KR20120061318A - 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

풍속, 강설, 또는 강우와 같은 기상 상태에 따라 태양 전지의 위치를 조절하고, 태양 전지로부터 배터리로 충전되는 전압이 과충전되지 않도록 제어하여 배터리를 보호할 수 있고, 배터리로부터 조명등으로 방전되는 전압이 과방전되지 않도록 제어하여 배터리를 보호하는 동시에 정전압/정전류 제어를 통해 조명등의 밝기를 일정하게 유지할 수 있는 태양광 추적식 독립 조명등 제어장치 및 방법이 제공된다.

Description

태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치 및 방법{Solar light tracking security liht control apparatus and method}
본 발명은 조명등 제어 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 경관등, 가로등, 또는 보안등과 같은 조명등을 태양 추적 방식에 의해 제어하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 발전을 위한 다수의 태양광 전지판이 사용되고 있는 바, 태양광 발전 장치는 이러한 태양광 전지판을 설치 구동하는 방식에 따라 고정식 및 추적식으로 나누어진다. 상기 고정식은 태양광 전지판이 고정되어 방위각 및 고도를 변경할 수 없으며, 추적식은 태양광 전지판의 방위각 및 고도를 스스로 태양의 위치에 따라 변경할 수 있다.
상기 고정식 태양광 발전 장치는 대부분 남쪽을 향하도록 태양광 전지판을 설치하며, 이렇게 설치 후 태양광 전지판의 방향 및 기울기 등이 변하지 않는다. 이러한 고정식 태양광 발전 장치는 초기에 설치 비용이 적게 소요되면 운용 유지 보수 비용이 작아지는 장점이 있으나, 태양의 위치에 무관하게 항상 지정된 방향으로만 태양광 전지판이 향하도록 되어 있어 태양광 발전의 효율을 높이지 못하는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 태양광 전지판의 방향을 태양의 위치에 따라 변경할 수 있는 추적식 태양광 발전 장치가 개발되어 많이 사용되고 있다.
하지만, 이러한 종래의 추적식 태양광 발전 장치에서는 강우, 강설 등의 기상 변화에 따라 태양 전지의 안전한 회피동작이 없고 태양광 추적에 오류가 발생하여 태양광 발전에 효율이 저하할 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 이상과 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 풍속, 강설, 또는 강우와 같은 기상 상태에 따라 태양 전지의 위치를 조절하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 태양 전지로부터 배터리로 충전되는 전압이 과충전되지 않도록 제어하여 배터리를 보호할 수 있는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 배터리로부터 조명등으로 방전되는 전압이 과방전되지 않도록 제어하여 배터리를 보호하는 동시에 정전압/정전류 제어를 통해 조명등의 밝기를 일정하게 유지할 수 있는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치는 태양 전지의 위치를 조절하는 태양광 추적 기구부; 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 발생하여 전송하고, 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 태양 전지 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간의 지역 정보, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보의 기상 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 상기 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 산출하고, 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하고 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우, 상기 태양광 추적 기구부를 구동하여 상기 태양 전지를 비상 정지 위치로 회피 대기시키고, 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 상기 일몰 시간부터 상기 일출 시간 사이의 시간인 경우 상기 태양광 추적 기구부를 구동하여 상기 태양 전지가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 경우 태양광 추적 모드를 지속하여 태양광 추적을 수행하는 태양광 추적 제어부; 및 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 배터리에 충전하기 시작하여 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단하고, 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하는 지의 여부에 따라 상기 태양 전지로부터 배터리로의 전압 충전을 차단하거나 유지하고, 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지의 여부에 따라 상기 배터리의 충전 전압이 상기 조명등으로 더 이상 방전하는 것을 차단하거나 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등으로의 방전을 유지하는 동시에 상기 배터리의 충전 전압을 정전압/정전류로 조절하고, 현재 시간이 조명등 점등 시간 또는 소등 시간인 지를 판단 결과에 따라, 현재는 야간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 점등 제어하고, 상기 현재는 주간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 소등 제어하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 태양광 추적식 독립 조명등 제어 방법은 (i) 상기 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 발생하여 전송하고, 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 상기 태양 전지 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 산출하는 단계; (ii) 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하는 단계; (iii) 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우, 방위각 및 고도각을 임의로 입력하여 설정함으로써, 상기 태양 전지를 비상 정지 위치로 회피 대기시키는 단계; (iv) 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하는 단계; (v) 상기 현재 시간이 상기 일몰 시간부터 상기 일출 시간 사이의 시간인 경우 상기 태양 