KR101036598B1 - The apparatus of plant cultivation with a concentrate light of fiber-optic cable and solar lighting control unit - Google Patents

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KR101036598B1 KR1020100057085A KR20100057085A KR101036598B1 KR 101036598 B1 KR101036598 B1 KR 101036598B1 KR 1020100057085 A KR1020100057085 A KR 1020100057085A KR 20100057085 A KR20100057085 A KR 20100057085A KR 101036598 B1 KR101036598 B1 KR 101036598B1
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Abstract

PURPOSE: An LED concentrating plant cultivation apparatus is provided to control the plant cultivation apparatus for securing the desired light intensity, light distribution property, and light intensity of the plant cultivation apparatus. CONSTITUTION: An LED concentrating plant cultivation apparatus comprises the following: a solar light intensity control unit formed with a sensor using, a variable light measuring controller, a wireless controller, an LED concentrating illumination controller, and a dimming control circuit unit; LED modules(220) installed in a square box shaped body(210) for generating light sources; a multi-optical fiber(230) directly connected to a light emitting element of the LED modules, for transferring light from LEDs to an optical cable adapter(240); and the optical cable adapter connected to the multi-optical fiber and an illuminating optical cable(250).

Description

태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 ＬＥＤ 집광형 식물 재배 장치{THE APPARATUS OF PLANT CULTIVATION WITH A CONCENTRATE LIGHT OF FIBER-OPTIC CABLE AND SOLAR LIGHTING CONTROL UNIT}LED condensing plant cultivation apparatus for controlling the light output under the control of the solar illuminance control unit {THE APPARATUS OF PLANT CULTIVATION WITH A CONCENTRATE LIGHT OF FIBER-OPTIC CABLE AND SOLAR LIGHTING CONTROL UNIT}

본 발명은 식물공장로 비춰지는 태양광의 세기, 온도를 측정한 후, 마이컴의 제어를 통해 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 측정된 광조사량을 연산하고, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어하여 파장대별로 조사시키는 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치에 관한 것이다.
According to the present invention, after measuring the intensity and temperature of sunlight emitted to a plant factory, the light irradiation amount measured on the reference light demand of the plant plant cultivated crops is calculated through the control of the microcomputer, and the LED condensed plant according to the calculated result The present invention relates to an LED condensing plant cultivation device for controlling light output under the control of a solar illuminance control unit that controls the light output of the cultivation device and irradiates by wavelength band.

종래의 식물재배는 토양에 종자를 심고, 비료와 수분을 공급하고, 태양광에 의해 식물내부에서 일어나는 광합성에 의한 재배가 일반적이 재배방법이었다.Conventional plant cultivation has generally been a method of planting seeds in soil, supplying fertilizers and moisture, and cultivation by photosynthesis occurring inside plants by sunlight.

상기 재배방법은 기후나 날씨 등에 의해 생산에 영향이 발생하거나 또한 비료나 농약 등을 사용하기 때문에 비용이 발생하기도 하고, 농약에 의한 오염문제도 부정할 수 없는 문제점 중에 하나였다.The cultivation method is one of the problems that the production is affected by the weather or the weather, or because of the use of fertilizers or pesticides, costs, and the problem of contamination by pesticides can not be denied.

최근, 태양광을 대신할 광원으로 형광등, 메탈할로겐램프, LED등을 사용한 식물재배를 실시할 수 있게 되었다.Recently, plant cultivation using a fluorescent lamp, a metal halogen lamp, and an LED lamp can be performed as a light source to replace sunlight.

이러한 재배 방법은 식물의 성장이 광합성에 의해 이루어지는 점을 주목하여 광합성에 필요한 빛의 파장을 가하는 것으로 식물의 성장을 촉진시키는 방법이다.This cultivation method is a method of accelerating the growth of plants by applying the wavelength of light necessary for photosynthesis, paying attention to the fact that the growth of plants is caused by photosynthesis.

상기 재배방법으로 재배를 할 경우에 기후나 날씨의 영향을 받지 않고, 무농약으로 식물을 재배할 수 있게 되었다.When cultivation by the above cultivation method is able to grow plants with no pesticides, without being influenced by climate or weather.

하지만, 형광등의 경우 광량이 부족하고, 메탈할로겐램프의 경우 자체 발생하는 열로 인한 문제와 소비전력이 매우 높아 사용상에 문제가 있었다.However, in the case of fluorescent lamps, the amount of light is insufficient, and in the case of metal halogen lamps, problems due to heat generated and power consumption are very high.

또한, 식물에 발광시키는 LED 조명장치가 식물공장(비닐하우스, 식물재배용빌딩을 모두 포함)으로 비춰지는 태양광의 일사량과 무관하게 점등되어, 불필요한 난방비와 전력소비가 발생되는 문제점이 있었다.In addition, the LED lighting device that emits light to the plant is turned on irrespective of the solar radiation emitted to the plant factory (including both vinyl house, plant cultivation building), there was a problem that unnecessary heating costs and power consumption occurs.

그리고, 등록특허공보 제10-0933994호에서 비닐하우스 재배용 작물에 LED 광원을 발광시켜 식물을 재배하는 장치로 이루어지고, 상기 식물 재배 장치는 비닐하우스로 비춰지는 태양광의 세기, 온도를 측정한 후, 마이컴의 제어를 통해 비닐하우스 재배용 작물의 기준 광 요구량에 측정된 광조사량을 연산하고, 그 연산된 결과에 따라 LED형 식물재배등의 광출력을 제어하여 파장대별로 조사시키는 광요구량 자동제어 유닛이 포함되어 구성된 광요구량 자동제어 유닛을 통한 비닐하우스용 식물 재배 장치 및 방법이 제시된 바 있으나, 이는 복수개의 LED 불빛만으로 식물에 조사시켜주기 때문에 조도가 낮고, 무엇보다 식물공장 재배용 작물의 종류 및 발아, 개화, 성장시기에 맞춰 1:1로 가시광선 파장대를 선별하여 광출력시킬 수가 없어, 식물공장 재배용 작물에 닿을 수 있는 빛이 감소되어 식물공장 재배용 작물의 개화시기를 놓쳐서 생산량을 오히려 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
And, in the Patent Publication No. 10-0933994 made of a device for cultivating the plant by emitting an LED light source to the greenhouse cultivation crop, the plant cultivation apparatus after measuring the intensity, temperature of the sunlight reflected by the vinyl house, It includes a light demand automatic control unit that calculates the amount of light irradiation measured to the standard light demand of the greenhouse crops for cultivation by the microcomputer, and controls the light output of LED-type plant cultivation according to the calculated result to irradiate by wavelength band. The plant and cultivation device for a plastic house through the automatic light demand control unit has been proposed, but the illumination is low because it irradiates the plant with only a plurality of LED lights, and above all, the type and germination and flowering of the plant plant cultivation crops. , Crops for plant factory cultivation cannot be outputted with visible wavelength band 1: 1 There was a problem in that the light that can reach the reduced production rather than miss the flowering period of the plant plant cultivation crops.

등록특허공보 제10-0933994호(2009년12월28일 공고)Patent Application Publication No. 10-0933994 (August 28, 2009)

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 복수개의 광원을 모아 하나의 빛으로 비출 수 있어 먼 거리에서도 필요한 조도를 확보할 수 있고, 집광렌즈의 광원각도를 조정하여 원하는 거리에서 원하는 조도 및 배광특성이 나타나도록 조절할 수 있으며, 기존의 식물공장에 비해 난방비 및 전기료를 80%로 줄일 수 있고, 식물공장 재배용 작물의 종류 및 발아, 개화, 성장시기에 맞춰 1:1로 가시광선 파장대를 선별하여 광출력시킬 수 있어, 출하시기에 맞게 맞춤생산을 할 수 있고, 작물의 개화시기 조절하여 생산량을 증대시킬 수 있는 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, in the present invention, a plurality of light sources can be collected and shined as a single light, so that the required illuminance can be secured at a long distance, and the desired illuminance and light distribution characteristics can be adjusted at a desired distance by adjusting the light source angle of the condenser lens. It can be controlled to appear, and it can reduce heating cost and electricity cost by 80% compared to the existing plant factory, and selects visible light wavelength band 1: 1 to match the type, germination, flowering and growth time of plant plant cultivation. To provide a LED condensed plant cultivation device that can control the light output under the control of the solar illuminance control unit that can be customized to meet the shipping time, and can adjust the flowering time of the crop to increase the yield There is a purpose.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치는LED condensing plant cultivation apparatus for controlling the light output under the control of the solar illuminance control unit according to the present invention to achieve the above object

식물공장 재배용 작물에 LED 집광형 광원을 발광시켜 식물을 재배하는 식물재배장치(1)로 이루어지고,It consists of a plant cultivation device (1) for cultivating plants by emitting a light-emitting LED condensed light source on the plant plant cultivation crops,

상기 식물공장로 비춰지는 태양광의 세기, 온도를 측정한 후, 마이컴의 제어를 통해 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 측정된 광조사량을 연산하고, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어하는 태양광 조도제어 유닛(100)과,After measuring the intensity and temperature of the sunlight reflected to the plant factory, the light irradiation amount measured on the reference light demand of the plant plant cultivated crops is calculated through the control of the microcomputer, LED condensing plant cultivation device according to the calculated result Solar illuminance control unit 100 for controlling the light output of the,

태양광 조도제어 유닛의 광출력 제어신호에 따라 출력되어 하나 또는 복수개의 광원을 모아 하나의 빛으로 비추면서 식물공장 재배용 작물에 파장대별로 조사시키는 LED 집광형 식물재배장치(200)으로 구성됨으로서 달성된다.
It is achieved by the LED condensing plant cultivation device 200, which is output according to the light output control signal of the solar illuminance control unit and collects one or a plurality of light sources and illuminates with one light and irradiates the crops for plant plant cultivation by wavelength band. .

