KR200396857Y1 - 주위 밝기와 일출 일몰에 따라 자동 동작하는 교통표지판장치 - Google Patents

주위 밝기와 일출 일몰에 따라 자동 동작하는 교통표지판장치 Download PDF

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Abstract

고안한 교통표지판장치는 크게 표지판 장치와 제어장치의 2개 부분으로 구성되며, 일반 교통표지판에 발광 소자를 광원으로 하여, 전체 표지판의 뒷면에서 배광 시키거나, 표지판의 컬러에 따라 해당하는 광원이나 발광소자를 배치하여 발광 시킴으로써, 야간이나, 주위가 어두운 장소에서 운전자나 보행자가 쉽게 교통 표지판을 인식할 수 있도록 한 장치이며, 주위의 밝기와 일출일몰 시간을 이용하여, 주위가 어두어 졌을때 자동으로 동작하는 교통표지판 장치이다.
고안한 장치는 설치된 장소의 위도와 경도 데이터를 GPS모듈을 이용하여 입력받아, 마이크로프로세서의 일출일몰 프로그램을 이용하여 스스로 일출 시간과 일몰 시간을 계산하여 교통표지판 장치의 온/오프(ON/OFF) 시간을 자동으로 결정할 수 있다. GPS의 연결이 끊어지질 경우에는 초기의 위도 경도 데이터를 이용하며, 수동으로 위도 경도 데이터를 입력하여 설정하는것도 가능하다.
또한, 광센서를 이용하여 주위의 밝기 데이터를 입력받아 일몰 시간 이전에도 주위가 어두워질 경우에는 자동으로 단계적 밝기제어가 가능하다. 또한, 현재 장치의 동작상태를 통신모듈을 통하여 외부로 전송할 수 있고, 외부에서도 통신모듈을 이용하여 마이크로프로세서에 동작명령을 전송할 수 있다.
교통 표지판의 바탕면과 표시부호(글자, 숫자, 그림)를 각각 독립적으로 점멸하여 동적 효과를 표현하는것도 가능한 장치이다.
또한, 전원부의 출력단의 전압 크기를 조절하여 조광제어도 가능하다.

