KR102238166B1 - Nutrient system prototyping solution for studying convergence technology on agriculture - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템을 구현한 실습 장치로서, 농업분야에서 요구되는 농업전기와 아두이노 융합기술 실습 교육용 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a training system for implementing a nutrient solution irrigation system for agricultural-based convergence technology education, and to a system for training the agricultural electricity and Arduino convergence technology required in the agricultural field.
농경지, 인력, 생산 비중 등의 감소로 어려움에 빠져 있는 국내 농업이 최근 첨단 기술과 융합해 '스마트 농업'으로 변신하는 중이다. 최근에 들어, 농업은 정보통신기술(ICT), 바이오기술(BT), 녹색기술(GT) 등 첨단 기술이 융합된 형태로 진화하고 있다. 예컨대, 스마트팜 온실은 원예를 기반으로 전기, 전자, 기계, IoT 등 첨단 기술 융합체로 변신중이다.Domestic agriculture, which is suffering from a decrease in the proportion of agricultural land, manpower, and production, is currently transforming into'smart agriculture' by fusion with advanced technologies. In recent years, agriculture is evolving in a form in which cutting-edge technologies such as information and communication technology (ICT), biotechnology (BT), and green technology (GT) are converged. For example, the smart farm greenhouse is transforming into a high-tech convergence of electricity, electronics, machinery, and IoT based on horticulture.
따라서 지역 농업단체 중심으로 농업 필수 융합기술 연구가 본격화되고 있으며, 농정원 등의 전문 기관에서 농가를 위한 다양한 스마트팜 기술 교육 프로그램이 제공되고 있다.Therefore, research on essential agricultural convergence technology is in full swing centered on local agricultural organizations, and various smart farm technology education programs for farmers are provided by specialized institutions such as the Agricultural Garden.
그러나 일부 선도 농업인 위주로만 진행되어 대다수 고령 농가는 이질적 기술 환경에 적응하지 못하고 있으며, 이에 농업계 특성화고때부터 농업 필수 융합기술에 익숙한 교육환경을 제공할 필요성이 증대되고 있다.However, since some of the leading farmers are the main focus, most of the elderly farmers are unable to adapt to the heterogeneous technological environment. Accordingly, there is an increasing need to provide an educational environment familiar with essential agricultural convergence technologies from the time of specialized high schools in the agricultural field.
본 발명의 기술적 과제는 농업분야 필수 융합기술을 효율적으로 가르칠 수 있도록 양액관수 프로토타입 시스템제작 실습을 활용한 농업전기와 아두이노 융합교육 환경을 제공할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a means to provide an environment for fusion education in agricultural electricity and Arduino by utilizing the practice of producing a nutrient solution irrigation prototype system so that essential fusion technologies in the agricultural field can be efficiently taught.
본 발명의 실시 형태는 양액수위를 센싱하여 센싱되는 양액수위신호를 수조측 센싱신호단자를 통하여 아두이노 제어장치로 전송하며, 수조측 제어신호단자를 통하여 아두이노 제어장치로부터 펌핑제어신호를 수신하여 펌핑제어신호에 따라서 펌핑 제어를 수행하여 양액을 생성하고, 생성되는 양액을 관수구역 역할을 하는 관구수역통으로 흘러보내는 미니수조장치; 아두이노측 센싱신호단자를 통하여 미니수조장치로부터 양액수위신호를 수신하며, 펌핑제어신호를 아두이노측 제어신호단자를 통하여 상기 미니수조장치로 전송하는 아두이노 제어장치; 상기 미니수조장치와 아두이노 제어장치간에 커넥터 착탈되어 연결되는 연결선으로서, 상기 펌핑제어신호와 양액수위신호를 송수신하는 신호연결선;을 포함할 수 있다.The embodiment of the present invention senses the nutrient solution level and transmits the sensed nutrient solution level signal to the Arduino control device through the sensing signal terminal on the water tank side, and receives a pumping control signal from the Arduino control device through the control signal terminal on the water tank side. A mini water tank device for generating a nutrient solution by performing pumping control in accordance with a pumping control signal, and flowing the generated nutrient solution into a drainage channel serving as an irrigation zone; An Arduino control device for receiving a nutrient liquid level signal from the mini water tank device through an Arduino-side sensing signal terminal, and transmitting a pumping control signal to the mini water tank device through an Arduino-side control signal terminal; A connection line connected to and detached from the connector between the mini water tank device and the Arduino control device, and may include a signal connection line for transmitting and receiving the pumping control signal and the nutrient solution level signal.
상기 신호연결선은, 상기 수조측 센싱신호단자와 아두이노측 센싱신호단자간에 착탈을 통한 연결이 이루어지는 센싱신호연결선; 상기 수조측 제어신호단자와 아두이노측 제어신호단자간에 착탈을 통한 연결이 이루어지는 제어신호연결선;을 포함할 수 있다.The signal connection line includes: a sensing signal connection line connected between the sensing signal terminal on the water tank side and the sensing signal terminal on the Arduino side through attachment and detachment; And a control signal connection line between the water tank-side control signal terminal and the Arduino-side control signal terminal through attachment and detachment.
