KR101712585B1 - 유리온실 및 비닐하우스 정밀제어 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 출력축의 회전수 및 각도를 감지하여 모터의 구동을 제어할 수 있는 메인제어기를 설치하여 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐량을 정밀하게 제어하고, 보조제어기를 구비하여 메인제어기가 낙뢰 또는 과부하 등에 의해 손상되었을 때 2차로 개폐량을 제어할 수 있는 기계식제어기가 추가되어 보다 안정적으로 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐량을 제어할 수 있게 한 하우스 정밀제어 개폐장치에 관한 것이다.

Description

유리온실 및 비닐하우스 정밀제어 개폐장치{apparatus for opening and shutting of green house}

본 발명은 하우스 개폐장치에 관한 것으로, 상세하게는 비닐하우스나 유리온실의 보온덮개나 창 또는 비닐을 보다 정밀하게 개폐할 수 있게 한 하우스 정밀제어 개폐장치에 관한 것이다.

더욱이 본 발명은 모터의 출력축의 회전수 및 각도를 감지하여 모터의 구동을 제어할 수 있는 메인제어기를 설치하여 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐량을 정밀하게 제어하고, 보조제어기를 구비하여 메인제어기가 낙뢰 또는 과부하 등에 의해 손상되었을 때 개폐량을 제어할 수 있게 함에 따라 보다 안정적으로 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐량을 제어할 수 있게 한 하우스 정밀제어 개폐장치에 관한 것이다.

농작물의 속성재배나 동절기 재배를 위한 보온 시설로 비닐하우스나 유리온실이 많이 이용되고 있고, 이러한 비닐하우스나 유리온실("재배시설"이라 통칭함)은 그 규모에 따라 다르나 다수의 종횡 파이프들을 서로 연결하여 하나의 골조를 형성하고 그 골조 위에 비닐 필름이나 유리창을 설치하여 구성된다.

이렇게 구성된 재배시설은 재배되는 작물의 특성에 따라 내부의 온도 조절은 물론 환기를 위해 양측 또는 천장에 환기 또는 보온 시설(이하, "환기시설"이라 통칭함)을 구비하고 있다.

이러한 환기시설의 일예는 비닐하우스에 일부에 덥힌 비닐이나 천(이하, "비닐"이라 통칭함)과, 이들을 개폐시키기 위한 구동수단으로 구성된다. 즉, 도시한 바와 같이, 비닐하우스 양측의 일부를 길이 방향으로 길게 개방시켜 창을 형성하고, 이 창에 개폐용 비닐을 설치하여 구동수단의 구동에 의해 회전하는 권취파이프에 개폐용 비닐이 권취되거나 풀리게 하여 창이 개폐되게 구성되어 있으며, 권취파이프를 회전시키는 수단이 귄취파이프의 일측 단부에 설치되어 있다.

이러한 권취파이프를 회전시키는 수단으로는 수동으로 구성된 것이 있으나 창의 개폐를 용이하게 하기 위해 최근에는 모터 등의 구동수단을 사용하고 있다.

이러한 비닐하우스를 비롯한 온실의 환기장치와 관련된 기술로는 특허문헌 1 내지 3이 있다.

특허문헌 1은 구동모터 및 회전축을 포함하는 구동부와 돌기회전체 및 감지수단을 포함하는 회전수감지부와 회로의 전체적인 동작을 제어하는 마이크로프로세서와 마이크로프로세서로부터 카운트된 회전축의 회전수를 기억하는 메모리와 동작신호를 입력하는 입력부와 구동모터의 회전방향을 결정하며, 구동모터의 회전방향에 따른 회전수를 가감하는 정역감지회로와 구동부로 인가되는 전원의 차단여부를 결정하는 릴레이를 포함하는 것이고,

특허문헌 2는 비닐하우스의 상단 수평방향으로 설치되되, 일정간격으로 권취드럼이 설치되어 있으며, 끝단 외주면으로는 영구자석이 설치된 회전축과; 회전축의 끝단에 결합되되, 타원형 통형태로 구성되며, 내부에는 베벨기어가 내재되어 회전축과 DC모터가 직교되도록 하여 DC모터의 동력을 회전축에 전달하도록 구성된 기어박스와; 기어박스의 전면에 설치되되, 회전축에 설치된 영구자석의 자력의 변화를 감지하여 회전축의 회전수를 감지하도록 구성된 자기센서와; 설정된 회전수에 따라 DC모터의 작동을 제어하도록 구성된 제어패널과; 기어박스에 설치되어 회전축을 정ㅇ역회전시키도록 구성된 DC모터로 이루어진 것이고,

특허문헌 3은 비닐이나 견인줄이 권취되는 파이프에 연결되는 출력축이 연결된 모터를 포함하고, 모터의 모터축을 하우징의 외부로 노출시켜 수동회전부를 형성하여 수동으로 회전시킬 수 있게 한 수동 작동이 가능한 비닐하우스 개폐장치에 관한 것이다.

