KR101177517B1

KR101177517B1 - 논물의 소정수위를 유지하는 장치

Info

Publication number: KR101177517B1
Application number: KR1020100116532A
Authority: KR
Inventors: 최용운
Original assignee: 최용운
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-08-30
Also published as: KR20120054491A

Abstract

본 발명은 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 논바닥의 소정위치에 형성되는 논물의 고수위 및 저수위 감지기의 출력신호를 메카트로닉스(Mechatronics) 기술을 이용하여 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 논물의 고수위와 저수위의 감지기 역할을 하는 두 개의 a-접점 자력감응(磁力感應) 리드스위치가 ON(닫힘)될 때, 각각 짧은 시간동안의 불안정한 출력신호로 인해 발생되는 채터링(Chattering) 현상과 논물의 파동에 의한 플로트(Float)의 동요로 인하여 상기 리드스위치가 ON 또는 OFF되어 발생될 수 도 있는 채터링 현상을 방지하는 단계, 상기 단계를 통과 후 얻어지는 안정된 상기 두 개의 리드스위치의 출력신호를 자기유지회로에 입력하여 H(High Level) 즉, 1 또는 L(Low Level) 즉, 0의 신호를 출력하는 단계, 상기 단계에서 출력된 H 또는 L의 신호를 BCD(Binary Coded Decimal)화하여 DC전동기를 시계방향(Clock Wise) 또는 반시계방향(Counter Clock Wise)으로 회전시켜 수문(水門)을 완개(完開) 또는 완폐(完閉)하는 단계와 DC전동기를 정지시키는 단계로 이루어지며, 본 장치의 전원소스(Source)로서 태양전지판을 이용한 것에 특징이 있다.

a-접점 자력감응 리드스위치, 수문(水門), 도넛 형 플로트(Float), DC전동기. 논물, 고수위, 태양전지판, 포토커플러, 포토인터럽터, NOT소자.

Description

논물의 소정수위를 유지하는 장치 {A device to maintain a designated water level of the paddy fields}

본 발명은 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 논바닥의 소정위치에 형성되는 논물의 고수위 감지기 및 저수위 감지기의 출력신호를 메카트로닉스(Mechatronics) 기술을 이용하여 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 관한 것이다.

규모의 대소에 따라 차이는 있겠으나 일반적으로 관개용수(灌漑用水)의 공급시설과 그 운영에는 막대한 자금투자가 소요된다. 이와 같은 투자결과 얻어지는 농업용수는 농수로(農水路)를 타고 흐르게 되는데 농민들은 농수로의 곳곳에서 이 농수를 자기 논에 인수(引水)하고 있다. 그런데 이 농수에 대한 수세(水稅)를 받는 곳은 아무데도 없다. 즉, 무료로 공급받고 있는 것이다. 그러니 농민들의 절수를 기대하기란 지난한 실정이다. 절수에 대한 시대적인 요구가 있는 이 시점에서 논물의 수위를 적절하게 유지하는 장치로 절수도 하고 향후에 소요될 수 있는 새 관개용수의 공급시설을 위한 건설비와 운영비도 경감하여야 한다. 그러나 다대수의 농민들은 지금도 논둑에 매립한 관로의 일단(一端)을 농수로에 연결하여 농수를 받고 있고, 논물의 수위조절은 상기 관로의 타단을 나무마개 등으로 막거나 열어서 시행하고 있는 것이 실정이다.

문헌1의 요약서 일부를 하기와 같이 베껴 쓴다. "본 발명은 수로와 논과의 높이차가 있거나 일정압력을 유지하는 수로(관수로)에서 입수관으로부터 분기되는 분기관과, 상기 분기관을 통하여 공급되는 용수를 분사시켜 수차를 회전시키는 각각의 분사노즐을 구비하며, 각각의 분사노즐로 용수를 선택공급시켜 수차의 회전방향을 변환시키는 방향변환장치와, 논의 수위에 따라 승강되며, 상기 변환장치를 제어하는 수위 감지 수단과, 수차의 회전에 의하여 동작되며 입수관상부에 설치된 밸브를 개폐방시키는 개폐장치로 구성하므로서 벼의 생육시기별 상한 및 하한 수심을 조정하면 조정된 수심에 따라 밸브가 외부동력에 의하지 않고 자동으로 개폐되어 농민의 노동력을 절감시키고 농업용수의 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있는 것임."

