프로젝트

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에너지를 절약하는 똑똑한 선풍기 만들기

2016-06-10 14:48:05

안녕하세요! Klant입니다. 

요즘은 S/W 교육에 대한 열기가 정말 뜨거운 것 같아요!

우리 나라 뿐만 아니라 전세계적으로 S/W 교육 열풍이 불고 있죠^^

많은 나라들이 S/W와 관련된 과목들을 필수 과목으로 지정하고 있는 추세입니다. 

 

우리나라의 경우도 교육부와 미래창조과학부가 "소프트웨어 중심 사회를 위한 인재 양성 추진 계획'을 발표하였고, 소프트웨어 인재를 양성하기 위한 발 빠른 움직임을 보이고 있습니다.

실제로 전국 초,중,고 900개교의 선도 학교에서 소프트웨어 교육을 진행 중이며, 2018년도부터는 초,중등 소프트웨어 교육이 필수화된다고 하네요!

 

이런 분위기 속에서 저도 소프트웨어 교육에 대해 관심을 가지고 있는데요. 

얼마전 교육부에서 배포한 '소프트웨어와 함께하는 창의력 여행'이라는 교재를 볼 기회가 있습니다. 

 

 

교재 안에는 정말 재미난 소프트웨어 코딩 컨텐츠들이 많았는데요!

그 중 피지컬 컴퓨팅으로 구현할 수 있는 컨텐츠들이 있어 하나 하나씩 만들어 보려고 합니다 ;)

 

 

처음 만들어 볼 것은 바로 '에너지를 절약하는 똑똑한 선풍기'입니다.

교실 모형(미니어처)를 만들어 구현을 해보았는데요~

프로젝트 진행에 있어서 박찬규 선생님께서 많은 아이디어를 주셨습니다^^

 

 

 

자 그럼 에너지를 절약하는 똑똑한 선풍기! 어떻게 제작하였는지 프로젝트를 살펴볼까요?

 

 

 

 

개요

 

<사진 출처 : Slowalk>

 

어느덧 무더운 여름이 찾아왔는데요~ 여러분들도 더위와 사투를 벌이고 있을거라 생각됩니다. 

"여름" 하면 빼놓을 수 없는 아이템! 바로 선풍기죠!

이글을 작성하는 지금도 선풍기 바람을 맞으며 더위를 달래고 있네요ㅎㅎ 

 

여름철에 뉴스에서 한 번씩은 볼 수 있는 소식! 바로 냉방용 전력 수요에 따른 전력난인데요. 

실제로 매 년 냉방용 전력 수요는 증가하고 있는 추세라고 합니다.

 

 

전력난이 심각한 요즘! 우리 모두 에너지 절약을 실천해야겠죠?

 

저 같은 경우 잠시 자리를 비울 때 선풍기 끄는 것을 잊을 때가 많습니다. 사람이 없을 때 선풍기가 돌아가면 결국 에너지 낭비가 되겠죠...

자리를 비울 때 선풍기를 끄는 것은 어려운 일이 아니지만, 참 실천이 어려운 것 같습니다.

사람이 있을 때만 선풍기가 켜지고, 없을 때는 자동으로 꺼진다면 얼마나 많은 에너지를 절약할 수 있을까요?

 

이번 프로젝트에서는 사람이 있을 때만 켜지고, 없을 때는 자동으로 꺼지는 선풍기를 만들어보겠습니다. 

GO! GO!

 

 

 

 

 

관련 튜토리얼

 

이 프로젝트에서는 적외선 장애물 감지 센서, DC 모터를 사용합니다. 

