KR200433817Y1

KR200433817Y1 - 분화재배용 소형 텐시오미터

Info

Publication number: KR200433817Y1
Application number: KR2020060023918U
Authority: KR
Inventors: 정동호
Original assignee: 정동호
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2006-12-20

Abstract

본 고안은 분화재배용 소형 텐시오미터에 관한 것으로, 본 고안의 텐시오미터는 튜브 몸체와 디지털 압력계가 우레탄호스로 연결되어 있고, 압력감지센서에서 발생된 신호를 출력 케이블을 이용하여 전원제어부에 전달하여 관수장치로부터 공급되는 물의 유?출입을 제어함으로써 소형 화분 내 상토의 수분함량을 조절한다. 따라서, 본 고안의 텐시오미터는 크기가 작아 소형 화분을 재배하는 데 용이하고, 장시간에 걸쳐 연속적인 계측이 가능하여 소형 화분 내 상토의 수분 상태를 원활하게 관리할 수 있어 작물 생산성을 향상시킬 수 있다.

토양수분, 소형 텐시오미터, 분화 재배, 자동관수제어

Description

분화재배용 소형 텐시오미터{Small-sized tensiometer for cultivating a potted plants}

도 1은 종래의 토양 수분 계측용 텐시오미터를 설명하기 위한 개략도이다.

도 2는 본 고안의 실시예 1에 따른 분화재배용 소형 텐시오미터의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 텐시오미터 11 : 튜브 몸체

12 : 다공질 컵 13 : 고무마개

14 : 우레탄호스 15 : 디지털 압력계

16 : 압력 설정치 상향 조절 버튼 17 : 압력 설정치 하향 조절 버튼

18 : 압력 설정치 출력 케이블 19 : 전원제어부

20 : 전선 21 : 콘센트

본 고안은 분화재배용 소형 텐시오미터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 본 고안은 소형 화분을 이용하여 작물을 생산하는 분화 재배 시 상토 내 수분계측에 적합하도록 고안된 소형 텐시오미터에 관한 것이다.

분화 재배를 위해 현재 사용되고 있는 관수 방법은 관수 시간과 횟수를 타이머를 통해 펌프의 전원을 온/오프(on/off) 하여 제어하는 방식으로써, 작업자의 경험에 따른 주관적인 판단에 의해 결정되므로 화분 내 수분 상태를 정확히 관리하는데 어려움이 있다.

토양 내 수분 함량을 측정하는 방식으로, 토양수분에 의한 전기 펄스의 변화량을 감지하는 TDR센서를 이용한 토양수분함량 측정 방식이 있으나, 대부분 수입에 의존하여 가격이 높은 반면, 유기물의 함량과 토양 용적이 작은 경우에는 측정 대상으로서 이용하기에 어려운 단점이 있다.

따라서, 다공질 컵을 이용하여 토양수분장력을 측정하는 텐시오미터법이 가장 널리 사용되고 있다. 등록실용신안 제1996-0000458호 "토양수분계측 및 제어용 센서"에 따르면, 다공질 컵에 물을 가득 채워 토양에 잘 접촉하도록 매설하면 컵 주변의 토양이 물을 흡수하는 힘과 계측기 내부의 압력이 평형상태에 도달할 때까지 다공질 컵에서 물이 빨려 나가고, 그것에 대응하여 압력계의 눈금이 반응하여 다공질 컵 주변의 토양 흡인압, 즉 토양수분장력이 표시되는 계측 방법이다. 즉, 측정 대상이 되는 토양의 수분과 평형 상태에 이를 때까지 텐시오미터 내부의 물이 측정 대상으로 유출되거나 내부로 유입되는데, 이때 상기 내부 압력계는 물의 유출 또는 유입에 따른 압력 변화를 측정하게 된다. 압력검출기는 초기에는 수은압력계를 사용하였으나, 최근에는 감도가 높은 압력센서가 이용되고 있다. 그러나, 종래 사용되고 있는 대부분의 텐시오미터는 기계적인 동작에 의해 토양의 수분을 측정할 수 있기 때문에 토양수분의 변화를 모니터링하기가 곤란하며, 토양 수분을 계측하기 위해 별도의 압력 변환계를 부착하여 사용해야 하는 번거로움이 있었다.