전지가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 경우 단계 (i)로 복귀하여 태양광 추적 모드를 지속하여 태양광 추적 수행하는 단계; (vi) 상기 태양 전지 발전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 배터리에 충전하기 시작하여 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단하는 단계; (vii) 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과한 경우, 상기 태양 전지로부터 배터리로의 전압 충전을 차단하고, 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하지 않은 경우, 상기 태양 전지로부터 상기 배터리로의 전압 충전을 유지하는 단계; (viii) 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지를 판단하는 단계; (ix) 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전한 경우, 상기 배터리의 충전 전압이 상기 조명등으로 더 이상 방전하는 것을 차단하고, 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전하지 않은 경우, 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등으로의 방전을 유지하는 동시에 상기 배터리의 충전 전압을 정전압/정전류로 조절하는 단계; (x) 현재 시간이 조명등 점등 시간 또는 소등 시간인 지를 판단하는 단계; 및 (xi) 상기 현재 시간이 조명등 점등 시간인 경우 현재는 야간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 점등 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 조명등 소등 시간인 경우 상기 조명등을 소등 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 풍속, 강설, 또는 강우와 같은 기상 상태에 따라 태양 전지의 위치를 조절할 수 있고, 태양 전지로부터 배터리로 충전되는 전압이 과충전되지 않도록 제어하여 배터리를 보호할 수 있다. 본 발명은 또한 배터리로부터 조명등으로 방전되는 전압이 과 방전되지 않도록 제어하여 배터리를 보호하는 동시에 정전압/정전류 제어를 통해 조명등의 밝기를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 추적 제어부에 내장된 태양광 추적 천문 산술 프로그램에 의해 출력되는 태양광 추적 천문 산술 제어 화면의 일예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 태양광 추적 제어부에 내장된 태양광 추적 천문 산술 프로그램에 의해 출력되는 태양 위치 화면을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 추적식 독립 조명등 제어 방법을 설명하는 계통도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기상 상태에 따른 태양 전지의 위치를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치를 나타낸 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 태양광 추적 제어부에 내장된 태양광 추적 천문 산술 프로그램에 의해 출력되는 태양광 추적 천문 산술 제어 화면의 일예를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 태양광 추적 제어부에 내장된 태양광 추적 천문 산술 프로그램에 의해 출력되는 태양 위치 화면을 나타낸 그래프이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 추적식 독립 조명등 제어 방법을 설명하는 계통도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치는 태양광 추적 기구부(120), 태양광 추적 제어부(140), 충전 제어부(150), 및 이동 통신 단말기(130)를 포함한다. 태양광 추적 기구부(120)는 태양 전지의 위치를 조절한다.
태양광 추적 제어부(140)는 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 발생하여 전송한다. 태양광 추적 제어부(140)는 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 태양 전지(110) 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간의 지역 정보, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보의 기상 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 상기 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 산출한다. 태양광 추적 제어부(140)는 상기 태양 전지(110) 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하고 상기 태양 전지(110) 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우, 상기 태양광 추적 기구부(120)를 구동하여 상기 태양 전지를 비상 정지 위치로 회피 대기시킨다. 태양광 추적 제어부(140)는 상기 태양 전지(100) 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 상기 일몰 시간부터 상기 일출 시간 사이의 시간인 경우 상기 태양광 추적 기구부(120)를 구동하여 상기 태양 전지(110)가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 경우 태양광 추적 모드를 지속하여 태양광 추적을 수행한다.
상기 태양광 추적 제어부(140)는 임베디드 PC(144), 모터 구동기(142), 마이컴PC(146), 및 풍속계(148)를 포함한다. 임베디드 PC(144)는 상기 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 충전 제어부(150)로부터 송수신하고, 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 상기 태양 전지 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간의 지역 정보, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보의 기상 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 미리 산출한다. 상기 풍속 정보는 풍속계(148)로부터 제공되는 것이 바람직하다. 도 1에는 풍속계(148)가 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 풍속계 대신 설치 장소의 풍향 및 풍속을 감지하여 풍향/풍속 정보를 전송하는 풍향/풍속계 또는 풍향계, 풍속계, 일사계, 일조계, 온습도계, 강우감지기가 설치된 자동 기상 관측 장비가 제공될 수 있다.
