KR101506320B1 - 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전원공급기, 냉온수 자동 순환 제어기, 열전소자, 방열판, 냉온수통, 냉온수 순환펌프를 포함하여 구성되어 있는 냉온수 공급장치를 통해, 엽면습윤 센서의 표면온도, 주변온도, 실제 잎사귀의 표면온도 값을 기반으로 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치에 공급하는 냉온수의 온도를 제어함으로써, 상기 엽면습윤 센서의 표면온도가 주위온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지시켜 엽면습윤 센서의 측정 오차를 최소화할 수 있는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법{A LEAF MOISTURE SENSOR CONTROLLING FINE-GRAINED TEMPERATURE ADOPTING COOL AND HOT WATER CIRCULATOR AND THE CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엽면습윤 센서의 표면온도와 실제 입사귀의 표면온도가 서로 달라 엽면습윤 센서의 측정 결과에 오차가 심하게 발생하는 실정에 따라, 본 발명은 냉온수 공급장치를 이용하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어함으로써 엽면습윤 센서의 측정 오차를 줄일 수 있는 엽면습윤 센서 및 그 방법에 관한 것이다.
현재의 농작물 종합 병해충 관리 시스템은 자동 기상 관측기에 설치되어 있는 다양한 센서들을 통해 농작물 재배 현장 환경의 환경 정보를 수집하고, 이를 기반으로 농작물 역병을 예측하고 방제를 할 수 있는 구조로 되어 있다.
현재의 자동 기상 관측기(AWS: Automatic Weather Station)는 노지 또는 시설하우스 내에 센서들이 복합적으로 설치되어 있는 플랫폼 구조로 되어 있다. 상기 자동 기상 관측기는 메인플랫폼과 하부플랫폼으로 나눠진다. 상기 메인 플랫폼에는 일반적으로 대기 환경 정보를 수집할 수 있는 풍향/풍속, 온습도, 일사량 및 강우량 등을 측정하는 센서가 설치되어 있고, 하부 플랫폼에는 작물 생장 환경 정보를 수집할 수 있는 엽면습윤 센서, 캐노피 습도 센서 및 지중센서가 설치되어 있다. 상기 하부 플랫폼의 센서노드는 유선 또는 지그비(Zigbee) 통신을 포함한 근거리 통신을 통해 상기 메인 플랫폼의 게이트웨이와 연결되어 있고 상기 메인 플랫폼의 게이트웨이는 이동통신망 및 인터넷을 통해 자동 기상 관측 시스템의 미들웨이에 연결되어 있다.
이와 같이, 자동 기상 관측기에 설치되어 있는 다양한 센서를 통해 수집한 정보들을 기반으로 효과적으로 농작물의 역병을 예측하고 방제하기 위해서는 상기 센서에서 수집하는 측정 정보의 정확성이 우선적으로 요구된다.
한편, 상기 엽면습윤 센서란 식물체 표면이나 잎에 맺힌 결로가 지속되는 시간인 엽면습윤 시간을 측정하는 센서이다. 상기 엽면습윤 시간은 병원체가 기주식물을 칩입하는 감염위험도를 결정하는 것으로서 식물병을 예측하는데 매우 중요한 기상 환경 요소이다.
상기 엽면습윤 센서가 엽면의 습도 또는 물기를 측정하는 방식은 기본적으로 센서부 사이에 물기가 존재하면 정전 용량이 변하는 것을 이용한 정전 용량 센서 시스템, 물기 및 습기로 인해 센서 사이에 발생하는 저항값의 변화를 이용하는 저항 측정 시스템, 시트의 첫번째 면에서 초음파를 발생시켜 시트의 두번째 면에 반사된 초음파 신호를 이용하여 이물질의 존재를 검출하는 초음파 센서 시스템 및 빛이 반사되는 것을 감지하는 광 검출기를 이용하여 엽면의 물기 또는 습기에 반사된 빛의 양에 따라 변화하는 광 검출기의 출력을 통해 엽면의 물기 또는 습기를 측정하는 광 센서 시스템이 존재하고 있다.
