각 들어가는 빛의 양이 달라지게 되고 이에 따라 제1, 제2 광센서(64a, 64b)는 후술하는 렌즈방향 오차측정 회로부에서 그에 상응하는 전압신호를 내보내게 된다. 또한, 제3, 제4 광센서(64c, 64d)는 렌즈어셈블리(60)의 좌우방향 제어와 관련된다. 만일, 태양의 방위와 렌즈의 광축의 좌우방향이 일치하지 않으면, 두 세로벽(661a, 661b)에 의해 제3, 제4 광센서(64c, 64d)로 각각 들어가는 빛의 양이 달라지게 되고 이에 따라 제3, 제4 광센서(64c, 64d)는 후술하는 오차측정 회로부에서 그에 상응하는 전압신호를 내보내게 된다.
도4는 도2의 렌즈부의 방향을 제어하는 태양 추적장치의 제어 시스템 블록도이다. 도4를 참조하면, 제어회로장치는 태양광선의 방향과 렌즈의 광축방향의 오차를 측정하는 오차측정 회로부(100)와, 렌즈의 방향을 바꾸는 모터(38, 40)로 오차측정 회로부(100)로부터 신호를 받아 이에 대응하여 발생되는 구동전류를 모터(38,40)로 보내는 제어회로부(110)로 구성된다. 본 실시예에 있어서, 렌즈가 상하방향 및 좌우방향의 독립된 두 운동방향으로 움직이므로, 이를 제어하는 제어시스템 역시 상하방향과 좌우방향의 이동을 각각 제어하는 독립된 두 제어시스템으로 나누어진다. 즉, 좌우방향을 제어하는 제어시스템은 좌우방향 오차측정 회로부와, 좌우방향 제어회로부를 구비한다. 또한, 상하방향을 제어하는 제어시스템은 상하방향 오차측정 회로부와, 상하방향 제어회로부를 구비한다. 도2, 도3, 도5를 참조하면, 좌우방향 오차측정 회로부는 제3, 제4 광센서(64c, 64d)와 연결되고, 좌우방향 구동모터는 제1 모터(38)이다. 상하방향 오차측정 회로부는 제1, 제2 광센서(64a, 64b)외 연결되고, 상하방향 구동모터는 제2 모터(40)이다.
도5는 도4의 제어 시스템의 오차측정 회로부와 제어회로부를 구현한 회로도로서, 태양 추적장치의 좌우방향을 제어하는 부분을 도시한 것이다. 도5를 참조하면, 상부에는 오차측정 회로부(100)가 도시되어 있고, 하부에는 제어회로부(110)가 도시되어 있다. 오차측정 회로부(100)는 제3, 제4 광센서(64c, 64d)와, 연산증폭기(OPERATIONAL AMPLIFIER, 바람직하기로는 히다찌사의 HA17741)(101)를 구비한다. 제3, 제4 광센서(64c, 64d)가 받은 빛의 양이 전기적 신호인 전압으로 바뀌어 연산증폭기(101)의 각각 2번, 3번 단자로 입력된다. 그 전압차이가 6번 단자를 통해 증폭되어 출력된다. 이 출력값 역시 전압이다. 3번 단자의 전압이 2번 단자의 전압보다 크면 그 차이만큼의 (+)전압이 6번 단자에 인가된다. 반대로 2번 단자의 전압이 3번 단자의 전압보다 크면 그 차이만큼의 (-)전압이 6번 단자에 인가된다. 만일, 2번 단자와 3번 단자의 전압이 같으면(태양의 방향과 일치하는 경우), 6번 단자에는 인가되는 전압이 0이 되어 제어회로부(120)로 입력되는 신호가 없어 결국 모터(38)가 작동하지 않는다.
제어회로부(110)는 좌측의 제1 제어회로부(120)와, 우측의 제2 제어회로부(130)를 구비한다. 제1, 제2 제어회로부(120, 130)는 각각 제1, 제2 연산증폭기(121, 131)와, 제1, 제2 증폭트랜지스터(122, 132)와, 제1, 제2 릴레이(123, 133)를 구비한다. 제1, 제2 연산증폭기(121, 131)는 상기 오차측정 회로부(100)의 연산증폭기(101)와 같다. 먼저, 오차측정 회로부(100)의 연산증폭기(101)의 6번 단자에 인가된 전압이 (+)인 경우를 설명한다. 이 경우, 두 정류 다이오드(99a, 99b)의 작용에 의해 제2 제어회로부(130)는 작동하고 제1 제어회로부(120)는 작동하지 않는다. 오차측정 회로부(100)의 연산증폭기(101)의 6번 단자에 인가된 (+)전압이 제2 제어회로부(130)의 제2 연산증폭기(131)의 2번 단자로 입력된다. 제2 연산증폭기(131)의 2번, 3번 단자에 입력되는 전압의 차가 6번 단자를 통해 출력된다. 제2 연산증폭기(131)의 3번 단자는 접지되어있으므로 그 전압은 항상 0이다. 따라서, 2번 단자에 입력된 (+)전압이 (-)전압으로 증폭되어 6번 단자에 인가된다. 6번 단자에 인가된 (-)전압에 의해 제2 증폭트랜지스터(132)는 제2 릴레이(133)로 증폭된 전류를 보낸다. 제2 증폭트랜지스터(132)는 PNP형 트랜지스터로서 예를 들면, 우성에스텍사의 TIP42C이다. 증폭된 전류가 제2 릴레이(133)로 보내지면, 제2 릴레이(133)가 작동하면서 구동모터(38)로 구동전류를 보내고 결국 구동모터(38)가 작동하게 되어 제3, 제4 광센서(64c, 64d)가 같은 양의 빛은 받도록 방향을 바꾼다. 이때 구동모터(38)는 제2에 도시된 제1 모터(38)이다.
