KR20090084028A

KR20090084028A - 수중 조명등 제어장치

Info

Publication number: KR20090084028A
Application number: KR1020080009957A
Authority: KR
Inventors: 정철우
Original assignee: 정철우; (주)협신엔지니어링
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-05
Also published as: KR100968352B1; US7679743B1

Abstract

본 발명은 수중 조명등 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중 조명용으로 사용되는 조명등을 DMX512 통신방식으로 제어할 수 있도록 하는 수중 조명등 제어장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 수중 조명등을 운영함에 있어서 다양한 색상표현이 가능해지며, 제어장치의 설치와 운영에 드는 비용과 인력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

수중 조명등, DMX512, LED, RGB, 제어장치

Description

수중 조명등 제어장치{UNDERWATER LIGHTING CONTROLLER}

분수대나 수영장, 인공연못 등에 설치되는 수중 조명등은 물속에 설치되는데, 다색의 조명빛이 물줄기에 색을 입히는 듯한 효과를 내면서 물줄기의 시원함과 함께 다색 조명에 의한 심미감을 더욱 높이게 된다.

일반적인 수중 조명등은 LED(Light Emitting Diode) 전구를 이용하여 다색 또는 단색의 빛을 발산하도록 하고 있다.

수중 조명등을 제어하기 위해서는 수중에 설치된 각각의 조명등을 모두 케이블로 연결하고, 각각의 조명등에 포함된 RGB 색깔의 LED의 전원을 온/오프시키는 단순 전원제어방식을 사용한다.

그런데 PLC(Programmable Logic Controller)를 이용하여 조명등을 단순 전원제어방식으로 조절하려면 각각의 조명등에 설치된 RGB 세 개의 LED에 하나씩의 스위치 또는 릴레이를 연결하여야 하므로 케이블 연결이 복잡해진다.

또한, 많은 수의 조명등을 제어하여 다양한 색깔의 빛을 내기 위해서는 퍼스널컴퓨터를 포함하여 많은 장비와 인력이 필요하며, 설치를 위한 별도의 공간을 마련하여야 하는 불편함이 있었다. 실제로 넓은 면적의 공원이나 공동주택, 도로가 등의 분수대 등은 관리인원이 상주하는 것이 불가능하다. 소규모의 분수대 하나를 장식하는 데에도 수십 개의 조명등이 필요한 것을 감안하면 단순 전원제어방식의 불편함은 훨씬 더 커지게 된다.

한편, 단순 전원제어방식을 사용하는 경우에는 스위치를 이용하여 각각의 LED를 단순히 끄거나 켜는 동작만 할 수 있으므로 색상표현이 단순해질 수밖에 없었으며, 자동 프로그램에 의한 동작이 불가능하므로 관리자가 일일이 동작을 조절하여야 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수중 조명등을 정전류 비례제어를 통해 다양한 색상표현이 가능하도록 하며, 외부입력 또는 자체저장 프로그램을 이용하여 다양한 효과의 연출이 가능하도록 하는 수중 조명등 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 DMX512 통신방식을 이용하여 제어장치와 조명등을 연결함으로써 케이블의 연결이 간단해지며, 세밀한 제어신호의 전송이 가능해지도록 하는 수중 조명등 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 PLC와 같은 외부 제어장치로부터 데이터를 입력받을 수 있는 포토커플러를 구비하여 기존에 설치된 외부 제어장치와 연동시킬 수 있도록 하는 수중 조명등 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 RGB 세 가지 색깔의 LED로 구성되어 수중에서 동작하는 조명등의 동작을 제어하는 장치로서, 상기 조명등의 동작 내용에 대한 정보를 입력하는 입력버튼과; 상기 입력버튼을 통해 입력된 정보에 따라 상기 LED의 발광순서, 발광시간, 밝기에 대한 정보가 포함된 동작신호를 생성하는 MCU와; 상기 MCU가 생성한 동작신호를 각각의 LED에 할당된 주소와 함께 결합하여 LED 제어신호를 생성하는 디멀티플렉서와; 상기 디멀티플렉서가 생성한 LED 제어신호를 DMX512 통신규격의 전송신호로 변환하여 케이블을 통해 각각의 조명등으로 전 송하는 두 개의 RS485 드라이버와; 상기 조명등의 동작 상태를 문자나 숫자로 표시하는 디스플레이;를 포함한다.

본 발명은 상기 수중 조명등의 동작 내용에 대한 정보를 저장하며, 상기 입력버튼의 선택에 따라 미리 저장된 동작 내용에 대한 정보 중에서 하나를 호출하여 상기 MCU에 전송하는 메모리;를 추가로 포함한다.