이러한 단점을 개선하고자 등록실용신안 제0354141호인 "토양수분계측 및 자동관수용 텐시오미터"에는 토양 수분을 디지털(digital)화된 수치로 계측할 수 있도록 고안된 텐시오미터를 개시하고 있다.

도 1을 참조하자면, 텐시오미터(100)는 튜브 몸체(110), 다공질 컵(120), 플로팅부(130), 센서부(140), 물보충부(150) 및 제어부(160)를 포함한다. 주변이 건조된 상태로 유지되어 튜브 몸체(110) 내부의 물이 일단 외부로 유출된 후 튜브 몸체(110) 내의 물이 줄어들어 내부 압력이 하한 기준까지 낮아지게 되면, 압력감지센서(144)는 하한 기준에 대응하는 신호를 발생하게 되고, 제어부(160)는 그 신호를 전달받아 제1 전자밸브(162) 및 제2 전자밸브(164)를 개방한다. 제1 전자밸브(162)의 개방에 의해서 물보충부(150)로부터 튜브 몸체(110) 내로 물이 유입되고, 제2 전자밸브(164)의 개방에 의해서 외부의 공기가 튜브 몸체(110) 내외로 통하게 되고 물보충부(150)로부터 물이 용이하게 유입될 수 있다. 물이 보충됨에 따라 물의 수위가 높아지고, 그와 동시에 플로팅부(130)도 함께 상승한다. 플로팅부(130)가 상한 기준에 접근하여 일정 기준을 통과하면, 상한 감지센서(142)로부터 상한 기준에 대응하는 신호가 발생되고, 제어부(160)는 그 신호를 전달받아 제1 전자밸브(162) 및 제2 전자밸브(164)를 폐쇄한다. 이러한 과정을 통해서 저장조(152)에 수용된 물이 튜브 몸체(110) 내로 조금씩 유입되고, 튜브 몸체(110)로부터 조금씩 상실되는 물의 양을 보충할 수가 있다.

따라서 상기 텐시오미터(100)는 일주일 또는 그 이상의 기간 동안 토양 수분계측에 사용될 수 있으며, 외부 요인에 의해서 건드려질 염려가 없어 안정된 값을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 시설원예의 토양 내 관수 조절에 사용되기 때문에 상토를 이용한 소형 화분의 관수 조절에는 적합하지 않을 뿐만 아니라 튜브 몸체에 디지털 압력계가 부착되어 있어 소형 화분의 관수 조절에 사용할 때 텐시오미터를 소형 화분에 설치하는 것이 용이하지 않은 단점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 분화재배용 상토의 수분 상태를 실시간으로 모니터링하여 자동으로 관수 조절하기 위한 텐시오미터를 제공하는 것이다.

본 고안의 상기 목적은 텐시오미터는 상토 내 수분 압력을 측정할 수 있는 튜브 몸체와 수분 압력을 디지털로 표시하는 디지털 압력계를 분리하여 제작하고, 디지털 압력계에 표시되는 압력 설정치를 출력 케이블을 통해 전원제어부에 전달하여 관수장치에서의 물의 유·출입을 제어하도록 고안함으로써 달성하였다.

본 고안의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예에 따른 분화재배용 소형 텐시오미터는 하단에는 다공질 컵(12)이, 상단에는 우레탄호스(14)가 고무마개(13)로 밀착 연결되는 튜브 몸체(11), 튜브 몸체(11)와 우레탄호스(14) 내에 존재하는 물의 압력이 수치로 디스플레이되는, 압력 설정치 상·하향 조절 버튼(16, 17)이 구비된 디지털 압력계(15), 디지털 압력계에 입력된 압력 수치를 전원제어부(19)로 전달하는 출력 케이블(18), 출력 케이블(18)에서 전달된 압력 수치에 의해 관수장 치로부터 공급되는 물의 유·출입과 디지털 압력계의 전압을 제어하는, 전선(20)과 콘센트(21)가 연결된 전원제어부(19)를 포함함을 특징으로 한다.