상기 미니수조장치는, 물이 담긴 원수통; 서로 다른 액비가 담긴 복수개의 액비통; 각 액비통의 액비와 원수통의 물이 유입되어 혼합된 양액이 담긴 혼합통; 상기 혼합통의 양액이 유입되는 관수구역통; 원수통과 혼합통을 연결한 원수호스; 각 액비통과 혼합통을 연결한 액비호스; 혼합통과 관수역할통을 연결한 관수호스; 각 호스에서의 액체 이동을 위한 펌핑을 수행하는 개별 펌프; 구동전력을 제공받으며 펌프 제어 신호를 수신하는 수조측 제어신호단자; 상기 혼합통에 담기는 양액의 수위를 센싱하여 양액수위신호를 생성하는 수위 감지 센서; 상기 수위 감지 센서를 통해 센싱되는 양액수위신호를 상기 아두이노 제어장치로 전송하는 수조측 센싱신호단자;를 포함할 수 있다.The mini water tank device includes a raw water container containing water; A plurality of liquid secretions containing different liquid fertilizers; A mixing container containing a nutrient solution mixed with the liquid manure from each liquid bottle and the water from the raw water bottle; An irrigation zone through which the nutrient solution of the mixing tank is introduced; A raw water hose connecting the raw water bottle and the mixing bottle; An axillary hose that connects each liquid gastric container and a mixing container; Irrigation hose connecting the mixing passage and the irrigation role; Individual pumps that perform pumping for liquid movement in each hose; A water tank side control signal terminal receiving driving power and receiving a pump control signal; A water level detection sensor that senses the level of the nutrient solution contained in the mixing container to generate a nutrient solution level signal; And a water tank side sensing signal terminal for transmitting the nutrient solution level signal sensed through the water level sensor to the Arduino control device.
상기 아두이노 제어장치는, 상기 센싱신호연결선을 통하여 양액수위신호를 수신하는 아두이노측 센싱신호단자; 상기 제어신호연결선을 통하여 구동전력과 펌핑제어신호를 제공하는 아두이노측 제어신호단자; 펌핑제어신호를 생성하여 아두이노측 제어신호단자를 통하여 상기 미니수조장치로 전송하는 아두이노 보드; 외부 전원으로부터 전력을 제공받는 전원부;를 포함할 수 있다.The Arduino control device includes: an Arduino-side sensing signal terminal for receiving a nutrient solution level signal through the sensing signal connection line; An Arduino-side control signal terminal providing driving power and a pumping control signal through the control signal connection line; An Arduino board generating a pumping control signal and transmitting it to the mini water tank through a control signal terminal on the Arduino side; It may include a; power supply unit receiving power from an external power source.
상기 아두이노 제어장치는, 자동제어모드 또는 수동제어모드를 선택받는 모드선택 스위치;를 포함하며, 상기 아두이노 보드는, 자동제어모드로 동작시에 아두이노측 센싱신호단자를 통하여 수신한 양액수위신호에 따라서 펌핑제어신호를 생성할 수 있다.The Arduino control device includes a mode selection switch for selecting an automatic control mode or a manual control mode, wherein the Arduino board includes a nutrient level signal received through a sensing signal terminal on the Arduino side when operating in the automatic control mode. Accordingly, a pumping control signal can be generated.
상기 아두이노 제어장치는, 각 개별펌프 작동을 사용자로부터 입력받는 복수개의 펌프작동버튼;을 포함하며, 상기 아두이노 보드는, 수동제어모드로 동작시에 상기 펌프작동버튼의 눌림에 따른 펌핑제어신호를 생성할 수 있다.The Arduino control device includes a plurality of pump operation buttons for receiving an operation of each individual pump from a user, wherein the Arduino board is a pumping control signal according to a push of the pump operation button when operating in a manual control mode. Can be created.
상기 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치는, 상기 아두이노 제어장치와 블루투스 통신하여 사용자로부터 입력되는 펌핑제어에 따라서 펌핑제어신호를 생성하여 상기 아두이노 제어장치로 전송하는 사용자 단말기;를 포함하며, 상기 아두이노 제어장치는, 사용자 단말기와 블루투스 통신하는 블루투스 통신모듈;을 포함하며, 상기 아두이노 보드는, 수동제어모드로 동작시에 상기 블루투스 통신모듈을 통하여 사용자 단말기로부터 수신되는 펌핑제어신호를 아두이노측 제어신호단자를 통하여 상기 미니수조장치로 전송할 수 있다.The agricultural-based convergence technology educational nutrient solution irrigation system manufacturing and practice device includes: a user terminal that generates a pumping control signal according to a pumping control input from a user through Bluetooth communication with the Arduino control device and transmits it to the Arduino control device. The Arduino control device includes a Bluetooth communication module for Bluetooth communication with a user terminal, wherein the Arduino board controls pumping received from a user terminal through the Bluetooth communication module when operating in a manual control mode. A signal can be transmitted to the mini water tank through the control signal terminal on the Arduino side.
