최근에 IoT(Internet of Things 사물인터넷) 기술을 활용한 다양한 제품들이 나오고 있습니다.
발열 자켓을 스마트폰으로 제어한다던지 보일러를 제어한다던지 말이죠.
사실 구현은 어려운것이 아닌데 장치와 장치간의 인터페이스 표준화가 안되어 있다보니 각 회사 자체적으로
만들어서 사용하고 있는 실정입니다. 특히 여러 네트워크 환경에서 사용하기에는 아직 제약이 많이 있습니다.
실 생활에 적용하려면 플러그앤플레이처럼 사용자가 어떠한 설정을 하지 않아도 알아서 세팅하고
작동하는 수준까지 구현해야 한다고 봅니다.
일반인들이 공유기에서 방화벽설정에 들어가서 포트 포워딩을 세팅하고 스마트폰에서 앱설치하고
자신의 집ip어드레스값을 세팅하고 이런걸 누가 하겠냐는 말이지요. 그래서 표준화가 필요한거죠.
서론이 길었네요;;
요즘은 집에 디지털 도어락 많이 사용하시죠?
도어락을 스마트폰으로 제어하는 걸 만들어 보았습니다.
약간의 프로그래밍과 부품들을 이용 할 줄만 알면 쉽게 만들 수 있습니다.
1. 준비물
다이오드2개, 강압모듈 5V TO 3.3V, ESP8266-01, REED RELAY, 가장 중요한 열정;;
사실 준비물은 간단합니다. ESP8266-01이 3.3V로 동작하기에 3.3v가 필요합니다.
강압모듈 부분도 저항두개(1K, 2K)로 3.3v로 낮출 수 도 있습니다.
R1: 1k옴
R2: 2k옴
즉, (2 /1+2)x5v = 3.3.333... 이런식으로 사용 할 수 있습니다.
강압 모듈이 있어서 저는 그것을 사용해 보기로 합니다.
1. 회로
PCB기판을 뽑을게 아니니 알아보기 쉬울 정도로만 그려봅니다.
2. 부품 소개
<리드(reed) 릴레이>
처음에는 아두이노에서 많이들 사용하는 250v릴레이를 사용했는데 부피도 크고 소리도 나고
열도 나고 해서 리드 릴레이를 사용했습니다. 일단 전력소모가 적고 부피도 작고 좋네요.
<ESP8266 01 무선모듈>
핵심 부품입니다.
간단히 소개 하자면 atmega칩 시리즈 처럼 마이크로 컨트롤러에 와이파이가 내장된 모듈 입니다.
여기에 사용된 칩은 사진상 오른쪽에 있는 01모델 입니다. 01모델은 실제 사용 할 수 있는 입출력포트는 2개 입니다.;;
<ESP8266 12 무선모듈>
입출력 포트가 아쉬워서 최근에 12번 모델을 구매 하였는데 많은 입출력 포트가 지원됩니다.
특히 scl,sda 포트가 있어서 I2C 기반 디스플레이도 사용가능 합니다.
전력소모가 적고 부피도 작고 원칩마이크로칩에 와이파이 까지 내장되어 있어서 여러곳에 사용할 수 있는 재미있는 부품입니다.
각 버전별로 다양한 제품군이 있습니다. 가격도 중국에서 구입하면 저렴합니다.
3. 구현하기
도어락이 대부분 비슷한 구조일 겁니다.
도어락에서 손 볼 부분은 오픈/클로즈 스위치와 도어락 배터리 단자에서 기판으로 들어가는 전원 부분입니다.
사실 도어락의 스위치 부분만 제어해주면 되는 간단한 원리 입니다만 그 스위치를 동작 시키려면
선을 연결해야 하기 때문에 그럴거면 차라리 전원도 아답터로 공급해서 배터리값 한푼이라도 아끼자는 생각에
아래와 같이 구성하였습니다. 즉 도어락 배터리와 아답터전원 두가지가 동시에 공급이 되는거죠.
이렇게 하면 도어락은 아답터전원과 배터리전원으로 동작이 됩니다.
아답터가 고장나거나 하면 문을 못열 수 있기에 이렇게 하였습니다.
이렇게 구성하려면 총 선이 6가닥이 필요하기에 랜선을 이용하였습니다.
보시는 바와 같이 선을 이용할 시 현관문의 미관을 해치는 단점이 있습니다;;
아니면 선을 연결하지 않고 무선으로 작동하는 모듈을 도어락 자체에 내장시키는 방법이 있는데
모듈을 동작 시키는 전원이 문제 입니다.(부피는 작아서 내장은 충분히 가능) 항시 대기 상태라 배터리소모가 많고
추가로 배터리를 달게 되면 도어락 모양도 이상해 질것 같고 말이죠..
실제 기판에 납땜한 모습입니다.( 대충 만든 모습이라 양해를;;)
반찬통에 넣어서 소파 안보이는곳에 넣어놨습니다. 보시다시피 간단한 회로 입니다.
4. 작동 방법
1. ESP8266는 전원이 인가되면 집의 공유기에 접속해서 웹서버 포트를 열어두고 대기합니다.
- 공유기에서 ESP8266에 특정 IP를 고정으로 할당해주고 포트 포워딩 세팅.
- ddns를 이용해서 외부에서 좀더 쉽게 접근가능하도록 세팅.
2. 앱구동방식이 아닌 웹기반 구동 방식이기에 인터넷만 되면 어느 플래폼에서든 URL을 브라우저에 입력하는 것으로 동작이 됩니다.
- 보안을 위해서 허용된 맥어드레스를 체크한후 동작하도록 할 수 도 있음.
3. 웹에서 URL을 호출하면 인터넷 ---- 공유기 ---- ESP8266 ---- 도어락 으로 연결이 됩니다.
ESP8266은 들어온 요청이 올바른지 판단 후에 릴레이를 작동시키게 됩니다.
아이폰에서 웹주소를 바로가기 아이콘으로 바탕화면에 설치해놓고 실행하였습니다.
뭐 간단하죠?
좀더 스마트하게 하려면 블루투스 LE의 저전력 비콘 신호를 이용해서 일정 거리 이내로
접근하면 문이 자동으로 열리게 할 수도 있겠지만 앱개발을 해야하고 배보다 배꼽이 더 커지는 상황이
생길것 같아서 이쯤에서 마무리했습니다!!
