KR20110058765A - Driving Circuit of Solar Positioning Device for Solar Power Generation - Google Patents
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Abstract
전력 소모를 최소화한 상태에서 태양전지 모듈 구동 시스템이 태양을 향하여 구동될 수 있도록 수동소자를 이용하여 그 구동회로를 단순하게 구현한 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로가 제공된다. 본 발명은, 태양 위치추적 장치에 마련된 적어도 한 쌍 이상의 광센서로부터 감지된 출력값에 따라 적어도 하나 이상의 모터를 구동하기 위한 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로에 있어서, 태양 위치추적 장치의 일측에 배치되며, 태양광을 감지하여 제1 전기신호를 생성하는 제1 광센서; 상기 태양 위치추적 장치의 타측에 배치되며, 태양광을 감지하여 제2 전기신호를 생성하는 제2 광센서; 상기 제1 광센서에서 출력되는 제1 전기신호의 전류를 제한하는 제1 저항; 상기 제2 광센서에서 출력되는 제2 전기신호의 전류를 제한하는 제2 저항; 일측이 상기 제1 광센서의 출력단에 연결되고, 타측이 상기 제2 광센서의 출력단에 연결되고, 상기 제1 전기신호의 전압이 상기 제2 전기신호의 전압보다 클 경우, 상기 모터를 제1 방향으로 회전시키는 제1 제어신호를 출력하는 제1 모터 구동부; 및 일측이 상기 제2 광센서의 출력단에 연결되고, 타측이 상기 제1 광센서의 출력단에 연결되고, 상기 제2 전기신호의 전압이 상기 제1 전기신호의 전압보다 클 경우, 상기 모터를 상기 제1 방향의 반대 방향으로 회전시키는 제2 제어신호를 출력하는 제2 모터 구동부를 포함하되,
상기 제1 및 제2 광센서 중에서 밝은 쪽의 광센서 방향으로 상기 모터가 구동되도록, 상기 제1 모터 구동부의 제1 제어신호 및 상기 제2 모터 구동부의 제2 제어신호는 상기 모터를 구동하기 위해 배터리로부터 제공되는 구동전원의 공급을 일방향으로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 한다.There is provided a driving circuit of a solar position tracking device for photovoltaic power generation by simply implementing the driving circuit using a passive element so that the solar cell module driving system can be driven toward the sun while minimizing power consumption. The present invention relates to a driving circuit of a solar positioning device for photovoltaic power generation for driving at least one motor according to an output value detected from at least one pair of light sensors provided in the solar positioning device. A first optical sensor disposed at one side and configured to sense sunlight and generate a first electrical signal; A second optical sensor disposed on the other side of the solar location tracking device and configured to sense sunlight and generate a second electrical signal; A first resistor limiting a current of the first electrical signal output from the first optical sensor; A second resistor limiting a current of a second electrical signal output from the second optical sensor; When one side is connected to the output terminal of the first optical sensor, the other side is connected to the output terminal of the second optical sensor, when the voltage of the first electrical signal is greater than the voltage of the second electrical signal, the motor A first motor driver for outputting a first control signal to rotate in a direction; And when one side is connected to an output terminal of the second optical sensor, the other side is connected to an output terminal of the first optical sensor, and the voltage of the second electrical signal is greater than the voltage of the first electrical signal. A second motor driving unit for outputting a second control signal for rotating in the opposite direction of the first direction,
The first control signal of the first motor driving unit and the second control signal of the second motor driving unit may be configured to drive the motor such that the motor is driven in the direction of a brighter light sensor among the first and second optical sensors. Switching control in one direction of the supply of the driving power provided from the battery.
Description
본 발명은 태양 위치추적 장치의 구동회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 태양광 발전을 위한 태양전지 모듈 구동 시스템이 태양을 따라 움직이도록 구동시키는 태양 위치추적 장치의 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a driving circuit of a solar positioning device, and more particularly, to a driving circuit of a solar positioning device for driving a solar cell module driving system for photovoltaic power generation to move along the sun.
최근 지구의 에너지 부족과 환경오염으로 인하여 친환경적인 대체 에너지의 개발이 모색되고 있다. 그 중 하나로서 태양에너지의 개발과 활용이 급진전되고 있다. 이러한 대체에너지로서 태양 에너지를 이용하기 위한 여러 가지 장치, 즉 태양(광)전지, 태양열 난방장치 등이 개발되고 있다.Recently, due to the earth's energy shortage and environmental pollution, development of environmentally friendly alternative energy is being sought. One of them is the rapid development and utilization of solar energy. As such alternative energy, various devices for using solar energy, that is, a solar cell and a solar heating device, have been developed.
이러한 태양 에너지는 우리의 일상생활에 필요한 에너지의 근원일 뿐만 아니라, 여러 가지 기상 현상이나 바다에서의 해류의 원동력이 되기도 하며, 그밖에 태양 에너지를 이용한 것으로는 태양 전지를 비롯하여 태양열 온수장치, 태양열 주택, 태양로, 태양열 발전기 등 여러 가지가 있다.This solar energy is not only a source of energy for our daily lives, but also a driving force for various weather phenomena and currents in the ocean. Other solar energy sources include solar cells, solar hot water equipment, solar housing, There are many types of solar furnaces and solar generators.