문헌2의 요약서 일부를 하기와 같이 베껴 쓴다. "공간이 있는 부체수문;과 장치외부를 구성하는 상자이자 부체수문이 원활하게 뜨고 가라앉은데 필요한 수조;와 용수로의 물을 논으로 보내는 급수관; 및 논수위에 따라 부체수문의 중량을 조절히기 위한 부체수문중량 조절장치로 구성된다."

상기한 바와 같은 문헌 1 및 2의 요약서의 일부내용을 살펴보았는데 현실적으로 농수로와 논의 수위 차는 크지 않기 때문에 문헌1의 기술을 현장에서 적용하는 데는 난점이 있고, 설사 적용이 가능한 수위 차가 있어 적용하였더라도 문헌1의 기구(機構)에는 가동부분이 많은 것이 문제가 될 수 있다. 즉, 농수로의 농수 중에 는 크고 작은 여러 가지 부유물이 포함되어 있게 마련인데 큰 부유물은 문헌1 장치 유입부에 형성되는 체에서 거른다 하더라도 거려진 부유물을 걷어내는 등의 처리기구(機構)가 없고, 상기 체를 통과한 작은 크기의 부유물이 가동부위에 걸리거나 끼어서 이상 작동을 하게하거나 기능을 마비시킬 우려가 있고, 장치가 고장이 나면 수리될 때 까지 농수를 받을 수 없는 문제가 있다. 그리고 문헌2의 부체수문 장치는 농수로의 수위와 논물의 수위차가 적을 경우, 부체수문의 시설이 없으면 자연유하방식으로 논에 논물을 유입시킬 수 있는 경우에도 부체수문의 시설로 인해 논물을 받을 수 없는 상태가 생길 수 있다. 왜냐하면 부체수문이 부상하려면 상당한 수위차가 있어야 되기 때문이다. 즉, 농수로의 수위와 논물의 수위차가 부체수문이 온전하게 부상되지 못할 정도로 적으면 부체수문이 부상하지 못 하여 제 기능을 발휘 못하는 문제가 생길 수 있다.

종래기술의 문헌정보

[문헌1] 한국 등록번호: 10-0226205, 1999년 07월 26일

[문헌2] 한국 등록번호: 20-0372364, 2004년 12월 30일

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자하는 기술적과제는 농수로의 수위가 논물의 고수위와 같을 정도로 수위차가 거의 없더라도 논에 원만하게 농수를 공급할 수 있고, 기계적 기구(機構)를 가능한 한 주려서 고장 빈도를 극소화시키기 위하여 메카트로닉스 기술을 이용한 논물의 소정 수위를 유지하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 있어, 논물의 수위감지기로서는 언제나 수면(水面)에 떠있는 도넛 형 플로트(Float)에 내장된 영구자석에 감응되어 ON(닫힘) 또는 OFF(열림)되는 a-접점 자력감응(磁力感應) 리드(Reed)스위치 2개(고수위용 및 저수위용)이다. 상기 2개의 리드스위치는 플로트 유도파이프 내부에 각각의 소정위치에 형성되고, 상기 2개 리드스위치의 출력신호를 안정된 신호로 만들기 위하여 채터링(Chattering)방지회로에 입력하고, 상기 채터링 방지회로의 2개의 출력신호를 자기유지회로(Self maintain circuit)의 2개의 입력단자에 각각 입력하면 상기 자기유지회로의 출력신호는 H(High level)신호 즉, 1 또는 L(Low level)신호 즉, 0으로 된다.

상기 2개의 a-접점 자력감응 리드스위치가 모두 열려(OFF)있고 즉, 논에는 논물이 없고, 농수로에는 농수가 흐르고 있고, 수문은 닫혀있는 상태에서 전원스위치를 ON하면 상기 2개의 a-접점 자력감응 리드스위치의 출력신호는 각각 1이 되고, 상기 2개의 1의 신호는 각각 채터링 방지회로를 경유 후 각각 NOT소자에서 반전되어 상기 자기유지회로의 x1 및 x2입력신호는 모두 0이 되며, 상기 자기유지회로의 출력신호 A도 0이 된다. 상기 A의 출력신호 0이 BUFFER소자를 경유하여 포토커플러에 입력되면 그 출력신호도 0이다. 상기 0의 출력신호는 NOT소자, BUFFER소자, BUFFER소자 및 NOT소자의 4개 소자에 분기되어 4비트의 BCD(Binary Coded Decimal) 신호인 1001이 생성된다. 상기 1001의 신호는 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 입력 포트에 입력되고 출력포트에 상기 1001의 신호를 출력시켜 DC전동기구동회로에 입력하면 DC전동기는 시계방향(CW)으로 회전하여 상기 수문은 열리기 시작한다. 즉, 상기 DC전동기구동회로에 1001이 입력되면 상기 DC전동기는 시계방향(CW)으로 회전하여 상기 수문이 열리게 설정한다. 소정시간 경과 후, 상기 수문이 완개(完開)되는 동시에 출력되는 완개-포토인터럽터의 출력신호를 상기 8255의 다른-입력포트에 입력하여 상기 8255의 상기 출력포트에 출력되게 하여 상기 DC전동기구동회로에 입력하면 상기 DC전동기는 정지된다.

