20달러 미만 Zigbee 도어 차임 - 스마트 홈 오디오 알림 시스템 직접 만들기

프로젝트 개요

스마트싱스(SmartThings) 기반의 광범위한 Zigbee/Z-Wave 메쉬 네트워크를 운영 중인 메이커가 기존 보안 시스템의 '도어 차임' 기능이 스마트 홈 생태계에 없다는 점을 착안, 크리(Cree) 커넥티드 LED 전구($15)를 해킹해 20달러 미만의 비용으로 Zigbee 도어 차임을 구현한 프로젝트입니다.

핵심 아이디어: 크리 커넥티드 LED 전구 활용

홈디포(Home Depot)에서 15달러에 판매되는 크리 커넥티드 전구는 가격 대비 성능이 뛰어난 Zigbee 스마트 전구입니다. 작성자는 이 전구 내부에 Atmel SAMR21(32비트 ARM Cortex-M0+, 256KB 플래시) 칩이 탑재된 Zigbee 보드가 별도 기판으로 구성되어 있고 3.3V로 동작한다는 점을 발견했습니다. 이 보드를 아두이노 나노(Arduino Nano)와 연결해 PWM/디지털 출력을 제어함으로써 피에조 부저로 차임 소리를 내거나 릴레이를 구동하는 등 다양한 용도로 확장 가능합니다.

구현 방식

하드웨어 구성

• 크리 커넥티드 LED 전구 (Zigbee 보드 추출)
• 아두이노 나노 R3
• 피에조 부저 (또는 릴레이 모듈)
<점퍼 와이어

소프트웨어 아키텍처

스마트싱스 앱에서 전구 밝기(0~100%, 10% 단위)와 온/오프 상태를 제어하면, Zigbee 보드의 PWM 핀(아날로그 출력)과 디지털 핀이 이에 반응합니다. 아두이노는 이 핀들의 상태 변화를 감지(에지 디텍션)해 서로 다른 멜로디를 재생하거나 외부 장치를 제어합니다. 최대 11가지 구분된 출력이 가능하므로 문/창문별로 다른 알림음을 설정할 수 있습니다.

코드 예시: 도어 차임 스케치

#include <Tone.h>
#include "pitches.h"

const int buttonPin = 2;   // Zigbee 보드 디지털 출력 연결 핀
const int speakerPin = 8;  // 피에조 부저 연결 핀

int buttonPushCounter = 0;
int buttonState = 0;
int lastButtonState = 0;

// 7 Nation Army 멜로디 예시
int melody[] = { NOTE_GS2, NOTE_GS2, NOTE_B2, NOTE_GS2, NOTE_FS2, NOTE_E2, NOTE_DS2 };
int noteDurations[] = { 4, 8, 8, 8, 8, 3.5, 3 };

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(speakerPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  buttonState = digitalRead(buttonPin);
  if (buttonState != lastButtonState) {
    if (buttonState == HIGH) {
      buttonPushCounter++;
      // 멜로디 재생
      for (int thisNote = 0; thisNote < 7; thisNote++) {
        int noteDuration = 10000 / noteDurations[thisNote];
        tone(speakerPin, melody[thisNote], noteDuration);
        int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
        delay(pauseBetweenNotes);
        noTone(speakerPin);
      }
    }
    delay(50); // 디바운싱
  }
  lastButtonState = buttonState;
}

확장 가능성

• 릴레이 직접 구동: 아두이노 없이 Zigbee 보드 디지털 핀을 릴레이에 연결해 LED 스트립, 차고 문, 모터/펌프 제어 가능
• ATtiny85 + 리튬이온 배터리: 3.3V 동작 특성을 살려 초소형 휴대용 패키지 제작 가능
• 전원 회로 재활용: 전구 내장 120V AC → 3.3V DC 컨버터를 다른 프로젝트용 전원으로 활용
• IR 블라스터 연동: 아두이노 제어 IR 블라스터와 결합해 에어컨 자동 제어, 점유 센서 연동 등 고도화 가능

회로도

프리칭(Fritzing) 회로도 파일이 제공되며, Zigbee 보드 4핀(그라운드, 3.3V 입력, PWM 출력, 디지털 출력) 중 디지털 출력 핀을 아두이노 D2에, 부저를 D8에 연결하는 간단한 구성입니다.

결론 및 제언

기성 스마트 홈 허브의 비싼 스피커 연동(SONOS)이나 복잡한 다중 통합(IFTTT, 트위터 등) 없이, 20달러 미만의 부품으로 안정적이고 빠른 로컬 도어 차임을 구현했습니다. 메이커 커뮤니티의 다양한 아이디어와 결합해 더욱 창의적인 활용이 기대됩니다.