태양 에너지는 청정하고 재생가능하며 무한한 에너지원이다. 태양광 기술은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 시스템 기술이다. 에너지 변환 과정에 기계적, 화학적 작용이 없으므로 시스템의 구조가 단순하여 유지 보수가 거의 요구되지 않고 수명이 20~30년 정도로 길며 안전하고 환경친화적이다. 또한, 발전 규모를 주택용에서부터 대규모 발전용까지 다양하게 할 수 있다.Solar energy is a clean, renewable and infinite energy source. Solar technology is a system technology that converts solar energy into electrical energy. Since there is no mechanical or chemical action in the energy conversion process, the structure of the system is simple, requiring little maintenance, long life span of 20-30 years, safe and environmentally friendly. In addition, power generation can vary from residential to large-scale power generation.
이러한 개발 과정에서 태양에너지를 효율적으로 이용하기 위하여 태양에너지의 수집 장치가 태양의 방향을 추적할 수 있도록 한 태양 위치추적 장치가 다수 제안된 바 있다.In order to efficiently use solar energy in this development process, a number of solar location tracking devices have been proposed to enable the solar energy collecting device to track the direction of the sun.
이러한 태양 위치추적 장치들은 크게, 프로그램에 의하여 계산된 좌표에 따라 구동모터가 동작함으로써 태양을 추적하는 좌표 계산 방식과, 수시로 광센서에 의하여 검출되는 신호 출력에 따라 구동모터를 제어하여 태양을 추적하는 광센서 방식의 두 가지로 분류될 수 있다.These solar location tracking devices are largely coordinated calculation method of tracking the sun by operating the drive motor according to the coordinates calculated by the program, and controlling the driving motor according to the signal output detected by the optical sensor from time to time to track the sun. It can be classified into two types of light sensor method.
좌표 계산 방식의 경우, 일기 상태에 구애받지 않고 태양을 추적할 수 있다는 장점이 있는 반면에 오차의 누적으로 주기적인 교정 작업이 필수적이므로 유지 및 보수의 번거로움이 있다. 특히, 좌표 계산 방식의 경우, 소형의 태양 에너지 이용장치가 무수히 많이 설치되는 방식에는 적용되기 어렵다.While the coordinate calculation method has the advantage of tracking the sun regardless of weather conditions, the cumulative error requires periodic correction work, which is cumbersome to maintain and repair. In particular, in the case of the coordinate calculation method, it is difficult to apply to a method in which numerous small solar energy utilization devices are installed.
광센서 방식은 그 구조가 비교적 간결하다는 장점이 있지만, 날씨가 흐린 경우에는 태양의 추적이 불가능하고, 이러한 상태로 시간이 경과되어 태양의 위치가 상당히 변화된 경우, 태양의 위치가 태양 위치추적 장치의 추적 가능 범위를 벗어나게 되어 추적 자체가 불가능하게 되는 문제가 있다.The light sensor method has the advantage that the structure is relatively simple, but if the weather is cloudy, the sun cannot be tracked. If the sun's position changes considerably over time, the sun's position is There is a problem that the tracking itself is impossible because it is out of the traceable range.
한편, 종래의 기술로서 미국 특허 US4,424,801호, US4,495,408호, US4,672,191호가 제안된 바 있으며, 또한 한국 등록특허 제10-0836870호, 한국 등록특허 제10-0780565호, 한국 공개특허 제1994-0007551호, 한국 공개실용신안공보 제20-2008-0000278호 등이 제안된 바 있다. 상기 종래 기술들은 모두 본 명세서 내에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.Meanwhile, US patents US4,424,801, US4,495,408, US4,672,191 have been proposed as prior art, and also Korean Patent Nos. 10-0836870, Korean Patent Nos. 10-0780565, and Korean Patent Publications 1994-0007551 and Korean Utility Model Publication No. 20-2008-0000278 have been proposed. The foregoing prior arts are all incorporated herein by reference to form part of the invention.
특히, 한국 공개실용신안 공보 제20-2008-0000278호는, 장시간 태양이 나타나지 않다가 마지막 위치에서 현저하게 변경된 위치에서 태양이 나타나는 경우에도 태양의 위치를 추적할 수 있도록 주 추적 센서 이외에 보조센서를 마련한 구성을 제안하고 있다.In particular, Korean Utility Model Publication No. 20-2008-0000278 uses an auxiliary sensor in addition to the main tracking sensor to track the sun's position even when the sun does not appear for a long time and then the sun appears at a significantly changed position from the last position. We propose the structure that we prepared.
