KR20130060382A - 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광의 수광을 위한 태양전지 패널을 직접 태양 추적을 위한 센서로 활용할 수 있는 태양 추적 장치에 관한 것으로, 본 발명은 태양광을 수광하여 전원을 출력하는 제1 태양전지 패널(10); 태양광을 수광하여 전원을 출력하며 제1 태양전지 패널의 측벽에 나란히 인접하여 한 쌍으로 배치되는 제2 태양전지 패널(20); 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널의 각 상면에 대해 수직으로 세워진 상태에서 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널의 경계선상에 배치되어 태양의 이동에 따른 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널에 수광되는 태양광의 불균형을 유발하는 제1 격벽(30); 제1 격벽에 의해 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널에 유발된 태양광의 불균형을 토대로 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 크기를 비교 측정하여 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 차이가 적어지는 방향으로 태양의 이동 방향을 따라 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널의 회전을 조정하는 제어 회로부(40);를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치에 관한 것으로, 상세하게 기존과 같은 독립적인 태양광 센싱 장비를 배제하고 발전 패널인 태양전지 패널을 직접 태양 추적 센서로 활용하는 기술이다. 보다 상세하게 살펴보면 태양의 이동 경로에 따라 태양광을 일부 차단하는 격벽의 배치로 패널별로 태양광의 불균형 수광을 유발하고 그에 기반하여 태양이 위치한 방향으로 태양전지 패널을 회전시키는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 태양 추적 시스템은 CDS 혹은 포토 다이오드 광센서를 이용하여 태양의 위치를 추적하거나, 혹은 계절이나 위도에 따른 태양의 고도에 대한 데이터를 미리 확보하고 GPS 등의 장비를 이용하여 설치 위치에 따른 태양의 고도를 계산하여 태양을 추적하게 된다.
그러나 태양 추적 시스템에서 위와 같은 센서를 채용하는 경우 고가의 독립적인 센서를 추가 설치해야 하는 단점이 있고, 태양의 고도에 대해 미리 확보된 데이터를 활용하는 경우에도 독립적인 추가 장비로서 고가인 GPS 장비 등을 설치해야 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 추가적인 센서 등의 장비를 배제하고 태양광의 수광을 위한 태양전지 패널을 태양 추적을 위한 센서로 직접 활용할 수 있는 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치는, 태양광을 수광하여 전원을 출력하는 제1 태양전지 패널; 태양광을 수광하여 전원을 출력하며 제1 태양전지 패널의 측벽에 나란히 인접하여 한 쌍으로 배치되는 제2 태양전지 패널; 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널의 각 상면에 대해 수직으로 세워진 상태에서 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널의 경계선상에 배치되어 태양의 이동에 따른 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널에 수광되는 태양광의 불균형을 유발하는 제1 격벽; 제1 격벽에 의해 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널에 유발된 태양광의 불균형을 토대로 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 크기를 비교 측정하여 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 차이가 적어지는 방향으로 태양의 이동 방향을 따라 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널의 회전을 조정하는 제어 회로부;를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 제1 격벽은 태양의 방위각에 따라 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널에 수광되는 태양광의 불균형을 유발하고, 또한 본 발명은 제2 격벽을 더 포함하며 이 제2 격벽은 제1 격벽과 직각인 상태로 제1 태양전지 패널과 제2 태양전지 패널에 각각 대응하는 제3 태양전지 패널과 제4 태양전지 패널의 경계선상에 수직으로 세워져 태양의 고도에 따른 제3 태양전지 패널과 제4 태양전지 패널에 수광되는 태양광의 불균형을 유발한다.
본 발명에서 제어 회로부는 제2 격벽에 의해 제3 태양전지 패널과 제4 태양전지 패널에 유발된 태양광의 불균형을 토대로 제3 태양전지 패널과 제4 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 크기를 비교 측정하여 제3 태양전지 패널과 제4 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 차이가 적어지는 방향으로 태양의 고도를 따라 제3 태양전지 패널과 제4 태양전지 패널의 회전을 조정한다.
