KR20190089281A - 솔라 시뮬레이션 장치 및 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔라 시뮬레이션 장치 및 제어시스템에 관한 것으로서, 솔라 시뮬레이션 장치는, 시료가 배치되는 공간을 형성하는 프레임부; 태양광에 대응되는 광을 조사하는 복수의 램프 부재를 포함하는 광원부; 실험 조건에 따라 광원부에 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동경로를 제공하는 가이드레일부; 프레임부 내측 바닥면에 구비되어 시료를 거치하는 시료거치부; 광원부에 의해 조사되는 광량을 감지하는 광감지부를 포함하는 솔라 시뮬레이션 장치와 광감지부에서 감지된 정보를 기초로 하여 광원부에서 발생하는 광량을 조절하고, 가이드레일부의 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동과 Z축의 수직 이동 및 솔라 시뮬레이션 장치의 X축 또는 Y축의 수평 이동을 제어하는 제어장치; 및 광감지부를 통해 광원부를 모니터 하며, 광원부, 가이드레일부, 시료거치부를 원격에서 제어하는 원격제어신호를 제어장치로 송출하는 원격제어장치를 제공한다.

Description

솔라 시뮬레이션 장치 및 제어시스템{Solar simulation device and control system}
본 발명은 원격에서 제어하여 태양이 뜨고 지는 것을 모사할 수 있는 솔라 시뮬레이션 장치 및 제어시스템에 관한 것이다.
솔라 시뮬레이터(solar simulator)는 매우 다양한 애플리케이션에서 사용된다. 예를 들어, 페인트, 스테인(stain), 외부 코팅 및 왁스 등을 포함하는 다양한 보호 코팅의 내광 특성을 테스트하는데 사용된다. 또한, 솔라 시뮬레이터는 다양한 의료 연구 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예를 들어, 솔라 시뮬레이터는 피부암과 관련된 연구, 광생물학적 애플리케이션, 광독성, 광 알레르기 검사, 뿐만 아니라 다양한 다른 의료 애플리케이션에서 자주 사용된다. 게다가, 솔라 시뮬레이션은 다양한 화장품, 자외선 차단제(sun block), 로션 및 옷 등의 자외선 차단 지수(sun protection factor)(이하 SPF라 함)를 판정하기 위해 일반적으로 사용된다. 전형적으로, SPF 테스팅은 포유류의 피부에 적용된 자외선 차단 재료가 있을 경우와 없는 경우의 홍반 반응을 검사한다.
일반적으로, 이와 같은 솔라 시뮬레이터터는 태양광에 대응되는 광을 조사하는 광원이 3차원 이동하는 구성을 가지지 않으며, 태양이 뜨고 지는 것을 모사하여 광량을 자동으로 조절하는 구성을 포함하지 않아 사실성 있게 테스트 하는데 한계가 있었다.
한국공개특허 제10-2016-0063350호 한국공개특허 제10-2017-0098522호
본 발명은 태양광에 대응되는 광을 조사하는 광원이 3차원 이동이 가능한 솔라 시뮬레이션 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 광량을 자동으로 조절하는 구성을 포함하여 태양이 뜨고 지는 것을 모사하는 솔라 시뮬레이션 장치 및 제어시스템의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 실현하기 위한 솔라시뮬레이션 장치는, 시료가 배치되는 공간을 형성하는 프레임부; 태양광에 대응되는 광을 조사하는 복수의 램프 부재를 포함하는 광원부; 실험 조건에 따라 광원부에 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동경로를 제공하는 가이드레일부; 프레임부 내측 바닥면에 구비되어 시료를 거치하는 시료거치부; 및 광원부에 의해 조사되는 광량을 감지하는 광감지부를 포함한다.
이때, 가이드레일부는, 상면 중앙 부분에 배치되는 제1 구동 부재; 제1 구동 부재에서 X축을 따라 좌측으로 왕복하여 이동하는 제1 레일 부재; 제1 구동 부재에서 X축을 따라 우측으로 왕복하여 이동하는 제2 레일 부재; 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 좌상단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제3 레일 부재; 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 우상단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제4 레일 부재; 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 우하단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제5 레일 부재; 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 좌하단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제6 레일 부재; 제1 구동 부재에서 Y축을 따라 상측으로 왕복하여 이동하는 제7 레일 부재; 및 제1 구동 부재에서 Y축을 따라 하측으로 왕복하여 이동하는 제8 레일 부재를 포함할 수 있고, 제1 구동 부재에 의해 복수의 상기 레일 부재가 구동될 수 있다.