그러나 이러한 종래의 비닐하우스 개폐장치는 전자식 또는 기계식 스위칭 수단만으로 단독으로 구성되어 있어, 전자식의 경우 낙뢰등에 의해 전자식 스위칭수단에 오류가 발생하면 환기시설을 개폐할 수 없는 단점이 있고, 기계식 스위칭 수단의 경우 개폐 정도를 정밀하게 제어할 수 없는 단점이 있다.

이렇게 전자식 스위칭 수단이 이상 전류에 의해 고장이 발생하면 온실의 보온덮개가 개방되지 않아 온실 내부과 과열되어 재배되는 식물이 열사하거나, 충분히 닫히지 않아 외부의 찬기운에 온실 내부가 냉각되어 재배되는 식물이 동사하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0793353호 대한민국 공개특허 제10-2007-0088417호 대한민국 등록특허 제10-1639028호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 모터의 출력축의 회전수 및 각도를 감지하여 모터의 구동을 제어할 수 있는 메인제어기를 설치하여 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐량을 정밀하게 제어하고, 보조제어기를 구비하여 메인제어기가 낙뢰 또는 과부하 등에 의해 손상되었을 때 개폐량을 제어할 수 있게 함에 따라 보다 안정적으로 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐량을 제어할 수 있게 함과 동시에 과부하 발생 시 자동으로 전원이 차단됨으로서 시설물을 보호할 수 있도록 한 하우스 정밀제어 개폐장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치는 비닐하우스의 비닐이나 보온덮개가 감긴 파이프를 회전시키거나 또는 유리온실의 유리창의 개폐하는 개폐수단을 구동시키는 모터를 포함하는 개폐장치에 있어서, 모터축의 회전량을 감지하여 개폐수단의 개폐량을 감지하고 감지된 개폐량과 설정된 개폐량과 비교하여 상기 모터의 회전축의 회전수 및 회전각을 조절할 수 있도록 모터에 공급되는 전원을 제어하는 디지털제어기; 하나 이상의 리미트스위치로 이루어지고, 상기 디지털제어기와 병렬로 연결되어 이상전류가 감지되어 디지털제어기가 정지되었을 때 모터에 공급되는 전원을 제어하는 기계식제어기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 디지털제어기는 모터의 모터축의 회전량을 감지하는 회전감지센서; 개폐량에 맞추어 설정된 모터축의 기준회전수 및 기준회전각이 설정되고, 상기 회전감지센서에 의해 감지된 모터축의 실제 회전수 및 회전각을 비교하여 모터에 공급되는 전원을 단속하며, 상기 모터에 전원을 공급하는 전원공급라인에 설치된 전류검출소자에서 과전류가 감지되면 모터에 공급되는 전원을 차단하는 제어프로그램을 구비한 마이컴; 모터의 구동 상태 및 전류를 표시하는 디스플레이; 및 상기 디스플레이의 일측에 설치되어 모터축의 기준회전수 및 기준회전각을 설정하기 위한 입력수단을 포함한다.

상기 회전감지센서는 상기 모터축에 설치된 구동기어의 회전에 종동되어 회전하는 종동기어에 설치되어 종동기어의 중심축을 중심으로 회전하는 자석과, 상기 자석과 접촉됨에 의해 변하는 전류 또는 전압을 감지하 감지회로로 이루어진다.

상기 기계식제어기는 상기 디지털제어기에 설정된 개방시간과 폐쇄시간보다 상대적으로 길게 개방시간과 폐쇄시간이 설정되는 것이 바람직하다.