그리고 본 발명에 따른 제어 회로부는 제1 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제1 측정부; 제2 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제2 측정부; 제2 태양전지 패널에 대한 제1 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제1 검출부; 제1 태양전지 패널에 대한 제2 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제2 검출부; 제1 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 좌우 회전 방향 중 정(+) 방향 회전을 제어하는 제1 신호 출력부; 제2 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 좌우 회전 방향 중 부(-) 방향 회전을 제어하는 제2 신호 출력부;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 제어 회로부는 제3 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제3 측정부; 제4 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제4 측정부; 제4 태양전지 패널에 대한 상기 제3 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제3 검출부; 제3 태양전지 패널에 대한 제4 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제4 검출부; 제3 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 전후 회전 방향 중 정(+) 방향 회전을 제어하는 제3 신호 출력부; 제4 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 전후 회전 방향 중 부(-) 방향 회전을 제어하는 제4 신호 출력부;를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제1 태양전지 패널, 제2 태양전지 패널, 제3 태양전지 패널, 제4 태양전지 패널은 구동모터를 통해 제어 회로부의 제어에 따라 전후좌우 동일한 방향으로 동시에 회전되도록 구성됨이 바람직하다.
본 발명의 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치에 따르면 발전 패널인 태양전지 패널을 태양 추적을 위한 센서로 직접 활용함에 따라 기존과 같은 독립적인 태양광 센싱 장비를 사용할 필요가 없어 배제할 수 있게 됨으로써 경제적으로 매우 유리한 효과가 있다.
[도 1]은 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 개략적인 사시도,
[도 2]는 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 개략적인 평면도,
[도 3]은 본 발명의 제어 회로부를 도시한 회로도,
[도 4]는 본 발명의 제어 회로부를 도시한 다른 회로도,
[도 5]는 본 발명의 패널에서 발생한 전압 시뮬레이션 예시도,
[도 6]은 본 발명의 또 다른 패널에서 발생한 전압 시뮬레이션 예시도,
[도 7]은 [도 5] 및 [도 6]의 전압 신호를 중첩한 시뮬레이션 예시도,
[도 8]은 본 발명에 따른 하나의 패널을 기준으로 한 회전 출력 신호 시뮬레이션 예시도,
[도 9]는 본 발명에 따른 다른 하나의 패널을 기준으로 한 회전 출력 신호 시뮬레이션 예시도,
[도 10]은 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
[도 2]는 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 개략적인 평면도,
[도 3]은 본 발명의 제어 회로부를 도시한 회로도,
[도 4]는 본 발명의 제어 회로부를 도시한 다른 회로도,
[도 5]는 본 발명의 패널에서 발생한 전압 시뮬레이션 예시도,
[도 6]은 본 발명의 또 다른 패널에서 발생한 전압 시뮬레이션 예시도,
[도 7]은 [도 5] 및 [도 6]의 전압 신호를 중첩한 시뮬레이션 예시도,
[도 8]은 본 발명에 따른 하나의 패널을 기준으로 한 회전 출력 신호 시뮬레이션 예시도,
[도 9]는 본 발명에 따른 다른 하나의 패널을 기준으로 한 회전 출력 신호 시뮬레이션 예시도,
[도 10]은 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 본 발명은 발전 패널인 태양전지 패널을 직접 태양 추적 센서로 활용하는 기술로서, 상세하게 태양의 이동 경로에 따라 태양광을 일부 차단하는 격벽의 배치로 패널별로 태양광의 불균형 수광을 유발함으로써 패널별로 상호 다르게 출력되는 전압의 크기를 생성하며, 이렇게 상호 다르게 출력되는 전압의 크기를 활용하여 태양이 위치한 방향을 판단하고 그에 따라 패널을 회전시키게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
[도 1]은 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 개략적인 사시도이고, [도 2]는 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 개략적인 평면도이고, [도 3]은 본 발명의 제어 회로부를 도시한 회로도를 나타낸다.