상기 수문이 열렸기 때문에 농수는 유입되고 논물의 수위는 점차 상승하게 된다. 논물의 수위가 상승하여 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치의 설치위치에 달하면 같은 수면에 떠있는 상기 도넛 형 플로트에 내장된 영구자석으로 인하여 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치는 닫혀(ON)서 그 출력신호는 0이 되며, 상기 0의 신호는 NOT소자에서 반전되어 상기 자기유지회로의 x2입력신호는 1이 된다. 한편 상기 자기유지회로의 x1입력신호는 여전히 0이기 때문에 상기 자기유지회로의 출력 A의 신호는 0이 된다. 따라서 상기 DC전동기는 정지된 상태를 유지한다.

농수의 계속적인 유입으로 논물의 수위가 더욱 상승하여 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치의 설치위치를 지나면 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치는 열려(OFF)서 그 출력신호는 1이 되고 상기 1의 신호는 NOT소자에서 반전되어 상기 자기유지회로의 x2입력신호는 0이다. 이때의 상기 자기유지회로의 x1입력신호는 0이기 때문에 상기 자기유지회로의 출력 A의 신호는 0이 된다. 따라서 상 기 DC전동기는 정지된 상태를 계속 유지한다.

농수의 계속적인 유입으로 논물의 수위가 더욱 상승하여 상기 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치의 설치위치에 달하면 상기 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치는 닫혀(ON)서 그 출력신호는 0이 되고 상기 0의 신호는 NOT소자에서 반전되어 상기 자기유지회로의 x1입력신호는 1이 된다. 이때의 상기 자기유지회로의 x2입력신호는 0이다. 따라서 상기 자기유지회로의 출력 A의 신호는 1이 되고 4비트의 BCD신호는 0110으로 변환되어 상기 DC전동기는 반시계방향(CCW)으로 회전하여 상기 수문은 닫히기 시작한다. 소정시간 경과 후 상기 수문이 완폐되는 동시에 출력되는 완폐-포토인터럽터의 출력신호를 상기 8255의 다른-입력포트에 입력하여 상기 8255의 상기 출력포트에 출력되게 하여 상기 DC전동기구동회로에 입력하면 상기 DC전동기는 정지된다.

상기 수문이 닫혔기에 시간의 경과와 함께 논물의 수위가 점차 저하함에 따라 상기 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치는 열려(OFF)서 그 출력신호는 1이 되고, 상기 자기유지회로의 x1입력신호는 0이 되지만 상기 자기유지회로의 AND소자에서 출력되어 OR소자에 입력되는 자기유지신호 1의 입력으로 인하여 상기 자기유지회로의 출력 A의 신호는 1을 유지하기 때문에 상기 DC전동기는 정지된 상태를 계속 유지한다.

논물의 수위가 더욱 하락하여 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치의 설치위치에 달하면 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치가 닫혀(ON)서 그 출력신호는 0이 되고 상기 자기유지회로의 x2입력신호는 1이 된다, 따라서 상기 자기 유지회로의 출력 A의 신호는 0이 된다. 따라서 BCD 신호는 1001로 되어 상술한 바와 같이 상기 DC전동기는 시계방향(CW)으로 회전하여 상기 수문은 열리게 된다.

상기한 바와 같이 논물의 수위변동에 따라 상기 절차를 반복함에 따라 논물의 소정수위가 유지됨을 포함하여, 본 장치의 전원소스(Source)로서 태양전지판을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 장치에서 고장이 난다면 채터링 방지회로 전단(前段)에서나 발생될 수 있을 것 이라 생각된다. 어느 도면에도 표시된 바 없지만 고장에 대비하여 상기 DC전동기구동회로와 상기 DC전동기 사이의 동력 공급선에 개폐(開閉)스위치를 형성하고 상기 DC전동기와 전원(전지) 사이에 정회전/역회전의 전환스위치를 형성하는 간단한 구성으로 수동 수문조작이 가능하다.