본 발명의 실시 형태에 따르면 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치를 이용한 시각적 실습 중심의 교육을 통하여 학습생의 호기심을 유발하여 학습의욕을 고취시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to inspire learners' curiosity through education based on visual practice using a production practice device for a nutrient solution irrigation system for agricultural-based convergence technology education.
또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 상기 미니수조장치와의 연결 방식이 고정 결선 구조가 아닌 커넥터 형태의 탈착 구조로 되어 있어 실습 교육시에 제어기와의 연결 및 분리가 용이하다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the connection method with the mini water tank device is not a fixed connection structure but a connector-type detachable structure, it is easy to connect and disconnect with the controller during training.
또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 상기 미니수조장치와 상기 시퀀스 제어기 및 아두이노 제어기와의 연결 방식 및 신호전달 체계가 100% 동일하여, 단순히 연결 커넥터만 교체하면 동일한 제어가 가능하게 함으로써 상기 두가지 형태의 제어기 구현 기술인 농업전기와 아두이노의 기술적 비교 및 기술 형태의 진화 등 융합기술 개념 학습을 가능하게 하였으며, 또한 스마트 농업 현장에서 운용되는 각종 융합기술 기반의 농업 설비 및 장치에 대한 학습이 가능하게 되었다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the connection method and signal transmission system between the mini water tank device and the sequence controller and the Arduino controller are 100% the same, so that the same control is possible by simply replacing the connection connector. It is possible to learn the concept of convergence technology such as technological comparison between the agricultural electricity and the Arduino, which is a controller implementation technology, and the evolution of the technology form, and it is also possible to learn about agricultural facilities and devices based on various convergence technologies operated in the smart agricultural field.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실습용 양액관수 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양액관수 시스템을 제어하는 두 가지 방식을 도시한 그림.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양액관수 시스템을 제어하는 두 가지 방식을 구현한 실제 제품 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 아두이노 제어장치를 적용한 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미니수조장치의 실제 제품 사진을 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 아두이노 결선 회로도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 사용자 단말기내 모바일 제어앱과 아두이노 제어장치간에 신호 송수신 예시 사진.1 is a configuration diagram of a nutrient solution irrigation for practice according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing two ways of controlling the nutrient solution irrigation system according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of an actual product implementing two methods of controlling a nutrient solution irrigation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a configuration diagram of a training device for manufacturing a nutrient solution irrigation system for agricultural-based convergence technology education to which an Arduino control device is applied according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a picture showing an actual product picture of the mini water tank device according to an embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram of an Arduino connection according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary photograph of signal transmission and reception between a mobile control app in a user terminal and an Arduino control device according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with an understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto, and may be modified and variously implemented by those skilled in the art.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another element interposed therebetween. . Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실습용 양액관수 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양액관수 시스템을 제어하는 두 가지 방식을 도시한 그림이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양액관수 시스템을 제어하는 두 가지 방식을 구현한 실제 제품 사진이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 아두이노 제어장치를 적용한 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치의 구성도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미니수조장치의 실제 제품 사진을 도시한 그림이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 아두이노 결선 회로도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 단말기내 모바일 제어앱과 아두이노 제어장치간에 신호 송수신 예시 사진이다.1 is a configuration diagram of a nutrient solution irrigation system for practice according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing two methods of controlling a nutrient solution irrigation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. This is a picture of an actual product that implements two methods of controlling the nutrient solution irrigation system according to the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram of a manufacturing practice device for a nutrient solution irrigation system for agricultural-based convergence technology education applying an Arduino control device according to an embodiment of the present invention. 5 is a picture showing an actual product photo of a mini water tank device according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is an Arduino wiring circuit diagram according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an embodiment of the present invention. Accordingly, this is an example picture of signal transmission and reception between the mobile control app in the terminal and the Arduino control device.
양액재배방법은 작물의 생육에 요구되는 필수원소를 그 흡수 비율에 따라 적당한 농도로 용해시킨 수용액(이하, "양액")을 이용하여 작물을 재배하는 방법을 말한다. 양액재배는 양액과 뿌리부분의 배지조건을 인위적으로 정밀하게 조절할 수 있으므로 환경을 균일하게 유지하여 작물의 생육조건을 최적으로 할 수 있는 과학적인 영농기술이다.The nutrient solution cultivation method refers to a method of cultivating crops using an aqueous solution (hereinafter referred to as "nutrient solution") in which essential elements required for the growth of crops are dissolved in an appropriate concentration according to their absorption rate. Nutrient solution cultivation is a scientific farming technology that can optimize the growth conditions of crops by maintaining a uniform environment because it can artificially precisely control the culture conditions of the nutrient solution and the roots.
