KR100222730B1

KR100222730B1 - 수경재배를 위한 컨트롤장치

Info

Publication number: KR100222730B1
Application number: KR1019970038783A
Authority: KR
Inventors: 도양회; 양운기
Original assignee: 양운기; 주식회사가원
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1999-10-01
Also published as: KR19990016284A

Abstract

[목적]

수경재배를 위해 온도, 습도, 배양액의 공급등 특정 식물의 생육을 자동화하는데 있음.

[구성]

중앙처리장치(CPU)의 입력측에는 온도감지를 위한 써미스터(TH)의 출력신호와 온도감지용 황화카드뮴(CdS)의 출력신호가 입력되고 외부 지시용 스위치에 의해 각종 지시를 외부로부터 입력토록 되고, 상기의 CPU의 출력측에는 현재온도와 셋팅온도를 표시하는 7세그멘트(LED1,LED2)가 설치되고, D/A컨버터(IC2)에 의해 CPU의 출력인 디지탈 신호를 아나로그 신호로 변환시켜 증폭된 음성 또는 자연음을 재생토록되고, 상기 CPU의 출력신호에 의해 포토커플러(PHD1,PHD2)의 출력으로 트라이악(TRIAC1,TRIAC2)의 게이트를 트리거하여 기포발생(Air)과 펌프(PUMP) 및 램프(LAMP)의 점등을 제어하며, 현재의 온도가 설정온도보다 높을경우 히이터(HEATER)의 가동을 멈추고 작동표시 램프인 발광다이오드(LED6)는 OFF되며 설정온도보다 낮은 경우 히이터를 가동하며 작동표시 램프인 발광다이오드(LED6)도 ON되도록되며, 트랜지스터(Q5,Q6)는 CPU의 지시에 의해 이온발생기와 팬을 가동하도록 된 것이므로 수경재배시 자동으로 생육을 컨트롤할 수 있도록 구성함.

Description

수경재배를 위한 컨트롤장치

본 발명은 수경재배(水耕栽培)를 위한 컨트롤장치에 관한 것으로 특히 온실내에서 선택된 특용 작물을 수경재배하기 위한 제어장치에 관한 것이다.

종래의 수경재배를 함에 있어서는 대부분 배양액이 혼합된 재배액이 들어 있는 재배통 위에 스티로폴과 같은 판자를 덮고, 그 스티로폴 판자에 구멍을 뚫어 재배코자하는 특용 작물을 삽입하여 그 재배코자하는 작물의 뿌리가 재배액에 항상 침지(沈漬)되는 상태가 되도록 구성되어 있다. 때문에 재배통 내의 재배액의 잔류로 인하여 재배 식물에 충분한 산소의 공급이 여의치 못함으로서 재배식물의 성장은 물론 열매의 완숙도에도 지장을 초래하고 있었다.

이와 같은 폐단을 시정하기 위해서는 재배통 내의 재배액을 빈번히 갈아 주어야하나 이때마다 배양액의 낭비는 물론 재배액을 수시로 교체해야 하는 인적 수고에 의한 낭비까지 수반하는 것이었다.

이와 같은 문제점을 시정코자 본 출원인의 선특허출원 95-30224호에 있어서는 재배코자하는 특정 식물의 뿌리를 재배액에 항상 침지된 상태가 되도록 설치하지 아니하고 그 재배 식물의 뿌리에 영양재가 혼합된 재배액을 펌핑작용에 의해 분사시켜 주도록 하여 재배액의 순환 과정에서 용존산소가 발생토록하여 재배식물에 충분한 산소공급은 물론 가정내에 설치하는 경우 실내의 습도조절 및 공기정화 까지도 할 수 있으며, 온실내의 가습효과를 더욱 높일 수 있으며, 전기 히터를 내장시켜 영양액의 온도조절과 특히 어항 등과 연결하는 경우 관상어의 사육과 재배식물의 공생을 꾀할 수 있도록 되어있다. 그러나 상기와 같은 조건 즉 배양액의 자동 공급과 배양액의 온도조절 및 신선한 공기의 공급 등을 자동으로 컨트롤하는 장치가 필요하게 되는 과제가 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 장치내에 재배액의 현재 온도 표시와 주위환경의 불 밝기의 감지 및 기포발생을 위한 공기공급 수단과 히이터의 ON-OFF 조정과 조명 및 팬가동과 동시 이온발생등을 위한 스위치를 설치한다.