본 발명은 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 관한 것으로, 메카트로닉스 기술의 이용으로 기계적 가동부분을 극소화함으로서 본 장치의 유지보수비를 경감하여 본 장치에 대한 신뢰성과 경제성을 높이고, 농수로의 보수, 펌프의 고장, 정전 등으로 인하여 일시적으로 농수로의 수위가 정상보다 낮아지더라도 논물의 고수위와 같은 정도면 논에 원만하게 농수를 공급할 수 있다.

본 발명은 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 관한 것으로, 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 a-접점 자력감응 리드스위치(108, 106)의 출력신호를 안정화하고 시 퀀스제어에 필요한 신호를 생성하여 BCD화하는 개요도이다. 도 1에서 논바닥의 소정위치에 복수개의 나무파일(101)을 박고 상기 파일(101)의 상단(上端) 높이는 모두 논바닥의 지면높이와 같게 하고 그 상단단면은 모두 수평면이 되게 한다. 상기 파일(101)의 상단에 원통(圓筒)의 아래쪽 단면이 원통의 직경보다 큰 원판으로 막힌 형상을 한 지지기(126)를 얹어놓고 상기 큰 원판의 외주(外周)의 소정지점을 녹스지 않는 복수개의 체결나사(103)로 상기 파일(101)에 체결한다. 합성수지로 형성되는 지지기(126)의 수직벽면에는 복수개의 구멍을 뚫어(도면에는 표시 안 됨) 논물이 자유롭게 유통될 수 있게 한다. 플로트 유도파이프(124) 내부 소정위치에 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108)를 형성하고, 상기 리드스위치(108)의 아래쪽으로 소정거리를 두고 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(106)를 형성한다. 고수위용 및 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108, 106)를 내장하는 플로트 유도파이프(124)를 영구자석(105)을 내장하는 도넛 형 플로트(104) 중공부위에 헐겁게 삽입한 상태로 벽면에 복수개의 구멍(107)이 뚫린 보호케이스(109) 하측단면 안쪽의 원형 홈과 보호케이스 뚜껑(112) 안쪽의 원형 홈에 걸쳐서 형성하고 보호케이스 뚜껑(112)을 복수개의 체결나사(111)로 보호케이스(109)상단에 형성하면 수위감지기 셋(110, set)이 형성된다. 상기 수위감지기 셋(110)을 지지기(126) 내부에 헐겁게 안치고 농작물의 성장기별 또는 시기별로 요구되는 논물 수위에 알맞게 복수개의 고정나사(125)로 수위감지기 셋(110)을 소정위치에 고정시킨다.

고수위용 및 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108, 106)가 ON/OFF될 때 전자적 또는 기계적인 이유 등으로 그 출력신호는 채터링(Chattering)현상에 의하 여 통상 수msec에서 수십msec 후에야 안정되기 때문에 오동작을 예방하기 위하여 고수위용 및 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108, 106)의 출력신호를 2개의 적분회로가 1조(組)로 구성되는 채터링 방지회로(113)에 입력하여 안정된 출력시호를 얻는다.

상기 안정된 2개의 출력신호는 각각 NOT소자(114, 115)에 입력되고 그 출력신호는 자기유지회로(116)의 x1입력다자 및 x2입력단자에 각각 입력된다. 즉, 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108)의 출력신호는 자기유지회로(116)의 x1입력단자에, 그리고 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(106)의 출력신호는 자기유지회로(116)의 x2입력단자에 각각 입력되면 자기유지회로(116)의 출력단자 A에 1 또는 0의 신호가 출력된다.

여기서 자기유지회로(116)의 입력에 대한 출력 상황을 살펴보기로 한다. 즉, 자기유지회로(116)의 x1입력단자에 0을, x2입력단자에도 0을 입력하면 출력 A는 0이 되며 x1입력단자에 0을, x2입력단자에 1을 입력하여도 출력 A는 0이 된다. 상기 x1입력단자에 1을, x2입력단자에 0을 입력하면 출력 A는 1이 되는데 이런 상황에서 상기 x1의 입력신호가 0으로 복귀되더라도 자기유지회로(116)의 AND소자의 출력이 OR소자로 입력되는 자기유지신호 1에 의하여 출력 A는 여전히 1을 유지한다. 상기 상황과 같이 x1입력단자에 0이 입력되고 있고, 자기유지신호 1의 입력으로 출력 A가 1일 때, x2입력단자에 1을 입력하면 출력 A는 0이 된다.

