아두이노(Arduino)를 이용한 홈 IoT (생활응용)에 적용하는 시간으로 적외선 FIR센서를 이용하여 무드등을 만들어보겠습니다. 최근 집에 머무르는 시간이 길어지면서 인테리어에 많은 관심이 생겼는데요 ^^ 저는 침대 밑이나 등받이 쪽에 불이들어오는 무드등을 꾸며보고 싶더라고요 ㅎㅎ
적외선 FIR 센서와 RGB LED 스트랩을 사진처럼 이렇게 분위기 있는 침대를 만들 수 있습니다. 적외선 FIR 센서 사용방법은 지난 포스팅에서 소개해 드렸으니 아래 링크 참조 부탁드립니다.
Arduino 아두이노 적외선 FIR 센서(HC-SR501) 사용하는 방법
아두이노(Arduino)에서 자주 사용하는 센서 및 모듈을 소개하는 시간으로 오늘은 적외선 센서에 대해 알아보겠습니다. 적외선 PIR (Passive Infrared Sensor) 센서는 외부에서 발생하는 적외선을 감지하는
it-g-house.tistory.com
1. 준비물
1) 아두이노 우노 R3 (Arduino UNO R3)
프로젝트가 간단해서 우노 R3 제품으로 충분한데 혹시 나노(Nano)를 보유하신 분은 나노가 더 적합한 거 같습니다.
▼ 아두이노 UNO R3 사러가기!! ▼
아두이노 우노 R3 정품 / Arduino Uno R3 이탈리아 제품 : 스토어플랜트
[스토어플랜트] 안녕하세요 스토어플랜트입니다.
smartstore.naver.com
2) HC-SR501 적외선 FIR 센서
온라인에서 '적외선 센서'를 검색하면 아두이노에서 자주 사용되고 쉽게 사용할 수 있는 HC-SR501 적외선 PIR 센서 모듈입니다.
3) RGB LED 스트랩
주요 준비물인 LED 입니다. 저는 RGB 세 색상을 모두 낼 수 있는 LED PKG가 실장되어 있는 띠형태의 스트립(strip)을 사용할 생각입니다.
프로그램 코딩을 통해서 R(빨강), G(녹색), B(파랑)을 조절가능하고, 아두이노에서 사용하기 쉽게 5V 구동하는 LED 스트립 전등입니다.
2. 아두이노 배선
배선은 적외선 FIR센서와 LED 스트립이 둘다 5V 구동이기 때문에 아두이노 5V 에 같이 연결해 줍니다. 그리고 GND는 GND끼리, 적외선 FIR센서의 signal은 아두이노의 Digital 3pin에 LED의 Din는 4pin에 각각 연결합니다.
3. 동작 알고리즘
동작 알고리즘은 간단합니다. 적외선 센서가 동작을 감지하면 LED에 불이들어오고, 동작 감지가 끝나면 불이 꺼지게 또는 다른 색의 불이 들어오게 할 수 있습니다.
4. 아두이노 프로그램 코딩
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#define PIN 4
#define NUMPIXELS 18 // 제어하고 싶은 LED 개수
Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
int delayval = 5; // delay for half a second
int inputPIN = 3;
int FIRstatus = 0;
int Readinput = 0;
void setup() {
pinMode(inputPIN, INPUT);
Serial.begin(9600);
pixels.begin(); // This initializes the NeoPixel library.
}
void loop(){
Readinput = digitalRead(inputPIN);
if(Readinput == 1 && FIRstatus == 0){
Serial.println("Action!");
FIRstatus = 1;
for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){
// pixels.Color takes RGB values, from 0,0,0 up to 255,255,255
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,50)); // Moderately bright green color.
pixels.show(); // This sends the updated pixel color to the hardware.
delay(delayval); // Delay for a period of time (in milliseconds).
}
}
if(Readinput == 0 && FIRstatus == 1){
Serial.println("End!");
FIRstatus = 0;
for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){
// pixels.Color takes RGB values, from 0,0,0 up to 255,255,255
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0)); // Moderately bright green color.
pixels.show(); // This sends the updated pixel color to the hardware.
delay(delayval); // Delay for a period of time (in milliseconds).