Description

주위 밝기와 일출 일몰에 따라 자동 동작하는 교통표지판 장치{Auto running traffic display device according to sunrise sunset time and luminous intensity of circumstans}
종래의 교통 표지판은 단순하게 바탕색과 숫자나 글씨 부호등을 형광물질이나 형광페인트 등을 이용하여 구현하였다.
그러나, 이들 표지판은 오염물질이나 눈, 비등의 기상조건이 변동할 경우, 또는 야간에는 보행자나 운전자가 인식하는데 많은 어려움이 있었다.
따라서, 최근에는 광섬유를 이용하여 표지판의 바탕과 숫자나 부호등의 외곽에 구멍을 내고 광섬유를 삽입하여 장착하고, 이들 광섬유에 여러가지 광원을 이용하여 발광시켜서 야간시간대의 표지판 인식률을 높이고 있으나, 원 표지판의 가격보다 광섬유나 광원의 고가격, 많은 가공시간 소요, 광섬유를 통과한 빛의 발광가도가 좁아서 정면에서의 시인성은 좋으나, 정면에서 벗어난 위치에서의 시인성이 떨어지는 등의 단점으로 인하여, 이러한 광섬유 이용방식은 상용화에 많은 어려움이 있는 실정이다.
또한, 표지판의 점등 시간은 타이머 방식을 채택하는 경우와 광센서를 이용하는 방식이 대부분인데,
타이머 방식의 경우에는 계절별로 해지는 시간이 틀려지기 때문에 일정한 주기로 사람이 설정을 바꾸어야 한다는 단점이 있으며,
광센서를 이용하는 방식의 경우에는 광센서의 고장이나 광센서부에 오염물질로 인하여 오동작하는 경우가 많은 단점이 있다.
고안된 자동 동작하는 교통표지판 장치는 크게 표지판 장치와 제어장치의 2개 부분으로 구성되며, 주위의 밝기와 일출일몰시간을 모두 고려하여 조광제어를 포함한 조명제어가 가능한 장치이다.
표지판 장치는 바탕면과 표시부호(부호, 글자, 숫자)의 영역으로 구분하여, 각 부분을 순차적으로 점멸 또는 점등할 수 있도록 하며, 이렇게 함으로써, 보행자나 운전자가 야간이나 주위 환경이 어두울 경우에도 쉽게 표지판을 인식할 수 있도록 한다.
제어장치는, 일출일몰 시간에 자동으로 광고간판의 전원을 온(ON) 오프(OFF) 제어하거나 주위의 밝기에 따라서 조광제어가 가능하며, 가로등의 전원을 자동으로 온(ON) 오프(OFF) 제어하거나 주위의 밝기에 따라서 조광제어가 가능한 장치이다.
이렇게 고안된 자동조명제어장치의 세부 기술적 내용은 다음과 같다.
1. GPS 모듈의 시계기능을 이용하여 타이머의 시계오차를 보정할 수 있도록 하며, GPS의 모듈이 연결 되지 않을 경우에는 타이머 자체의 시간을 이용하여 날짜와 시간을 계산한다.
2. 마이크로프로세서에 GPS모듈의 위도 경도 데이터를 이용하여 일출 일몰 시간을 계산하는 프로그램을 저장하며, GPS의 모듈이 연결 되지 않을 경우에는 초기에 저장되어 있거나, 가장 최근에 입력받은 위도 경도 데이터를 이용하여 일출 일몰 시간을 계산한다.
3. 계산된 일출일몰 시간 데이터와, 광센서를 통하여 마이크로프로세서에 입력된 주위 밝기 데이터와 비교하여 일몰 시간이 되지 않았더라도 주위환경이 어두워 졌다면 램프를 온(ON) 시킬 수 있도록 하며, 주위의 밝기정도에 따라서 펄스폭제어부의 펄스폭을 조절하여 위상제어용 스위칭소자의 게이트부에 공급되는 신호의 크기를 제어하여 램프의 밝기를 조절할 수 있도록 한다. 이러한 장치를 자동차의 전조등제어에 이용한다면, 자동차 운행시의 전조등의 밝기를 자동으로 조절할수 있으므로 매우 유용할 것이며, 가로등이나 방범등에 적용하여 이용한다면 사람이 인위적인 조작이 없어도 조명제어가 가능하게 될것이다.
4. 점멸모드의 기능을 갖추고 있으며, 구현방법은 표지판을 여러개의 영역으로 구분하여, 각 부분을 순차적으로 점멸 또는 점등할수 있도록 하며, 이렇게 함으로써, 보행자나 운전자가 야간이나 주위 환경이 어두울 경우에도 쉽게 표지판을 인식할 수 있도록 한다. 또한, 점멸모드에서는 바탕면과 부호나 숫자등이 각각 독립적으로 점등되기 때문에 운전자나 보행자의 인식률을 높일 수 있으며, 동적 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
5. 광센서 온(ON) 오프(OFF) 스위치를 이용하여, 광센서를 오프(OFF)하게 되면 광센서가 연결되지 않은것으로 판단하여, 마이크로프로세서에서 계산된 일출일몰 시간에 따라 조명제어를 할 수 있다.
6. 전압감지부, 전류센서부를 이용하여 안정기의 이상유무와 램프의 이상유무를 판단하여 자동으로 입력전원을 차단하거나, 통신모듈부를 이용하여 외부장치로 이상유무에 관한 데이터를 전송한다. 또한, 외부장치에서 통신모듈을 이용하여 마이크로프로세서에 동작명령을 전달하여 조명제어를 할 수 있다.
[도 1]은 고안한 자동 동작하는 교통표지판 장치의 전체 블럭도를 나타낸다. 블럭도에서 각 부분의 구성 및 기능은 다음과 같다.
1. GPS 모듈(10) - GPS모듈이 설치된 위치의 위도, 경도, 현재 시간을 표시하는 모듈이다. 이 장치의 시계기능을 이용하여 타이머의 시계오차를 보정할 수 있도록 한다. GPS의 모듈이 연결 되지 않을 경우에는 타이머 자체의 시간을 이용할수도 있다.
2. 광센서 ON/OFF(20) - 이부분의 스위치가 온(ON)되어 있으면, 광센서(30)를 이용하여 주위 밝기 데이터를 디지탈신호로 변환하여 마이크로프로세서에 입력하여 일출일몰 시간과 주위의 밝기를 판단하여 램프를 동작 시킨다. 오프(OFF)되어 있으면 마이크로프로세서(80)에서 타이머의 시간만을 이용하여 일출일몰 시간을 계산하여, 램프를 동작 시킨다.