자기유지회로(116)의 출력 A의 신호를 버퍼소자(117)를 경유시켜 절연입력회로인 포토커플러(118)에 입력하면 입력신호와 같은 신호를 출력한다. 즉, 1을 입력 하면 1을, 0을 입력하면 0을 출력한다.

상기 포토커플러(118)의 출력신호를 DC전동기구동회로(201)가 필요로 하는 4비트(Bit)의 BCD화를 위하여 NOT소자(121), BUFFER소자(119), BUFFER소자(120) 및 NOT소자(122)의 4개 소자에 분기시킨다. 포토커플러(118)의 출력신호 0을 상기와 같이 분기시키면 1001의 BCD신호를 얻고, 1을 분기 시키면 0110의 BCD신호를 얻는다. 상기와 같이 분기시켜 얻어지는 BCD신호는 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123)의 C포트 하위 4비트에 입력된다.

도 2는 DC전동기구동회로(201)를 포함한 수문(204)의 구동기구(機構)와 수문(204)의 개요도이다. 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123)의 포트 A, B 및 C를 각각 입력 또는 출력용으로 설정하기위하여 상기 8255(123)의 모드 0을 선택하고, 포트 A 및 C를 입력용으로, 포트 B를 출력용으로 데이터 정리하여 초기화한다. DC전동기구동회로(201)의 BCD신호 입력 선은 상기 8255(123)의 포트 B 하위 4비트에 연결하고 수문틀(202) 상단부위의 소정위치에 형성되는 완개-포토인터럽터(205)의 출력신호는 BUFFER소자를 경유시켜 상기 8255(123)의 포트 A의 A₀비트에, 그리고 수문틀(202) 중간부위의 소정위치에 형성되는 완폐-포토인터럽터(219)의 출력신호는 BUFFER소자를 경유시켜 포트 A의 A₁비트에 각각 연결한다.

수문틀(202)에는 소정 규격의 수문(204)을 형성하고, DC전동기(208), 웜톱니축 지지대(215) 등이 설치되는 바닥판(216)은 복수개의 체결나사(220)로 수문틀(202) 상단(上端)에 형성하고, 수문(204)의 상부 중앙부위의 소정위치에 나사식 수 문인양축(211)의 하단을 고정구(218)로 고정하고, 수문((204)의 상부 좌측의 소정위치에 완개-차폐판(206)를 형성하고, 수문((204)의 상부 우측의 소정위치에 완폐-차폐판(217)을 형성한다. DC전동기(208)의 회전축과 웜톱니축(214) 사이에는 유니버설 커플링(209)을 형성하여 DC전동기(208)의 회전축과 웜톱니축(214)의 회전을 원활하게 하고, 바닥판(216)에 배치되는 부품 들을 비바람으로부터 보호하기 위한 보호케이스(210)의 하단을 복수개의 체결나사(207)로 바닥판(216)에 체결하고, 보호케이스(210) 수직 벽의 1면에는 여닫이문(212)을 형성하고 보호케이스(210) 내부 환기를 위하여 환기 공을 소정위치에 형성한다(도면에 표시 안 됨). 사각점선(203)은 수문(204)이 닫혔을 때의 수문(204)의 위치를 표시한 것임을 첨언한다.

도 3은 동력전달기구(機構)의 평면 겨냥도이다. DC전동기(208)는 복수개의 체결나사(301)로 바닥판(216)에 고정되고, DC전동기(208)의 회전축과 웜톱니축(214) 사이에는 유니버설 커플링(209)을 형성하여 상기 회전축과 웜톱니축(214)의 회전을 원활하게 하고, 웜톱니축(214)을 지지하는 2개의 지지대(215)는 복수개의 체결나사(303)로 바닥판(216)에 고정된다. 웜톱니축(214)의 톱니와 웜톱니바퀴(213)의 톱니가 서로 잘 맞게 형성하고 웜톱니바퀴(213)의 중앙에 구멍을 뚫고 상기 구멍에 나사식 수문인양축(211)의 나사와 서로 잘 맞을 수 있는 나사를 형성하여 나사식 수문인양축(211)을 웜톱니바퀴(213) 중앙의 상기 나사구멍에 형성하면, 웜톱니축(214)의 회전은 웜톱니바퀴(213)를 회전하게 하고, 웜톱니바퀴(213)의 회전은 나사식 수문인양축(211)을 수직선상에서 이동하게 한다. 물론 웜톱니바퀴(213)는 소정위치를 유지하면서 회전할 수 있는 기구(機構)로 한다. 즉, 웜톱니축 (214)의 회전방향에 따라 나사식 수문인양축(211)은 위쪽으로 또는 아래쪽으로 이동하게 된다. 웜톱니축(214)과 웜톱니바퀴(213)의 감속비를 1:100 정도로 크게도 할 수 있기 때문에 DC전동기(208)는 그만큼 소 출력의 것을 사용할 수 있다. 그러나 수문(204)의 알맞은 이동속도에 적합한 감속비를 선택해야 한다.

