KR20170010699A

KR20170010699A - 풍력발전기를 이용한 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이

Info

Publication number: KR20170010699A
Application number: KR1020150102703A
Authority: KR
Inventors: 이규왕
Original assignee: 이규왕
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2017-02-01

Abstract

본 발명은 풍력 발전을 이용하여 건전지의 사용 없이 자전거의 속도를 표시할 수 있는 자전거용 속도표시장치를 제공하는 것이다. 자전거 속도 표시는 자전거 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 숫자 혹은 도형 등으로 표시되도록 풍력 발전기의 회전자에 LED 어레이를 배치하여 잔상 디스플레이를 구성한다. 이는 풍력 발전을 위한 날개의 회전이 잔상 디스플레이의 구동으로도 이용되도록 착안된 발명이다.

Description

풍력발전기를 이용한 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이 {Afterimage display apparatus for a bike speed using an aerogenerator}

본 발명은 풍력을 이용하는 자전거용 속도 표시장치에 관한 것이다. 특히, 자전거에 장착된 풍력 발전기에서 전력을 생성하고, 생성된 전력에 의해 마이크로 컨트롤러가 구동되어 풍력 발전기의 회전수를 카운트하며, 이는 자전거 속도를 추정하는데 이용된다. 자전거 속도의 표시는 풍력 발전기의 회전자 날개에 배치된 LED 어레이가 잔상 디스플레이를 구성하도록 하여 이루어진다. 이는 풍력 발전을 위한 회전이 잔상 디스플레이의 구동으로 이용되는 방식으로 착안된 발명이다.

최근 웰빙과 녹색도시가 사회 전반적인 이슈가 되면서 건강관리 및 환경보호 목적으로 자전거의 이용이 급격하게 증가하고 있다. 그런 사회적 흐름에 따라 많은 지방자치단체들이 앞다투어 자전거 대여 반납 시스템을 도입하여 운영 중에 있다. 또한, 개인적으로도 하이킹 관련 동호회가 증가하고 있고, 출퇴근을 자전거로 하는 인구도 매년 증가 중이다. 그러나 자전거 안전 장비 및 자전거 도로망의 부실로 매년 사고가 급증하고 있으며, 특히, 자전거 과속으로 인한 운전 미숙과 야간 사고가 두드러지게 증가하고 있다.

자전거의 안전장치로는 브레이크, 야간 운전을 위한 조명등, 후미등, 야광 반사판 등으로 구성되어 있다. 자전거를 이용할 때 과속을 하면 안 되는 줄 알지만, 탁 트인 도로나 혹은 내리막 길을 내려갈 때는 과속을 하기 십상이고 얼마나 기준 속도에서 얼마나 초과했는지 알기 어렵다. 따라서, 어떤 기준 속도 이상 운전하고 있으면 소리 혹은 빛을 통해 경고하는 장치가 필요하다. 하지만, 대부분의 안전장치 혹은 안전등은 건전지를 통해 전력을 얻어 동작 되는 방식이 일반적이다. 우리나라 자전거 이용자를 700만명 이라 가정할 때, AAA 건전지 두 개를 한 달에 한번 교체하면, 1,400만개가 필요하고, 일 년이면 26,800만개가 소비된다. 또한, 매번 건전지가 소모될 때마다 잊지 말고 교체해야 하는 성가심이 유발된다. 성가심 문제보다 일 년에 26,800만개의 폐건전지를 처리해야 하는 엄청난 환경 문제가 더 큰 부담이 된다. 따라서, 본 발명에서는 바람개비형 풍력발전을 이용하여 자전거 속도 표시 장치와 안전등으로 사용될 수 있는 새로운 방법을 고안한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 풍력 발전을 이용하여 건전지의 사용 없이 자전거의 속도를 표시할 수 있는 자전거용 속도표시장치를 제공하는 것이다. 자전거 속도 표시는 자전거 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록 숫자 혹은 도형 등으로 표시되도록 풍력 발전기의 회전자에 LED 어레이를 배치하여 잔상 디스플레이를 구성한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 풍력발전기를 구비한 속도 표시 잔상 디스플레이는 영구자석을 몸체로 하는 지지대부, 풍력에 의해 회전하는 프로펠러 형상의 날개부, 상기 날개부의 회전에 따라 교류전기를 발생시키는 회전자 발전부, 교류전기를 정류하고 축전하는 축전부, 장치 전체를 제어하는 마이크로 컨트롤부, 회전수를 카운트하는 센서부, 잔상 영상을 생성하기 위한 LED 어레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

영구자석 지지대부는 영구자석을 몸체로 자전거에 부착 고정되며, 발전이 이루어질 수 있도록 자장을 형성하는 역활을 한다. 날개부는 영구자석 지지대부를 축으로 풍력에 의해 자유롭게 회전할 수 있는 구조이며, 발전부, 축전부, 컨트롤부, 센서부, LED 어레이부와 함께 결합되어 회전되도록 구성된다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자전거 속도 표시 잔상 디스플레이 장치는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

풍력에 의해 발생하는 전기를 이용하므로 별도의 건전지가 필요 없고, 단순한 구조로 구성되어 제조원가를 낮출 수 있다.

현재의 속도를 자전거 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록, 숫자 혹은 도형 형태로 표현 가능한 잔상 디스플레이 구현이 용이하다. 어차피 풍력 발전기의 날개가 회전을 해야 발전이 되고, 속도가 높을 때 경고를 주기 위한 것임이므로, 날개부에 장착된 LED 어레이가 일정속도 이상 회전할 때 잔상 디스플레이 구성이 자연스럽게 이루어진다.