본 발명은 외부에 설치된 PLC와 케이블로 연결되며, 상기 PLC로부터 전송되는 외부 제어신호를 상기 MCU에 전송하는 포토커플러;를 추가로 포함하며, 상기 MCU는 상기 포토커플러를 통해 수신된 외부 제어신호에 따라 상기 LED에 대한 동작신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수중 조명등 제어장치(이하, '제어장치'라 한다)를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어장치의 연결상태를 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제어장치(100)는 케이블(130)을 통해 다수의 수중 조명등(200)과 연결된다.

조명등(200)은 분수대나 수영장, 연못 등에 설치되어 수중에서 빛을 내는 장치로서, RGB 세 가지 색깔의 LED를 기본 단위로 하여 구성된다. 조명등(200)은 물 이 들어오지 않도록 방수처리된 상태에서 제어장치(100)로부터 전송되는 제어신호에 따라 발광작용을 한다.

조명등(200)의 내부구성과 동작원리에 대하여는 후술한다.

제어장치(100)는 물밖에 설치되어 사용자의 의도에 따라 적절한 제어신호를 전송함으로써 다양한 색상효과를 내게 되는데, 하나의 제어장치(100)가 조절할 수 있는 조명등(200)의 개수는 통신채널의 개수에 따라 달라진다.

본 발명의 제어장치(100)는 두 개의 DMX512 통신회선을 이용하여 조명등(200)과 데이터를 교환한다. 하나의 DMX512 통신회선을 이용할 때 최대 512개의 채널을 제어할 수 있으므로, 두 개의 통신회선을 이용할 경우에는 최대 1024개의 채널을 제어할 수 있게 된다.

조명등(200)은 세 가지 색깔의 LED를 포함하므로 세 가지 색깔의 LED를 각각 제어하기 위해서는 하나의 조명등(200)에 세 개 채널의 신호를 전송하여 제어하여야 한다. 즉 세 개의 채널신호를 이용하여 하나의 조명등(200)의 동작을 제어할 수 있다. 따라서 최대 1024개의 채널을 구비하여 통신을 하는 경우에는 최대 341개의 조명등(200)의 동작을 제어할 수 있게 된다.

그렇지만 동일한 DMX512 통신규격을 사용하는 경우라도 하나의 회선에서 연결가능한 채널의 개수가 1024, 1536, 2048 등으로 늘어나는 경우에는 더 많은 개수의 조명등(200)을 제어할 수 있을 것이다.

따라서 도 1에는 하나의 제어장치(100)가 세 개의 조명등(200)을 제어하는 것으로 도시되어 있지만, 이것은 하나의 예시일 뿐이며 더 많은 조명등(200)의 제 어가 충분히 가능하다.

제어장치(100)의 외측면에는 케이블(130)을 연결할 수 있는 캐논단자(도면 미도시)가 구비되어 있는데, 캐논단자에는 세 개의 연결핀(그라운드핀, 데이터 +핀, 데이터 -핀)이 구비되어 있다. 제어장치(100)에서 전송되는 발광신호는 데이터 +핀과 -핀을 통해 조명등(200)에 전달된다.

한편, 도 2는 제어장치의 구성을 나타낸 블럭도이며, 도 3은 제어장치와 연결된 조명등의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 2와 3에 도시된 바와 같이, 제어장치(100)는 케이블(130)로 연결된 조명등(200)의 발광순서, 발광시간, 밝기를 조절하는 MCU(102)를 포함한다. MCU(102)는 사용자가 입력하거나 메모리(108)로부터 호출된 정보를 바탕으로 조명등(200)에 설치된 세 가지 색깔의 LED(208a, 208b, 208c)를 적절한 순서에 따라 발광시키기 위한 동작신호를 생성한다.

LED(208a, 208b, 208c)의 동작신호에는 발광순서, 발광시간, 밝기에 대한 정보가 포함된다.

LED(208a, 208b, 208c)에 전송되는 밝기 정보에 따라 하나의 LED(208a, 208b, 208c)에 어느 정도의 전류가 공급될지가 결정된다. 즉 각각의 LED(208a, 208b, 208c)에 인가되는 전류의 양에 따라 LED(208a, 208b, 208c)의 밝기가 달라지는데, 세 가지 LED(208a, 208b, 208c)의 밝기가 달라짐으로써 전체적인 색깔도 조금씩 달라지게 된다.

본 발명에서는 LED(208a, 208b, 208c)에 공급되는 전류를 10단계(0%, 10%, 20%...100%)로 나누어 공급할 수 있도록 설정한다. 따라서 하나의 LED(208a, 208b, 208c)가 10단계 밝기로 변화하게 되므로 정밀한 색상조절이 가능하다.