이상에서 설명드린 바와 같이, 본 발명에서는 복수개의 광원을 모아 하나의 빛으로 비출 수 있어 먼 거리에서도 필요한 조도를 확보할 수 있고, 집광렌즈의 광원각도를 조정하여 원하는 거리에서 원하는 조도 및 배광특성이 나타나도록 조절할 수 있으며, 기존의 식물공장에 비해 난방비 및 전기료를 80%로 줄일 수 있고, 식물공장 재배용 작물의 종류 및 발아, 개화, 성장시기에 맞춰 1:1로 가시광선 파장대를 선별하여 광출력시킬 수 있어, 출하시기에 맞게 맞춤생산을 할 수 있고, 작물의 개화시기 조절하여 생산량을 증대시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
As described above, in the present invention, a plurality of light sources can be collected and emitted as a single light, so that the required illuminance can be secured at a long distance, and the desired illuminance and light distribution characteristics can be adjusted at a desired distance by adjusting the light source angle of the condenser lens. It can be controlled to appear, and it can reduce heating cost and electricity cost by 80% compared to the existing plant factory, and selects visible light wavelength band 1: 1 to match the type, germination, flowering and growth time of plant plant cultivation. It can be made, can be customized production according to the shipping time, the crop has a good effect to increase the production by adjusting the flowering time.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 태양광 조도제어 유닛(100)과 LED 집광형 식물재배장치(200)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 태양광 조도제어 유닛(100)의 구성요소를 구체적으로 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 LED 집광형 식물재배장치(200)의 구성요소를 구체적으로 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 LED 집광형 조명제어기(140)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 LED 집광형 식물재배장치(200)가 내부 하단에 위치된 디밍제어회로부의 광출력 제어신호에 따라 동작되어 하나 또는 복수개의 광원을 모아 하나의 빛으로 비추면서 고유식별 ID로 설정된 식물공장 재배용 작물의 발아, 개화, 성장시기에 따라 LED 색상과 가시광선 파장대별로 확산시켜 조사시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 LED 집광형 식물재배장치(200)의 구성요소인 LED모듈(220), 멀티광파이버(230), 광케이블 어댑터(240), 조도용광케이블(250), 집광렌즈조정부(260), 확산판(270)을 도시한 분해사시도,
도 8은 본 발명에 따른 LED 집광형 식물재배장치(200)의 내부 구성요소를 도시한 내부단면도,
도 9는 본 발명에 따른 집광렌즈커버, 집광렌즈, 집광렌즈하우징의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 10은 본 발명에 따른 마이컴부와 다른 기기와의 연결상태를 도시한 회로도,
도 11은 본 발명에 따른 상하이동 조절판(280)이 유리관 상단 일측에 위치되어, 복수개의 조도용광케이블 선단을 삽입시켜 지지한 후, 식물공장 재배용 작물의 발육에 따른 위치센서값에 따라 조도용광케이블의 상하높이가 마이컴부의 제어신호에 따라 하향방향으로 조절되는 것을 도시한 일실시예도,
도 12는 본 발명에 따른 상하이동 조절판(280)이 유리관 상단 일측에 위치되어, 복수개의 조도용광케이블 선단을 삽입시켜 지지한 후, 식물공장 재배용 작물의 발육에 따른 위치센서값에 따라 조도용광케이블의 상하높이가 마이컴부의 제어신호에 따라 상향방향으로 조절되는 것을 도시한 일실시예도.1 is a perspective view showing an LED concentrating plant cultivation apparatus for controlling light output under the control of a solar illuminance control unit according to the present invention,
Figure 2 is a block diagram showing the components of the solar light intensity control unit 100 and the LED concentrating plant cultivation device 200 according to the present invention,
3 is a block diagram showing in detail the components of the solar illuminance control unit 100 according to the present invention,
4 is a block diagram showing in detail the components of the LED condensing plant cultivation apparatus 200 according to the present invention,
5 is a block diagram showing the components of the LED focusing light controller 140 according to the present invention;
Figure 6 is a LED condensing plant cultivation device 200 according to the present invention is operated according to the light output control signal of the dimming control circuit unit located at the bottom of the inner unique ID while collecting one or a plurality of light sources to shine as one light According to an embodiment of the present invention, the LED plants and the visible light are diffused and irradiated according to germination, flowering, and growth time of the plant plant cultivation crop set to
7 is an LED module 220, a multi-optical fiber 230, an optical cable adapter 240, an illumination light cable 250, a condenser lens adjusting unit 260, which is a component of the LED condensing plant cultivation apparatus 200 according to the present invention. ), An exploded perspective view showing the diffusion plate 270,
8 is an internal cross-sectional view showing the internal components of the LED concentrating plant cultivation apparatus 200 according to the present invention,
9 is an exploded perspective view showing components of a light collecting lens cover, a light collecting lens, and a light collecting lens housing according to the present invention;
10 is a circuit diagram illustrating a connection state between a microcomputer unit and another device according to the present invention;
Figure 11 is located in one side of the upper side of the glass tube 280 according to the present invention, after inserting and supporting a plurality of roughness optical cable ends, according to the position sensor value according to the development of the plant plant cultivation crop light intensity illumination cable One embodiment also shows that the up and down height of the control in the downward direction in accordance with the control signal of the microcomputer,
Figure 12 is located in one side of the upper side of the glass tube 280 according to the present invention, after inserting and supporting a plurality of illumination light cable ends, according to the position sensor value according to the development of the plant plant cultivation crop light illumination cable Figure 1 also shows that the vertical height of the upper direction is adjusted in accordance with the control signal of the microcomputer.

본 발명에 설명되는 LED 광원의 식물 재배 장치는 작물 광 생리(Photo-Physiology)의 중심이론을 적용하여 구성된다.The plant cultivation apparatus of the LED light source described in the present invention is configured by applying the central theory of crop light physiology (Photo-Physiology).

식물은 광수용 단백질인 파이토크롬(phytochrome)에 의해 적색광(660nm)과 초적색광(730nm)의 변화를 감지한다.Plants detect changes in red light (660 nm) and super red light (730 nm) by phytochrome, a photoreceptive protein.

즉, 엽록소 a는 적색광(660nm)을 흡수하고, 엽록소 b는 적색광(450nm)를 흡수한다.That is, chlorophyll a absorbs red light (660 nm) and chlorophyll b absorbs red light (450 nm).

광수용 단백질은 불활성형인 형태(Pr)로 존재하다가 적색광(Red)에 의해 활성형태(Pfr)로 전환되어 해길이의 인지, 종자발아, 광합성 산물의 체내이동, 길이신장, 개화, 색소 발현 등 식물의 반응을 유도하고 초적색광(Far-Red)에 의해 다시 불활성형태(Pr) 형태로 전환된다.Photoreceptor protein exists in inactive form (Pr) and then converted into active form (Pfr) by red light (Red) to recognize plant length, seed germination, body migration of photosynthetic products, length elongation, flowering and pigment expression. The reaction is induced and converted into inactive form by Pr-Red.

즉, 식물이 계절의 변화에 따라 해 길이가 봄과 여름철에 길어지고 가을철에 짧아지는 것을 인식하여 철에 따라 꽃이 피는 것도 광수용 단백질인 파이토 크롬 작용에 의한 해길이를 감지하는 능력이 있기 때문이다.
In other words, because plants recognize that the length of the sea grows in spring and summer and short in autumn as the season changes, flowering along the season of iron also has the ability to detect the length of the sun by the action of phytochrome, a photoreceptor protein. to be.

본 발명에서는 작물 광 생리(Photo-Physiology)의 중심이론을 이용하고, 태양광 조도 제어유닛의 제어를 통해 식물공장로 비춰지는 태양광의 세기, 온도, CO2량을 측정한 후, 마이컴의 제어를 통해 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 측정된 광조사량을 연산하고, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어하여 파장대별로 조사시키도록 구성함으로서, 저렴한 난방비와 전기료를 통해 잎들깨, 국화, 딸기, 참외, 토마토, 인삼, 채소 어린묘, 오이, 고추, 사과, 배, 복숭아와 같은 식물공장 재배용 작물을 광수용 단백질인 파이토크롬의 작용을 조절하여 과실의 당도 향상, 개화조절, 생육촉진시키는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the central theory of photo-physiology is used, and after measuring the intensity, temperature, and CO 2 amount of sunlight emitted to the plant factory through the control of the solar illuminance control unit, By calculating the light irradiation amount to the standard light demand of the plant plant cultivated crops, and by controlling the light output of the LED concentrating plant cultivation device according to the calculated result, it is configured to irradiate by the wavelength band, leaves through the low heating cost and electricity bill Plant sugar crops such as perilla, chrysanthemum, strawberries, melons, tomatoes, ginseng, vegetable seedlings, cucumbers, peppers, apples, pears, peaches, etc., regulate the action of phytochrome, a mineral water protein, to improve fruit sugar content and control flowering. It is characterized by promoting growth.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 태양광 조도제어 유닛(100)과, LED 집광형 식물재배장치(200)로 구성된다.
1 is a perspective view showing an LED concentrating plant cultivation apparatus for controlling the light output under the control of the solar illuminance control unit according to the present invention, which is a solar illuminance control unit 100, LED condensed plant cultivation Device 200.

먼저, 본 발명에 따른 태양광 조도제어 유닛(100)에 관해 설명한다.First, the solar illuminance control unit 100 according to the present invention will be described.

상기 태양광 조도제어 유닛(100)은 식물공장로 비춰지는 태양광의 세기, 온도, CO2량을 측정한 후, 마이컴의 제어를 통해 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 측정된 광조사량을 연산하고, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치(200)의 광출력을 제어하는 것으로, 이는 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 센서부(110), 조광측정제어기(120), 무선 컨트롤러(130), LED 집광형 조명제어기(140), 디밍제어회로부(150)가 구성된다.
The solar illuminance control unit 100 measures the intensity, temperature, and CO 2 amount of sunlight reflected to the plant factory, and calculates the amount of light irradiation measured to the reference light demand of the plant plant cultivated crops through the control of the microcomputer, According to the calculated result to control the light output of the LED condensing plant cultivation device 200, which is shown in Figures 2 and 3, the sensor unit 110, the light control controller 120, a wireless controller 130, the LED focusing light controller 140, and the dimming control circuit unit 150 are configured.

상기 센서부(110)는 식물공장로 비춰지는 태양광의 세기를 측정하는 광센서(111)와, 실내 온도를 측정하는 온도센서(112), 실내 CO2량을 측정하는 CO2측정센서(113)로 측정하는 것으로, 이는 도 2에서 도시한 바와 같이, 광센서(111), 온도센서(112), CO2측정센서(113), 위치센서(114)로 구성된다.The sensor unit 110 is measured by an optical sensor 111 for measuring the intensity of sunlight reflected by the plant factory, a temperature sensor 112 for measuring the indoor temperature, and a CO2 measuring sensor 113 for measuring the indoor CO2 amount. 2, the light sensor 111, the temperature sensor 112, the CO 2 measuring sensor 113, and the position sensor 114 are illustrated.

상기 광센서(111)는 황화 카드뮴 셀(CDS)로서, 카드뮴과 유황이 화합하여 생긴 황화카드뮴 결정에 금속다리를 붙인 부품으로써 가시광선이 없는 어두운 곳에서는 절연체와 같이 전류가 흐르지 않다가 가시광선이 닿으면 도체와 같이 전류가 잘 흐르는 성질을 가지고 있어서, 어두운 곳에서는 높은 저항값을 갖고 있다가 빛이 밝아질수록 자체의 내부 저항값이 낮아지는 특성을 갖는다.The optical sensor 111 is a cadmium sulfide cell (CDS), which is a component attached to a metal bridge to a cadmium sulfide crystal formed by the combination of cadmium and sulfur. In a dark place without visible light, current does not flow like an insulator in the dark place. When it touches, it has the property that current flows well like a conductor, so it has a high resistance value in a dark place, and the internal resistance value of the light decreases as the light gets brighter.

상기 온도센서(112)는 비닐 하우스 내부의 지지프레임 일측 또는 LED 집광형 식물재배장치 일측에 설치되어, 비닐 하우스 내부의 온도를 측정한다.The temperature sensor 112 is installed on one side of the support frame inside the vinyl house or one side of the LED condensing plant cultivation device, and measures the temperature inside the vinyl house.

이는 백금저항온도센서와 써미스터, 그리고, 반도체 온도센서 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.It is composed of one of the platinum resistance temperature sensor, thermistor, and semiconductor temperature sensor.

백금저항온도센서는 온도에 따라 백금의 저항치가 변하는 원리를 이용한 것으로 정확도가 높아 -260~630℃ 영역에서는 표준온도센서로 사용된다.Platinum resistance temperature sensor is based on the principle that the resistance value of platinum changes with temperature. It has high accuracy and is used as standard temperature sensor in -260 ~ 630 ℃.

