KR100908027B1 - 온실용 복합환경 제어기 - Google Patents

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KR100908027B1 KR1020080070769A KR20080070769A KR100908027B1 KR 100908027 B1 KR100908027 B1 KR 100908027B1 KR 1020080070769 A KR1020080070769 A KR 1020080070769A KR 20080070769 A KR20080070769 A KR 20080070769A KR 100908027 B1 KR100908027 B1 KR 100908027B1
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배임성
이정현
서해근
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Abstract

본 발명은 온실용 복합환경 제어기에 관한 것으로, 온실(1)의 내외부의 환경을 측정하기 위한 센서부(10)와, 온실의 천창 및 측창을 각각 개폐하는 모터(21,31)와, 상기 모터(21,31)와 연결되어 상기 모터(21,31)로 공급되는 과전류를 방지하고 상기 모터 축의 회전위치를 감지하는 홀소자(22,32)가 구비된 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와, 온실의 난방을 작동시키는 난방장치(40) 및 상기 센서부(10)에 의해 측정된 데이터와 사용자가 설정한 설정값의 차이에 따라 설정값으로 제어하도록 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30) 및 난방장치(40)를 제어하는 제어장치(50)로 구성된다.
이에 따라, 본 발명은 온실에 설치된 천창 및 측창을 개폐하는 모터를 과전류로부터 보호할 수 있으며, 홀소자를 이용하여 모터의 개폐작동시간으로 천창 및 측창의 개도를 제어함으로써 제어가 용이하고, 모터의 개폐작동시간이 변화됨으로써 발생될 수 있는 개도의 변화를 보정함으로써 정확한 개도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
온실, 복합환경 제어기, 천창, 측창, 개폐, 모터, 홀소자, 과전류방지, 회전위치 감지

Description

온실용 복합환경 제어기{Multiplex Environment Controller for Greenhouse}
본 발명은 온실용 복합환경 제어기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온실에서 재배하는 작물에 가해지는 환경조건들을 사용자가 설정한 수치에 상응하도록 온실의 환경제어에 필요한 측창 및 천창의 개도를 자동으로 제어하도록 하는 온실용 복합환경 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 기후변화에 의해 온실 내부의 온도나 습도가 사용자가 설정한 값 이상 또는 이하가 되면 제어기가 온실의 개폐기를 작동시켜 사용자가 원하는 온실내부 환경을 유지하게 된다.
특히, 온실에 설치된 천창 및 측창의 개도를 제어하여 온실내부 환경을 제어하게 되는데, 모터에 과전류가 공급되는 경우에는 모터의 작동이 불가하여 온실내부의 농작물의 피해를 가져오게 된다.
또한, 종래의 온실 개폐기는 온실 내부온도가 사용자가 이루고자 하는 설정온도 값과 차이가 나면 개폐기를 작동시키는데 천창 및 좌우 측창의 개폐주기 조절 및 범위제어가 제대로 정확하게 이루어지지 않고, 단계별로 열리고 닫히는 시간과 그 중간에 쉬는 시간이 일정하게 되어 설정온도와 온실 내부온도의 차이에 상관없이 일정한 주기로 개폐기를 열거나 닫기 때문에 온실 내부온도가 설정값과 현저한 차이가 발생하는 경우가 발생하기도 하였으며 이를 제어기가 제대로 보상하지 못하는 단점이 있었다.
아울러, 모터 축 회전의 정확한 위치를 파악하기 어려워 천창 및 측창이 개폐되었는지의 여부를 판단하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 온실 내부의 온습도, CO2 농도, 난방관 온도 등을 감지하여 사용자가 설정한 여러 가지 온도, 습도 및 기타 제어요건에 맞추어 온실의 환경제어에 필요한 천창 및 측창의 개도를 정확하게 제어하여 온실 내부 환경을 최적으로 유지시킬 수 있는 온실용 복합환경 제어기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 천창 및 측창을 개폐시키는 모터를 과전류로부터 보호할 수 있는 온실용 복합환경 제어기를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온실용 복합환경 제어기는 각종 센서에 의해 측정된 온실 내부의 환경조건과 사용자가 설정한 온실 내부의 환경조건의 차를 근거로 온실의 천창 및 측창을 각각 개폐하는 모터(21,31)와, 상기 모터(21,31)와 연결되어 상기 모터(21,31)로 공급되는 과전류를 방지하고 상기 모터 축의 회전위치를 감지하는 홀소자(22,32)가 구비된 천창 및 측창 개폐장치(20,30); 각종 센서에 의해 측정된 온실 내부의 환경조건과 사용자가 설정한 온실 내부의 환경조건의 차를 근거로 온실의 난방을 작동시키는 난방장치(40); 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)의 개폐조건과 난방장치(40)의 작동조건이 상기 온실(1) 내부의 환 경조건인 온도, 습도 및 CO2 농도와 외부 기상대에서 감지되는 온실 외부의 환경조건인 풍향, 풍속, 일사량 및 강우감지신호에 따라 소정의 프로그램에 의해 자동으로 선택되어지고, 