우리 집의 미세먼지농도는 어느 정도일까?

탁상용 미세먼지 농도측정 및 온도계 만들기

글/그림 | 이민주 객원기자 itstyle@itstyle.kr

새 집으로 이사 가본 사람들이나 새로운 가구가 집에 들어왔을 때 이상한 냄새가 나 건강상 문제 또는 불쾌감을 느껴본 적 있을 것이다. 이러한 용어를 새집증후군이라 하며 이 현상은 시간이 지날수록 사라지지만 중국 황사의 영향이나 집밖에 지나는 차량들 때문에 미세먼지는 시간이 지나도 사라지지 않는다.
특히 냄새가 없고 눈에 보이지 않아 무관심하기 쉬운 미세먼지 농도! 실용성을 높이기 위해 온도기능을 추가하였고 수치와 함께 색 변화를 제공하여 현재의 상태를 직관적으로 인식하게 해주었다. 우리 집의 청결상태는 어떠할까? 내 방의 온도는 얼마일까? 한번쯤 궁금했던 사람들은 저렴하게 탁상용 미세먼지 농도측정 및 온도계를 만들어 보자.

 ※가격은 변경될 수 있습니다.

핀헤더 준비
이번 프로젝트에서는 3개의 7-세그먼트를 사용하는데 시각적 효과를 극대화하기 위하여 RED와 GREEN LED가 함께 내장된 투톤 7-세그먼트를 이용할 것이다. 안타깝게도 디바이스마트에서 판매하는 투톤 7-세그먼트는 핀 간격이 2mm로 2.54mm 홀 간격을 갖는 일반 기판과 맞지 않는다. 따라서 2mm 핀헤더를 끼워 7-세그먼트가 정렬되도록 할 것이다.

핀헤더를 세그먼트와 결합하기
핀헤더 길이가 부족하므로 부족한 부분은 잘라서 끼울 것이다.

기판 자르기
7-세그먼트에 2mm 핀헤더를 끼운다.
7-세그먼트 다리 사이에 끼워넣을 수 있는 크기의 기판을 잘라 만든다.

IC소켓 삽입
잘라진 기판에 IC소켓을 삽입한다.

기판에 납땜
기판을 뒤집어 납땜한다. 앞으로 부품을 삽입한 후에는 납땜하여 부품을 고정한다. 납땜할 때에는 인두가 충분히 달궈진 후 사용하는데, 기판 동판에 인두팁을 대어 열을 충분히 전달하고 납을 밀어넣은 후 재빨리 떼어내야 깔끔하게 납땜이 된다. 너무 오래 대면 동판이 떨어질 수 있으므로 주의한다.

레치IC소켓 삽입
아두이노 UNO를 이용할 것인데 GPIO가 13개라 7-세그먼트와 센서, 시리얼포트를 사용하기에는 턱없이 부족하다. 따라서 7-세그먼트 부분에 MC14094 IC를 사용하였다. 4094가 없다면 74HC595 같은 부품을 사용하여도 무방하다(기능은 비슷하지만 핀 배열이 다르다).

크리스탈 삽입
아두이노 UNO의 하드웨어를 그대로 사용할 것이므로 16MHz크리스탈을 사용한다.

DC젝 삽입
5V전원을 사용할 수 있도록 DC어댑터 잭을 삽입한다. 필요에 따라 USB나 다른 포트로 변경하여도 좋다.

전해콘덴서 삽입
전원 안정화를 위해 전해콘덴서를 삽입하였다.

세라믹(모노리딕)콘센서 삽입
전원 잡음을 개선하기 위해 세라믹콘덴서를 삽입하였다.

UART통신용 핀헤더 삽입
UART통신용 핀헤더를 삽입한다. 단순 UART통신을 위한 것이 아닌 프로그램을 업로드하기 위한 포트이다. 참고로 사진에는 3PIN을 장착했지만 실제 필요한 핀 수는 4PIN이었다. (Ground, Reset, UART Tx, UART Rx)

LM35DZ온도센서 삽입
제품의 실용성을 극대화 하기 위하여 온도센서를 삽입하였다. 온도와 미세먼지 농도가 5초씩 교차하여 표시될 것이다.