한편, 가이드레일부는, 상면에 제1 구동 부재에 의해 X축 또는 Y축을 중심축으로 하여 회전하는 제1 스크류바 부재; 제1 스크류바 부재의 회전력을 이용하여 Z축을 중심축으로 하는 회전력으로 변환하는 변환 부재; 변환 부재에 의해 Z축을 중심으로 회전하는 스크류잭 부재; 및 스크류잭 부재 내주면에 체결되고, 스크류잭 부재에 Z축의 이동경로를 제공하는 제2 스크류바 부재를 더 포함할 수 있고, 제1 구동 부재에 의해 제1 스크류바 부재가 회전할시, 변환 부재에 의해 스크류잭 부재가 Z축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 제2 스크류바 부재를 따라 Z축으로 수직 승강 또는 하강 이동할 수 있다.
이때, 시료거치부는, 하단에 이동바퀴 부재; 및 이동바퀴 부재에 X축 또는 Y축의 수평 이동경로를 제공하는 제9 레일 부재를 포함할 수 있다.
또한, 시료거치부는, X축 또는 Y축을 중심축으로 하는 회전력을 제공하는 제2 구동 부재; 제2 구동 부재에 대응하여 X축 또는 Y축을 중심축으로 회전하고, 외주면에 나사산이 형성된 제3 스크류바 부재; 제3 스크류바 부재 상에 체결되고, 내주면에 나사산이 형성되어 상기 제3 스크류바 부재 상을 이동할 수 있는 너트 부재; 및 너트 부재의 일단에 구비되고, 시료거치부의 일측에 결합되어 너트 부재의 X축 또는 Y축의 수평 이동 동력을 전달하는 동력전달 부재를 포함하고, 동력전달 부재에 의해 너트 부재의 X축 또는 Y축의 수평 이동 동력이 전달됨에 따라 이동바퀴 부재가 제9 레일 부재를 따라 회전하여 솔라 시뮬레이션 장치가 X축 또는 Y축을 따라 수평 이동할 수 있다.
또한, 광원부는, 복수의 램프 부재 일측에 온도 감지를 위한 온도 감지 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적을 실현하기 위한 솔라 시뮬레이션 제어시스템은, 솔라 시뮬레이션 장치; 광감지부에서 감지된 정보를 기초로 하여 광원부에서 발생하는 광량을 조절하고, 가이드레일부의 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동과 Z축의 수직 이동 및 상기 솔라 시뮬레이션 장치의 X축 또는 Y축의 수평 이동을 제어하는 제어장치; 및 광감지부를 통해 상기 광원부를 모니터 하며, 광원부, 가이드레일부, 시료거치부를 원격에서 제어하는 원격제어신호를 제어장치로 송출하는 원격제어장치를 포함한다.
이때, 제어장치는, Z축을 따라 승강 또는 하강하는 가이드레일부의 수직 이동을 제어하는 높이설정부; 가이드레일부의 수평 이동을 제어하는 광원위치설정부; 광원부의 광량 및 광 발생 시간을 제어하는 파워설정부; 시간대별로 파워설정부에 의해 설정된 램프 부재의 광량 또는 광감지부에 의해 감지된 상기 램프 부재의 광량을 표현하는 그래픽부; 광감지부에 의해 감지되는 광원부의 광량 또는 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동이 광원위치설정부 또는 파워설정부에 의해 기설정된 목표치를 추종하도록 제어하는 피드백제어부를 포함할 수 있다.
또한, 제어장치는, 높이설정부에 의해 설정된 높이에 따른 광원위치설정부 및 상기 파워설정부의 설정값을 저장하는 데이터베이스부를 더 포함할 수 있다.
한편, 광원위치설정부는, 제1 레일 부재, 제2 레일 부재, 제3 레일 부재, 제4 레일 부재, 제5 레일 부재, 제6 레일 부재, 제7 레일 부재 및 제8 레일 부재를 각각 개별적으로 제어할 수 있다.
이때, 제어장치는, 제2 구동 부재가 X축 또는 Y축을 중심축으로 하여, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전력을 발생하도록 제어하는 장치이동부를 더 포함할 수 있다.
한편, 파워설정부는, 복수의 램프 부재를 각각 개별적으로 제어할 수 있다.
또한, 제어장치는, 온도 감지 유닛에 감지된 정보를 기초로 하여 기설정된 온도를 상회할 경우 광원부의 램프 부재가 소등되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 솔라 시뮬레이션 장치 및 제어시스템에 의하면,
첫째, 램프 부재를 복수로 구비하여 태양광에 대응되는 광을 사실적으로 모사할 수 있다.
둘째, 광감지부에 의해 복수의 램프 부재가 조사하는 개별 또는 총합의 광량을 감지 할 수 있다
셋째, 복수의 램프 부재에 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동경로를 제공하는 복수의 레일 부재와 이를 구동하는 제1 구동 부재에 의해, 복수의 램프 부재의 수평 이동을 개별적으로 제어할 수 있다.
넷째, 승강 또는 하강하는 가이드레일부에 의해 광원부가 수직으로 승강 또는 하강 이동할 수 있다.