써미스터는 금속산화물을 소결하여 만들며 온도에따라 저항치가 변하는 특성을 이용한 것으로 부특성(NTC) 서미스터, 정특성(PTC) 서미스터로 나눈다.Thermistors are made by sintering metal oxides, and use resistance characteristics that change with temperature. Thermistors are divided into negative characteristics (NTC) thermistors and positive characteristics (PTC) thermistors.

반도체 온도 센서는 다이오드의 순방향 전압 및 트랜지스터의 컬렉터-이미터 사이에 일정한 전류를 흘릴 때의 베이스-이미터 사이의 전압은 온도에 따라 직선적으로 변화하므로 이 특성을 온도 센서로써 이용한다.The semiconductor temperature sensor uses this characteristic as a temperature sensor because the voltage between the forward voltage of the diode and the base-emitter when a constant current flows between the collector-emitter of the transistor changes linearly with temperature.

이렇게 측정된 식물공장 내부의 온도는 마이컴부의 입력단자 일측에 입력된다.
The measured temperature inside the plant factory is input to one side of the input terminal of the microcomputer unit.

상기 CO2센서(113)는 식물공장 내의 실내 CO2량을 측정하는 센서로서, 식물공장 재배용 작물에서 배출되는 탄산가스를 측정한다.The CO2 sensor 113 is a sensor for measuring the amount of indoor CO2 in the plant factory, and measures the carbon dioxide gas emitted from the plant plant cultivation crop.

여기서, CO2가스는 광합성에 필수적인 것으로 CO2가스의 적정농도는 작물의 종류, 생육단계, 광도 및 수분등의 환경조건에 따라 다르다.
Here, CO2 gas is essential for photosynthesis, and the appropriate concentration of CO2 gas depends on environmental conditions such as crop type, growth stage, light intensity and moisture.

상기 위치센서(114)는 식물공장 재배용 작물의 일측에 설치되어 식물공장 재배용 작물의 발육에 따른 높이를 측정하여 마이컴부(143)로 전달시키는 것으로, 이는 빛 (가시광선, 적외선, 또는 레이저)과 초음파에 기반을 두고 있다. The position sensor 114 is installed on one side of the plant plant cultivation crops to measure the height according to the development of the plant plant cultivation crops to pass to the microcomputer 143, which is light (visible light, infrared, or laser) and It is based on ultrasound.

두 개의 기본적인 측정방법은 물체 위에 한 점을 만들어 주는 단일 광선에 의해 물체를 비추는 3 각 측량법 (triangulation) 방식이 사용된다. 한 점은 카메라 또는 포토트랜지스터와 같은 수신기와 같이 구성된다.
The two basic methods of measurement are triangulation, in which the object is illuminated by a single ray that creates a point on the object. One point consists of a receiver, such as a camera or phototransistor.

상기 조광측정제어기(120)는 복수개의 광센서를 측정하고, 측정된 태양광의 세기를 LED 집광형 조명제어기로 보내는 역할을 하는 것으로, 이는 DC12V 전압을 공급받아 구동되고, 일측에 LED 집광형 조명제어기(140)로부터 릴레이 제어신호를 입력받아 식물공장 내에 설치된 복수개의 광센서를 순차적으로 측정하고 저장한 후, LED 집광형 조명제어기로 출력시키도록 구성된다.The dimming measuring controller 120 measures a plurality of light sensors and sends the measured intensity of sunlight to the LED condensing type lighting controller, which is driven by receiving a DC12V voltage, and has an LED condensing type lighting controller on one side. After receiving the relay control signal from the 140 and sequentially measuring and storing a plurality of optical sensors installed in the plant factory, it is configured to output to the LED condensed light controller.

본 발명에 따른 조광측정제어기는 내부에 전원부와 센서입력부, 그리고, 센서출력부가 구성된다.Dimming measurement controller according to the present invention is configured with a power supply unit, a sensor input unit, and a sensor output unit therein.

상기 전원부는 DC12V 전압을 공급받아 각 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.The power supply unit receives a DC12V voltage and supplies power to each device.

상기 센서입력부는 센서부와 연결되어, 광센서로부터 측정된 태양광의 세기데이터와, 온도센서로부터 측정된 온도 데이터를 입력받는다.The sensor input unit is connected to the sensor unit and receives the intensity data of the sunlight measured from the optical sensor and the temperature data measured from the temperature sensor.

상기 센서출력부는 입력된 태양광의 세기데이터와 온도 데이터를 LED 집광형 조명제어기로 출력시키는 역할을 한다.The sensor output unit serves to output the intensity data and temperature data of the input sunlight to the LED condensed light controller.

상기 무선 컨트롤러(130)는 RF(Radio Frequency) 무선통신을 통해 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값을 무선으로 입력하고, 전체 기기의 동작을 무선으로 제어하는 것으로, 이는 RF(Radio Frequency) 송신부, 키패드부, LCD 패널부로 구성된다.The wireless controller 130 wirelessly inputs reference data values for a reference light requirement, a growth temperature of a cultivated crop, a humidity of a cultivated crop, and wirelessly operates an entire apparatus through RF (Radio Frequency) wireless communication. The control unit is composed of an RF (Radio Frequency) transmitter, a keypad unit, and an LCD panel unit.

상기 RF(Radio Frequency)송신부는 RF(Radio Frequency) 무선통신을 통해 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값을 무선으로 LED 집광형 조명제어기로 송신시키는 역할을 한다.The RF (Radio Frequency) transmitting unit wirelessly transmits the reference data value for the reference light requirement, the growth temperature of the cultivated crop, the humidity of the cultivated crop, and the reference data value wirelessly to the LED condensed light controller through the RF (Radio Frequency) wireless communication. Play a role.

상기 키패드부는 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값을 버튼을 눌러 입력시키는 역할을 한다.The keypad unit presses a button for inputting a reference light value required for a plant plant cultivation crop, a growth temperature of the plant cultivation crop, and a humidity data.

상기 LCD 패널부는 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값 및 LED 집광형 식물 재배 장치의 동작상태를 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
The LCD panel unit displays on the screen a reference light requirement for plant plant cultivated crops, a reference data value for the growth temperature and humidity of the cultivated crop, and an operation state of the LED light-concentrating plant cultivation apparatus.

상기 LED 집광형 조명제어기(140)는 일측이 무선 컨트롤러와 RF(Radio Frequency) 무선통신으로 연결되고, 타측이 RS-485((Recommended Standard 485)통신을 통해 PC모니터링부, 조광측정제어기, 디밍제어회로부가 연결되어 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값과, 기기 동작신호를 수신받고, 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 센서부로부터 측정된 광조사량을 연산한 후, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어하고, 식물공장 재배용 작물의 발육에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력 높이를 상하이동시키면서 자동으로 조절시키는 것으로, 이는 도 5에서 도시한 바와 같이, RF(Radio Frequency) 수신부(141), 마이컴부(142), RS-232(Recommended Standard 232)통신부(143), RS-485(Recommended Standard 485)통신컨버터부(144), 파장분류 제어부(145)로 구성된다.The LED condensed light controller 140 has one side connected to the wireless controller and RF (Radio Frequency) wireless communication, the other side through the RS-485 (Recommended Standard 485) communication PC monitoring unit, dimming measurement controller, dimming control The circuit unit is connected to receive the reference light value required for the plant plant cultivated crops, the reference data values for the growth temperature and humidity of the plant cultivated crops, and the operation signal, and the light measured from the sensor unit to the reference light demand of the plant plant cultivated crops. After calculating the irradiation amount, the light output of the LED concentrating plant cultivation device is controlled according to the calculated result, and automatically adjusts the light output height of the LED concentrating plant cultivation device as the plant grows. As shown in FIG. 5, this is an RF (Radio Frequency) receiving unit 141, a microcomputer unit 142, a RS-232 communication unit 143, and an RS-485 communication station. Dard 485) is composed of a communication converter unit 144, the wavelength classification control unit 145.

상기 RF(Radio Frequency) 수신부(141)는 무선 컨트롤러(130)와 RF(Radio Frequency) 통신망으로 연결되어, 무선 컨트롤러(130)로부터 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값을 무선으로 수신받아 마이컴부의 입력단자 일측에 전달시킨다.The RF (Radio Frequency) receiving unit 141 is connected to the wireless controller 130 and the RF (Radio Frequency) communication network, the reference light requirement for the plant plant crops from the wireless controller 130, the growth temperature, humidity of the cultivation crops Receives a reference data value for wirelessly and transmits it to one side of the input terminal of the microcomputer.

상기 마이컴부(142)는 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 센서부로부터 측정된 광조사량을 연산한 후, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어하여 파장대별로 조사되도록 제어하고, 식물공장 재배용 작물의 발육에 따라 측정된 위치센서값을 전달받아 LED 집광형 식물재배장치의 광출력 높이를 상하이동시키면서 자동으로 조절시키는 역할을 한다.The microcomputer unit 142 calculates the light irradiation amount measured from the sensor unit to the reference light demand of the plant plant cultivation crop, and then controls the light output of the LED light-type plant cultivation device according to the calculated result to be irradiated for each wavelength band It controls and automatically adjusts the height of light output of the LED concentrating plant cultivation device by receiving the position sensor value measured according to the growth of plant plant cultivation crops.

본 발명에 따른 마이컴부는 80C51로 구성된다.The microcomputer unit according to the present invention is composed of 80C51.

이는 도 10에서 도시한 바와 같이, 입력단자 일측에 센싱저항 R1을 통해 광센서가 연결되고, 입력단자 타측에 온도센서가 연결되며, 입력단자 타측에 CO2측정센서가 연결되고, 입력단자 타측에 위치센서가 연결되어 식물공장 재배용 작물의 발육에 따라 측정된 위치센서값을 입력받고, 출력단자 일측에 DC-DC 컨버터가 연결되어 PWM(Pulse Width Modulation :펄스폭변조) 출력제어신호를 출력시키며, 입력단자 일측에 전력 센싱저항 R2을 통해 LED 집광형 식물재배장치의 LED모듈과 연결되어, 단일 컬러 LED 모듈 또는 풀 컬러 LED 모듈 작동에 따른 부하전력의 세기가 입력되며, 출력단자 타측에 파장분류 제어부가 연결되어 식물공장 재배용 작물의 종류 및 발아, 개화, 성장시기에 맞춰 1:1로 가시광선 파장대를 선별하여 LED 집광형 식물재배장치로 출력시키며, 출력단자 일측에 더블형유압실린더가 연결되어 식물공장 재배용 작물의 발육에 따른 위치센서값에 따라 더블형유압실린더의 동작을 조절하여 상하이동 조절판(280)을 상하 이동시키며, 출력단자 타측에 유압모터가 연결되어 더블형유압실린더로 공급되는 유압의 양을 조절시키도록 구성된다.As shown in FIG. 10, an optical sensor is connected to one side of the input terminal through a sensing resistor R1, a temperature sensor is connected to the other side of the input terminal, and a CO2 measurement sensor is connected to the other side of the input terminal and positioned at the other side of the input terminal. A sensor is connected to receive the position sensor value measured according to the growth of plant plant cultivated crops, and a DC-DC converter is connected to one output terminal to output a PWM (Pulse Width Modulation) output control signal. One side of the terminal is connected to the LED module of the LED concentrating plant cultivation device through the power sensing resistor R2, and the intensity of the load power according to the operation of the single color LED module or the full color LED module is input, and the wavelength classification control part is provided on the other side of the output terminal. It is connected to plant type plant cultivation crops, germination, flowering, growth time 1: 1 to display visible light wavelength band and output to LED condensing plant cultivation device, output terminal Double type hydraulic cylinder is connected to one side to adjust the operation of the double type hydraulic cylinder according to the position sensor value according to the development of the plant plant cultivation crops to move the Shanghai East control plate 280 up and down, and the hydraulic motor is connected to the other output terminal. And to adjust the amount of hydraulic pressure supplied to the double-type hydraulic cylinder.