저항 삽입
7-세그먼트에 흐르는 전류량을 제어하기 위해 저항을 달았다. RED부분에는 220옴, GREEN부분에는 150옴을 사용하였는데 일반적으로 RED가 더 밝기 때문에 더 높은 저항값을 사용하였다.

기판 배선
부품 삽입이 끝났다면 배선작업을 한다.

점퍼선 배선
배선할 수 없는 곳은 점퍼선을 사용한다.

MCU삽입하기(아두이노UNO에서 MCU분리)
아두이노 UNO에서 ATmega328p를 분리한다. 이 MCU에는 부트로더가 내장되어 시리얼통신으로 프로그램을 업로드 할 수 있다.

MCU삽입하기
계속해서 MCU를 새로 제작된 미세먼지측정기에 삽입한다.

스케치 업로드를 위해 UART배선
아두이노 UNO 보드(MCU가 제거된)와 새로 제작된 미세먼지측정기 메인보드와 UART, RESET, GND를 연결한 후 아두이노 스케치프로그램에서 업로드한다. 프로그램을 수정할 필요가 없다면 이 과정에서 업로드를 완료하여도 된다.

기판결합
7세그먼트 부분에 메인보드와 결합한다.

트렌지스터 삽입
필자가 메인보드를 작게 만들어 공간이 부족해 7-세그먼트 부분에 트랜지스터를 연결하였다. (기판을 좀 더 넓게 만든다면 기판에 트랜지스터를 끼우도록 한다.)

기판과 세그먼트 배선 작업
메인보드와 세그먼트와 테프론선 또는 일반 연선을 이용하여 배선을 한다.

먼지센서 와이어 연결
먼지센서 와이어를 메인보드에 연결한다. (참고로 먼지센서 커넥터가 포함된 제품은 해외제품으로 배송이 오래걸릴 수 있으며, 국내 재고 제품은 커넥터를 별도로 구매해야 한다.)

완성된 모습(전면) 

완성된 모습(후면) 
케이스를 제외한 완성된 모습이다.

스케치 업로드하기
7-세그먼트가 연결이 완료되었으니 스케치 프로그램을 이용해 프로그램을 업로드하고 필요한 경우 주석을 참고하여 수정한다. (프로그램은 itstyle.kr/34233에서 다운로드 받을 수 있으며 회로도와 부품목록도 함께 제공된다.)

스케치 업로드하기
다운받은 프로그램을 스케치 캔버스에 붙여놓고 빨간색 업로드 버튼을 누르면 컴파일을 진행한 후 업로드가 진행된다.

아크릴 자르기
전면 케이스 제작을 위해 아크릴을 잘랐다.

아크릴 구멍 뚫기
자연적으로 공기가 통하도록하여 미세먼지가 측정되게 구멍을 뚫었다.

먼지센서 부착
먼지센서를 부착하기 위해 비닐을 때어낸 후,

먼지센서 부착
실리콘이나 다른 접착제를 이용해 아크릴에 부착한다.

세그먼트 부착
세그먼트도 같은 방법으로 부착한다.

서포터 삽입
서포터를 아크릴에 끼워 45도 기울여져 세워지도록 만들었다.

아두이노로 제작한 미세먼지농도계
처음 미세먼지센서를 테스트하기 위해 만든 미세먼지농도측정기다.

결과물(가정집 책상 위에서 미세먼지농도 측정중)
가정집에서는 40~60㎍/㎥정도 수치에서 값이 변동하였다. (기본 프로그램 기준으로 40㎍/㎥ 이하는 녹색, 41~80㎍/㎥는 녹황색, 81~120㎍/㎥는 황색, 121㎍/㎥ 이상은 적색으로 표시한다.)

결과물(가정집 거실에서 온도측정 중)
온도측정기능을 제공하므로 온도를 볼 수 있다. (기본 프로그램 기준으로 20℃ 이하는 녹색, 21~25℃는 녹황색, 26~28℃는 황색, 29℃ 이상은 적색으로 표시한다.)

결과물(컴퓨터방에서 미세먼지 측정)

결과물(미세먼지 농도가 높아 붉게 표시된 모습)
인위적으로 먼지를 불어 붉게 표시되고 있는 모습이다.