상기 기계식제어기는 모터에 공급되는 전원을 단속하는 두 개의 마이크로스위치; 모터의 회전축과 연결된 파이프연결축에 설치된 스위치구동기어; 상기 스위치구동기어의 회전력을 전달받아 스위치로부터 노출된 스위칭레버를 작동시키는 스위칭돌기가 일측에 형성된 스위칭기어; 스위칭기어와 결합되어 스위칭기어를 회전시킴으로써 스위칭기어에 형성된 스위칭돌기의 방향을 바꾸는 조절레버를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치는 디지털제어기와 기계식제어기를 병렬로 연결하여 모터에 공급되는 전원을 제어하되, 평상시에는 디지털제어기에 의해 모터의 구동이 제어됨에 따라 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐량을 정밀하게 제어할 수 있고, 디지털제어기가 동작할 수 없는 상황에서는 기계식제어기가 모터의 전원을 제어함에 의해 디지털제어기가 손상되었을 때에도 창이나 비닐 또는 보온덮개가 충분히 개방 또는 폐쇄될 수 있어 창이나 비닐 또는 보온덮개의 개폐가 이루어지지 않음에 따른 재배식물의 폐사를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치의 일예의 사시사진
도 2는 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치의 일예의 평면사진
도 3은 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치를 구성하는 디지털제어기의 일예의 회로기판사진
도 4는 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치를 구성하는 디지털제어기의 일예의 회로
도 5는 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치를 구성하는 디지털제어기의 디스플레이
도 6은 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치를 구성하는 기계식제어기의 일예의 사시도
도 7은 도 6의 기계식 제어기를 반대쪽에서 도시한 사시도
도 8은 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치를 구성하는 회전감지센서의 사시도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여, 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 비닐하우스나 유리온실의 보온덮개나 창 또는 비닐을 보다 정밀하게 개폐할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 하우스 정밀제어 개폐장치는 비닐하우스의 비닐이나 보온덮개가 감긴 파이프를 회전시키거나 또는 유리온실의 유리창을 개폐하는 개폐수단을 구동시키는 모터(100)를 포함하는 개폐장치로, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 디지털제어기(10)와 기계식제어기(20)를 모두 구비하고 있다.

상기 디지털제어기(10)는 프로그램에 의해 개방시간과 폐쇄시간을 설정하는 수단으로, 개방량(거리)과 폐쇄량(거리)을 mm 단위로 조절할 수 있어 비닐이나 보온덮개가 개방되는 양을 보다 정밀하게 제어하는 기능을 하고, 기계식제어기(20)는 후술하는 바와 같이 모터의 회전에 의해 회전하는 기어들의 회전에 의해 마이크로스위치의 스위칭레버가 작동되는 것으로 외부의 노이즈에 의한 영향을 받지 않으나, 기어치의 피치에 따라 스위칭레버가 작동되어 정밀도가 정해짐에 따라 개방시간과 폐쇄시간을 미세하게 제어할 수 없어 디지털제어기가 손상되었을 때 보조적으로 모터의 구동을 제어하는 기능을 한다.

상기 디지털제어기(10)는 모터축의 회전량과 각도를 감지하여 개폐수단의 개폐량을 감지하고 감지된 개폐량과 설정된 개폐량을 비교하여 상기 모터의 회전축의 회전수 및 회전각을 조절할 수 있도록 모터에 공급되는 전원을 제어하는 기능을 한다.

이러한 디지털제어기(10)는 도 3에 도시한 바와 같이 회로기판의 전면에 디스플레이(13)를 구비하고 있으며, 회로기판에 설치된 마이컴(12)을 구비하고 있다.

이러한 디지털제어기(10)는 모터의 모터축(100s)의 회전량을 감지하는 회전감지센서(11); 개폐량에 맞추어 설정된 모터축의 기준회전수 및 기준회전각이 설정되고, 상기 회전감지센서에 의해 감지된 모터축의 실제 회전수 및 회전각을 비교하여 모터에 공급되는 전원을 단속하며, 상기 모터에 전원을 공급하는 전원공급라인(100e)에 설치된 전류검출소자(12o)에서 과전류가 감지되면 모터에 공급되는 전원을 차단하는 제어프로그램을 구비한 마이컴(12); 모터의 구동 상태 및 전류를 표시하는 디스플레이(13); 및 상기 디스플레이의 일측에 설치되어 모터축의 기준회전수 및 기준회전각을 설정하기 위한 입력수단(14)을 포함한다.

상기 회전감지센서(11)는 전수한 바와 같이 모터축 또는 파이프연결축의 회전을 감지하는 수단으로 다양하게 변형하여 실시 할 수 있으나, 바람직하게는 회전하는 자석(11m)의 자력의 변화를 감지회로(11c)로 감지하여 회전수 및 회전각을 감지할 수 있게 하였다.