}
}
delay(1000);
}
오늘은 아두이노(Arduino)를 이용하여 센서 무드등을 만들어 보았습니다. 지난 포스팅에서 소개드린 적외선 FIR 센서 (HC-SR501)를 사용하여 동작 감지에 따라 RGB 삼색 LED 스트립을 켜고 끄고 하여 홈IoT 인테리어 조명으로 만들었습니다.
센서와 LED만 있으면 되니 아마도 다들 쉽게 만들 수 있을거라고 생각합니다. ^^
긴 글 읽어주셔서 감사합니다~
'아두이노 응용 > 생활응용 (홈 IoT)' 카테고리의 다른 글
| 아두이노(Arduino)를 이용한 센서(Sensor) 작동 자동 선풍기 만들기 (14) | 2020.06.18 |
|---|
아두이노(Arduino)를 이용한 센서(Sensor) 작동 자동 선풍기 만들기
아두이노(Arduino)를 이용한 홈 IoT (생활응용)에 적용하는 시간으로 무더운 여름 시즌에 맞춰 자동 선풍기를 만들어보겠습니다. 2020년 여름은 예년보다 특히 더 덥다고 하니 똑똑한 자동 선풍기로 조금이나마 더위를 식혀보자고요 ^^
기획은 진작에 해놓고.. 여름 다 지나가고... 업로드 하게 되었네요 ㅠㅠ 그래도 아직은 8월이니까;; 도움이 되었으면 합니다..
1. 준비물
1) 아두이노 우노 R3 (Arduino UNO R3)
프로젝트가 간단해서 우노 R3 제품으로 충분한데 혹시 나노(Nano)를 보유하신 분은 나노가 더 적합한 거 같습니다.
2) HC-SR04 초음파 센서
온라인에서 '초음파 센서'를 검색하면 아두이노용으로 많이 사용하는 모델인 'HC-SR04' 모듈입니다. 초음파 센서에 관한 자세한 내용은 앞선 포스팅에서 소개해 드렸으니 아래 링크 참조 부탁드리며, 이번 포스팅에서는 넘어가도록 하겠습니다.
Arduino 아두이노 초음파(거리) 센서(ultrasounds sensor) 사용방법
앞서 포스팅에서 온습도 센서(Temperature and Humidity sensor)만 가지고 아두이노의 기본적인 동작법이나 파일 저장법, 그래프 그리기, 엑셀(Excel)과 연동하는 방법들을 알아보았습니다. 그리고 인터넷(
it-g-house.tistory.com
3) AM2305 온습도 센서 (Temperature and Humidity sensor)
DHT11와 DHT22에 비해 조금 더 비싸지만 측정오차가 가장 작고 회로를 감싸는 외부 케이스가 있어서 실외에서도 사용하기 좋아 개인적으로 AM2305 모듈을 많이 사용합니다. 이번 프로젝트는 DHT11 모듈으로도 충분하니까 AM2305 모듈이 없으신 분은 DHT11 또는 DHT22 모듈을 사용하시면 됩니다.
▼ 같은 제품 구매하시려면 아래 링크!! ▼
AM2305 온도 습도 디지털 센서 : 스토어플랜트
[스토어플랜트] 안녕하세요 스토어플랜트입니다.
smartstore.naver.com
4) DC-DC 승압형 5V 600mA USB 모듈
아두이노 및 외부전력의 5V 전압을 활용하여 USB 구동 전자기기들을 사용할 수 있게 연결해주는 모듈입니다.
5) 릴레이(Relay)
아두이노에서 스위치로 자주 사용되는 릴레이 모듈로 1 채널짜리로 준비하였습니다. 초음파 센서와 온습도 센서의 측정 데이터를 기반으로 설정된 조건에 따라 전원의 스위치를 On/Off 하는 데 사용합니다. 릴레이 사용 방법에 대한 자세한 내용은 아래 링크 걸어두겠습니다 ^^
Arduino 아두이노 릴레이 (Relay, 스위치) 사용방법
아두이노(Arduino)는 컨트롤러(controller)인 만큼 외부기기나 센서의 전원을 on/off 하는 경우가 많이 있습니다. 보통 이런 기능은 스위치(switch)가 하죠 ^^ 전자기기에서 전기신호를 받아서 스위치 역��
it-g-house.tistory.com
6) 220V AC-5V DC 어댑터
가정의 220V 교류(AC) 전원을 5V DC로 변환시켜 USB 선풍기로 공급을 위해 어댑터를 준비하였습니다. 릴레이(Relay)와 USB 모듈에 연결시켜 전원공급에 사용됩니다.