제1도는 본 발명을 설명키 위한 실시예의 전기적 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

IC1 : 정전압회로 IC2 : D/A컨버터

IC3 : 증폭기 IC4 : CPU

IC5 : 7세그멘트 드라이브회로 TRANS : 변압기

CdS : 황화카드뮴 LED1,LED2 : 7세그멘트

Q1∼Q3 : PNP형트랜지스터 Q4∼Q6 : NPN형 트랜지스터

X-tal : 크리스탈 발진기 LED3∼LED9 : 발광 다이오드

VR : 가변저항 SP : 스피커

C1∼C11 : 콘덴서 TH : 써미스터

R1∼R27 : 저항 PHD1,PHD2 : 포토커플러

TRIAC1,TRIAC2 : 트라이악 DC-FAN : 직류팬

ION : 이온발생기 HEAT : 히이터

D1∼D3 : 다이오드

본 발명의 수단을 구체적으로 설명하기 위하여 이하 첨부된 실시예의 도면에 따라 상술하면 다음과 같다.

[실시예]

도면에서 TRANS는 변압기로 입력측(IN)에는 상용의 교류전원이 연결되고 출력측(OUT)에는 브리지 다이오드(BD)를 통해 전파정류(全波整流)된 직류전원은 콘덴서(C1∼C3)와 정전압소자(IC1)에 의해 정전압을 얻어 이하 설명하는 각 회로에 기동전원을 공급토록 되고 접지(GND)와 상기 브리지 다이오드(BD)의 (+)측 사이에 저항(R1)과 발광 다이오드(LED9)를 연결하여 전원공급상태를 표시토록 되는 공급 회로가 설치되어 있다.

한편, 디지탈계산기의 중추가 되는 명령이나 데이터를 기억하는 주기억장치와 명령의 호출과, 해석 및 실행을 콘트롤하는 제어장치인 중앙처리장치(central processing unit 이하 "CPU"라 함)인 CPU(IC4)의 입력측에는 전달된 신호에 따라 현재 온도와 셋팅온도 및 자연음의 발생시간 등을 표시하는 7세그멘트(LED1,LED2)의 드라이브회로(IC5)와 CPU(IC4)를 구동시키는 콘덴서(C10,C11)와 크리스탈 발진기(X-tal)회로가 26,27,29번 핀에 연결되고, 재배액의 온도를 감지하기 위한 써미스터(TH)의 출력이 1번핀과 14번핀에 입력됨과 동시 각 스위치(PUMP, FAN, P.IMP. 및 HEAT, SOUND, P.SND와 F.LMP, UP, DOWN)와 다이오드(D1,D2,D3) 및 저항(R20,R21,R22)으로 되는 스위치회로부의 출력이 상기 CPU(IC4)의 10,11,12,18,19,20번 핀에 입력되어 제어하도록 되어 있다. 또 광센서인 황화카드뮴(CdS)의 출력이 저항(R12)을 통해 에미터접지된 PNP형 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 콜렉터의 출력이 상기한 CPU(IC4)의 13번핀의 입력측에 연결되어 광센서회로부가 설치되어 있다.

또 상기 CPU(IC4)의 출력측에는 상기한 드라이버(IC5)에 의해 셋팅되는 온도의 표시회로에 출력하여 현재의 온도와 셋팅온도가 표시되도록 저항(R25)으로 PNP형 트랜지스터(Q2)의 베이스에 연결되고 콜렉터가 7세그멘트(LED1)에 연결되어 "0" 단위를 표시토록 되고, 또 상기 CPU의 15번 핀에는 저항(R26)으로 에미터 접지된 NPN형 트랜지스터(Q4)의 베이스에 연결되고 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터는 저항(R27)을 통해 콜렉터가 7세그멘트(LED2)에 연결된 PNP형 트랜지스터(Q3)의 베이스에 연결되어 온도의 10단위를 표시토록 되는 표시회로가 구성되어 있다.