그리고 마이크로 컨트롤러의 프로그램을 약간 수정하면 특정 속도 이상에서 잔상 디스플레이를 깜빡이게 하거나, 별도의 부저를 달아 경고음을 발생시켜 사고를 미연에 방지할 수 있는 경보 장치로 쉽게 응용된다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 풍력발전을 이용한 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이 장치의 전면을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 풍력발전을 이용한 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이 장치의 블록도.
도 3는 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 자전거용 속도표시장치의 사용형태도.

이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기를 이용한 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예를 구성하는 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이의 전면을 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에서의 회전자 발전부(30)의 구성과 발전된 전원으로부터 신호가 처리되는 구조에 대한 블록도를 나타낸다.

도 1의 지지대부(10)는 본 발명의 잔상 디스플레이 장치를 장착하기 위한 부분으로, 자전거 핸들 막대에 고정하기 위한 클램프(13)와, 지지대(12)와, 영구자석 고정대(11)로 구성된다.

발전기의 고정자로는 영구자석(20)이 이용되며, 영구자석(20)은 지지대부(10)의 영구자석 고정대(11)에 꽉 키워져 고정된다. 영구자석(20) 중심축에는 회전자 발전부(30)와 제어부(40)로 이루어진 회전체를 부착하기 위한 회전축(21)이 구비되어 있다. 이 회전축(21)은 회전자 발전부(30)의 회전자 몸체(38) 내부에 구성된 회전 베어링(33)에 끼워져 회전자 발전부(30)가 원활히 회전하도록 한다.

도 2는 회전자 발전부(30)와 제어부(40)의 내부 구성에 대한 블록도를 나타낸다.

고정된 영구자석(20)의 중심으로 회전자 코일(34)이 회전하면서 N극과 S극을 교차하면, 자기장의 변화에 반대하는 방향으로 회전자 코일(34)에 교류전류가 유기된다. 유기된 전류는 정류 다이오드(35), 인덕터(36), 컨덴서(37)을 통해 직류 형태의 전류로 바뀐다.

도 2에서 직류 형태로 바뀐 전류는 제어부(40) 내의 축전부(41)에 인가되어 축전되며, 이 전력으로부터 마이크로 컨트롤부(42), 센서부(43)와 잔상 디스플레이 동작을 위한 LED 어레이(32)가 구동된다.

센서부(43)는 Hall 센서 혹은 광센서 등으로 구성될 수 있으며, 회전 날개(31)가 회전할 때 마다 그에 상응하는 클럭이 발생되고, 이 클럭은 마이크로 컨트롤부(42)에 입력되어 자전거의 속도를 계산하도록 프로그래밍 된다.

계산된 속도는 회전 날개(31)에 부착된 LED 어레이(32)에 ON/OFF 신호를 보내어 표시된다. 잔상 디스플레이는 사람 눈의 잔상을 이용하는 방법으로 빠른 속도로 LED 어레이(32)가 회전하면 회전 궤적을 따라서 2차원 디스플레이를 구성할 수 있는 방법이다. 여기서, 표시하고자 하는 문자를 정확하게 나타내려면 동기 신호가 매우 중요한데, 자전거 속도를 재기 위해 센서부(43)에서 측정한 신호를 이용하면 손쉽게 동기를 맞출 수 있는 장점도 생긴다.

마이크로 컨트롤부(42)의 프로그램을 약간 수정하면 특정 속도 이상에서 잔상 디스플레이를 깜빡이게 하거나, 별도의 부저를 달아 경고음을 발생시켜 사고를 미연에 방지할 수 경보 장치로 쉽게 응용된다.

10: 지지대부
11: 영구자석 고정대
12: 지지대
13: 클램프
20: 영구자석
21: 회전축
30: 회전자 발전부
31: 회전 날개
32: LED 어레이
33: 회전 베어링
34: 회전자 코일
35: 정류 다이오드
36: 인덕터
37: 컨덴서
38: 회전자 몸체
40: 제어부
41: 축전부
42: 마이크로 컨트롤러부
43: 센서부

Claims

풍력에 의해 회전하는 프로펠러 형상의 날개부와;
상기 날개부의 표면에 부착된 LED 에레이와;
상기 LED 에레이를 ON/OFF 제어하여 회전하는 날개부에 의해 잔상 디스플레이를 구현하는 마이크로 컨트롤러부와;
상기 마이크로 컨트롤러부의 입력으로 자전거의 운행 속도 계산과 잔상 디스플레이의 동기신호를 위해서 날개부의 회전수를 검출 하는 센서부와;
상기의 마이크로 컨트롤러부, 센서부, LED 어레이부의 동작을 구동하기 위한 풍력발전 회전자 발전부와;
상기의 회전자 발전부를 회전할 수 있도록 부착하면서, 전기 발전을 위한 자기장을 공급해 주는 영구자석 고정자와;
영구자석 고정자를 자전거 손잡이에 부착하기 위한 지지대로 구성되는 것을 특징으로 하는 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이 장치는,
마이크로 컨트롤러부의 프로그래밍에 의해 잔상 디스플레이가 구성되어 속도를 숫자 형태로 표시되는데, 다른 용도로 사용될 수 있도록 숫자 이외의 여러 도형, 깜빡임, 다양한 컬러를 표시하도록 별도의 LED 어레이부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 잔상 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어,
상기 자전거 속도 표시용 잔상 디스플레이 장치는,
규정된 속도 이상에서 경고음을 줄 수 있도록 부저가 추가된 것을 특징으로 하는 잔상 디스플레이 장치.