KR101506322B1 - 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법 - Google Patents

열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 열전소자를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어하고, 상기 열전소자를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는데 있어서, 열전소자 제어 및 센서검출 장치를 통해 외부온도, 잎사귀 표면온도, 센서의 표면온도를 기반으로 열전소자의 가열과 냉각을 적절하게 제어함으로써, 실제의 잎사귀 표면과 엽면습윤 센서의 표면온도 차이로 인해 발생할 수 있는 엽면습윤 센서의 측정 오차를 방지할 수 있는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법{A LEAF MOISTURE SENSOR CONTROLLING FINE-GRAINED TEMPERATURE BY USING THERMOELECTRIC MODULE AND THE CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 열전소자를 이용한 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 발생하는 것을 방지하기 위하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 열전소자를 이용하여 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어함으로써 엽면습윤 센서의 측정 오차를 줄일 수 있는 엽면습윤 센서 및 그 제어 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 광센서 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, 이를 기반으로 엽면습윤 센서에 설치되어 있는 열전소자를 이용하여 상기 엽면습윤 센서의 표면온도를 실제 잎사귀의 표면온도와 유사하게 유지시킬 수 있는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 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 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.
또한, 본 발명은 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는데 있어서, 엽면습윤 센서가 엽면의 표면에서 습도와 물기를 측정하는데 방해가 되지 않도록 엽면습윤 센서 하부에 방열판과 열전소자를 설치함으로써, 효과적으로 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는데 있어서, 외부온도, 잎사귀 표면온도, 센서의 표면온도를 기반으로, 열전소자의 가열과 냉각을 적절하게 제어할 수 있는 열전소자 제어 및 센서검출 장치를 포함하고 있는 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열전소자를 이용하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 조절하는데 있어서, 열전소자 제어 및 센서검출 장치를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도, 엽면습윤 센서의 주변온도, 실제 잎사귀의 표면온도를 심리스(seamless)하게 수집하고, 이를 기반으로 실시간으로 열전소자의 가열과 냉각을 미세하게 제어할 수 있는 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽명습윤 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 열전소자;를 포함하며, 상기 열전소자를 이용하여 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, 엽면습윤 센서 제어장치;를 더 포함하고, 상기 엽면습윤 센서 제어장치는, 상기 적어도 하나 이상의 온도센서로부터 온도를 읽어와서 상기 열전소자의 가열과 냉각을 제어하는 열전소자 제어 및 센서검출 장치;를 더 포함하며, 상기 엽면습윤 센서 제어장치는, 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치로부터 제어신호를 받아 상기 열전소자의 가열 또는 냉각을 제어하는 가열 및 흡열 변환장치;를 더 포함하고, 상기 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는, 상기 열전소자에 대한 온도를 엽면습윤 센서에 부여하기 위한 방열판;을 더 포함하며, 상기 방열판은, 상기 열전소자의 양면에 부착하고, 그 중 한쪽의 방열판을 엽면습윤 센서부쪽으로 부착함으로써 효율적으로 엽면습윤 센서부에 온도를 가할 수 있고, 상기 열전소자는, 상기 엽면습윤 센서의 후면에 위치하거나; 엽면의 내부에 내장되어 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 열전소자를 이용한 엽면센서의 미세온도 제어방법은, 엽면습윤 센서의 표면온도, 실제 잎사귀 표면온도, 주변온도 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도 센서에서 측정한 온도 데이터를 엽면습윤 센서 제어장치로 전송하는 단계; 전송받은 각각의 온도 데이터를 기반으로 엽면습윤 센서 제어장치가 엽면습윤 센서의 표면온도를 가열해야 하는지 냉각해야 하는지 판단하고, 열전소자의 가열 및 냉각을 제어하는 단계; 엽면습윤 센서 제어장치의 제어에 따라 열전소자가 엽면습윤 센서부의 표면온도를 가열 또는 냉각하는 단계; 및 엽면습윤 센서의 표면온도가 변화함에 따라 실시간으로 열전소자를 재조절하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 미세하게 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 엽면습윤 센서 제어장치는, 상기 적어도 하나 이상의 온도센서로부터 온도를 읽어와서 상기 열전소자의 가열과 냉각을 제어하는 열전소자 제어 및 센서검출 장치;를 더 포함하고, 상기 엽면습윤 