바닥판(216)에는 채터링 방지회로(113), 자기유지회로(116), DC전동기구동회로(201), 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123) 등 을 배치한 회로판(302)과 전원으로 사용할 충전 가능한 전지(503)를 수용하는 전지 보호함(304)을 각각 소정위치에 형성한다. 상기 회로판(302)은 습기와 노이즈의 방지를 위하여 내습성이 유지되는 알루미늄 또는 동판 함에 넣고 상기 함은 접지시킨다.

도 4는 완개-포토인터럽터 및 완폐-포토인터럽터(205, 219)와 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123)의 입력포트 A와의 연결 겨냥도이다. 전원스위치(502)가 닫혀(ON)있는 상태에서 완개 및 완폐-차폐판(206, 217)이 완개 및 완폐-포토인터럽터(205, 219, Photo interrupter)에 삽입되어있으면 완개 및 완폐-포토인터럽터(205, 219)는 각각 L 수준의 출력신호 즉, 0을 출력하고, 완개 및 완폐-차폐판(206, 217)이 외부로 빠져 나와 있으면 각각 H 수준의 출력신호 즉, 1을 출력한다. 상기 완개 및 완폐-포토인터럽터(205, 219)의 출력신호는 각각 BUFFER소자를 경유하여 상기 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123) A포트의 A₀ 및 A₁ 비트에 입력된다.

도 5는 태양전지판(501) 사용을 위한 충전 가능한 배터리(503)에 대한 충전회로를 포함한 전원의 겨냥 회로도이다. 전원스위치(502)로는 토글스위치를 택하고 태양전지판(501)은 보호케이스(210)의 천장 외부표면에 형성한다.

다음에는 본 발명에 의한 논물의 소정수위를 유지하는 장치의 작동원리에 대하여 설명한다. 농사철이 되어 농수로에는 농수가 정상적으로 흐르고, 수문(204)은 닫혀져 있고, 논바닥에는 논물이 없고 전원스위치(502)는 열려(OFF)있는 상황을 가상한다. 상기와 같은 상황에서는 2개의 a-접점 자력감응 리드스위치(108, 106)는 모두 열려(OFF)있다. 상기와 같은 상황에서 전원스위치(502)를 닫(ON)으면 영구자석(105)을 내장하는 플로트(104)는 논물이 없어 부상하지 못하고 있어 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108)의 출력신호는 1이고, 상기 출력신호 1은 소정의 채터링 방지회로(113)에 입력되어 안정된 출력신호 1은 NOT소자(114)에서 반전되어 자기유지회로(116)의 x1입력단자에는 0이 입력되며, 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(106)의 출력신호 1도 소정의 채터링 방지회로(113)에 입력되어 안정된 출력신호 1은 NOT소자(115)에서 반전되어 자기유지회로(116)의 x2입력단자에는 0이 입력된다. 따라서 자기유지회로(116)의 출력 A의 신호는 0이 된다. 상기 A의 출력신호 0이 버퍼소자(117)를 경유하여 포토커플러(118)에 입력되면 그 출력신호는 0이다. 상기 포토커플러(118)의 출력신호 0은 NOT소자(121), BUFFER소자(119), BUFFER소자(120) 및 NOT소자(122)의 4개 소자에 분기되어 그 출력신호는 BCD 1001로 되어 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123)의 입력포트 C 하위 4비트에 입력되고 출력포트 B 하위 4비트에 상기 BCD 1001을 출력시키면 DC전동기(208)는 시계방향(CW)으로 회전하여 수문(204)은 열리기 시작하고 소정시간 경과 후 수문(204)의 완개(完開)와 동시에 완개-차폐판(206)이 완개-포토인터럽터(205)에 삽입되어 발광다 이오드의 광선을 차단하면 완개-포토인터럽터(205)는 0의 신호를 출력한다. 상기 0의 신호가 버퍼소자를 경유하여 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123)의 입력포트 A의 A₀비트에 입력되고 출력포트 B의 B₀비트에 상기 0의 신호를 출력시키면 DC전동기구동회로(201)의 TR₁은 비 활성화되어 DC전동기(208)는 정지된다.

