팀프로젝트로 한 자동 블라인드 + 도트매트릭스

안녕하세요! 

 

홈 네트워크 수업시간에 자동 블라인드 + led 이용한 팀프로젝트 또한 올려봅니다!

 

그때 도트매트릭스와 조도센서를 이용한 자동블라인드와 사운드센서를 통해 소리의 크기에 따라 달라지는 도트매트릭스의 모양변화를 만들었는데요

 

원래 맨 처음에는 도트맥트릭스가 아닌 네오픽셀을 이용하려 했습니다. 시중의 네오픽셀에 관한 코드들이 더 많기도 했고요! 네오픽셀을 이용하려 했는데 교수님이 기자재가 오는데 시간이 너무 걸릴 것같다고 가지고 계신 기자재 이용하면서 시행착오를 겪었네요..

 

1. 프로젝트 목적(필요성)

1. 프로젝트를 선정하게 된 이유

• 코로나로 인해 홈족이 크게 늘어남에 따라 주거공간의 고정적인 역할을 벗어나 다양한 활동을 할 수 있는 멀티공간이 제안되고 있으며, 이에 따라 기존 주거공간에 대한 공간적 한계 인식에서 벗어나 홈파티를 즐길 수 있는 스마트 멀티공간을 제공하고자 해당 프로젝트를 선정함.

• 조도센서를 통해 서브모터를 제어하여 물체를 이동시키는 기술을 이해하고자 함.
• 사운드센서를 통해 소리를 감지하여 소리의 크기에 따라 도트매트릭스를 제어하는 기술을 이해하고자 함.

2. 현황 분석

• 기존에 일상에서의 편리함을 목적으로 한 AI스피커는 대중화 되어 있지만, 이용자가 원하는 미(美)를 충족시켜주는 것을 목적으로 하는 소리 인식 인터랙티브 모듈화 제품은 아직 많이 대중화가 되어 있지 않음.
• ‘프라이빗 미니 클럽’은 한정된 공간에서 분위기 전환을 위한 색다른 모듈화를 제공하며, 주거공간의 활용도가 점점 다각화되고 있는 요즘, 활용도가 점차 다양해질 것으로 예상함.
• 매트릭스는 현재 대부분 시계 및 온도를 나타내는 전광판으로만 이용되고 있음.
• 자동 블라인드의 경우 블루투스나 리모콘로 조절 가능한 이용한 자동 블라인드는 있으나, 햇빛의 양에 의해 조절되는 스마트 블라인드는 많지 않음.
• 이용 현황 관련 사진(전광판 및 블루투스 리모콘을 이용한 자동 블라인드)

 

 

2. 프로젝트 구성도 및 세부기능

1.  프로젝트 구성도

프로젝트 구성도

2. 세부기능 및 시스템 동작 시뮬레이션

• 우드락으로 미니어처 주거공간을 형성한다.
• 아두이노 우노에 연결된 조도센서가 창문 밖에 빛의 양이 일정 이상 받게 되면 서보모터가 움직이면서 블라인드가 자동으로 내려가 닫히고, 빛의 양이 줄어들어 일정 미만으로 내려가면 서보모터에 의해 블라인드가 올라간다.
• 이는 사용자가 원한다면, 해가 떠있는 낮에도 거주하는 공간을 어둡게 만들어 나만의 프라이빗한 공간을 형성할 수 있다는 데에 그 의의가 있다.
• 그 다음 아두이노 메가 2560에 연결된 사운드 센서로 소리를 감지하여 소리 크기에 따라 범위를 설정해 도트 매트릭스의 출력되는 모양이 변동된다.
• 관련 사진

이런식으로 구성하려고 했습니다!

 

3. 추진 일정 및 활동 내용

9주차

프로젝트 계획서 재작성(부족한 부분 보안 작성). 조도센서, 서보모터, 사운드 센서 부품 확인을 위한 예제코드 테스트.

 

10주차

네오 픽셀에서 도트 매트릭스로 부품 변경. 스마트 홈으로 사용할 도면 설계도 제작 및 도면 절단.

11주차

부품(2차) 재확인 예제코드 테스트. 스마트 블라인드 코드, 사운드센서로 도트 매트릭스 제어 코드 1차 작성.

12주차

도트 매트릭스 코드 수정. 도트 매트릭스 모양 디자인하여 엑셀로 만들어 정리.

13주차

도트 매트릭스 10개 배선 연결 및 도트 매트릭스 코드 수정.

14주차

도트 매트릭스 코드 수정 및 추가 모양 디자인.

15주차(보강주)

도트 매트릭스 사용 개수 변경 및 도트 매트릭스 코드 최종 수정. 합선, 쇼트 등 배선으로 인한 문제 해결을 위한 프로젝트 내용 수정 및 기자재 재연결. 프로젝트 완성 후, 시연 동영상과 결과물 사진 수집 및 결과 보고서 작성 시작.

 

위와 같이 7주차정도 되는 시간안에 완성해야 하는 프로젝트였어서 교수님이 어려운 거 하지말라고 해서 그 안에 완성이 가능할 것 같았습니다. 하지만 전력부족인데 잘 되다가도 전력때문에 포트 연결 실패라고 자꾸 뜨더라고요..ㅜㅜㅜ

코드 컴파일해서 다 고쳐두니 포트 연결 오류가 뜨니 미칠 노릇이었습니다...