상기와 같은 방식의 엽면습윤 센서들은 저항으로 인해 센서 자체에서 발생하는 열 또는 외부에서 흡수한 열로 인하여, 센서의 표면온도가 실제 잎사귀의 표면온도와 차이가 발생하고 있다. 이와 같이 엽면습윤 센서와 실제 잎사귀의 표면온도 차이로 인하여 센서표면에서 물기가 건조해지는 시간과 실제 잎사귀의 표면에서 물기가 건조해지는 시간 또한 차이가 발생하게 되고, 결국 엽면습윤 센서에서 측정하는 엽면습윤 시간 등과 같은 센서 데이터가 실제의 잎사귀의 상황과는 다르게 측정되어 정확한 농작물 병해충 예측과 방제를 실시하는데 문제가 있었다.
상기와 같은 실정에 따라 본 발명은 엽면습윤 센서에서 측정되는 데이터의 오차를 줄이기 위하여 주변온도, 잎사귀 표면온도, 센서온도 등을 측정하고 이렇게 측정된 온도 데이터를 기반으로 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 공급장치에 공급하는 냉온수의 온도를 제어함으로써, 상기 엽면습윤 센서의 표면온도를 실제 잎사귀의 표면온도와 유사하게 유지시킬 수 있는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 방법을 제시하고자 한다.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 엽면습윤 센서의 표면온도를 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어함으로써 엽면습윤 센서의 측정 오차를 줄일 수 있는 미세온도 제어 방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는데 있어서, 엽면습윤 센서의 하부, 센서 어레이의 사이 또는 이들의 조합을 통해서 잎사귀의 표면에서 습도, 물기 또는 이들의 조합을 측정하는데 방해가 되지 않도록 냉온수 순환장치를 설치함으로써, 효과적으로 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉온수 공급장치를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는데 있어서, 외부온도, 잎사귀 표면온도, 센서의 표면온도, 냉온수통의 온도센서 등의 값을 기반으로, 냉온수 순환장치에 공급할 냉온수의 온도를 적절하게 제어할 수 있는 냉온수 공급장치를 포함하고 있는 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냉온수 공급장치를 이용하여 냉온수 순환장치에 공급할 냉온수의 온도를 조절하는데 있어서, 냉온수 자동순환 제어기를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도, 엽면습윤 센서의 주변온도, 실제 잎사귀의 표면온도 및 냉온수통 내물의 온도를 심리스(seamless)하게 수집하고, 이를 기반으로 실시간으로 냉온수통의 물 온도를 미세하게 제어할 수 있는 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 냉온수통 내 물의 온도를 조절하는데 있어서 가열 및 냉각 성능이 우수하고 별도의 냉매를 필요로 하지 않아 반영구적으로 이용할 수 있는 열전소자를 이용함으로써 하나의 장치로 가열, 냉각, 항온 및 발전까지 모두 수행할 수 있도록 할 수 있는 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는, 엽면의 물기 또는 습기를 검출하기 위한 엽면습윤 센서; 상기 엽면습윤 센서의 표면온도, 실제 잎사귀 표면온도, 주변온도 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도 센서; 및 냉온수 순환장치;를 포함하며, 상기 냉온수 공급장치를 통해 상기 엽면습윤 센서의 표면온도를 상기 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어함으로써 엽면습윤 센서의 측정 오차를 줄이는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는, 냉온수 공급장치;를 더 포함하고, 상기 냉온수 공급장치는, 상기 적어도 하나 이상의 온도센서로부터 온도를 읽어와서 냉온수 공급장치에 공급할 냉온수의 온도를 제어하는 냉온수 자동순환 제어기;를 더 포함하며, 상기 냉온수 공급장치는, 냉온수통; 및 냉온수 순환펌프;를 더 포함하고, 또한 상기 냉온수 공급장치는, 상기 냉온수통의 냉온수에 대한 온도를 부여하기 위한 방열판; 및 상기 방열판을 발열시키거나 냉각시키기 위한 열전소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 냉온수 순환장치는, 플라스틱, 고무, 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 재질로 된 튜브, 파이프 또는 이들의 조합을 포함하여 