KR20200100338A - 비닐하우스 외력 측정 센서 - Google Patents

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KR20200100338A KR1020190018482A KR20190018482A KR20200100338A KR 20200100338 A KR20200100338 A KR 20200100338A KR 1020190018482 A KR1020190018482 A KR 1020190018482A KR 20190018482 A KR20190018482 A KR 20190018482A KR 20200100338 A KR20200100338 A KR 20200100338A
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황규홍
홍기영
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에스티에이코퍼레이션 주식회사
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Abstract

본 발명은 비닐하우스 외부의 눈, 비, 바람 등의 외력dl 비닐하우스에 작용하는 크기(힘)를 측정하여, 비닐하우스 주변의 환경 상태, 위험도 및 현황을 모니터링할 수 있는 센서에 관한 것으로, 비닐하우스에 가해지는 다양한 압력(적설량, 적설무게, 강풍 등)을 측정할 수 있는 효과와, 비닐하우스의 구조에 관계없이 다양한 구조에 설치가 용이한 한 효과가 있다.

Description

비닐하우스 외력 측정 센서{Measuring Sensor For Extrnal Force of Vinyl-House}
본 발명은 비닐하우스 외력 측정 센서에 관한 것으로, 비닐하우스 외부의 눈, 비, 바람 등의 외력이 비닐하우스에 작용하는 크기(힘)를 측정하여, 비닐하우스 주변의 환경 상태, 위험도 및 현황을 모니터링할 수 있는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 채소류의 촉성재배 또는 열대식물을 재배하기 위하여 비닐 필름을 씌운 온실인 비닐하우스는, 철골 구조의 경량화 특성상 눈, 강풍, 비와 같은 외력에 쉽게 손상된다.
이러한 손상으로 인해 비닐하우스 농가에서는 눈이 쌓이거나, 바람에 손상되면 즉각적으로 대응하기 위해, 비닐하우스 내 혹은 주변에서 지속적으로 대기하며 모니터링하는 불편함이 있다.
또한, 이러한 불편함을 줄이고자 비닐하우스에 센서를 부착하여 적설량 등을 측정하고 있으나, 초음파, 광센서 등을 이용하기 때문에, 이는 적설만 감지할 수 있다.
또한, 비닐하우스는 구조적 균형을 위하여 각 프레임간이 간격이 비교적 일정하게 설치되어 있으나 이는 설치된 장소마다 간격이 상이하여, 비닐하우스에 센서를 부착하는 것은 비닐하우스마다 설치 조건이 상이한 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제2017-0141332호 (2017. 12. 26. 공개)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 비닐하우스 외부에서 비닐하우스에 가해지는 압력들을 측정하는 비닐하우스 외력 측정 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 비닐하우스의 구조에 관계없이 설치가 용이한 비닐하우스 외력 측정 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제1 회전판, 제1 회전판의 회전축에서 연장된 제1 회전기어, 제1 회전판의 회전축을 기준으로 방사상으로 배치된 적어도 하나 이상의 자성체을 포함하는 제1 회전부와, 제1 회전기어의 외주면에 톱니결합된 제2 회전판, 제2 회전판의 회전축에서 연장된 제2 회전기어, 제2 회전판의 톱니가 형성되지 않은 외주면에 감겨서 외측으로 연장되는 와이어, 와이어의 일단에 형성된 고리를 포함하는 제2 회전부와, 제2 회전기어의 외주면에 톱니결합된 제3 회전판, 제3 회전판의 회전축에서 연장된 스프링축, 스프링축의 외주면에 일단이 고정되어 외주면을 따라 감겨서 타단은 고정된 스프링을 포함하는 제3 회전부와, 제2 회전부의 와이어가 방사되는 방향과 반대 방향으로 형성된 고정걸이와, 하우징의 내면에는 상기 제1 회전판의 회전시, 회전하는 자성체의 접근 유무를 감지하는 자력 감지부를 포함한다.
자성체는 각 자성체의 간격이 동일하다.
자성체는 회전 방향의 외측을 향한 극성이 모두 동일하다.
제1 회전부의 기어 잇수는 제2 회전부 및 제3 회전부에 비해 적다.
제2 회전부와 제3 회전부에 비해 제1 회전부의 회전 속도가 빠르다.
본 발명에 따르면, 비닐하우스에 가해지는 다양한 압력(적설량, 적설무게, 강풍 등)을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 비닐하우스의 구조에 관계없이 다양한 구조에 설치가 용이한 한 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 제1 회전부의 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서의 외력 측정을 위한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서가 설치된 비닐하우스의 사시도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서의 예시도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 비닐하우스 외력 측정 센서(1000)는 