2. 아두이노 배선
온습도 센서와 릴레이는 앞서 포스팅한대로 아두이노와 연결하면 됩니다. 릴레이의 VCC와 GND는 아두이노의 5V와 GND pin에 연결하고, IN 단자는 아두이노의 디지털 3번 핀에 연결하였습니다. 온습도 센서의 VCC와 GND는 아두이노의 3.3V와 GND pin에 연결하고, data 선은 디지털 2번 핀에 연결하였습니다. 릴레이 COM 포트에 어댑터의 '+' 선을 연결하고 NO 포트와 USB 모듈의 '+' 부분과 연결합니다. 어댑터의 '-' 선은 USB 모듈의 '-'와 연결하고 USB 선풍기를 USB 모듈에 연결하면 모든 준비가 완료됩니다.
3. 동작 알고리즘
우선 실내 온도를 계속 모니터링 하면서 실내 온도를 기준으로 너무 덥지 않으면 선풍기가 작동하지 않게 설정 온도 이상일 때만 선풍기가 동작하도록 프로그램을 코딩합니다. 그리고 초음파 센서를 이용하여 사람이 가까이 오면 릴레이에 신호를 주어 어댑터를 통해 들어오는 전원이 USB 모듈에서 선풍기로 전달될 수 있게 스위치 ON 상태가 되도록 프로그램을 코딩합니다. 다시 사람이 멀어지거나 실내온도가 설정 온도 이하가 되면 선풍기는 릴레이가 스위치 OFF가 되어 선풍기가 자동으로 꺼지게 설계합니다.
4. 아두이노 프로그램 코딩
#include<dht.h>
dht DHT;
#define DHT21_PIN 2
float hum; //Stores humidity value
float temp; //Stores temperature value
int Relay = 3;
int echo = 8;
int trig = 12;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(trig, OUTPUT);
pinMode(echo, INPUT);
pinMode(Relay, OUTPUT);
}
void loop() {
DHT.read21(DHT21_PIN);
hum = DHT.humidity;
temp = DHT.temperature;
float cycletime;
float distance;
digitalWrite(trig, HIGH);
delay(10);
digitalWrite(trig, LOW);
cycletime = pulseIn(echo, HIGH);
distance = ((340 * cycletime) / 10000) / 2;
Serial.print("Distance:");
Serial.print(distance);
Serial.println("cm");
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(hum);
Serial.print(" %, Temp: ");
Serial.print(temp);
Serial.println(" Celsius");
if(distance < 100 and temp > 25){
digitalWrite (Relay, LOW);
}
else{
digitalWrite (Relay, HIGH);
}
delay(1000);
}
프로그램은 앞서 포스팅한 온습도 센서, 릴레이(Relay) 모듈, 초음파 센서(HC-SR04)의 프로그램을 합치면 됩니다.
여기서 초음파 센서를 다룰때는 LED를 점멸하기 위해 'Power' 변수를 Pin 13으로 설정한 부분을 조건에 맞게 릴레이를 on/off 하기 위해 'Relay' 변수로 Pin 3번으로 변경합니다.
그리고 IF 조건문에서 원하는 distance 거리와 temp 온도 설정을 하면 됩니다. 저는 100 이하 25도 이상으로 설정하였습니다.
그리고 업로드 해주시면 완료~! 예시 동영상처럼 원하는 온도조건에서 사람이 가까이 있으면 선풍기가 켜집니다~ 와우!
여기까지 아두이노(Arduino)를 이용한 홈IoT (사물인터넷) 응용으로 스마트 자동 선풍기를 만들어 보았습니다.