[도 1] 내지 [도 3]을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치는 제1 태양전지 패널(10), 제2 태양전지 패널(20), 제1 격벽(30), 제어 회로부(40)를 포함하여 구성된다.
제1 태양전지 패널(10)은 태양광을 수광하여 전원을 출력하며 태양광의 효율적인 수광을 위하여 전후좌우 일정각도 회전가능하게 배치된다. 제2 태양전지 패널(20)은 제1 태양전지 패널(10)과 마찬가지로 태양광을 수광하여 전원을 출력하며, 제1 태양전지 패널(10)의 측벽에 나란히 인접하여 한 쌍으로 배치된다.
제1 격벽(30)은 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)의 각 상면에 대해 수직으로 세워진 상태에서 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)의 경계선상에 배치되어 태양의 이동에 따른 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에 수광되는 태양광의 불균형을 유발한다.
제어 회로부(40)는 제1 격벽(30)에 의해 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에 유발된 태양광의 불균형을 토대로 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력되는 전원의 크기를 비교 측정하여 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력되는 전원의 차이가 적어지는 방향으로 태양의 이동 방향을 따라 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)의 회전을 조정한다.
[도 1],[도 2]를 참조하면, 본 발명은 제2 격벽(70)을 더 포함하여 구성되며, 이 제2 격벽(70)은 제1 격벽(30)과 직각인 상태로 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에 각각 대응하는 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)의 경계선상에 수직으로 세워져 태양의 고도에 따른 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)에 수광되는 태양광의 불균형을 유발한다.
이 경우 제1 격벽(30)은 태양의 방위각에 따라 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에 수광되는 태양광의 불균형을 유발하도록 구성된다.
또한 이때 제어 회로부(40)는 제2 격벽(70)에 의해 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)에 유발된 태양광의 불균형을 토대로 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)로부터 출력되는 전원의 크기를 비교 측정하여 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)로부터 출력되는 전원의 차이가 적어지는 방향으로 태양의 고도를 따라 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)의 회전을 조정한다.
그리고 제1 태양전지 패널(10), 제2 태양전지 패널(20), 제3 태양전지 패널(50), 제4 태양전지 패널(60)은 구동모터를 통해 제어 회로부(40)의 제어에 따라 전후좌우 동일한 방향으로 동시에 회전되도록 구성된다.
본 발명의 구동모터는 제어 회로부(40)의 제어로 동작하여 각 패널을 회전시키되, 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)을 통해 불균형 수광된 태양광을 토대로 태양의 방위각을 따라 좌우 방향으로 회전시키고, 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)을 통해 불균형 수광된 태양광을 토대로 태양의 고도를 따라 전후 방향으로 회전시킨다.
[도 3]을 참조하면, 본 발명의 제어 회로부(40)는 제1 측정부(411), 제2 측정부(412), 제1 검출부(413), 제2 검출부(414), 제1 신호 출력부(415), 제2 신호 출력부(416)를 포함하여 구성된다.
제1 측정부(411)는 제1 태양전지 패널(10)을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하고, 제2 측정부(412)는 제2 태양전지 패널(20)을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정한다.
제1 검출부(413)는 제2 태양전지 패널(20)에 대한 제1 태양전지 패널(10)의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하고, 제2 검출부(414)는 제1 태양전지 패널(10)에 대한 제2 태양전지 패널(20)의 상대적인 전원 크기를 비교 판단한다.
제1 신호 출력부(415)는 제1 검출부(413)에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 좌우 회전 방향 중 정(+) 방향 회전을 제어하고, 제2 신호 출력부(416)는 제2 검출부(414)에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 좌우 회전 방향 중 부(-) 방향 회전을 제어한다.
[도 4]는 본 발명의 제어 회로부를 도시한 다른 회로도로서, [도 4]를 참조하면 본 발명의 제어 회로부(40)는 제3 측정부(421), 제4 측정부(422), 제3 검출부(423), 제4 검출부(424), 제3 신호 출력부(425), 제4 신호 출력부(426)를 포함하여 구성된다.
