KR20100047711A - 태양전지판용 태양광 추적장치 - Google Patents

Abstract

태양전지판용 태양광 추적장치는 몸통, 광전달 장치, 투사장치, 광센서 장치, 및 렌즈를 포함한다. 상기 광전달장치는 태양쪽으로 배향된 몸통의 제1 말단에 배치된다. 상기 광 전달장치는 그 중심세 설치된 광전달성 교차점을 갖는다. 상기 투사장치는 상기 몸통의 제1말단 및 제2 말단 사이에 배열된 불투명 부재이다. 상기 광센서 장치는 투사장치의 일측면에 배열되고, 상기 투사장치가 상기 광전달 장치 및 광센서 장치 사이에 위치된다. 상기 광센서 장치는 상기 투사장치의 중심에 기설정된 위치 중심을 갖는다. 상기 렌즈는 상기 투사장치 및 광센서 장치 사이에 배열된다. 상기 몸통은 상기 태양광 추적장치가 다른 작동 각 모들들 사이를 전환할 수 있도록 망원경형 몸통이다.

태양광 추적장치, 태양전지판, 투사장치

Description

태양전지판용 태양광 추적장치{Solar tracking device for solar panel}

본 발명은 태양전지판용 태양광 추적장치, 더욱 상세하게는 큰 시야각을 갖는 고감도 및 고정밀도의 태양전지판용 태양광 추적장치에 관한 것이다.

석유화학 연료의 지속적인 소비로 결국 지구 천연 오일 자원이 고갈될 것이라는 것은 잘 알려져 있다. 그러므로 사람들은 다른 대체 에너지 원, 예를 들어, 태양 에너지, 풍력 에너지, 수력 에너지 등과 같은 다른 에너지원을 개발하고자 적극적으로 노력해왔다. 그들 중, 태양에너지 전력의 생성은 가장 넓게 연구되고 사용되어 왔다. 종래 태양 전력 생성 시스템에서는, 하나 이상의 태양전지판들이 태양쪽으로 배향되어, 태양광이 태양전지에 흡수되어 전기 에너지로 전환되었다. 태양쪽으로 항상 배향되는 태양전지판을 위하여, 태양광 추적장치가 태양광 추적을 위하여 태양전지판에 장착된다. 종래 태양광 추적 시스템에서는 태양광 추적을 위해 광저항(photoresistance)를 사용하였다. 그러나 광저항은 상대적으로 센싱 에러(sensing error)를 자주 일어나 정확하게 태양쪽으로 태양전지판을 배향시키는데 실패하였다.

그러므로 발명자들은 광범위한 검출 영역을 갖고, 태양광쪽으로 태양전지판 을 정확하게 배향시킬 수 있는 고감도 태양광 추적장치를 개발하려고 노력하였다.

본 발명의 일차적 목적은, 태양광 추적장치가 장착된 태양전지판이 항상 민감하고, 정확하며 광범위하게 태양광쪽으로 배향될 수 있도록 하는, 태양전지판용 태양광 추적장치를 제공하는 것이다.

상기 목적 및 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양전지판용 태양광 추적장치는 몸통(barrel body); 태양광 쪽으로 향한 몸통의 제1 말단에 배치되며 중심의 광-전달성 교차점(centered light-transmittable crossing point)을 갖는 광 전달 장치; 상기 몸통의 제1 말단과 반대쪽 제2말단 사이에 배열되며 불투명 부재(opaque member)인 투사장치(projecting unit); 상기 투사장치의 일측에 배열된 광센서 장치로서, 이로서 상기 투사장치가 상기 광전달 장치와 광센서 장치 사이에 위치되며, 상기 투사장치의 중심에 기설정된 위치 중심(locating center)을 갖는 광센서 장치; 및 상기 투사장치 및 광센서 장치 사이에 배열된 렌즈를 포함한다.

광전달 장치의 교차점의 상이 투사장치에 투사되고, 상기 광전달 장치의 교차점의 투사된 상은 렌즈를 통해 광센서 장치에 형성된다. 이러한 구성으로 상기 태양광 추적장치는 감도 및 정밀도를 증가시킬 수 있다. 게다가, 태양광 추적장치 의 몸통은 좁은 각 모드 및 넓은 각 모드 사이로 태양광 추적 장치를 전환시키는 망원형 몸체(telescopic barrel)일 수 있다.

