스마트 알츠하이머 동반자: 아두이노 기반 알림·모니터링 시스템

부품 및 소모품

부품	수량	비고
아두이노 MKR1000	1	WiFi 내장, 소형 폼팩터
인피니언 센서 허브 나노 (Infineon Sensor Hub Nano)	1	DPS310 기압/온도/고도 센서 탑재, BLE
노키아 5110 LCD (84x48)	1	저렴하고 구하기 쉬움, 추후 OLED로 교체 권장
HC-05 블루투스 모듈	1	마스터 모드로 센서 허브와 페어링
브레드보드	1
점퍼 와이어	1세트
택트 스위치 12mm	1	응급 호출 버튼용
부저	1	알림음 재생용
FT1235 5W 무선 송신기	1	무선 충전용 (옵션)
FT1236 5W 무선 수신기	1	무선 충전용 (옵션)

필요 도구

납땜 인두

앱 및 온라인 서비스

아두이노 IDE
블링크 (Blynk) — 스마트폰 대시보드/알림
IFTTT 메이커 서비스 — 웹훅으로 SMS/전화/이메일 연동

프로젝트 배경

알츠하이머 협회 통계(2017년 기준)에 따르면 환자와 보호자가 겪는 어려움이 엄청납니다. 메이커로서 환자와 보호자 모두를 돕는 착용형 기기를 만들기로 했습니다.

필수 기능

일상 과제(약 복용, 운동 등) 알림
실내 위치 모니터링 (층/방 단위)
응급 상황(낙상 등) 보호자 알림
시계 기능 (착용형이므로)
휴대성, 고령자도 쉬운 조작
저비용

핵심 아이디어: 인피니언 센서 허브 나노

초소형에 BLE 탑재, 고정밀 기압 센서(DPS310)로 낙상 시 급격한 고도 변화 감지 및 실내 층별 위치 추정 가능. 하지만 안드로이드 폰 없이 독립 동작해야 하므로, 아두이노 MKR1000 + HC-05(마스터 모드)로 센서 허브와 직결하는 구조로 설계했습니다.

작동 원리

센서 허브 나노 ↔ HC-05 블루투스 통신

센서 허브 나노의 MAC 주소 확인 (안드로이드 앱 'IFX_NANOHUB'로 확인)
HC-05를 AT 모드로 진입해 설정:
- AT+RMAAD (기존 페어링 삭제)
- AT+CMODE=0 (지정 MAC만 연결)
- AT+ROLE=1 (마스터 모드)
- AT+BIND=<MAC> (센서 허브 MAC 바인딩)
- AT+UART=115200,0,0 (보드레이트 115200, 스톱비트 1, 패리티 없음)
전원 재인가 → 자동 페어링 확인 (LED 점멸 패턴 변화로 확인)

센서 데이터 수신 및 파싱

센서 허브 명령어 예시:

$hello id=          // 인사/연결 확인
$info id=           // 장치 정보
$sinfo id=1         // 센서 정보
$set_mode sid=1;md=mode;val=bg   // 저전력 모드
$set_mode sid=1;md=prs_osr;val=16 // 표준 모드
$set_mode sid=1;md=prs_mr;val=32  // 고정밀 모드
$start_sensor id=1  // 데이터 스트림 시작
$stop id=           // 정지

수신 데이터 포맷 (연속 스트림):

$1,t,36.9299,1154206  // 온도 (°C)
$1,p,997.6813,1154206  // 기압 (mBar)
$1,a,130.4305,1154206  // 고도 (m)

아두이노에서 Serial1.readStringUntil()와 parseFloat()로 효율적 파싱:

void getSensorValues() {
  String junkVal;
  if (Serial1.available()) {
    junkVal = Serial1.readStringUntil('\n');
    junkVal = Serial1.readStringUntil('t');
    t = Serial1.parseFloat();
    junkVal = Serial1.readStringUntil('p');
    p = Serial1.parseFloat();
    junkVal = Serial1.readStringUntil('a');
    a = Serial1.parseFloat();
    junkVal = Serial1.readStringUntil('\n');
  }
}

데이터 전송: 블링크(Blynk) 연동

MKR1000 WiFi로 블링크 서버에 가상 핀(V0:온도, V1:기압, V2:고도) 전송. 블링크 앱에서 실시간 그래프 확인 가능. 카옌(Cayenne)도 시도했으나 MKR1000 핀 선택 버그로 블링크 채택.

기능별 커스터마이징 가이드

낙상 감지 (Fall Detection)

연속 고도 측정값 차이(Δ고도)가 임계값 근접 시 낙상 판정.

낙상 임계값: FALL = 0.7 (m)
허용 오차: CLEARANCE = ±0.2 (m)
1초 간격(interval=1000ms)으로 비교

void checkIfFalling() {
  unsigned long currentMillis = millis();
  if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
    float diff = previousA - a; // 고도 감소량
    if (diff >= (FALL - CLEARANCE) && diff <= (FALL + CLEARANCE)) {
      fallState = true;
      // 블링크 알림, IFTTT 웹훅으로 SMS/전화 발송 등
      Blynk.virtualWrite(vFALL_PIN, 255);
      showFallMessage(); // LCD 표시
    }
    previousA = a;
    previousMillis = currentMillis;
    fallState = false;
    Blynk.virtualWrite(vFALL_PIN, 0);
  }
}

⚠️ 기압만으로는 오탐/미탐 가능성 있음 → 향후 가속도계 추가 권장.