다섯째, 솔라시뮬레이션 장치는 시료거치부의 하단에 이동바퀴 부재를 포함하고, 이동바퀴 부재를 구동하는 제2 구동 부재에 의해 챔버안에서 수평 이동을 할 수 있다.
여섯째, 온도 감지 유닛에 의해 램프 부재의 온도를 감지 하여 램프 부재의 과열을 방지 하고 수명을 연장할 수 있다.
일곱째, 원격제어장치에 의해 솔라 시뮬레이션 장치를 원격에서 제어할 수 있다.
여덟째, 제어장치에 의해 복수의 레일 부재를 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동을 개별적으로 제어할 수 있고, 가이드레일부의 Z축 방향의 수직 이동을 제어할 수 있으며, 솔라시뮬레이션 장치를 챔버 안에서 수평 이동시킬 수 있다. 또한, 램프 부재의 광량 및 광 발생 시간을 개별적으로 제어할 수 있으며, 시간대별 광 발생량을 그래픽으로 표현할 수 있다.
아홉째, 피드백제어부에 의해 기설정된 목표치를 추종하도록 제어할 수 있다.
열번째, 시험 결과를 데이터베이스부에 저장할 수 있으며, 데이터베이스부의 데이터를 이용하여 자동적으로 태양이 뜨고 지는 것을 자동적으로 모사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 시뮬레이션 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 시뮬레이션 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 시뮬레이션 제어시스템의 구성을 간략하게 나타내는 구성도이다.
도 4는 제어장치의 블록도이다.
도 5는 제어장치의 알고리즘 흐름도이다.
도 6은 시간설정단계에서 시험시간을 스텝으로 나누는 실시 형태이다..
도 7은 그래픽표현부의 실시 형태이다..
도 8은 그래픽표현단계에서 목표치의 상한 및 하한과 현재 광량이 표현된 실시 형태이다.
도 9는 센서모니터부의 실시 형태이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
본 발명에서 언급하는 '사용자'는 솔라 시뮬레이션 장치(SSD) 및 솔라 시뮬레이션 제어시스템(1000)을 사용하는 사용자를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 시뮬레이션 장치(SSD)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 시뮬레이션 장치(SSD)의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 시뮬레이션 제어시스템(1000)의 구성을 간략하게 나타내는 구성도이다.
그리고 도 4는 제어장치(CD)의 블록도이고, 도 5는 제어장치(CD)의 알고리즘 흐름도이다.
또한, 도 6은 시간설정단계(S680)에서 시험시간을 스텝으로 나누는 실시 형태이고, 도 7은 그래픽표현부(640)의 실시 형태이며, 도 8은 그래픽표현단계(S640)에서 목표치의 상한 및 하한과 현재 광량이 표현된 실시 형태이고, 도 9는 센서모니터부의 실시 형태이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 솔라 시뮬레이션 장치(SSD)는 프레임부(100), 광원부(200), 가드레일부(300), 시료거치부(400) 및 광감지부(500)를 포함한다.
프레임부(100)는 시료가 배치되는 공간을 형성하고, 광원부(200)는 태양광에 대응되는 광을 조사하는 복수의 램프 부재를 포함하며, 가이드레일부(300)는 실험 조건에 따라 광원부(200)에 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동경로를 제공한다. 또한, 시료거치부(400)는 프레임부(100) 내측 바닥면에 구비되어 시료를 거치하고, 광감지부(500)는 광원부(200)에 의해 조사되는 광량을 감지한다.
가이드레일부(300)는 상면 중앙 부분에 배치되는 제1 구동 부재(310), 제1 구동 부재(310)에서 X축을 따라 좌측으로 왕복하여 이동하는 제1 레일 부재(321), 제1 구동 부재(310)에서 X축을 따라 우측으로 왕복하여 이동하는 제2 레일 부재(322), 제1 구동 부재(310)에서 대각선 방향의 좌상단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제3 레일 부재(323), 제1 구동 부재(310)에서 대각선 방향의 우상단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제4 레일 부재(324), 제1 구동 부재(310)에서 대각선 방향의 우하단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제5 레일 부재(325), 제1 구동 부재(310)에서 대각선 방향의 좌하단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제6 레일 부재(326), 제1 구동 부재(310)에서 Y축을 따라 상측으로 왕복하여 이동하는 제7 레일 부재(327) 및 제1 구동 부재(310)에서 Y축을 따라 하측으로 왕복하여 이동하는 제8 레일 부재(328)를 포함할 수 있고, 제1 구동 부재(310)에 의해 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)가 구동할 수 있다.
가이드레일부(300)의 레일 부재는 이에 한정되는 것이 아니고, X축 또는 Y축 방향의 레일 부재와 대각선 방향의 레일 부재 사이에 레일 부재를 더 추가할 수 있다. 예를 들어, 제2 레일 부재(322)와 제4 레일 부재(324) 사이에 레일 부재를 더 추가할 수 있다.