그리고, 마이컴부는 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 센서부로부터 측정된 광조사량을 연산하는 광 요구량 설정부가 구성된다.Then, the microcomputer unit is configured with a light demand amount setting unit for calculating the light irradiation amount measured from the sensor unit to the reference light demand of the plant plant cultivated crops.

여기서, 광 요구량(Ld: Light Demand)은 LED형 식물 재배등에 의해서 조사될 광량을 말한다.Here, the light demand (Ld: Light Demand) refers to the amount of light to be irradiated by LED type plant cultivation.

그리고, 광 요구량은 다음의 수학식 1과 같이 표현할 수가 있다.
Then, the light demand can be expressed by the following equation (1).

Figure 112010038698470-pat00001
Figure 112010038698470-pat00001

여기서, A는 온도센서를 통해 측정된 온도값에 대한 식물공장 재배용 작물의 종류별로 적용되는 상수이고, Lset(Lighting of setting의 약어)은 식물공장 재배용 작물의 종류에 따라서 데이터 입력부를 이용해 키입력한 작물의 기준 광 요구량을 나타낸 것이다.Here, A is a constant applied to each type of plant cultivation crops for the temperature value measured by the temperature sensor, Lset (abbreviation of Lighting of setting) is a key input using the data input unit according to the type of crops for plant cultivation It shows the standard light demand of the crop.

그리고, 태양광 조사량은 광센서를 통하여 일사량을 적분한 데이터를 나타낸 것이다.
In addition, the solar radiation dose represents data in which the solar radiation is integrated through an optical sensor.

상기 RS-232(Recommended Standard 232)통신부(143)는 RS-485(Recommended Standard 485)통신컨버터부와 1:1로 연결되어, RS-485(Recommended Standard 485)통신컨버터부로 LED 집광형 조명제어기의 내부에서 연산된 LED 집광형 식물재배장치의 광출력 데이터를 전달시키는 것으로, 이는 RS-232(Recommended Standard 232)통신케이블과 연결컨넥터로 구성된다.
The RS-232 (Recommended Standard 232) communication unit 143 is connected to the RS-485 (Recommended Standard 485) communication converter unit 1: 1, RS-485 (Recommended Standard 485) communication converter unit of the LED condensed light controller It transmits the light output data of LED condensing plant cultivation device computed internally. It consists of RS-232 (Recommended Standard 232) communication cable and connecting connector.

상기 RS-485(Recommended Standard 485)통신컨버터(144)는 일측이 RS-232(Recommended Standard 232)통신부와 연결되고, 타측이 PC모니터링부, 조광측정제어기, 디밍제어회로부와 N:N방식의 RS485통신으로 연결되어, 조광측정제어기, 디밍제어회로부에 LED 집광형 조명제어기의 광출력 제어명령신호를 보내고, PC모니터링부에 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값, 광조사량 데이터, 각 기기의 동작상태데이터를 보내는 역할을 한다.The RS-485 (Recommended Standard 485) communication converter 144, one side is connected to the RS-232 (Recommended Standard 232) communication unit, the other side PC monitoring unit, dimming measuring controller, dimming control circuit unit and N: N type RS485 It is connected by communication and sends the light output control command signal of LED condensing type lighting controller to dimming measuring controller and dimming control circuit, and the standard light requirement for plant plant cultivation crop, growth temperature and humidity of cultivation crop It transmits the reference data value, light dose data, and operation status data of each device.

이는 기본적으로 RS232(Recommended Standard 232)와 동일하지만 입출력시 차동입출력을 사용한다는 것이 다른 특징을 갖는다.This is basically the same as RS232 (Recommended Standard 232), but the difference is that it uses differential input and output for input and output.

RS232(Recommended Standard 232)에는 TX(송신),RX(수신)가 있고, 각각 한개의 LINE(라인)만 가지고 있다. 이렇게 한개의 LINE(라인)으로 주변노이즈가 심한 먼거리의 송수신을 하다보면 중간에 노이즈가 유입되고, 이로 인해 data에 오류가 발생하게 된다.RS232 (Recommended Standard 232) has TX (transmit) and RX (receive), and each has only one LINE. When one line (line) transmits and receives a long distance from the surrounding noise, noise flows in the middle, which causes errors in the data.

이때 착안해 낸 것이 차동출력이고, 차동출력이란 서로 위상이 반전된 것을 말한다. 즉 TX(송신)+가 LOW --> HIGH가 될때 TX(송신)-는 반대로 HIGH-> LOW로 바뀌는 것을 말한다. At this time, what was conceived is the differential output, and the differential output means that the phases are reversed from each other. In other words, when TX (Transmit) + becomes LOW-> HIGH, TX (Transmit)-reverses to HIGH-> LOW.

이렇게 서로 위상이 반전된 신호를 보내고, 받는 쪽에서는 두신호에서 "차"신호만 꺼집어낸다. 그런데 중간에 유입되는 노이즈인 동상신호가 있는데, 이 동상노이즈 신호는 두신의 차에서 제거가 된다.In this way, the signal is inverted in phase with each other, and the receiving side extracts only the "difference" signal from the two signals. However, there is an in-phase signal, which is noise in the middle, and this in-noise signal is removed from the car.

본 발명에 따른 RS485통신케이블은 이렇게 위상이 반대의 신호를 주고 받는 차동입출력 또는 발란스 입출력을 통해 PC모니터링부, 조광측정제어기, 디밍제어회로부와 N:N 방식으로 연결되어 조광측정제어기, 디밍제어회로부에 LED 집광형 조명제어기의 광출력 제어명령신호를 보내고, PC모니터링부에 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값, 광조사량 데이터, 각 기기의 동작상태데이터를 보낸다.
RS485 communication cable according to the present invention is connected to the PC monitoring unit, dimming measuring controller, dimming control circuit unit in a N: N method through the differential input and output or balanced input and output signals to send signals of opposite phases, dimming measuring controller, dimming control circuit unit Sends light output control command signal of LED condensing type lighting controller to PC monitoring unit, standard light demand for plant plant cultivation crop, reference temperature value of cultivation crop, reference data value for humidity, light irradiation data, operation of each device Send status data.

상기 파장분류 제어부(145)는 마이컴부의 제어신호에 따라 동작되어 식물공장 재배용 작물의 종류 및 발아, 개화, 성장시기에 맞춰 1:1로 가시광선 파장대를 선별하여 LED 집광형 식물재배장치로 출력시키도록 제어하는 역할을 한다.The wavelength classification control unit 145 is operated according to the control signal of the microcomputer unit to select the visible light wavelength band 1: 1 according to the type and germination, flowering, and growing time of the plant plant cultivation crop to output to the LED concentrating plant cultivation device. To control the

이는 표 1과 같은 파장분류테이블이 미리 셋팅되어 구성된다.This is configured by setting the wavelength classification table shown in Table 1 in advance.

식물공장 재배용 작물의 종류Types of Crops for Plant Plants LED 색상LED color 가시광선 파장대Visible light 효과effect 잎들깨, 국화, 딸기Leaf, chrysanthemum, strawberry 적색광Red light 520nm~620nm520nm ~ 620nm 광합성 촉진과 개화를 조절Promote photosynthesis and regulate flowering 참외, 토마토, 인삼Melon, Tomato, Ginseng 초적색광Super red light 620nm~720nm620nm ~ 720nm 과실수, 당도, 사포닌 증가를 조절Regulates fruit water, sugar and saponin increase 채소 어린묘Vegetable seedlings 청색광Blue light 320nm~470nm320nm ~ 470nm 잎의 형태형성 촉진, 웃자람 방지조절Promote morphology of leaves and control against overgrowth 오이, 고추Cucumber and pepper 녹색광Green light 420nm~520nm420nm ~ 520nm 성장촉진, 엽록소 형성,곰팡이 발생 억제Promotes growth, forms chlorophyll, inhibits mold development 사과, 배, 복숭아Apples, Pears and Peaches 황색광Yellow light 550~600nm550 ~ 600nm 엽록소 형성, 해충억제Chlorophyll formation, pest control

본 발명에 따른 파장분류 제어부는 식물공장 재배용 작물의 종류에 따라 고유식별 ID를 설정하고, ID별로 LED 색상과 가시광선 파장대를 미리 셋팅한다.The wavelength classification control unit according to the present invention sets a unique identification ID according to the type of crop for plant plant cultivation, and presets the LED color and visible light wavelength band for each ID.

즉, 잎들깨를 고유식별 ID "0000"으로 설정하고, 국화를 고유식별 ID "0001"으로 설정하며, 딸기를 고유식별 ID "0010로 설정하고, 참외를 고유식별 ID "0011로 설정하며, 토마토를 고유식별 ID "0100"로 설정하고, 인삼을 고유식별 ID "0101"로 설정하며, 채소 어린묘를 고유식별 ID "0110"으로 설정하고, 오이를 고유식별 ID "0111"로 설정하며, 고추를 고유식별 ID "1000"으로 설정하고, 사과를 고유식별 ID "1001"로 설정하며, 배를 고유식별 ID "1010"으로 설정하고, 복숭아를 고유식별 ID "1011"으로 설정한다.
That is, the leaf perilla set to the unique identification ID "0000", the chrysanthemum to the unique identification ID "0001", the strawberry to the unique identification ID "0010, the melon to the unique identification ID" 0011, tomato Set to unique identification ID "0100", set ginseng to unique identification ID "0101", set vegetable seedling to unique identification ID "0110", set cucumber to unique identification ID "0111", and pepper Is set to the unique identification ID "1000", the apple is set to the unique identification ID "1001", the pear is set to the unique identification ID "1010", and the peach is set to the unique identification ID "1011".

본 발명에 따른 파장분류 제어부(145)는 발아모드(145a), 개화모드(145b), 성장모드(145c)로 나뉘어 구성된다.The wavelength classification controller 145 according to the present invention is divided into a germination mode 145a, a flowering mode 145b, and a growth mode 145c.

상기 발아모드(145a)는 식물공장 재배용 작물의 고유식별 ID에 LED 색상을 청색광으로 하고, 가시광선 파장대를 320nm~470nm로 하여 설정한 모드를 말한다.The germination mode 145a refers to a mode in which the LED color is blue light and the visible light wavelength range is 320 nm to 470 nm.