모터 구동기(142)는 상기 태양광 추적 기구부(120)를 구동한다. 임베디드PC(144)는 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하고, 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우 방위각 및 고도각을 임의로 입력하여 설정한다. 임베디드PC(144)는 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간인 경우 일몰 모드로서 태양의 방위각 및 고도각을 0°로 설정하여 상기 태양 전지(110)가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 제어한다.
충전 제어부(150)는 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지(110)로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 배터리에 충전하기 시작하여 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단한다. 충전 제어부(150)는 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하는 지의 여부에 따라 상기 태양 전지로부터 배터리로의 전압 충전을 차단하거나 유지한다. 충전 제어부(150)는 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지의 여부에 따라 상기 배터리의 충전 전압이 상기 조명등(170)으로 더 이상 방전하는 것을 차단하거나 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등(170)으로의 방전을 유지하는 동시에 상기 배터리의 충전 전압을 정전압/정전류로 조절하고, 현재 시간이 조명등 점등 시간 또는 소등 시간인 지를 판단 결과에 따라, 현재는 야간인 것으로 인식하여 상기 조명등(170)을 점등 제어하고, 상기 현재는 주간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 소등 제어한다.
상기 충전 제어부(150)는 배터리 충방전 전압 제어기(152), 정전압/정전류 회로(154), 및 점등 시간 제어기(156)를 포함한다.
배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지(110)로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 배터리에 충전하기 시작하여 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단한다. 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과한 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 태양 전지(110)로부터 배터리로의 전압 충전을 차단한다. 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하지 않은 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 태양 전지(110)로부터 상기 배터리로의 전압 충전을 유지한다. 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지를 판단한다. 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전한 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 배터리의 충전 전압이 상기 조명등(170)으로 더 이상 방전하는 것을 차단한다. 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전하지 않은 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등(170)으로의 방전을 유지한다.
정전압/정전류 회로(154)는 상기 배터리의 방전 전압을 정전압/정전류로 조절한다. 점등 시간 제어기(156)는 현재 시간이 조명등 점등 시간 또는 소등 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 조명등 점등 시간인 경우 현재는 야간인 것으로 인식하여 상기 조명등(170)을 점등 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 조명등 소등 시간인 경우 상기 조명등(170)을 소등 제어한다.
이동 통신 단말기(130)는 무선 중계기(135)를 통하여 상기 태양광 추적 제어부(140)와 쌍방향 통신하여 원격 제어 신호를 무선 전송하고 상기 태양광 추적 제어부(140)로부터의 데이터를 수신한다.상기 이동 통신 단말기(130)는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러 폰, PCS(Personal Communication Service) 폰, CDMA-2000 폰, WCDMA 폰, 듀얼 밴드/듀얼 모드 폰, GSM(Global Standard for Mobile) 폰, MBS(Mobile Broadband System) 폰, 휴대형 컴퓨터, PMP(Portable Multimedia Player) 등을 포함하는 포괄적인 개념이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 기상 상태에 따른 태양 전지의 위치를 나타낸 도면이다.
사용자가 이동 통신 단말기(130)를 이용하여 무선 중계기(135)를 통하여 태양광 추적 제어부(140)로 원격 제어 신호를 전송한다.
태양광 추적 제어부(140)의 임베디드 PC(144)는 상기 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 상기 충전 제어부(150)로부터 송수신하고, 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 상기 태양 전지 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보를 입력받아 수집한다. 밤 12시가 지나면 상기 지역 정보, 즉 위도, 경도, GMT, 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 미리 산출한다(단계 S202).
임베디드PC(144)는 현재 풍속이 안전 풍속인 지를 판단한다(단계 S204).