그러나 이러한 종래의 기술은 센서의 추가적인 구성이 필요하여 전체적인 장치가 복잡하게 될 뿐만 아니라 그 제어회로가 복잡하게 될 수밖에 없다는 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로는, 소규모 형태의 태양 위치추적기의 경우, 보통 태양전지 모듈에 배터리가 연결되면, 모터들이나 구동회로들은 모두 배터리의 전기를 이용하여 구동되기 때문에 모터들이나 구동회로들의 전력 소비율이 아주 작지 않으면 태양발전 시스템 자체가 무의미해질 수 있다. 따라서 태양 발전 전력 자체가 매우 작기 때문에 구동회로들을 가장 전력을 작게 소모하기 위하여 전자칩이나 능동소자와 같은 전력 소비성 소자를 사용하기 어렵다는 문제점이 있다.However, such a conventional technology requires an additional configuration of the sensor, which not only complicates the entire apparatus but also complicates the control circuit. In addition, the driving circuit of the solar position tracking device according to the prior art, in the case of a small-scale solar position tracker, usually when the battery is connected to the solar cell module, since the motors or driving circuits are all driven using the electricity of the battery motor If the power consumption rate of the fields or the driving circuits is not very small, the solar power system itself may become meaningless. Therefore, there is a problem in that it is difficult to use a power-consuming element such as an electronic chip or an active element in order to consume the smallest power of the driving circuits because the solar generated power itself is very small.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전력 소모를 최소화한 상태에서 태양전지 모듈 구동 시스템이 태양을 따라 움직이도록 구동시킬 수 있도록, 수동소자를 이용하여 그 구동회로를 단순하게 구현할 수 있는 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로를 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention for solving the above-described problems is to simply drive the drive circuit using a passive element to drive the solar cell module driving system to move along the sun while minimizing power consumption. An object of the present invention is to provide a driving circuit of a solar positioning device for photovoltaic power generation.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 태양 위치추적 장치에 마련된 적어도 한 쌍 이상의 광센서로부터 감지된 출력값에 따라 적어도 하나 이상의 모터를 구동하기 위한 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로에 있어서, 태양 위치추적 장치의 일측에 배치되며, 태양광을 감지하여 제1 전기신호를 생성하는 제1 광센서; 상기 태양 위치추적 장치의 타측에 배치되며, 태양광을 감지하여 제2 전기신호를 생성하는 제2 광센서; 상기 제1 광센서에서 출력되는 제1 전기신호의 전류를 제한하는 제1 저항; 상기 제2 광센서에서 출력되는 제2 전기신호의 전류를 제한하는 제2 저항; 일측이 상기 제1 광센서의 출력단에 연결되고, 타측이 상기 제2 광센서의 출력단에 연결되고, 상기 제1 전기신호의 전압이 상기 제2 전기신호의 전압보다 클 경우, 상기 모터를 제1 방향으로 회전시키는 제1 제어신호를 출력하는 제1 모터 구동부; 및 일측이 상기 제2 광센서의 출력단에 연결되고, 타측이 상기 제1 광센서의 출력단에 연결되고, 상기 제2 전기신호의 전압이 상기 제1 전기신호의 전압보다 클 경우, 상기 모터를 상기 제1 방향의 반대 방향으로 회전시키는 제2 제어신호를 출력하는 제2 모터 구동부를 포함하되,As a means for achieving the above-described technical problem, the present invention, the solar position tracking device for photovoltaic power generation for driving at least one motor according to the output value detected from at least one pair of light sensors provided in the solar
상기 제1 및 제2 광센서 중에서 밝은 쪽의 광센서 방향으로 상기 모터가 구동되도록, 상기 제1 모터 구동부의 제1 제어신호 및 상기 제2 모터 구동부의 제2 제어신호는 상기 모터를 구동하기 위해 배터리로부터 제공되는 구동전원의 공급을 일방향으로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 한다.The first control signal of the first motor driving unit and the second control signal of the second motor driving unit may be configured to drive the motor such that the motor is driven in the direction of a brighter light sensor among the first and second optical sensors. Switching control in one direction of the supply of the driving power provided from the battery.
상기에 있어서, 상기 제1 광센서 및 상기 제2 광센서 사이의 수광량의 차이가 발생하면, 상기 제1 및 제2 저항에 의해 출력전압이 상기 제1 및 제2 전기신호의 전압이 달라지고, 상기 제1 및 제2 모터 구동부 중 하나의 모터 구동부만 동작하는 것이 바람직하다.In the above description, when a difference in received light amount between the first optical sensor and the second optical sensor occurs, the output voltage is changed by the first and second resistors, and the voltage of the first and second electrical signals is changed. Preferably, only one motor driver of the first and second motor drivers is operated.
상기에 있어서, 상기 광센서는 포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 황화카드뮴셀(CDS)일 수 있다.In the above, the optical sensor may be a photodiode, a phototransistor, or a cadmium sulfide cell (CDS).
상기에 잇어서, 상기 제1 및 제2 모터 구동부는 각각 포토커플러(Photo-Coupler)인 것이 바람직하다.In connection with the above, it is preferable that the first and second motor driving units are photo-couplers, respectively.
상기에 있어서, 상기 제1 및 제2 모터 구동부는 각각 다이오드를 포함하며, 상기 제1 및 제2 전기신호의 전압값 차이가 상기 다이오드의 항복전압보다 클 경우, 상기 제1 및 제2 모터 구동부 중 어느 하나가 동작하는 것이 바람직하다.The method of
상기에 있어서, 상기 제1 및 제2 저항은 서로 동일한 저항값을 갖는 저항인 것이 바람직하다.In the above, the first and second resistors are preferably resistors having the same resistance value.
본 발명에 따르면, 전력 소모를 최소화한 상태에서 태양전지 모듈 구동 시스템이 태양을 향하여 움직이도록 구동될 수 있도록 수동소자를 이용하여 그 구동회로를 단순하게 구현할 수 있다.According to the present invention, the driving circuit can be simply implemented using a passive element so that the solar cell module driving system can be driven to move toward the sun while minimizing power consumption.
본 발명에 따르면, 태양전지 모듈 구동 시스템을 구동시키기 위한 구동회로를 구현함으로써, 날씨가 흐리거나 일몰과 일출로 인하여 태양이 급작스럽게 그 위치를 변경시키는 경우에도 자체 광센서에 의하여 태양의 위치를 추적할 수 있다.