센서 제어장치는, 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치로부터 제어신호를 받아 상기 열전소자의 가열 또는 냉각을 제어하는 가열 및 흡열 변환장치;를 더 포함하며, 상기 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은, 방열판을 통해 열전소자의 온도를 엽면습윤 센서부에 전달하는 단계;를 더 포함하고, 상기 방열판은, 상기 열전소자의 양면에 부착하고, 그 중 한쪽의 방열판을 엽면습윤 센서부쪽으로 부착함으로써 효율적으로 엽면습윤 센서부에 온도를 가할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 열전소자를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 엽면습윤 센서의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어하고, 상기 열전소자를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는데 있어서, 열전소자 제어 및 센서검출 장치를 통해 외부온도, 잎사귀 표면온도, 센서의 표면온도를 기반으로 열전소자의 가열과 냉각을 적절하게 제어함으로써, 실제의 잎사귀 표면과 엽면습윤 센서의 표면온도 차이로 인해 발생할 수 있는 엽면습윤 센서의 측정 오차를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 센서부에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서에 설치된 열전소자 대해 설명하기 위한 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 제어장치에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법에 대해 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서 및 그 방법의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 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 주위온도 전송받아 엽면습윤 센서의 센서표면 온도센서에서 측정한 엽면습윤 센서의 표면온도와 비교하고, 엽면습윤 장치에 설치되어 있는 열전소자(100)를 이용하여 엽면센서의 표면온도를 미세하게 조절함으로써, 엽면습윤 센서의 표면온도가 실제 잎파리 표면온도 또는 주위온도와 실질적으로 동일하도록 제어 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 열전소자(100)와 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)를 포함하고 있는 엽면습윤 센서 제어장치(300)를 설치한다. 상기 열전소자 및 센서검출 장치는 센서표면 온도센서를 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 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)는 열전소자(100)를 제어함으로써, 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 열전소자(100)를 이용한 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 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 센서부에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 센서부는 엽면의 물기 또는 습기를 검출하는 역할을 수행하는 정교한 패턴의 엽면습윤 센서부(200), 상기 엽면습윤 센서부(200)를 통해 엽면습윤 시간을 측정하고 그 결과를 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)로 전송할 때 일어나는 시간의 차이나 데이터 흐름의 속도 차이를 조정하기 위하여 일시적으로 데이터를 기억시키는 엽면습윤 센서 칩(210) 및 상기 엽면습윤 센서부(200)의 표면온도를 측정하기 위한 센서표면 온도센서로 구성되어 있다. 상기 센서표면 온도센서에서 검출된 온도 값은 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)로 입력되고, 센서표면 온도 값을 수신한 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)는 이를 주위온도, 실제 잎사귀 표면온도와 비교하여 적절하게 열전소자(100)의 가열과 냉각을 조절함으로써, 센서표면 온도가 주위온도, 잎사귀 표면온도와의 온도 차가 가장 작도록 제어하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서에 설치된 열전소자 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는 열전소자를 통해 표면온도가 제어된다. 상기 열전소자(100)는 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)의 제어신호에 따라 엽면습윤 센서의 표면을 가열하거나 냉각하는 것으로서, 열전소자(100)의 양쪽면(엽면습윤 센서쪽 면과 엽면습윤 센서의 반대쪽 면)에 방열판(110)을 부착한 구조를 이용하여 엽면에 열을 전달하고나 엽면의 열을 방출할 수 있다.
상기 방열판(110)은 상기와 같이 열전소자(100)와 엽면습윤 센서가 설치되어 있는 엽면을 직접적으로 연결해줌으로써, 최적의 가열 및 냉각 기능을 구현하도록 되어 있다. 또한, 상기 방열판(110)의 면적과 재질 및 형태는 엽면의 형태에 따라 얼마든지 다양하게 설계될 수 있을 것이다.
열전모듈(TEM : Thermoelectric Module)이라고도 하는 상기 열전소자(100)(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 열전소자는 고체구조로서 가열 및 흡열성능에 높은 신뢰도를 가질 수 있고, 별도의 냉매가 필요하지 않기 때문에 반영구적으로 사용이 가능하다. 또한 하나의 열전소자를 이용하여 가열과 냉각을 수행할 수 있고, 주위온도(환경온도)보다도 더 낮게 냉각하는 것도 가능하다.