광원부(200)는 태양광이 조사하는 광량인 27.5
Figure pat00001
, 162.5
Figure pat00002
, 387.5
Figure pat00003
, 6173.5
Figure pat00004
, 822.5
Figure pat00005
, 977.5
Figure pat00006
, 1080
Figure pat00007
, 1120
Figure pat00008
등을 모사하기 위해 메탈 헬라이드(Metal Halide) 램프, 또는 플라즈마 램프 또는 LED로 형성될 수 있고, 12개의 램프가 각각 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)의 이동경로를 따라 이동할 수 있다.
예를 들어, X축 또는 Y축 방향의 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)에는 각각 램프 부재가 하나씩 이동할 수 있고, 대각선 방향의 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325) 및 제6 레일 부재(326)에는 각각 2개의 램프 부재가 이동할 수 있다.
하지만, 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)의 각 램프 부재는 제거될 수 있고, 추가할 수 있다. 즉, 개수가 한정된 것은 아니다.
광원부(200)의 램프 부재는 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328) 이외에 제1 구동 부재(310) 하단에 배치될 수 있다.
또한, 광원부(200)는 복수의 램프 부재 일측에 온도 감지를 위한 온도 감지 유닛(210)을 포함할 수 있다.
제1 구동 부재(310)는 후술할 제어장치(CD)에 의해 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)를 개별적으로 구동시킬 수 있고, 따라서 광원부(200)의 램프 부재들은 개별적으로 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)에서 이동할 수 있다.
가이드레일부(300)는 상면에 제1 구동 부재(310)에 의해 X축 또는 Y축을 중심축으로 하여 회전하는 제1 스크류바 부재(331), 제1 스크류바 부재(331)의 회전력을 이용하여 Z축을 중심축으로 하는 회전력으로 변환하는 변환 부재(332), 변환 부재(332)에 의해 Z축을 중심축으로 회전하고 내주면에 나사산이 형성되는 스크류잭 부재(333), 외주면에 나사산을 형성하고 스크류잭 부재(333)가 Z축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전함에 따라 수직 승강 또는 하강의 이동경로를 제공하는 제2 스크류바 부재(334)를 더 포함할 수 있다.
즉, 제1 구동 부재(310)에 의해 제1 스크류바 부재(331)가 회전할시, 변환 부재(332)에 의해 스크류잭 부재(333)가 수직의 Z축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 제2 스크류바 부재(334)를 따라 Z축으로 수직 승강 또는 하강 이동함으로써, 가이드레일부(300)가 Z축을 따라 수직 승강 또는 하강 이동할 수 있다.
도시 되지 않았지만, 제1 스크류바 부재(331)는 외주면에 나사산이 형성될 수 있고, 변환 부재(322)는 제1 스크류바 부재(331)와 맞닿아 체결되며 내주면에 나사산이 형성되는 기어 유닛을 더 포함할 수 있다. 변환 부재(332)는 복수의 기어 유닛을 더 포함할 수 있고, 복수의 기어 유닛이 맞닿아 회전함으로써 최종적으로 Z축을 중심축으로 하는 회전으로 변환할 수 있고, 변환 부재(332)의 기어 유닛의 외주면에 기어가 맞닿아 회전할 수 있는 기어가 스크류잭 부재(333) 외주면에 형성될 수 있다.
시료거치부(400)는 하단에 이동바퀴 부재(410) 및 이동바퀴 부재(410)에 X축 또는 Y축의 수평 이동경로를 제공하는 제9 레일 부재(420)를 포함할 수 있다.
시료거치부(400)는 X축 또는 Y축을 중심축으로 하는 회전력을 제공하는 제2 구동 부재(430), 제2 구동 부재(430)에 대응하여 X축 또는 Y축을 중심축으로 회전하고, 외주면에 나사산이 형성된 제3 스크류바 부재(440), 제3 스크류바 부재(440) 상에 체결되고, 내주면에 나사산이 형성되어 제3 스크류바 부재(440) 상을 이동할 수 있는 너트 부재(450) 및 너트 부재(450)의 일단에 구비되고, 시료거치부(400)의 일측에 결합되어 너트 부재(450)의 X축 또는 Y축의 수평 이동 동력을 전달하는 동력전달 부재(460)를 포함할 수 있고, 동력전달 부재(460)에 의해 너트 부재(450)의 X축 또는 Y축의 수평 이동 동력이 전달됨에 따라 이동바퀴 부재(410)가 제9 레일 부재(420)를 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 솔라 시뮬레이션 장치(SSD)가 X축 또는 Y축을 따라 수평 이동할 수 있다.