구성되며, 또한 상기 냉온수 순환장치는, 상기 엽면습윤 센서의 후면에 위치하거나; 상기 엽면습윤 센서 어레이의 사이에 위치하거나; 또는 이들의 조합을 통해서 잎사귀의 표면에서 습도와 물기를 측정하는데 방해가 되지 않도록 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은, 엽면습윤 센서의 표면온도, 실제 잎사귀 표면온도, 주변온도 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도 센서에서 측정한 온도 데이터를 냉온수 공급장치로 전송하는 단계; 전송받은 각각의 온도 데이터를 기반으로 냉온수 공급장치가 냉온수통 내 물의 온도를 조절하는 단계; 온도가 조절된 냉온수통 내의 물을 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치로 공급하는 단계; 및 엽면습윤 센서의 표면온도가 변화하는 것을 실시간으로 냉온수통 내 물의 온도를 재조절하여 냉온수 순환장치로 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은, 상기 적어도 하나 이상의 온도센서에서 측정한 온도 데이터를 기반으로 냉온수 자동순환 제어기에서 냉온수 공급장치에 공급할 냉온수의 온도를 판단하는 단계;를 더 포함하고, 또한 상기 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은, 열전소자와 방열판을 이용하여 냉온수통 내의 물을 가열하거나 냉각하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 방법에 관한 것으로, 냉온수 순환장치를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어하고, 상기 냉온수 순환장치를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는데 있어서, 냉온수 공급장치를 통해 외부온도, 잎사귀 표면온도, 센서의 표면온도, 냉온수통의 온도센서 등의 값을 기반으로 냉온수 순환장치에 공급할 냉온수의 온도를 적절하게 제어함으로써, 실제의 잎사귀 표면과 엽면습윤 센서의 표면의 온도 차이로 인해 발생할 수 있는 엽면습윤 센서의 측정 오차를 최대한 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 냉온수 공급장치의 구조에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 센서부에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 냉온수 순환장치에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법에 대해 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는 실제 잎파리의 표면온도 또는 주위온도를 전송받아 엽면습윤 센서의 센서표면 온도센서(220)에서 측정한 엽면습윤 센서의 표면온도와 비교하고, 냉온수 공급장치(100)에서 냉온수의 온도를 조절하여 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치(300)로 공급함으로써, 엽면습윤 센서의 표면온도가 실제 잎파리 표면온도 또는 주위온도와 실질적으로 동일하도록 미세제어 할 수 있는 것이다. 이와 같이 엽면습윤 센서의 표면온도를 실제 환경에 맞춰 조절함으로써, 엽면습윤 센서에서 측정한 엽면습윤 시간이 실제 잎파리에서의 엽면습윤 시간과 오차가 없도록 하여 정확한 농작물 생장 환경 정보를 수집할 수 있게 된다.
더욱 상세하게는, AWS(자동 기상 관측기)의 메인 플랫폼에는 일반적으로 대기 환경 정보를 수집할 수 있는 풍향/풍속, 온습도, 일사량 및 강우량 등을 측정하는 센서가 설치되어 있고, 하부 플랫폼에는 작물 생장 환경 정보를 수집할 수 있는 엽면습윤 센서, 캐노피 습도 센서 및 지중센서가 설치되어 있는데, 이중 하부 플랫폼에 설치되어 있는 엽면습윤 센서에 냉온수 순환장치(300) 및 상기 냉온수 순환장치에 냉온수를 공급하는 냉온수 공급장치(100)를 설치한다. 상기 냉온수 공급장치는 센서표면 온도센서(220)를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 전송받고, 메인 플랫폼으로부터 주위온도를 전송받을 수 있다. 또한, 이와는 별도로 센서주위의 실제 잎파리에 설치되어 있는 온도센서로부터 실제 잎파리의 표면온도를 전송받는다. 이렇게 전송 받은 온도 값을 기반으로 상기 냉온수 공급장치(100)는 내부에 저장하고 있는 냉온수의 온도를 실시간으로 조절하면서 상기 냉온수 순환장치(300)에 공급함으로써, 상기 엽면습윤 센서의 표면온도를 실제 잎파리의 표면온도 또는 주위온도와 차이가 없도록 제어할 수 있다.
