KR20140017048A

KR20140017048A - 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서

Info

Publication number: KR20140017048A
Application number: KR1020120082315A
Authority: KR
Inventors: 최태원; 강건민; 신창수
Original assignee: 주식회사 유비테크
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-02-11

Abstract

본 발명은 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서에 관한 것으로서, 광센서인 포토다이오드를 4분할방식의 입체형 배치구조로 4분할 배치하되 동서남북의 4방위를 각각 대표하는 방위 센서로서 기능하도록 설치 및 이를 활용한 추적방식의 변화를 도모함으로써 태양광의 위치 추적에 따른 효율성 및 정밀도를 높일 수 있고, 1개의 추적센서를 가지고서도 고도와 방위를 한 번에 모두 제어할 수 있으며, 태양광의 입사에 따른 감지효율을 높이면서 보다 정밀한 비교 및 제어 출력을 내보낼 수 있어 고정밀성을 유도할 수 있음은 물론 불필요한 출력과 동작을 제어할 수 있고 태양추적장치인 트랙커의 전력소비를 줄이면서 롤링현상까지 없앨 수 있는 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서에 관한 것이다.

Description

4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서{SUNLIGHT TRACKING SENSOR HAVING FOUR PARTITION SYSTEM}

본 발명은 태양광 추적센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 추적 효율성 및 정밀도를 향상시킬 수 있고 이를 통해 태양광 집광효율을 높일 수 있게 하는 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전은 태양광을 전기에너지로 변환시키는 기술로서, 광전효과를 통해 광기전력을 발생시키는 태양전지를 이용함으로써 자연에너지로부터 전기를 생산해내는 시스템을 갖는 것이다.

최근에는 태양광에 대한 집광효율을 높이기 위해 태양의 궤도변화에 따라 태양전지모듈을 움직이는 이동식 태양광 발전시스템이 도입되어 주류를 형성하고 있는데, 이 이동식 태양광 발전시스템에 태양광 추적센서가 사용되고 있다.

상기한 태양광 추적센서는 태양광 에너지의 효율적인 집광(발전)을 위해 사용되는 것으로서, 태양의 방위각이나 고도각의 변화, 태양광의 유무를 인식하여 태양전지가 장착된 태양전지판을 움직여 위치 이동시킬 수 있도록 하는 제어신호를 발생시키는 장치이며, 구체적으로 태양광의 위치 추적을 위해 설치 구동되는 구동모터의 방향제어에 사용된다.

그런데, 종래의 태양광 추적센서 및 이에 접목된 추적방식들을 살펴보면, 종래 적용되고 있는 추적센서 1개를 가지고서는 고도와 방위를 한 번에 제어하는 것이 불가능한 문제점이 있었으며, 기 설정된 값에 의존하여서만 센서 출력을 발생하고 그에 따른 태양위치를 추적하도록 구성되므로 오차 발생이 잦은 문제점이 있었음은 물론 불필요한 출력이 발생되고 있고 제어출력을 내보내므로 인해 태양추적장치인 트랙커의 전력 소비뿐만 아니라 롤링현상이 발생되는 문제점이 있었다.

즉, 종래 태양광 추적센서에서는 정밀도 및 추적효율이 떨어지는 문제점이 있었으며, 이로 인해 태양광 발전효율을 최대한으로 이끌어내지 못하는 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 특허공개공보 제10-2006-0058924호(태양에너지를 이용하기 위한 위치추적장치)를 살펴보면, 태양의 위치에 따른 집진기, 집광기의 위치를 일치시키기 위한 태양위치추적 장치가 제안된 바 있는데, 이는 도 1 내지 도 3에서 보여주는 바와 같이, 쎈서지지판과; 상기 쎈서지지판의 상부를 4등분된 칸막이를 구성하고, 상기 4등분된 4칸부는 칸막이의 대각선방향으로 배열된 2칸에 광쎈서들을 구성하여 배열하고, 상기 2칸에 형성된 칸막이의 내측면에 연장선상의 상부에 보조그림자턱을 돌출시키도록 구성하고, 상기 칸막이 연장선면에 광쎈서들을 설치한 태양광감지구조부와; 상기 태양광감지구조부의 하단에 태양의 유효광값이 존재시에 태양의 이동방향에 따라 광쎈서들이 들어오는 보조그림자턱의 그림자로 변화된 광전압값을 감지하여 연산부에서 연산후 광전압값이 같아질 때까지 동서방향과 상하방향으로 모터가 작동토록 제어하는 제어부를 포함한 회로기판부를 구성함으로서, +자형 구조와 보조그림자발생 구조로 형성하여 태양의 위치변화를 정확하게 측정한 태양유효광값을 측정할 수 있도록 하는 것이다.