내부에 자성체(1130)가 적어도 하나 이상 배치되어 회전하는 제1 회전부(1100), 제1 회전부(1100)와 톱니 결합하여 제1 회전부(1100)의 회전 방향과 반대방향으로 회전하고, 비닐하우스의 프레임(10,20)에 일단을 고정하는 와이어(1230)를 포함하는 제2 회전부(1200), 제2 회전부(1200)와 톱니 결합하여 제2 회전부(1200)의 회전 방향에 반대 방향으로 회전하는 제3 회전부(1300), 제2 회전부(1200)의 와이어(1230)를 고정한 비닐하우스의 프레임(10,20)이 위치한 반대방향 프레임에 센서를 고정하는 고정 걸이부(1400), 제1 회전부의 회전에 따라 회전하는 자성체(1130)의 위치 이동을 감지하는 자력 감지부(1500)를 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 회전부의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1 회전부(1100)는 단면을 바라봤을 때 원형 형상의 제1 회전판(1110), 제1 회전판(1110)의 중앙에 위치한 회전축에서 연장되는 톱니 형상의 제1 회전기어(1120), 제1 회전판(1110)의 중심점인 회전축에 수직이며 방사상으로 배치되는 자성체(1130)를 포함한다.
제2 회전부(1200)는 톱니 형상인 제1 회전기어(1120)의 외주면에 기어 결합하는 제2 회전판(1210), 제2 회전판(1210)의 중앙에 위치한 회전축에서 연장되는 톱니 형상의 제2 회전기어(1220), 제2 회전판(1210)의 외주면 중 톱니가 형성되지 않은 측면에 감겨서 외측으로 연장되는 와이어(1230), 외측으로 연장된 와이어(1230)의 일단에 형성되어 비닐하우스의 프레임에 고정하는 고리(1240)를 포함한다.
제3 회전부(1300)는 톱니 형상의 제2 회전기어(1220)의 외주면에 기어 결합하는 제3 회전판(1310), 제3 회전판(1310)의 중심점인 회전축에서 연장된 스프링축(1320), 스프링축(1320)의 외주면에 일단이 고정되고, 외주면을 따라 감기고 타단은 하우징에 고정된 스프링(1330)을 포함한다.
여기서, 스프링의 일단은 스프링축(1320)의 내주면에 고정되고, 타단은 하우징에 고정된 이유는, 타단이 고정된 상태로 제3 회전판(1310)의 스프링축(1320)이 회전할 경우, 스프링축(1320)의 회전력을 감쇠시켜서, 제1 회전부(1100) 내지 제3 회전부(1300)이 급격하게 회전하는 것을 방지하고, 원형으로 돌아가고자 하는 힘으로 인하여, 제3 회전부(1300)의 회전과 제2 회전부(1200)의 회전으로 와이어(1230)을 원위치로 복귀시킬 수 있기 때문이다.
여기서, 제1 회전부(1100)의 자성체(1130)의 이동 속도가 본 발명을 이해하기 위해 중요한 구성인 바, 제1 회전부(1100)의 회전 속도는 제2 회전부(1200) 및 제3 회전부(1300)보다 빨라야 하는 바, 제1 회전부(1100)의 기어 잇수는 제2 회전부(1200) 및 제3 회전부(1300)에 비해 작은 것을 특징으로 한다.
고정 걸이부(1400)는 제2 회전부(1200)의 제2 회전판(1210)에서 와이어가 방사되는 방향과 반대인 방향으로 형성되어, 비닐하우스의 프레임에 고정한다. 즉, 비닐 하우스의 세로 프레임(10)에 일단을 고정하였다면, 타단도 세로 프레임(10)에 고정하고, 일단을 가로 프레임(20)에 고정하였다면 타단도 가로 프레임(20)에 고정한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서의 외력 측정을 위한 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 자력 감지부(1500)는 제1 회전부(1100)가 회전할 경우, 제1 회전판에 위치한 자성체(1130)에 의해 자성체(1130)의 접근 유무를 감지한다. 이는 홀 효과(Hall Effect)를 이용한 것으로, 자성체(1130)의 근접 여부를 감지하거나 자기장을 측정할 수 있는 센서이다.
보다 구체적으로는, 홀 효과는 전류와 자기장에 의해 모든 전도체 물질에 나타나는 효과로, 전류가 흐르는 전기 전도체에 수직하게 자기장이 걸릴 때, 전류와 자기장의 방향에 전압이 걸리는 것을 의미한다. 따라서, 수직인 방향으로 제1 회전부(1100)의 자성체(1130)가 지나갈 경우, 이를 감지하여 자성체(1130)가 지나간 여부를 계산한다. 또한, 자성체(1130)가 복수로 구비될 경우 각 간격과 지나간 여부를 이용하여 제1 회전부(1100)의 회전 속도를 계산할 수 있는 바, 이를 이용하여 와이어(1230)의 길이 변화를 감지, 비닐하우스에 가해지는 압력을 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서가 설치된 비닐하우스의 사시도, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 비닐하우스 외력 측정 센서의 예시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, (a)는 비닐하우스의 서로 다른 세로 프레임(10) 사이에 외력 측정 센서를 연결했을 때의 일반적인 모습, (b)는 비닐하우스의 서로 다른 세로 프레임(10) 사이에 외력 측정 센서를 연결했을 때 눈이 적설된 모습이다.