상기 홀소자(22,32)에 의한 신호에 의해 상기 모터(21,31)의 개폐 작동시간으로 상기 천창 및 측창의 개도를 제어함으로써 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)의 작동을 제어하며, 상기 난방장치(40)의 작동을 제어하는 제어장치(50); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어장치(50)는 상기 홀소자(22,32)에 의한 신호에 의해 상기 모터(21,31)의 개폐 작동의 누적시간으로 상기 천창 및 측창 개도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어장치(50)는 상기 천창 및 측창의 개폐신호발생시 상기 홀소자(22,32)의 신호가 없을 경우 완전열림 또는 완전닫힘으로 인식하여 상기 모터(21,31)의 천창 및 측창 개폐시간을 수정하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어장치(50)는 온실(1)과 별도로 구비되어 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와 난방장치(40)를 원격제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어장치(50)는 상기 제어장치(50)로부터 수신하는 작동신호를 통해 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와 상기 난방장치(40)의 동작을 제어하는 통신 인터페이스부(60)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제어장치(50)는 무선통신망을 통해 사용자의 단말기(70)로 온실(1)의 상태 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어장치(50)는 한 대의 온실용 복합환경 제어기로 온실(1)의 여러 구역 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 온실용 복합환경 제어기는 온실에 설치된 천창 및 측창을 개폐하는 모터에 공급되는 과전류로부터 보호할 수 있으며, 홀소자를 이용하여 모터의 개폐작동시간으로 천창 및 측창의 개도를 제어함으로써 제어가 용이하고, 모터의 개폐작동시간이 변화됨으로써 발생될 수 있는 개도의 변화를 보정함으로써 정확한 개도를 제어하여 외부 기상, 온실내부온도 및 설정온도와의 차, CO2 농도 등 각종변수에 따라 작물재배에 적합하게끔 제어하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 온실용 복합환경 제어기를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 온실용 복합환경 제어기의 개략적인 구조를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 온실용 복합환경 제어기의 블록도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 다른 형태의 온실용 복합환경 제어기의 개략적인 구조를 도시한 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 온실용 복합환경 제어기는 온실(1)의 내 외부의 환경을 측정하기 위한 센서부(10)와, 온실의 천창 및 측창을 각각 개폐하는 모터(21,31)와, 상기 모터(21,31)와 연결되어 상기 모터(21,31)로 공급되는 과전류를 방지하고 상기 모터 축의 회전위치를 감지하는 홀소자(22,32)가 구비된 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와, 온실의 난방을 작동시키는 난방장치(40) 및 상기 센서부(10)에 의해 측정된 데이터와 사용자가 설정한 설정값의 차이에 따라 설정값으로 제어하도록 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30) 및 난방장치(40)를 제어하는 제어장치(50)로 구성된다.
온실(1)의 내부에는 온도센서(11), 습도센서(12)와 CO2 센서(13) 등 각종 센서가 설치되어 있으며, 온실(1)의 외부에는 풍향 및 풍속감지센서(14), 감우센서(15), 일사량 감지센서(16) 및 외부 온도센서(17)가 설치된다. 또한, 온실(1)의 천장에는 천창(2)이 설치되고 온실(1)의 측면에는 측창(3)이 설치되며, 천창(2)에는 천창 개폐장치(20)가 구비되고, 측창(3)에는 측창 개폐장치(30)가 구비된다. 천창 개폐장치(20)와 측창 개폐장치(30)에는 각각 천창 개폐 모터(21)와 측창 개폐 모터(31)가 구비된다. 상기 천창 개폐 모터(21)와 측창 개폐 모터(31)는 일반적으로 권취식을 사용하나 공지된 다른 형태를 사용할 수 있다.
상기 센서부(10)에서 측정된 값은 제어장치(50)로 보내지고, 상기 제어장치(50)는 사용자가 설정한 설정값으로 제어하도록 천창 및 측창 개폐장치(20,30) 및 난방장치(40)의 작동을 제어하게 된다.
온실의 천창 및 측창을 각각 개폐하는 모터(21,31)는 홀소자(22,32)가 구비 된다. 상기 홀소자(22,32)는 반도체의 홀효과를 이용한 소자로서, 소자를 관통하는 자속 밀도에 비례하는 출력전압이 얻어지는 소자이다. 여기에서 관통한다는 의미는 소자의 감자면(자속을 감지하는 면)에 수직 방향으로 입사하는 자계만을 검출한다는 의미이다. 또, N극과 S극은 역극성의 출력전압을 얻는다. 아울러, 홀소자의 감도는 감자부의 형상과 감자부를 구성하는 반도체 재료의 전자이동도에 의해 결정되며, 홀소자 재료는 InAs, GaAs, InAs 등이 사용된다.