실내 위치 추정 (층/방 감지)

층 감지: 현재 고도 - 이전 고도 차이가 층고(약 3m) 근접 시 층 이동 판정
방 감지: 모션 센서 등 보조 센서 필요 (기압만으로는 동일 층 내 방 구분 어려움)
블링크 LED 위젯으로 층 표시 가능

온도 알림 (화재 등)

DPS310 온도값이 임계치(예: 45°C) 초과 시 보호자 알림. 센서가 피부 직접 접촉이 아니므로 주변 온도 측정임을 유의.

부저 및 비상 버튼

부저: tone()으로 약 복용/운동 알림 멜로디 재생
택트 스위치: 누르면 블링크 이메일/IFTTT 웹훅으로 보호자 호출

void emailOnButtonPress() {
  int isButtonPressed = !digitalRead(2); // 액티브 로우
  if (isButtonPressed) {
    Blynk.email("보호자@메일.com", "비상 버튼", "환자가 비상 버튼을 눌렀습니다.");
    // IFTTT 웹훅으로 SMS/전화 연동 가능
  }
}

디스플레이 (노키아 5110 / u8g2 라이브러리)

기본: 시간(24h) + 날짜 표시 (블링크 RTC 위젯으로 인터넷 동기화)
디버그용: 센서 값(온도/기압/고도) 표시 전환 가능
알림 시: "약 드실 시간", "운동 시간", "낙상 감지!" 등 메시지 표시
OLED(SSD1306 등)로 교체 시 u8g2 설정만 변경하면 됨 (해상도/폰트 조정 필요)

블링크 이벤터(Eventor) 위젯으로 스케줄 알림

코드 수정 없이 앱에서 요일/시간 설정 → 가상 핀 값 변경 → 아두이노에서 BLYNK_WRITE(vEVENTOR_PIN)로 감지해 알림 표시/부저 울림.

IFTTT 웹훅 연동으로 SMS/전화/이메일 발송

블링크 웹훅 위젯: URL에 IFTTT 웹훅 키/이벤트명 설정, 메서드 GET/POST
IFTTT: 웹훅 트리거 → SMS/전화/G메일/슬랙 등 액션 연결
테스트: IFTTT 웹훅 설정 페이지에서 'Test it'으로 동작 확인

마무리 및 향후 과제

전원 및 충전

MKR1000 리튬폴리머 배터리 커넥터 내장 → 리포 배터리 직결 가능
무선 충전: 퓨타라(Futura) 5W 송/수신기 활용 → 수신기 측 USB 마이크로B 잘라 MKR1000 USB 포트에 연결

스마트 알츠하이머 동반자: 아두이노 기반 알림·모니터링 시스템

인클로저 (케이스)

시계형 웨어러블 디자인 구상 중. 레이저 커터/3D 프린터 접근 시 STL 공개 예정.

스마트 알츠하이머 동반자: 아두이노 기반 알림·모니터링 시스템

향후 개선 사항

제작 가능한 인클로저 완성
블루투스 4.0(BLE) 모듈로 교체 (HC-05 대신)
센서 허브 나노 대신 DPS310 단독 사용으로 비용/크기 절감
가속도계 + 모션 센서 추가로 낙상/위치 정확도 향상
맥박 센서 추가 (건강 모니터링 확장)
OLED 디스플레이 적용 (그래픽/한글 폰트 지원)
MKR1000 딥슬립 모드로 배터리 수명 연장

소스 코드

1. AT 명령어 설정용 스케치 (AT_Commands.ino)

char c = ' ';
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Arduino with HC-05 is ready");
  Serial1.begin(38400); // HC-05 AT 모드 기본 보드레이트
  Serial.println("Serial1 started at 38400");
}
void loop() {
  if (Serial1.available()) { c = Serial1.read(); Serial.write(c); }
  if (Serial.available()) { c = Serial.read(); Serial.write(c); Serial1.write(c); }
}

2. 메인 스케치 (Alzheimer's_Assistant.ino)

전체 코드는 원문 참조. 주요 구성:

BlynkSimpleMKR1000, WidgetRTC, WiFi101, U8g2lib 라이브러리 사용
인증 토큰, WiFi SSID/비번 입력 필요
BlynkTimer로 주기적 태스크 스케줄링 (플러드 에러 방지)
함수: sendCommand(), initSensorHub(), getSensorValues(), sendSensorValues(), checkIfFalling(), showTimeAndDate(), showPillReminder(), showExerciseReminder(), showFallMessage() 등
BLYNK_WRITE(vEVENTOR_PIN)로 이벤터 위젯 연동
BLYNK_CONNECTED()에서 RTC 재동기화

회로도

HC-05 AT 모드 진입/설정용 배선도
베어본 프로젝트 전체 프리칭 배선도
HC-05 AT 명령어 리스트 문서

커스텀 파트/인클로저

디자인 컨셉용 STL (비율 미조정, 참고용)

Modbus·MKR WiFi 1010·RS485로 가정용 전력량 모니터링 시스템 구축 Arduino MKR NB 1500을 Azure IoT Hub에 안전하게 연결하기

제조공정

3D 프린팅

자동화 제어 시스템

산업기술