참고로, 도 1은 본 발명의 엽면습윤 센서를 AWS(자동 기상 관측기)에 적용한 것으로서, 설명의 편의를 위하여 종래의 AWS에 적용하여 도식화하였을 뿐이고, 실질적으로 본 발명의 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는 상기와 같이 주위온도 또는 실제 잎파리의 표면온도를 측정하여 전송해주는 시스템을 구축하여, 얼마든지 AWS와는 독립적으로 설치할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 냉온수 공급장치의 구조에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 냉온수 공급장치(100)는 냉온수통(110), 방열판(120), 열전소자(130), 냉온수 순환펌프(140), 냉온수 자동순환 제어기(150) 및 전원 공급기(160)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 냉온수통(110)은 엽면습윤 센서의 설치되어 있는 냉온수 순환장치로 공급할 수 있는 적당량의 물을 저장하는 것으로, 물투입구를 통해 냉온수통(110) 내 물의 양을 조절할 수 있고, 상기 냉온수통(110)의 내부에는 냉온수통 온도센서(112)가 부착되어 있어 냉온수통(110) 내 물의 온도를 측정하여 상기 냉온수 자동순환 제어기(150)에 전송한다.
상기 방열판(120)은 상기 냉온수통(110)에 적절한 온도를 가하거나 방출하기 위한 것으로서, 최적의 방열판(120) 면적과 재질을 결정하여 부착한다. 상기 방열판(120)의 면적과 재질 및 형태는 냉온수 공급장치(100)의 형태에 따라 얼마든지 다양하게 설계될 수 있을 것이다.
상기 열전소자(130)는 상기 냉온수통(110)과 상기 방열판(120) 사이의 중앙 위치에 배치하여 냉온수통(110)과 방열판(120)을 연결해줌으로써, 최적의 발열 및 냉각 기능을 구현하도록 되어 있다. 열전모듈(TEM : Thermoelectric Module)이라고도 하는 상기 열전소자(130)(펠티어소자)는 전원을 공급하면 한쪽면은 냉각이 되지만 반대쪽의 면은 반대로 가열현상이 일어나는 소자로서, 열전재료를 이용하여 직류전원의 공급만으로 냉각, 가열, 항온 및 발전을 동시에 이룰 수 있는 소자이다. 이러한 열전소자(130)는 고체구조로서 발열 및 흡열성능에 높은 신뢰도를 가질 수 있고, 별도의 냉매가 필요하지 않기 때문에 반영구적으로 사용이 가능하다. 또한 하나의 열전소자(130)를 이용하여 가열과 냉각을 할 수 있고, 주위온도(환경온도)보다도 더 낮게 냉각하는 것도 가능하다. 상기 냉온수 순환펌프(140)는 상기 냉온수통(110) 내의 물을 냉온수 순환장치에 공급하는 것으로, 본 발명의 설명에서는 펌프를 사용한 구조로 설명하고 있지만, 얇은 튜브 또는 파이프로 냉온수를 순환시키는 데에 큰 출력이 필요하지 않기 때문에 상기 펌프 이외에도 스텝핑(stepping) 모터와 같은 소형 모터를 사용함으로써 냉온수 공급장치의 크기를 소형화 시킬 수 있을 것이다. 한편, 상기 냉온수 순환펌프(140)는 냉온수 자동순환 제어기(150)의 제어 신호에 따라 가동된다.