참고로, 상기 열전소자(100)는 반드시 도 3에 도시되어 있는 구조로 설치되어 있는 것은 아니고, 엽면의 크기 및 모양, 방열판(110)의 재질 또는 엽면습윤 센서의 주위환경에 따라 얼마든지 다양한 형태의 구조로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 요지는 열전소자를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는 것이기 때문에 효과적으로 온도조절을 할 수 있는 구조를 상황에 따라 선택하여 설치할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 열전소자와 방열판(110)의 위치는 도 3과 같이 엽면습윤 센서의 밑면에 부착(attach)시켜 윗면의 센서부에 간접적으로 열을 전달하는 구조로 설치되어 있을 수도 있고, 또는 엽면습윤 센서가 설치되어 있는 엽면의 엽면에 내장(embedded)되어 있는 구조일 수도 있다. 즉, 상기 열전소자와 방열판(110)은 엽면습윤 센서가 센서부를 통해 엽면의 표면에서 습도와 물기를 측정하는데 방해가 되지 않는다면 얼마든지 다양하게 설치할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 제어장치에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 열전소자를 이용한 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서의 제어장치는 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310), 가열 및 흡열 변환장치(330) 및 전원 공급기(320)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)는 상기 엽면습윤 센서의 표면온도가 실제 잎사귀의 표면온도와 크게 차이가 나지 않도록, 엽면습윤 센서의 외부온도, 실제 잎사귀 표면온도와 엽면습윤 센서의 표면온도를 비교하여 이를 기반으로 엽면습윤 센서의 표면온도를 조절하는 것을 제어하는 중앙 처리장치로서, 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)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 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)는 상기 열전소자(100)를 제어하여 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(320)는 엽면습윤 센서 제어장치(300) 및 열전소자(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.
또한, 상기 가열 및 흡열 변환장치(330)는 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)의 제어신호에 따라 열전소자(100)를 발열시키거나 냉각시키는 것을 스위칭하는 장치이다.
상기와 같이 본 발명의 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방식은 열전소자(100)를 이용하여, 엽면습윤 센서의 표면온도를 낮추거나 올림으로써 상기 엽면습윤 센서의 표면온도가 실제 잎사귀의 표면온도와 유사하도록 조절하는 것이다. 즉, 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)는 엽면습윤 센서의 표면온도와 주위온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도를 전송받고, 이를 비교기(Comparator)를 비교하여 엽면습윤 센서의 표면온도가 주위온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도보다 높으면 가열 및 흡열 변환장치(330)를 흡열모드로 전환시켜 열전소자의 센서부쪽의 방열판(110)의 열을 빼앗아 반대쪽 방열판(110)으로 발산함으로써, 엽면습윤 센서의 표면온도를 상기 주위온도 또는 실제 잎파리 표면온도와 유사하도록 냉각시킨다. 또한, 엽면습윤 센서의 표면온도가 주위온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도보다 낮을 경우에는 반대로 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)는 가열 및 흡열 변환장치(330)를 가열모드로 전환시켜 열전소자의 센서부 반대쪽의 방열판(110)의 열을 빼앗아 선서부쪽의 방열판(110)으로 발산함으로써, 엽면습윤 센서의 표면온도를 상기 주위온도 또는 실제 잎파리 표면온도와 유사하도록 가열시킬 수 있다.
이와 같이 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)를 통해 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는 중에도 각각의 온도센서는 지속적으로 엽면습윤 센서의 표면온도, 주위온도 및 실제 잎사귀의 표면온도를 측정하고 이를 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)에 전송하여, 상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치(310)가 변화하는 엽면습윤 센서의 표면온도에 맞춰 미세한 제어를 할 수 있도록 한다.
참고로, 상기 엽면습윤 센서 제어장치(300)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, 상기 엽면습윤 센서 제어장치(300)가 설치되어 있는 위치는 도 1과 같이 엽면습윤 센서와 함께 설치되어 있을 수도 있고, 엽면습윤 센서와는 독립적으로 구성할 수도 있으며, 또는 상대적으로 부피가 큰 전원 공급기(320)만을 외부에 별도로 위치시킨 구조일 수도 있을 것이다. 이는 본 발명의 요지를 설명하는 데 있어 반드시 필요한 부분이 아니므로 생략하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자를 이용한 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 열전소자 제어 및 센서검출 장치에 전송한다(S101). 엽면습윤 센서의 표면온도 값을 전송받은 열전소자 제어 및 센서검출 장치는 이를 엽면습윤 센서의 주위온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 비교한다(S102). 이를 기반으로 열전소자 제어 및 센서검출 장치는 엽면습윤 센서의 표면을 가열해야 하는지 냉각해야 하는지 판단하고, 가열 및 흡열 변환장치에 가열 또는 흡열 제어신호를 전송하게 된다(S103). 상기 가열 및 흡열 변환장치에 따라 열전소자는 엽면습윤 센서부쪽의 방열판을 가열하거나 흡열함으로써 엽면습윤 센서의 표면을 가열하거나 냉각하여 실제 잎사귀의 표면온도 상태와 차이가 나지 않도록 한다(S104). 또한 상기와 같이 열전소자를 이용하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 제어하는 중에도 엽면습윤 센서의 표면온도를 기반으로 실시간으로 열전소자의 가열과 흡열을 조절하고(S105), 이와 같이 실시간으로 제어되는 열전소자를 통해, 지속적 및 실시간으로 엽면습윤 센서의 표면온도를 미세하게 제어할 수 있다(S106).