RED와 RED+GREEN, GREEN 3가지 색을 낼 수 있을 것으로 보이지만 RED와 GREEN의 시프트레지스터 IC의 Enable단자는 아두이노 프로그램 내에서 analogWrite로 처리되므로 사실 더 많은 색상을 낼 수 있다.
그러나 실제로는 4가지 정도만 명확하게 구분할 수 있어 4단계로 나누었다.

부록 02 – 포트번호 확인하기 스케치 프로그램에서 업로드하기 위해서는 시리얼포트(가상)를 지정해주어야 한다. 아두이노 UNO가 지정된 COM포트 번호를 확인하기 위해서는 “장치관리자”에 우선 들어가서 확인할 수 있다. 시리얼포트를 장치관리자에서 본 COM포트번호와 동일하게 위치한다.

부록 03 – 아두이노UNO 수리하기 이번 DIY에서는 아두이노 부트로더가 올려진 MCU를 이용하기 위해, 그리고 프로그램 업로드 편리성을 위해 범용으로 가장 많이 사용하는 아두이노 UNO보드를 사용하였다. 그러나 MCU만 제거하여 사용하게 되면 MCU가 제거된 아두이노UNO는 활용할 곳이 없어지고 그밖에 MCU가 고장이 나더라도 새 MCU를 끼워 대처할 수 있는 방법이다. 새로운 MCU ATmega328을 아두이노 UNO에 삽입한 뒤 ISP프로그래머를 장착한다. mkII나 패러럴타입 ISP모두 작동한다. 아두이노 스케치를 실행한 뒤 도구->부트로더 굽기를 누르면 새로운MCU에 부트로더가 업로드된다. 만약 인식되지 않는다면 도구->프로그래머에서 자신이 사용하는 ISP의 타입이 선택되어 있는지 확인한다.

부록 04 – ATmega328 아두이노UNO 핀맵 아두이노는 AVR을 기반으로 하지만 스케치에서 프로그램할 때 PORTX와 같이 레지스터명을 전혀 몰라도 된다. 디지털 포트번호에 digitalWrite또는 digitalRead와 같은 동작으로 해당 포트를 마음대로 조작할 수 있으며 analogWrite명령 한줄로 PWM도 사용할 수 있다. 따라서 아두이노UNO에서 ATmega328을 분리해 사용하는 경우 헷갈릴 수 있어 옆의 그림을 첨부한다. 스케치 프로그램에서 업로드하기 위해서는 시리얼포트(가상)를 지정해주어야 한다.

저자소개 제작·사진·글 | 이민주 객원기자 www.itstyle.kr 운영자

원료  :      PLA_Green

Quality

Layer height :  0.2

 Shell thickness : 1

Fill       

    Bottom/top thickness : 0.6

Fill Density : 5%

Speed and temperature

 printer speed : 30

      printing temperature : 220℃

        Bed temperature : 40℃

time : 6h 47m (   22.8 meter  )

원료 : PLA_Pink

BOTTLE

Quality

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 Shell thickness : 2

Fill       

    Bottom/top thickness : 0.6

Fill Density : 100%

Speed and temperature

 printer speed : 30

      printing temperature : 220℃

        Bed temperature : 40℃

time : 6h 37m (   7.6 meter  )

COVER

Quality

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Fill       

    Bottom/top thickness : 0.6

Fill Density : 100%

Speed and temperature

 printer speed : 30

      printing temperature : 220℃

        Bed temperature : 40℃

프린터 소모품 – 마스킹 테이프     http://www.devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=1111545

프린터 원료 http://www.devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=1060545

모델링 주소 http://www.thingiverse.com/thing:65922

Raft없이 깔끔하게 나온 바닥면 ..

    PLA_Pink (fill 20% )

ABS_Yellow (fill 10% )

같은 조건에서의 재료의 차이

원료  :      PLA_Pink

Quality

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 Shell thickness : 1

Fill       

    Bottom/top thickness : 0.6

Fill Density :20%

Speed and temperature

 printer speed : 30

      printing temperature : 220℃

        Bed temperature : 40℃

time : 6h 55m (    12.8 meter  )

프린터 소모품-마스킹 테이프    http://www.devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=1111545

프린터 원료       http://www.devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=1060545

모델링 주소         http://www.thingiverse.com/thing:18479

]]> http://www.ntrexgo.com/archives/25594/feed 0 http://www.ntrexgo.com/archives/25581 http://www.ntrexgo.com/archives/25581#comments Wed, 11 Jun 2014 06:15:07 +0000 juhyunv http://www.ntrexgo.com/?p=25581

딱풀로 고정시킨 흔적.

abs는 수축이 고민이라 스프레이 접착제..