상기 냉온수 자동순환 제어기(150)는 상기 엽면습윤 센서의 표면온도가 실제 잎사귀의 표면온도와 크게 차이가 나지 않도록, 엽면습윤 센서의 외부온도, 실제 잎사귀 표면온도, 엽면습윤 센서의 표면온도, 냉온수통(110) 내의 물의 온도 등을 기반으로 냉온수통(110) 내 물의 온도를 제어하고, 냉온수 순환펌프(140)를 가동시켜 냉온수 순환장치에 냉온수통(110)의 물을 공급하는 것을 제어하는 중앙 처리장치로서, 상기 냉온수 자동순환 제어기(150)는 마이크로프로세서, CPU, FPGA 또는 ASIC(Application Specific IC) 중 하나 이상을 포함하여 구성할 수 있다. 이때 본 발명의 엽면습윤 센서가 상기 외부온도, 실제 잎사귀 표면온도 데이터를 얻는 방법은, 자체적으로 상기 외부온도 및 실제 잎사귀 표면온도를 측정하는 온도센서를 본 발명에 포함하여 구성할 수도 있고, 혹은 외부 온도측정 시스템과 연계하여 온도 데이터를 전송받는 방식을 사용할 수도 있다.
또한 상기 냉온수 자동순환 제어기(150)는 상기 열전소자(130)를 제어하여 냉온수통(110)의 물을 가열 또는 냉각하는데 있어서 PID제어(Proportional Integral Derivative Control)를 통해 ±0.05℃ 보다 더 정밀한 온도 제어가 가능하다. 상기 PID제어란, P제어(비례제어)만을 사용할 때 발생하는 제어기의 조작량과 실제 조작되는 제어량의 미소한 오차인 잔류편차를 없애기 위해 사용되는 적분 제어 방식으로서, 미소한 잔류편차를 시간적으로 누적하여, 그 누적값을 조작량에 증가하여 편차를 없애 조작량과 실제 제어량이 최대한 일치할 수 있도록 하는 것이다.
상기 전원 공급기(160)는 냉온수 공급장치(100)에 전원을 공급하는 것으로서, 안정적인 전원공급을 위해 고효율의 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용한다. 상기 SMPS는 정전압 회로 등을 통해 깨끗하고 안정된 직류를 공급해주는 직류 안정화 전원으로서, 반도체 소자의 스위칭 특성을 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로써 고효율, 소형 및 경량화할 수 있는 장점이 있다.
상기와 같이 본 발명의 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방식은 냉온수 공급장치(100)를 사용하여, 엽면습윤 센서의 표면온도를 낮추거나 올림으로써 상기 엽면습윤 센서의 표면온도가 실제 잎사귀의 표면온도와 유사하도록 조절하는 것이다. 즉, 엽면습윤 센서의 표면온도가 주위온도 혹은 실제 잎사귀의 표면온도보다 높으면 상기 냉온수 자동순환 제어기(150)는 열전소자(130)에 냉각제어신호를 전송하여 냉온수통(110)의 열을 빼앗아 발열판을 통해 열을 발산하여 냉온수통(110) 내의 물을 상기 엽면습윤 센서의 표면온도보다 낮도록 냉각시킨다. 그 후 상기 냉온수 자동순환 제어기(150)는 상기 냉온수 순환펌프(140)를 가동하여 냉각된 냉온수통(110)의 물을 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치로 공급함으로써, 엽면습윤 센서의 표면온도를 낮추게 되는 것이다. 또한, 엽면습윤 센서가 주위온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도보다 낮을 경우에는 반대로 상기 냉온수 자동순환 제어기(150)는 열전소자(130)에 가열제어신호를 전송하여 냉온수통(110)에 열을 가하여 냉온수통(110) 내의 물을 가열한 후 냉온수 순환장치로 공급하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 높이게 된다. 이와 같이 냉온수 공급장치(100)를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는 중에도 각각의 온도센서는 지속적으로 엽면습윤 센서의 표면온도, 주위온도, 실제 잎사귀의 표면온도 및 냉온수통(110) 내 물의 온도를 측정하고 이를 냉온수 자동순환 장치에 전송하여, 상기 냉온수 자동순환 장치가 엽면습윤 센서의 표면온도를 미세하게 제어할 수 있도록 한다.
