아두이노 기반 스마트 자동 급수 시스템: 토양 수분 감지·솔레노이드 밸브 제어

부품 및 소모품

부품	수량	비고
아두이노 우노(UNO)	1
1/4" 카본 아크 고우징 로드 (그래파이트 전극용)	2
솔레노이드 밸브	2
IRF640 모스펫(MOSFET)	2
220Ω 저항	2
680Ω 저항	2
점퍼 와이어(일반)	1
1N4007 다이오드 (고전압/대전류 정격)	2

필요 도구 및 장비

• 납땜 인두 (일반)
• 줄 (금속 가공용)

앱 및 온라인 서비스

• 아두이노 IDE

프로젝트 소개

한여름 무더위에는 식물이 말라 버려 한때 푸르던 정원이 완전히 죽어버릴 수 있습니다. 손으로 직접 물 주기는 바쁜 일정에서 귀중한 시간을 잡아먹고, 물 낭비도 심합니다(특히 여름철). 이 시스템은 토양이 건조해질 때만 자동으로 물을 줘서 수고와 낭비를 없애줍니다.

작동 원리

아두이노 우노로 토양 수분을 읽습니다. 그래파이트 전극(카본 로드) 한 쌍을 땅속 약 10cm 깊이에 꽂습니다. 전극과 토양에 전류를 흘려 전압을 읽는 방식으로 수분을 측정합니다. 토양 수분이 감소하면 전압이 상승해 밸브를 열어 물을 주고, 토양이 충분히 젖으면 전도도가 높아져 전압이 떨어지고 밸브가 닫힙니다.

수분 센서 준비

아크 고우징 로드를 반으로 자른 뒤, 줄로 구리 피복을 벗겨 그래파이트 코어를 노출시킵니다 (상단 5cm는 구리 남김). 20게이지 구리선을 구리 부분에 납땜해 아두이노와 연결할 리드로 만듭니다. 선 길이는 식물 위치에서 제어 하드웨어까지 닿을 만큼 충분히 확보하세요. 마지막으로 전극을 물 줄 식물 옆에 꽂고, 구리 부분은 흙 위로 나오게 합니다.

아두이노 설정

프로젝트 코드는 아래에 있습니다. 전극 개수와 출력 밸브 수에 맞게 수정하세요. 보조 회로는 회로도대로 연결하며, 표시된 부품 값은 일반적인 가이드라인이라 정확할 필요는 없습니다. 코드의 임계값(threshold)은 지역 토양 특성에 맞게 조정해야 합니다.

4번, 8번 핀을 두 트랜지스터의 게이트에 연결합니다. IRF640, TIP120 등 솔레노이드 밸브 스위칭용 트랜지스터면 잘 작동합니다. 트랜지스터 보호를 위해 솔레노이드 양단에 다이오드를 역극성으로 연결하세요 (프리휠링 다이오드).

전원 공급

DC 12V 절연형 파워 서플라이, 배터리, 태양광 패널 등으로 구동 가능합니다. 안전상 비절연형 월 어댑터는 사용하지 마세요. 감전 위험이 있습니다 (상용 전원이 전자회로를 통해 지면으로 흐를 수 있음).

통합 및 설치

아두이노와 보조 회로는 방수 박스에, 솔레노이드 밸브는 별도 박스에 설치하세요. 호스 연결 후 전원을 켜고 센서 전극 깊이를 조절해 최적 결과를 찾으세요. 호스를 센서에서 충분히 떨어뜨려 식물이 충분히 젖은 뒤 밸브가 닫히도록 배치하세요.

금속 전극 사용 시 주의사항

금속 전극이 편리해 보일 수 있지만 문제를 일으키니 피하세요. 전류를 흘려 수분을 감지하는 과정에서 금속이 분해·부식되어 토양으로 녹아듭니다. 전극 저항이 증가해 건조/습윤 판독이 부정확해지고, 금속 이온이 토양을 오염시켜 식물 건강에 해로울 수 있습니다. 아크 고우징 로드를 구하기 힘들면 망간 전지(탄소-아연 전지)에서 카본 로드를 꺼내거나 두꺼운 연필심을 써도 됩니다.

다음 단계

이 프로젝트에 ESP8266을 추가하면 인터넷 원격 제어가 가능해집니다. 또한 맞춤 3D 프린트 케이스로 하드웨어를 더 깔끔하고 효율적으로 수납할 수 있습니다.

이상으로 완성입니다! 피드백과 개선 제안을 댓글로 남겨 주시면 대단히 감사하겠습니다!

코드

이 프로젝트용 아두이노 코드

보조 부품을 회로도대로 연결하면 어떤 아두이노 우노에서도 작동합니다.

깃허브에서 보기

회로도

이 프로젝트 완전 회로도