18세기 제분소에 무선 센서 네트워크 구축하기

수세기 된 산업 공정 모니터링은 도전적이지만, nRF24L01 RF 송신기 네트워크로 더 안전하고 빠르고 신뢰성 있게 만듭니다.

이야기

현대 공장은 디지털 모니터링으로 안전, 생산성, 운용 용이성 향상. 반면 18세기 제분소는 주로 라인 샤프트와 나무 도르래로 구동되며 최소 전기로 운영. 이 유적지에 센서 네트워크 설계 의뢰받았을 때, 유산과 최첨단 기술 융합 기회 봤습니다.

제분소는 수많은 동시 공정의 한 대형 기계로 작동. 복잡성 관리를 위해 곡물 레벨, 모터 출력, 온도, 습도 모니터링하는 다양한 센서 설치, 향후 곡물 흐름과 베어링 온도 추가 예정. 결과 데이터 스트림으로 건물 4층 수동 순찰 불필요, 통계 분석용 정량적 지표 제공.

네트워크는 표준 아두이노 기반 노드, 중앙 베이스 노드, 서버 겸 데이터 인터프리터 역할 라즈베리 파이로 구성.

하드웨어 개요

각 노드는 아두이노 나노와 nRF24L01(RF24) 모듈 쌍. RF24 모듈은 최적 성능 위해 3.3V 동작, 전원 핀 근처 10µF 전해 커패시터 추가로 간헐적 전원 손실 방지.

아두이노 나노, RF24 모듈, 커패시터, 표시 LED 2개, 마이크로 USB 포트 통합한 커스텀 PCB 설계. 조립 보드 3D 프린트 케이스에 담아 벽면 또는 표면 장착 용이.

표준 5~10ft 범위 넘어 확장 위해 RF24 안테나 트레이스에 7인치 18게이지 와이어 납땜, 20~30ft 달성. 넉넉한 핫글루로 안테나 고정, 트레이스 변형 방지.

노드 및 베이스 프로그래밍

RF24Network 라이브러리(Tmrh20)가 메쉬를 트리 구조화. 각 노드 주소는 8진수, 노드는 최대 5개 자식 분기 가능. 예: 노드 011과 022 모두 노드 02에서 분기. 리피터 노드(예: 01, 011, 0111, 01111) 데이터 전달, 센서 노드(예: 03, 0211, 0311) 베이스 노드(00)용 측정값 생성.

노드와 베이스 프로그램이 메시지 페이로드용 동일한 C 구조체 공유, 네트워크 전반 직렬화/역직렬화 원활.

노드에 센서 부착

곡물 빈 감지

곡물 빈 상단에 초음파 센서 배치해 깊이 측정. 세 센서 단일 트리거 핀 공유, 별도 에코 핀으로 명확한 타이밍 격리.

온습도 감지

DHT11 모듈로 건물 전체 온습도 데이터 제공. 안정적 환경 조건이 밀가루 입도 일관성에 중요.

자세히 보기: 18세기 제분소용 센서 네트워크 구축