제3 측정부(421)는 제3 태양전지 패널(50)을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하고, 제4 측정부(422)는 제4 태양전지 패널(60)을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정한다.
제3 검출부(423)는 제4 태양전지 패널(60)에 대한 제3 태양전지 패널(50)의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하고, 제4 검출부(424)는 제3 태양전지 패널(50)에 대한 제4 태양전지 패널(60)의 상대적인 전원 크기를 비교 판단한다.
제3 신호 출력부(425)는 제3 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 전후 회전 방향 중 정(+) 방향 회전을 제어하고, 제4 신호 출력부(426)는 제4 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 구동모터의 전후 회전 방향 중 부(-) 방향 회전을 제어한다.
이하, [도 5] 내지 [도 9]는 제1 격벽(30)의 양측에 나란히 연접하여 배치되는 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에 대한 예시를 비교 설명하였지만, 제2 격벽(70)의 양측에 나란히 연접하여 배치되는 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)에 대해서도 동일하게 적용되는 원리로서 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)에 대한 예시 설명은 생략한다.
다만, 제1 격벽(30)과 제2 격벽(70)이 상호 직각으로 배치됨으로써 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)을 통한 태양광의 불균형 수광은 태양의 방위각 변동에 기인하고, 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)을 통한 태양광의 불균형 수광은 태양의 고도 변동에 기인한다. 이로 인해 태양의 이동 경로에 대해 각 패널을 전후좌우 입체적으로 회전시켜 추적할 수 있게 된다.
[도 5]는 본 발명의 패널에서 발생한 전압 시뮬레이션 예시도이고, [도 6]은 본 발명의 또 다른 패널에서 발생한 전압 시뮬레이션 예시도를 나타낸다.
[도 5]는 태양이 이동하는 시간에 따라 태양의 방위각이 커지면서 제1 태양전지 패널(10)에 대한 태양상수가 증가하면서 전압 출력이 증가한다. 그러다가 시간축의 50~60 구간에서 제1 격벽(30)에 의한 그림자가 없어지고 최대 전압 출력이 이루어지게 되며, 시간에 따라 태양의 방위각이 연속적으로 커지면서 제1 격벽(30)이 제1 태양전지 패널(10)에 형성하는 그림자의 면적이 점점 커지면서 점차적으로 전압 출력이 감소한다.
[도 6]은 제1 격벽(30)을 기준으로 제1 태양전지 패널(10)에 나란히 연접하는 제2 태양전지 패널(20)에 제1 격벽(30)이 형성하는 그림자의 면적이 점점 작아지면서 점차적으로 전압 출력이 증가한다. 그러다가 시간축의 40~60 구간에서 그림자가 없어지고 최대 전압 출력이 이루어지게 되며, 시간에 따라 태양의 방위각이 커지면서 태양상수가 감소하여 점차적으로 전압 출력이 감소한다.
[도 7]은 [도 5] 및 [도 6]의 전압 신호를 중첩한 시뮬레이션 예시도로서, 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에서 태양의 방위각 변화에 따른 전압의 출력 신호를 중첩하여 비교하였다.
[도 7]을 참조하면, 시간축의 0~50 구간에서 제2 태양전지 패널(20)이 상대적으로 많은 전원(전압)을 출력하고, 시간축의 50~60 구간에서는 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20) 모두 최대 출력을 나타내며, 시간축의 60~100 구간에서는 제1 태양전지 패널(10)이 상대적으로 많은 전원(전압)이 출력됨을 알 수 있다.
즉, 시간축의 50~60 구간에서는 제1 격벽(30)에 의해 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에 그림자가 형성되지 않기에 모두 최대 출력을 나타내는 구간으로 각 패널의 회전이 필요하지 않다. 하지만, 시간축의 0~50 구간과 60~100 구간에서는 각 패널에 대한 전원(전압) 출력의 불균형이 발생하는 구간으로서 각 패널에 대한 전원(전압) 출력의 균형이 이루어지는 방향으로 각 패널의 회전이 필요하게 된다.
