KR100934369B1 - 화초용 습도 센서 및 그 관리 시스템 - Google Patents

화초용 습도 센서 및 그 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전용량을 이용한 화초용 습도 센서 및 그 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 유연하고 투수성이 있는 전극 패드를 사용해 구성이 간단하고, 전력 소모량이 적으며, 높은 정밀도를 가지는 화초용 습도 센서 및 그 관리 시스템에 대한 것이다.
본 발명의 투수성 전극 패드를 이용한 화초용 습도 센서는 실과 도전체의 세사를 조합한 직물이거나 종이 패드에 그물형태의 도전체 세사를 결합하여 투수성, 전도성 및 유연성을 가지는 2개의 전극 패드; 상기 2개의 전극 패드 사이에 위치하고 수분의 흡수성을 가지는 흡수층; 및 상기 2개의 전극 패드 사이의 정전용량의 변화를 통해 습도를 감지하는 감지부를 포함함에 기술적 특징이 있다.
화초, 화훼, 화분, 습도 센서, 전극 패드, 관리 시스템

Description

화초용 습도 센서 및 그 관리 시스템{Humidity sensor for flowers and management system therefor}
본 발명은 정전용량을 이용한 화초용 습도 센서 및 그 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 유연하고 투수성이 있는 전극 패드를 사용해 구성이 간단하고, 전력 소모량이 적으며, 높은 정밀도를 가지는 화초용 습도 센서 및 그 관리 시스템에 대한 것이다.
본 발명의 응용분야 중 하나인 습도 센서 분야에서 습도 센서는 그 작동원리에 따라, 다공질세라믹 또는 전해질에서 수분에 의해 변화되는 전도율을 이용하는 저항센서와, 고분자 중합체 등에 수분이 흡착될 때에 발생되는 유전율의 변화를 이용하는 정전용량형 센서로 나뉜다.
저항형 습도 센서는 저습도 영역 및 고습도 영역에서의 측정이 어렵고, 그 출력 또한 비선형이면서, 온도변화에 대한 변화폭이 크고, 수증기, 응결, 소금물 및 화학물질 등에 영향을 크게 받으며, 센서에 직류를 인가하면, 감습재료의 전해 작용 및 전극재료의 전리현상에 의해 영구적인 특성저하가 발생한다. 하지만, 정전용량형 습도 센서는 고분자 재질에 흡착되는 물 분자량에 따라 정전용량이 변화하는 원리를 이용하여 제조되는 센서로서, 그 습도측정범위가 1 ~ 100%로 넓고, 선형의 출력을 갖기 때문에 응용 회로가 간소하게 구현될 수 있으며, 측정 및 조절의 영역도 실온뿐만 아니라, 영하 40℃부터 100℃ 온도 범위에서 별도의 온도보상장치 없이 동작 가능하며, 직류에서 작동되므로 마이크로 컴퓨터를 활용한 회로에 적용하기가 쉽다.
그러나 종래의 용량형 습도 센서는 미세 소자 제조분야용으로만 한정되어 있어 매우 고가이고 농수산용, 의료용 및 일반 산업용으로써 적합하지 않다는 문제점이 있다.
아울러 본 발명의 습도 센서가 이용될 수 있는 습도 센서 분야의 경우 종래의 화초용 습도 센서는 실리콘 또는 합성수지 시트에 전도성 물질인 박막의 전극필름(알루미늄필름)을 일정한 간격을 두고 띠 형태로 코팅하되, 전극필름을 화초의 끝 부분까지 연장하여 알람장치와 접속되게 하여 수분이 전극필름에 접촉될 때 수분이 전도체 역할을 하여 부분적으로 코팅된 전극필름이 전기적으로 접속되어 수분 감지신호를 감지하는 형태인 것이 일반적이다.
이렇게 습도를 감지하여 알람을 송출하여 화초의 수분 공급시기를 인지할 수 있도록 하는 장치가 널리 제안되어 왔으나, 제조비용과 오동작 등의 문제로 인하여 실질적으로 제품화하여 실용화하는데 많은 제약이 있으며, 종래의 기술은 습도가 많은 경우에는 이온 등의 작용으로 전류의 흐름에 의해 감지가 가능하나 습도가 적 은 경우에는 이러한 감지가 어렵다.