수문(204)이 열림에 따라 농수가 유입되어 논물의 수위는 점차 상승하여 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(106)의 설치위치에 달하면 같은 수면에 떠있는 플로트(104)에 내장된 영구자석(105)으로 인하여 상기 리드스위치(106)는 닫혀(ON)서 그 출력신호는 0이 되고, NOT소자(115)에서 반전되어 자기유지회로(116)의 x2입력신호는 1이 된다. 이때의 자기유지회로(116)의 x1입력신호는 0이기 때문에 자기유지회로(116)의 출력 A의 신호는 여전히 0을 유지하게 되어 DC전동기(208)는 정지된 상태를 유지하게 된다.

수위가 계속 상승하여 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(106)의 설치위치를 통과하면 플로트(104)에 내장된 영구자석(105)으로 인하여 상기 리드스위치(106)는 열려(OFF)서 그 출력신호는 1이 되고, NOT소자(115)에서 반전되어 자기유지회로(116)의 x2입력신호는 0이 된다. 이때의 자기유지회로(116)의 x1입력신호는 0이기 때문에 자기유지회로(116)의 출력 A의 신호는 여전히 0을 유지하게 되어 DC전동기(208)는 정지된 상태를 지속한다.

수위가 더욱 상승하여 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108)의 설치위치에 달하면 플로트(104)에 내장된 영구자석(105)으로 인하여 상기 리드스위치 (108)는 닫혀(ON)서 그 출력신호는 0이 되고, NOT소자(114)에서 반전되어 자기유지회로(116)의 x1입력신호는 1이 된다. 이때의 자기유지회로(116)의 x2입력신호는 0이고 자기유지회로(116)의 출력 A의 신호는 1이 된다. 따라서 BCD신호는 0110으로 전환된다. 상기 BCD 0110이 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123)의 입력포트 C 하위 4비트에 입력되고 상기 0110의 신호를 출력포트 B 하위 4비트에 출력시키면 DC전동기(208)는 반시계방향(CCW)으로 회전하여 수문(204)은 닫히기 시작하고 소정시간 경과 후 수문(204)의 완폐(完閉)와 동시에 완폐-차폐판(217)이 완폐-포토인터럽터(219)에 삽입되어 발광다이오드의 광선을 차단하면 상기 포토인터럽터(219)는 0의 신호를 출력한다. 상기 0의 신호가 버퍼를 경유하여 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255(123)의 입력포트 A의 A₁비트에 입력되고 상기 0의 신호를 출력포트 B의 B₁비트에 출력시키면 DC전동기구동회로(201)의 TR₂가 비 활성화되어 DC전동기(208)는 정지된다.

수문(204)이 닫히면 논물의 수위는 시간이 흐르며 따라 점차 하강하여 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108)의 설치위치를 통과하면 플로트(104)에 내장된 영구자석(105)으로 인하여 상기 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(108)는 열려(OFF)서 그 출력신호는 1이 되고, 자기유지회로(116)의 x1입력신호는 0이 되지만 자기유지회로((116)의 AND소자에서 출력되어 OR소자에 입력되는 자기유지신호 1의 입력으로 인하여 자기유지회로(116)의 출력 A의 신호는 1을 유지한다. 따라서 DC전동기(208)는 정지 상태를 유지한다.

수위가 계속 하강하여 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치(106)의 설치위치에 달하면 플로트(104)에 내장된 영구자석(105)으로 인하여 상기 리드스위치(106)가 닫혀(ON)서 그 출력신호는 0이 되고 NOT소자(115)에서 반전되어 자기유지회로(116)의 x2입력신호는 1이 된다. 상기 상황과 같이 자기유지신호 1의 입력으로 자기유지회로(116)의 출력 A의 신호가 1일 때, 자기유지회로(116)의 x2입력단자에 1을 입력하면 자기유지회로(116)의 출력 A의 신호는 0이 되다. 따라서 DC전동기구동회로(201)의 입력 BCD는 1001이 되어 DC전동기(208)는 시계방향(CW)으로 회전하여 수문(204)은 다시 열리기 시작한다.

상기한 바와 같은 절차를 반복함에 따라 논물의 소정수위는 유지되고 농작물의 성장기별 또는 시기별로 요구되는 논물 수위에 알맞게 복수개의 고정나사(125)를 이용하여 수위감지기 셋(110)을 소정위치에 고정할 수 있음을 포함하여, 본 장치의 전원소스(Source)로서 태양전지판을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해하여야 하며, 오히려 청구된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.