[도 8]은 본 발명에 따른 하나의 패널을 기준으로 한 회전 출력 신호 시뮬레이션 예시도이고, [도 9]는 본 발명에 따른 다른 하나의 패널을 기준으로 한 회전 출력 신호 시뮬레이션 예시도를 나타낸다.
[도 8]은 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압을 기준으로 제2 태양전지 패널(20)에서 출력된 전압과 비교하여 각 패널의 회전 여부를 판단하고 그에 대응하는 회전 신호(S1)를 통해 제1 모터의 동작을 제어한다.
이러한 시뮬레이션은 제어 회로부(40)의 제1 측정부(411)에서 제1 태양전지 패널(10)의 출력 전압을 측정하고, 제1 검출부(413)에서 제1 태양전지 패널(10)의 출력 전압과 제2 태양전지 패널(20)의 출력 전압을 검출하여 비교 판단하며, 제1 신호 출력부(415)가 구동모터의 정(+) 방향 회전 신호(S1)를 출력한다([도 3] 참조).
한편, [도 8]을 참조하여 살펴보면, 제1 검출부(413)에서는 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력되는 전압을 기반하여 상대적으로 높은 전압(B1)과 상대적으로 낮은 전압(B2)을 검출하고 그 검출된 높은 전압(B1)과 낮은 전압(B2) 사이를 기준값의 범위로 설정한다. 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압이 기준값의 범위 내에 속할 때에 제1 신호 출력부(415)가 구동모터의 정(+) 방향 회전 신호(S1)를 출력하며, 이때 제2 신호 출력부(416)는 부(-) 방향 회전 신호(S2)를 출력한다([도 9] 참조).
여기에서, 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압이 기준값을 초과하면 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)이 최대 출력을 나타내는 경우로서 각 패널을 회전시킬 필요가 없고, 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압이 기준값에 미치지 못하면 일몰로 태양광이 없는 경우로서 또한 각 패널을 회전시킬 필요가 없다.
[도 9]는 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력된 전압을 기준으로 제1 태양전지 패널(10)에서 출력된 전압과 비교하여 각 패널의 회전 여부를 판단하고 그에 대응하는 회전 신호(S2)를 통해 구동모터의 동작을 제어한다.
이러한 시뮬레이션은 제어 회로부(40)의 제2 측정부(412)에서 제2 태양전지 패널(20)의 출력 전압을 측정하고, 제2 검출부(414)에서 제2 태양전지 패널(20)의 출력 전압과 제1 태양전지 패널(10)의 출력 전압을 검출하여 비교 판단하며, 제2 신호 출력부(416)가 구동모터의 부(-) 방향 회전 신호(S2)를 출력한다([도 3] 참조).
한편, [도 9]를 참조하면 제2 검출부(414)에서는 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력되는 전압을 기반하여 상대적으로 높은 전압(A1)과 상대적으로 낮은 전압(A2)을 검출하고 높은 전압(A1)과 낮은 전압(A2) 사이를 기준값의 범위로 설정하고, 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력된 전압이 기준값의 범위 내에 속할 때에 제2 신호 출력부(416)가 구동모터의 부(-) 방향 회전 신호(S1)를 출력하며, 이때 제1 신호 출력부(415)는 제로(0V) 바이어스 신호를 출력한다.
여기서 [도 8],[도 9]를 참조하면, 시간축 43~71 구간에서는 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)이 최대 출력을 나타내는 경우로서 각 패널을 회전시킬 필요가 없고, 시간축 0~2 구간과 98~100 구간에서는 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)이 전압을 발생시키지 못하는 일몰(태양광이 없는 경우)로서 또한 각 패널을 회전시킬 필요가 없다.
[도 10]은 본 발명에 따른 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도로서, [도 10]은 제1 격벽(30)의 양측에 나란히 연접하여 배치되는 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)에 대한 작동 과정을 설명하였지만, 제2 격벽(70)의 양측에 나란히 연접하여 배치되는 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)에 대해서도 동일하게 적용되는 원리로서 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)에 대한 작동 과정은 생략한다.