역시나 이런 간단한 알고리즘을 더하고 더해서 좀 더 스마트하고 Fancy 한 기능을 가진 제품들이 탄생합니다. 더 나아가서 와이파이를 연결하여 원격제어 및 생성되는 데이터를 축적하여 빅데이터가 만들어지고, 빅데이터를 분석하여 학습시키면 인공지능이 탄생하는 겁니다.
세상이 급변하는 것처럼 보이지만 차근차근 하나씩 따라해봐도 늦지 않습니다. 다들 화이팅!!
오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다. 궁금한 점이나 추가적인 조언 있으면 언제든지 댓글로 남겨주세요~
'아두이노 응용 > 생활응용 (홈 IoT)' 카테고리의 다른 글
| 아두이노(Arduino) 응용, 적외선 FIR센서를 이용한 무드등 만들기 (1) | 2021.03.11 |
|---|
아두이노(Arduino)를 활용한 온실(식물) 재배 환경 측정
아두이노(Arduino)의 기본적인 몇 가지만 습득하면 정말 다양한 분야에서 활용 가능합니다. Micro-controller에 맞게 주로 외부기기나 센서를 제어하는데 탁월한 능력을 가지고 있기 때문에 홈 IoT나 온실 내부 환경 제어 같은 농업분야에 적합하다고 생각됩니다.
지난 포스팅에서는 대부분 기본과 간단하게 적용해볼 수 있는 내용을 위주로 포스팅하였지만 오늘은 실질적으로 농업 분야에 적용한 내용을 소개해 드리겠습니다. 아두이노를 처음 접하시는 분들은 아래 링크 내용 참고 부탁드립니다 ^^
아두이노(Arduino)가 뭐야? What is Arduino?
아두이노(Arduino)는 "마이크로 컨트롤러(Micro-controller)"라고 많이 정의하고 있습니다. 실질적으로 거의 정확한 표현에 가깝습니다. 말그대로 마이크로는 미니(Mini)보다 작다는 표현으로 작은 컨트�
it-g-house.tistory.com
식물재배를 위해서는 광, 수분, 온도, 습도, 이산화탄소, 양분 등의 식물이 생장하기에 적합한 환경을 조성하는 것이 필요합니다. 가정에서 인테리어용이나 취미로 식물을 기르시는 분들도 많고 실제 농업에 종사하시는 분도 많이 계신데 식물관리는 쉬운 듯하면서도 다들 시행착오가 많습니다. 최근에는 도시 근교 텃밭이나 옥상, 베란다 등에 무농약, 유기농 채소를 직접 재배하여 아이들 교육에도 건강에도 도움이 되는 도시농업이 트렌드로 자리 잡고 있습니다.
이런 트렌드에 IoT를 접목시켜 조금 더 효율적으로 식물을 관리할 수 있는 방법에 아두이노를 적용할 수 있습니다. 이번 포스팅은 아두이노로 온습도, 화분의 물의 양, 광량을 측정할 수 있는 간단한 계측기를 만들어 보겠습니다.
1. 준비물
1) 아두이노 우노 R3 (Arduino UNO R3)
센서 종류마다 한개의 센서만 사용하기 때문에 우노 R3 제품으로 충분합니다. 혹시 센서수를 많이 사용하시거나 하면 MEGA 보드나 멀티플렉서(Multi-plexer) 사용을 권장드립니다. 멀티플렉서 사용 방법은 아래 링크 참조 부탁드립니다.
Arduino 아두이노 멀티플렉서(Multiplexer, MUX) 사용방법
아두이노(Arduino)로 프로젝트를 진행하면서 다수의 저전력 센서나 모듈을 사용하다 보면 입력(input) 또는 출력(output) 단자(Pin)가 생각보다 부족하다는 것을 느낄 때가 많습니다. 아두이노 또는 컨�
it-g-house.tistory.com
2) 온습도 센서
온습도 센서는 AM2305 모델로 온실이나 식물 재배 환경을 측정하는 것이 용도이기 때문에 실내라고 하기에는 실외에 가깝기 때문에 실외환경에서도 측정 가능하며 미니 백엽상(radiation shield)도 사용할 수 있는 모델로 선택하는 게 용이합니다. 온습도 센서 종류와 사용 방법은 이전 포스팅에서 자세히 다루었으니 참고 부탁드립니다.