제어장치(100)의 전면에는 다수의 입력버튼(104)이 구비된다. 입력버튼(104)은 관리자가 직접 동작내용을 입력할 수 있도록 하는 장치이며, 입력버튼(104)을 통해 입력된 내용은 디코더(106)에 의해 변환되어 MCU(102)로 보내진다.

또한 제어장치(100)에는 디코더(106)와 연결된 메모리(108)가 구비되어 있는데, 메모리(108)는 조명등(200)의 동작 내용에 대한 정보를 미리 저장하고 있다. 관리자가 메모리(108)에 저장된 동작 중에서 하나를 선택하면, 미리 저장된 동작 내용에 대한 정보 중에서 관리자가 선택한 동작 정보를 호출하여 디코더(106)롤 통해 MCU(102)에 전송함으로써 프로그램 제어가 가능하다.

본 발명에서는 메모리(108) 내부에 99개까지의 연출효과를 저장할 수 있으며, 관리자가 이 중에서 최대 30개까지 임의대로 선택하여 연속/반복실행이 가능하도록 하고 있다.

MCU(102)가 생성한 조명등(200)의 동작신호는 디멀티플렉서(110)로 전송된다. 디멀티플렉서(110)는 동작신호를 LED(208a, 208b, 208c)에 정확하게 할당하기 위하여 각 LED(208a, 208b, 208c)의 주소와 동작신호를 결합하여 LED 제어신호를 생성한다.

DMX512 통신방식에서는 여러 개의 조명등(200)을 직렬로 연결한 상태에서 일괄적으로 데이터를 전송하도록 하고 있다. 전송되는 데이터에는 LED(208a, 208b, 208c)의 주소가 포함되어 있어서 해당하는 주소를 가진 LED(208a, 208b, 208c)만이 지정된 동작을 하도록 한다. 따라서 디멀티플렉서(110)에서 LED 제어신호를 생성할 때, 동작내용에 대한 정보와 LED(208a, 208b, 208c)의 주소를 함께 포함시킨다.

디멀티플렉서(110)에서 생성된 LED 제어신호는 두 개로 나누어져서 제1포토커플러(112a)와 제2포토커플러(112b)를 통해 두 개의 RS485 드라이버(114a. 114b)로 보내진다.

두 개의 RS485 드라이버(114a. 114b)는 LED 제어신호를 DMX512 통신규격의 전송신호로 변환하여 케이블(130)을 통해 각각의 조명등(200)으로 전송한다.

RS485 드라이버(114a. 114b)는 DMX512 통신방식을 이용하여 최대 512 채널의 신호전송이 가능하므로, 두 개의 RS485 드라이버(114a. 114b)는 모두 1024 채널의 신호전송이 가능하다.

한편, 제어장치(100)에는 조명등(200)의 동작 상태를 문자나 숫자로 표시해주는 디스플레이(116)가 구비되어 있는데, 통상적인 LCD 표시창이 사용될 수 있다.

제어장치(100)에 포함된 전원부(118)는 제어장치의 입출력, 신호변환과 분배, 전송에 필요한 전원을 공급하며, 조명등(200)의 발광을 위한 전류는 조명등(200)에 직접 연결되도록 한다.

제어장치(100)로부터 전송된 LED 제어신호는 조명등(200)에 설치된 마이컴(202)에 입력되며, 마이컴(202)은 지정된 주소와 일치하는 LED(208a, 208b, 208c)를 관리하는 LED제어칩(206a, 206b, 206c)에 제어신호를 전송한다.

LED제어칩(206a, 206b, 206c)은 입력된 제어신호에 따라 자신이 관리하는 LED(208a, 208b, 208c)를 발광시킨다. LED제어칩(206a, 206b, 206c)은 전류공급 원(204)으로부터 공급되는 전류의 세기, 시간 등을 조절하면서 적절한 색깔의 빛이 나오도록 제어한다.

한편, LED제어칩(206a, 206b, 206c)에는 조명등(200)의 동작을 위한 프로그램이 내장될 수 있다. 자체적으로 내장된 프로그램에 따라 LED제어칩(206a, 206b, 206c)이 동작하는 경우에는 외부의 제어장치(100)로부터 제어신호를 전송받지 않는 상태에서도 독립적인 동작이 가능해진다.

아래의 표 1은 메모리(108)에 저장된 연출 효과 프로그램의 일부분을 나타내고 있다.

효과 번호	명칭	조합 단위	지연 시간
00	Off Lighting
01	Red Green Fade	1	4
02	Green Blue Fade	1	4
03	Blue Red Fade	1	4
04	Color Rolling	1	2, 5
05	Color Up Down	1	4
06	Rainbow Basic	1	1, 3, 5
07	Rainbow Pan Back	1	2, 3, 5
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관리자는 F1 부터 F8 까지 인쇄된 입력버튼(104)을 조합하여 최대 99개까지 저장되어 있는 연출 효과 중에서 몇 가지를 선택하여 조명등(200)을 동작시킬 수 있다.