본 고안의 텐시오미터(10)의 디지털 압력계(15) 내에 장착된 압력감지센서(미도시됨)가 튜브 몸체(11) 내부의 압력을 측정하여 물의 출입 상태를 감지할 수 있으며, 감지된 압력 변화로부터 화분 내 상토의 수분 상태를 간접적으로 인식할 수가 있다. 따라서, 화분의 상토 환경이 건조해질 경우, 튜브 몸체(11) 내의 물이 외부로 유출되면서 내부 압력이 낮아져 미리 설정된 관수개시점인 하한 기준의 감지 신호를 발생하게 되고, 전원제어부(19)는 그 신호를 받아 전선(20)을 통해 연결되어 있는 멀티탭 형태의 콘센트(21)에 전원을 공급하여 상기 멀티탭 콘센트(21)에 연결되어 있는 관수장치에 전원을 공급하여 상토 내로 물을 공급할 수 있게 된다. 관수 개시 후, 화분 내 물이 다공질 컵(12)을 통해 튜브 몸체(11)로 유입되면 다시 압력이 높아져 기 설정된 관수중단시점인 상한 기준의 감지 신호를 발생하고, 전원제어부(19)는 그 신호를 전달받아 전선(20)과 연결되어 있는 멀티탭 콘센트(21)에 전원을 차단하여 상토 내 물의 유입을 중단한다.

상기 우레탄호스(14)는 길이 조정이 가능하고, 튜브 몸체(14)와 디지털 압력계(15)를 서로 연결하며, 튜브 몸체(14)의 물보충부의 역할을 담당함을 특징으로 한다.

소형 화분을 기준으로 제작된 본 고안품은 쉬린지를 이용하여 우레탄호스에 물을 최초로 공급하여 튜브 몸체(11)에 물이 충진되게 한 이후 별도의 물공급이 필요 없다. 이는 소형 화분 재배에 사용되는 작물의 수분 요구도 즉, pF 수치 변화가 높지 않아 수분의 이동이 많지 않기 때문에 별도의 물보충부를 제공하지 않아도 된다.

본 고안의 텐시오미터(10)는 상토에 물을 공급할 수 있는 관수장치 즉, 물을 공급하는 펌프를 이용하는 관수 시설(점적 관수, 심지 관수, 매트 관수 시설)과 기능적으로 연결될 수 있어 상토 수분 상태에 따라 관수장치의 동작을 제어하기 위한 신호를 제공하는 특징이 있다.

본 고안의 텐시오미터는 디지털 압력계(15)를 튜브 몸체(11)와 분리 설치할 수 있어 화분 내 상토에 본 고안품을 설치 시, 중량 절감으로 화분의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 텐시오미터는 재배사 내 여러 지형지물에 의한 협소한 공간 조건에서 우레탄호스의 길이를 조정하여 튜브 몸체(11)를 화분에, 디지털 압력계(15)는 사용자가 원하는 위치에 분리 설치할 수 있는 특징이 있다.

본 고안의 텐시오미터는 크기가 작아 소형 화분을 재배하는 데 용이하고, 장시간에 걸쳐 연속적인 계측이 가능하여 소형 화분 내 상토의 수분 상태를 원활하게 관리할 수 있어 작물 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 고안이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 텐시오미터의 구성도이다.

도 2를 참조하자면, 텐시오미터는 하단에는 다공질 컵(12)이, 상단에는 우레 탄호스(14)가 고무마개(13)로 밀착 연결되는 튜브 몸체(11), 튜브 몸체(11)와 우레탄호스(14) 내에 존재하는 물의 압력이 수치로 디스플레이되는, 압력 설정치 상?하향 조절 버튼(16, 17)이 구비된 디지털 압력계(15), 디지털 압력계에 입력된 압력 수치를 전원제어부(19)로 전달하는 출력 케이블(18), 출력 케이블(18)에서 전달된 압력 수치에 의해 관수장치로부터 공급되는 물의 유·출입과 디지털 압력계의 전압을 제어하는, 전선(20)과 콘센트(21)가 연결된 전원제어부(19)를 포함한다.