3d 전용 마스킹테이프와 딱풀로 고정을 해봤는데

일정하게 딱풀이 펴지지 않아 자국이 남았다.

그래도 일단 고정시키는데는 성공~!

 콧구멍까지 디테일하게 나왔다.

 원료 :      ABS_Yellow

Quality    Layer height :  0.1

                   Shell thickness : 1

Fill           Bottom/top thickness : 0.6

Fill Density : 10%

Speed and temperature     printer speed : 30

                                                                                  printing temperature : 240℃

                                                                      Bed temperature : 110℃

time : 5h 34m (    9.9 meter  )

프린터 소모품-마스킹 테이프    http://www.devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=1111545

프린터 원료       http://www.devicemart.co.kr/goods/view.php?seq=1063737

모델링 주소         http://www.thingiverse.com/thing:18479

적외선 조명 제어기를 만들어보자!

필자는 예전부터 항상 리모컨으로 TV를 끄고 켜는데 왜 전등은 리모컨으로 끌 수 없을까? 라는 생각을 갖고 있었다.
어떤 아파트는 리모컨으로 끄고 켤 수 있던데 그런 리모컨 기능이 있는 전등은 왜 항상 부모님 방에만 설치된 것일까?
내 방에도 리모컨 전등을 달아보자 라는 생각에 제작하게 되었다.

이 프로젝트는 220V를 절연되지 않은 상태에서 직접 사용하므로 감전에 주의하고,
프로그램을 구울 때 PC와 절대로 접속하지 않도록 하며,
신체 일부가 회로물에 닿지 않도록 주의하도록 한다. 인적 물적 사고에 대한 책임은 디바이스마트와 필자에게 없다.

원격조명제어 부품리스트와 사진

제작방법

01. 터미널블록삽입
터미널 블록을 삽입한다. AC를 직접 받아 AC를 출력하는데 작은 커넥터를 사용하긴 어려울 것이다. 특히 기존 등기구의 전선을 연결해야 하는데 전선 굵기가 굵기 때문에 터미널블록을 사용하였다.

02. 시멘트저항삽입
시멘트 저항을 삽입한다. 5W의 시멘트저항을 사용하였으며 마일러콘덴서에 빠르게 충전되면서 과전류가 흐르는 것을 방지한다.

03. 마일러콘덴서삽입
마일러콘덴서를 삽입한다. 이 콘덴서는 내압이 AC기준 250V, DC기준 500V이상의 제품을 구매해야 한다. 콘덴서 용량만큼의 작은 전류만 통과시켜 220V를 직접 받아도 초간단 정전류 회로가 구성되어 부하에 따라 낮은 전압을 만들어 낸다.

04. 납땜후커팅
납땜한 후에는 다리를 잘라낸다. 다리는 접지 말고 세워놓도록 하는데 접어서 납땜할 경우 수리를 위해 부품을 교체하기가 어렵기 때문이다. 커팅 후에는 회로도대로 단자 간 연결을 하는데 220V부분은 굵게 처리한다.

05. 퓨즈홀더삽입
이번 프로젝트는 220V를 직접 사용하기 때문에 위험할 수 있으므로 퓨즈를 장착한다. 교체형 퓨즈를 장착하기 위해 퓨즈홀더를 부착하였다.

06. 브릿지다이오드삽입
브릿지 다이오드를 삽입한다. 조명은 AC를 사용하고 이번 프로젝트는 AC를 입력받지만 적외선 수광부나 IC같은 부품들은 DC를 사용해야 하므로 AC를 DC로 변환해주는 브릿지 다이오드를 사용한다. 브릿지 다이오드는 4개의 정류다이오드로 구성되며 출력 측에 콘덴서와 함께 DC로 만들어 주는 역할을 한다.

07. 저항 및 다이오드 다리접기
1/4W급의 저항들과 다이오드는 다리가 수평으로 펴져있으므로 기판에 끼울 수 있도록 미리 다리를 구부려 놓는다.