한편, 상기한 CPU(IC4)의 일측 출력17번핀은 저항(R4)과 콘덴서(C8)를 통해 증폭기(IC3)의 입력측에 연결됨과 동시 상기 증폭기(IC3)의 입력측에는 상기 CPU(IC4)의 지령신호인 25번 핀에서 나오는 디지탈 신호는 접지와의 사이에 저항(R23)과 발광 다이오드(LED3)로 연결됨과 동시 디지탈신호를 아나로그신호로 변환하는 D/A컨버터(IC2)의 입력측에 인가되며, 상기 D/A컨버터(IC2)에 의해 변환된 아나로그출력신호를 콘덴서(C6)에 의해 평활화되고 저항(R2)과 콘덴서(C7)를 거쳐 가변저항(VR)에 의해 음량을 조정하여 저항(R5)을 통해 상기 증폭기(IC3)의 입력측에 인가됨으로서 상기 증폭기(IC3)의 출력측에 연결된 스피커(SP)에 의해 상기 CPU(IC4)에 프로그래밍되는 자연음이 재생토록 되어 있다. 또 상기 CPU(IC4)의 21번핀의 출력은 접지 사이에 저항(R15)과 발광다이오드(LED4)가 연결됨과 동시 포토커플러(PHD1)의 입력측에 연결되고 상기 포토커플러(PHD1)의 출력이 트라이악(TRIAC)의 게이트를 트리거함으로서 기포발생을 위한 공기 공급용 펌프를 가동하도록 되고, 또 상기 CPU(IC4)의 22번핀의 출력은 접지 사이에 저항(R17)과 발광 다이오드(LED6)가 연결됨과 동시 히이터 구동스위치(SSR)를 통해 도시하지 않은 히이터를 가열하여 온도를 조정토록 되어 있다. 또 CPU(IC4)의 23번 핀의 출력은 역시 저항(R28)과 발광다이오드(LED7)을 통해 접지됨과 동시 포토커플러(PHD2)에 입력되고 출력이 트라이악(TRIAC2)의 게이트를 트리거하여 램프를 ON-OFF하도록 되며, 또 상기 CPU(IC4)의 23번핀의 출력은 저항(R29)을 통해 에미터 접지된 NPN형 트랜지스터(Q5)의 베이스에 연결되고 콜렉터 출력에 의해 이온발생기(ION)를 ON-OFF하도록 함과 동시에 저항(R33)을 통해서는 에미터 접지된 NPN형 트랜지스터(Q6)의 베이스에 연결되고 콜렉터의 출력 신호에 의해 직류팬(DC.FAN)을 ON-OFF함과 동시 저항(R32)과 발광 다이오드(LED8) 가직열로 접지되어 상기 콜렉터 신호에 의해 점멸하도록 구성되어 있다. 또 상기 발광 다이오드(LED5)는 적색으로 하며, CPU(IC4)의 16번핀과 접지 사이에 저항(R18)과 직렬 연결되는 발광 다이오드(LED6)는 녹색으로 표시하도록 할 수가 있다.

도면중 미설명 부호 R3,R6,R10,R11,R13,R14,R24는 저항, C4,C5,C6,C13은 콘덴서를 의미한다.

다음 상기한 CPU(IC4)의 프로그래밍상태를 설명한다. 즉 본 실시예에서 AC상용전원을 인가하면 발광 다이오드(LED9)를 제외한 모든 발광다이오드와 스위치부분의 모든 스위치는 OFF상태가 되도록 되고, 온도 표시기인 7세그멘트(LED1,LED2)에는 현재의 온도가 표시되고 초기 설정 조건으로는 섭씨20도로 자연음은 01분으로 설정되어 있다. 스위치(SOUND)를 1회 누르면 발광다이오드(LED3)이 ON되며 셋팅된 시간동안 자연음이 스피커(SP)를 통해 발생되고, 다시 1회 누르면 발광 다이오드(LED3)가 OFF됨과 동시 자연음도 정지되며, 1초내 연속 2회 누르면 발광 다이오드(LED3)가 ON됨과 동시 자연음도 계속 발생되며, 다시 1회 누르면, 자연음과 발광 다이오드(LED3)도 OFF되도록 되고, 광센서의 작동은 자연음 작동중 빛이 어두어지면 황화 카드뮴(CdS)의 저항치가 변하여 자연음의 발생이 중지되고 다시 밝아지면 역시 황화카드뮴(CdS)의 저항치가 변하더라도 자연음은 동작하지 않도록 되며, 어두울 경우 자연음 스위치(SOUND)는 동작하지 않도록 되어있다.