양액재배는 배재의 종류에 따라 공기경 재배, 수경재배 및 고형배지경 재배로 나누어진다. 이중에서 현재 가장 광범위하게 사용되는 고형배지경 재배는 자연토양 대신에 모래, 펄라이트, 암면(락울), 자갈, 왕겨, 훈탄, 등으로 만들어지는 고형배지(이하, "배양토")로 작물을 지탱하고 양액을 공급하는 재배방법이다.Nutrient solution cultivation is divided into air culture, hydroponic cultivation, and solid culture cultivation according to the type of cultivation. Of these, the most widely used solid culture medium (hereinafter referred to as "cultivated soil") is used to support crops in place of natural soil, but with sand, pearlite, rock wool (rock wool), gravel, rice hull, and charcoal. It is a cultivation method that supplies nutrient solution.
이러한 양액 제조 모델을 활용한 융합기술 실습 교육을 위하여 본 발명의 실습용 양액관수 구조는, 도 1에 도시한 바와 같이 원수통(130), 혼합통(140), 서로 다른 액비가 담긴 복수개의 액비통(150), 관수구역 역할을 하는 관수역할통(160)이 구비된다. 여기서 액비라 함은 액체 상태의 비료를 말하는것으로서, 원수통(130)의 물과 복수개의 액비통(150)의 각 액비가 혼합통(140)으로 호스를 따라 유입되어 혼합된 후 관수역할통(160)으로 배분된다.The nutrient solution irrigation structure for practice of the present invention for training in fusion technology using such a nutrient solution manufacturing model is a
본 발명은 융합기술 실습 교육 현장에서 양액관수 모델의 효율적인 활용을 위하여 미니수조장치와 양액관수 제어수단으로서, 즉, 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템을 구현한 실습 장치이다. 이를 위하여 본 발명은 양액관수 제어수단으로서 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 두 가지 방식을 제안한다.The present invention is a practice device that implements a nutrient solution irrigation system for education of agricultural-based convergence technology as a mini water tank device and a nutrient solution irrigation control means for efficient use of a nutrient solution irrigation model in a convergence technology training field. To this end, the present invention proposes two methods as shown in Figs. 2 and 3 as a nutrient solution irrigation control means.
첫 번째 방식은, 양액관수를 위한 시퀀스 제어기를 이용하는 방식이다. 시퀀스 제어기는 전기회로를 이용하여 미니수조장치의 양액관수를 제어한다.The first method is a method using a sequence controller for nutrient solution irrigation. The sequence controller controls the nutrient solution irrigation of the mini water tank device using an electric circuit.
두 번째 방식은, 시퀀스 제어기의 모든 제어 기능과 신호전달체계를 아두이노 기술로 등가 구현한 아두이노 제어장치를 이용하는 방식이다. 알려진 바와 같이 아두이노(arduino)라 함은, 다양한 센서나 부품을 연결할 수 있고 입출력, 중앙처리장치가 포함되어 있는 기판을 말하는 것으로서, 컴퓨터의 수준은 아니지만, 명령을 수행하고 처리할 수 있는 매우 기본적인 장치들 가지고 있는 연산기판을 말한다. 따라서 아두이노는 다양한 스위치나 센서로부터 입력 값을 받아들여 LED나 모터와 같은 전자 장치들로 출력을 제어할 수 있다.The second method is a method using an Arduino control device that implements all the control functions and signal transmission systems of the sequence controller equivalently with Arduino technology. As is known, arduino refers to a board that can connect various sensors or parts and includes input/output and central processing unit. Although not at the level of a computer, it is a very basic system capable of executing and processing commands. It refers to the arithmetic board with devices. Therefore, the Arduino can receive input values from various switches or sensors and control the output with electronic devices such as LEDs and motors.
이하, 설명에서는 두 번째 방식인 아두이노 제어장치를 이용한 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치에 대하여 좀 더 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, in the description, the second method, a production practice device for a nutrient solution irrigation system for agricultural-based convergence technology education using an Arduino control device, will be described in more detail.