일반적으로 비닐하우스는 비닐(30)을 팽팽하게 설치하는 바, 외부에서 압력이 가해지지 않은 비닐하우스는 세로 프레임(10)을 연결하는 외력 측정 센서(1000) 와이어(1230)와 비닐(30)은 수평이다. 다만, 외부에서 가해지는 압력에 비닐(30)이 눌려서 물이 고이거나, 눈이 쌓이는 경우에는, 비닐(30)이 지면을 향해 오목해지는 바, 비닐(30)의 눌림과 동시에 설치된 외력 측정 센서(1000)의 와이어(1230) 길이도 늘어난다. 따라서, 와이어(1230)가 늘어나는 길이만큼 비닐(30)이 눌린 것으로 인식하여, 와이어(1230) 길이 변화로 적설량 혹은 적설 무게를 계산할 수 있다.
즉, 비닐(30)이 늘어나서 비닐과 수평인 와이어(1230)에 압력이 가해질 경우, 와이어(1230)는 비닐이 누르는 압력만큼 길이가 늘어난다. 와이어(1230)가 늘어날 경우, 제2 회전체(1210)는 회전하고, 제2 회전체(1210)의 톱니와 맞물린 제1 회전기어(1120)가 회전한다. 따라서, 제1 회전기어(1120)의 회전에 의해 제1 회전판(1110)이 회전하는 바, 제1 회전판(1110)에 배치된 자성체(1130)의 이동을 자력 감지부(1500)가 감지하여 와이어(1230)의 변화 유무를 확인할 수 있다.
더불어, 제1 회전부(1100)의 자성체(1130) 갯수와 간격, 자력 감지부(1500)에서 감지하는 자성체(1130)의 접근 횟수를 이용하여, 제1 회전부(1100)의 회전수를 계산할 수 있으며, 이를 기반으로 제2 회전부(1200)의 와이어(1230) 길이 변화를 계산할 수 있다. 이를 위해 바람직하게는, 자성체(1130)가 회전 반경의 외측을 향해 모두 동일한 극성인 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, (a)는 비닐하우스의 서로 다른 세로 프레임(10) 사이에 외력 측정 센서를 연결했을 때의 일반적인 모습, (b)는 균형이 무너진 비닐하우스의 서로 다른 세로 프레임(10) 사이에 외력 측정 센서를 연결했을 때의 모습이다.
도 6에서 설명한 비닐하우스의 모습과는 달리, 강한 바람, 강한 비, 지진 등의 요인에 의해 외력 측정 센서가 설치된 위치의 비닐(30)은 멀쩡할 수 있으나, 세로 프레임(10) 혹은 가로 프레임(20)의 균형이 무너지거나 휘어져, 각 프레임간의 간격이 좁아질 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 와이어가 줄어든 길이만큼 각 프레임(10,20)의 간격이 좁아진 것으로 인식하여, 비닐하우스의 안전성을 판단할 수 있다.
즉, 프레임(10,20)의 간격이 좁아져서, 각 프레임(10,20)을 연결하는 외력 측정 센서(1000)의 와이어(1230) 길이가 줄어들었을 경우, 제2 회전체(1210)는 회전하고, 제2 회전체(1210)의 톱니와 맞물린 제1 회전기어(1120)가 회전한다. 따라서, 제1 회전기어(1120)의 회전에 의해 제1 회전판(1110)이 회전하는 바, 제1 회전판(1110)에 배치된 자성체(1130)의 이동을 자력 감지부(1500)가 감지하여 와이어(1230)의 변화 유무를 확인할 수 있다.
더불어, 제1 회전부(1100)의 자성체(1130) 개수와 간격, 자력 감지부(1500)에서 감지하는 자성체(1130)의 접근 횟수를 이용하여, 제1 회전부(1100)의 회전수를 계산할 수 있으며, 이를 기반으로 제2 회전부(1200)의 와이어(1230) 길이 변화를 계산할 수 있다.
도 8을 참조하면, (a)는 비닐하우스의 서로 다른 가로 프레임(10) 사이에 외력 측정 센서를 연결했을 때의 일반적인 모습이고, (b)는 비닐하우스의 서로 다른 가로 프레임(20) 사이에 외력 측정 센서를 연결했을 때, 강풍 혹은 측면에서 다른 압력에 의해 비닐이 내측으로 오목해진 모습이다.
이 역시, 위에서 전술한 바와 같이 비닐하우스는 비닐(30)이 팽팽하게 설치된 바, 외부에서 압력이 가해지지 않은 비닐하우스 가로 프레임(20)을 연결하는 외력 측정 센서(1000)의 와이어(1230)와 비닐(30)은 수평이다. 다만, 비닐(30) 외측에서 가해지는 바람 혹은 다른 압력에 눌리는 경우 비닐(30)은 내측으로 밀리는 바, 비닐(30)과 수평인 와이어(1230)도 내측으로 밀려서 길이가 늘어난다. 따라서, 와이어의 길이가 늘어난 만큼, 비닐이 눌린 것으로 인식하기 때문에, 와이어 길이 변화로 바람의 세기를 계산하거나, 외부 충격을 감지할 수 있다.
즉, 비닐(30)이 늘어나서 비닐과 수평인 와이어(1230)에 압력이 가해질 경우, 와이어(1230)는 비닐이 누르는 압력만큼 길이가 늘어난다. 와이어(1230)가 늘어날 경우, 제2 회전체(1210)는 회전하고, 제2 회전체(1210)의 톱니와 맞물린 제1 회전기어(1120)가 회전한다. 따라서, 제1 회전기어(1120)의 회전에 의해 제1 회전판(1110)이 회전하는 바, 제1 회전판(1110)에 배치된 자성체(1130)의 이동을 자력 감지부(1500)가 감지하여 와이어(1230)의 변화 유무를 확인할 수 있다.
더불어, 제1 회전부(1100)의 자성체(1130) 갯수와 간격, 자력 감지부(1500)에서 감지하는 자성체(1130)의 접근 횟수를 이용하여, 제1 회전부(1100)의 회전수를 계산할 수 있으며, 이를 기반으로 제2 회전부(1200)의 와이어(1230) 길이 변화를 계산할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
1000 : 외력 측정 센서 1100 : 제1 회전부
1110 : 제1 회전판 1120 : 제1 회전기어
1130 : 자성체 1200 : 제2 회전부
1210 : 제2 회전판 1220 : 제2 회전기어
1230 : 와이어 1240 : 고리
1300 : 제3 회전부 1310 : 제3 회전판
1320 : 스프링축 1330 : 스프링
1400 : 고정 걸이부 1500 : 자력 감지부