According to the present invention, by implementing a driving circuit for driving the solar cell module driving system, even if the weather suddenly changes its position due to cloudy or sunset and sunrise, the position of the sun is tracked by its own light sensor can do.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 적용되는 태양전지 모듈 구동 시스템의 개념을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 적용되는 태양 위치추적 장치의 개념을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 적용되는 태양 위치추적 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로도이다.1 is a perspective view illustrating a concept of a solar cell module driving system to which a driving circuit of a solar position tracking device according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a perspective view illustrating a concept of a solar location tracking device to which a driving circuit of the solar location tracking device according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a view for explaining the operation of the solar positioning device to which the driving circuit of the solar positioning device according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a block diagram of a driving circuit of a solar positioning device for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
5 is a driving circuit diagram of a solar positioning device for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
통상적으로, 태양전지 모듈 구동 시스템은 태양광 에너지를 이용하여 전기를 생산하기 위한 것으로서, 다양하게 이용될 수 있다. 이러한 태양전지 모듈 구동 시스템은 소규모 발전을 위하여 이용되는 것이 일반적이며, 특히, 가로등 등과 같이 직접 전기를 필요로 하는 전기장치 주변에 마련되어 해당 전기장치에 전기를 공급하기 위하여 이용된다.Typically, a solar cell module driving system is for producing electricity using solar energy, and may be used in various ways. Such a solar cell module driving system is generally used for small-scale power generation, and in particular, it is used to supply electricity to a corresponding electric device provided around an electric device that requires electricity directly, such as a street lamp.
이하 본 발명의 실시예로서, 전력 소모를 최소화한 상태에서 태양전지 모듈 구동 시스템이 태양을 따라 회동할 수 있도록 구동회로를 단순하게 구현한 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로가 제공된다. 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 적용되는 태양광 발전을 위한 태양전지 모듈 구동 시스템에 대해 설명한다.As an embodiment of the present invention, there is provided a driving circuit of a solar position tracking device for photovoltaic power generation by simply implementing the driving circuit so that the solar cell module driving system can rotate along the sun in a state of minimizing power consumption. . First, a solar cell module driving system for solar power generation to which a driving circuit of a solar position tracking device according to an embodiment of the present invention is applied will be described.
본 발명의 실시예는 가로등과 같은 소규모 형태의 태양전지판이 수많은 곳에 설치될 때, 태양전지판을 구동시키기 위한 회로에 관한 것으로, 그 방식은 보통 태양전지에 동서남북 방향에 각각 4개의 광센서를 두고 빛을 많이 받는 광센서 방향으로 2개의 모터를 구동시킨다. 즉, 동서 방향 2개의 광센서에 하나의 모터를 연결하고, 남북 방향 2개의 센서에 다른 하나의 모터를 연결함으로써, 태양광을 많이 받는 광센서 쪽으로 태양전지가 향하게 한다. 이때, 아주 흐린 날에는 태양 발전량이 아주 작기 때문에 가급적 모터 자체가 구동되지 않는 것이 바람직하다.An embodiment of the present invention relates to a circuit for driving a solar panel when a small number of solar panels, such as a street lamp, are installed in a number of places. The two motors are driven in the direction of the optical sensor receiving a lot of light. That is, by connecting one motor to two optical sensors in the east-west direction and another motor to the two sensors in the north-south direction, the solar cell is directed toward the optical sensor receiving a lot of sunlight. At this time, since the amount of solar power is very small on a cloudy day, it is preferable that the motor itself is not driven.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 적용되는 태양전지 모듈 구동 시스템의 개념을 설명하기 위한 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a concept of a solar cell module driving system to which a driving circuit of a solar position tracking device according to an embodiment of the present invention is applied.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 적용되는 태양전지 모듈 구동 시스템은, 지지대(210), 제1 회전몸체(220), 제1 구동장치(230), 제2 회전몸체(240), 제2 구동장치(250), 태양전지 모듈(260), 태양 위치추적 장치(100)로 구성된다.1, a solar cell module driving system to which a driving circuit of a solar position tracking device according to an embodiment of the present invention is applied includes a
제1 구동장치(230) 및 제2 구동장치(250)는 태양 위치추적 장치(100)의 구동회로에 연결되어 그 구동이 제어되지만, 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 도 1과 같은 구조의 태양전지 모듈 구동 시스템에 국한되지 않는다는 점은 당업자에게 자명하다. 즉 도 1은 하나의 실시예일 뿐이다.The
지지대(210)는 특정의 구조물에 고정되기 위한 것이고, 지지대(210)에 제1 회전몸체(220)가 마련된다.