하지만, 상술한 종래기술은 그림자를 생성하여 광쎈서을 동작시키는 타입이고, 동이나 서 방향 또는 남이나 북 방향만 추적하는 것이며, 광쎈서에서 연산 및 출력신호를 송출하지 못하고 컨트롤러가 별도로 필요한 구성을 갖는 것으로서, 역시 태양 위치의 추적에 따른 정밀도 및 추적효율이 떨어지는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 상술한 문제점 등을 감안하여 안출된 것으로서, 1개의 추적센서를 가지고 고도와 방위를 한 번에 모두 제어할 수 있도록 광센서를 4분할방식의 입체형 배치구조로 설치 및 동서남북 출력을 모두 갖게 함으로써 광센서 자체에서 출력신호를 송출토록 하고 최소의 태양광으로 최적의 태양위치 추적을 수행할 수 있도록 하며, 추적방식의 변화를 통해 태양광의 위치 추적에 따른 효율성 및 정밀도를 높일 수 있도록 한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 반구형의 형태를 취하여 태양광의 입사가 용이하도록 하되, 좌우상하 4개의 파티션(partition)마다 각 측벽 좌우방향에 광센서인 포토다이오드를 분할 배치하고 광센서값들의 방향간 편차에 따른 비교 연산을 통해 제어출력을 내보냄으로써 태양광의 입사에 따른 감지효율을 높이면서 보다 정밀한 비교를 가능하게 하고, 이를 통해 정밀성 및 추적효율성을 높일 수 있도록 하며, 불필요한 출력과 동작을 제어할 수 있도록 함으로써 태양추적장치인 트랙커의 전력소비를 줄이면서 롤링현상을 없앨 수 있도록 한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서는, 4분할 파티션 배치구조를 포함하는 광센싱출력부를 체결 장착 및 지지하기 위한 지지체가 되는 베이스부;

상기 베이스부 상에 안착 체결되며 4분할 배열 광센서에서 발생되는 광센서값들의 4방위에서의 방위간 편차를 계산하고 각 방위에서의 출력가능 조건을 갖는 설정값과의 비교 연산을 통해 최종 제어출력을 내보내기 위한 컨트롤러가 탑재된 컨트롤PCB와, 상기 컨트롤PCB의 상면에 수직으로 세워져 일체 결합됨과 아울러 전기적으로 연결 형성되며 교차 배열형태로 좌우상하 4분할되어 제1 내지 제4 파티션으로 구획 배치된 4분할 파티션PCB와, 상기 제1 내지 제4 파티션의 각 측벽 상에 위치하되 양측면을 커버하도록 좌우측 방향에 위치되게 장착되어 분할 배치되는 제1 내지 제4 포토다이오드에 의한 4분할 배열 광센서로 구성되는 광센싱출력부;