상기 현재 풍속이 안전 풍속이 아닌 경우, 임베디드PC(144)는 비상 정지 모드로 전환하여 방위각 및 고도각을 임의로 입력하여 설정하고, 그에 따라 상기 모터 구동기(142)는 상기 마이컴PC(146)의 제어하에 태양광 추적 기구부(120)를 구동하여 상기 태양 전지(110)를 비상 정지 위치로 이동하여(단계 S206) 대기하도록 한다(단계 S208). 상기 비상 정지 위치는 비상 상황별 별도로 태양의 방위각 및 고도각 형태로 입력하여 입력 위치로 이동하여 대기한다. 풍속계(148)와 같은 감지 센서에서 안전값일 때 비상 정지가 자동 해제되며 원점(북쪽)으로 가서 원점 조정 후 자동 추적을 시작한다. 모터 구동기(142)는 마이컴PC(146)의 제어 하에 태양광 추적 기구부(120)를 구동하여 상기 태양 전지(110)를 비상 정지 위치로 회피 대기시킨다(단계 S206, S208).
상기 풍속 정보가 안전 풍속인 경우, 임베디드 PC(144)는 태양의 방위각 및 고도각, 일출 시간 및 일몰 시간을 마이컴PC(146)으로 송출하고 (단계 S210), 마이컴PC(146)으로 하여금 모터 구동기(142)를 제어하여 방위각 및 고도각 모터, 즉 추적 기구부(120)가 작동하도록 함에 따라(단계 S212), 상기 태양의 방위각 및 고도각에 따라 태양 전지(110) 면이 항상 태양을 수직으로 바라보도록 태양을 따라 태양 전지(110)의 위치를 변화시킨다(단계 S213).
동일한 방법으로, 마이콤(146)은 기상 상태가 강설 또는 강우 상태인 지를 판단한다(단계 S214, S216).
현재 기상 상태가 강설이거나 강우 상태인 경우 단계 S206으로 진행한다.
단계 S204에서 풍속이 정상 풍속이고, 기상 상태가 강설 또는 강우가 아닌 정상 상태인 경우, 마이콤(146)은 현재 시간이 일몰 시간인 지를 판단한다(단계 S218).
현재 시간이 일몰 시간이 아닌 경우, 즉 일출 시간과 일몰 시간 사이의 시간인 경우, 태양 전지(110)가 태양광을 입사받을 필요가 있으므로, 처리 루틴은 단계 202로 복귀하여 태양광 추적 모드를 지속하여 태양광 추적을 다시 시작한다.
현재 시간이 단계 S202에서 산출한 일몰 시간인 경우, 태양광 추적 제어부(140)의 임베디드PC(144)는 일몰 모드로서 태양의 방위각 및 고도각을 0°로 설정하여 태양 전지(110)가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 하며, 오후 12:00가 지나면 일출 대기 모드로 전환하여 일출 시간 전까지 대기한다(단계 S220).
임베디드PC(144)는 현재 시간이 일출 시간인 지를 판단한다(단계 S222). 상기 현재 시간이 일출 시간이 아닌 경우, 일출 대기 모드(단계 S224)를 유지하면서 처리 루틴은 단계 S222로 복귀한다. 한편, 현재 시간이 일출 시간인 경우, 구체적으로 일출 시간과 일몰 시간 사이의 시간인 경우, 상기 태양광 추적 모드를 지속하여 처리 루틴은 단계 S222로 복귀하여 태양광 추적을 다시 수행한다.
한편, 충전 제어부(150)는 상기 임베디드 PC(144)로부터의 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지(110)로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 충전 제어부(150)에 내장된 배터리(도시안됨)에 충전하기 시작한다(단계 S302). 상기 충전 제어부(150)의 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단한다(단계 S304).
상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과한 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 태양 전지(110)로부터 배터리로의 전압 충전을 차단한다(단계 S306). 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하지 않은 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 태양 전지(110)로부터 상기 배터리로의 전압 충전을 유지한다(단계 S308).
상기 충전 제어부(150)의 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지를 판단한다(단계 S310).
상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전한 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 배터리의 충전 전압이 상기 조명등(170)으로 더 이상 방전하는 것을 차단한다(단계 S312). 이는 상기 태양 전지(110)로부터 전기 에너지가 다시 배터리에 충전되어 일정 값 이상으로 충전될 때까지 지속된다.