08. 저항 및 다이오드 삽입
저항과 다이오드를 삽입한다. 저항 일부는 AC콘덴서에 충전된 에너지를 방전하는 역할과 나머지는 대부분 연결된 소자를 보호하기 위한 전류제한기능을 가지고 있다. 다이오드는 5.1V의 전위를 갖는 제너다이오드인데, 부하사용이 적으면 부하도 결국 입력 전압까지 찾아가는데 이렇게 되면 소자들이 파괴될 것이다. 5.1V가 넘으면 스스로 전류를 흘려보내 방전하여 항상 5V가 유지되도록 해준다.

09. IC 소켓 삽입
주 제어 MCU는 ATtiny13A-PU를 사용한다. 직접 납땜할 경우 교체가 어려우므로 IC소켓을 사용하였다.

10. 세라믹 콘덴서 삽입
IC소켓 주변으로 세라믹 콘덴서를 삽입한다. 리모컨 수신 때 또는 여러 가지 이유로 발생하는 리플을 제거하는 역할을 한다.

11. 전해콘덴서 삽입
전해콘덴서는 브릿지 다이오드와 함께 AC를 거의 완벽한 DC로 만들어주는 역할을 한다.

12. LED 삽입
제품의 상태나 설정 상태를 보여주는 LED를 삽입한다. LED는 두 개가 서로 다른 극성이 되도록 병렬로 연결하므로 서로 다른 방향으로 삽입하도록 한다.

13. 트라이악을 방열판에 부착
트라이악을 방열판에 부착한다. 단순 등기구만 사용한다면 방열판은 필요 없지만 1A이상의 전류가 흐르는 경우 방열판이 필요할 수 있다. 나사를 끼울 때 부싱을 함께 사용하면 끝을 모르고 나사를 조이다 나사 선이 나가는 것을 방지할 수 있다. 방열판 크기가 크지 않으므로 부하는 연속 250W이상 흐르지 않도록 한다.

14. 포토커플러 삽입
AC라인과 MCU포트간 절연을 위해 포토커플러를 사용하였다.
위상이 바뀌는 제로 크로스 시점에 ON이 되는 기능이 있는 포토커플러이므로 전등이 켜질 때 전기적으로 더욱 안정될 수 있다.

15. 몰렉스 삽입
적외선 수신부를 연결할 수 있도록 몰렉스를 사용하였다. 조명에 가려 리모컨이 인식이 안 될 수 있으므로 리모컨 수광센서는 두개를 사용하였다. 수광센서는 오픈드레인 출력이므로 두개가 병렬로 연결되도 문제가 없다.

16. 고압 세라믹 삽입
고압세라믹을 삽입한다. 1kV타입을 사용하였는데 고압 세라믹은 보통 청색이다. 트라이악이 ON/OFF가 되는 시점에 상승 하강시간에 소자에 무리가 가는 것을 막아준다.

17. 텍트스위치 삽입
텍트스위치를 삽입한다. 리모컨을 학습시키거나 전원이 투입될 경우(벽 스위치가 켜질 경우) 조명상태를 결정하게 하는 버튼이다.

18. 클림프 전선에 수축 튜브 끼우기
클림프 전선에 적외선 수광부를 직접 연결할 것이므로 수축튜브를 끼워놓는다.

19. 적외선 센서 연결하기
클림프 전선에 적외선 수광부를 직접 연결한다. 너무 오래 납땜하면 수광부가 망가지므로 미리 양쪽에 납을 충분히 묻힌 후 빠르게 붙이도록 한다.

20. 몰렉스에 클림프 전선 끼우기
클림프가 삽입된 반대측 전선은 몰렉스에 끼워 완성한다.