본 발명에서, 망원형 몸체는 실린더형이며; 광전달 장치는 광전달성 교차형 대상 패턴(light-transmittable cross-shaped target pattern)을 포함하며; 상기 투사 장치는 프로스티드 유리(frosted glass)이며; 광센서 장치는 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal oxide semiconductor: CMOS) 또는 전하결합소자(charge coupled device: CCD)이다.

본 발명에 따른 태양전지판용 태양광 추적장치는 광센서 장치를 고정시키는 광센서 장치 시트(photosensor unit seat)를 더 포함한다. 상기 광센서 장치 시트는 상기 몸통의 제2말단의 일 말단에 연결된다. 상기 태양광 추적장치는 또한 상기 광센서 장치 시트의 또 다른 말단을 덮기위하여 상기 광센서 장치 시트에 나사 연결된 시트 커버를 포함한다.

상기 구성으로, 본 발명에 따른 태양전지판용 태양광 추적장치는 새롭고 개량된 것으로 산업적으로 유용하다. 더욱 구체적으로는, 본 발명의 구성으로, 상기 광 전달 장치에 교차점의 상이 투사장치에 투사될 수 있으며, 상기 광 전달장치의 교차점 투사된 상은 렌즈를 통해 광센서 장치에 형성되어, 상기 태양광 추적장치가 태양광을 추적하는데 감도 및 정밀도를 높일 수 있게 한다.

상기 목적 및 다른 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의해 채택된 구조 및 기술적 수단은 바람직한 실시예 및 도면에 따른 다음 상세한 설명을 참조하여 더욱 잘 이해될 것이다.

도 1 및 2를 참조하면, 이는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지판용 태양광 추적 장치의 전개도 및 조립 사시도이다. 도시된 바와 같이, 상기 태양광 추적장치는 몸통(1), 광 전달 장치(2), 투사장치(3), 광센서 장치(4) 및 렌즈(5)를 포함한다.

상기 몸통(1)은 실린더형 망원 몸체일 수 있다.

상기 광전달 장치(2)는 태양을 향하고 있는 몸통(1)의 제1 말단에 배치된다. 상기 광전달 장치(2)는 그의 중심에 위치한 교차점(21)을 포함한다. 예를 들면, 상기 광전달 장치(2)는 광전달성 교차형 대상 패턴 또는 광-전달성 교차점을 갖는 다른 물체일 수 있다.

상기 투사장치(3)는 몸통의 제1 말단 및 반대쪽 제2말단 사이 몸통(1)내에 배열된다. 상기 투사장치(3)은 프로스티드 유리와 같은 불투명 부재이다.

상기 광센서 장치(4)는 상기 투사장치(3)의 일측에 배열되어, 상기 투사장치(3)가 상기 광전달 장치(2) 및 상기 광센서 장치(4) 사이에 위치하게 된다. 상기 광센서 장치 (4)는 투사장치(3)의 중심에 기설정된 위치 중심(31)을 갖는다. 그리고 상기 광센서 장치(4)는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 또는 전하결합 소자(CCD)일 수 있다.

상기 렌즈(5)는 상기 투사장치(3) 및 상기 광센서 장치(4) 사이에 배열되어, 투사장치(3)의 상이 렌즈(5)를 통해 광센서 장치(4)에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 태양전지판용 태양광 추적장치는 광센서 시트(6) 및 시트 커버(7)를 더 포함한다. 상기 광센서 장치 시트(6)는 상기 광센서 장치(4)를 상기 시트에 고정시키도록 상기 몸통(1)의 제2 말단에 나사연결된 일 말단을 갖는다. 상기 시트 커버(7)은 상기 몸통(1)의 반대쪽에 위치한 광센서 장치 시트(6)의 다른 말단에 나사연결된다.