▼ 같은 제품 구매하시려면 아래 링크!! ▼
AM2305 온도 습도 디지털 센서 : 스토어플랜트
[스토어플랜트] 안녕하세요 스토어플랜트입니다.
smartstore.naver.com
3) 토양수분센서
토양수분센서는 화분의 수분과 양분의 정도를 측정하기 위해 토양수분과 EC 동시에 측정 가능 한 제품으로 선택하였습니다. 또한 실제 재배 환경에서 내구성을 고려하여 방수가 가능하고 신뢰성이 괜찮은 제품으로 선택해야 합니다. 이전 포스팅에서 보여드린 아두이노에서 사용하기 쉬운 토양수분센서 중에서도 가격이 저렴한 몇몇 제품은 방수가 안되며 오래 사용하면 금방 녹이 끼는 제품이 있으니 주의해야 합니다. 토양수분센서에 대한 자세한 내용은 지난 포스팅 참고 부탁드립니다.
아두이노(Arduino)에서 토양수분센서(soil moisture sensor) 사용
토양수분센서(soil moisture sensor)도 아두이노(Arduino)에서 많이 다루는 센서 중 하나입니다. 앞서 소개한 온습도 센서(Temperature and humidity sensor)와 초음파 센서(Ultrasounds sensor)처럼 외부환경을..
it-g-house.tistory.com
4) 광 센서
일반적으로 식물이 광합성을 하는 파장 영역은 400~700nm로 가시광선 영역입니다. 그렇기 때문에 광센서는 광합성 유효 복사, PAR (Photosynthetic active radiation)이라고 하는 영역의 빛의 세기를 측정하는 광센서를 사용하는 것이 광이 식물에 영향을 미치는 정도를 더 긴밀하게 알 수 있습니다. 그러나 일반적으로 조도(Lux)에 익숙하고 가이드라인도 조도를 기준으로 되어 있어서 조도센서를 많이 사용합니다. 그리고 PAR 센서는 비싸기도 하죠 ㅎㅎ
오늘 사용할 광센서인 BH1750 모델로 아두이노에서 사용하기 적합한 제품으로 가격도 저렴하고 나름 회로를 보호하기 위한 캡도 있어서 실외에서 사용하기 괜찮은 제품입니다. BH1750 센서의 자세한 사용 방법은 추후 포스팅하도록 하겠습니다.
5) 디스플레이
각 환경 센서가 측정하는 데이터를 실시간으로 출력하기 위해 LCD 디스플레이(display)를 사용하였습니다. 사용한 디스플레이는 20x04 LCD 디스플레이로 파랑 바탕에 하얀 글씨만 출력되는 제품으로 가로 20자 세로 4줄인 디스플레이입니다. 여기에 온도, 습도, 조도, 토양수분, EC의 정도를 실시간으로 출력합니다.
6) 하이박스
아두이노 및 다양한 전자제품을 만들고 외부로부터 보호를 위해 하이박스에 고정 및 배선작업을 합니다. 그래서 완성품을 컨트롤 박스라고 명명합니다. 철 재질이나 플라스틱 박스로 벽에 붙어 있는 배전함 같은 것들이 모두 컨트롤 박스입니다.
2. 식물 재배 환경 측정 시스템 배선
3. 작동 알고리즘
온습도 센서, 토양수분센서, 광센서에서 측정된 온도(℃), 습도(%), 수분량(%), 광량(Lux) 값을 디스플레이(20x04)에 실시간으로 출력되고 웹을 통해 사전에 구축한 데이터베이스(DB)에 저장되거나, 시리얼 통신을 활용한 컴퓨터 엑셀에 데이터를 받을 수 있는 있게 만들 수 있습니다. 웹 구축 및 컴퓨터 엑셀에 저장하는 방법은 아래 링크 참조 부탁드립니다.
