모종 급수 자동화_상추 모종 기르기(2024.11.04)

전도 방식의 센서를 이용하여 모종에 자동으로 물을 공급하는 장치를 개발했습니다. 링크

이를 상추 모종을 기르는 데에 적용하여 실용성을 확인했습니다.

아래에 과정 전합니다.

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1. 설치

모종 급수 자동화 장치가 제대로 동작하는지 확인하기 위해 상추 씨앗으로 모종을 키워보았다.

 

(1) 2024.09.11 씨앗 심기, 모종 급수 자동화 장치 설치

 

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{모둠상추 씨_상품_modified_2024-09-11.JPG; 모둠상추 씨_심기 준비_modified_2024-09-11.JPG}

 

{파종한 것 트레이에 넣음_modified_2024-09-11.JPG}

 

암면과 질석에 각각 상추 씨를 심고 모종용 트레이에 넣었다. 모종용 트레이는 사각수저함을 활용했다.

 

 

{모종 급수 자동화_전체 모습_modified_2024-09-11.JPG}

 

전체적인 모습이다. 왼쪽은 제어기이고, 오른쪽은 꿀병에 펌프를 넣고 물을 부었다. 물이 나오는 양을 조절하기 위해 밸브를 달았다. 물이 나오면서 생기는 물결이 수위에 영향을 미치는 것을 피하기 위해 수위센서는 왼쪽 끝에 두었고, 호스는 오른쪽에 두었다.

 

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수중펌프를 설치할 때 주의할 점

 

수중펌프의 대부분은 바람개비같이 생긴 임펠러가 돌아가는 구조이다. 임펠러에 공기가 차 있으면 헛돌게 된다. 펌프를 설치할 때 물에 담근 후 입수구 쪽을 위로 기울이면 공기가 빠져나온다. 이렇게 되어야 임펠러가 돌아가는 공간에 물이 차게 되어 펌핑을 잘 하게 된다.

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{모종 급수 자동화_호스 고정_2024-09-11.JPG}

 

{모종 급수 자동화_물이 나오는 모습_modified_2024-09-11.mkv}

 

호스는 더블클립으로 고정했다. 물이 세차게 나오지도 않고 방울이 튀지도 않게 밸브를 조절했다.

 

 

{모종 급수 자동화_수위 상한 도달_modified_2024-09-11.mov}

 

수위가 저수위 탐침보다 내려가면 펌프가 켜져서 물을 공급한다. 수위가 고수위 탐침에 도달하면 펌프가 꺼진다. 이후 수위가 줄어들어 저수위 탐침보다 내려가면 앞에서와 같은 과정이 반복된다. 일정 수위에 맞춘 것이 아니라 이력(hysteresis)을 가지도록 했다. 동영상에서 수위가 고수위 탐침에 도달했을 때 펌프가 꺼지는 것을 확인할 수 있다.

 

 

2. 수위 관찰

매일 아침 9~10시 사이에 확인하는 편이었으나 빠진 날도 있다. 이 시간에 물이 고수위로 된 날은 파종일을 기준으로 하면 2일 후, 4일 후, 10일 후, 13일 후, 15일 후, 17일 후, 19일 후, 20일 후, 22일 후, 24일 후, 25일 후, 28일 후에 나타났다. 이 중 저수위에서 고수위로 물이 보충된 두 예를 추려보았다.

 

(1) 2024.09.23(12일 후) 저수위 --> 2024.09.24(13일 후) 고수위

 

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저수위일 때 {모종 급수 자동화_12일 후_modified_2024-09-23.jpg}, 고수위일 때 {모종 급수 자동화_13일 후_modified_2024-09-24.jpg}

 

 

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저수위일 때 {모종 급수 자동화_12일 후_sensor_modified_2024-09-23.jpg}, 고수위일 때 {모종 급수 자동화_13일 후_sensor_H_modified_2024-09-24.jpg}

 

 

(2) 2024.10.04(23일 후) 저수위 --> 2024.10.05(24일 후) 고수위

 

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저수위 {모종 급수 자동화_23일 후_modified_2024-10-04.jpg}, 고수위 {모종 급수 자동화_24일 후_modified_2024-10-05.jpg}

 

 

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저수위 {모종 급수 자동화_23일 후_sensor_modified_2024-10-04.JPG}, 고수위 {모종 급수 자동화_24일 후_sensor_H_modified_2024-10-05.JPG}

 

 

저수위에서 고수위로 올라간 두 예를 통해서 모종 급수기가 제대로 동작하는 것을 알 수 있다.