참고로, 상기 냉온수 공급장치(100)를 구성하는 각 구성수단들은 설명의 편의를 위해 기재된 것일 뿐이며, 실질적으로는 어느 하나의 구성수단에서 모든 동작을 처리할 수도 있고, 더 다양한 구성수단으로 세분화하거나, 그 구성수단들을 조합하여 처리하도록 구성할 수도 있을 것이다. 또한, 물을 튜브 또는 파이프에 순환시키는데 있어서 일반적으로 사용되는 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 설명하는데 있어 반드시 필요한 부분이 아니므로 생략하도록 한다.
또한, 상기 냉온수 공급장치(100)는 하나의 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치(300)에 냉온수를 공급할 수도 있고, 복수의 엽면습윤 센서에 냉온수를 공급할 수 있도록 할 수도 있다. 이는 냉온수 순환장치(300)의 간단한 조작을 통해 실시할 수 있으며, 혹은 냉온수를 하나의 엽면습윤 센서에 공급할지 복수의 엽면습윤 센서에 공급할지에 대한 옵션 선택 기능을 냉온수 공급장치(100)에 추가하여 이를 통해 실시할 수도 있다. 이와 같이 하나의 냉온수 공급장치에서 복수의 엽면습윤 장치의 표면온도를 제어할 수 있도록 함으로써, 본 발명의 장치에 대한 설치비용을 절약할 수 있고, 설치의 공간적 효율도 향상시킬 수 있다. 또한, 엽면습윤 센서의 센서표면 온도센서(220)가 고장 나더라도 다른 엽면습윤 센서의 센서표면 온도센서(220)에서 전송받은 온도 값을 기반으로 상기 센서표면 온도센서가 고장 난 엽면습윤 센서도 정상적으로 작동할 수 있도록 냉온수를 공급할 수 있다.
참고로, 본 발명에서 언급하는 물이란 문자그대로의 H2O에 한정하는 것이 아니라 본 발명의 냉온수 공급장치에서 온도 조절이 가능하고 냉온수 순환장치에서 순조롭게 순환될 수 있는 액체를 총칭한 개념이다. 또한, 본 발명은 냉온수 공급장치에서 냉온수 순환장치로 온도가 조절된 물을 공급 및 순환시킴으로써 엽면습윤 센서의 표면온도를 수랭식 및 수온식으로 조절하는 것인데, 이때 약간의 구조만 변경한다면 물 대신 공기를 사용하여 공랭식 및 공온식으로 엽면습윤 센서의 표면온도를 조절하는 것도 가능할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 센서부에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 센서부는 엽면의 물기 또는 습기를 검출하는 역할을 수행하는 정교한 패턴의 엽면습윤 센서부(200), 상기 엽면습윤 센서부에서 측정한 결과를 상기 냉온수 자동순환 제어기로 전송할 때 일어나는 시간의 차이나 데이터 흐름의 속도 차이를 조정하기 위하여 일시적으로 데이터를 기억시키는 버퍼(Buffer)(210) 및 상기 엽면습윤 센서부(200)의 표면온도를 측정하기 위한 센서표면 온도센서(220)로 구성되어 있다. 상기 센서표면 온도센서(220)에서 검출된 온도 값은 상기 냉온수 자동순환 제어기(150)로 입력되고, 센서표면 온도 값을 수신한 냉온수 자동순환 제어기(150)는 이를 주위온도, 실제 잎사귀 표면온도와 비교하여 적절한 온도의 냉온수를 엽면습윤 센서의 냉온수 순환장치로 공급함으로써 센서표면 온도가 주위온도, 잎사귀 표면온도와의 온도 차가 가장 작도록 제어하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 냉온수 순환장치에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는 냉온수 순환장치를 통해 표면온도가 제어된다. 