또한, 전류 흐름을 이용하기 때문에 식물에 영향을 줄 수 있는 높은 전압이 양 전극 사이에 걸리게 되고, 수분에 의해 갑자기 큰 전류가 흐를 수 있어 갑작스런 자극을 줄 수 있다는 중요한 문제가 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 구성이 간단하고, 전력 소모량이 적으며, 높은 정밀도를 가지는 동시에 경제적이고, 농수산용, 의료용 및 산업용으로 이용하는데 적합한 화초용 습도 센서 및 이를 이용한 습도 센서 관리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 실과 도전체의 세사를 조합한 직물이거나 종이 패드에 그물형태의 도전체 세사를 결합하여 투수성, 전도성 및 유연성을 가지는 2개의 전극 패드; 상기 2개의 전극 패드 사이에 위치하고 수분의 흡수성을 가지는 흡수층; 및 상기 2개의 전극 패드 사이의 정전용량의 변화를 통해 습도를 감지하는 감지부를 포함하는 화초용 습도 센서에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 패드의 두께는 0.02mm~0.06mm임이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 감지부로부터 감지된 습도 신호를 받아 표시하는 디스플레이부를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 감지부로부터 감지된 습도 신호를 받아 수신부에 송신하고, 각각의 고유 식별신호를 수신부에 송신하는 하나 이상의 송신부를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 2개의 전극 패드 중 어느 하나와 상기 흡수층 사이에 구비된 방수층을 더 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 투수성 전극 패드를 이용하고, 하나 이상 구비되는 화초용 습도 센서; 상기 송신부에 구비된 하나 이상의 각각의 고유 식별신호를 송신하고, 상기 송신부에서 송신된 습도 신호를 수신하며, 각각의 상기 고유 식별신호를 통해 하나 이상의 화초용 습도 센서를 각각 구별하는 수신부; 상기 수신부에서 수신된 습도 여부를 표시하고, 하나 이상의 상기 습도 센서 각각에 대한 습도 여부를 구분하여 표시하는 관리 디스플레이부; 상기 수신부에서 습도 신호를 수신한 때 이를 스피커 등을 통해 알리는 알람부; 및 상기 수신부에서 습도 신호를 수신한 때 이를 무선단말기에 알리는 관리용 송신부를 포함하는 화초용 관리 시스템에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 화초용 습도 센서는 구조가 매우 간단하고, 정전용량의 변화를 감지하므로 전력 소모량이 매우 적고, 투수성이 높은 전극 패드를 사용해 정전용량의 변화를 측정하므로 정밀도가 높은 동시에 농수산용, 의료용 및 산업용으로 이용하는데 적합한 구조를 가지면서 경제적이라는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 화초용 습도 센서는 감지부와 송신부 등을 탈부착할 수 있어 매우 경제적이라는 현저하고도 유리한 효과가 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 화초용 습도 센서에 사용될 수 있는 전극 패드 및 그 사이의 흡수층을 도시한 개념도이다.
본 발명은 실과 도전체의 세사(細絲)를 합사 또는 조합한 직물이나 종이에 도전체의 세사(細絲)를 그물형상으로 부착한 전극 패드들(101, 102) 사이에 수분 등을 흡수할 수 있는 흡수층(103)을 가지고 패드들 사이의 정전용량의 변화를 감지하는 센서에 대한 것으로서, 습도를 측정하는데 사용될 수 있는 것이다.
실과 도전체의 세사(細絲)를 조합한 직물이란 도 2에서 도시된 바와 같이 실(202)과 도전체의 세사(細絲)(201)를 일정하게 섞은(조합) 직물을 말하며, 실과 도전체의 세사(細絲)를 합사한 경우란 실과 도전체의 세사(細絲)를 서로 꼬아 하나의 실을 만드는 것을 말한다. 이렇게 만들어진 실을 통해 직물을 짜 전극 패 드(101, 102)를 형성한다. 이때 실은 화학섬유나 면류 등 다양한 실들이 사용될 수 있고 도전체의 세사(細絲)는 알루미늄 합금이나 구리, 스테인리스 합금 등을 사용할 수 있고 경우에 따라서는 금이나 은 세사(細絲)를 사용할 수 있다. 또한, 전극 패드(101, 102)는 이러한 직물 이외에도 종이를 사용한 형태일 수도 있다.
전극 패드(101, 102)는 용도에 따라 다양한 두께를 가질 수 있으나, 측정 대상은 흡수층(103)에서의 정전용량 변화이므로 전극 패드(101, 102) 자체는 0.01mm ~ 0.05mm 정도로 매우 얇게 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 센서에는 전극 패드(101, 102)로서 직물 형태의 전극 패드 2개 또는 종이 형태의 전극 패드 2개를 사용하거나 직물 형태와 종이 형태를 하나씩 사용할 수도 있다.
이러한 전극 패드(101, 102)는 전도성은 물론 투수성을 가져 전극 패드(101, 102)를 통과한 수분이 전극 패드 사이의 흡수층(103)으로 빠르게 흡수될 수 있도록 함은 물론 매우 유연하여 측정대상에 밀착되도록 하여 더욱 정밀한 측정이 가능하도록 한다. 또한, 2개의 전극 패드(101,102) 중 어느 하나와 흡수층(103) 사이에 방수층을 더 구비할 수 있다.