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 : 열전소자 110 : 방열판
200 : 엽면습윤 센서부 210 : 엽면습윤 센서 칩
220 : 온도센서 300 : 엽면습윤 센서 제어장치
310 : 열전소자 제어 및 센서검출 장치
320 : 전원 공급기 330 : 가열 및 흡열 변환장치

Claims (12)

  1. 엽면의 물기 또는 습기를 검출하기 위한 엽면습윤 센서부;
    상기 엽면습윤 센서부의 표면온도를 측정하고, 또한 실제 잎사귀 표면온도 또는 상기 엽면습윤 센서부의 주변온도를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도 센서; 및
    열전소자;를 포함하며,
    상기 열전소자를 이용하여 상기 엽면습윤 센서부의 표면온도를 상기 엽면습윤 센서부의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어함으로써 엽면습윤 센서부의 습도와 물기에 대한 측정 오차를 줄이는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는,
    엽면습윤 센서 제어장치;를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 엽면습윤 센서 제어장치는,
    상기 적어도 하나 이상의 온도센서로부터 온도를 읽어와서 상기 열전소자의 가열과 냉각을 제어하는 열전소자 제어 및 센서검출 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 엽면습윤 센서 제어장치는,
    상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치로부터 제어신호를 받아 상기 열전소자의 가열 또는 냉각을 제어하는 가열 및 흡열 변환장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서는,
    상기 열전소자에 대한 온도를 엽면습윤 센서에 부여하기 위한 방열판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  6. 청구항 5에 있어서.
    상기 방열판은,
    상기 열전소자의 양면에 부착하고, 그 중 한쪽의 방열판을 엽면습윤 센서부쪽으로 부착함으로써 효율적으로 엽면습윤 센서부에 온도를 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  7. 청구항 1에 있어서.
    상기 열전소자는,
    상기 엽면습윤 센서의 후면에 위치하거나;
    엽면의 내부에 내장되어 위치하거나; 또는
    이들의 조합을 통해서 잎사귀의 표면에서 습도와 물기를 측정하는데 방해가 되지 않도록 배치하는 것을 특징으로 하는 미세온도 제어방식의 엽면습윤 센서.
  8. 엽면습윤 센서부의 표면온도를 측정하고, 또한 실제 잎사귀 표면온도 또는 상기 엽면습윤 센서부의 주변온도를 측정하기 위한 적어도 하나 이상의 온도 센서에서 측정한 온도 데이터를 엽면습윤 센서 제어장치로 전송하는 단계;
    전송받은 각각의 온도 데이터를 기반으로 엽면습윤 센서 제어장치가 엽면습윤 센서부의 표면온도를 가열해야 하는지 냉각해야 하는지 판단하고, 열전소자의 가열 및 냉각을 제어하는 단계;
    엽면습윤 센서 제어장치의 제어에 따라 열전소자가 엽면습윤 센서부의 표면온도를 가열 또는 냉각하는 단계; 및
    엽면습윤 센서의 표면온도가 변화함에 따라 실시간으로 열전소자를 재조절하여 엽면습윤 센서의 표면온도를 미세하게 조절하는 단계;를 포함하며,
    상기 열전소자를 이용하여 상기 엽면습윤 센서부의 표면온도를 상기 엽면습윤 센서부의 주변온도 또는 실제 잎사귀의 표면온도와 실질적으로 동일하게 유지되도록 미세하게 제어함으로써, 엽면습윤 센서부의 습도와 물기에 대한 측정 오차를 줄이는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 엽면습윤 센서 제어장치는,
    상기 적어도 하나 이상의 온도센서로부터 온도를 읽어와서 상기 열전소자의 가열과 냉각을 제어하는 열전소자 제어 및 센서검출 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 엽면습윤 센서 제어장치는,
    상기 열전소자 제어 및 센서검출 장치로부터 제어신호를 받아 상기 열전소자의 가열 또는 냉각을 제어하는 가열 및 흡열 변환장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법은,
    방열판을 통해 열전소자의 온도를 엽면습윤 센서부에 전달하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 방열판은,
    상기 열전소자의 양면에 부착하고, 그 중 한쪽의 방열판을 엽면습윤 센서부쪽으로 부착함으로써 효율적으로 엽면습윤 센서부에 온도를 가할 수 있는 것을 특징으로 하는 엽면습윤 센서의 미세온도 제어방법.
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