동력전달 부재(460)는 하단에 X축 또는 Y축의 수평 이동경로를 제공하는 제10 레일 부재(470)를 더 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 시료거치부(400)는 사용자의 조작에 의해 관통홀(A)을 형성할 수 있다. 또한, 솔라 시뮬레이션 장치(SSD)는 광원부(200)에 의해 조사된 광량이 외부로 노출되지 않는 챔버 안에 배치될 수 있다. 따라서, 솔라 시뮬레이션 장치(SSD)가 X축 또는 Y축의 수평 이동경로를 제공하는 제9 레일 부재(420)를 따라 밀폐된 챔버 안에서 수평 이동할 수 있다. 과통홀(A)의 넓이는 사용자의 임의로 정할 수 있다.
제1 구동 부재(310) 또는 제2 구동 부재(430)는 서보 모터 구동 방식을 사용하여 진동이 발생하지 않을 수 있다.
광감지부(500)는 사용자의 조작에 의해 시료거치부(400)의 상면에 배치될 수 있고, 사용자의 조작에 의해 광감지부(500)를 이동시킴으로써 복수의 램프 부재의 광량을 각각 측정할 수 있다. 광감지부(500)는 조사된 광량을 감지하여 감지신호(S500)로 변환하고, 후술할 제어장치(CD)와 통신가능하도록 연결되어 감지신호(S500)를 전송할 수 있다. 예를 들어, 광감지부(500)는 제어장치(400)에 블루투스 방식으로 감지신호(S500)를 전송할 수 있고, 도시하지 않았지만 감지신호 전송 부재와 서로 연결되어 있을 수 있다.
광감지부(500)는 조사괸 광량을 측정할 수 있는 전천일사계 센서(Pyranometer)일 수 있다.
솔라 시뮬레이션 장치(SSD)는 통상적인 외력, 자중, 열 등에 의하여 변형이 발생하지 않도록 충분한 구조적 강도를 가질 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 솔라 시뮬레이션 제어시스템(1000)은 솔라 시뮬레이션 장치(SSD), 제어장치(CD), 원격제어장치(RC)를 포함한다.
제어장치(CD)는 광감지부(500)에서 감지된 정보를 기초로 하여 광원부(200)에서 발생하는 광량을 조절하고, 가이드레일부(300)의 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동과 Z축의 수직 승강 또는 하강 이동 및 솔라 시뮬레이션 장치(SSD)의 X축 또는 Y축의 수평 이동을 제어한다.
원격제어장치(RC)는 제어장치(CD)와 통신가능하도록 연결되어, 광감지부(500)로부터 전송되는 감지신호(S500)에 의해 광원부(200)가 조사하는 광량을 모니터 하며, 광원부(200), 가이드레일부(300) 및 시료거치부(400)를 원격에서 제어하는 원격제어신호(S1)를 제어장치(CD)로 송출한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제어장치(CD)는 Z축을 따라 승강 또는 하강하는 가이드레일부(300)의 수직 이동을 제어하는 높이설정부(610), 가이드레일부(300)의 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동을 제어하는 광원위치설정부(620), 광원부(200)의 광량 및 광 발생 시간을 제어하는 파워설정부(630), 시간대별로 파워설정부(630)에 의해 설정된 복수의 램프 부재의 광량 또는 광감지부(500)에 의해 감지된 복수의 램프 부재의 광량을 표현하는 그래픽부(640) 및 광감지부(500)에 의해 감지되는 광원부(200)의 광량 또는 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동이 광원위치설정부(620) 또는 파워설정부(630)에 의해 기설정된 목표치를 추종하도록 제어하는 피드백제어부(650)를 포함할 수 있다.
또한, 제어장치(CD)는 높이설정부(610)에 의해 설정된 높이에 따른 광원위치설정부(620) 및 파워설정부(630)의 설정값을 저장하는 데이터베이스부(660) 및 시료거치부(400)의 제2 구동 부재(430)가 X축 또는 Y축을 중심축으로 하여, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전력을 발생하도록 제어하는 장치이동부(670)를 더 포함할 수 있다.
광원위치설정부(620)는 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)를 각각 개별적으로 제어할 수 있다. 따라서, 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)의 램프 부재들은 각각 개별적으로 이동할 수 있다.
파워설정부(630)는 13개의 램프 부재를 각각 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 도시 하지 않았지만 제1 램프 부재의 광량을 27.5
Figure pat00009
로 설정할 수 있고 제2 램프 부재의 광량을 30.0
Figure pat00010
로 설정할 수 있다. 램프 부재의 개수는 사용자의 조작에 의해 추가되거나 제거될 수 있다.
제어장치(CD)는 온도 감지 유닛(210)에 감지된 정보를 기초로 하여 기설정된 온도를 상회할 경우 광원부(200)의 램프 부재가 소등되도록 제어할 수 있다. 하지만, 제어장치(CD)는 기설정된 온도가 없을 경우에 광원부(200)의 램프 부재가 소등되지 않을 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제어장치(CD)는 Z축을 따라 승강 또는 하강하는 가이드레일부(300)의 수직 이동을 제어하는 높이설정단계(S610), 가이드레일부(300)의 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동을 제어하는 광원위치설정단계(S620), 광원부(200)의 광량 및 광 발생 시간을 제어하는 파워설정단계(S630), 시간대별로 파워설정부(630)에 의해 설정된 복수의 램프 부재의 광량 또는 광감지부(500)에 의해 감지된 복수의 램프 부재의 광량을 표현하는 그래픽표현단계(S640) 및 광감지부(500)에 의해 감지되는 광원부(200)의 광량 또는 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동이 광원위치설정단계(620) 또는 파워설정단계(630)에 의해 기설정된 목표치를 추종하도록 제어하는 피드백제어단계(S650)를 포함할 수 있다.