 

4. 사용 기자재

 

5. 프로젝트 회로 연결

1) lc1 (도트 매트릭스 1)

아두이노 메가 2560	도트매트릭스
5V	5V
GND	GND
D12	DIN
D11	CS
D10	CLK

 

2) lc2 (도트 매트릭스 2)

아두이노 메가 2560	도트매트릭스
5V	5V
GND	GND
D25	DIN
D22	CS
D23	CLK

 

3) lc3 (도트 매트릭스 3)

아두이노 메가 2560	도트매트릭스
5V	5V
GND	GND
D33	DIN
D31	CS
D32	CLK

 

4) 사운드 센서, 서보모터, 조도 센서

기자재	아두이노	핀
사운드 센서	아두이노 메가 2560	A0
서보모터	아두이노 우노	D13
조도 센서	아두이노 우노	A0

 

6. 도트매트릭스 디자인

 

위에 말한 것처럼 프로젝트를 진행하면서 원래는 사운드센서로 네오픽셀을 제어하려 했으나 네오픽셀 기자재가 배송 기간이 오래 걸릴 것으로 예상하여 네오픽셀 대신 도트 매트릭스로 하기로 내용이 바뀌게 되었고, 도트 매트릭스를 10개를 사용할 예정이었으나, 과도한 전력으로 아두이노 자체 내에 전력만으로는 부족해 외부 전력을 연결하려 했으나, 포트 연결 문제나 합선 등 다양한 문제 발생으로 인하여 도트 매트릭스의 개수를 3개로 줄여서 사운드센서로 도트 매트릭스를 제어하게 되었습니다... 예기치 않은 오류해결이 진짜 너무 어려웠습니다.

 

7. 프로젝트 결과물

 

8. 고찰

1. 프로젝트를 진행하면서 발견했던 문제점과 해결 방안

• 문제점1 : 위에서 언급한 것과 같이 도트 매트릭스 32*8 10개와 서브모터를 같이 사용하려고 하니 아두이노 내부 전력으로는 부족한 것뿐 아니라 여러 개의 선을 연결하다 보니 합선과 쇼트가 나타나게 되었다. 또한 외부 전력 연결시 문제가 발생하였고 4번 포트를 잘못 사용하여 쇼트가 나게 되었으며 도트매트릭스 4개가 넘어가게 되면 갑작스럽게 USB 연결 포트 인식이 안 되었다.
• 해결 방안1 : 4번 포트를 사용하지 않도록 코드 수정 후 센서가 구동되는지, USB 연결 포트 인식이 되는지 테스트 하고 제대로 작동하면 센서를 하나씩 추가하면서 배선을 재연결하였다. 또한 외부 전력을 사용하지 않기로 결정 후 아두이노 내부에서 사용할 수 있는 전력만을 사용하여 도트 매트릭스 개수를 최종적으로 3개로 줄여서 진행
• 문제점2 : 아두이노 메가 2560에 연결하는 기자재가 5개 이상으로 즉, 4개를 초과하게 되면 포트가 안 뜨게 되며, 코드 문제가 아닌 다른 문제로 인해 기자재가 별로 없었던 상태일 때 잘 돌아가던 파일이 갑자기 업로드 완료가 되지 않고 프로그램적 오류가 발생한다. 프로젝트를 완성해내기 위해 필요한 최소한의 기자재들도 아두이노 메가에 2560에 연결하지 못하는 상태가 됨
• 해결 방안2 : 결국은 아두이노 메가 2560에는 사운드 센서와 최소한의 도트 매트릭스 3개를 연결하고, 아두이노 우노 보드를 추가해서 조도센서와 서보모터를 연결해 스마트 블라인드를 구현

2. 프로젝트 결과물에 대한 개선 방안

• 프로젝트에 사용한 도트 매트릭스는 픽셀 색깔을 한 가지만, 오로지 빨간색만 나타낼 수 있어 색을 나타냄에 있어 제한적이다. 또한 다양한 예제가 없어 코드 적용에 많은 어려움이 있어 도트 매트릭스 대신 처음에 구상했던 네오픽셀을 이용하면 미(美)를 충족시켜주는 것을 목적으로 하는 소리 인식 인터랙티브 모듈화 제품으로 완성 및 개선이 가능할 것이다.
• 시간의 부족 및 포트 인식 오류로 인해 다양한 디자인을 적용하지 못한 것에 대해 더 여러 디자인을 추가한다면 미의 부분에서도 사용자들의 만족감을 높여줄 수 있을 것이다.
• 뿐만 아니라 아래 활용방안에도 언급했듯이 스마트 블라인드에 조도센서 뿐 아니라 더 나아가 블루투스 또는 리모컨으로 제어할 수 있도록 코드를 수정을 하여 제어 시 사용자가 원할 때 조절 가능한 스마트 블라인드로 개선시켜서 만들 수 있다.

 

11. 시연동영상

다음에 기회가 된다면 도트 매트릭스말고 네오픽셀을 이용해서 보충하고자 합니다! 저 혼자서는 해결하지 못한 걸 팀으로 하니 확실히 보충하면서 해결할 수 있었습니다!