본 발명의 아두이노 제어장치를 이용한 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치는, 도 4에 도시한 바와 같이 양액수위를 센싱하여 센싱되는 양액수위신호를 수조측 센싱신호단자(120)를 통하여 아두이노 제어장치(200)로 전송하며, 수조측 제어신호단자(110)를 통하여 아두이노 제어장치(200)로부터 펌핑제어신호를 수신하여 펌핑제어신호에 따라서 펌핑 제어를 수행하여 양액을 생성하고, 생성되는 양액을 관수구역 역할을 하는 관구수역통으로 흘러보내는 미니수조장치(100)와, 아두이노측 센싱신호단자(220)를 통하여 미니수조장치(100)로부터 양액수위신호를 수신하며, 펌핑제어신호를 아두이노측 제어신호단자(210)를 통하여 상기 미니수조장치(100)로 전송하는 아두이노 제어장치(200)와, 미니수조장치(100)와 아두이노 제어장치(200)간에 커넥터 착탈되어 연결되는 연결선으로서 펌핑제어신호와 양액수위신호를 송수신하는 신호연결선(310,320)을 포함한다. 이하 상술한다.The manufacturing and training device of the nutrient solution irrigation system for agricultural-based convergence technology education using the Arduino control device of the present invention senses the nutrient solution level as shown in FIG. 4 and transmits the sensed nutrient solution level signal to the water tank side
신호연결선(310,320)은, 미니수조장치(100)와 아두이노 제어장치(200)간에 커넥터 착탈되어 연결되는 커넥터 연결선으로서, 펌핑제어신호와 양액수위신호를 송수신한다. The
이를 위해 신호연결선은, 수조측 센싱신호단자(120)와 아두이노측 센싱신호단자(220)간에 착탈을 통한 연결이 이루어지는 센싱신호연결선(320)과, 수조측 제어신호단자(110)와 아두이노측 제어신호단자(210)간에 착탈을 통한 연결이 이루어지는 제어신호연결선(310)으로 이루어진다. 따라서 센싱신호연결선(320)을 통하여 수조측 센싱신호단자(120)와 아두이노측 센싱신호단자(220)간에 신호 송수신이 가능하며, 제어신호연결선(310)을 통하여 수조측 제어신호단자(110)와 아두이노측 제어신호단자(210)간에 신호 송수신이 가능해진다.To this end, the signal connection line includes a sensing
이와 같이 신호연결선(310,320)을 통한 8핀 커넥터, 4핀 커넥터와 같은 커넥팅 연결을 통하여 미니수조장치(100)와 아두이노 제어장치(200)간의 연결 및 분리가 손쉽게 된다. 예컨대, 미니수조장치(100)에 연결되어 있는 시퀀스 제어기를 분리한 후 미니수조장치(100)에 제1사용자의 아두이노 제어장치를 신호연결선(310,320)을 통해 손쉽게 연결할 수 있으며, 또한 미니수조장치(100)에 연결되어 있는 제1사용자의 아두이노 제어장치를 분리한 후 다른 제2사용자의 아두이노 제어장치를 신호연결선(310,320)을 통해 손쉽게 연결할 수 있다. 또한 반대로, 미니수조장치(100)에 연결되어 있는 아두이노 제어장치를 분리한 후 미니수조장치(100)에 시퀀스 제어기를 손쉽게 연결할 수 있게 된다.In this way, connection and separation between the mini
미니수조장치(100)는, 양액수위를 센싱하여 센싱되는 양액수위신호를 수조측 센싱신호단자(120)를 통하여 아두이노 제어장치(200)로 전송한다. 그리고 수조측 제어신호단자(110)를 통하여 아두이노 제어장치(200)로부터 펌핑제어신호를 수신하여 펌핑제어신호에 따라서 펌핑 제어를 수행하여 양액을 생성하고, 생성되는 양액을 관수구역 역할을 하는 관구수역통으로 흘러보내는 장치가다.The mini
이를 위하여 미니수조장치(100)는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 원수통(130), 액비통(150), 혼합통(140), 관수역할통(160), 원수호스(11), 액비호스(12), 관수호스(13), 개별펌프, 수조측 제어신호단자(110), 수위 감지 센서(141), 수조측 센싱신호단자(120)를 포함한다.To this end, the mini
원수통(130)은 물이 담긴 탱크통으로서, 액비가 섞이지 않은 순수한 물이 담긴 탱크통이다.The
액비통(150)은, 서로 다른 액비가 담긴 복수개의 탱크통으로서, 예를 들어, A 액비가 담긴 A 액비통(150), B 액비가 담긴 B 액비통(150)으로 구현될 수 있다.The
혼합통(140)은, 각 액비통(150)의 액비와 원수통(130)의 물이 유입되어 혼합된 양액이 탱크통으로서, 예컨대, 물과 A액비와 B액비가 섞여서 혼합된 양액이 보관되는 통이다.The mixing
관수역할통(160)은, 혼합통(140)의 양액이 유입되는 탱크로서, 관수구역의 역할을 하는 통이다.The
원수호스(11)는, 원수통(130)과 혼합통(140)을 연결한 호스이다. 따라서 원수통(130)의 물이 원수호스(11)를 따라서 혼합통(140)으로 유입된다.The
액비호스(12)는, 각 액비통(150)과 혼합통(140)을 연결한 호스이다. 따라서 A 액비통(150)의 A 액비가 A 액비호스(12)를 따라서 혼합통(140)으로 유입되며, B 액비통(150)의 B 액비가 B 액비호스(12)를 따라서 혼합통(140)으로 유입된다.The
관수호스(13)는, 혼합통(140)과 관수역할통(160)을 연결한 호스이다. 따라서 혼합통(140)의 양액이 관수호스(13)를 따라서 관수역할통(160)으로 유입된다.The
개별 펌프(P)는, 각 호스에서의 액체 이동을 위한 펌핑을 수행하는 펌프이다. 예컨대, 제1펌프는 펌프제어신호에 따라서 원수통(130)의 물이 원수호스(11)를 따라서 혼합통(140)으로 유입되도록 펌핑을 하며, 제2펌프는 펌프제어신호에 따라서 액비통(150)의 액비가 액비호스(12)를 따라서 혼합통(140)으로 유입되도록 펌핑을 하며, 제3펌프는 펌프제어신호에 따라서 혼합통(140)의 양액이 관수호스(13)를 따라서 관수역할통(160)으로 유입되도록 펌핑을 한다.The individual pump P is a pump that pumps for liquid movement in each hose. For example, the first pump pumps the water from the
수조측 제어신호단자(110)는 구동전력을 제공받으며 펌프 제어 신호를 수신하는 단자이다. 포트 형태로 되어 있어 센싱신호연결선(320)의 커넥팅 연결을 통하여 착탈이 손쉽게 이루어질 수 있다.The water tank side
수위 감지 센서(141)는, 혼합통(140)에 담긴 양액의 수위를 센싱하여 양액수위신호를 생성하는 센서이다.The water