상기 냉온수 순환장치는 상기 냉온수 공급장치(100)로부터 적절한 온도의 냉온수를 공급받아 엽면습윤 센서의 표면을 가열하거나 냉각하는 것으로서, 상기 냉온수 순환장치의 재질로는 플라스틱, 고무, PVC, 라텍스, 우레탄 및 실리콘과 같이 연성이 좋은 재질 또는 금속과 같이 열전도율이 높은 재질을 사용할 수 있다. 또한 상기 냉온수 순환장치는 반드시 도 4에 도시되어 있는 패턴으로 설치되어 있는 것은 아니고, 엽면의 크기 및 모양, 냉온수 순환장치의 재질 또는 엽면습윤 센서의 주위환경에 따라 얼마든지 다양한 형태의 패턴으로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 요지는 냉온수 순환장치를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는 것이기 때문에 효과적으로 온도조절을 할 수 있는 구조를 상황에 따라 선택하여 설치할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 냉온수 순환장치의 위치는 도 4의 (a)와 같이 엽면습윤 센서의 밑면에 부착(attach)시켜 윗면의 센서부에 간접적으로 열을 전달하는 구조로 설치되어 있을 수도 있고, 도 4의 (b)와 같이 엽면습윤 센서가 설치되어 있는 엽면의 윗면에 단순 부착되어 있거나 센서 어레이의 사이에 설치되어 있을 수도 있으며, 도 4의 (c)와 같이 엽면에 내장(embedded)되어 있는 구조일 수도 있다. 또한 상기 (a), (b), (c) 구조를 조합함으로써, 엽면습윤 센서가 센서부를 통해 엽면의 표면에서 습도와 물기를 측정하는데 방해가 되지 않도록 설치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉온수 공급장치를 적용한 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은, 먼저 센서표면 온도센서에서 측정한 엽면습윤 센서의 표면온도를 냉온수 자동순환 제어기에 전송한다(S101). 엽면습윤 센서의 표면온도 값을 전송받은 냉온수 자동순환 제어기는 이를 엽면습윤 센서의 주위온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 비교한다(S102). 이를 기반으로 냉온수 자동순환 제어기는 엽면습윤 센서의 표면을 가열해야 하는지 냉각해야 하는지 판단하고, 냉온수통 내에 설치되어 있는 온도센서를 통해 전송받은 냉온수통 내 물의 온도에 따라 열전소자에 냉각 제어신호 또는 가열 제어신호를 전송하게 된다(S103). 그 후 냉온수 자동순환 제어기는 냉온수 순환펌프(140)를 가동하여 적절한 온도로 조절된 냉온수통의 물을 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치로 공급하고(S104), 냉온수 순환장치는 튜브 또는 파이프 내에서 순환하고 있는 물의 온도를 이용하여 엽면습윤 센서의 표면을 가열하거나 냉각하여 실제 잎사귀의 표면온도 상태와 차이가 나지 않도록 한다(S105). 또한 상기와 같이 냉온수 공급장치를 이용하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는 중에도 엽면습윤 센서의 표면온도를 기반으로 실시간으로 열전소자를 제어하여 냉온수통 내 물의 온도를 미세하게 조절하고(S106), 이와 같이 실시간으로 온도가 제어되는 냉온수통의 물을 냉온수 순환펌프를 통해 냉온수 순환장치에 공급함으로써, 실시간 및 지속적으로 엽면습윤 센서의 표면온도를 미세하게 제어할 수 있다(S107).