상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전하지 않은 경우, 배터리 충방전 전압 제어기(152)는 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등(170)으로의 방전을 유지하고(단계 S314), 정전압/정전류 회로(154)는 상기 배터리의 충전 전압을 정 전류/정 전압으로 조절한다(단계 S316). 이때, 상기 정전압/정전류 회로(154)는 상기 배터리로부터 전압을 정전류/정전압으로 변환하여 상기 조명등(170)으로 출력하여 조명등(170)의 밝기를 일정하게 한다.
점등 시간 제어부(156)는 현재 시간이 LED 점등 시간인 지, 즉 태양 전지(110)의 발전 전압이 기준 전압, 예를 들면 2.7V 이하인 지를 판단한다(단계 S318). 태양 전지(110)의 발전 전압이 2.7V 이하인 경우, 현재는 야간인 것으로 인식하여 조명등(170)을 점등 제어한다(단계 S320)
점등 시간 제어부(156)는 현재 시간이 LED 소등 시간인 지, 즉 태양 전지(110)의 발전 전압이 기준 전압, 예를 들면 2.7V 보다 큰 지를 판단한다(단계 S322). 상기 태양 전지(110)의 발전 전압이 2.7V 보다 큰 경우, 현재는 주간인 것으로 인식하여 조명등(170)을 소등 제어한다(단계 S324). 상기 태양 전지(110)의 발전 전압이 2.7V 이하인 경우, 현재는 주간인 것으로 인식하여 조명등(170)을 전등 대기한다(단계 S326).
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
110: 태양 전지 120: 태양광 추적 기구부
130: 이동 통신 단말기 140: 태양광 추적 제어부
142: 모터 구동기 144: 임베디드 PC
146: 마이컴PC 150: 충전 제어부
152: 배터리 충방전 전압 제어기 154: 정전압/정전류 회로
156: 점등 시간 제어기 170: 조명등

Claims (8)

  1. 태양 전지의 위치를 조절하는 태양광 추적 기구부;
    원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 발생하여 전송하고, 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 태양 전지 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간의 지역 정보, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보의 기상 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 상기 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 산출하고, 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하고 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우, 상기 태양광 추적 기구부를 구동하여 상기 태양 전지를 비상 정지 위치로 회피 대기시키고, 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 상기 일몰 시간부터 상기 일출 시간 사이의 시간인 경우 상기 태양광 추적 기구부를 구동하여 상기 태양 전지가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 경우 태양광 추적 모드를 지속하여 태양광 추적을 수행하는 태양광 추적 제어부; 및
    상기 충전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 배터리에 충전하기 시작하여 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단하고, 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하는 지의 여부에 따라 상기 태양 전지로부터 배터리로의 전압 충전을 차단하거나 유지하고, 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지의 여부에 따라 상기 배터리의 충전 전압이 상기 조명등으로 더 이상 방전하는 것을 차단하거나 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등으로의 방전을 유지하는 동시에 상기 배터리의 충전 전압을 정전압/정전류로 조절하고, 현재 시간이 조명등 점등 시간 또는 소등 시간인 지를 판단 결과에 따라, 현재는 야간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 점등 제어하고, 상기 현재는 주간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 소등 제어하는 충전 제어부를 포함하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 태양광 추적 제어부는
    상기 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 발생하여 전송하고, 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 상기 태양 전지 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간의 지역 정보, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보의 기상 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 미리 산출하는 임베디드 PC;
    상기 태양광 추적 기구부를 구동하는 모터 구동기;
    상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하고, 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우 방위각 및 고도각을 임의로 입력하여 설정하고, 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간인 경우 일몰 모드로서 태양의 방위각 및 고도각을 0°로 설정하여 상기 태양 전지가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 제어하는 마이컴PC을 포함하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 충전 제어부는 상기 충전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 배터리에 충전하기 시작하여 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단하고, 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과한 경우, 상기 태양 전지로부터 배터리로의 전압 충전을 차단하고, 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하지 않은 경우, 상기 태양 전지로부터 상기 배터리로의 전압 충전을 유지하고, 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지를 판단하고, 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전한 경우, 상기 배터리의 충전 전압이 상기 조명등으로 더 이상 방전하는 것을 차단하고, 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전하지 않은 경우, 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등으로의 방전을 유지하는 배터리 충방전 전압 제어기;
    상기 배터리의 충전 전압을 정전압/정전류로 조절하는 정전압/정전류 회로; 및
    현재 시간이 조명등 점등 시간 또는 소등 시간인 지를 판단하고, 상기 현재 시간이 조명등 점등 시간인 경우 현재는 야간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 점등 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 조명등 소등 시간인 경우 상기 조명등을 소등 제어하는 점등 시간 제어기를 포함하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 무선 중계기를 통하여 상기 태양광 추적 제어부와 쌍방향 통신하여 원격 제어 신호를 무선 전송하고 상기 태양광 추적 제어부로부터의 데이터를 수신하는 이동 통신 단말기를 더 포함하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 장치.