수조측 센싱신호단자(120)는, 수위 감지 센서(141)를 통해 센싱되는 양액수위신호를 아두이노 제어장치(200)로 전송하는 단자이다. 마찬가지로, 커넥터 형태로 되어 있어 제어신호연결선(310)의 커넥팅 연결을 통하여 착탈이 손쉽게 이루어질 수 있다.The water tank-side
아두이노 제어장치(200)는, 다양한 센서나 부품을 연결할 수 있고 입출력, 중앙처리장치가 포함되어 있는 기판 장치로서, 아두이노측 센싱신호단자(220)를 통하여 미니수조장치(100)로부터 양액수위신호를 수신한다. 그리고 펌핑제어신호를 아두이노측 제어신호단자(210)를 통하여 미니수조장치(100)로 전송한다.The
이를 위해 아두이노 제어장치(200)는, 도 4에 도시한 바와 같이 아두이노측 센싱신호단자(220), 아두이노측 제어신호단자(210), 아두이노 보드(230), 전원부(240)를 포함한다. 참고로, 아두이노 결선회로도를 도 6에 도시하였다.For this, the
전원부(240)는 외부 전원으로부터 전력을 제공받아 아두이노 제어장치(200)와 미니수조장치(100)의 구동을 위한 전력으로 인버팅 변환하여 출력한다.The
아두이노측 센싱신호단자(220)는, 센싱신호연결선(320)을 통하여 양액수위신호를 수신하는 단자이다. 커넥터 형태로서 센싱신호연결선(320)과 탈착이 이루어진다.The Arduino-side
아두이노측 제어신호단자(210)는, 제어신호연결선(310)을 통하여 구동전력과 펌핑제어신호를 제공하는 단자이다. 마찬가지로 커넥터 형태로서 센싱신호연결선(320)과 탈착이 이루어진다. 이와 같이 커넥터 형태로 손쉽게 단자와 신호연결선(310,320) 분리가 가능하여 실습시에 다양한 아두이노 제어장치(200)를 연결할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다.The Arduino-side
아두이노 보드(230)는, 펌핑제어신호를 생성하여 아두이노측 제어신호단자(210)를 통하여 미니수조장치(100)로 전송하는 연산유닛이다.The
한편, 아두이노 제어장치(200)는, 펌핑제어신호를 생성함에 있어서 자동생성 방식 또는 수동생성 방식으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the
이를 위하여 아두이노 제어장치(200)는, 자동제어모드 또는 수동제어모드를 선택받는 모드선택 스위치(미도시)를 포함하도록 한다.To this end, the
모드선택 스위치(미도시)를 통하여 자동제어모드로 선택되는 경우 자동제어모드로 동작하는데, 이러한 자동제어모드로 동작하는 경우 아두이노 보드(230)는, 아두이노측 센싱신호단자(220)를 통하여 수신한 양액수위신호에 따라서 펌핑제어신호를 자동 생성하게 된다. 예컨대, 혼합통(140)에 담긴 양액이 미리 설정된 기준 수위 미만인 경우, 펌프를 작동시켜 원수통(130)의 원액과 액비통(150)의 액비가 혼합통(140)으로 유입되도록 펌핑제어신호를 생성한다. 따라서 사용자가 설정한 기준 수위에 따라서 자동으로 혼합통(140)의 양액이 제조되도록 할 수 있어, 사용자 편의성을 높일 수 있다.When the automatic control mode is selected through a mode selection switch (not shown), it operates in an automatic control mode. When operating in such an automatic control mode, the
반면에 모드선택 스위치(미도시)를 통하여 수동제어모드로 선택되는 경우 수동제어모드로 동작하는데, 이러한 수동제어모드로 동작하는 경우 아두이노 보드(230)는, 펌프작동버튼(250)의 눌림에 따른 펌핑제어신호를 생성한다. 여기서 펌핑작동버튼은, 각 개별펌프 작동을 사용자로부터 입력받는 복수개의 버튼이다.On the other hand, when the manual control mode is selected through a mode selection switch (not shown), the controller operates in a manual control mode. When operating in such a manual control mode, the
또한 모드선택 스위치(미도시)를 통하여 수동제어모드로 선택되는 경우, 별도로 사용자 단말기를 통하여 수동제어가 이루어지도록 할 수 있다. 여기서 사용자 단말기라 함은, 스마트폰, 태블릿, 데스크탑 PC, 노트북 등이 해당될 수 있다. 사용자 단말기는, 도 7에 도시한 바와 같이 아두이노 제어장치(200)와 블루투스 통신하여 사용자로부터 입력되는 펌핑제어에 따라서 펌핑제어신호를 생성하여 아두이노 제어장치(200)로 전송한다.In addition, when the manual control mode is selected through a mode selection switch (not shown), manual control may be performed separately through a user terminal. Here, the user terminal may correspond to a smartphone, a tablet, a desktop PC, and a notebook. As shown in FIG. 7, the user terminal generates a pumping control signal according to the pumping control input from the user through Bluetooth communication with the
이를 위해, 아두이노 제어장치(200)는, 사용자 단말기와 블루투스 통신하는 블루투스 통신모듈(260)를 구비하며, 아두이노 보드(230)는, 수동제어모드로 동작시에 블루투스 통신모듈(260)을 통하여 사용자 단말기로부터 수신되는 펌핑제어신호를 전송한다.To this end, the
따라서 수동제어모드로 동작시에 실습 학습자가 일일이 버튼을 누를 필요없이, 자신의 스마트폰을 이용하여 양액관수를 제어할 수 있게 되어, 조작 편의성을 높일 수 있다.Therefore, when operating in the manual control mode, the practical learner can control the nutrient solution irrigation using his/her own smartphone without the need to press a button one by one, thereby improving operation convenience.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specifications. Although specific terms have been used herein, these are only used for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100:미니수조장치
110:수조측 제어신호단자
120:수조측 센싱신호단자
200:아두이노 제어장치
210:아두이노측 제어신호단자
220:아두이노측 센싱신호단자
230:아두이노 보드100: mini water tank device
