| 아두이노 듀 (Arduino Due) | 또는 아두이노 메가 | 1개 |
| 3.2" TFT HX8357C 디스플레이 | 1개 | |
| DS3231 실시간 시계(RTC) 모듈 | 1개 | |
| DHT22 온도/습도 센서 | 1개 | |
| nRF24L01+ 트랜시버 모듈 | 1개 | |
| 브레드보드 | 1개 | |
| 수컷 헤더 36핀 (0.1") | 7핀 | 1개 |
| 점퍼 와이어 | 여러 개 | 1세트 |
| 아두이노 나노 R3 | 1개 | |
| 샤오미 파워뱅크 | 1개 |
무선 기상 관측소 제작은 훌륭한 학습 경험입니다. 이 프로젝트를 완료하면 무선 통신, 센서 작동 원리, 아두이노 플랫폼의 강력함을 깊이 이해하게 됩니다. 이 프로젝트를 기반으로 향후 더 복잡한 프로젝트도 쉽게 구축할 수 있을 것입니다.
기상 관측소는 다양한 센서를 사용해 날씨 및 환경 관련 데이터를 수집하는 장치입니다. 측정 가능한 항목:
이 프로젝트에서는 두 위치의 온도와 습도를 측정하고 현재 날짜와 시간을 표시합니다. 기상 관측소 제작은 매우 쉽습니다. 하지만 메이커가 컬러 TFT 디스플레이와 상용 제품 수준의 기능을 갖춘 장치를 만들 수 있을까요? 답은 YES입니다! 오픈소스 하드웨어와 소프트웨어의 힘으로 누구나 이 인상적인 기상 관측소를 쉽게 만들 수 있습니다!
프로젝트는 송신부(트랜스미터)와 수신부(리시버) 두 부분으로 구성됩니다.
자, 이제 만들어 봅시다!
필요한 부품 목록:
프로젝트 비용은 약 40달러입니다. 아두이노 듀 대신 메가를 사용하면 5달러 절약 가능. 듀를 선택한 이유는 빠른 속도와 넉넉한 메모리 때문으로, 향후 기능 추가에 유리합니다.
DHT22는 널리 쓰이는 온도/습도 센서로 저렴하고 사용이 간편하며 양호한 정밀도를 자랑합니다.
DHT 센서는 정전식 습도 센서와 서미스터, 그리고 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호 출력을 수행하는 칩으로 구성됩니다. 디지털 신호는 어떤 마이크로컨트롤러로도 쉽게 읽을 수 있습니다.
DHT22 주요 사양
아두이노 연결은 매우 간단합니다. 센서 '+' 핀을 아두이노 5V 또는 3.3V에, '-' 핀을 GND에, OUT 핀을 임의의 디지털 핀에 연결하면 됩니다.
아두이노에서 DHT22를 사용하려면 DHT 라이브러리가 필요합니다: https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library
DS3231은 이름 그대로 실시간 시계입니다. 내장 배터리로 최소 전력 소모로 수년간 시간을 유지합니다. 배터리 포함 약 2달러로 매우 저렴합니다. 우리 기상 관측소의 시간 유지용으로 사용합니다.
NRF24L01은 저비용 양방향 트랜시버 모듈로 3달러 미만입니다. 2.4GHz 대역에서 작동하며 최대 2Mbps 데이터 전송률을 달성합니다. SPI 인터페이스로 아두이노와 통신해 사용이 쉽습니다. 8핀 중 7핀을 연결해야 합니다.
브레드보드에 직접 꽂을 수 없어 암-수 점퍼 와이어로 연결합니다. 핀 배열:
아두이노에서 쉽게 사용하려면 라이브러리 필요: https://github.com/TMRh20/RF24
NRF24L01+를 처음 사용한다면 첨부된 영상을 참고해 간단한 프로젝트로 작동 원리를 익히세요.
송신부 구성품:
센서 출력 핀을 아두이노 나노 디지털 4번 핀에 연결, GND와 VCC 연결. NRF24L01 모듈은 세 번째 이미지의 핀 배열대로 연결하세요. 자세한 내용은 이전 단계의 영상 참조. 이제 송신부 완성! 수신부로 넘어갑시다.