아두이노 홈IoT 서버 활용 2: ESP8266(ESP-01) 이용하여 DB서버(MySQL)에 온습도 데이터 저장하기
아두이노(Arduino)를 이용한 홈 IoT를 구축하는 프로젝트의 진행과정으로 웹서버(Web sever)와 데이터베이스(Database, DB)를 구성하였습니다. 이어서 지난 포스팅에서는 웹브라우저를 통해서 DB서버(MySQL
it-g-house.tistory.com
Arduino 아두이노 시리얼 통신 데이터를 엑셀에 저장/연동하기
지난 포스팅까지 아두이노(Arduino)를 사용하여 온습도 센서(Temperature and Humidity sensor)를 동작하고 측정된 데이터를 출력하고 저장하는 방법까지 알아보았습니다. 앞서 알아본 저장방법은 *.txt 파��
it-g-house.tistory.com
1초 또는 2초 간격으로 측정되는 모든 데이터를 저장하려면 용량이 너무 크기도 하고, 식물 재배 환경은 1초 1분 촌각을 다루지 않기 때문에 아두이노에서 5분 또는 30분 이상의 평균값을 계산 후 저장해도 무방합니다.
데이터 베이스에 저장된 데이터는 다시 웹을 통해 그래프로 시각화하여 시간에 따른 환경 변화 추이를 한 번에 볼 수도 있으며 엑셀 역시 그래프에 연동되게 만들어 바로바로 확인이 가능합니다.
사진은 수국 재배 농장의 아는 사장님의 의뢰로 제작된 온실 재배 환경 계측기입니다. 앞서 설명드린 대로 아두이노 우노 R3 보드와 각 환경 센서와 제작되어 20x4 LCD 디스플레이에 실시간 측정값이 출력됩니다.
분화수국은 각 재배베드(plant growth bed)위에서 화분으로 재배되기 때문에 각 베드마다 작물 주기가 다르게 진행됩니다. 그래서 원하는 베드마다의 환경 제어가 필요하기 때문에 이동 가능하고 구역별로 설치할 수 있게 소형으로 제작되었습니다. (실제로 온실 시설에 내장되어 있는 환경 시스템은 온실 전체를 대변하기 때문에 온실 내부 구역 구역마다 환경이 다른 경우가 많습니다.)
측정된 데이터는 ESP-01 와이파이 모듈을 통해 웹서버 DB로 데이터가 저장되고 웹브라우저를 통해 시간에 따른 온도, 습도, 조도, 토양수분, EC의 그래프로 한눈에 볼 수 있게 출력할 수 있습니다.
농업도 4차 산업의 유망 업종 중 하나로 주목받고 있는 만큼 오늘은 아두이노(Arduino)를 이용해 IT를 농업에 접목하는 실제 적용 사례를 소개해 드렸습니다. 몇 가지 센서와 아두이노 보드만으로 필요한 부분에 꼭 맞게 맞춤 제작할 수 있는 것이 매력이죠 ^^
이렇게 재배 환경을 데이터화 하여 재배 작물의 일련의 작기를 거치면서 데이터가 쌓여 빅데이터가 되고 빅데이터가 인공지능 AI의 기반이 되는 겁니다.
여기까지 긴 글 읽어주셔서 감사합니다. 혹시 아두이노를 이용한 온실 내부 환경 측정 계측기에 대해 궁금하신 부분이나 제작에 관심이 있으신 분은 이메일 주소 farmerit@naver.com으로 문의주시면 최대한 빠른 시일 내에 답변드리도록 하겠습니다. 감사합니다.
이와 같이 측정된 데이터를 기반으로 자동으로 관수까지 할 수 있습니다. 스마트팜(Smart Farm)이라고 잘 알려져 있는데 이렇게 데이터를 기반으로 작물을 재배하는 분야를 정밀농업이라고 합니다.
스마트 팜에서 자동관수 시스템을 구성하는데 전자밸브/솔레노이드 밸브 (Solenoid Valve)를 많이 사용하고 있습니다. 관심 있으신 분은 아래 링크 참조 부탁드립니다.
솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)를 아두이노로 사용하는 방법
스마트팜(Smart Farm) 구축 중 하나인 자동관수 시스템에 자주 사용되는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)에 대해 알아보겠습니다. 솔레노이드 밸브는 전자밸브 중 하나인데 전기신호를 받아 밸브를 on/
it-g-house.tistory.com