도 3을 참조하면, 어떻게 투사장치(2)의 상이 본 발명의 태양광 추정장치의 광센서 장치(4)에 형성되는가를 보여준다. 도시된 바와 같이, 상기 태양전지판용 태양광 추적장치가 사용중일 때, 태양광이 몸통(1)에 입사되고 상기 몸통(1)의 제1 말단에 배치된 광전달장치(2)를 통과한다. 여기서, 상기 광전달 장치(2)의 교차점(21)의 교차점 상(22)가 상기 투사장치(3)에 투사된다. 언급한 바와 같이, 상기 투사장치(3)는 불투명 부재이다. 그러므로 상기 투사장치(3)의 일측에 위치한 광센서 장치(4)는 상기 렌즈(5)를 통하여 교차점(21)의 교차점 상(22)을 감지할 것이다. 상기 광센서 장치(4)는 상기 위치 중심(31)과 상기 교차점 상(22)를 비교하여 상기 위치 중심(31)로부터 교차점 상(22)의 편차(deviation)를 발견할 것이다. 그 후, 상기 광센서 장치(4)는 상기 교차점 상(22)이 상기 위치 중심(31)과 중심을 맞출 때까지 상기 위치 중심(31)로부터 교차점 상(22)의 편차를 기준하여 몸통(1)의 각을 조정할 것이다. 상기 위치 중심(31)과 일치한 교차점 상(22)은, 몸통(1)과 태양광 추적장치를 구비한 태양전지판이 직접적으로 태양을 향해 배향된 것을 의미한다. 몸통(1)에 태양광의 최대 입사각(X)는 다음 공식으로 얻어질 수 있다:

여기서, D는 광전달 장치(2)의 외부 직경이고; L은 상기 몸통(1)의 전체 길이이다.

상기 광센서 장치(4)가 일방향으로 N 픽셀을 갖는다고 하면, 상기 광전달 장치(2)에 대한 태양광의 최대 입사각은 X이고, 상기 태양광 추적장치는 X/N 도에 인접한 인식 감도(identification sensitivity)를 갖을 것이다. 즉, 상기 픽셀 각각은 X/N 도의 인식 감도를 나타낸다. 높은 픽셀 밀도를 갖는 광센서 장치(4)가 사용되는 경우에, 매우 정확한 상이 얻어질 수 있다. 이러한 상황하에서, 상기 광센서 장치(4)는 상기 광전달장치(2)에 태양광 입사각의 매우 미세한 변화까지도 쉽게 감지할 수 있게된다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 추적장치의 태양광 추적 작동의 제1 예를 나타낸다. 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이, 몸통(1) 및 광추적 장치가 장착된 태양전지판이 태양쪽으로 직접적으로 배향될 때, 태양광은 몸통(1)에 입사되고 상기 몸통(1)의 제1 말단에 배치된 광 전달장치(2)를 통과한다. 여기서, 광 전달 장치(2)의 교차점(21)의 교차점 상(22)는 투사장치(3)에 투사된다. 언급한 바와 같이, 상기 투사장치(3)은 불투명 부재이고, 따라서, 상기 투사장치(3)의 일측면에 배치된 광센서 장치(4)는 렌즈(5)를 통하여 교차점(21)의 교차점 상(22)를 감지할 것이다. 상기 몸통(1)이 직접적으로 태양쪽으로 배향되기 때문에, 상기 광센서 장치(4)는 교차점 상(22)가 상기 위치 중심(31)과 중심일치되는 것을 감지할 것 이다. 그러나, 도 4의 우측부에 보여질 수 있는 것처럼, 태양이 각 θ으로 편향될 때, 상기 태양광은 상기 몸통(1)에 비스듬히하게 입사되고, 각 θ으로 광 전달 장치(2)를 통과하고, 상기 광전달장치(2)의 교차점(21)의 교차점 상(22)은 상기 투사장치(3)에 투사된다. 언급한 바와 같이, 상기 투사장치(3)은 불투명 부재이어서, 상기 투사장치(3)의 일측면에 배열된 광센서장치(4)가 상기 렌즈(5)를 통해 상기 교차점(21)의 교차점 상(22)을 감지할 수 있게 한다. 이후 상기 광센서 장치(4)는 상기 교차점 상(22)를 상기 위치 중심(31)과 비교하여 상기 위치 중심(31)에서 벗어나는 교차점 상(22)의 편차를 발견한다. 그리고 나서, 상기 몸통(1)은, 상기 교차점 상(22)이 상기 위치중심(31)과 중심 일치가 될 때까지 상기 위치 중심(31)로부터 벗어난 교차점 상(22)의 편차를 기초로 다른 각도 위치로 조정된다. 이러한 방법으로, 상기 몸통(1) 및 상기 태양전지판은 상기 태양쪽으로 직접적으로 다시 배향될 수 있다.