또한, 제어장치(CD)는 높이설정단계(S610)에 의해 설정된 높이에 대응하는 광원위치설정단계(S620) 및 파워설정단계(S630)에서 설정된 값을 저장하고 불러오는 데이터불러오기 단계(S660)와 시료거치부(400)의 제2 구동 부재(430)가 X축 또는 Y축을 중심축으로 하여, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전력을 발생하도록 제어하는 장치이동단계(S670)를 더 포함할 수 있다.
광원위치설정단계(S620)는 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)를 각각 개별적으로 제어할 수 있다. 따라서, 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)의 복수의 램프 부재는 개별적으로 이동할 수 있다.
파워설정단계(S630)는 13개의 램프 부재를 각각 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 도시 하지 않았지만 제1 램프 부재의 광량을 27.5
Figure pat00011
로 설정할 수 있고 제2 램프 부재의 광량을 30.0
Figure pat00012
로 설정할 수 있다. 램프 부재의 개수는 사용자의 조작에 의해 추가되거나 제거될 수 있다.
처음 데이터불러오기 단계(S660)에서 불러올 기존 시험데이터가 존재 하지 않거나, 새로운 시험 데이터를 저장하기 위해 데이터불러오기 단계(S660)를 생략하고, 바로 높이설정단계(S610)에서 가이드레일부(300)의 높이값을 설정할 수 있다. 이때, 사용자는 광원위치설정단계(S620)에서 가이드레일부(300)의 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)를 각각 개별적으로 제어할 수 있다. 따라서, 제1 레일 부재(311), 제2 레일 부재(322), 제3 레일 부재(323), 제4 레일 부재(324), 제5 레일 부재(325), 제6 레일 부재(326), 제7 레일 부재(327) 및 제8 레일 부재(328)를 개별적으로 구동시킴으로써, 13개의 램프 부재의 위치를 개별적으로 이동시킬 수 있다. 또한, 사용자는 파워설정단계(S630)에서 13개의 램프 부재의 광량을 개별적으로 제어할 수 있다. 광원부(200)의 램프 부재의 개수는 추가되거나 제거될 수 있다.
높이설정단계(S610), 광원위치설정단계(S620) 및 파워설정단계(S630)에서 입력한 목표치가 그래픽표현단계(S640)에서 표현될 수 있고, 시간설정단계(S680)에서 설정된 시험시간 및 저장간격에 따라 표현될 수 있다.
이때, 광감지부(500)가 복수의 램프 부재의 위치와 광량을 감지할 수 있고. 감지한 데이터를 감지신호(S500)로 변환하여 피드백제어단계(S650)로 전송할 수 있다. 피드백제어단계(S650)에서 감지신호(S500)를 수신하고, 설정된 목표치에 도달하도록 광원위치설정부(620) 또는 파워설정부(630)를 제어할 수 있다.
감지신호(S500)와 광원위치설정단계(S620) 및 파워설정단계(S630)의 목표치가 일치할때, 실험 데이터가 데이터저장부(600)에 저장될 수 있다. 하지만, 사용자 조작에 의해 감지신호(S500)가 목표치의 허용된 오차범위 안에 있을때, 실험 데이터를 저장하도록 할 수 있다.
사용자는 데이터불러오기 단계(S660)에서 기존에 저장된 실험 데이터를 불러올 수 있다. 높이설정단계(S610)에서 데이터저장부에(600)에 저장된 높이값을 입력하면, 기존에 저장된 실험 데이터의 높이 입력값에 대응하여 광원위치단계(S620), 파워설정단계(S630) 및 시간설정단계(S680)를 불러올 수 있다.