이번에는 반대로 오차측정부(100)의 연산증폭기(101)의 6번 단자에 인가되는 전압이 (-)인 경우를 설명한다. 이 경우, 두 정류 다이오드(99a, 99b)의 작용에 의해 제1 제어회로부(120)가 작동하고, 제2 제어회로부(130)는 작동하지 않게 된다. 오차측정 회로부(100)의 연산증폭기(101)의 6번 단자에 인가된 (-)전압이 제1 제어회로부(120)의 제1 연산증폭기(121)의 2번 단자로 입력된다. 제1 연산증폭기(121)의 2번, 3번 단자에 입력되는 전압의 차가 6번 단자를 통해 출력된다. 제1 연산증폭기(121)의 3번 단자는 접지되어 있으므로 그 전압은 항상 0이다. 따라서, 2번 단자에 입력된 (-)전압이 (+)전압으로 증폭되어 6번 단자에 인가된다. 6번 단자에 인가된 (+)전압에 의해 제1 증폭트랜지스터(122)는 제1 릴레이(123)로 증폭된 전류를 보낸다. 제1 증폭트랜지스터(122)는 NPN형 트랜지스터로서 예를 들면, 우성에스텍사의 TIP41C이다. 증폭된 전류가 제1 릴레이(123)로 보내지면, 제1 릴레이(123)가 작동하면서 구동모터(38)로 구동전류를 보내고 결국 구동모터(38)가 작동하게 되어 제3, 제4 광센서(64c, 64d)가 같은 양의 빛은 받도록 방향을 바꾼다. 이때 구동모터(38)로 보내지는 구동전류의 방향은 상기 제2 제어회로부(130)의 작동에 의해 구동모터(38)로 보내지는 구동전류의 방향과 반대이다. 따라서, 제1 제어회로부(120)에 의해 작동하는 모터(38)의 회전방향과 제2 제어회로부(130)에 의해 작동되는 모터(38)의 회전방향은 반대이다. 도5에서 -B와 +B는 각각 배터리에서 나오는 -전압과 +전압을 가리킨다.
태양 추적장치 상하방향 제어는 상기 좌우방향 제어와 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다. 다만, 오차측정부에 구비되는 광센서가 제1, 제2 광센서(도3의 64a, 64b)이고, 제어부에 연결되는 모터가 제2 모터(도2의 40)라는 점이 다르다.
본 발명에 의한 구성에 따르면, 구조가 간단할 뿐만 아니라 정밀한 태양 추적장치가 제공된다. 또한, 본 발명의 구성에 따르면 정밀한 태양 추적장치에 의해 효율적으로 채광되는 태양광 조사 시스템이 구비된다. 본 발명의 구성에 따르는 태양광 조사 시스템은 실내 조명, 살균소독, 난방 및 식물 재배뿐만 아니라 어류, 동물을 사육하는 데에도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 태양광 조사 시스템은 피부 미용과 피부 치료(습진, 무좀과 백선균, 곰팡이균류에 의한 피부병, 등창 등)에 사용될 수 있다.
이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
Claims (15)
- 태양광을 수광하는 장치에 부착하기 위한 것으로서,상기 수광장치에 연결되며, 다수의 광센서와, 적어도 2개의 광센서를 상하방향으로 격리시키는 가로분리벽과, 적어도 2개의 광센서를 좌우방향으로 격리시키는 세로분리벽을 구비한 센서장치와,상기 수광장치 및 센서장치의 방향을 이동시키는 구동장치와,상기 센서장치로부터 전달되는 신호를 처리하며, 상기 구동장치를 제어하는 신호를 보내는 제어장치를 포함하는 태양 추적장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 가로분리벽과 세로분리벽으로 나뉘어진 광센서의 출력신호로부터, 상기 분리벽의 연장방향과 태양사이의 방향오차와 상관관계를 갖는 신호를 출력하는 오차측정 회로부와,상기 오차측정 회로부의 방향오차 신호로부터 상기 구동부를 구동시키는 구동전류를 출력하는 제어회로부를 구비하는 태양 추적장치.