110: water tank side control signal terminal
120: sensing signal terminal on the tank side
200: Arduino controller
210: Arduino side control signal terminal
220: Arduino side sensing signal terminal
230: Arduino board
Claims (7)
아두이노측 센싱신호단자를 통하여 미니수조장치로부터 양액수위신호를 수신하며, 펌핑제어신호를 아두이노측 제어신호단자를 통하여 상기 미니수조장치로 전송하는 아두이노 제어장치; 및
상기 미니수조장치와 아두이노 제어장치간에 커넥터 착탈되어 연결되는 연결선으로서, 상기 펌핑제어신호와 양액수위신호를 송수신하는 신호연결선;을 포함하되,
상기 신호연결선은,
상기 수조측 센싱신호단자와 아두이노측 센싱신호단자간에 착탈을 통한 연결이 이루어지는 센싱신호연결선; 및
상기 수조측 제어신호단자와 아두이노측 제어신호단자간에 착탈을 통한 연결이 이루어지는 제어신호연결선;을 포함하고,
상기 미니수조장치는,
물이 담긴 원수통;
서로 다른 액비가 담긴 복수개의 액비통;
각 액비통의 액비와 원수통의 물이 유입되어 혼합된 양액이 담긴 혼합통;
상기 혼합통의 양액이 유입되는 관수구역통;
원수통과 혼합통을 연결한 원수호스;
각 액비통과 혼합통을 연결한 액비호스;
혼합통과 관수역할통을 연결한 관수호스;
각 호스에서의 액체 이동을 위한 펌핑을 수행하는 개별 펌프;
구동전력을 제공받으며 펌프 제어 신호를 수신하는 수조측 제어신호단자;
상기 혼합통에 담기는 양액의 수위를 센싱하여 양액수위신호를 생성하는 수위 감지 센서; 및
상기 수위 감지 센서를 통해 센싱되는 양액수위신호를 상기 아두이노 제어장치로 전송하는 수조측 센싱신호단자;를 포함하는 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치.
It senses the nutrient level and transmits the sensed nutrient solution level signal to the Arduino control device through the sensing signal terminal on the tank side, and receives the pumping control signal from the Arduino control device through the control signal terminal on the tank side and pumps it according to the pumping control signal. A mini water tank device for generating a nutrient solution by performing control, and flowing the generated nutrient solution into a district water passage serving as an irrigation zone;
An Arduino control device for receiving a nutrient liquid level signal from the mini water tank device through an Arduino-side sensing signal terminal and transmitting a pumping control signal to the mini water tank device through an Arduino-side control signal terminal; And
Including, as a connection line connected to and detached from the connector between the mini water tank device and the Arduino control device, the signal connection line for transmitting and receiving the pumping control signal and the nutrient solution level signal;
The signal connection line,
A sensing signal connection line between the water tank side sensing signal terminal and the Arduino side sensing signal terminal through attachment and detachment; And
Including; a control signal connection line between the control signal terminal on the water tank side and the control signal terminal on the Arduino side through attachment and detachment,
The mini water tank device,
A raw water bottle;
A plurality of liquid secretions containing different liquid manure;
A mixing container containing a nutrient solution mixed with the liquid manure from each liquid bottle and the water from the raw water bottle;
An irrigation zone through which the nutrient solution of the mixing tank is introduced;
A raw water hose connecting the raw water bottle and the mixing bottle;
A liquidbi hose connecting each liquid gastric container and the mixing container;
Irrigation hose connecting the mixing passage and the irrigation role;
Individual pumps that perform pumping for liquid movement in each hose;
A water tank side control signal terminal receiving driving power and receiving a pump control signal;
A water level detection sensor that senses the level of the nutrient solution contained in the mixing container to generate a nutrient solution level signal; And
A water tank-side sensing signal terminal for transmitting the nutrient solution level signal sensed through the water level detection sensor to the Arduino control device.