상기 개화모드(145b)는 식물공장 재배용 작물의 고유식별 ID에 LED 색상을 적색광으로 하고, 가시광선 파장대를 520nm~620nm로 하여 설정한 모드를 말한다.The flowering mode 145b refers to a mode in which the LED color is set to red light and the visible wavelength range is set to 520 nm to 620 nm for the unique identification ID of the plant plant cultivation crop.

상기 성장모드(145c)는 식물공장 재배용 작물의 고유식별 ID에 LED 색상을 녹색광으로 하고, 가시광선 파장대를 420nm~520nm로 하여 설정한 모드를 말한다.The growth mode 145c refers to a mode in which the LED color is set to green light and the visible light wavelength range is set to 420 nm to 520 nm for the unique identification ID of the plant plant cultivation crop.

이렇게 모드별로 설정된 파장분류 제어부는 마이컴부의 제어신호에 따라 동작되어 식물공장 재배용 작물의 종류 및 발아, 개화, 성장시기에 맞춰 1:1로 가시광선 파장대를 선별하여 LED 집광형 식물재배장치로 출력시킨다.
The wavelength classification control unit set for each mode operates according to the control signal of the microcomputer unit, and selects the visible light wavelength band 1: 1 according to the type of plant plant cultivation crop, germination, flowering, and growth time and outputs it to the LED concentrating plant cultivation device. .

상기 디밍제어회로부(150)는 LED 집광형 조명제어기의 출력제어신호에 따라 스위칭 소자의 on/off 비율을 조정하여 필터에 가해지는 Vin(Voltage of input : 입력전압) 펄스의 폭을 넓게 하여 LED 집광형 식물재배장치로 인가되는 최종 출력을 높이거나 또는, Vin(Voltage of input : 입력전압) 펄스의 폭을 좁게 하여 LED 집광형 식물재배장치로 인가되는 최종 출력을 낮추도록 DC전압을 조절하는 것으로, 이는 LED 집광형 식물재배장치(200)의 본체 내부 하단에 위치되어 전압이 공급되도록 연결되고, DC-DC 컨버터(151)로 구성된다.The dimming control circuit 150 adjusts the on / off ratio of the switching element according to the output control signal of the LED condensing type lighting controller to widen the width of Vin (Voltage of input: input voltage) pulse applied to the filter to condense the LED. By adjusting the DC voltage to lower the final output applied to the LED concentrating plant cultivator by increasing the final output applied to the type plant cultivation device or by narrowing the width of the Vin (Voltage of input (PV) pulse). It is located at the bottom inside the main body of the LED concentrating plant cultivation apparatus 200 is connected to supply a voltage, it is composed of a DC-DC converter 151.

DC-DC 컨버터는 마이컴부의 PWM(Pulse Width Modulation :펄스폭변조) 출력제어신호에 따라 턴 온/오프되는 스위칭 트랜지스터(S3,S4)가 연결되고, 스위칭 트랜지스터(S3,S4)가 턴 온/오프되면 Vin(Voltage of input : 입력전압) 펄스를 승압하여 출력하는 강압트랜스(T1)가 연결되며, 그 강압트랜스(T1)에서 출력되는 전압을 다이오드(D1, D2)를 통해 정류하고, LED 집광형 식물재배장치로 인가되는 최종 DC 전압을 LED모듈로 출력시키는 AC-DC 정류기(152)가 연결되어 구성된다.The DC-DC converter is connected to switching transistors S3 and S4 which are turned on / off according to the PWM (pulse width modulation) output control signal of the microcomputer, and the switching transistors S3 and S4 are turned on / off. When the step-down transformer (T1) that boosts and outputs the Vin (Voltage of input) pulse is connected, the voltage output from the step-down transformer (T1) is rectified through the diodes D1 and D2, and the LED condensing type AC-DC rectifier 152 for outputting the final DC voltage applied to the plant cultivation device to the LED module is configured to be connected.

상기 AC-DC 정류기(152)는 강압트랜스(T1)로부터 출력되는 전압을 마이컴부의 제어에 따라 특정 가시광선 파장만이 LED모듈을 통해 투과되도록 특정 가시광선 파장에 따른 DC 전압을 출력시키는 역할을 한다.
The AC-DC rectifier 152 serves to output a DC voltage according to a specific visible light wavelength so that only a specific visible light wavelength is transmitted through the LED module under the control of the microcomputer to control the voltage output from the step-down transformer T1. .

다음으로, 본 발명에 따른 LED 집광형 식물재배장치(200)에 관해 설명한다.Next, the LED condensing plant cultivation apparatus 200 according to the present invention will be described.

상기 LED 집광형 식물재배장치(200)은 태양광 조도제어 유닛의 광출력 제어신호에 따라 동작되어 하나 또는 복수개의 광원을 모아 하나의 빛으로 비추면서 고유식별 ID로 설정된 식물공장 재배용 작물의 발아, 개화, 성장시기에 따라 LED 색상과 가시광선 파장대별로 조사시키는 것으로, 이는 본체(210), LED모듈(220), 멀티광파이버(230), 광케이블 어댑터(240), 조도용광케이블(250), 집광렌즈조정부(260), 확산판(270)으로 구성된다.The LED concentrating plant cultivation apparatus 200 is operated according to the light output control signal of the solar light intensity control unit to collect one or a plurality of light sources and illuminate with one light, germination of the plant plant cultivation crop set to a unique identification ID, It is irradiated by LED color and visible wavelength band according to flowering and growth time, which is main body 210, LED module 220, multi-optical fiber 230, optical cable adapter 240, illumination light cable 250, condensing lens It consists of the adjustment part 260 and the diffuser plate 270.

또한, 본 발명에 따른 LED 집광형 식물재배장치(200)은 조도용광케이블(250)과 집광렌즈조정부(260) 사이에 복수개의 삽입지지홀이 형성된 상하이동 조절판(280)이 구성된다.
In addition, the LED condensing plant cultivation device 200 according to the present invention is composed of a shandong copper control plate 280 is formed between the illumination light cable 250 and the condenser lens adjusting unit 260 a plurality of insertion support holes.

상기 본체(210)는 사각 박스형상으로 이루어져, 각 기기를 보호하는 역할을 한다.
The main body 210 has a rectangular box shape, and serves to protect each device.

상기 LED모듈(220)은 본체 내부에 복수개로 형성되어 광원을 발생시키는 것으로, 이는 RGB(Red,Green,Blue의 약어)로 이루어진 고휘도 발광 LED와, 고휘도 발광 LED에서 발생되는 고열을 방열시키는 메탈 PCB로 구성된다.The LED module 220 is formed in a plurality of inside the main body to generate a light source, which is a high-brightness LED consisting of RGB (abbreviation of Red, Green, Blue), and a metal PCB to dissipate high heat generated in the high-brightness LED It consists of.

그리고, 메탈 PCB상에는 DC-DC 컨버터와 AC-DC 정류기로 이루어진 디밍제어회로부(150)가 구성된다. In addition, a dimming control circuit unit 150 including a DC-DC converter and an AC-DC rectifier is formed on the metal PCB.

즉, 디밍제어회로부(150)를 통해 LED 집광형 조명제어기의 출력제어신호에 따라 스위칭 소자의 on/off 비율을 조정하여 필터에 가해지는 Vin(Voltage of input : 입력전압) 펄스의 폭을 넓게 하여 LED 집광형 식물재배장치의 LED 모듈로 인가되는 최종 출력을 높이거나 또는, Vin(Voltage of input : 입력전압) 펄스의 폭을 좁게 하여 LED 집광형 식물재배장치로 인가되는 최종 출력을 낮추도록 DC전압을 조절한다.That is, the dimming control circuit unit 150 adjusts the on / off ratio of the switching element according to the output control signal of the LED condensing type lighting controller to widen the width of the Vin (Voltage of input: input voltage) pulse applied to the filter. DC voltage to increase the final output applied to LED module of LED concentrating plant cultivation device or to reduce the final output applied to LED concentrating plant cultivation device by narrowing the width of Vin (Voltage of input) input pulse. Adjust.

본 발명에 따른 상기 메탈 PCB는 전면에 고휘도 발광 LED가 삽입되도록 삽입홀과 함께 GE(Glass Epoxy) PCB가 형성되고, 그 GE(Glass Epoxy) PCB 하단에 고무재질의 절연패드가 형성되며, 그 절연패드 하단에 알미늄 방열판이 형성된다.In the metal PCB according to the present invention, a GE (Glass Epoxy) PCB is formed with an insertion hole to insert a high-brightness LED into the front surface, and an insulating pad of rubber material is formed at the bottom of the GE (Glass Epoxy) PCB, and the insulation An aluminum heat sink is formed at the bottom of the pad.

또한, 본 발명에 따른 메탈 PCB는 내부에 냉각수 관이 형성되어, 냉각수를 통해 메탈PCB로부터 방열되고 남은 열을 냉각시킨다.In addition, the metal PCB according to the present invention is formed with a coolant tube therein, the heat radiated from the metal PCB through the coolant to cool the remaining heat.

이처럼, 고휘도 발광 LED하단에 고무재질의 절연패드와 알미늄 방열판이 형성된 메탈 PCB가 구성되고, 메탈 PCB 내부에 냉각수 관(210a)이 구성됨으로서, 열 특성에 약한 LED의 수명을 연장시킬 수 있음과 동시에 열에 의한 기기의 오작동을 방지할 수가 있다.As such, a metal PCB having a rubber insulating pad and an aluminum heat sink formed at the bottom of the high-brightness LED is formed, and a coolant pipe 210a is formed inside the metal PCB, thereby extending the life of the LED which is weak in thermal characteristics. Malfunctions of the unit due to heat can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 LED 모듈은 멀티광파이버가 접촉되는 부위에 LED 집광헤드캡(221)이 구성된다.In addition, in the LED module according to the present invention, the LED condensing head cap 221 is configured at a portion where the multi-optical fiber contacts.

상기 LED 집광헤드캡(221)은 고휘도 발광 LED가 발광되는 선단 둘레를 따라 에워싸면서 설치되어 주위로 반사되는 빛을 중앙에 형성된 삽입홀로 모으고, 모아진 빛을 삽입홀에 삽입되는 멀티광파이버의 삽입튜브쪽으로 빛을 전달시키도록 유도함과 동시에 삽입튜브가 흔들지 않도록 지지해주는 역할을 한다.The LED condensing head cap 221 is installed while surrounding the tip circumference of the high-brightness LED emits light to collect the light reflected to the surrounding around the insertion hole formed in the center, the insertion tube of the multi-optical fiber inserted into the insertion hole It guides the light to the side, and at the same time serves to support the insertion tube from shaking.

상기 LED 집광헤드캡(221)은 멀티광파이버의 삽입튜브가 연결되는 삽입홀 둘레가 알루미늄 재질로 이루어지고, 나머지 부위는 고무재질로 이루어진다.
The LED condensing head cap 221 is made of an aluminum material around the insertion hole to which the insertion tube of the multi-optical fiber is connected, and the remaining part is made of a rubber material.

상기 멀티광파이버(230)는 LED 모듈의 발광소자에 일대일로 직접 연결되어 복수개의 LED로 나오는 빛을 광케이블 어댑터로 전달하는 역할을 하는 것으로, 이는 투명도가 좋은 유리로 이루어진다.The multi-optical fiber 230 is directly connected to the light emitting device of the LED module in a one-to-one manner to transfer the light from the plurality of LEDs to the optical cable adapter, which is made of glass with good transparency.