제1 회전몸체(220)는 수평면과 평행한 제1 회전축(221)을 중심으로 지지대(210)에 대하여 회전가능하게 마련된다.The first rotating
제1 회전축(221)을 회전시키기 위한 제1 구동장치(230)로서, 제1 모터(231)가 상기 지지대(210)에 고정 마련된다.As a
제1 모터(231)의 제1 모터축(232)에는 제1 워엄(233)이 마련되며, 제1 회전축(221)에는 제1 회전축(221)과 동심으로 제1 워엄휘일(234)이 마련되며, 상기 제1 워엄휘일(234)은 제1 워엄(233)과 워엄 기어 결합된다.The
일반적인 워엄 기어 결합에서 워엄의 리드각이 소정치 이하일 경우, 자동 체결이 발생한다. 따라서 제1 워엄(233)의 회전에 의하여 제1 워엄휘일(234)이 회전할 수 있지만, 제1 워엄휘일(234)의 회전에 의하여 제1 워엄(233)이 회전하지 않게 된다.In the general worm gear engagement, if the worm's lead angle is less than a predetermined value, automatic fastening occurs. Accordingly, although the
제1 회전몸체(220)에 제2 회전몸체(240)가 마련된다.The second
제2 회전몸체(240)는 제1 회전축(221)과 직각을 이루는 제2 회전축(241)을 중심으로 제1 회전몸체(220)에 대하여 회전 가능하게 마련된다.The second
제2 회전축(241)은 제1 회전축(221)의 연장선과 직교하도록 마련될 수도 있지만, 통상적으로는 제2 회전축(241)은 제1 회전축(221)의 연장선과 이격되면서 직각을 이루게 된다.The
제2 회전축(241)을 회전시키기 위한 제2 구동장치(250)로서, 제2 모터(251)가 상기 제1 회전몸체(220)에 고정 마련된다.As a
제2 모터(251)의 제2 모터축(252)에는 제2 워엄(253)이 마련되며, 제2 회전축(241)에는 제2 회전축(241)과 동심으로 제2 워엄휘일(254)이 마련되며, 상기 제2 워엄 휘일(254)은 제2 워엄(253)과 워엄 기어 결합되어 있다.The
따라서 태양 위치추적 장치(100)에 의하여 태양 위치추적 장치(100)가 태양을 향하기 위하여 회전할 방향이 결정되면, 제1 구동장치(230) 및/또는 제2 구동장치(250)가 구동하여 태양전지 모듈(260) 및 태양 위치추적 장치(100)가 태양을 향할 때까지 회전하게 된다.Therefore, when the direction of rotation of the
물론 본 발명의 실시예에서 전기를 필요로 하는 부품은 태양전지 모듈(260) 내지 배터리(미도시)로부터 전기가 공급된다.Of course, the components requiring electricity in the embodiment of the present invention is supplied with electricity from the
한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 적용되는 태양 위치추적 장치의 개념을 설명하기 위한 사시도이며, 도 3은 도 2의 태양 위치추적 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.On the other hand, Figure 2 is a perspective view for explaining the concept of the solar position tracking device to which the driving circuit of the solar position tracking device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is to explain the operation of the solar position tracking device of FIG. It is for the drawing.
도 2를 참조하면, 태양 위치추적 장치(100)는, 크게 위치추적 장치 몸체(110)와 4개의 광센서(120)와 광센서 지지부(130)로 구성되며, 이때, 본 발명의 실시예에 따른 태양 위치추적 장치의 구동회로가 도 2에 도시된 태양 위치추적 장치(100)의 형태나 구성에 국한되지 않는다는 점은 당업자에게 자명하다. 먼저, 위치추적 장치 몸체(110)에 대하여 설명한다.Referring to FIG. 2, the solar
위치추적 장치 몸체(110)는 차광부(111)와 칸막이부(112)와 금속반사용 비구면부(114)로 이루어질 수 있다.The position
칸막이부(112)는 중심축(112a)에서부터 방사상으로 돌출되는 것으로서 이에 의하여 4개의 균등하게 분할된 감지 공간(113)이 형성된다. 또한, 각 감지 공간(113)마다 광센서(120)가 마련된다. 본 발명의 실시예에서는 4개의 칸막이부(112)에 의하여 4개의 감지 공간(113)이 형성된다. 물론 실시예에 따라서는, 2개의 광센서(120)가 하나의 쌍을 이루는 것으로 충분하므로, 2개의 칸막이부(112), 4개의 칸막이부(112), 6개의 칸막이부(112) 등으로 변경되어 실시될 수 있다.The
칸막이부(112)의 상부에 차광부(111)가 형성된다. 차광부(111)는 위치추적 장치 몸체(110)가 정확하게 태양을 향하였을 때, 태양으로부터 감지 공간(113)으로 입사되는 빛을 차단하기 위한 것이다.The
종래 기술에 있어서의 차광부는 오직 빛을 차단하기 위한 목적으로만 이용되었지만, 위치추적 장치 몸체(110)가 정확하게 태양을 향하는 경우 4개의 광센서(120)는 모두 차광부(111)에 의하여 빛을 감지하지 못하게 된다. 위치추적 장치 몸체(110)가 비스듬하게 태양을 향할 경우, 어느 하나의 광센서(120) 또는 두 개의 광센서(120)가 태양광을 감지하며(즉, 2개 또는 3개의 광센서(120)는 차광부(111) 내지 칸막이부(112)에 의하여 태양광을 감지하지 못하는 상태가 된다), 그 태양광을 감지한 광센서(120)가 위치한 방향으로 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 장치 몸체(110)의 방향을 변화시킨다면 4개의 광센서(120)가 모두 차광부(111)에 의하여 빛을 감지하지 못하게 되는 상태, 즉 정확하게 태양을 향하는 상태로 변경된다.In the prior art, the light shield is used only for the purpose of blocking light, but when the
그러나 차광부(111)는 그 하부 모양을 변형시켜 금속반사용 비구면부(114)를 형성된다. 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 차광부(111)와 금속반사용 비구면부(114)가 서로 이격되어 별도로 마련될 수도 있지만, 차광부(111)의 하면이 비구면부(114)로서 기능하는 것이 전체 구조를 간략하게 한다.However, the
금속반사용 비구면부(114)는 광센서(120)의 후방으로부터 입사되는 빛을 광센서(120)로 금속 반사하기 위하여 형성된다.The metal reflective
금속반사용 비구면부는 2가지 특징, 즉 금속 반사를 일으키는 금속반사면이라는 점과 비구면부가 형성된다는 점에서 특징을 가진다.The metal reflective aspherical surface has two characteristics, that is, a metal reflective surface that causes metal reflection and an aspheric surface is formed.