상기 베이스부에 결합되어 광센싱출력부를 커버하는 커버부재가 되며 상기 제1 내지 제4 포토다이오드 측으로 태양광이 입사되게 투과 및 유도하기 위한 것으로서, 4방위에서의 태양광 입사 및 광센싱에 대한 효율성을 높일 수 있도록 반구형으로 형성시킨 광입사부; 를 포함하여 이루어지게 하는 것을 기술적 기본 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 광센서인 포토다이오드를 컨트롤PCB에 삽입 장착하여 4분할방식의 입체형 배치구조로 4분할 배치하되 동서남북의 4방위를 각각 대표하는 방위 센서로서 기능하도록 설치 및 이를 활용한 추적방식의 변화를 도모함으로써 최소의 태양광으로 최적의 태양위치 추적을 수행할 수 있고 광센서 자체에서 출력신호를 송출할 수 있을 뿐만 아니라 동서남북 출력을 이끌어낼 수 있어 태양광의 위치 추적에 따른 효율성 및 정밀도를 높일 수 있으며, 특히 본 발명의 추적센서 1개를 가지고서 고도와 방위를 한 번에 모두 제어할 수 있고 태양광의 집광효율을 높일 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.

본 발명은 태양광의 입사에 따른 감지효율을 높이면서 보다 정밀한 비교 및 제어 출력을 내보낼 수 있어 기존에 비해 고정밀성을 유도할 수 있고, 불필요한 출력과 동작을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 이를 통해 태양추적장치인 트랙커의 전력소비를 줄이면서 롤링현상까지 없앨 수 있는 유용함을 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 태양광 추적센서의 일 예시를 보인 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서를 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서의 결합상태를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명에 있어 광센싱출력부를 나타낸 개략적 다이어그램.
도 8은 본 발명에 의한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서의 동작상태 및 추적방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서(100)는 도 4 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 베이스부(110), 광센싱출력부(120), 광입사부(130)로 이루어진다.

상기 베이스부(110)는 본 발명의 고정밀 태양광 추적센서(100)를 태양전지모듈 측에 체결하여 사용하기 위한 체결부(113)를 가지며 다음에 기술되는 4분할 파티션 배치구조를 포함하는 광센싱출력부(120)를 볼트 등의 체결부재(B)를 이용하여 체결 장착 및 지지할 수 있도록 한 베이스부재로서, 원반형몸체(111)이되 외주면에 광입사부(130)와의 나사 결합을 위한 나사산(112)이 형성된다.

상기 광센싱출력부(120)는 베이스부(110) 상에 안착 체결되어 지지되며 다음에 기술되는 4분할 배열 광센서(123)에서 발생되는 광센서값들의 4방위에서의 방위간 편차를 계산하고 각 방위에서의 출력가능 조건을 갖는 설정값과의 비교 연산을 통해 최종 제어출력을 내보내기 위한 컨트롤러(121a)가 탑재된 컨트롤PCB(121)와, 상기 컨트롤PCB(121)의 상면에 수직으로 세워져 일체 결합됨과 아울러 전기적으로 연결 형성되며 교차 배열형태로 좌우상하 4분할되어 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)으로 구획 배치된 4분할 파티션PCB(122)와, 상기 4분할 파티션PCB(122)의 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)의 각 측벽 상에 장착되어 입체적으로 4분할 배치되는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)에 의한 4분할 배열 광센서(123)로 구성된다.

상기 컨트롤PCB(121) 상에 탑재되는 컨트롤러(121a)는 고성능 저전력 구현을 위해 마이크로프로세서(예를 들면, ATMEGA16A 등 ATMEGA 기종)를 사용함이 바람직하다 할 것인데, 이와 같은 컨트롤러(121a)에는 비교연산부(C)가 필수적으로 구비되고, 통신포트에 의한 인터페이스부(I)가 구비되며, 도시되지는 않았으나 기본적으로 EPROM 등 메모리부와, 타이머를 포함하여 구성된다.

본 발명에서는 컨트롤러(121a)로 마이크로프로세서를 사용함에 따라 통신포트에 의한 인터페이스부(I)의 구성요소를 통해 광센서(123)인 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)의 편차 값을 현장이나 원거리 또는 웹 제어를 통해 조절할 수 있고 최소 오차각으로 설정할 수 있는 유용함으로 정밀성을 높일 수 있으며, 타이머의 구성요소를 통해 최소 동작시간을 설정할 수 있음으로써 잦은 광센서 출력값으로 인해 불필요하게 태양광 추적센서(100)가 동작되는 것을 제어할 수 있는 유용함을 얻을 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러(121a)에는 태양광(태양위치)의 추적 가능한 최소 조도값을 설정하는 조도 리미트 설정값을 입력해 놓음으로써 흐린 날이나 비 오는 날 등에 불필요하게 출력값이 발생되는 경우를 방지 및 제어할 수 있도록 구성함이 바람직하다.