본 발명에 따른 멀티광파이버는 도 7에서 도시한 바와같이, 중앙의 코어(core)가 형성되고, 그 코어 주위를 따라 클래딩(cladding)이 감싸면서 이중 원기둥 형상으로 형성된다.As shown in FIG. 7, the multi-optical fiber according to the present invention has a central core, and is formed in a double cylindrical shape with cladding wrapped around the core.

그리고, 클래딩 외부 표면에는 외부 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지를 1~2차례 보호피복하여 입힌다.The cladding outer surface is then covered with one or two protective coats of synthetic resin to protect it from external impact.

본 발명에 따른 멀티광파이버는 보호피복을 제외한 전체 크기가 지름 10~500(1μm은 1/1000mm)로 이루어진 단일모드 광섬유 또는 다중모드 광섬유로 구성되고, 클래딩 부분의 굴절률이 코어 부분의 굴절률보다 높게 구성하여, 빛이 코어 부분에 집속되어 광케이블 어댑터 쪽으로 잘 빠져 나가도록 구성된다.Multi-optical fiber according to the present invention is composed of a single-mode optical fiber or a multi-mode optical fiber consisting of a diameter of 10 ~ 500 (1μm is 1 / 1000mm), except the protective coating, the refractive index of the cladding portion is higher than the refractive index of the core portion In this way, the light is focused on the core portion and configured to escape well toward the optical cable adapter.

이렇게 구성된 본 발명에 따른 멀티광파이버는 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼신(混信)이 없고, 소형·경량으로서 굴곡에도 강한 특성을 가진다.The multi-optic fiber according to the present invention configured as described above has no characteristics of interference or interference caused by external electromagnetic waves, and has a strong characteristic against bending due to its small size and light weight.

또한, 본 발명에 따른 멀티광파이버(230)는 LED 모듈의 LED 집광헤드부와 접촉되는 끝단 일측에 LED 집광헤드부의 삽입홀에 삽입되도록 원형상의 삽입튜브(231)가 형성된다.In addition, the multi-optical fiber 230 according to the present invention has a circular insertion tube 231 is formed to be inserted into the insertion hole of the LED condensing head portion at one end of the LED contact head of the LED module.

여기서, 원형상의 삽입튜브는 멀티광파이버와 LED 모듈의 고휘도 발광 LED 를 일대일로 직접 연결시키는 접속역할을 하는 곳으로, 이는 고휘도 발광 LED로부터 나오는 빛과 접촉되는 내부 표면이 유리재질로 이루어지고, 나머지 외부 표면이 실리콘 또는 고무재질로 이루어진다.
Here, the circular insertion tube is a one-to-one direct connection between the multi-fiber fiber and the high-brightness LED of the LED module, which is made of glass material inside the inner surface in contact with the light emitted from the high-brightness LED. The surface is made of silicone or rubber material.

상기 광케이블 어댑터(240)은 일측이 복수개의 멀티광파이버와 연결되고, 타측이 조도용광케이블과 연결되어, 멀티광케이블로부터 나오는 복수개의 빛을 모아서 조도용케이블로 전달하는 것으로, 이는 사각 박스 형상으로 형성된다. The optical cable adapter 240 is connected to a plurality of multi-optical fiber, one side is connected to the optical fiber for illumination, the other side collects a plurality of lights from the multi-optical cable and transmits to the illumination cable, which is formed in a rectangular box shape. .

본 발명에 따른 광케이블 어댑터(240)는 멀티광파이버 연결소켓(241)과, 조도용광케이블 접속부(242)로 구성된다.The optical cable adapter 240 according to the present invention is composed of a multi-optical fiber connection socket 241 and an optical fiber connection portion 242 for illuminance.

상기 멀티광파이버 연결소켓(241)은 멀티광파이버와 연결되도록 복수개의 연결소켓이 형성된다.The multi optical fiber connection socket 241 is formed with a plurality of connection sockets to be connected to the multi optical fiber.

상기 조도용광케이블 접속부(242)는 끼움부착구조로 형성되어, 멀티광파이버 연결소켓을 통해 전달된 멀티광케이블의 복수개 빛을 조도용광케이블로 전달하는 역할을 한다.
The illuminance optical cable connection part 242 is formed in a fitting structure, and serves to deliver a plurality of lights of the multi-optical cable transmitted through the multi-optical fiber connection socket to the illuminance optical cable.

상기 조도용광케이블(250)은 광케이블 어댑터와 연결되어, 광케이블 어댑터로부터 빛을 전달받아 하나의 빛으로 모은 후, 집광렌즈로 보내는 것으로, 이는 내부에 전체 크기가 지름 10~80μm로 이루어진 단일모드 광섬유가 복수개로 꼬아진 형상을 갖는 다중모드 광섬유로 구성된다.The illuminance optical cable 250 is connected to the optical cable adapter, receives light from the optical cable adapter, collects the light into one light, and sends the light to the condenser lens, which is a single mode optical fiber having a total size of 10 to 80 μm in diameter. It consists of a multimode optical fiber having a plurality of twisted shapes.

그리고, 꼬아진 형상의 다중모드 광섬유 외부 표면에는 외부 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지를 1~2차례 보호피복하여 입힌다.The twisted multimode optical fiber outer surface is coated with one or two synthetic resin coatings to protect it from external impact.

본 발명에 따른 조도용광케이블은 10cm~1,000cm 길이를 갖도록 구성된다. Illumination optical cable according to the invention is configured to have a length of 10cm ~ 1,000cm.

상기 집광렌즈조정부(260)는 조도용광케이블의 선단과 길이방향을 따라 동일선상에 이격거리를 이루며 설치되고, 집광렌즈를 통해 조도용광케이블에서 확산되는 빛을 집광하여 발광시키고자하는 식물공장 재배용 작물에 초점을 생성시키고, 집광렌즈의 포커스 및 줌 조정을 통해 집광된 빛의 조사각도를 조절하는 것으로, 이는 집광렌즈커버부(261), 집광렌즈(262)가 수용되는 집광렌즈하우징(263)으로 구성된다.The condenser lens adjusting unit 260 is installed at equal distances along the front end and the longitudinal direction of the illuminance optical cable, and uses a condensing lens to collect and emit light diffused from the illuminance optical cable through a condenser lens. It is to create a focal point and to adjust the irradiation angle of the collected light through focus and zoom adjustment of the condenser lens, which is condensed lens housing 261, condensing lens housing 263 accommodated in the condenser lens 262 It is composed.

상기 집광렌즈커버부(261)는 집광렌즈 조정부의 구성요소가 수납 및 설치되는 공간으로 전후방이 개방된 원통형태로 형성되어 이루어져, 각 기기를 보호하는 역할을 한다. 이는 도 9에서 도시한 바와 같이, 포커스 조절링(261a), 줌 조절링(261b), 원통드럼형 수평이동부(261c)로 구성된다.The condenser lens cover part 261 is formed in a cylindrical shape in which the front and rear sides of the condenser lens adjusting part are accommodated and installed, thereby protecting each device. As shown in FIG. 9, it is composed of a focus adjustment ring 261a, a zoom adjustment ring 261b, and a cylindrical drum-type horizontal moving part 261c.

상기 포커스 조절링(261a)은 집광렌즈커버부의 외주면으로 결합되어 상기 집광렌즈하우징의 포커스 조절부를 조절하기 위한 것으로, 이는 집광렌즈커버의 외주면으로 결합되어 회전될 수 있도록 상기 집광렌즈커버부의 외주면 둘레에 대응되는 크기의 원형링 형태로 형성되고, 그 내주면에는 포커스 조절링의 제1안내홀을 통해 상기 집광렌즈하우징의 외부로 돌출된 포커스 조절로드가 결합되도록 오목한 형태의 결합홈(261a-1)이 형성된다.The focus adjustment ring 261a is coupled to the outer circumferential surface of the condenser lens cover part to adjust the focus adjusting part of the condensing lens housing, which is coupled to the outer circumferential surface of the condenser lens cover and rotates around the outer circumferential surface of the condenser lens cover part. A concave coupling groove 261a-1 is formed in a circular ring shape having a corresponding size, and a concave coupling groove 261a-1 is coupled to an inner circumferential surface thereof so that a focus adjusting rod protruding to the outside of the condenser lens housing is coupled through a first guide hole of a focus adjusting ring. Is formed.

상기 포커스 조절로드(261a-2)는 하단에 바로 집광렌즈(262)가 연결되고, 상단방향에서 집광렌즈를 지지하는 역할을 한다.The focus adjusting rod 261a-2 is directly connected to a condenser lens 262 at a lower end thereof, and serves to support the condenser lens in an upper direction.

그리고, 포커스 조절링(261a)은 제1안내홀에 형성된 오목한 형태의 결합홈에 포커스 조절로드를 결합시켜, 집광렌즈커버부의 외주면에 형성된 나사산을 따라 회전하면서 전진 및 후진를 하고, 이를 통해 집광렌즈에서 생성된 초점을 조절한다.In addition, the focus adjustment ring 261a engages the focus adjustment rod with the concave coupling groove formed in the first guide hole, and moves forward and backward while rotating along the thread formed on the outer circumferential surface of the condenser lens cover. Adjust the created focus.

여기서, 상기 포커스 조절부(264)는 상기 집광렌즈(262)의 초점을 조절하기 위한 수단으로, 초점은 집광렌즈(262)를 통해 조도용광케이블에서 확산되는 빛을 집광하여 발광시키고자하는 특정 위치에 생성되는 것으로, 이는 전진 또는 후진이 되도록 회전시키면 상기 집광렌즈가 전방 또는 후방으로 위치이동함에 따라 집광렌즈의 구경이 확대 또는 축소되어 초점의 상이 흐리거나 선명하게 조절된다.
Here, the focus adjusting unit 264 is a means for adjusting the focus of the condenser lens 262, the focus is a specific position to condense and emit light diffused from the illumination light cable through the condenser lens 262 The rotation of the condenser lens is moved forward or backward so that the aperture of the condenser lens is enlarged or reduced so that the image of the focal point is blurred or sharply adjusted.

상기 줌 조절링(261b)은 상기 집광렌즈커버부의 포커스 조절링 일측 외주면으로 결합되어 상기 집광렌즈하우징의 줌 조절부를 조절하기 위한 것으로, 상기 집광렌즈커버부의 외주면으로 결합되어 회전될 수 있도록 상기 집광렌즈커버부의 외주면 둘레에 대응되는 크기의 원형링 형태로 형성되고, 그 내주면에는 상기 집광렌즈하우징의 제2안내홀을 통해 상기 집광렌즈하우징의 외부로 돌출된 줌 조절로드(261b-2)가 결합되도록 오목한 형태의 결합홈(261b-1)이 형성된다.The zoom control ring 261b is coupled to one outer circumferential surface of the focus control ring of the condenser lens cover part to adjust the zoom control part of the condenser lens housing, and is coupled to the outer circumferential surface of the condenser lens cover part so that the condenser lens can be rotated. It is formed in a circular ring shape of a size corresponding to the outer circumference of the cover portion, the inner circumferential surface is coupled to the zoom adjustment rod (261b-2) protruding to the outside of the condenser lens housing through the second guide hole of the condenser lens housing. A concave coupling groove 261b-1 is formed.