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 냉온수 공급장치 110 : 냉온수통
111 : 물투입구 112 : 냉온수통 온도센서
120 : 방열판 130 : 열전소자
140 : 냉온수 순환펌프 150 : 냉온수 자동순환 제어기
160 : 전원 공급기 200 : 엽면습윤 센서부
210 : 버퍼 220 : 센서표면 온도센서
300 : 냉온수 순환장치

Claims (12)

  1. 엽면의 물기 또는 습기를 검출하기 위한 엽면습윤 센서부(200);
    엽면습윤 센서의 표면온도, 실제 잎사귀 표면온도, 상기 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 센서표면 온도 센서(220); 및
    상기 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치(300);를 포함하며,
    상기 엽면습윤 센서에 설치된 냉온수 순환장치(300)에, 상기 엽면습윤 센서의 표면온도를 상기 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지하도록, 외부에서 미세하게 냉온수의 온도를 조절하여 공급함으로써, 엽면습윤 센서의 측정 오차를 줄이는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세하게 냉온수의 온도를 조절하여 공급하는 것은, 냉온수 공급장치(100)에 의해서 수행되며,
    상기 냉온수 공급장치(100)는,
    상기 적어도 하나 이상의 온도센서로부터 온도를 읽어와서 냉온수 순환장치(300)에 공급할 냉온수의 온도를 제어하는 냉온수 자동순환 제어기(150);
    냉온수통(110); 및
    냉온수 순환펌프(140);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉온수 공급장치(100)는,
    상기 냉온수통(110)의 냉온수에 대한 온도를 부여하기 위한 방열판(120); 및
    상기 방열판(120)을 발열시키거나 냉각시키기 위한 열전소자(130);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  6. 청구항 1에 있어서.
    상기 냉온수 순환장치(300)는,
    플라스틱, 고무, 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 재질로 된 튜브, 파이프 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 냉온수 순환장치(300)는,
    상기 엽면습윤 센서의 후면에 위치하거나;
    상기 엽면습윤 센서의 어레이 사이에 위치하거나; 또는
    이들의 조합을 통해서 잎사귀의 표면에서 습도와 물기를 측정하는데 방해가 되지 않도록 배치하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  8. 엽면습윤 센서의 표면온도, 실제 잎사귀 표면온도, 주변온도 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도 센서에서 측정한 온도 데이터를 냉온수 공급장치로 전송하는 단계;
    전송받은 각각의 온도 데이터를 기반으로 냉온수 공급장치가 냉온수통 내 물의 온도를 조절하는 단계;
    온도가 조절된 냉온수통 내의 물을 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 냉온수 순환장치로 공급하는 단계; 및
    엽면습윤 센서의 표면온도가 변화하는 것을 실시간으로 냉온수통 내 물의 온도를 재조절하여 냉온수 순환장치로 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은,
    상기 적어도 하나 이상의 온도센서에서 측정한 온도 데이터를 기반으로 냉온수 공급장치의 냉온수 자동순환 제어기에서 공급할 냉온수의 온도를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은,
    열전소자와 방열판을 이용하여 냉온수통 내의 물을 가열하거나 냉각하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉온수 공급장치는,
    상기 적어도 하나 이상의 온도센서로부터 온도를 읽어와서 냉온수 공급장치에 공급할 냉온수의 온도를 제어하는 냉온수 자동순환 제어기;
    냉온수통;
    냉온수 순환펌프;
    상기 냉온수통의 냉온수에 대한 온도를 부여하기 위한 방열판; 및
    상기 방열판을 발열시키거나 냉각시키기 위한 열전소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  12. 청구항 10에 있어서.
    상기 냉온수 순환장치는,
    플라스틱, 고무, 금속 또는 이들의 조합을 포함하는 재질로 된 튜브, 파이프 또는 이들의 조합을 포함하며,
    상기 엽면습윤 센서의 후면에 위치하거나;
    상기 엽면습윤 센서의 어레이 사이에 위치하거나; 또는
    이들의 조합을 통해서 잎사귀의 표면에서 습도와 물기를 측정하는데 방해가 되지 않도록 배치하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
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