상기와 같은 홀소자는 광센서가 빛의 강약에 따라 내부저항이 변화하듯이 자계의 반응에 따라 내부저항이 변화하게 된다. 이 내부저항에 의해 과전류가 방지되게 되며, 모터 축의 회전위치를 감지할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 홀소자(22,32)는 상기 모터(21,31)와 연결되어 상기 모터(21,31)로 공급되는 과전류를 방지하고, 상기 모터 축의 회전위치를 감지하는 역할을 한다.
상기 난방장치(40)는 각종 센서에 의해 측정된 온실 내부의 환경조건과 사용자가 설정한 온실 내부의 환경조건의 차를 근거로 온실의 난방을 작동시키는 역할을 한다. 상기 난방장치(40)는 공지된 것을 사용한다.
상기 제어장치(50)는 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)의 개폐조건과 난방장치(40)의 작동조건이 상기 온실(1) 내부의 환경조건인 온도, 습도 및 CO2 농도와 외부 기상대에서 감지되는 온실 외부의 환경조건인 풍향, 풍속, 일사량 및 강우감지신호에 따라 소정의 프로그램에 의해 자동으로 선택되어진다.
또한, 상기 제어장치(50)는 상기 홀소자(22,32)에 의한 신호에 의해 상기 모터(21,31)의 개폐 작동시간으로 상기 천창 및 측창의 개도를 제어함으로써 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)의 작동을 제어한다.
이때, 상기 제어장치(50)는 본 출원인이 출원하여 등록받은 특허등록번호 제10-0530673호(발명의 명칭: 온실용 복합환경 제어기)에 개시된 제어장치와 마찬가지로 도 2에 도시된 바와 같이, 홀소자(22,32)의 신호 및 온도, 습도 CO2 농도를 메인 PCB보드의 아날로그 멀티플렉스(51) 및 A/D 콘버터(52)를 거쳐 CPU(53)에 전달되도록 하여 제어할 수 있다. 아울러, 기상대의 풍향, 풍속, 외부온도, 일사량 및 강우감지 신호가 신호변환기를 거쳐 역시 CPU(53)에 전달되게 된다. 또한, 키매트릭스(Key Matrix)(54)를 사용하여 사용자가 원하는 온도, 습도, CO2 농도 및 일사량 범위, 그리고 풍향, 풍속 및 외부온도 제어변수 값이 CPU(53)에 전달되게 된다. 상기 키매트릭스(54)에는 각종 데이터를 사용자가 실시간으로 관찰할 수 있도록 디스플레이(55)가 구비되게 된다.
이에 따라 센서부(10)에서 측정된 값과 사용자에 의해 설정된 값을 비교하게 되어 온실의 환경을 사용자가 설정한 값으로 제어하게 된다.
아울러, 상기 제어장치(50)는 비상시 경보음을 울리거나 또는 유선으로 사용자에게 경보신호를 통보하는 기능을 추가로 구비할 수 있다.
아울러, 상기 제어장치(50)는 한 대의 온실용 복합환경 제어기로 온실(1)의 여러 구역 제어가 가능하다.
아울러, 상기 제어장치(50)는 상기 난방장치(40)의 작동을 제어한다.
이때, 상기 제어장치(50)는 상기 홀소자(22,32)에 의한 신호에 의해 상기 모터(21,31)의 개폐 작동의 누적시간으로 상기 천창 및 측창 개도를 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들어 천창 및 측창이 완전 닫힘상태에서 천창 및 측창 개폐장치의 상기 모터(21,31)에 의한 천창 및 측창의 완전 열림시간이 30초이며, 천창 및 측창이 완전열림상태에서 상기 모터(21,31)에 의한 천창 및 측창의 완전 담힘시간이 20초라고 가정하고, 천창 및 측창이 완전 닫힘상태에서 천창 및 측창이 5초간 열리며 이 상태에서 2초간 닫히면, 천창 및 측창의 열림시간은 천창 및 측창이 5초간 열린 상태에서 2초간 닫힌 시간을 천창 및 측창의 열림시간으로 환산하여 이 환산된 시간을 제외하여 천창 및 측창의 열림시간을 계산하게 된다. 이와 같이 상기 제어장치(50)는 상기 모터(21,31)의 개폐 작동의 누적시간으로 환산하여 상기 천창 및 측창 개도를 제어하게 되므로 제어가 용이하다.