튜브 몸체(11)는 약 0.5~1.0cm의 직경을 갖는 투명한 원형관으로서, 튜브 몸체(11)의 하단에는 다공질 컵(12)이 장착되고, 상단에는 우레탄호스(14)가 디지털 압력계(15)에 연결되어 있고, 고무마개(13)가 제공되어 튜브 몸체(11)와 우레탄호스(14)가 밀착 고정되어 압력을 유지한다. 다공질 컵(12)은 다공성 세라믹 등으로 이루어져 있다. 건조한 다공질 컵(12)은 공기를 쉽게 유통할 수 있지만, 일단 튜브 몸체(11)에 물이 채워진다면 다공질 컵(12)은 공기의 자유로운 유통을 차단하게 되고, 튜브 몸체(11) 내외의 압력차에 의해서만 물의 일부분을 유출 또는 유입시킬 수가 있다. 실제로 다공질 컵(12)은 약 80~100kPa 이하의 압력 조건에서 물로 포화되어 있으면, 공기는 통하지 않고 물만 통과할 수 있는 특성이 있다.

본 실시예에 따른 텐시오미터(10)는 디지털 압력계(15) 내에 장착된 압력감지센서(미도시됨)를 이용하여 화분 내 상토의 수분을 측정하는데, 화분 내 상토 수분함량이 변함에 따라 다공질 컵(12)을 통해 물이 유출 또는 유입될 수 있으며, 물의 유출 또는 유입에 따라 튜브 몸체(11) 내의 압력이 변화하게 된다. 압력감지센서가 튜브 몸체(11) 내부의 압력을 측정하여 물의 출입 상태를 감지할 수 있으며, 감지된 압력 변화로부터 화분 내 상토의 수분 상태를 간접적으로 인식할 수가 있다. 따라서, 화분의 상토 환경이 건조해질 경우, 튜브 몸체(11) 내의 물이 외부로 유출되면서 내부 압력이 낮아져 미리 설정된 관수개시점인 하한 기준의 감지 신호를 발생할 수가 있다. 즉, 튜브 몸체(11) 내의 물이 줄어들어 내부 압력이 기 설정된 하한 설정치까지 낮아지게 되면, 압력감지센서는 하한 기준에 대응하는 신호를 발생하게 되고, 전원제어부(19)는 그 신호를 받아 전선(20)을 통해 연결되어 있는 멀티탭 형태의 콘센트(21)에 전원을 공급하여 상기 멀티탭 콘센트(21)에 연결되어 있는 관수 장치에 전원을 공급하여 상토 내로 물을 공급할 수 있게 된다. 관수 개시 후, 화분 내 물이 다공질 컵(12)을 통해 튜브 몸체(11)로 유입되면 다시 압력이 높아져 기 설정된 관수중단 시점인 상한 기준의 감지 신호를 발생할 수 있다. 즉, 물이 보충됨에 따라 튜브 몸체 내 물의 수위가 높아지고, 그와 동시에 디지털 압력계(15)의 압력 수치가 높아져 기 설정된 상한 기준에 접근하면 상한 감지센서로부터 상한 기준에 대응하는 신호가 발생되고, 전원제어부(19)는 그 신호를 전달받아 전선(20)과 연결되어 있는 멀티탭 콘센트(21)에 전원을 차단하여 상토 내 물의 유입을 중단하게 한다.

전원제어부(19)가 디지털 압력계(15)에 전력을 공급함에 있어, 디지털 압력계(15)에 12V의 직류전류가 공급되도록 낙하전압(drop-away voltage)으로 제어하여 디지털 압력계를 안정화시킨다.

소형 화분을 기준으로 제작된 본 고안품은 쉬린지를 이용하여 우레탄호스에 물을 최초로 공급하여 튜브 몸체(11)에 물이 충진되게 한 이후 별도의 물공급이 필 요 없다. 이는 소형 화분 재배에 사용되는 작물의 수분 요구도 즉, pF 수치 변화가 높지 않아 수분의 이동이 많지 않기 때문에 별도의 물보충부를 제공하지 않아도 된다. 별도의 수분 관리가 어려운 상황에 대비하여, 튜브 몸체(11)와 연결되어 있는 우레탄호스(14)의 길이를 길게 하여 튜브 몸체(11)에 제공할 수 있는 물보충부로서의 역할을 할 수 있다.