금속반사면을 형성하기 위하여 비구면부(바람직하게는 위치추적 장치 몸체 전체)의 표면이 금속 재질로 이루어지는 것으로 충분하다. 비구면부의 표면이 금속 재질로 되기 위하여 1) 비구면부 전체가 금속재질로 이루어지는 방법(즉 내부와 외부 모두 금속재질로 이루어지는 방법임)과, 2) 비구면부 자체는 합성수지 재질로 이루어지되 그 표면이 금속 도금되는 방법이 있다.In order to form the metal reflective surface, it is sufficient that the surface of the aspherical portion (preferably the entire positioning device body) is made of a metallic material. In order for the surface of the aspherical surface to be made of metal, 1) the whole aspherical surface is made of metal material (that is, the inside and outside are made of metal material), and 2) the aspherical surface itself is made of synthetic resin material. There is a method of plating.
본 발명의 실시예에서는 위치추적 장치 몸체(110)를 합성수지 재질로 기본적임 몸체를 형성하여 그 성형 과정이 저렴하게 이루어지도록 하고, 그 형태가 완성된 후 합성수지 재질의 위치추적 장치 몸체(110)의 표면 전체를 금속도금(니켈도금 또는 크롬도금 등)할 수 있다. 따라서 비구면부(114) 또한 금속 도금된 표면, 즉 금속반사면을 가지게 되어 금속반사를 할 수 있게 된다.In the embodiment of the present invention to form a basic body of the position
또한 금속반사용 비구면부는, 비구면부로서 구면이 아닌 타원면, 포물면 등의 곡면을 가지도록 하여, 광센서(120) 후방에서 태양이 어디에 위치하는 경우라도 그 태양광이 비구면부(114)에서 반사되어 광센서(120)에서 그 빛을 감지할 수 있다.In addition, the metal reflective aspherical portion has an aspherical surface, and not a spherical surface, but an elliptical surface, a parabolic surface, and the like, even when the sun is located behind the
광센서 지지부(130)가 칸막이부(112)의 하단에 고정 마련되며, 상기 광센서 지지부(130)의 상부에 광센서(120)가 차광부(111)를 향하여 배치된다.The optical
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 위치추적 장치 몸체(110)가 태양을 비스듬하게 향하는 경우, 해당 광센서(120)에 태양광이 직접 입사되며, 태양이 위치추적 장치 몸체(110)의 후방에 위치하는 경우에는 태양광이 금속반사용 비구면부(114)에서 반사된 후 광센서(120)로 입사된다.As shown in FIG. 3, when the position
따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 태양의 위치에 관계없이 위치추적 장치 몸체(110)는 태양을 향하여 반시계 방향으로 회전하면 태양의 위치를 추적할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 3, regardless of the position of the sun, the position
전술한 바와 같이 태양 위치추적 장치(100)는 금속반사용 비구면부(114)가 형성됨으로써 태양이 태양 위치추적 장치(100)의 후방에 위치하는 경우에도 태양을 추적할 수 있게 된다.As described above, the solar
이러한 상황은 주로 태양이 상당시간 구름에 가려 있는 경우 혹은 일몰과 일출 사이에 발생할 수 있다.This situation can occur mainly when the sun is covered by clouds for some time or between sunset and sunrise.
또한, 이러한 구조를 가진 태양 위치추적 장치(100)의 제어 방식은 종래의 방식이 그대로 적용될 수 있으므로 제어회로의 구성이 매우 간단하게 되며, 또한, 별도의 광센서가 추가되지도 않으며 금속반사용 비구면부의 형성만 필요로 할 뿐이므로 전체적인 구조가 매우 간단하면서도 종래의 광센서 방식에 의한 태양 위치추적 장치의 근본적인 문제점을 일거에 해결시킬 수 있다.In addition, the control method of the solar
아울러 이와 같은 태양 위치추적 장치(100)의 광센서(120)로 빛이 감지되는 경우 이에 따라 모터를 구동하기 위한 구동회로를 설명한다.
In addition, when light is sensed by the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로의 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로도이다.4 is a block diagram of a driving circuit of a solar positioning device for solar power generation according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a driving circuit diagram of a solar positioning device for solar power generation according to an embodiment of the present invention. .