  5. (i) 상기 원격 제어 신호에 따라 태양 전지 발전 제어 신호를 발생하여 전송하고, 내장된 태양광 추적 산술 프로그램을 실행하여 상기 태양 전지 설치 위치의 위도, 경도, GMT, 실시간, 및 풍속 정보, 강설 정보, 및 강우 정보를 입력받아 수집하고, 상기 위도, 상기 경도, 상기 GMT, 실시간을 기초로 하여 태양의 일출 시간 및 일몰 시간을 산출하는 단계;
    (ii) 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상 또는 비정상인 지를 판단하는 단계;
    (iii) 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 비정상인 경우, 방위각 및 고도각을 임의로 입력하여 설정함으로써, 상기 태양 전지를 비상 정지 위치로 회피 대기시키는 단계;
    (iv) 상기 태양 전지 설치 위치의 기상 상태가 정상인 경우, 현재 시간이 일몰 시간부터 일출 시간 사이의 시간 또는 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 지를 판단하는 단계;
    (v) 상기 현재 시간이 상기 일몰 시간부터 상기 일출 시간 사이의 시간인 경우 상기 태양 전지가 방위각 0°및 고도각 0°위치인 진북 방향을 바라보도록 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 일출 시간부터 상기 일몰 시간 사이의 시간인 경우 단계 (i)로 복귀하여 태양광 추적 모드를 지속하여 태양광 추적 수행하는 단계;
    (vi) 상기 태양 전지 발전 제어 신호에 따라 상기 태양 전지로부터의 상기 전기 에너지인 전압을 배터리에 충전하기 시작하여 상기 배터리의 현재 충전 전압이 충전 종지 전압을 초과하였는 지를 판단하는 단계;
    (vii) 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과한 경우, 상기 태양 전지로부터 배터리로의 전압 충전을 차단하고, 상기 배터리의 현재 전압이 상기 충전 종지 전압을 초과하지 않은 경우, 상기 태양 전지로부터 상기 배터리로의 전압 충전을 유지하는 단계;
    (viii) 상기 배터리의 현재 충전 전압이 기준 용량 이하로 과 방전하였는 지를 판단하는 단계;
    (ix) 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전한 경우, 상기 배터리의 충전 전압이 상기 조명등으로 더 이상 방전하는 것을 차단하고, 상기 배터리의 현재 충전 전압이 과 방전하지 않은 경우, 상기 배터리의 충전 전압의 상기 조명등으로의 방전을 유지하는 동시에 상기 배터리의 충전 전압을 정전압/정전류로 조절하는 단계;
    (x) 현재 시간이 조명등 점등 시간 또는 소등 시간인 지를 판단하는 단계; 및
    (xi) 상기 현재 시간이 조명등 점등 시간인 경우 현재는 야간인 것으로 인식하여 상기 조명등을 점등 제어하고, 상기 현재 시간이 상기 조명등 소등 시간인 경우 상기 조명등을 소등 제어하는 단계를 포함하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 단계 (xi)에서, 상기 현재 시간이 조명등 점등 시간인 경우는 상기 태양 전지의 발전 전압이 기준 전압 이하인 경우이고, 상기 현재 시간이 조명등 소등 시간인 경우는 상기 태양 전지의 발전 전압이 기준 전압보다 높은 경우인 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 기준 전압은 2.7V인 태양광 추적식 독립 조명등 제어 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    이동 통신 단말기를 이용하여 원격 제어 신호를 무선 전송하는 단계를 더 포함하는 태양광 추적식 독립 조명등 제어 방법.
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