덧붙여, 검출 리미트 설정 등 종래 태양광 추적센서에서 구현할 수 없는 설정값을 설정할 수 있다 할 것인데, 본 발명에서는 이러한 종래 태양광 추적센서에서 갖지 못하는 설정을 통해 추적방식의 변화를 도모 및 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

상기 4분할 파티션PCB(122)의 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)의 각 측벽 상에 장착되어 입체적으로 4분할 배치되는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)는 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)의 각 측벽의 좌우측 방향에 위치되게 노출시킴으로써 각 파티션마다 양측면을 커버하는 형태로 장착되게 한 구성요소이며, 이를 통해 동서남북 4방위를 커버하므로 광센싱과 광출력에 따른 정밀한 비교를 가능하게 하고 측정 정밀도를 높일 수 있도록 구성한 것이다.

일 예시형태로 도 6의 평면도를 기준하여 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)에 대해 이를 동서남북의 4방위로 나누어 설명하면, 제1파티션(122a)의 좌우 측벽에 제1포토다이오드(123a)가 설치되어 동(EAST) 방위 센서(RS)가 되고, 제2파티션(122b)의 좌우 측벽에 제2포토다이오드(123b)가 설치되어 서(WEST) 방위 센서(LS)가 되고, 제3파티션(122c)의 좌우 측벽에 제3포토다이오드(123c)가 설치되어 남(SOUTH) 방위 센서(DS)가 되며, 제4파티션(122d)의 좌우 측벽에 제4포토다이오드(123d)가 설치되어 북(NORTH) 방위 센서(US)가 된다.

부연하여, 상기 광센싱출력부(120)는 이러한 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)에서 발생되는 각각의 광전류출력값을 기초로 하여 컨트롤러(121a)에서 제1 및 제2 포토다이오드(123a,123b)를 통한 동서방위간 센서값 편차와 제3 및 제4 포토다이오드(123c,123d)를 통한 남북방위간 센서값 편차를 각각 계산하고 각 방위에서의 출력가능 조건을 갖는 설정값과 비교하여 제어출력을 내보내도록 함으로써 동서남북의 위치변화를 갖는 태양광을 보다 정밀하게 인식 및 정밀한 위치 추적이 가능하도록 구성한 것이다.

덧붙여, 상기 4분할 배열 광센서(123)는 수직으로 세워진 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)의 각 측벽에 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)를 4분할 배치하여 장착함에 따라 본 발명에 의한 태양광 추적센서(100) 1개만으로도 고도와 방위를 한 번에 제어할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.

상술한 기재에 있어서의 각 방위에서의 출력가능 조건을 갖는 설정값은 상기 컨트롤러(121a)에 설정되는 값으로서, 사용자에 의해 컨트롤러에 기 설정되는 설정값이면서 조정되어질 수 있는 값을 의미한다.

또한, 상술한 4분할 파티션PCB(122)를 설명함에 있어 기재한 전기적으로 연결 형성되는 것은 컨트롤PCB(121)와 4분할 파티션PCB(122) 간에 형성된 회로패턴에 의한 연결이 이루어짐을 의미한다.

상기 광입사부(130)는 베이스부(110)에 결합하여 광센싱출력부(120)를 커버하는 커버부재로서 기능하되, 4분할 배열 광센서(123)를 구성하는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d) 측으로 태양광이 입사되게 투과 및 유도하기 위한 것으로서, 4방위에서의 태양광 입사 및 광센싱에 대한 효율성을 높일 수 있도록 반구형으로 형성시킨 광투과체(131)와, 광투과체(131)의 하단에 연장되어 일체 형성되고 베이스부(110) 측에 나사 결합하기 위한 대응나사산을 내주면에 형성시킨 결합체(132)로 구성된다.