3. 타이머부(40) - 자체 클럭을 가지고 시간을 결정하여 마이크로 프로세서에 입력된다. GPS모듈이 연결되어 있으면, 매일 1회씩 GPS모듈에서 마이크로프로세서를 통하여 시간을 전송받아 시간 데이터를 업그레이드 한다.
4. 마이크로프로세서(80) - GPS모듈에서 위도, 경도, 시간 데이터를 입력 받거나, 정해진 위도 경도 데이터를 이용하여 일출 일몰 시간을 계산하는 프로그램을 저장한다. 날짜와 시간 데이터를 디스플레이부(90)에 나타낸다. GPS의 모듈이 연결 되지 않을 경우에는 저장되어 있는 위도 경도 데이터를 이용하여 일출 일몰 시간을 계산한다. 계산된 일출일몰 시간 데이터와, 광센서를 통하여 마이크로프로세서에 입력된 주위 밝기 데이터와 비교하여 일몰 시간이 되지 않았더라도 어두워 졌다면 램프를 온할 수 있도록 한다.
5. 펄스폭제어부(70) - 마이크로프로세서에서 위상제어용 스위칭소자의 게이트부에 인가되는 신호를 출력하는 부분이며, 펄스폭의 크기를 4비트 또는 8비트로 분해하여 최소값에서 최대값까지 단계별로 출력하여 위상제어용 스위칭소자의 온 시간(ON Time)을 조절하는 부분이다. 즉, 광센서에서 입력된 데이터가 디지탈신호로 변환되어 마이크로프로세서에 입력되고, 주위의 밝기정도에 따라서 펄스폭제어부의 펄스폭을 조절하여 위상제어용 스위칭소자의 게이트부에 공급되는 신호의 크기를 제어하여 램프의 밝기를 조절할 수 있도록 한다.
6. SMPS부(100) - AC전원이나 밧데리, 또는 태양전지의 전원을 원하는 DC전원으로 변환하는 부분이며, 안정기나 램프에 교류전원을 인가할 경우에는 SMPS를 바이패스하여 AC를 공급한다.
7. 전압감지부 1(110), 전압감지부 2(140) - 안정기의 정상동작을 판단하기 위하여 안정기의 입력전압과 출력전압을 감지하는 부분이다. 전압감지부에서 정격 전압이 감지 되고, 전류센서부에서 전류가 감지 되지 않을 경우에는 장치의 수명이 다한것으로 판단하여 전환스위치부(120)의 스위치를 조절하여 장치의 입력전원을 차단하여 장치를 보호할 수 있도록 한다.
8. 안정기(130) - 출력단의 램프가 방전램프와 같은 경우에는 반드시 안정기를 필요로 한다.
9. 전환스위치(120) - 안정기가 필요한 경우와 필요하지 않은 경우에 따라서 연결을 전환하는 부분이고, 전압감지부(110, 140)의 전압값에 따라 램프나 안정기의 이상유무를 판단하여, 램프가 고장인 경우 계속해서 안정기가 동작한다면 안정기의 수명도 급속하게 단축되므로, 안정기나 램프를 보호하기 위하여 전원 공급을 차단 및 제어하는 부분이다.
10. 전류센서부(150) - 램프에 공급되는 전류의 값을 측정하는 부분이다. 이를 통하여 램프의 동작상태를 감지할 수 있다.
11. 제어버튼부(60) - 시간의 수동설정이나 램프의 동작상태를 수동 또는 강제적으로 테스트하는 버튼부이다.
12. 디스플레이부(90) - 현재의 날짜, 시간 등을 표시하는 부분이다.
13. 통신모듈부(50) - 현재의 램프와 안정기의 동작상태를 외부의 장치나 컴퓨터로 전송하는 부분이며, 외부의 장치에서 강제적으로 램프의 동작을 제어할 수 있도록 외부의 명령을 마이크로프로세서에 전달하는 부분이다. 통신모듈은 CDMA모뎀이나 전력선모뎀, 유선모뎀등의 일대일 또는 일대다 통신이 가능한 통신장치를 포함한다.
14. 점멸기능 스위치부(170) - 표지판을 바탕면과 표시부호(글자, 숫자, 그림)의 영역으로 구분하여, 마이크로프로세서(80)에서 각 부분을 순차적으로 점멸 또는 점등할 수 있도록 설정된 시간을 주기로 온과 오프 동작을 반복 수행하는 부분이며, 이렇게 함으로써 보행자나 운전자가 야간이나 주위 환경이 어두울 경우에도 쉽게 표지판을 인식할 수 있도록 한다.
[도 2]는 자동 동작하는 교통표지판 장치에서 표지판 장치의 하나의 예를 나타낸다.
1. 바탕면(200) - 기존의 표지판의 색상을 그대로 사용한다.
2. 표시부호(글자, 숫자, 부호)에는(210) - 엘이디(LED)나 백열전구와 같은 발광소자를 배치하여 주위가 어두운 장소나 야간에 쉽게 표지판을 인식할 수 있게 하며, [도 1]의 점멸기능 스위치부에서 온 신호가 발생하면 표시부호가 점멸동작 한다.
1. 자동 동작하는 교통표지판 장치가 설치된 장소의 위도와 경도 데이터를 GPS모듈을 이용하여 입력받아, 마이크로프로세서의 메모리에 저장된 일출일몰 프로그램을 이용하여 스스로 일출 시간과 일몰 시간을 계산하여 조명장치의 온/오프(ON/OFF) 시간을 자동으로 결정할 수 있다. GPS의 연결이 끊어지질 경우에는 초기의 위도 경도 데이터를 이용하며, 수동으로 위도 경도 데이터를 입력하여 설정하는것도 가능하다.
2. 광센서를 이용하여 주위의 밝기 데이터를 입력받아 일몰 시간 이전에도 주위가 어두워질 경우에는 자동으로 단계적 조명제어가 가능하다.
3. 현재 장치의 동작상태를 통신모듈을 통하여 외부로 전송할 수 있고, 외부에서도 마이크로프로세서에 동작명령을 전송할 수 있다.
4. 램프나 안정기의 동작 이상시에 자동으로 이를 감지하여 전원을 차단할 수 있고, 안정기를 연결하지 않아도 되는 램프는 전환스위치를 이용하여 SMPS 전원을 이용하여 램프에 전원을 공급한다. 램프의 앞단에 위상제어용 스위칭소자의 게이트부에 인가되는 신호의 크기를 조절하여 조광제어가 가능하다.
5. 표지판을 여러개의 영역으로 구분하여, 각 부분을 순차적으로 점멸 또는 점등할수 있으며, 이렇게 함으로써, 보행자나 운전자가 과속방지 표지나 위험 표지등의 중요한 정보를, 야간이나 주위 환경이 어두울 경우에도 점멸하는 표지판을 쉽게 인식할 수 있다.
[도 1]은 자동 동작하는 교통표지판 장치의 블럭도 이다.