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로(300)는, 태양전지 모듈을 태양 위치로 향하도록 추적하는 태양 위치추적 장치를 상하 또는 좌우로 이동시키는 구동회로로서, 상하 구동회로(300a) 및 좌우 구동회로(300b)로 구성될 수 있으며, 상하 구동회로(300a)는 제1 광센서(310), 제2 광센서(320), 제1 저항(330), 제2 저항(340), 제1 모터 구동부(350) 및 제2 모터 구동부(360)를 포함하며, 상하 구동회로(300a)는 모터(231)를 구동하기 위해 배터리(370)로부터 전원을 공급받는다. 상기 상하 구동회로(300a) 및 좌우 구동회로(300b)는 동일하게 형성될 수 있으므로, 도 5에서는 상하 구동회로(300a)만을 도시하여 설명하기로 한다.4 and 5, the driving circuit 300 of the solar position tracking device for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention, the solar position tracking device for tracking the solar cell module to the solar position up and down. Alternatively, the driving circuit may move left and right, and may include a
제1 광센서(310) 및 제2 광센서(320)는 태양 위치추적 장치의 센서로서 서로 반대 방향에 마련되는 한 쌍의 광센서(120)로서, 하나의 모터(231)를 구동하기 위하여 2개의 센서가 필요하며, 다른 2개의 센서에 대하여는 동일한 회로로 구성될 수 있다.
The first
제1 광센서(310)는 태양 위치추적장치(100)의 일측에 배치되며, 태양광을 감지하여 제1 전기신호를 생성하여 출력한다. 제2 광센서(320)는 상기 제1 광센서(310)에 대응하여 마주보는 방향, 즉 태양 위치추적 장치(100)의 타측에 배치되며, 태양광을 감지하여 제2 전기신호를 생성하여 출력한다. 여기서, 상기 광센서(310, 320)는 포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 황화카드뮴셀(CDS)일 수 있다. The first
제1 저항(R1: 330)은 상기 제1 광센서(310)에서 출력되는 제1 전기신호의 전류를 제한하며, 제2 저항(R2: 340)은 상기 제2 광센서(320)에서 출력되는 제2 전기신호의 전류를 제한한다. 즉, 제1 및 제2 저항(330, 340)은 각각의 광센서(310, 320)에서 출력되는 전기신호의 전압이 특정값이 되게 하며, 상기 제1 및 제2 저항(330, 340)은 동일한 저항값을 갖는 저항이어야 한다.The
제1 모터 구동부(350)는 일측이 상기 제1 광센서(310)의 출력단에 연결되고, 타측이 상기 제2 광센서(320)의 출력단에 연결되고, 상기 제1 전기신호의 전압이 상기 제2 전기신호의 전압보다 클 경우, 상기 태양전지 모듈 구동 시스템을 구동하는 모터(231)를 제1 방향으로 회전시키는 제1 제어신호를 출력한다.One side of the
제2 모터 구동부(360)는 일측이 상기 제2 광센서(320)의 출력단에 연결되고, 타측이 상기 제1 광센서(310)의 출력단에 연결되고, 상기 제2 전기신호의 전압이 상기 제1 전기신호의 전압보다 클 경우, 상기 태양전지 모듈 구동 시스템을 구동하는 모터(231)를 상기 제1 방향의 반대 방향으로 회전시키는 제2 제어신호를 출력한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 모터 구동부(350, 360)는 각각 포토커플러(Photo-Coupler)일 수 있다. 포토커플러(photocoupler)란 전기신호를 빛으로 결합시키는 장치이며, 발광부와 수광부가 서로 전기적으로 절연되는 장점이 이용된다.One side of the
이에 따라 상기 제1 광센서(310) 및 상기 제2 광센서(320) 사이의 수광량의 차이가 발생하면, 상기 제1 및 제2 저항(330, 340)에 의해 출력전압이 상기 제1 및 제2 전기신호의 전압이 달라지고, 상기 제1 및 제2 모터 구동부(350, 360) 중 하나의 모터 구동부만 동작하게 된다.Accordingly, when a difference in the amount of received light between the first
결국, 상기 제1 및 제2 광센서(310, 320) 중에서 밝은 쪽의 광센서 방향으로 상기 모터(231)가 구동되도록, 상기 제1 모터 구동부(350)의 제1 제어신호 및 상기 제2 모터 구동부(360)의 제2 제어신호는 상기 모터(231)를 구동하기 위해 +12V 배터리(370)로부터 제공되는 구동전원의 공급을 일방향으로 스위칭 제어하게 된다. 여기서, 12V는 태양발전에 의하여 전기에너지가 축전된 동일한 배터리를 지칭한 것이다.As a result, the first control signal of the
예들 들면, 제1 광센서(310)가 태양전지 모듈의 동쪽에 배치된 동쪽 센서이고, 제2 광센서(320)가 서쪽 센서라고 하면, 동쪽 센서와 서쪽 센서 사이의 수광량의 차이가 발생하면 제1 저항(330) 및 제2 저항(340)에 의하여, 도면에 도시된 바와 같이, A점과 B점에 걸리는 전압이 서로 상이하게 된다. 즉, 제1 광센서(310)가 태양광을 많이 받으면 A의 전압이 높게 되고, 제2 광센서(320)가 태양광을 많이 받으면 B의 전압이 높게 된다.For example, if the first
상기 제1 및 제2 모터 구동부(350, 360)는 포토커플러일 수 있지만, 포토커플러 이외에 다른 소자가 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 모터 구동부(350, 360)는 각각 다이오드를 포함하며, 이때, 상기 제1 및 제2 전기신호의 전압값 차이가 상기 다이오드의 항복전압보다 클 경우, 상기 제1 및 제2 모터 구동부(350, 360) 중 어느 하나가 동작하게 한다. 여기서, 다이오드(Diode)는 한쪽 방향으로 전류를 흘리거나 역방향 전류 차단하는 스위치 기능을 한다. 입력신호가 기준보다 높으면 전류를 통과시키고, 입력신호가 기준보다 낮으면 전류를 차단시킨다.The first and
따라서 A와 B에 걸리는 전압에 따라 제1 모터 구동부(350)의 C방향의 전류가 흐르든지 아니면, 제2 모터 구동부(360)에 D방향의 전류가 흐르게 되며, 그 전류에 의하여 어느 하나의 포토커플러가 발광되어 상기 모터(231)에 정회전 신호 내지 역회전 신호(또는 모터에 정회전 전류 혹은 역회전 전류)를 인가하게 된다. 이와 같은 방식은 2개의 광센서 중에서 밝은 광센서 방향으로 모터(231)가 구동하게 된다.Therefore, according to the voltage applied to A and B, current in the C direction of the first
결국, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전을 위한 태양 위치추적 장치의 구동회로(300)는 가급적 수동소자(passive element)를 이용하여 구동회로를 구현하게 되는데, 이때, 수동소자는 공급된 전력을 소비, 축적, 방출하는 소자로, 증폭 정류 등의 능동적 기능을 하지 않는 것을 말한다. 이러한 수동소자는 증폭이나 전기 에너지의 변환과 같은 능동적 기능을 가지지 않는 소자로 전자 소자로서, 저항, 콘덴서, 인덕터, 트랜스, 릴레이, 스위칭 다이오드 등이 있다.