이때, 상기 광투과체는 PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트)나 유리 등의 광투과성 재질로 구성함이 바람직하며, 아크릴 등의 투명재질로 구성할 수도 있다 할 것이다.

상술한 본 발명의 태양광 추적센서(100)는 태양전지모듈이나 이를 지지하기 위한 지지판넬 측에 체결하여 사용할 수 있는 고정밀 추적센서로서, 이 태양광 추적센서(100) 1개만으로 태양의 고도와 방위의 변화를 모두 체크할 수 있고 한 번에 태양추적장치인 트랙커를 위치 제어할 수 있도록 하며 태양광의 유무를 인식할 수 있을 뿐만 아니라 불필요한 출력을 제어하여주므로 트랙커의 전력소비와 롤링현상까지 방지할 수 있는 유용함을 제공하는 것이다.

상술한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 4분할방식을 갖는 고정밀 태양위치 추적센서(100)의 동작상태 및 추적방법에 대해 도 4 내지 도 8를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)에서 발생되는 광전류출력값(광량)을 측정하기에 앞서 광센싱출력부(120)를 구성하는 컨트롤러(121a) 측에 제1 내지 제4 포토다이오드의 편차 설정, 최소 동작시간 설정, 조도 리미트 설정, 검출 리미트 설정 등 태양광의 추적효율을 높이기 위한 다양한 조건을 설정하거나 또는 변수를 초기화하도록 한다(S10).

이때, 컨트롤러(121a)에는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)를 통한 광량 측정에 의해 산출되는 최종 제어 출력값의 최대값과 최소값의 범위(range)를 설정함으로써 컨트롤러(121a)의 최종 제어 출력값에 따라 측정 범위를 자동으로 재설정할 수 있도록 구성되게 한다.

여기서, 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)의 편차 설정은 원거리나 웹 제어를 통해서도 조절이 가능하지만, 현장에서도 편차값을 조절하여 최소 오차각에 맞춰 설정할 수 있는 편의성을 제공할 수 있다.

이어, 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)를 통한 광량 측정에 따라 비교 연산을 통해 최종 출력되는 제어 출력을 컨트롤러(121a)가 재입력 받아 체크하여 기 설정된 증폭범위 내에 해당하는지 여부를 통해 증폭율을 확인하도록 한다(S20).

이때, 증폭율의 확인은 컨트롤러(121a)가 최종 제어 출력값을 재입력 받고 이 측정값이 기 설정된 범위 내에 있는지를 확인하게 되며, 만약 기 설정된 범위를 넘는 증폭율을 갖는다면 측정 범위를 재설정하여주고, 그렇지 않을 경우 다음의 광량 측정단계로 넘어가도록 구성된다.

여기서, 컨트롤러(121a) 측에 재입력되는 측정값이 기 설정된 범위의 최대값을 초과하면 범위(range)를 감쇄시키는 방식으로 재설정하고, 기 설정된 범위의 최소값보다 작은 경우 범위(range)를 증가시키는 방식으로 재설정한다.

컨트롤러(121a)에서 광입사부(130)를 통해 입사되는 태양광에 의해 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d) 각각이 내보내는 각각의 광전류출력값을 읽어 들여 광량을 측정한다(S30).

이때, 광입사부(130)를 통해 본 발명의 태양광 추적센서(100)로 입사되는 태양광은 광센싱출력부(120)의 4분할된 제1 내지 제4 파티션(122a~122d) 측에 4분할 배치되어 장착됨으로써 동서남북의 4방위를 각각 대표하는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d) 측에 도달되므로 각각의 광전류출력값을 내보내게 되고, 이는 컨트롤러(121a) 측으로 데이터가 입력된다.