다만, 제1 격벽(30)과 제2 격벽(70)이 상호 직각으로 배치됨으로써 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)을 통한 태양광의 불균형 수광은 태양의 방위각 변동에 기인하고, 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)을 통한 태양광의 불균형 수광은 태양의 고도 변동에 기인한다. 이로 인해 태양의 이동 경로에 대해 각 패널을 전후좌우 입체적으로 회전시켜 추적할 수 있게 된다.
[도 10]을 참조하여 본 발명에 따른 제1,2 태양전지 패널을 통한 태양 추적 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
단계 S110 : 제1 격벽(30)을 중심으로 나란히 연접하여 배치된 제1,2 태양전지 패널(10, 20)에 태양광이 조사되어 수광된다. 이때 제1 격벽(30)으로 인해 제1 태양전지 패널(10) 또는 제2 태양전지 패널(20)에 그림자가 형성되어 각 패널에 대한 태양광의 수광이 불균형을 이룬다.
단계 S120 : 제1 격벽(30)으로 인해 불균형으로 수광된 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력된 각각의 전압을 측정한다. 이때 측정 방법은 위에서 [도 8] 및 [도 9]를 통해 상세히 설명하였다.
단계 S130, S140 : 예를 들어 [도 8]과 같이 제1 태양전지 패널(10)을 기준으로 제2 태양전지 패널(20)에서 출력되는 전압과 비교하여 각 패널의 회전 여부를 판단하는 경우 제1 태양전지 패널(10)에서 측정된 전압이 제2 태양전지 패널(20)로부터 측정된 전압의 기준값의 범위를 벗어나면 제1 신호 출력부(415)는 제1 모터에 대한 정지 신호를 출력한다.
즉 위에서 설명한 바와 같이, 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압이 기준값을 초과하면 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)이 최대 출력을 나타내는 경우로서 각 패널을 회전시킬 필요가 없고, 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압이 기준값에 못 미치면 일몰로 태양광이 없는 경우로서 또한 각 패널을 회전시킬 필요가 없게 된다.
단계 S150, S160 : 제1 태양전지 패널(10)과 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력된 전압의 측정치가 큰 쪽으로 각 패널이 회전을 하게 된다. 즉, 각 패널(10, 20)로부터 출력되는 전압의 측정치가 동일해지는 방향으로 이들 패널(10, 20)이 회전을 하게 된다.
여기서 예를 들어 [도 8]을 참조하면, 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압이 기준값의 범위 내에 속할 때, 즉 제2 태양전지 패널(20)로부터 출력된 기준값 범위의 높은 전압보다 제1 태양전지 패널(10)로부터 출력된 전압이 작을 때에 제1 격벽(30)에 의해 제1 태양전지 패널(10)에 형성된 그림자가 작아지는 방향으로 회전을 하게 된다.