또 팬스위치(FAN)를 1회 누르면, 발광다이오드(LED8)가 ON됨과 동시 팬모우터(DC.FAN)가 작동되며, 다시 1회 누르면 발광다이오드(LED8)가 OFF됨과 동시 팬모우터(DC.FAN)도 정지되며, 이때 광센서인 황화카드뮴(CdS)에 의해 팬모우터(DC.FAN)작동중 어두워지면 FAN작동이 정지되며, 다시 밝아지면 FAN이 다시 작동하도록 되어 있으며, 어두운 경우 팬모우터의 스위치(FAN)는 작동하지 않도록 되어 있으며 이온 발생기(ION) 역시 팬 모우터의 작동과 동일하도록 되어 있다.

또 램프스위치(F.LMP)를 1회 누르면, 발광다이오드(LED7)가 ON되며, LAMP의 작동시작이 되고, 다시 1회 누르면, 발광 다이오드(LED7)가 OFF됨과 동시 LAMP의 작동도 정지되며, 이때의 광센서의 작동은 하지 않도록 프로그래밍 되어 있으며, 펌프 스위치(PUMP)를 1회 누르면 발광 다이오드(LED4)가 ON됨과 동시 도시하지 않은 펌프모우터가 작동하기 시작하며, 다시 1회 누르는 경우 발광 다이오드(LED4)가 OFF됨과 동시 펌프모우터의 작동도 중지되며, 이때 광센서인 황화카드뮴(CdS)의 작용에 의해 펌프의 작동중 어두워지면 펌프모우터의 작동도 중지되며, 다시 밝아지는 경우 펌프모우터는 다시 작동하도록 되어 있으며, 이때 기포 발생기도 함께 동작하도록 프로그래밍 되어있다.

한편, 현재의 온도가 설정 온도보다 낮을 경우 스위치(HEAT)를 1회 누르면, 히이터 모드 표시 발광 다이오드(LED5)와 작동표시 발광다이오드(LED6)가 동시에 ON되며, 설정 온도까지 히이터 작동표시 발광다이오드(LED6)가 ON되며, 자동으로 설정온도에 맞추어 히이터 및 발광다이오드(LED6)가 작동하며, 다시 1회 스위치(HEAT)를 누르면 발광 다이오드(LED5)가 OFF되며 히이터 모드 작동정지 되어 자동으로 정지 되도록 되고, 만약 현재 온도가 설정 온도보다 높을 경우에 있어서는 스위치(HEAT)를 1회 누르면, 히이트 모드 표시 발광 다이오드(LED5)가 ON되고, 히이터 모드표시 발광 다이오드(LED6)는 OFF됨과 동시 히이터의 작동도 정지되며, 현재의 온도가 설정 온도보다 낮아지면 자동으로 설정 온도에 맞추어 히이터가 작동하고 발광다이오드(LED6)가 ON되며, 다시 1회 누르면 발광다이오드(LED5)가 OFF되며 히이터 작동도 정지되고 자동 기능이 정지 되도록 되어있다. 온도설정에 있어서는 스위치(P.IMP)를 누르면, 온도표시 문자판인 7세그멘트(LED1,LED2)가 섭씨20도를 표시하면서 깜박거리도록 되고, 온도 설정 스위치(P.IMP)를 누른 상태에서 승/강스위치인 업,다운스위치(UP),(DOWN)를 눌러 희망하는 온도를 맞춘후 온도 설정 스위치와 업,다운스위치(UP),(DOWN)를 놓음으로서 온도가 설정되도록 되고 업,다운 스위치(UP),(DOWN)를 누르면 섭씨1도씩 변경되며, 최저 섭씨11도에서 최고 섭씨30도까지 변화되도록 프로그래밍된 것이다.

상기와 같은 본 발명 실시예에 있어서, 음성 또는 자연음등 각종 소리를 디지탈 데이터로 보관하는 보이스ROM IC로 외부 입력신호에 따라 출력되는 CPU(IC4)의 25번 핀으로 출력되는 디지탈 신호는 D/A컨버터(IC3)에 의해 아나로그신호로 변환하여 증폭기에 의해 약 40db로 증폭하여 스피커(SP)에 의해 음성으로 청취할 수가 있게되고 가변 저항(VR)에 의해 상기 음량은 가변할 수가 있게 된다.