기존에 저장된 실험 데이터의 설정값 대로 실험을 실시 할 수 있고, 사용자의 조작에 의해 시간설정단계(S680)에서 시험시간 및 저장간격을 변경할 수 있으며, 광원위치설정단계(S620) 또는 파워설정단계(S630)에서 램프 부재의 위치 또는 광량을 변경할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 시간설정단계(S610)에서 시험시간을 스텝으로 나눌 수 있고, 각 스텝별로 저장간격을 설정할 수 있다. 예를 들어, 시험시간을 1스텝, 2스텝, 3스텝, 4스텝, 5스텝, 6스텝, 7스텝, 8스텝, 9스텝, 10스텝, 11스텝, 12스텝, 13스텝, 14스텝, 15스텝, 16스텝, 17스텝, 18스텝, 19스텝, 20스텝, 21스텝, 22스텝, 23스텝, 24스텝으로 구분하고 24개의 각 스텝의 저장간격을 60분으로 하면 24시간의 하루 일과가 모사된다. 즉 1스텝을 0시로 모사하여 광량을 0
Figure pat00013
으로 하고, 9스텝의 광량을 617.5
Figure pat00014
로 하는 것과 같이, 하루 24시간의 광량을 시간별로 측정하여 24개의 스텝에 입력하여 24시간의 하루 일과를 모사할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 광원위치설정단계(S620) 및 파워설정단계(S630)에서 입력한 목표치가 그래픽표현단계(S640)에서 표현될 수 있고, 시간설정단계(S680)에서 설정된 시험시간 및 저장간격에 따라 표현될 수 있다.
그리고 시료거치부(400)에 시료 또는 광감지부(500)를 배치하고, 복수의 램프 부재의 위치와 광량을 감지할 수 있다. 감지한 데이터를 감지신호(S500)로 변환하여 피드백제어단계(S650)로 전송할 수 있다. 피드백제어단계(S650)에서 감지신호(S500)를 수신하고, 설정된 목표치에 도달하도록 광원위치설정부(620) 또는 파워설정부(630)를 제어할 수 있다.
피드백제어단계(S650)가 광원위치설정단계(S620) 및 파워설정단계(S630)를 제어하여, 기존에 입력한 목표치에 도달하는 과정에서 광감지부(500)가 램프 부재의 위치 또는 광량을 감지하고 감지신호(S500)를 그래픽표현단계(S640)에 전송함으로써, 그래픽표현단계(S640)에서 실험 결과값이 표현될 수 있고, 사용자는 모니터할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 그래픽부(640)는 시험중 해당 목표치와 상한 및 하한의 범위가 표시될 수 있으며, 현재 광원부(200)의 광량을 표현할 수 있다
감지신호(S500)와 광원위치설정단계(S620) 및 파워설정단계(S630)의 목표치가 일치할때, 실험 데이터가 데이터저장부(600)에 저장될 수 있다. 사용자 조작에 의해 감지신호(S500)가 목표치의 허용된 오차범위 안에 있을때, 실험 데이터를 저장하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 데이터불러오기 단계(S660)에서 저장된 높이설정단계(S610)에서 저장된 높이 중 어느 하나를 선택하고, 기존에 저장된 광원부(200)의 목표 광량을 선택하여, 목표로 하는 광량을 출력하기 위해 파워설정단계(S630) 및 광원위치설정단계(S620)를 제어할 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 광원부(200)의 복수의 램프 부재, 제1 구동 부재(310) 및 제2 구동 부재(430)의 일측에 구동을 감지 하는 구동 감지 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 제어장치(CD)는 센서모니터부를 더 포함할 수 있고, 구동 감지 센서에서 전송한 구동 감지 신호를 원격제어장치(RC)에 전송하고, 원격제어장치(RC)에 광원부(200)의 복수의 램프 부재, 제1 구동 부재(310) 및 제2 구동 부재(430)의 상태를 표시할 수 있다. 이때, 센서모니터부는 광원부(200)의 복수의 램프 부재를 개별적으로 점등 및 소등을 할 수 있으며, 제1 구동 부재(310) 또는 제2 구동 부재(430)가 구동하거나 구동하지 않도록 제어할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙력된 기술자는 아래의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000 : 솔라 시뮬레이션 제어시스템
SSD : 솔라 시뮬레이션 장치 100 : 프레임부
200 : 광원부 300 : 가이드레일부
400 : 시료거치부 500 : 광감지부
CD : 제어장치 610 : 높이설정부
620 : 광원위치설정부 630 : 파워설정부
640 : 그래픽부 650 : 피드백제어부
660 : 데이터베이스부 670 : 장치이동부
RC : 원격제어장치

Claims (9)

  1. 시료가 배치되는 공간을 형성하는 프레임부;
    태양광에 대응되는 광을 조사하는 복수의 램프 부재를 포함하는 광원부;
    실험 조건에 따라 상기 광원부에 X축, Y축 및 대각선 방향의 수평 이동경로를 제공하는 가이드레일부;
    상기 프레임부 내측 바닥면에 구비되어 상기 시료를 거치하는 시료거치부; 및
    상기 광원부에 의해 조사되는 광량을 감지하는 광감지부를 포함하는 솔라 시뮬레이션 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드레일부는,
    상면 중앙 부분에 배치되는 제1 구동 부재;
    상기 제1 구동 부재에서 X축을 따라 좌측으로 왕복하여 이동하는 제1 레일 부재;
    상기 제1 구동 부재에서 X축을 따라 우측으로 왕복하여 이동하는 제2 레일 부재;