상기 줌 조절로드(261b-2)는 하단에 바로 원통드럼형 수평이동부(261c)가 연결되어 구성된다.
The zoom control rod 261b-2 is configured by directly connecting a cylindrical drum type horizontal moving part 261c to a lower end thereof.

상기 원통드럼형 수평이동부(261c)는 줌 기능을 하는 곳으로, 이는 줌 조절로드의 회전에 따라 수평방향으로 전진 및 후진을 하면서, 일측에 연결된 포커스 조절부 자체를 전진 및 후진시켜 초점의 크기가 확대 또는 축소되도록 조절하는 역할을 한다.The cylindrical drum-type horizontal moving unit 261c is a zoom function, which moves forward and backward in the horizontal direction according to the rotation of the zoom control rod, and moves the focus control unit itself connected to one side and the size of the focus. Controls the expansion or contraction.

이는 상단부에 줌 조절로드(261b-2)가 결합되고, 일측에 포커스 조절부가 연결되어 구성된다.It is composed of a zoom control rod (261b-2) is coupled to the upper end, the focus adjustment unit is connected to one side.

본 발명에 따른 원통드럼형 수평이동부는 양측이 관통된 원통드럼형상으로 형성되어, 조도용광케이블의 선단과 이격거리를 두면서 수평방향으로 전진 및 후진시켜 집광렌즈(262)를 통해 생성된 초점의 크기가 확대 또는 축소되도록 조절한다.The cylindrical drum-type horizontal moving unit according to the present invention is formed in a cylindrical drum shape with both sides penetrated, and is moved forward and backward in the horizontal direction while keeping a distance from the front end of the illumination cable for condensing. Adjust the size to enlarge or reduce.

여기서, 원통드럼형 수평이동부와 조도용광케이블 선단과의 이격거리는 1.5cm~20cm로 설정한다.Here, the distance between the cylindrical drum-type horizontal moving portion and the end of the illumination optical cable is set to 1.5cm ~ 20cm.

그 이유는 1.5cm이하에서는 조도용광케이블 선단과 너무나도 가까워서 집광렌즈를 통한 빛이 주위로 번져서 초점생성이 잘 안되는 문제점이 있고, 20cm이상에서는 조도용광케이블 선단과 이격거리가 멀어져서 집광렌즈를 통한 초점이 특정 위치가 아닌 다른 위치에 생성되어 원하는 위치에 초점생성이 어려운 문제점이 발생하기 때문에, 원통드럼형 수평이동부와 조도용광케이블 선단과의 이격거리는 1.5cm~20cm로 설정하는 것이 가장 바람직하다.
The reason is that at 1.5cm or less, it is too close to the end of the illuminance optical cable, so the light through the condenser lens spreads around, so that the focus cannot be generated. Since a problem occurs that is difficult to create a focus at a desired position because it is generated at a position other than this specific position, it is most preferable to set the separation distance between the cylindrical drum-type horizontal moving portion and the illumination optical cable tip to 1.5 cm to 20 cm.

상기 집광렌즈(262)는 조도용광케이블에서 확산되는 빛을 집광하여 발광시키고자하는 식물공장 재배용 작물에 초점을 생성시키는 역할을 한다.The condenser lens 262 serves to create a focal point on a plant plant cultivated crop to condense and emit light diffused from an illuminance optical cable.

이는 표면이 오목하게 들어간 오목형상으로 이루어진다.
This consists of a concave shape in which the surface is concave.

상기 집광렌즈하우징(263)은 원통형상으로 이루어져 집광렌즈(262)가 수용되는 것으로, 이는 집광렌즈를 거치시키는 거치대가 집광렌즈와 접촉되는 부위 일측에 형성된다.
The condenser lens housing 263 is formed in a cylindrical shape to accommodate the condenser lens 262, which is formed at one side of a portion where the cradle for mounting the condenser lens contacts the condenser lens.

상기 확산판(270)은 집광렌즈조정부(260) 선단에 위치되어 집광된 빛을 확산시키면서 식물공장 재배용 작물에 조사시키는 역할을 하는 것으로, 이는 빛의 조사 선단표면이 볼록하게 튀어나온 형상으로 이루어지고, 재질은 투명 아크릴 수지로 형성된다.The diffuser plate 270 is located at the tip of the condenser lens adjusting unit 260 and serves to irradiate the crops for plant plant cultivation while diffusing the condensed light, which is formed in a convex protruding surface of the light irradiation , Material is formed of transparent acrylic resin.

그리고, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 측면에서 바라봤을 때 좌협우광 타입으로 형성되어, 집광렌즈를 통해 집광된 빛을 확산시키면서 식물공장 재배용 작물에 골고루 균등하게 조사시키도록 구성된다.And, as shown in Figure 7 and 8, when viewed from the side is formed in the left side right light type, it is configured to evenly irradiate the plant plant cultivation crops evenly while spreading the light collected through the condensing lens.

또한, 본 발명에 따른 확산판은 내부에 반사판(271)이 형성된다.In the diffusion plate according to the present invention, a reflection plate 271 is formed therein.

여기서, 반사판(271)은 수직기준선상에서 하향방향으로 1~ 89°(θ)로 절곡하여 개체 반사편을 형성하고, 그 개체 반사편을 다수개로 상호 연결하여 수직기준선상의 상단에서 하단방향으로 1~89°(θ)로 절곡하여 직경이 점차로 확대되는 형상으로 형성된다.
Here, the reflecting plate 271 is bent in the downward direction 1 ~ 89 ° (θ) on the vertical reference line to form an individual reflection piece, by connecting a plurality of the individual reflection pieces to each other from the top to the bottom direction on the vertical reference line. It is bent at ˜89 ° (θ) to form a shape in which the diameter gradually expands.

상기 상하이동 조절판(280)은 식물공장 천장 일측 및 유리관 상단 일측에 위치되어, 복수개의 조도용광케이블 선단을 삽입시켜 지지한 후, 식물공장 재배용 작물의 발육에 따른 위치센서값에 따라 조도용광케이블의 상하높이가 마이컴부의 제어신호에 따라 조절시키는 것으로, 이는 길이방향의 사각 판넬로 이루어지고, 사각판넬 내부에 복수개의 삽입지지홀(280a)이 형성되며, 좌우 에지 하단쪽에 더블형 유압실린더(281)가 연결되어 구성된다.The shandong control panel 280 is located on one side of the ceiling of the plant factory and the top side of the glass tube, and inserted and supported by the end of the plurality of illuminance optical cable, and according to the position sensor value according to the development of the crop for plant plant cultivation The vertical height is adjusted according to the control signal of the microcomputer, which consists of a rectangular panel in the longitudinal direction, and a plurality of insertion support holes 280a are formed inside the rectangular panel, and a double type hydraulic cylinder 281 is provided at the lower left and right edges thereof. Is connected and configured.

본 발명에 따른 상하이동 조절판(280)은 도 11 및 도 12에서 도시한 바와 같이, 더블형유압실린더(281), 유압모터(282), 위치센서(283), 마이컴부(143)와 연결되어 구성된다.As illustrated in FIGS. 11 and 12, the Shanghai-dong control plate 280 according to the present invention is connected to the double-type hydraulic cylinder 281, the hydraulic motor 282, the position sensor 283, and the microcomputer unit 143. It is composed.

그리고, 본 발명에 따른 위치센서(283)는 식물공장 재배용 작물의 일측에 설치되어 식물공장 재배용 작물의 발육에 따른 높이를 측정하여 마이컴부(143)로 전달시키는 역할을 한다.And, the position sensor 283 according to the present invention is installed on one side of the plant plant cultivation crop serves to measure the height according to the growth of the plant plant cultivation crop and to deliver it to the microcomputer 143.

상기 더블형 유압실린더(281)는 상하이동 조절판의 양측에 하나씩 두개 또는 복수개로 설치되고, 일측에 유압모터(282)가 연결되어 유압모터의 동작에 따라 실린더 로드를 상하로 동작시켜 상하이동 조절판의 상하높이를 조절한다.
The double-type hydraulic cylinder 281 is installed in two or a plurality of one on each side of the Shanghai East control plate, the hydraulic motor 282 is connected to one side to operate the cylinder rod up and down according to the operation of the hydraulic motor of the Shanghai East control plate Adjust the height up and down.

이하, 본 발명에 따른 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치한 식물공장용 식물 재배 방법에 관해 설명한다.Hereinafter, a plant cultivation method for a plant factory equipped with an LED concentrating plant cultivation apparatus for controlling light output under the control of the solar illuminance control unit according to the present invention.

일예로, 식물공장 재배용 작물 중 딸기를 재배한다고 가정한다.
As an example, it is assumed that cultivation of strawberries among plant crops.

먼저, 무선 컨트롤러(130)에서 RF(Radio Frequency) 무선통신을 통해 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값을 무선으로 입력시킨다.
First, the wireless controller 130 wirelessly inputs reference data values for a reference light requirement, a growth temperature of a cultivated crop, and a humidity required for a plant plant cultivated crop through RF (Radio Frequency) wireless communication.

이어서, LED 집광형 조명제어기(140)에서 RF(Radio Frequency) 무선통신을 통해 식물공장 재배용 작물에 필요한 기준 광 요구량, 재배용 작물의 발육온도, 습도에 관한 기준 데이터값과, 기기 동작신호를 수신받는다.
Subsequently, the LED condensed light controller 140 receives a reference light value required for a plant plant cultivation crop, a reference temperature value and humidity of a plant cultivation crop, and a device operation signal through RF (Radio Frequency) wireless communication. .

이어서, LED 집광형 조명제어기(140)에서 RS-485(Recommended Standard 485)통신을 통해 조광측정제어기를 구동시켜 조광측정데이터를 요구한다.
Subsequently, the dimming measurement controller is driven by the LED condensing type lighting controller 140 through RS-485 (Recommended Standard 485) communication to request dimming measurement data.

이어서, 조광측정제어기에서 복수개의 광센서를 측정하고, 측정된 태양광의 세기를 LED 집광형 조명제어기로 보낸다.
Subsequently, a plurality of light sensors are measured in the dimming measuring controller, and the measured intensity of sunlight is sent to the LED focusing type lighting controller.

이어서, LED 집광형 조명제어기(140)에서 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 센서부로부터 측정된 광조사량을 연산한 후, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어한다.Subsequently, the LED condensed light controller 140 calculates the light irradiation amount measured from the sensor unit to the reference light demand of the plant plant cultivation crop, and then controls the light output of the LED condensed plant cultivation device according to the calculated result. .

이때, 디밍제어회로부(150)에서 LED 집광형 조명제어기의 출력제어신호에 따라 스위칭 소자의 on/off 비율을 조정하여 필터에 가해지는 Vin(Voltage of input : 입력전압) 펄스의 폭을 넓게 하여 LED 집광형 식물재배장치으로 인가되는 최종 출력을 높이거나 또는, Vin(Voltage of input : 입력전압) 펄스의 폭을 좁게하여 LED 집광형 식물재배장치으로 인가되는 최종 출력을 낮추도록 DC전압을 조절한다.
At this time, the dimming control circuit 150 adjusts the on / off ratio of the switching element according to the output control signal of the LED condensing type lighting controller to widen the width of the Vin (Voltage of input: input) pulse applied to the filter. The DC voltage is adjusted to increase the final output applied to the condensed plant cultivation device or to reduce the final output to the LED condensed plant cultivator by narrowing the width of the Vin (Voltage of input) pulse.