따라서 내부에 RAM과 ROM을 갖고 있는 OTP TYPE의 CPU(IC4)는 외부의 각종 입력신호에 따라 상기한 프로그램에 의해 설정된 기능을 외부에 전기적 신호로 보내 각 기능을 작동시키도록 되는 것이다. 이때 외부의 입력 신호에 의해 CPU(IC4)에 전달되는 신호에 따라 세그멘트 드라이브회로(IC5)는 현재의 온도와 셋팅된 온도 및 자연음의 발생 시간등을 표시하는 LED DISPLAY와 각 DIGIT를 드라이브하게 되는 것이다. 이와 같이 되는 경우 광센서인 황화카드뮴(CdS)은 주변의 불 밝기를 체크하여 만약 밝을 경우 그 상태를 CPU(IC4)에 신호를 전달하게 되는 것이며, 만약 어두울 경우 그 상태를 CPU(IC4)에 전달하여 에어와 펌프가동을 위한 포토커플러(PHD1)와 램프 기동용 포토커플러(PHD2)를 제어함으로서 각 트라이악(TRIAC1,TRIAC2)의 게이트를 제어하게 되어 공기방울 발생기 및 재배액의 순환등에 사용되는 도시하지 않은 펌프를 제어하게 되는 것이다. 그리고 D/A컨버터(IC2)역시 제어함으로서 자연음의 발생도 제어하여 트랜지스터(Q5)를 제어하여 이온발생기(장치)와 트랜지스터(Q6)로는 팬을 회전시키기 위한 DC모우터를 제어하게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 외부의 지시에 의해 스피커를 통해 보이스는 물론 물 흐르는 소리와 같은 자연음을 가변저항에 의해 가감하면서 청취할 수가 있고, 기포발생을 위한 장치와 재배액의 공급 등을 위한 펌프의 작동은 물론 온도에 따라 적정 온도를 유지함으로서 재배 식물의 생장에 도움을 줄 수 있고, 온실내의 불 밝기를 제어하며, 팬 장치와 이온발생장치를 자동으로 제어할 수 있도록 CPU에 프로그래밍하여 전기적으로 연결 사용할 수 있으면서도 각종 표시에 의해 확인할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims

수경재배를 위한 외부의 신호에 의해 제어하도록 되는 것에 있어서, 중앙 제어 유니트(CPU)에는 현재 및 셋팅 온도표시를 위한 7세그멘트를 드라이브하는 드라이브회로와 주위 온도를 감지한 신호를 수신하도록 되고, 외부의 지시에 따라 CPU에 내장된 신호를 D/A컨버터에 의해 아나로그신호로 변환시켜 보이스 및 자연음을 송출하도록 되는 것과, 외부의 지시에 의해 CPU에 셋팅된 신호에 따라 기포가 발생되며, 펌프를 가동하도록 되는 것과, 상기 CPU의 출력신호의 온도지시에 의해 히이터를 가동하도록 되는 것과, 상기 CPU의 신호에 따라 불밝기를 조정하도록 되는 것과, 상기 CPU의 신호 지시에 의해 이온발생장치와 DC팬을 가동하도록 되는 것을 특징으로 하는 수경재배를 위한 컨트롤장치.
제1항에 있어서, 기재의 보이스 및 자연음은 증폭기(IC3)에 의해 증폭되며, D/A컨버터에 의해 아나로그화된 신호를 가감하여 증폭시키도록 되는 것을 특징으로 하는 수경재배를 위한 컨트롤장치.
제1항에 있어서, CPU의 온도 지시에 의해 설정온도 이하일 때 히이터가 가동되고 설정온도 이상일때 정지되도록 되는 것을 특징으로 하는 수경재배를 위한 컨트롤장치.
제1항에 있어서, 기재의 기포발생 및 펌프의 가동 및 불의 밝기는 CPU의 출력 신호에 의해 포토커플러(PHD)에 의해 트라이악(TRIAC)의 게이트를 트리거하여 컨트롤하도록 되는 것을 특징으로 하는 수경재배를 위한 컨트롤장치.
제1항에 있어서, 이온발생기(장치)와 DC팬의 가동은 상기한 CPU의 출력에 의해 트랜지스터를 트리거하도록 되는 것을 특징으로 하는 수경재배를 위한 컨트롤장치.
제3항에 있어서, 히이터는 설정온도 보다 낮은 경우 히이터 모드표시 발광다이오드(LED5)와 히이터 작동표시 발광다이오드(LED6)가 동시 가동되며, 현재 온도가 설정온도 보다 높을 경우 히이터 모드표시 발광다이오드(LED5)는 ON되고 작동표시 발광다이오드(LED6)는 OFF됨과 동시 히이터도 작동되지 않도록 되는 것을 특징으로 하는 수경재배를 위한 컨트롤장치.