직접 만드는 풍속계 - 저렴한 풍속 센서 프로젝트

부품 및 소모품

프로젝트 개요

개요

풍속계(Anemometer)는 풍속을 측정하는 기상 관측 장비입니다.

어느 날, 재능 있는 학생 그룹과 IoT 프로젝트를 논의하던 중 풍속 센서가 필요했습니다. 하지만 시중 제품 가격이 약 80달러로 학생 프로젝트엔 부담스러웠습니다. 그래서 "맞춤 제작"으로 대체하기로 했고, 여기에 그 결과물이 있습니다.

작동 원리

DC 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로, DC 발전기는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 즉, 전기로 모터를 돌릴 수 있다면 기계적 힘(바람)으로 전기를 생성할 수 있어야 합니다.

바람 에너지로 DC 모터를 돌려 전기를 발생시키고, 아두이노로 이를 읽어 풍속으로 환산하는 방식입니다.

개발 과정

1. 개념 검증: RC카에서 DC 모터를 꺼내 LED를 연결하고 축을 돌렸더니 LED가 켜졌습니다.
2. 아두이노 연결: DC 모터의 +극을 아두이노 A0(아날로그 0)에, GND를 아두이노 GND에 연결했습니다.
3. 본체 제작: 플라스틱 스푼 4개를 이용해 날개를 만들었습니다. 두 개씩 붙여 십자 모양으로 모터 축 양끝에 고정했습니다.
4. 조립: 긴 연필에 조립체를 장착하고 연필꽂이에 고정했습니다. 아두이노 보드도 같은 받침대에 올리고, PWM 핀 9에 LED를 추가해 바람이 불면 켜지도록 했습니다.

아두이노 코드

아날로그 포트 A0에서 값을 읽어 시리얼 플로터로 그래프를 그리는 코드입니다.

int ledPin = 9;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int sensorValue = analogRead(A0);
  // 0-1023을 0-250 범위로 매핑해 LED 밝기 제어
  analogWrite(ledPin, sensorValue * (51.0 / 1023.0) * 50);
  if (sensorValue > 0) {
    Serial.println(sensorValue);
    Serial.print(" ");
  }
}

개선점 및 제안

• 더 가벼운 모터: 5V 모터는 강한 자석을 써서 약한 바람엔 돌지 않습니다. 드론용 소형 모터(영구 자석 내장)가 적합합니다.
• 저 RPM 모터: 저속에서도 높은 전압을 내므로 유리합니다. 기어를 이용해 모터 축 회전수를 높이는 것도 방법입니다.
• 저전압 모터: 3V 모터면 최대 전압이 5V를 넘지 않아 아두이노 보호에 안전합니다.

회로도

Fritzing 파일(windspeed_vjCOz66xkI.fzz)로 제공됩니다.