[논문]복합 미생물 배양기의 제어시스템 개발

김홍직; 이원복; 이승호

doi:10.7471/ikeee.2023.27.1.122

[국내논문] 복합 미생물 배양기의 제어시스템 개발
Development of control system for complex microbial incubator 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.27 no.1, 2023년, pp.122 - 126

김홍직 (Dept. Electronic Engineering, Hanbat National University) , 이원복 (VISIONTECH) , 이승호 (Dept. Electronic Engineering, Hanbat National University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 복합 미생물 배양기의 제어시스템을 제안하였다. 제안하는 제어시스템은 복합 미생물 배양기의 제어부, 통신부, 전원부, 제어시스템 등으로 구성된다. 복합 미생물 배양기의 제어부는 아날로그 신호와 디지털 신호의 변환, LCD 패널을 이용한 디스플레이, 수위센서, 온도센서, pH 농도센서 등과 같은 센서들의 신호 제어를 하도록 설계 및 제작한다. 사용하는 수위센서는 기존 수위센서가 거품과 같은 이물질 등으로 인해 측정이 어려운 문제점을 해결하고자 직진성이 우수한 IR 레이저 방식을 사용하여 정확한 수위 측정이 가능하도록 설계 및 제작한다. 온도센서는 열 저항 원리를 사용하여 측정함으로써, 높은 정확도와 누적 저항 오차가 없도록 설계하여 사용한다. 통신부는 2개의 LAN 포트와 1개의 RS-232 포트로 구성하여 복합 미생물 배양기에서 사용되는 LCD 패널, PCT 패널, 로드셀 컨트롤러 등의 신호를 제어부에 전달할 수 있도록 설계 및 제작한다. 전원부는 제어부와 통신부가 원활하게 동작할 수 있도록 24V, 12V 5V 등 3개의 전압 공급 단자로 구성하여 전원을 공급하도록 설계 및 제작한다. 복합 미생물 배양기의 제어시스템은 PLC를 사용하여 pH 농도센서, 온도센서, 수위센서 등의 센서값과 배양에 사용되는 써큘레이션 펌프, 써큘레이션 밸브, 로터리 펌프와 인버터 로드셀 등의 동작을 제어한다. 제안된 복합 미생물 배양기의 제어시스템의 성능을 평가하기 위하여 공인인증기관에서 실험한 결과는 수위 측정감도의 범위가 -0.41mm~1.59mm로, 물 온도의 변화 폭이 ±0.41℃로 현재 상용으로 판매되는 제품들 성능보다 우수한 성능으로 동작됨이 확인되었다. 따라서, 본 논문에서 제안한 복합 미생물 배양기의 제어시스템의 효용성이 입증되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a control system for a complex microbial incubator was proposed. The proposed control system consists of a control unit, a communication unit, a power supply unit, and a control system of the complex microbial incubator. The controller of the complex microbial incubator is designed and manufactured to convert analog signals and digital signals, and control signals of sensors such as displays using LCD panels, water level sensors, temperature sensors, and pH concentration sensors. The water level sensor used is designed and manufactured to enable accurate water level measurement by using the IR laser method with excellent linearity in order to solve the problem that existing water level sensors are difficult to measure due to foreign substances such as bubbles. The temperature sensor is designed and used so that it has high accuracy and no cumulative resistance error by measuring using the thermal resistance principle. The communication unit consists of two LAN ports and one RS-232 port, and is designed and manufactured to transmit signals such as LCD panel, PCT panel, and load cell controller used in the complex microbial incubator to the control unit. The power supply unit is designed and manufactured to supply power by configuring it with three voltage supply terminals such as 24V, 12V and 5V so that the control unit and communication unit can operate smoothly. The control system of the complex microbial incubator uses PLC to control sensor values such as pH concentration sensor, temperature sensor, and water level sensor, and the operation of circulation pump, circulation valve, rotary pump, and inverter load cell used for cultivation. In order to evaluate the performance of the control system of the proposed complex microbial incubator, the result of the experiment conducted by the accredited certification body showed that the range of water level measurement sensitivity was -0.41mm~1.59mm, and the range of change in water temperature was ±0.41℃, which is currently commercially available. It was confirmed that the product operates with better performance than the performance of the products. Therefore, the effectiveness of the control system of the complex microbial incubator proposed in this paper was demonstrated.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Block diagram of the control unit of the complex microbial incubator. 그림 1. 복합 미생물 배양기의 제어부 블록도
그림 Fig. 2. Water level sensor measurement method. 그림 2. 수위센서 측정 방법
그림 Fig. 3. IR laser type water level sensor module. 그림 3. IR 레이저 방식의 수위센서 모듈
그림 Fig. 4. Temperature sensor of complex microbial incubator. 그림 4. 복합 미생물 배양기의 온도센서
그림 Fig. 5. pH concentration sensor of complex microbial incubator. 그림 5. 복합 미생물 배양기의 pH 농도센서
그림 Fig. 6. Block diagram of the communication unit of the complex microbial incubator. 그림 6. 복합 미생물 배양기의 통신부 블록도
그림 Fig. 7. Communication unit of the manufactured complex microbial incubator. 그림 7. 제작된 복합 미생물 배양기의 통신부
그림 Fig. 8. Block diagram of the power unit of the complex microbial incubator. 그림 8. 복합 미생물 배양기의 전원부 블록도
그림 Fig. 9. Power unit of the manufactured complex microbial incubator. 그림 9. 제작된 복합 미생물 배양기의 전원부
그림 Fig. 10. Block diagram of the Control system of the complex microbial incubator. 그림 10. 복합 미생물 배양기의 제어시스템 블록도
그림 Fig. 11. Inside and outside of the control unit of the manufactured high-concentration complex microbial incubator. 그림 11. 제작된 복합 미생물 배양기의 제어부 내외부
그림 Fig. 12. Prototype of manufactured complex microbial incubator. 그림 12. 제작된 복합 미생물 배양기의 시제품
표 Table 1. Experimental results for level measurement sensitivity. 표 1. 수위 측정감도에 대한 실험 결과
표 Table 2. Experimental results for maintaining water temperature 표 2. 물 온도 유지에 대한 실험 결과

참고문헌 (5)

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Yoon, H S., et al. "Akkermansia muciniphila secretes a glucagon-like peptide-1-inducing protein that improves glucose homeostasis and ameliorates metabolic disease in mice," Nature Microbiology, Vol.6, No.5, pp.563-573, 2021.？

상세보기
Hanson, Ronald, and Jay Jeffries. "Diode laser sensors for ground testing," 25th AIAA Aerodynamic Measurement Technology and Ground Testing Conference, 2006.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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