수신부 필요 부품:
먼저 헤더 핀 7개를 구부려 아두이노 듀 핀에 꽂습니다. GND 1개, 3.3V 1개, I2C 핀 2개, 디지털 6~8번 핀 3개 필요. 하드웨어 SPI 핀(MOSI, MISO, SCK)에는 와이어 3개를 납땜해 헤더 핀에 연결합니다. 회로도를 자세히 확인하세요.
DS3231 연결:
DHT22 센서 연결:
NRF24L01 모듈 연결:
먼저 RF24 라이브러리(링크)와 DHT 라이브러리(링크)를 설치하세요.
송신부 코드는 온도와 습도 두 float 값을 담은 간단한 데이터 구조체를 전송합니다. 통신 링크 수립을 위해 두 모듈 간에 같은 주소의 "파이프"를 생성해야 합니다. 파이프 주소를 "0"으로 설정. 통신 채널은 126개 중 115번 채널 사용. 최대 전송 파워로 설정해 범위 확장. 데이터 전송률은 250kbps(최저)로 설정해 더 나은 범위 확보. 이후 파이프를 열어 쓰기 준비.
loop() 함수에서 센서로부터 온도/습도 읽기, 데이터 구조체에 저장, 파이프에 데이터 구조체 쓰기로 전송. 코드는 튜토리얼에 첨부되어 있습니다.
FU361QHIQFCEYSE.ino
수신부에는 4개 라이브러리 필요:
User_Setup.h에서 13번 줄 주석 처리, 14번 줄 주석 해제(HX8357C 드라이버 사용)코드 동작: setup()에서 모든 센서/모듈 초기화 및 UI 출력. loop()에서 지속적으로 무선 데이터 확인. 새 데이터 수신 시 변수에 저장하고 디스플레이 출력. 온도/습도는 분당 1회 읽으며 값 변경 시만 디스플레이 업데이트해 깜빡임 최소화. 화씨 온도 표시 버전도 준비되어 있습니다. 두 버전 모두 튜토리얼에 첨부.
F053BTXIQFCEZ09.ino FNV3X4LIQFCEZ0C.ino
모든 전원 켜고 정상 작동 확인. 디스플레이 상단에 현재 날짜/시간, 하단에 로컬/원격 센서의 온도/습도 표시.
원격 센서 데이터가 안 뜨면: 송신부를 더 가까이 이동(범위 밖일 수 있음). 그래도 안 되면 모든 연결 재점검.
이 프로젝트는 오픈소스 하드웨어/소프트웨어의 역량을 잘 보여줍니다. 몇 시간 만에 이런 인상적인 프로젝트를 만들 수 있다니! 물론 이것은 시작일 뿐입니다. 버튼 추가로 그래프 표시/모드 전환, 더 많은 센서, 데이터 로깅, 인터넷 연결 등 확장 가능합니다. 아두이노 듀를 사용해 메모리 여유가 충분합니다. 여러분의 의견과 아이디어를 댓글로 남겨주세요!
더 자세한 내용은 소개 영상의 유튜브 비디오나 제 웹사이트를 방문하세요. 읽어주셔서 감사합니다!
제조공정
부품 및 소모품 부품 수량 비고 아두이노 나노 R3 1 로터리 포텐셔미터 (가변저항) 7 파라미터 제어용 스파크펀 12mm 푸시버튼 7 코드 진행 트리거용 MIDI 포트 (DIN 5핀) 1 신디사이저 연결 저항 220Ω 4 MIDI 출력/LED용 LED 2 상태 표시 프로젝트 개요 업데이트 이력 2019-03-11: 펌웨어 완전 재작성. 모듈러 구조로 아두이노 외 플랫폼 이식 가능. 유클리디안 리듬(Euclidean Rhythms) 기능 추가. 하드웨어는 동일. GitHub 새 저장소 201
이 튜토리얼에서는 아두이노 기반 무선 기상 관측소를 만드는 방법을 배웁니다. 아래 비디오를 시청하거나 작성된 튜토리얼을 읽어보세요. 개요 실외 온도와 습도는 DHT22 센서로 측정하고, 이 데이터를 NRF24L01 트랜시버 모듈을 통해 실내 유닛으로 무선 전송합니다. 실내 유닛에는 또 다른 DHT22 센서가 있어 실내 온도와 습도를 측정하며, DS3231 실시간 시계 모듈이 아두이노 전원이 꺼져도 시간을 유지합니다. 모든 데이터는 0.96인치 OLED 디스플레이에 출력됩니다. 아두이노 무선 기상 관측소 회로도 회로도와