Claims (5)

  1. 제1 회전판(1110), 상기 제1 회전판의 회전축에서 연장된 제1 회전기어(1120), 상기 제1 회전판의 회전축을 기준으로 방사상으로 배치된 적어도 하나 이상의 자성체(1130)을 포함하는 제1 회전부(1100);
    상기 제1 회전기어(1120)의 외주면에 톱니결합된 제2 회전판(1210), 상기 제2 회전판(1210)의 회전축에서 연장된 제2 회전기어(1220), 상기 제2 회전판의 톱니가 형성되지 않은 외주면에 감겨서 외측으로 연장되는 와이어(1230), 상기 와이어의 일단에 형성된 고리(1240)를 포함하는 제2 회전부(1200);
    상기 제2 회전기어(1220)의 외주면에 톱니결합된 제3 회전판(1310); 상기 제3 회전판의 회전축에서 연장된 스프링축(1320), 상기 스프링축의 외주면에 일단이 고정되어 외주면을 따라 감겨서 타단은 고정된 스프링(1330)을 포함하는 제3 회전부(1300);
    상기 제2 회전부의 와이어가 방사되는 방향과 반대 방향으로 형성된 고정걸이(1400);
    상기 하우징의 내면에는 상기 제1 회전판의 회전시, 회전하는 자성체의 접근 유무를 감지하는 자력 감지부(1500);
    를 포함하는 비닐하우스 외력 측정 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성체(1130)는 각 자성체의 간격이 동일한 비닐하우스 외력 측정 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자성체(1130)는 회전 방향의 외측을 향한 극성이 모두 동일한 비닐하우스 외력 측정 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 회전부의 기어 잇수는 제2 회전부 및 제3 회전부에 비해 적은 비닐하우스 외력 측정 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 회전부와 제3 회전부에 비해 제1 회전부의 회전 속도가 빠른 비닐하우스 외력 측정 센서.
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KR20170141332A (ko) 2016-06-15 2017-12-26 고명진 비닐하우스용 제설장치

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