상기 회전감지센서(11)는 도 8에 도시한 바와 같이 회전축 또는 파이프연결축(100s)에 설치할 수 없으므로, 파이프연결축(100s)에 설치된 구동기어(11d)에 걸린 동력전달밸트(11b)에 종동기어(11t)를 연결하고, 상기 종동기어에 자석(11m)을 설치하며, 상기 자석의 전방에 감지회로(11c)를 설치하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 마이컴(12)은 개폐장치 즉, 모터에 공급되는 전원을 단속하는 프로그램이 저장되어 있어 사용자가 임의로 개방시간 및 닫힘시간을 설정할 수 있다.

상기 디스플레이(13)는 도 5에 도시한 바와 같이, 마이컴에 설정된 개폐거리, 파이프의 지름, 설정된 과전류를 표시함은 물론, 상기 회전감지센서(11)에서 감지된 회전수 및 회전각을 이용하여 마이컴에서 산출한 실제 개폐거리, 회전수 및 회전각, 감지된 전류를 표시한다.

상기 디스플레이(13)에 표시되는 전류를 감지하기 위해 전류검출소자(12o)를 더 구비하고 있다.

상기 전류검출소자(12o)에서 감지되는 전류는 모터에 공급되는 전류를 감지하며 통상적으로 과전류 감지에 사용되는 CT등이 사용될 수 있다.

상기 전류검출소자에서 과전류가 감지되면 상기 디지털제어기(10)는 작동을 멈추고 모터는 정지하도록 설정되어 있다.

즉, 디지털제어기(10)에 의해 모터에 공급되는 전원이 제어되고 있는 동안 외부 요인에 의해 디지털제어기의 전원공급라인에 과전류가 발생하면 시설물이 과부하에 의해 손상될 수 있으므로, 전류검출소자에서 과전류가 감지되면 디지털제어기는 구동을 멈추고, 모터를 정지시킴으로서 시설물을 보호하는 것이다.

위와 같이 개폐장치가 구동되는 과정에 있어서, 디지털제어기에 설정된 개방시간 또는 닫힘시간 이전에 디지털제어기(10)의 작동이 멈추면 모터에 공급되는 전원이 차단될 수 있고, 이렇게 모터에 공급되는 전원이 차단되면 원하지 않게 보온덮개가 개방 또는 닫히지 않은 상태가 되어 하우스 내부의 온도가 지나치게 높거나 낮을 수 있고, 이렇게 되면 하우스 내부의 식물이 부적절한 온도의 영향을 받아 열사 또는 동사하게 된다.

이에 따라 상기 기계식제어기(20)는 상기 디지털제어기(10)에 설정된 개방시간과 폐쇄시간보다 상대적으로 길게 개방시간과 폐쇄시간이 설정되어 있다.

즉, 불의로 디지털제어기가 동작을 못하는 상태에서도 디지털제어기보다 길게 개폐시간이 설정된 기계식제어기를 통해 모터에 전원이 공급됨에 따라 보온덮개가 충분히 개방되거나 닫힐 수 있는 것이다.

물론, 디지털제어기(10)가 정상적으로 동작할 경우에는 디지털제어기에 설정된 개폐시간에 도달하면 모터에 공급되는 전원이 차단된다.

또한 상기 디지털제어기(10)에는 입력수단(14)을 구비하고 있다.

상기 입력수단(14)은 도 3에 도시한 바와 같이 회로기판의 일측에 스위치형태로 설치될 수 있으나, 바람직하게는 디스플레이를 터치스크린으로 구성하여 디스플레이에서 개폐 시간 및 과전류값을 설정할 수 있게 하는 것이다.

상기 기계식제어기(20)는 전술한 바와 같이 디지털제어기(10)가 동작할 수 없을 때 비상용으로 사용되는 것으로, 다양하게 변형하여 실시 할 수 있다. 즉, 본 출원인에 의해 출원 및 등록된 등록특허 제0870193호, 제1069813호등의 기술이 사용될 수 있으나, 일예의 구조는 다음과 같다.

상기 기계식제어기(20)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 모터에 공급되는 전원을 단속하는 두 개의 마이크로스위치(21, 22); 모터(100)의 회전축과 연결된 파이프연결축(100s)에 설치된 스위치구동기어(23); 상기 스위치구동기어의 회전력을 전달받아 스위치(21, 22)로부터 노출된 스위칭레버를 작동시키는 스위칭돌기(24s, 25s)가 일측에 형성된 스위칭기어(24, 25); 스위칭기어와 결합되어 스위칭기어를 회전시킴으로써 스위칭기어에 형성된 스위칭돌기의 방향을 바꾸는 조절레버(26, 27)로 이루어질 수 있다.