본 고안의 텐시오미터(10)는 상토에 물을 공급할 수 있는 관수장치 즉, 물을 공급하는 펌프를 이용하는 관수 시설(점적 관수, 심지 관수, 매트 관수 시설)과 기능적으로 연결될 수 있으며, 상토 수분 상태를 측정하여 관수장치의 동작을 제어하기 위한 신호를 제공하는 특징이 있다.

본 고안의 텐시오미터는 디지털 압력계(15)를 튜브 몸체(11)와 분리 설치할 수 있어 화분 내 상토에 본 고안품을 설치 시, 중량 절감으로 화분의 안정성을 높일 수 있다.

또한, 본 고안의 텐시오미터는 재배사 내 여러 지형지물에 의한 협소한 공간 조건에서도 설치 분리가 용이하다. 즉, 튜브 몸체(11)를 소형 화분 내 상토에 설치하고 디지털 압력계(15)를 주변에 설치할 수 없는 협소한 공간 조건 시, 우레탄호스(14)의 길이를 길게 하여 원하는 위치에 재설치가 가능하다. 이 때, 기존의 압력계는 튜브 몸체(11)와 동일 선상에 있을 때 정상적인 압력 수치를 제공할 수 있으나 본 고안품은 튜브 몸체(11)와 동일 선상에 있지 않아도 되는 편리함이 있다. 즉, 원하는 선상에 디지털 압력계(15)를 위치시키고 압력 설정치 상?하향 조절 버튼(16, 17)을 이용하여 압력 조절이 가능하다. 대기압 조건에서 압력이 제로점(pF 0.0)이 되는 것은 다공질 컵(12)이 물 속에 잠겨 있을 때를 말한다. 따라서 본 고안품의 튜브 몸체를 물에 담근 채 디지털 압력계(15)를 원하는 위치에 설치하고 압력 설정치 상?하향 조절 버튼(16, 17)을 동시에 눌러 리셋(reset)을 시키게 되면 대기압 조건에서의 100% 수분 조건으로 설정할 수 있다. 이 후, 튜브 몸체(11)를 상토에 설치한 후 상토 내부의 수분 변화를 실시간 모니터링 및 제어가 가능하다.

상기 실시예를 통해 살펴본 바와 같이, 본 고안은 분화재배용 소형 텐시오미터에 관한 것으로, 본 고안의 텐시오미터는 크기가 작아 소형 화분을 재배하는 데 용이하고, 장시간에 걸쳐 연속적인 계측이 가능하여 소형 화분 내 상토의 수분 상태를 원활하게 관리할 수 있어 작물 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

다공질 컵, 튜브, 압력감지센서가 구비된 디지털 압력계로 구성된 토양 수분 계측 및 제어용 텐시오미터에 있어서,

하단에는 다공질 컵(12)이, 상단에는 우레탄호스(14)가 고무마개(13)로 밀착 연결되는 튜브 몸체(11),

튜브 몸체(11)와 우레탄호스(14) 내에 존재하는 물의 압력이 수치로 디스플레이되는, 압력 설정치 상·하향 조절 버튼(16, 17)이 구비된 디지털 압력계(15),

디지털 압력계에 입력된 압력 수치를 전원제어부(19)로 전달하는 출력 케이블(18), 및

출력 케이블(18)에서 전달된 압력 수치에 의해 관수장치로부터 공급되는 물의 유·출입과 디지털 압력계의 전압을 제어하는, 전선(20)과 콘센트(21)가 연결된 전원제어부(19)로 구성됨을 특징으로 하는 분화재배용 소형 텐시오미터.
제1항에 있어서, 상기 우레탄호스(14)는 길이 조정이 가능하고, 튜브 몸체(11)와 디지털 압력계(15)를 서로 연결하며, 튜브 몸체(11)의 물보충부의 역할을 담당함을 특징으로 하는 분화재배용 소형 텐시오미터.