Claims (2)

  1. 고안한 자동 동작 교통표지판 장치는, 크게 표지판 장치와 제어장치의 2개 부분으로 구성되며,
    표지판 장치는, 보행자나 운전자에게 도로에 관한 정보나 위험에 대한 경고등의 내용을 글자나 숫자 부호등으로 나타내어 도로 양쪽이나 도로상단의 신호등주 부분에 설치되는 표지판부 부분과, 엘이디(LED), 이엘(EL), 백열전구와 같이 빛을 발하는 소자로 이루어지는 부분인, 발광소자부로 구성되며,
    제어장치는 장치가 설치된 현재 위치의 위도와 경도, 그리고 시간에 관한 데이터를 제공해주는 GPS부, 주위 밝기에 관한 데이터를 제공하는 광센서부, 광센서의 유무를 판단하는 광센서 ON/OFF부, GPS모듈에서 전송하는 시간 데이터를 이용하여 일정주기로 시간을 재조정하는 타이머부, 전압의 크기를 감지하는 전압감지부, 전류 크기를 감지하는 전류센서부, 이들 각각의 데이터를 입력받고 명령을 처리하는 마이크로프로세서부, 마이크로프로세서에 저장된 데이터를 외부로 전송하거나 외부의 명령을 마이크로프로세서에 전달하는 통신모듈부, 장치의 현재 상태를 보여주는 디스플레이부, 안정기의 연결을 조절하는 전환스위치부, 입력전원(교류전원이나 밧데리, 또는 태양전지의 전원)을 원하는 DC전원으로 변환하는 SMPS부로 구성되는, 자동 동작 교통표지판 장치.
  2. 상기 제1항에서, 자동 동작 교통표지판 장치의 GPS부는, GPS에서의 위도, 경도, 시간 데이터를 이용하여 일출일몰 시간을 계산하고 이를 바탕으로 램프 출력부의 온/오프 시간을 결정하며, 광센서 온/오프 선택부를 이용하여 광센서가 온(연결)되어 있으면, 광센서에서의 주위 밝기 데이터가 디지탈신호로 변환되어 마이크로프로세서에 전달되며, 이러한 데이터를 이용하여 현재 시간이 일몰 시간에 도달하지 않았어도 주위가 어두워 졌다면, 램프 앞단에 위치한 위상제어용 스위칭소자의 게이트에 인가되는 펄스신호의 크기를 조절하여 주위의 밝기에 따라서 조광제어가 가능하며,
    전압감지부나 전류센서부는, 출력단에 연결된 램프나 표지판의 상태를 감시하여 표지판이나 램프가 정격전압과 정격전류 상태가 아닌 경우에는, 전환스위치를 이용하여 전원을 차단하며,
    통신 모듈부는, 램프 또는 표지판의 고장이나 이상 동작시에 통신모듈을 이용하여 외부의 장치로 고장상태에 관한 데이터를 전송하거나, 외부의 조명제어 명령을 원격지에서 마이크로프로세서에 전달할 수 있도록 하는 자동 동작 교통표지판 장치,
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