또, 상기 제어장치(50)는 상기 천창 및 측창의 개폐신호발생시 상기 홀소자(22,32)의 신호가 없을 경우에는 상기 천창 및 측창이 완전열림 또는 완전닫힘으로 인식하여 상기 모터(21,31)의 천창 및 측창 개폐시간을 수정하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 천창 및 측창의 조건(하중, 바람의 영향 등)에 따라 열림시간과 닫힘시간이 변동될 수 있으므로 상기 천창 및 측창의 개폐신호발생시 상기 홀소자(22,32)의 신호가 없을 경우를 상기 천창 및 측창이 완전열림 또는 완전닫힘으로 인식하도록 하여 상기 모터(21,31)의 천창 및 측창 개폐시간을 수정함으로써 천창 및 측창의 정확한 개도를 제어할 수 있도록 한다. 이에 따라 모터 축의 회전위치를 정확하게 파악함으로써 천창 및 측창이 개폐되었는지의 여부를 판단하기가 용이하여 천창 및 측창의 정확한 개도를 제어할 수 있게 된다.
아울러, 상기 제어장치(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 온실(1)과 별도로 구비되어 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와 난방장치(40)를 원격제어할 수 있다.
또한, 상기 제어장치(50)는 상기 제어장치(50)로부터 수신하는 작동신호를 통해 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와 상기 난방장치(40)의 동작을 제어하는 통신 인터페이스부(60)가 더 구비된 것이 바람직하다.
또, 상기 제어장치(50)는 무선통신망을 통해 사용자의 단말기(70)로 온실(1)의 상태 데이터를 전송할 수 있다.
미설명부호 4는 온실(1)의 천장을 덮어 온실내부로 공급되는 태양광을 조절하는 스크린이다.
도 1은 본 발명에 따른 온실용 복합환경 제어기의 개략적인 구조를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 온실용 복합환경 제어기의 블록도면.
도 3은 본 발명에 따른 다른 형태의 온실용 복합환경 제어기의 개략적인 구조를 도시한 개략도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1: 온실 2: 천창
3: 측창 20: 천창 개폐장치
30: 측창 개폐장치 21: 천창 개폐 모터
31: 측창 개폐 모터 40: 난방장치
50: 제어장치 60: 통신 인터페이스부
70: 단말기

Claims (7)

  1. 각종 센서에 의해 측정된 온실 내부의 환경조건과 사용자가 설정한 온실 내부의 환경조건의 차를 근거로 온실의 천창 및 측창을 각각 개폐하는 모터(21,31)와, 상기 모터(21,31)와 연결되어 상기 모터(21,31)로 공급되는 과전류를 방지하고 상기 모터 축의 회전위치를 감지하는 홀소자(22,32)가 구비된 천창 및 측창 개폐장치(20,30);
    각종 센서에 의해 측정된 온실 내부의 환경조건과 사용자가 설정한 온실 내부의 환경조건의 차를 근거로 온실의 난방을 작동시키는 난방장치(40);
    상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)의 개폐조건과 난방장치(40)의 작동조건이 상기 온실(1) 내부의 환경조건인 온도, 습도 및 CO2 농도와 외부 기상대에서 감지되는 온실 외부의 환경조건인 풍향, 풍속, 일사량 및 강우감지신호에 따라 소정의 프로그램에 의해 자동으로 선택되어지고, 상기 홀소자(22,32)에 의한 신호에 의해 상기 모터(21,31)의 개폐 작동시간으로 상기 천창 및 측창의 개도를 제어함으로써 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)의 작동을 제어하며, 상기 난방장치(40)의 작동을 제어하는 제어장치(50);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 온실용 복합환경 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치(50)는 상기 홀소자(22,32)에 의한 신호에 의해 상기 모터(21,31)의 개폐 작동의 누적시간으로 상기 천창 및 측창 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 온실용 복합환경 제어기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어장치(50)는 상기 천창 및 측창의 개폐신호발생시 상기 홀소자(22,32)의 신호가 없을 경우 완전열림 또는 완전닫힘으로 인식하여 상기 모터(21,31)의 천창 및 측창 개폐시간을 수정하는 것을 특징으로 하는 온실용 복합환경 제어기.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항 내지 제 3 항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치(50)는 온실(1)과 별도로 구비되어 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와 난방장치(40)를 원격제어하는 것을 특징으로 하는 온실용 복합환경 제어기.
  5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 4 항에 있어서,
    상기 제어장치(50)는 상기 제어장치(50)로부터 수신하는 작동신호를 통해 상기 천창 및 측창 개폐장치(20,30)와 상기 난방장치(40)의 동작을 제어하는 통신 인터페이스부(60)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 온실용 복합환경 제어기.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    상기 제어장치(50)는 무선통신망을 통해 사용자의 단말기(70)로 온실(1)의 상태 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 온실용 복합환경 제어기.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 4 항에 있어서,
    상기 제어장치(50)는 한 대의 온실용 복합환경 제어기로 온실(1)의 여러 구역 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 온실용 복합환경 제어기.
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