도 5를 참조로 하면, 본 발명의 태양광 추적 장치의 작동의 제2 예를 나타낸다. 태양이, 도 5의 좌측부에 도시된 바와 같이, 상기 광전달장치(2)의 교차점(21)의 교차점 상(미도시)이 광 센서 장치(4)의 감지 범위 밖에 위치되는 각 θ으로 배치될 때, 상기 몸통(1)은 도 5의 우측부에 도시된 바와 같이 끼워져 단축될 수 있어, 다음 식에 나타난 바와 같이, 태양광의 입사각 θ가 태양광의 최대 입사각보다 작거나 같게 되고, 상기 교차점(21)의 상기 교차점 상(22)이 렌즈(5)를 통해 광센서 장치(4)에 다시 형성될 수 있다:

이후, 도 4를 참조하여 같은 방법으로, 상기 교차점 상(22)이 상기 위치 중심(31)과 중심 일치될 때까지 상기 몸통(1)이 다른 각도 위치로 조정될 수 있으며, 즉, 상기 몸통(1) 및 상기 태양전지판은 직접적으로 다시 태양쪽으로 배향될 수 있다.

상기 구성으로, 본 발명에 따른 태양전지판용 태양광 추적장치는 새롭고 개량된 것으로 산업적으로 유용하다. 더욱 구체적으로는, 본 발명의 구성으로, 상기 광 전달 장치에 교차점의 상이 투사장치에 투사될 수 있으며, 상기 광 전달장치의 교차점 투사된 상은 렌즈를 통해 광센서 장치에 형성되어, 상기 태양광 추적장치가 태양광을 추적하는데 감도 및 정밀도를 높일 수 있게 한다. 게다가, 본 발명의 태양광 추적장치의 몸통은 상기 태양광 추적 장치가 상기 좁은 각 모드 및 넓은 각 모드 사이를 전환할 수 있도록 망원경 형태일 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 제품은 현 시장 요구를 만족시킬 것이다.

본 발명은 바람직한 실시예로 설명하였으며, 상술된 실시예에서 많은 변형 및 변경은 본 발명의 기술적 사상 및 그 범위를 벗어나지 않고도 수행될 수 있으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지판용 태양광 추적장치의 전개 사시도이며,

도 2는 도 1의 조립도이며,

도 3은 본 발명의 광센서 장치에 어떻게 교차-형성된 목적물 패턴의 상이 형성되는가를 보여주는 개념도이며,

도 4는 본 발명의 태양광 추적 작동의 제1 예를 나타내는 개념도이며; 및

도 5는 본 발명의 태양광 추적 작동의 제2 예를 나타내는 개념도이다.

Claims (8)

1. 태양전지판용 태양광 추적장치에 있어서,

   몸통;

   태양쪽으로 배향된 몸통의 제1 말단에 배치되며, 중심에 광전달성 교차점을 갖는 광전달 장치;

   상기 몸통의 제1말단 및 제2 말단 사이의 몸통 내에 배열되며 불투명 부재인 투사장치;

   상기 투사장치의 일 측면에 배열된 광센서 장치로서, 상기 투사장치가 상기 광전달 장치 및 상기 광센서 장치 사이에 위치되며, 상기 투사장치의 중심에 기설정된 위치 중심을 갖는 광센서 장치; 및

   상기 투사장치 및 광센서 장치 사이에 배열된 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 몸통이 망원경형 몸통인 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 몸통이 실린더형인 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 광전달 장치가 광전달성 교차형 대상 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 투사장치가 프로스티드 유리인 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 광센서 장치가 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 및 전하 결합 소자(CCD)로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.
7. 제1항에 있어서, 광센서 장치 시트를 더 포함하며, 상기 광센서 장치가 몸통의 제2말단의 일단에 결합되며, 상기 광센서 장치가 광센서 장치 시트에 고정된 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.
8. 제7항에 있어서, 시트 커버를 더 포함하며; 및 상기 시트 커버가 상기 몸통의 반대쪽 광센서 장치 시트의 다른 말단에 연결되어 상기 광센서 장치 시트를 덮는 것을 특징으로 하는 태양전지판용 태양광 추적장치.

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