21. L자형 서포터 끼우기
기판이 조명 등 기구 철재프레임에 직접 닿으면 납땜 면이 닿으면서 쇼트가 발생할 수 있다. 따라서 천장 철재 프레임에 부착하여도 안전하도록 L자형 서포터를 이용하였다.

22. 프로그램 굽기
모두 조립되었고 결선도 완료했다면 테스터기로 올바르게 연결되었는지 확인한다. 다이오드의 극성, 트라이악의 극성 등 극성이 있는 부품의 방향도 확인한다. MCU에 www.itstyle.kr/ntrex/irLamp에서 동영상 및 소스프로그램, 회로도를 다운로드 받을 수 있다.
사진은 필자가 만들어둔 다운로드 툴일 뿐이고, 독자들은 다운로드 툴을 이용하여도 좋고 ISP단자를 직접 연결하여 작업하여도 좋다. 단 220V가 인가된 상태에서는 PC접속을 할 수 없다. (절연되지 않아 220V가 연결된 상태에서 PC와 접속하면 고장 또는 화재가 발생할 수 있다.)

23. 프로그램로딩1
AVR Studio 4를 사용하여 다운로드 하는데, Tools->Program AVR->Auto Connect를 눌러 접속한다.

24. 프로그램로딩2
ATtiny13A를 선택하고 Read Signature를 눌러 정상적으로 인식되는지 확인한다.

25. 프로그램로딩3
다운로드 받은 hex파일을 불러오고 Program을 눌러 다운로드한다.

26. 프로그램로딩4
Int. RC Osc. 8MHz를 선택하고, BOD를 4.3V에 맞춰 설정한다. CK DIV8은 체크 해제한다.

27. 구멍뚫기
천장 등기구 철제 프레임에 미리 구멍을 뚫어 나사를 박을 위치를 생각한다.

28. 드라이버
L자형 서포터를 사용한 이유가 나사구멍이 정확하게 맞지 않아도 끼울 수 있기 때문인데, 나사구멍에 맞춰 방향을 돌려 나사를 끼운다.

29. 전원 입력 연결하기
천장에서 나오는 전원선을 Line In 단자에 연결한다. 필자는 디바이스마트에서 판매하는 HIV 동심선을 이용하여 천장의 짧은 전선을 연장하였다.

30. 전원 출력 연결하기
기존 등기구 전선을 Line Out단자에 연결한다. 트라이악의 동작에 따라 등기구가 꺼졌다 켜질 것이다.

31. 적외선 센서 연결하기 1
등기구 프레임 나사구멍이나 홀을 통해 적외선 센서를 빼낸다. 기판은 등기구 내부에 들어가고 적외선 센서는 외부에 노출되어야 한다.

32. 적외선 센서 연결하기 2
빼낸 적외선 센서를 기판에 끼운다.

33. 설치된 모습
설치가 완료된 모습. 정상적으로 설치가 되면 벽 스위치를 켰을 때 자동으로 등이 켜진다. (리모컨이 없어도 기존 벽 스위치로 조작이 가능하도록 전원이 켜질 경우 자동으로 들어오도록 되어 있다.)

LED의 점등 방식설명

● : 황색 LED 점등, ● : 녹색 LED 점등, ○ : LED 소등 / 우측으로 시간이 진행합니다. 녹색과 황색 LED의 점등 방법을 설명하고 있으며 2개의 LED가 동시에 점등될 수는 없도록 설계되어 있다.

2개의 LED로 간단하게 장치의 상태를 파악하고 점검할 수 있다.

버튼 사용 방법

우선 리모컨을 학습시키기 앞서 사용가능한 리모컨은 TC9012와 NEC방식 또는 흡사한 방식만 사용 가능하며 TV를 기준으로 했을 때 대표적으로 LG와 삼성전자, 아남, 대우일렉트로닉스, 가온미디어 같은 국내 제조회사들이 만드는 리모컨은 다 인식된다.

버튼을 2초간 누르면 전등 상태가 반전이 된다. 2초가 지나도 계속 누르고 있으면(노란불 점등), 리모컨 학습모드에 진입한다. 이 때 학습시키고자 하는 리모컨 버튼을 눌러 학습시키면 녹색불이 들어오고 내부 롬에 저장된다. 리모컨 키는 TV전원이나 외부입력 등 자주사용하는 키가 아닌 특수목적으로 잘 사용하지 않는 키를 학습시켜야 TV와 전등이 같이 제어되는 일이 없다.

리모컨 조작 방법

전등을 끄고 켤 때 학습시킨 버튼만 누르면 된다.

