아두이노 실시간 토양 수분 모니터링: LCD 디스플레이 DIY 키트

프로젝트 동기

매일 식물 물주기를 잊어버려 할머니께서 상기시켜 주시던 경험에서 시작되었습니다. Circuito.io를 활용해 토양 수분 센서와 I2C LCD를 빠르게 연동, 언제든 수분 상태를 확인할 수 있는 간단하면서도 실용적인 모니터링 장치를 제작했습니다.

시스템 구성

센서 동작 원리

SparkFun 토양 수분 센서는 두 전극 간의 저항 변화를 측정합니다. 토양이 젖어 있으면 저항이 낮아져 아날로그 출력 전압이 높아지고, 건조하면 저항이 높아져 전압이 낮아집니다. 아두이노의 10비트 ADC(0~1023)로 이 값을 읽어 상대적인 수분도를 나타냅니다.

소스 코드

#include <LiquidCrystal.h>

// I2C LCD: SDA=A4, SCL=A5 (LiquidCrystal_PCF8574 라이브러리 권장)
// 여기서는 간이 버전으로 LiquidCrystal 사용 (핀 5, 4)
LiquidCrystal lcd(5, 4);

const int analogInPin = A3;  // 토양 수분 센서 신호 핀
int sensorValue = 0;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  delay(100);
}

void loop() {
  lcd.clear();
  lcd.print("Soil Moisture:");
  sensorValue = analogRead(analogInPin);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(sensorValue);
  delay(300);  // ADC 안정화 대기
}

판독값 해석 가이드

회로도 연결 상세

토양 수분 센서

• GND 핀 → 아두이노 GND
• Sig 핀 → 아두이노 A3
• Vin 핀 → 아두이노 5V

I2C LCD

• GND → GND
• SCL → A5
• SDA → A4
• VCC → 5V

개선 및 확장 제안

1. 자동 급수 시스템 연동: 릴레이 모듈 + 워터 펌프 추가로 임계값 이하 시 자동 급수
2. 데이터 로깅: RTC 모듈(DS1307) + SD 카드로 시계열 데이터 저장
3. 무선 모니터링: ESP8266/ESP32로 교체 후 WiFi/블루투스 앱 연동
4. 다중 센서 지원: 멀티플렉서(CD74HC4067)로 여러 화분 동시 모니터링
5. 딥슬립 모드: 배터리 구동 시 소비 전력 최소화 (초저전력 설계)

주의사항

• 센서 전극 부식 방지를 위해 지속 전원 인가 대신 측정 시에만 파워 온 권장 (트랜지스터 스위칭)
• 센서 종류에 따라 아날로그 값 범위가 다를 수 있으므로 실제 환경에서 보정 필요
• I2C LCD 사용 시 LiquidCrystal_PCF8574 라이브러리 사용이 더 안정적