이를 통해, 컨트롤러(121a)에서는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)에서 발생되는 각각의 광전류출력값을 읽어 들인 상태에 제1 및 제2 포토다이오드(123a,123b)를 통한 동서방위 센서(RS,LS)간의 센서값 편차와 제3 및 제4 포토다이오드(123c,123d)를 통한 남북방위 센서(DS,US)간의 센서값 편차를 각각 계산해낸다(S40).

이렇게 계산된 2방위간의 센서값 편차를 기초로 하여, 컨트롤러(121a)에서는 4방위 중 기준이 되는 어느 하나의 센서값이 상호 대응되는 다른 방위의 센서값 보다 크고 해당 2방위간 편차가 또 다른 2방위간 편차보다 큰 경우, 4방위 중 기준이 되는 어느 하나의 방위 센서에서의 출력 가능 조건 설정값과 비교한 후 태양광 추적을 위한 최종 제어출력을 내보낸다(S50).

구체적으로, 상기 단계(S50)에서는 제2포토다이오드(123b)에 의한 서방위 센서(LS) 값이 상호 대응되는 제1포토다이오드(123a)에 의한 동방위 센서(RS) 값보다 크고 서방위 센서(LS)와 동방위 센서(RS)간 편차가 또 다른 남방위 센서(DS)와 북방위 센서(US)간 편차보다 큰 경우, 서방위 센서(LS)의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 서방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제1과정(S51)과;

제1포토다이오드(123a)에 의한 동방위 센서(RS) 값이 상호 대응되는 제2포토다이오드(123b)에 의한 서방위 센서(LS) 값보다 크고 동방위 센서(RS)와 서방위 센서(LS)간 편차가 또 다른 남방위 센서(DS)와 북방위 센서(US)간 편차보다 큰 경우 동방위 센서(RS)의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 동방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제2과정(S52)과;

제3포토다이오드(123c)에 의한 남방위 센서(DS) 값이 상호 대응되는 제4포토다이오드(123d)에 의한 북방위 센서(US) 값보다 크고 남방위 센서(DS)와 북방위 센서(US)간 편차가 또 다른 동방위 센서(RS)와 서방위 센서(LS)간 편차보다 큰 경우 남방위 센서(DS)의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 남방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제3과정(S53)과;

제4포토다이오드(123d)에 의한 북방위 센서(US) 값이 상호 대응되는 제3포토다이오드(123c)에 의한 남방위 센서(DS) 값보다 크고 북방위 센서(US)와 남방위 센서(DS)간 편차가 또 다른 동방위 센서(RS)와 서방위 센서(LS)간 편차보다 큰 경우 북방위 센서(US)의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 북방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제4과정(S54); 을 순차 실행하게 된다.

이와 같이, 컨트롤러(121a)는 상술한 추적방식으로 태양광을 추적하여 태양광 추적장치인 트랙커를 위치 제어하기 위한 고정밀 제어출력을 내보내게 되는데, 이때 최소 동작시간이 설정되어 있으면 설정된 최소 동작시간마다 센서출력을 내보내게 되고, 조도 리미트가 설정되어 있으면 설정된 조도 미만일 경우 제어출력을 내보내지 않게 된다.

이에 따라, 본 발명에서는 추적센서(100)에서 불필요한 제어출력 값을 내보내지 않게 되므로 태양추적장치인 트랙커의 불필요한 동작을 제어할 수 있어 전력 소비를 방지함은 물론 롤링현상까지 방지할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.

110: 베이스부
120: 광센싱출력부
121: 컨트롤PCB
121a: 컨트롤러
122: 4분할 파티션PCB
122a,122b,122c,122d: 제1 내지 제4 파티션
123: 4분할 배열 광센서
123a,123b,123c,123d: 제1 내지 제4 포토다이오드
130: 광입사부