    상기 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 좌상단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제3 레일 부재;
    상기 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 우상단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제4 레일 부재;
    상기 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 우하단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제5 레일 부재;
    상기 제1 구동 부재에서 대각선 방향의 좌하단 꼭지점으로 왕복하여 이동하는 제6 레일 부재;
    상기 제1 구동 부재에서 Y축을 따라 상측으로 왕복하여 이동하는 제7 레일 부재; 및
    상기 제1 구동 부재에서 Y축을 따라 하측으로 왕복하여 이동하는 제8 레일 부재를 포함하고,
    상기 제1 구동 부재에 의해 복수의 상기 레일 부재가 구동하는 것을 특징으로 하는 솔라 시뮬레이션 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가이드레일부는,
    상면에 상기 제1 구동 부재에 의해 X축 또는 Y축을 중심축으로 하여 회전하는 제1 스크류바 부재;
    상기 제1 스크류바 부재의 회전력을 이용하여 Z축을 중심축으로 하는 회전력으로 변환하는 변환 부재;
    상기 변환 부재에 의해 Z축을 중심으로 회전하는 스크류잭 부재; 및
    상기 스크류잭 부재 내주면에 체결되고, 상기 스크류잭 부재에 Z축의 이동경로를 제공하는 제2 스크류바 부재를 더 포함하고,
    상기 제1 구동 부재에 의해 상기 제1 스크류바 부재가 회전할시, 상기 변환 부재에 의해 상기 스크류잭 부재가 Z축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 제2 스크류바 부재를 따라 Z축으로 수직 승강 또는 하강 이동하는 것을 특징으로 하는 솔라 시뮬레이션 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 시료거치부는,
    하단에 이동바퀴 부재; 및
    상기 이동바퀴 부재에 X축 또는 Y축의 수평 이동경로를 제공하는 제9 레일 부재를 포함하는 솔라 시뮬레이션 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 시료거치부는,
    X축 또는 Y축을 중심축으로 하는 회전력을 제공하는 제2 구동 부재;
    상기 제2 구동 부재에 대응하여 X축 또는 Y축을 중심축으로 회전하고, 외주면에 나사산이 형성된 제3 스크류바 부재;
    상기 제3 스크류바 부재 상에 체결되고, 내주면에 나사산이 형성되어 상기 제3 스크류바 부재 상을 이동할 수 있는 너트 부재; 및
    상기 너트 부재의 일단에 구비되고, 상기 시료거치부의 일측에 결합되어 상기 너트 부재의 X축 또는 Y축의 수평 이동 동력을 전달하는 동력전달 부재를 포함하고,
    상기 동력전달 부재에 의해 상기 너트 부재의 X축 또는 Y축의 수평 이동 동력이 전달됨에 따라 상기 이동바퀴 부재가 상기 제9 레일 부재를 따라 회전하여 상기 솔라 시뮬레이션 장치가 X축 또는 Y축을 따라 수평 이동하는 것을 특징으로 하는 솔라 시뮬레이션 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부는,
    복수의 상기 램프 부재 일측에 온도 감지를 위한 온도 감지 유닛을 포함하는 것을 솔라 시뮬레이션 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 가운데 어느 한 항에 기재된 솔라 시뮬레이션 장치;
    상기 광감지부에서 감지된 정보를 기초로 하여 상기 광원부에서 발생하는 광량을 조절하고, 상기 가이드레일부의 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동과 Z축의 수직 이동 및 상기 솔라 시뮬레이션 장치의 X축 또는 Y축의 수평 이동을 제어하는 제어장치; 및
    상기 광감지부를 통해 상기 광원부를 모니터 하며, 상기 광원부, 상기 가이드레일부, 상기 시료거치부를 원격에서 제어하는 원격제어신호를 상기 제어장치로 송출하는 원격제어장치를 포함하는 솔라 시뮬레이션 제어시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어장치는,
    Z축을 따라 승강 또는 하강하는 상기 가이드레일부의 수직 이동을 제어하는 높이설정부;
    상기 가이드레일부의 수평 이동을 제어하는 광원위치설정부;
    상기 광원부의 광량 및 광 발생 시간을 제어하는 파워설정부;
    시간대별로 상기 파워설정부에 의해 설정된 상기 램프 부재의 광량 또는 상기 광감지부에 의해 감지된 상기 램프 부재의 광량을 표현하는 그래픽부; 및
    상기 광감지부에 의해 감지되는 상기 광원부의 광량 또는 X축, Y축, 대각선 방향의 수평 이동이 상기 광원위치설정부 또는 상기 파워설정부에 의해 기설정된 목표치를 추종하도록 제어하는 피드백제어부를 포함하는 솔라 시뮬레이션 제어시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 높이설정부에 의해 설정된 높이에 따른 상기 광원위치설정부 및 상기 파워설정부의 설정값을 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하는 솔라 시뮬레이션 제어시스템.
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