스마트 블라인드: 아두이노와 태양광으로 자동 조명 제어

부품 및 소모품

부품	수량	비고
스파크펀 아두이노 프로 미니 328 - 5V/16MHz	1
아두이노 우노 (프로 미니 프로그래밍용)	1
온도 센서 (LM35DZ)	1
PN2907A PNP 트랜지스터	1	서보 고사이드 스위치용
조도 센서 (LDR)	1
저항 10kΩ	1	LDR 풀다운용
저항 1kΩ	1	트랜지스터 베이스용
태양광 패널 5V 1.5W	1
DC-DC 부스터 5V	1	3.6V 배터리를 5V로 승압
리튬 배터리 충전 모듈 (TP4056 등)	1
JST 커넥터 세트	1	배터리/패널 탈착용
4xAA 배터리 홀더 (초기 테스트용)	1
서보 모터 (Tower Pro MG996R 또는 동급)	1	블라인드 회전 구동
충전식 3.6V 리튬 배터리 (18650 등)	1
서보 모터 커플링	1	블라인드 샤프트 연결용
커패시터 100nF	1	전원 안정화
커스텀 PCB (OSH Park 등)	1
각종 점퍼 와이어	1

필요 도구

• 납땜 인두, 납, 와이어 커터/스트리퍼
• 드릴, 드레멜(또는 소형 절단 공구)
• 멀티미터
• 수축 튜브, 회로 기판/브레드보드

소프트웨어

• 아두이노 IDE

프로젝트 배경 및 개선 사항

이 프로젝트는 기존 '자동 태양광 수평 블라인드'의 설계 결함을 개선한 버전입니다. 원래 블라인드는 조도에 따라 개폐하고, 과열 시(임계 온도 30°C) 닫히도록 설계되었으나, 4개월 운영 후 다음과 같은 문제점이 발견되었습니다.

발견된 문제점 및 해결 방안

• 태양광 패널 위치 부적절: 겨울엔 햇빛이 잘 들지만 여름엔 정오 이후 그늘짐. → 패널 위치를 연중 일조량 최대화 지점으로 이동.
• 서보 모터 대기 전류 과다(13mA): 슬립 모드에서도 지속 소비. → PNP 트랜지스터(PN2907A)를 이용한 하이사이드 스위치로 서보 전원 완전 차단.
• 6V 태양광 패널이 충전 모듈 입력 전압 범위(4.5~5.5V) 초과: 과전압 시 충전 중단. → 5V 1.5W 패널로 교체.
• 로깅/텔레메트리 부재: 고장 진단 어려움. → EEPROM 로깅 기능 추가 (일일 2회 동작 기준 약 42회 저장 가능).
• 배터리/패널 탈착 불가: 수리 시 전체 분해 필요. → JST 커넥터로 간편 탈착 가능하게 수정.
• 기준 전압 불안정: DC-DC 부스터 출력이 아닌 아두이노 프로 미니의 정류된 5V(VCC)를 아날로그 기준 전압으로 사용해야 정확한 ADC 측정 가능.

제작 단계

1단계: 부품 리스트 준비

위 표 참조. 대부분 스파크펀, 뱅굿, 타이다일렉트로닉스 등에서 구매 가능.

2단계: 프로토타입 구성 및 테스트

1. 리튬 배터리를 DC-DC 부스터에 연결해 5V 출력 확인 (약 5.04V).
2. 브레드보드에 모든 부품 배치 후 회로 구성.
3. 서보 모터 없이 대기 전류 측정 → 서보 연결 후 전류 증가 확인 (약 14mA 증가).
4. NPN 트랜지스터 로우사이드 스위치 시도 실패 → PNP 트랜지스터 하이사이드 스위치로 성공 (대기 전류 1.5mA 달성).

3단계: 프로그래밍

아두이노 우노에서 IC를 분리하고 프로 미니에 직접 프로그래밍 (TX↔TX, RX↔RX, RESET↔RST, 5V↔VCC, GND↔GND). 아두이노 IDE에서 'Arduino Pro or Pro Mini' 보드 선택 후 업로드.

주요 라이브러리: LowPower (슬립 모드), EEPROMLog (로깅), Servo.

코드 핵심 로직:

• 조도(LDR) 임계값 기준으로 아침(열기 85°)/저녁(닫기 0°) 제어
• 온도(LM35) 30°C 초과 시 블라인드 상향 닫기(165°)
• EEPROM에 동작 로그 저장 (타임스탬프, 배터리/패널 전압, 온도, 조도, 동작 종류)
• 인터럽트 기반 버튼 입력으로 수동 제어 가능

4단계: PCB 조립 및 최종 프로그래밍

1. JST 커넥터에 솔리드 와이어 납땜해 길이 연장 (배터리/패널 위치 유연성 확보).
2. PCB 크기 맞춰 절단, 부품 납땜 (서보 커넥터 높이 고려).
3. DC-DC 부스터 표시 LED 패턴 제거로 약 1mA 절약.
4. 최종 조립 후 EEPROM 로깅 활성화, 최종 전류 측정 (슬립 1.5mA, 동작 25mA, 서보 구동 200~500mA).

5단계: 블라인드 설치

1. 기존 풀코드용 코르크스크류 드라이브 제거 (서보 토크 부족 방지).
2. LDR 노출용 작은 구멍 드릴링 (외부 향하게).
3. 서보 모터 크기에 맞춰 레일 상단 컷팅 (드레멜 사용).
4. PCB 삽입, LDR 구멍 정렬, 서보 커플링으로 블라인드 샤프트 연결.
5. 사다리 타고 블라인드 설치, 태양광 패널은 창문 중앙 상단에 고정 (와이어는 프레임 따라 테이핑).
6. 배터리 연결 후 블라인드 레일에 수납, 장식 트림 복원.

운영 결과

수개월 운영 결과 설계 의도대로 완벽 동작. 실내 조명 켜짐 시 블라인드가 열려 있어 시연 효과 좋음. 한여름 고온 시 실내 온도 70°F(약 21°C)에서도 창가 온도 상승 감지해 자동 닫힘.

소스 코드 및 자료

• EEPROMLog 라이브러리 (GitHub)
• SmartBlinds 스케치 및 프리칭 파일 (GitHub)

회로도

프리칭 회로도 파일 (GitHub)