상기 센싱신호연결선을 통하여 양액수위신호를 수신하는 아두이노측 센싱신호단자;
상기 제어신호연결선을 통하여 구동전력과 펌핑제어신호를 제공하는 아두이노측 제어신호단자;
펌핑제어신호를 생성하여 아두이노측 제어신호단자를 통하여 상기 미니수조장치로 전송하는 아두이노 보드;
외부 전원으로부터 전력을 제공받는 전원부;
를 포함하는 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치.
The method according to claim 1, wherein the Arduino control device,
An Arduino-side sensing signal terminal for receiving a nutrient level signal through the sensing signal connection line;
An Arduino-side control signal terminal providing driving power and a pumping control signal through the control signal connection line;
An Arduino board generating a pumping control signal and transmitting it to the mini water tank through a control signal terminal on the Arduino side;
A power supply unit receiving power from an external power source;
Production practice device of a nutrient solution irrigation system for agricultural-based convergence technology education comprising a.
자동제어모드 또는 수동제어모드를 선택받는 모드선택 스위치;를 포함하며,
상기 아두이노 보드는, 자동제어모드로 동작시에 아두이노측 센싱신호단자를 통하여 수신한 양액수위신호에 따라서 펌핑제어신호를 생성하는 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치.
The method of claim 4, wherein the Arduino control device,
Includes; a mode selection switch for selecting an automatic control mode or a manual control mode,
The Arduino board, when operating in the automatic control mode, generates a pumping control signal according to the nutrient liquid level signal received through the sensing signal terminal on the Arduino side.
각 개별펌프 작동을 사용자로부터 입력받는 복수개의 펌프작동버튼;을 포함하며,
상기 아두이노 보드는, 수동제어모드로 동작시에 상기 펌프작동버튼의 눌림에 따른 펌핑제어신호를 생성하는 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치.
The method according to claim 5, wherein the Arduino control device,
Includes; a plurality of pump operation buttons for receiving input from the user for each individual pump operation,
The Arduino board is a manufacturing practice device for a nutrient solution irrigation system for education of agricultural-based convergence technology that generates a pumping control signal according to a push of the pump operation button when operating in a manual control mode.
상기 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치는, 상기 아두이노 제어장치와 블루투스 통신하여 사용자로부터 입력되는 펌핑제어에 따라서 펌핑제어신호를 생성하여 상기 아두이노 제어장치로 전송하는 사용자 단말기;를 포함하며,
상기 아두이노 제어장치는, 사용자 단말기와 블루투스 통신하는 블루투스 통신모듈;을 포함하며,
상기 아두이노 보드는, 수동제어모드로 동작시에 상기 블루투스 통신모듈을 통하여 사용자 단말기로부터 수신되는 펌핑제어신호를 아두이노측 제어신호단자를 통하여 상기 미니수조장치로 전송하는 농업기반 융합기술 교육용 양액관수 시스템의 제작 실습 장치.The method of claim 4,
The agricultural-based convergence technology educational nutrient solution irrigation system manufacturing and practice device includes: a user terminal that generates a pumping control signal according to a pumping control input from a user through Bluetooth communication with the Arduino control device and transmits it to the Arduino control device. Includes,
The Arduino control device includes a Bluetooth communication module for Bluetooth communication with a user terminal,
The Arduino board, when operating in a manual control mode, transmits a pumping control signal received from a user terminal through the Bluetooth communication module to the mini water tank through a control signal terminal on the Arduino side, a nutrient solution irrigation system for education of agricultural-based convergence technology Production training device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020200128141A KR102238166B1 (en) | 2020-10-05 | 2020-10-05 | Nutrient system prototyping solution for studying convergence technology on agriculture |
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KR20150105797A (en) * | 2014-03-10 | 2015-09-18 | 주식회사 태종 | plants cultivating apparatus for family use |
KR20180050110A (en) * | 2016-11-04 | 2018-05-14 | 서태원 | System for controlling a smart greenhouse |
KR102094775B1 (en) | 2019-08-02 | 2020-03-30 | (주)메이티 | System for providing simulation based smartfarm education service for smart farm management in virtual environment |
-
2020
- 2020-10-05 KR KR1020200128141A patent/KR102238166B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
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공개특허공보 제10-2015-0105797호(2015.9.18. 공개) 1부.* |
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