As a result, the driving circuit 300 of the solar position tracking device for photovoltaic power generation according to an embodiment of the present invention implements the driving circuit using a passive element, where the passive element is supplied power. Is an element that consumes, accumulates, and emits, and does not perform an active function such as amplifying rectification. Such passive devices are devices that do not have an active function such as amplification or conversion of electrical energy. Electronic devices include resistors, capacitors, inductors, transformers, relays, and switching diodes.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 태양 위치추적 장치 110: 위치추적 장치 몸체
111: 차광부 112: 칸막이부
113: 감지 공간 114: 금속반사용 비구면부
120: 광센서 130: 광센서 지지부
210: 지지대 220: 제1 회전몸체
230: 제1 구동장치 240: 제2 회전몸체
250: 제2 구동장치 260: 태양전지 모듈
300: 태양 위치추적 장치의 구동회로
300a: 상하 구동회로 300b: 좌우 구동회로
310: 제1 광센서 320: 제2 광센서
330: 제1 저항 340: 제2 저항
350: 제1 모터 구동부 360: 제2 모터 구동부
231, 251: 모터 370: 배터리100: solar positioning device 110: positioning device body
111: light shielding portion 112: partition portion
113: detection space 114: aspheric surface portion for metal reflection
120: optical sensor 130: optical sensor support
210: support 220: first rotating body
230: first drive device 240: second rotating body
250: second driving device 260: solar cell module
300: driving circuit of the solar location tracking device
300a:
310: first optical sensor 320: second optical sensor
330: first resistance 340: second resistance
350: first motor driver 360: second motor driver
231, 251: motor 370: battery
Claims (1)
상기 제1 및 제2 광센서 중에서 밝은 쪽의 광센서 방향으로 상기 모터가 구동되도록, 상기 제1 모터 구동부의 제1 제어신호 및 상기 제2 모터 구동부의 제2 제어신호는 상기 모터를 구동하기 위해 배터리로부터 제공되는 구동전원의 공급을 일방향으로 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 태양위치추적장치의 구동회로. A driving circuit of a solar positioning device for photovoltaic power generation for driving at least one motor according to an output value detected by at least one pair of light sensors provided in the solar positioning device, the driving circuit being disposed on one side of the solar positioning device. A first optical sensor configured to sense sunlight and generate a first electrical signal; A second optical sensor disposed on the other side of the solar location tracking device and configured to sense sunlight and generate a second electrical signal; A first resistor limiting a current of the first electrical signal output from the first optical sensor; A second resistor limiting a current of a second electrical signal output from the second optical sensor; When one side is connected to the output terminal of the first optical sensor, the other side is connected to the output terminal of the second optical sensor, when the voltage of the first electrical signal is greater than the voltage of the second electrical signal, the motor A first motor driver for outputting a first control signal to rotate in a direction; And when one side is connected to an output terminal of the second optical sensor, the other side is connected to an output terminal of the first optical sensor, and the voltage of the second electrical signal is greater than the voltage of the first electrical signal. A second motor driving unit for outputting a second control signal for rotating in the opposite direction of the first direction,
The first control signal of the first motor driving unit and the second control signal of the second motor driving unit may be configured to drive the motor such that the motor is driven in the direction of a brighter light sensor among the first and second optical sensors. The driving circuit of the solar position tracking device, characterized in that the switching control of the supply of the drive power provided from the battery in one direction.
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WO2018043950A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | (사)성창에너지연구소 | Solar tracker having brake function |
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2011
- 2011-05-11 KR KR1020110043760A patent/KR20110058765A/en not_active Application Discontinuation
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PA0107 | Divisional application |
Comment text: Divisional Application of Patent Patent event date: 20110511 Patent event code: PA01071R01D |
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PG1501 | Laying open of application | ||
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