도 1은 a-접점 자력감응 리드스위치의 출력신호를 안정화하고 시퀀스제어에 필요한 신호를 생성하여 BCD화하는 개요도이다.

도 2는 DC전동기구동회로를 포함한 수문의 구동기구(機構)와 상기 수문의 개요도이다.

도 3은 동력전달기구(機構)의 평면 겨냥도이다.

도 4는 완개-포토인터럽터 및 완폐-포토인터럽터 와 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 입력포트 A와의 연결 겨냥도이다.

도 5는 태양전지판 사용을 위한 충전 가능한 배터리에 대한 충전회로를 포함한 전원의 겨냥 회로도이다.

Claims

메카트로닉스 기술의 이용으로 가동부분을 극소화한 논물의 소정수위를 유지하는 장치에 있어, 논바닥의 소정위치에 형성되며 상단(上端)의 높이는 논바닥의 지면고와 같고 상기 상단의 단면은 수평면인 복수개의 나무파일,

상기 복수개의 나무파일의 상단에 복수개의 체결나사로 체결되는 지지기,

상기 지지기 내부에 헐겁게 안쳐지는 보호케이스,

상기 보호케이스 내부에 헐겁게 형성되는 영구자석을 내장하는 도넛 형 플로트,

상기 영구자석을 내장하는 도넛 형 플로트의 중공부위에 헐겁게 형성되는 플로트 유도파이프,

상기 플로트 유도파이프 내부의 소정위치에 형성되는 1개의 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치 및 1개의 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치,

상기 보호케이스 상단에 복수개의 체결나사로 체결되는 보호케이스 뚜껑,

상기 보호케이스 하측 내부 단면의 원형 홈과 상기 보호케이스 뚜껑 내부 단면의 원형 홈에 걸쳐서 형성되는 상기 플로트 유도파이프,

상기 보호케이스, 보호케이스 뚜껑, 영구자석을 내장하는 도넛 형 플로트 및 플로트 유도파이프로 형성되는 수위감지기 셋,

상기 수위감지기 셋을 농작물이 성장기별 또는 시기별로 요구하는 논물의 수위에 알맞은 위치에 고정시키기 위한 복수개의 고정나사,

상기 고수위용 및 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치의 불안정한 출력신호를 안정화하는 채터링(Chattering)방지회로,

상기 채터링 방지회로의 출력신호를 입력받아 H레벨의 신호 즉, 1 또는 L 레벨의 신호 즉, 0을 출력하는 자기유지회로,

상기 자기유지회로의 출력신호 0 또는 1이 NOT소자, BUFFER소자, BUFFER소자 및 NOT소자에 분기되어 생성되는 1001 또는 0110의 BCD신호,

상기 BCD신호로 1001이 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 입력포트 C하위 4비드에 입력되어 상기 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 출력포트 B하위 4비드에 상기 1001이 출력되면 DC전동기는 정회전하여 열리기 시작하는 수문,

상기 수문의 완개(完開)와 동시에 완개-포토인터럽터의 출력신호 0이 상기 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 입력포트 A의 A₀비트에 입력되어 상기 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 출력포트 B의 B₀비트에 출력되면 회전이 정지되는 상기 DC전동기,

상기 수문이 열리면 논물의 수위가 점차 상승하여 상기 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치의 설치위치에 달하여 상기 고수위용 a-접점 자력감응 리드스위치가 닫히(ON)면 상기 DC전동기는 역회전하여 닫히기 시작하는 상기 수문,

상기 수문의 완폐(完閉)와 동시에 완폐-포토인터럽터의 출력신호 0이 상기 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 입력포트 A의 A₁ 비트에 입력되어 상기 범용 패럴렐I/O용 LSI인 8255의 출력포트 B의 B₁ 비트에 출력되면 회전이 정지되는 상기 DC전동 기,

상기 수문이 닫히면 논물 수위는 시간이 경과함에 따라 점차적으로 저하하여 마침내 상기 논물 수위가 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치의 설치위치에 달하여 상기 저수위용 a-접점 자력감응 리드스위치가 닫히(ON)면 상기 DC전동기는 정회전하여 열리기 시작하는 상기 수문,

상기한 바와 같이 논물의 수위에 따라 수문의 개폐를 반복하여 논물의 소정수위를 유지하는 것을 포함하여, 전원소스로서 태양전지판을 이용하는 것을 특징으로 하는 논물의 소정수위를 유지하는 장치.