 

 

3. 센서 부식 유무

 

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센서의 탐침; 닦기 전 {sensor_닦기 전_modified_2024-10-09.JPG}, 닦은 후 {sensor_닦은 후_modified_2024-10-09.JPG}

 

사용 후 센서의 탐침에 물때가 끼기는 했으나 패인 자국이 없는 것으로 보아 부식이 거의 일어나지 않았음을 확인했다. 만약 전압을 가함으로써 부식이 일어났다면 (+) 전압을 가한 금속이 패이고 녹물이 나올 것인데, 전압을 가한 곳이나 가하지 않은 곳이나 차이를 발견할 수 없었다. 이로써 이 방식이 내구성을 가짐을 확인했다.

 

이 수위계의 성능이 좋은 이유

 

1. 금 도금

센서로 사용한 핀헤더의 핀이 금도금이 되어 있어 부식에 강하다. 금도금이 되어 있더라도 계속 전류가 흐르면 기반이 되는 금속이 부식하면서 도금한 금이 떨어져 나간다고 한다.

 

2. 프로그램

센서 탐침의 부식을 최소화하는 프로그램을 적용했다. 마이크로컨트롤러로 아두이노 나노를 사용했다. 센서 전극봉의 부식을 최소화하는 내용으로 특허를 출원했다. 아직 공개 전이라 이 정도로 소개한다.

 

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비교: 부식된 센서의 예

 

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{jumper wire pin으로 만든 센서_modified_2022-09-04; jumper wire 부식_modified_2022-09-25}

 

위 사진은 점퍼 와이어를 수위 센서의 탐침으로 사용하여 실패했던 예이다. 설치 후 금방 전극이 부식되면서 물에 녹이 퍼지기 시작했다.

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4. 실험에 사용된 상추는 어떻게 되었을까?

이런 노력들이 결국 식물 잘 키우자고 하는 것인데, 주인공이 빠지면 안되겠지?

 

(1) 2024.09.30 암면 모종 옮겨심기

 

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암면에서 키우던 모종을 먼저 옮겨심었다. DWC 방식을 적용했다.

 

(2) 2024.10.09 팽창질석에서 키우던 모종 옮겨심기

 

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{지층_상추_from 모종 물 공급_이식-1_2024-10-09.JPG; 지층_상추_from 모종 물 공급_이식-2_modified_2024-10-09.JPG}

 

팽창질석에서 키우던 모종도 옮겨심었다. 화분에 팽창질석을 넣고, 저면급액법을 적용했다.

 

(3) 2024.10.15 첫 수확

 

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{지층_상추_첫 수확-1_modified_2024-10-15.JPG; 지층_상추_첫 수확-2_2024-10-15.JPG; 지층_상추_첫 수확-3_modified_2024-10-15.JPG}

 

먼저 옮겨심은 상추가 충분히 자라 수확했다. DWC 방식으로 키우고 있다.

 

파종: 2024.09.11

옮겨심기: 2024.09.30; 파종 후 19일(약 3주)

수확: 2024.10.15; 파종 후 34일(약 5주); 옮겨심은 후 15일(약 2주)

 

이후 DWC 방식으로 키우는 상추는 몇 자례 더 수확했고, 저면급액법으로 키우는 상추는 수확을 기다리고 있다.

상추 키우는 것은 주 관심의 대상이 아니므로 이 정도로 그친다.

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모종 급수 자동화 장치 제작 과정: 링크

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현재는 모종에 급수를 자동으로 할 수 있는 제품을 개발하고 있습니다. 시제품까지 개발하는 것이 목표입니다. 시제품이 개발되면 지식재산 판매를 생각하고 있습니다.