이러한 기계식제어기(20)는 모터에 전원이 공급되어 모터축이 회전하면 파이프연결축도 회전하고, 이 파이프연결축에 설치된 스위치구동기어(23)가 회전한다.

스위치구동기어(23)의 회전은 스위칭기어가 회전하고, 스위칭기어의 일측에 돌출된 스위칭돌기(24s, 25s)가 마이크로스위치의 스위칭레버(21r, 22r)를 작동시켜 모터에 공급되는 전원을 차단하는 것이다.

이러한 기계식제어기는 스위칭돌기와 스위칭레버들이 접촉하는 시간을 설정함에 따라 개방시간과 닫힘시간을 설정할 수 있고, 이를 위해 상기 조절레버(26, 27)를 구비한 것이다.

상기한 바와 같이 상기 기계식제어기의 구체적인 구성은 이미 본 출원인이 등록받은 기술로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

10: 디지털제어기
11: 회전감지센서 11d: 구동기어
11t:종동기어 11m: 자석
11c: 감지회로
12: 마이컴
12o: 전류검출소자
13: 디스플레이
14: 입력수단
20: 기계식제어기
21, 22: 스위치 21r, 22r: 스위칭레버
23: 스위치구동기어
24, 25: 스위칭기어 24d, 25d: 스위칭돌기
26, 27: 조절레버
29: 감속기어조립체
100: 모터 100s: 파이프연결축

Claims (5)

1. 비닐하우스의 비닐이나 보온덮개가 감긴 파이프를 회전시키거나 또는 유리온실의 유리창의 개폐하는 개폐수단을 구동시키는 모터(100)를 포함하는 개폐장치에 있어서,
   모터축의 회전량을 감지하여 개폐수단의 개폐량을 감지하고 감지된 개폐량과 설정된 개폐량을 비교하여 상기 모터의 회전축의 회전수 및 회전각을 조절할 수 있도록 모터에 공급되는 전원을 제어하는 디지털제어기(10)와; 하나 이상의 리미트스위치로 이루어지고, 상기 디지털제어기(10)와 병렬로 연결되며 낙뢰 또는 과부하 등으로 디지털제어기가 정지되었을 때 모터에 공급되는 전원을 2차로 제어하는 기계식제어기(20)가 포함하며,
   상기 디지털제어기(10)는 모터축에 설치된 구동기어(11d)의 회전에 종동되어 회전하는 종동기어(11t)에 설치된 자석(11m)과, 상기 자석(11m)의 회전에 따른 자기장의 변화에 따른 종동기어의 회전각을 감지하는 감지회로(11c)로 이루어져 모터의 모터축(100s)의 회전량을 감지하는 회전감지센서(11); 파이프 또는 피니언의 지름을 입력하여 개폐량이 설정되면 상기 회전감지센서에 의해 감지된 모터축의 실제 회전수 및 회전각을 통한 개폐량을 비교하여 모터에 공급되는 전원을 단속하며, 상기 모터에 전원을 공급하는 전원공급라인(100e)에 설치된 전류검출소자(12o)에서 과전류가 감지되면 모터에 공급되는 전원을 차단하는 제어프로그램을 구비한 마이컴(12); 모터의 구동 상태 및 전류를 표시하는 디스플레이(13); 및 상기 디스플레이의 일측에 설치되어 모터축의 기준회전수 및 기준회전각을 설정하기 위한 입력수단(14)을 포함하고,
   상기 기계식제어기(20)는 모터에 공급되는 전원을 단속하는 두 개의 마이크로스위치(21, 22); 모터(100)의 회전축과 연결된 파이프연결축(100s)에 설치된 스위치구동기어(23); 상기 스위치구동기어의 회전력을 전달받아 스위치(21, 22)로부터 노출된 스위칭레버를 작동시키는 스위칭돌기(24s, 25s)가 일측에 형성된 스위칭기어(24, 25); 및 스위칭기어와 결합되어 스위칭기어를 회전시킴으로써 스위칭기어에 형성된 스위칭돌기의 방향을 바꾸는 조절레버(26, 27)를 포함하며,
   상기 기계식제어기(20)의 개방시간과 폐쇄시간이 디지털제어기(10)에 설정된 개방시간과 폐쇄시간보다 상대적으로 길게 설정되어,
   디지털제어기가 구동을 멈춘 상태에서도 기계식제어기에 의해 모터에 전원이 공급되게 함에 따라 디지털제어기의 정지에 의하여 모터에 공급되는 전원이 차단됨에 의해 보온덮개가 개방 또는 닫히지 않은 상태가 되는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 하우스 정밀제어 개폐장치.
   
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