타이머 설정하기

타이머를 설정하고자 한다면 학습시킨 버튼을 연속으로 남은시간에 1을 더한 만큼 누르면 된다(누르는 간격은 5초 이내).
만약 4번 누르면 최초의 1번 누른 것은 조명 상태를 결정하고 3번은 시간값으로 사용되는데, 3시간 뒤에 조명 상태가 반전한다.

●●-1sec-●○-1sec-●○-1sec-●○-1sec-

단순 전등 상태만 나타내고 있는 모습.
(전등 상태에 따라 녹색 또는 황색으로 표시됨)

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●○●○●○-1sec-    ●○●○●○-1sec-

타이머가 맞춰진 만큼 LED가 점등하며 시간이 지날수록 LED의 점멸 횟수는 줄어든 후 조명 상태가 반전된다.
다시 리모컨을 누르면 전등 상태가 반전되면서 타이머는 해제된다. 타이머를 다시 맞추려면 다시 시간 값에 1을 더한 만큼 눌러주면 된다.

리모컨 포맷의 구조

우선 우리 주변에 사용되는 리모컨은 적외선을 이용하여 통신하며, 데이터에 따라 ON, OFF를 반복하여 전송한다. 이 때 주변의 방해요소(태양광, 형광등 같은 각종 빛)에 극복할 수 있도록 38kHz의 케리어 주파수(제조사에 따라 더 높거나 낮을 수 있다)에 실어보낸다.

적외선 센서는 각종 빛을 수신하지만 이중 38kHz만 통과시키도록 BPF(대역 통과 필터)를 거친 후 이것을 NPN TR을 통해 데이터로 출력하게 된다.
케리어 주파수에 대해서는 리모컨 제조사와 적외선 센서 제조사가 신경 써야할 부분으로 원리만 알고 자세한 것은 알지 않아도 문제가 없다.

리모컨 포맷의 전체 구조

리드코드, 16Bit(2Byte)의 커스텀 코드, 8Bit(1Byte)의 데이터 코드, 반전된 8Bit의 데이터 코드로 이루어진다.
첫 번째 프레임은 리드코드인데, TC9012는 4.5ms의 On 시간과, 4.5ms의 Off 시간을 갖는데, 비슷하지만 NEC규격은 9ms의 On 시간과, 4.5ms의 Off 시간을 갖는다.

이번 프로젝트에서는 리드코드는 참조만 할 뿐 그 시간은 중요하게 생각하지 않으므로 TC9012와 NEC포멧 모두를 사용할 수 있다.

데이터가 “0”일 때	데이터가 “1”일 때
0.56ms의 On 시간과 0.565ms의 Off 시간을 갖는다.	0.56ms의 On 시간과 1.69ms의 Off 시간을 갖는다.

커스텀, 데이터 코드는 위 표처럼 On 시간과 Off 시간을 가지고 리모컨 신호의 종류를 가려낸다.
커스텀 코드는 제조사 및 모델 라인업에 따라 결정되며, 데이터 코드는 해당 제품의 리모컨 키 값을 담고 있다. 데이터 코드는 8비트만 있고 뒤에 값은 반전되어 있는데, 두 데이터의 값을 비교해 검증하는 목적도 있고, 1과 0의 데이터 전송 길이가 다르므로 만약 데이터 코드가 0xff라면 총 길이는 18ms가 소요되지만, 0×00라면 총 길이는 9ms에 불과해 리모컨 버튼에 따라 전송 속도가 모두 달라지므로 어떠한 버튼을 눌러도 전송 속도가 동일하게 나오게 하려고 반전하는 이유도 있다.

receive:

in _SREG,SREG ; 인터럽트 진입시 상태 레지스터 백업
push tmp ; 연산 데이터 비교를 위한 레지스터 백업

outiw TCNT,0 ; 리모컨 타이머를 0으로 초기화

pusw x ; 타이머 값 비교에 사용될 레지스터를 백업
pusw z ; 간접주소 사용에 필요한 레지스터를 백업
in xL,ICR1L
in xH,ICR1H
mov tmp,remote_count
cpi tmp,33 ;;; 스타트 1 + 커스텀 16 + 데이터 16 = 총 33비트
brne PC+2
rjmp receive_out ;;; 비트 수가 33개가 넘어가면 잘못된 수신으로 판단.
cpi tmp,32
brcs PC+12
ldi tmp,high(4000) ;;; 스타트 On시간을 비교.
cpi xL,low(4000)
cpc xH,tmp
brcc PC+2
rjmp ir_range_ov ;;; 스타트 On시간이 4~5mS를 벗어나면 무효, 이후 들어오는 비트 신호는 무시
ldi tmp,high(5000)
cpi xL,low(5000)
cpc xH,tmp
brcs PC+2
rjmp receive_out ;;; 스타트 On시간이 4~5mS 이내이면 유효, 다음 비트가 들어올 때 까지 대기(인터럽트 종료)
rjmp ir_range_ov
ldi tmp,high(1080) ;;; 커스텀 또는 데이터 비트 비교 시작
cpi xL,low(1080)
cpc xH,tmp
brcs PC+7
ldi tmp,high(1220)
cpi xL,low(1220)
cpc xH,tmp
brcc PC+3
clc ; 커스텀 또는 데이터 비트가 1.08~1.22mS 범위면 비트 “0”으로 간주
rjmp PC+10
ldi tmp,high(2150)
cpi xL,low(2150)
cpc xH,tmp
brcs ir_range_ov
ldi tmp,high(2350)
cpi xL,low(2350)
cpc xH,tmp
brcc ir_range_ov
sec ; 커스텀 또는 데이터 비트가 2.15~2.35mS 범위면 비트 “1”으로 간주
ror ir_code_buff4
ror ir_code_buff3
ror ir_code_buff2
ror ir_code_buff1 ;;; 4바이트를 우측으로 시프트

tst remote_count
brne receive_out ; 33비트가 모두 수신되었으면 데이터로 사용

ldiw z,ir_data
; ldi remote_data,0
clr remote_reg

loop_search:
;;; 일치하는 코드가 나올 때 까지 루프
;;; (그러나 1개의 버튼만 사용하므로 1회만 실행함)

ldd tmp,z+0
cp ir_code_buff1,tmp ; 첫번째 코드 비교 (커스텀 코드 1번)
brne next_search

ldd tmp,z+1
cp ir_code_buff2,tmp ; 두번째 코드 비교
(커스텀 코드 2번)
brne next_search

ldd tmp,z+2
cp ir_code_buff3,tmp ; 세번째 코드 비교 (데이터 코드 1번)
brne next_search

ldd tmp,z+3
cp ir_code_buff4,tmp ; 네번째 코드 비교 (데이터 코드 2번)
breq find_code

next_search:

;;; 리피트 코드 처리 및 다른 코드 비교처리
;;; 이번 프로젝트는 1개의 버튼만 사용되고, 연속적으로 눌렀을 때 사용되는 기능이 없으므로
;;; 리피트 및 다른 코드비교는 이번 프로젝트에서 사용되지 않음.

ext_io_skip:

popw z
popw x

out SREG,_SREG ; 인터럽트 진입 이전의 상태로 상태 레지스터 복구
pop tmp
reti ; 인터럽트 복구(스텍에 저장된 인터럽트 실행 전 주소로 이동하고 인터럽트를 활성화)

코드 설명

AVR 어셈블리 명령을 사용하고 있으며 일부 명령은 메크로로 간소화 하였으므로 자세한 정보가 필요하면 코드를 다운로드 하기 바란다.
기본적으로 AVR 내에 내장된 타이머를 이용하며 외부 인터럽트가 발생하면 타이머 값을 이용해 시간 값을 비교하는 방식이다.
적외선 수신 센서에서 비트를 하나씩 보내주면 비트가 오는 시간을 측정해 데이터의 유효성 및 종류를 판단하고 비트를 조합하여 4바이트의 리모컨 데이터를 만들어 내는 것이다.

회로도

저자 소개

제작·사진·글:  이민주 객원 기자
www.itstyle.kr 운영자

주방에서 간단하게 사용 할 수 있는 클립을 출력해보았습니다.

​

 

그런데 생각보다 고정력이 좋지는 않네요.

빡빡하게 잡아줘야 하는데

힘이 좀 덜 들어 갑니다. ㅠㅠ

그래도 가끔은 유용하게 쓰일지도 모르겠습니다.

위 사진은 뒷모습~!

 

각 설정값들..

자료 출처는 http://www.thingiverse.com/thing:47053