양 전극 패드 사이에는 도 1에서와 같이 흡수층(103)이 형성된다. 흡수층(103)의 재질은 수분을 흡수할 수 있는 것이면 기존의 어떠한 물질도 사용될 수 있다. 흡수층(103)의 두께는 양 전극 패드 사이의 거리를 결정하게 되는데 센서의 용도와 정확도에 따라 알맞게 조절될 수 있다.
감지부(303)(도 3 참조)는 양 전극 패드 사이의 흡수층(103)이 수분 등을 흡 수하였을 때 양 전극 패드 사이의 정전용량 변화를 측정한다. 측정한 정전용량 변화를 통해 감지부(303)에서 얻는 결과 값의 종류에 따라 본 발명에 따른 센서의 용도가 정해지게 된다. 즉, 정전용량 변화를 정밀하게 측정하여 그 변화를 계속적으로 추적할 때에는 습도 센서로서 이용될 수 있다. 한편 한계 정전용량 변화에 대해서만 감지하는 경우에는 화초용 습도 센서로서 이용될 수 있다.
감지부(303)(도 3 참조)에서 감지되어 도출된 결과 값에 대한 신호는 센서에 부착된 디스플레이부(305)(도 3 참조)로 보내져 디스플레이되거나 송신부(304)(도 3 참조)에 보내져 송신부(304)에서 송신된 신호를 받는 수신부(310)(도 3 참조)를 구비한 수신 장치에서 디스플레이되거나 스피커를 통한 알람이 이루어질 수 있다. 송신부와 수신부는 그 용어에 불구하고 수신부는 센서에서 일정한 명령을 수행할 수 있도록 하는 신호를 송신할 수 있고 송신부에서는 이러한 명령을 수신하도록 할 수 있는 것이며, 용어에 의하여 그 기능이 국한되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화초용 습도 센서와 그 수신부측 장치를 나타내는 개략도이다. 본 실시예에 따른 화초용 습도 센서는 전극 패드(301, 302), 감지부(303), 송신부(304), 디스플레이부(305), 각 전극 패드(301, 302)와 감지부(303) 또는 전원을 연결하는 입력단자(306), 센서의 민감도를 조절하는 가변저항(307), 전원부(308) 등을 구비한다. 아울러 수신부측에는 수신부(310)와 관리 디스플레이부(311)를 포함한다.
본 실시예에 따른 화초용 습도 센서와 그 수신부측 장치는 습도 센서 관리 시스템을 구성한다. 이때 습도 센서는 하나 또는 그 이상이 될 수 있으며, 습도 센 서가 복수 개인 경우 복수의 습도 센서의 송신부(304)는 각기 고유 식별신호를 가져 수신부(310)에서 어느 습도 센서로부터 들어오는 신호인지 인식하도록 한다. 수신부측 장치는 습도 센서로부터의 신호를 받는 수신부(310) 및 상기 수신부(310)에서 수신된 습도를 표시하는 관리 디스플레이부(311)를 포함한다. 고유 식별신호를 통해 어느 습도 센서로부터의 신호인지를 판단하여 해당 습도 센서로부터의 습도 데이터를 디스플레이한다. 아울러 송신부 및 수신부측 장치에는 혼신이 없도록 하는 양방향 통신 수단 또는 단방향 통신 수단이 구성되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 습도 센서 관리 시스템은 농산물 재배용 용기, 씨앗 발아 장치, 저장되거나 전시된 농수산물의 관리 시스템 또는 매우 건조한 환경이 유지되어야 하는 산업용 밀폐 시설 등에 사용될 수 있어 그 응용범위가 넓다. 특히 직물 또는 종이 재질로 이루어져 유연성과 투수성이 좋은 전극 패드를 필요로 하는 습도 관리 분야에 폭 넓게 응용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 화초용 습도 센서를 기저귀에 적용한 실시예이다. 습도 센서의 내측 전극 패드(401)는 기저귀의 내측 커버(402)와 흡수층(403) 사이에 부착된다. 외측 전극 패드(미도시) 바깥쪽에는 방수 커버(404)와 외측 커버(405)가 형성된다. 더욱 바람직하게는 도 4와 달리 흡수층과 외측 전극 패드 사이에 방수 커버가 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 습도 센서의 내측 전극 패드는 내측 커버(402)와 흡수층(403) 사이의 특정 위치에만 장착될 수 있으며, 이러한 위치는 기저귀 자체의 용도가 유아용, 환자용 등 그 용도에 따라서 달라질 수 있다. 이때 기저귀 내에서 전극 패드 및 흡수 층의 위치 변경이 인위적으로 허용되도록 구성하는 것도 가능하다.