단계 S170 : 이때 제1 신호 출력부(415)는 정(+) 방향 회전 신호(S1)를 출력하고, 제2 신호 출력부(416)는 부(-) 방향 회전 신호를 출력하여 구동모터가 동작하고, 그에 따라 각 패널이 동일한 전압을 출력하는 방향, 즉 태양이 위치하는 방향으로 회전하게 된다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 제1 태양전지 패널 20 : 제2 태양전지 패널
30 : 제1 격벽 40 : 제어 회로부
50 : 제3 태양전지 패널 60 : 제4 태양전지 패널
70 : 제2 격벽 411 : 제1 측정부
412 : 제2 측정부 413 : 제1 검출부
414 : 제2 검출부 415 : 제1 신호 출력부
416 : 제2 신호 출력부 421 : 제3 측정부
422 : 제4 측정부 423 : 제3 검출부
424 : 제4 검출부 425 : 제3 신호 출력부
426 : 제4 신호 출력부
30 : 제1 격벽 40 : 제어 회로부
50 : 제3 태양전지 패널 60 : 제4 태양전지 패널
70 : 제2 격벽 411 : 제1 측정부
412 : 제2 측정부 413 : 제1 검출부
414 : 제2 검출부 415 : 제1 신호 출력부
416 : 제2 신호 출력부 421 : 제3 측정부
422 : 제4 측정부 423 : 제3 검출부
424 : 제4 검출부 425 : 제3 신호 출력부
426 : 제4 신호 출력부
Claims (6)
- 태양광을 수광하여 전원을 출력하는 제1 태양전지 패널(10);
태양광을 수광하여 전원을 출력하며 상기 제1 태양전지 패널의 측벽에 나란히 인접하여 한 쌍으로 배치되는 제2 태양전지 패널(20);
상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널의 각 상면에 대해 수직으로 세워진 상태에서 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널의 경계선상에 배치되어 태양의 이동에 따른 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널에 수광되는 태양광의 불균형을 유발하는 제1 격벽(30);
상기 제1 격벽에 의해 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널에 유발된 태양광의 불균형을 토대로 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 크기를 비교 측정하여 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 차이가 적어지는 방향으로 태양의 이동 방향을 따라 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널의 회전을 조정하는 제어 회로부(40);
를 포함하는 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 격벽은 태양의 방위각에 따라 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널에 수광되는 태양광의 불균형을 유발하고, 상기 제1 격벽과 직각인 상태로 상기 제1 태양전지 패널과 상기 제2 태양전지 패널에 각각 대응하는 제3 태양전지 패널(50)과 제4 태양전지 패널(60)의 경계선상에 수직으로 세워져 태양의 고도에 따른 상기 제3 태양전지 패널과 상기 제4 태양전지 패널에 수광되는 태양광의 불균형을 유발하는 제2 격벽(70)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 제어 회로부(40)는
상기 제2 격벽에 의해 상기 제3 태양전지 패널과 상기 제4 태양전지 패널에 유발된 태양광의 불균형을 토대로 상기 제3 태양전지 패널과 상기 제4 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 크기를 비교 측정하여 상기 제3 태양전지 패널과 상기 제4 태양전지 패널로부터 출력되는 전원의 차이가 적어지는 방향으로 태양의 고도를 따라 상기 제3 태양전지 패널과 상기 제4 태양전지 패널의 회전을 조정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치.
- 청구항 3에 있어서,
상기 제1 태양전지 패널, 상기 제2 태양전지 패널, 상기 제3 태양전지 패널, 상기 제4 태양전지 패널은 구동모터를 통해 상기 제어 회로부(40)의 제어에 따라 전후좌우 동일한 방향으로 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제어 회로부(40)는
상기 제1 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제1 측정부(411);
상기 제2 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제2 측정부(412);
상기 제2 태양전지 패널에 대한 상기 제1 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제1 검출부(413);
상기 제1 태양전지 패널에 대한 상기 제2 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제2 검출부(414);
상기 제1 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 상기 구동모터의 좌우 회전 방향 중 정(+) 방향 회전을 제어하는 제1 신호 출력부(415);
상기 제2 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 상기 구동모터의 좌우 회전 방향 중 부(-) 방향 회전을 제어하는 제2 신호 출력부(416);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 제어 회로부(40)는
상기 제3 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제3 측정부(421);
상기 제4 태양전지 패널을 통해 수광된 태양광을 토대로 출력되는 전원의 크기를 측정하는 제4 측정부(422);
상기 제4 태양전지 패널에 대한 상기 제3 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제3 검출부(423);
상기 제3 태양전지 패널에 대한 상기 제4 태양전지 패널의 상대적인 전원 크기를 비교 판단하는 제4 검출부(424);
상기 제3 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 상기 구동모터의 전후 회전 방향 중 정(+) 방향 회전을 제어하는 제3 신호 출력부(425);
상기 제4 검출부에서 상대적으로 비교 판단된 전원 크기를 토대로 상기 구동모터의 전후 회전 방향 중 부(-) 방향 회전을 제어하는 제4 신호 출력부(426);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 패널을 이용한 태양 추적 장치.
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