도 4는 제어장치(100)의 시스템 구성 데이터를 수정하는 모드(mode)를 나타내는 화면이다.

시스템 구성 데이터에 대한 수정 모드를 실행하면 디스플레이(116)에 도 4와 같은 화면이 표시된다.

수정 모드 진입을 위해서는 F8 버튼을 누른 상태에서 F4 버튼을 누르며, 메인 메뉴로 복귀할 때에는 F1 버튼을 누른다. 원하는 데이터가 입력되면 F4 버튼을 눌러서 저장시킨다.

DMX Size(A) 오른쪽에 표시된 숫자는 통신회선을 통해 출력되는 채널의 숫자이다. 하나의 조명등(200)에 세 개의 채널 신호가 전달되어야 하므로, DMX Size가 510인 경우에는 최대 170개까지의 조명등(200) 제어가 가능한 것이다.

그리고 Channel NO(B) 오른쪽에 표시된 숫자는 DMX512 방식으로 데이터를 전송하는 통신회선의 수를 의미한다. Channel NO가 1인 경우에는 제1포토커플러(112a)를 통해서만 데이터가 출력된다는 것을 의미한다.

이밖에도 바로실행, 연속자동실행, 지연시간 데이터 설정 등의 선택을 입력버튼(104)을 이용하여 실행할 수 있다.

한편, 도 5는 다른 실시예에 따른 제어장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

본 발명의 제어장치(100)는 외부에 설치된 PLC(300)로부터 데이터를 입력받아 조명등(200)을 제어할 수 있는 인터페이스를 갖추고 있다.

PLC(300)와의 연결을 위하여 37핀 D-SUB 포트를 구비하고 있으며, D-SUB 포트는 제3포토커플러(120)와 연결되어 외부 데이터가 MCU(102)로 입력되도록 한다.

제어장치(100) 전면에는 입력버튼(104) 이외에 전환스위치(122)가 구비되어 있어서, 외부제어와 자체 프로그램 제어를 선택할 수 있도록 해준다. 즉, 전환스위치(122)를 AUTO 위치에 놓은 경우에는 PLC(300)로부터 입력되는 데이터에 따라 조명등(200)이 동작하도록 하고, MANU 위치에 놓은 경우에는 제어장치(100)의 자체 프로그램에 따라 동작하도록 한다.

이와 같이 본 발명의 설명에서는 512개의 채널 전송이 가능한 통신회선을 두 개 사용함으로써 최대 1024개의 채널 제어가 가능한 것으로 기재하였으나, 통신회선의 숫자를 늘려줌으로써 제어 가능한 채널의 숫자도 커질 수 있을 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어장치의 연결상태를 나타낸 개념도.

도 2는 제어장치의 구성을 나타낸 블럭도.

도 3은 제어장치와 연결된 조명등의 구성을 나타낸 블럭도.

도 4는 제어장치의 시스템 구성 데이터를 수정하는 모드(mode)를 나타내는 화면.

도 5는 다른 실시예에 따른 제어장치의 구성을 나타낸 블럭도.

Claims

RGB 세 가지 색깔의 LED로 구성되어 수중에서 동작하는 조명등의 동작을 제어하는 장치로서,

상기 조명등의 동작 내용에 대한 정보를 입력하는 입력버튼과;

상기 입력버튼을 통해 입력된 정보에 따라 상기 LED의 발광순서, 발광시간, 밝기에 대한 정보가 포함된 동작신호를 생성하는 MCU와;

상기 MCU가 생성한 동작신호를 각각의 LED에 할당된 주소와 함께 결합하여 LED 제어신호를 생성하는 디멀티플렉서와;

상기 디멀티플렉서가 생성한 LED 제어신호를 DMX512 통신규격의 전송신호로 변환하여 케이블을 통해 각각의 조명등으로 전송하는 두 개의 RS485 드라이버와;

상기 조명등의 동작 상태를 문자나 숫자로 표시하는 디스플레이;를 포함하는 수중 조명등 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 조명등의 동작 내용에 대한 정보를 저장하며, 상기 입력버튼의 선택에 따라 미리 저장된 동작 내용에 대한 정보 중에서 하나를 호출하여 상기 MCU에 전송하는 메모리;를 추가로 포함하는 수중 조명등 제어장치.
제1항에 있어서,

외부에 설치된 PLC와 케이블로 연결되며, 상기 PLC로부터 전송되는 외부 제어신호를 상기 MCU에 전송하는 포토커플러;를 추가로 포함하며,

상기 MCU는 상기 포토커플러를 통해 수신된 외부 제어신호에 따라 상기 LED에 대한 동작신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수중 조명등 제어장치.