Claims

태양광 집광효율을 높이기 위한 태양광 추적센서에 있어서,
4분할 파티션 배치구조를 포함하는 광센싱출력부(120)를 체결 장착 및 지지하기 위한 지지체가 되는 베이스부(110);
상기 베이스부(110) 상에 안착 체결되며 4분할 배열 광센서(123)에서 발생되는 광센서값들의 4방위에서의 방위간 편차를 계산하고 각 방위에서의 출력가능 조건을 갖는 설정값과의 비교 연산을 통해 최종 제어출력을 내보내기 위한 컨트롤러(121a)가 탑재된 컨트롤PCB(121)와, 상기 컨트롤PCB(121)의 상면에 수직으로 세워져 일체 결합됨과 아울러 전기적으로 연결 형성되며 교차 배열형태로 좌우상하 4분할되어 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)으로 구획 배치된 4분할 파티션PCB(122)와, 상기 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)의 각 측벽 상에 위치하되 양측면을 커버하도록 좌우측 방향에 위치되게 장착되어 분할 배치되는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)에 의한 4분할 배열 광센서(123)로 구성되는 광센싱출력부(120);
상기 베이스부(110)에 결합되어 광센싱출력부(120)를 커버하는 커버부재가 되며 상기 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d) 측으로 태양광이 입사되게 투과 및 유도하기 위한 것으로서, 4방위에서의 태양광 입사 및 광센싱에 대한 효율성을 높일 수 있도록 반구형으로 형성시킨 광입사부(130); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러(121a)는 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)의 편차, 최소 동작시간, 조도 리미트, 검출 리미트의 조건설정이 가능한 마이크로프로세서인 것을 특징으로 하는 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서.
제 1항에 있어서,
상기 광센싱출력부(120)는 제1 내지 제4 파티션(122a~122d)의 각 측벽 양측면을 커버하도록 좌우측 방향에 배열시킨 제1 내지 제4 포토다이오드(123a~123d)에서 발생되는 4방위에서의 각각의 광전류출력값을 기초로 하여 컨트롤러(121a)에서 제1 및 제2 포토다이오드(123a)(123b)를 통한 동서방위간 센서값 편차와 제3 및 제4 포토다이오드(123c)(123d)를 통한 남북방위간 센서값 편차를 각각 계산하고,
상기 2방위간의 센서값 편차를 기초로 4방위 중 기준이 되는 어느 하나의 센서값이 상호 대응되는 다른 방위의 센서값 보다 크고 해당 2방위간 편차가 또 다른 2방위간 편차보다 큰 경우, 4방위 중 기준이 되는 어느 하나의 방위 센서에서의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 태양광 추적을 위한 최종 제어출력을 내보내도록 하되;
제2포토다이오드(123b)에 의한 서방위 센서값이 상호 대응되는 제1포토다이오드(123a)에 의한 동방위 센서값 보다 크고 서방위 센서와 동방위 센서간 편차가 또 다른 남방위 센서와 북방위 센서간 편차보다 큰 경우, 서방위 센서의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 서방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제1과정과,
제1포토다이오드(123a)에 의한 동방위 센서값이 상호 대응되는 제2포토다이오드(123b)에 의한 서방위 센서값 보다 크고 동방위 센서와 서방위 센서간 편차가 또 다른 남방위 센서와 북방위 센서간 편차보다 큰 경우 동방위 센서의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 동방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제2과정과,
제3포토다이오드(123c)에 의한 남방위 센서값이 상호 대응되는 제4포토다이오드(123d)에 의한 북방위 센서값 보다 크고 남방위 센서와 북방위 센서간 편차가 또 다른 동방위 센서와 서방위 센서간 편차보다 큰 경우 남방위 센서의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 남방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제3과정과,
제4포토다이오드(123d)에 의한 북방위 센서값이 상호 대응되는 제3포토다이오드(123c)에 의한 남방위 센서값 보다 크고 북방위 센서와 남방위 센서간 편차가 또 다른 동방위 센서와 서방위 센서간 편차보다 큰 경우 북방위 센서의 출력 가능 조건 설정값과 비교하여 이보다 크면 북방위쪽으로 고도와 방위를 위치 제어하도록 제어출력을 내보내는 제4과정을 순차 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 4분할방식을 갖는 고정밀 태양광 추적센서.