- 제2항에 있어서, 상기 구동장치는 회전가능하도록 수직으로 세워진 수직회전축과,회전가능하도록 수평으로 연장된 수평회전축과,상기 수직회전축을 회전시키는 제1 모터와,상기 수평회전축을 회전시키는 제2 모터를 구비하며,상기 제어장치는 상기 세로분리벽에 의해 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제1 모터를 구동하는 구동신호를 출력하며 상기 가로분리벽으로 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제2 모터를 구동하는 구동신호를 출력하는 태양 추적장치.
- 제2항에 있어서, 상기 오차측정 회로부는 상기 세로분리벽에 의해 분리된 광센서 또는 수평 가로분리벽에 의해 분리된 광센서로부터 입력되는 두 개의 입력신호를 받아 하나의 오차신호를 상기 제어회로부로 출력하는 연산증폭기를 구비하는 태양 추적장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제어회로부는 상기 오차측정 회로부에서 전달되는 신호의 극성에 따라 분리되어 작동되는 제1 회로와 제2 회로를 구비하되, 각각의 회로는 상기 구동부가 서로 반대방향으로 동작하도록 하는 구동신호를 출력하는 태양 추적장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나의 가로분리벽의 상하에 2개의 광센서가 배치되고 상기 세로분리벽은 상기 가로분리벽 양쪽에 2개가 평행하게 구비되고 2개의 광센서는 각각이 상기 2개의 세로분리벽 바깥쪽에 배치되는 태양 추적장치.
- 제3항에 있어서, 상기 구동장치는 바닥에 고정되는 지지축을 더 구비하며, 상기 수직회전축은 상기 지지축에 회전가능하게 연결되고 상기 수평회전축은 상기 수직회전축에 회전가능하도록 끼워져 결합되는 태양 추적장치.
- 태양 추적장치와 렌즈가 구비되는 렌즈어셈블리를 포함하는 집광기와, 상기 집광기와 연결된 조사기와 상기 집광기와 조사기 사이를 연결하는 광케이블을 포함하며,상기 태양 추적장치는 상기 렌즈어셈블리에 연결되며, 다수의 광센서와, 적어도 2개의 광센서를 상하방향으로 격리시키는 가로분리벽과, 적어도 2개의 광센서를 좌우방향으로 격리시키는 세로분리벽을 구비한 센서장치와,상기 렌즈어셈블리 및 센서장치의 방향을 이동시키는 구동장치와,상기 센서장치로부터 전달되는 신호를 처리하며, 상기 구동장치를 제어하는 신호를 보내는 제어장치를 포함하는 태양광 조사 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 집광기와 상기 조사기 사이에 설치되어 상기 집광기에서 모은 빛을 여러 곳으로 분배하는 분배기가 더 포함된 태양광 조사 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 가로분리벽과 세로분리벽으로 나뉘어진 광센서의 출력신호로부터, 상기 분리벽의 연장방향과 태양사이의 방향오차와 상관관계를 갖는 신호를 출력하는 오차측정 회로부와,상기 오차측정 회로부의 방향오차 신호로부터 상기 구동부를 구동시키는 구동전류를 출력하는 제어회로부를 구비하는 태양광 조사 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 구동장치는 회전가능하도록 수직으로 세워진 수직회전축과,회전가능하도록 수평으로 연장된 수평회전축과,상기 수직회전축을 회전시키는 제1 모터와,상기 수평회전축을 회전시키는 제2 모터를 구비하며,상기 제어장치는 상기 세로분리벽에 의해 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제1 모터를 구동하는 구동신호를 출력하며 상기 가로분리벽으로 나뉜 광센서로부터의 신호를 이용하여 상기 제2 모터를 구동하는 구동신호를 출력하는 태양광 조사 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 오차측정 회로부는 상기 세로분리벽에 의해 분리된 광센서 또는 수평 가로분리벽에 의해 분리된 광센서로부터 입력되는 두 개의 입력신호를 받아 하나의 오차신호를 상기 제어회로부로 출력하는 연산증폭기를 구비하는 태양광 조사 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 제어회로부는 상기 오차측정 회로부에서 전달되는 신호의 극성에 따라 분리되어 작동되는 제1 회로와 제2 회로를 구비하되, 각각의 회로는 상기 구동부가 서로 반대방향으로 동작하도록 하는 구동신호를 출력하는 태양광 조사 시스템.
- 제8항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나의 가로분리벽의 상하에 2개의 광센서가 배치되고 상기 세로분리벽은 상기 가로분리벽 양쪽에 2개가 평행하게 구비되고 2개의 광센서는 각각이 상기 2개의 세로분리벽 바깥쪽에 배치되는 태양광 조사 시스템.
- 제11항에 있어서, 상기 구동장치는 바닥에 고정되는 지지축을 더 구비하며, 상기 수직회전축은 상기 지지축에 회전가능하게 연결되고 상기 수평회전축은 상기 수직회전축에 회전가능하도록 끼워져 결합되는 태양과 조사 시스템.
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