이어서, LED 집광형 식물재배장치(200)이 구동되어 LED모듈(220)에서 광원을 발생시킨다.Subsequently, the LED concentrating plant cultivation apparatus 200 is driven to generate a light source from the LED module 220.

이어서, 멀티광파이버(230)에서 LED 모듈의 발광소자에 일대일로 직접 연결되어 복수개의 LED로 나오는 빛을 광케이블 어댑터로 전달한다.
Subsequently, the multi-optic fiber 230 is directly connected to the light emitting device of the LED module in a one-to-one manner and transmits light emitted from the plurality of LEDs to the optical cable adapter.

이어서, 케이블 어댑터(240)에서 멀티광케이블로부터 나오는 복수개의 빛을 모아서 조도용케이블로 전달한다.
Subsequently, the cable adapter 240 collects a plurality of lights from the multi-optical cable and transfers the plurality of lights to the illumination cable.

이어서, 조도용광케이블(250)에서 광케이블 어댑터로부터 빛을 전달받아 하나의 빛으로 모은 후, 집광렌즈로 보낸다.
Subsequently, the illuminance optical cable 250 receives light from the optical cable adapter, collects the light into one light, and sends the light to the condenser lens.

이어서, 집광렌즈조정부(260)에서 조도용광케이블의 선단과 길이방향을 따라 동일선상에 이격거리를 이루며 설치되고, 집광렌즈를 통해 조도용광케이블에서 확산되는 빛을 집광하여 발광시키고자하는 식물공장 재배용 작물에 초점을 생성시키고, 집광렌즈의 포커스 및 줌 조정을 통해 식물공장 재배용 작물에 파장대별로 조사시키도록 조사각도를 조절한다.
Subsequently, the condenser lens adjusting unit 260 is installed at the same line along the front end and the longitudinal direction of the illuminance optical cable, and is used for cultivating a plant factory to condense and emit light diffused from the illuminance optical cable through the condenser lens. The irradiation angle is adjusted to produce a focus on the crop and to irradiate the crop plant crops by wavelength band by adjusting the focus and zoom of the condenser lens.

이어서, 확산판을 통해 식물공장 재배용 작물에 빛을 확산시켜 조사시킨다.
Subsequently, light is diffused and irradiated to the plant plant cultivation crop through the diffusion plate.

이어서, 더블형 유압실린더(281)의 동작에 따라 상하이동 조절판의 상하높이가 조절된다.
Subsequently, the vertical height of the shanghai control plate is adjusted in accordance with the operation of the double-type hydraulic cylinder 281.

100 : 태양광 조도제어 유닛 110 : 센서부
120 : 조광측정제어기 130 : 무선컨트롤러
140 : LED 집광형 조명제어기 141 : RF(Radio Frequency) 수신부
142 : 마이컴부 143 : RS-232(Recommended Standard 232)통신부
144 : RS-485(Recommended Standard 485)통신컨버터부 145 : 파장분류 제어부
150 : 디밍제어회로부
200 : LED 집광형 식물재배장치
210 : 본체 220 : LED모듈
230 : 멀티광파이버 240 : 광케이블 어댑터
250 : 조도용광케이블 260 : 집광렌즈조정부
270 : 확산판100: solar illuminance control unit 110: sensor unit
120: dimming controller 130: wireless controller
140: LED focusing light controller 141: RF (Radio Frequency) receiver
142: microcomputer unit 143: RS-232 (Recommended Standard 232) communication unit
144: RS-485 (Recommended Standard 485) communication converter unit 145: wavelength classification control unit
150: dimming control circuit
200: LED condensing plant cultivation device
210: main body 220: LED module
230: multi-optical fiber 240: optical cable adapter
250: illuminance optical cable 260: condensing lens adjustment unit
270 diffusion plate

Claims (9)

식물공장 재배용 작물에 LED 집광형 광원을 발광시켜 식물을 재배하도록 하기 위해, 식물공장으로 비춰지는 태양광의 세기, 온도를 측정한 후, 마이컴의 제어를 통해 식물공장 재배용 작물의 기준 광 요구량에 측정된 광조사량을 연산하고, 그 연산된 결과에 따라 LED 집광형 식물재배장치의 광출력을 제어하도록 센서부(110), 조광측정제어기(120), 무선 컨트롤러(130), LED 집광형 조명제어기(140), 디밍제어회로부(150)로 이루어진 태양광 조도 제어유닛(100)과,
태양광 조도 제어유닛의 광출력 제어신호에 따라 출력되어 하나 또는 복수개의 광원을 모아 하나의 빛으로 비추면서 식물공장 재배용 작물에 파장대별로 조사시키는 LED 집광형 식물재배장치(200)가 구성된 식물재배장치(1)에 있어서,
상기 LED 집광형 식물재배장치(200)는
사각 박스형상의 본체(210)와,
본체내부에 복수개로 형성되어 광원을 발생시키는 LED모듈(220)과,
LED 모듈의 발광소자에 일대일로 직접 연결되어 복수개의 LED로 나오는 빛을 광케이블 어댑터로 전달하는 멀티광파이버(230)와,
일측이 복수개의 멀티광파이버와 연결되고, 타측이 조도용광케이블과 연결되어, 멀티광케이블로부터 나오는 복수개의 빛을 모아서 조도용케이블로 전달하는 광케이블 어댑터(240)와,
광케이블 어댑터와 연결되어, 광케이블 어댑터로부터 빛을 전달받아 하나의 빛으로 모은 후, 집광렌즈로 보내는 조도용광케이블(250)과,
조도용광케이블의 선단과 길이방향을 따라 동일선상에 이격거리를 이루며 설치되고, 집광렌즈를 통해 조도용광케이블에서 확산되는 빛을 집광하여 발광시키고자하는 식물공장 재배용 작물에 초점을 생성시키고, 집광렌즈의 포커스 및 줌 조정을 통해 집광된 빛의 조사각도를 조절하는 집광렌즈조정부(260)와,
집광렌즈조정부(260) 선단에 위치되어 집광된 빛을 확산시키면서 식물공장 재배용 작물에 조사시키는 확산판(270)이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치.
In order to cultivate plants by emitting an LED condensed light source to plant plant cultivation crops, the intensity and temperature of sunlight emitted to the plant plant were measured, and then measured at the reference light requirements of the plant plant cultivation crops through microcomputer control. To calculate the light irradiation amount, and to control the light output of the LED focusing plant cultivation device according to the result of the sensor unit 110, light control controller 120, wireless controller 130, LED light control type controller 140 ), The solar illuminance control unit 100 consisting of a dimming control circuit unit 150,
A plant cultivation device comprising an LED condensing plant cultivation device 200 configured to emit light according to a light output control signal of a solar light intensity control unit and to irradiate one or a plurality of light sources with one light while irradiating the crops for plant plant cultivation by wavelength bands. In (1),
The LED condensing plant cultivation device 200 is
The main body 210 of the rectangular box shape,
A plurality of LED modules 220 formed in the main body to generate a light source;
A multi-optical fiber 230 which is directly connected to the light emitting device of the LED module one-to-one and transmits the light from the plurality of LEDs to the optical cable adapter;
An optical cable adapter 240 having one side connected to a plurality of multi-optical fibers and the other side connected to an illuminance optical cable and collecting a plurality of lights from the multi-optical cable and transmitting the collected light to the illuminance cable;
It is connected to the optical cable adapter, receives the light from the optical cable adapter to collect a single light, and then to the light collecting lens 250 for illumination to the condensing lens,
It is installed at the same line along the tip and the longitudinal direction of the roughening optical cable, and creates a focus on a plant factory cultivated crop to collect and emit light diffused from the roughening optical cable through the condenser lens. Condensing lens adjusting unit 260 for adjusting the irradiation angle of the focused light by adjusting the focus and zoom of,
Controlling the light output under the control of the solar illuminance control unit, characterized in that it comprises a diffuser plate 270 which is located at the tip of the condenser lens adjustment unit 260 and diffuses the collected light and irradiates the plant plant cultivation crops LED condensing plant cultivation device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 조도용광케이블(250)은
내부에 전체 크기가 지름 10~80μm로 이루어진 단일모드 광섬유가 복수개로 꼬아진 형상을 갖는 다중모드 광섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치.
According to claim 1, wherein the illumination optical cable 250 is
LED condensed plant cultivation to control the light output under the control of the solar illuminance control unit, characterized in that the single-mode optical fiber having a total size of 10 ~ 80μm in diameter consists of a multi-mode optical fiber having a plurality of twisted shape Device.
제1항에 있어서, 집광렌즈조정부(260)는
집광렌즈 조정부의 구성요소가 수납 및 설치되는 공간으로 전후방이 개방된 원통형태로 형성되어 이루어져, 각 기기를 보호하는 집광렌즈커버부(261)와,
조도용광케이블에서 확산되는 빛을 집광하여 발광시키고자하는 식물공장 재배용 작물에 초점을 생성시키는 집광렌즈(262)와,
원통형상으로 이루어져 집광렌즈(262)가 수용되는 집광렌즈하우징(263)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치.
The condenser lens adjusting unit 260 of claim 1, wherein
Condensing lens cover portion 261 is formed in a cylindrical shape of the front and rear open to the space for storing and installing the components of the condenser lens adjustment unit, and protects each device;
A condensing lens 262 for generating a focal point on a plant plant cultivated crop to condense and radiate light diffused from an illuminance optical cable;
LED condensing plant cultivation apparatus for controlling the light output under the control of the solar illuminance control unit, characterized in that consisting of a condensing lens housing 263 is made of a cylindrical lens.
제1항에 있어서, LED 집광형 식물재배장치(200)는
집광렌즈조정부(260) 선단에 위치되어 집광된 빛을 확산시키면서 식물공장 재배용 작물에 조사시키는 확산판(270)이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치.
According to claim 1, LED condensing plant cultivation device 200
Controlling the light output under the control of the solar illuminance control unit, characterized in that it comprises a diffuser plate 270 which is located at the tip of the condenser lens adjustment unit 260 and diffuses the collected light and irradiates the plant plant cultivation crops LED condensing plant cultivation device.
제1항에 있어서, LED 집광형 식물재배장치(200)는
식물공장 천장 일측 및 유리관 상단 일측에 위치되어, 복수개의 조도용광케이블 선단을 삽입시켜 지지한 후, 식물공장 재배용 작물의 발육에 따른 위치센서값에 따라 조도용광케이블의 상하높이가 마이컴부의 제어신호에 따라 조절시키는 상하이동 조절판(280)이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조도 제어유닛의 제어하에 광출력을 제어하는 LED 집광형 식물 재배 장치.

According to claim 1, LED condensing plant cultivation device 200
Located at one side of the ceiling of the plant factory and one side of the upper side of the glass tube, and supported by inserting the end of the plurality of illuminance optical cables, the height of the illuminance optical cables is added to the control signal of the microcomputer according to the position sensor value according to the growth of the plant plant cultivation crops. LED concentrating plant cultivation device for controlling the light output under the control of the solar illuminance control unit, characterized in that it comprises a shangdong throttle plate 280 to adjust accordingly.

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