전극 패드와 연결된 감지부 및 송신부나 디스플레이부는 기저귀의 벨트 부근에 장착되며, 연결 단자를 통해 전극 패드와 분리, 연결이 가능하도록 구성될 수 있다. 이때 전극 패드의 위치와 형태는 응용에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 감지부는 기저귀 착용자가 용변을 본 경우 전극 패드 사이의 정전용량 변화를 감지하여 그와 관련한 신호를 송신부 또는 디스플레이부에 보내도록 구성된다. 감지부의 용변 여부 감지는 계속적으로 이루어지거나 일정 시간마다 주기적으로 이루어질 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 습도 센서는 전원에 대한 전원 수명 측정 수단을 내장하여 전원 수명이 기준치 이하로 남은 경우 송신부 또는 디스플레이부에 해당 신호를 보내도록 구성할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예에 따른 화초용 습도 센서와 그 관리 장치를 통해 화초용 관리 시스템을 구성할 수 있다. 관리 장치는 송신부로부터의 습도 신호를 수신하는 수신부와 수신부에서 수신되는 습도 여부를 표시하는 관리 디스플레이부를 포함한다.
또한 본 발명의 화초용 관리 시스템은 복수의 화초용 습도 센서를 관리하되 복수의 화초용 습도 센서의 송신부는 각기 고유 식별신호를 가져 관리 장치의 수신부에서 어느 습도 센서로부터 들어오는 신호인지 인식하도록 구성할 수 있다. 관리 장치는 수신된 신호의 고유 식별신호를 통해 어느 습도 센서로부터의 신호인지를 판단하여 해당 습도 센서에 해당되는 표시를 디스플레이한다. 관리 장치는 스피커 등을 통해 알람을 울릴 수 있으며, 외부 관리자의 페이저 등의 무선 단말기에 해당 신호를 송출할 수 있는 관리 송신부를 구비할 수 있다.
또한, 수신부는 상기 송신부에 구비된 하나 이상의 각각의 고유 식별신호를 송신하고, 상기 송신부에서 송신된 습도 신호를 수신하며, 각각의 상기 고유 식별신호를 통해 하나 이상의 화초용 습도 센서를 각각 구별한다.
아울러 관리 장치에서는 각 화초용 습도 센서로부터 수신한 습도 신호의 수신 데이터를 각 화초용 습도 센서별로 저장하여 그 데이터를 진단용으로 활용할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 화초용 습도 센서에 사용될 수 있는 전극 패드 및 그 사이의 흡수층을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실과 도전체의 세사(細絲)를 조합한 직물을 사용한 전극 패드의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화초용 습도 센서와 그 수신부측 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 화초용 습도 센서를 기저귀에 적용한 실시예이다.
<도면의 중요부분의 부호에 대한 설명>
101, 102, 301, 302: 전극 패드 103: 흡수층
201: 도전체의 세사(細絲) 202: 실
203, 306: 연결 단자 303: 감지부
304: 송신부 305: 디스플레이부
307: 가변 저항 308: 전원부
310: 수신부 311: 관리 디스플레이부
401: (내측)전극 패드 402: 내측 커버
403: 흡수층 404: 방수 커버
405: 외측 커버

Claims (7)

  1. 상호 이격되어 대향하는 2개의 전극 패드와;
    상기 2개의 전극 패드 사이에 위치하여 입수되는 수분을 유치하는 흡수층과;
    상기 수분에 따른 상기 2개의 전극 패드 간의 정전용량의 변화를 통해 습도를 감지하여 습도신호를 출력하는 감지부를 포함하고, 상기 2개의 전극 패드는 도전체의 세사 및 실이 각각 경사 또는 위사로서 직조된 직물패드와, 도전체의 세사가 종이에 그물형상으로 부착된 종이패드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 되는 화초용 습도 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패드의 두께는 0.02mm~0.06mm인 화초용 습도 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 습도신호를 수신하여 습도 데이터를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 화초용 습도 센서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 습도신호와 고유식별신호를 송신하는 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 의한 하나 이상의 화초용 습도 센서부와;
    상기 하나 이상의 화초용 습도 센서부로부터 상기 습도신호와 고유식별신호를 수신하고 이 고유식별신호에 해당하는 화초용 습도 센서부를 식별하는 수신부와;
    상기 수신부로부터 상기 식별된 화초용 습도 센서부 및 해당 습도의 데이터를 입력받아 이를 함께 표시하는 관리 디스플레이부와;
    상기 수신부에서 습도 신호를 수신한 때 이를 알리는 알람부를 포함하는 화초용 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 습도신호와 고유식별신호를 수신하고 이 고유식별신호를 다시 상기 습도 센서부로 송신하는 화초용 관리 시스템.
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