코코아팹 컨텐츠를 참고해 사용법에 대해 알아보세요! ;)

 - 적외선 장애물 감지 센서 사용하기

 - DC 모터 사용하기

 

 

 

 

 

 

부품 목록

 

NO 부품명 수량 상세 설명
1 오렌지보드  Arduino UNO
2 적외선 장애물 감지 센서 1

- Brand : Keyes 

- 작동 반경 : 2~40cm

- 구동 전압 : 3~6V

3 소형 DC 모터 (프로펠러) 2  
4 330Ω 저항  1  
5 다이오드 1  
6 트렌지스터 1  
7 브레드보드  1  
8 점퍼 케이블 12  

 

부품명 오렌지보드 소형 DC 모터 330Ω 저항  다이오드 트렌지스터 브레드보드 점퍼케이블 적외선 장애물 감지 센서
파트

 

 

 

 

 

 

작동 원리 

 

 

 

선풍기의 작동 원리는 아주 간단합니다. 

1. 적외선 장애물 감지 센서를 통해 장애물이 있는지를 식별합니다. 

2. 장애물이 식별 되었다면, DC 모터를 ON 시킵니다. 

3. 장애물이 식별 되지 않았다면 DC 모터를 Off 시킵니다. 

 

즉 동작에 있어서는 조건문 하나만 사용하는 간단한 알고리즘이죠 ;)

조건문의 조건에 해당하는 것이 적외선 장애물 감지 센서로부터 들어오는 데이터가 되는 것입니다.

 

 

 

 

 

하드웨어 Making

 

브레드보드 레이아웃

 

 

회로도(스케메틱)

 

 

 

 

 

소프트웨어 코딩

 

에너지를 절약하는 똑똑한 선풍기는 총 3가지로 구현이 가능합니다!

엔트리, 스크래치, 스케치 순으로 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

1. 엔트리 

엔트리 설치 및 사용 방법은 아래 링크를 참고해주세요!

 - 엔트리란? 

 - 엔트리를 이용해 피지컬 컴퓨팅 환경 구축하기.

 

 

 

2, Scratch to Arduino(S2A)

S2A 설치 및 사용 방법은 아래 링크를 참고해주세요!

- S2A_fm을 이용해 아두이노와 스크래치 연동하기

 

 

 

3. 아두이노 스케치(ino)

아두이노 IDE 사용 방법은 아래 링크를 참고해주세요!

 - 오렌지보드 FTDI Driver 설치하기

 - 아두이노 IDE 설치하기 - window

 - 아두이노 IDE 설치하기 - mac

 

/*
 제목    : 에너지를 절약하는 똑똑한 선풍기 만들기.
 내용   : 사람이 있을 때만 켜지는 스마트한 선풍기를 만들어 봅시다.
 */

//모터를 디지털 5번핀에 연결합니다.
int motor = 5;

// 실행시 가장 먼저 호출되는 함수이며, 최초 1회만 실행된다.
// 변수를 선언하거나 초기화를 위한 코드를 포함한다.
void setup() {
  // 5번에 연결된 motor를 출력핀으로 설정합니다.
  pinMode(motor, OUTPUT);
  // 시리얼 통신 속도를 9600bps로 설정합니다.
  Serial.begin(9600);
}

// setup() 함수가 호출된 이후, loop() 함수가 호출되며,
// 블록 안의 코드를 무한히 반복 실행된다.
void loop() {
  //아날로그 0번에 연결된 센서 값을 시리얼 모니터 창에 출력합니다.
  Serial.println(analogRead(A0));
  // 만약 센서 값이 100보다 작다면(적외선 장애물 감지 센서에 장애물이 인식되었다면)
  if (analogRead(A0) < 100) {
    //모터와 연결된 디지털 5번핀에 HIGH(1,ON) 신호를 줍니다.
    digitalWrite(motor, HIGH);
  }
  // 만약 센서 값이 100보다 크다면(적외선 장애물 감지 센서에 장애물이 인식되지 않았다면)
  else {
    //모터와 연결된 디지털 5번핀에 LOW(0,OFF) 신호를 줍니다.
    digitalWrite(motor, LOW);
  }
}

 

 

 

 

 

 

 

 

제작 과정 및 완성 모습

 

에너지를 절약하는 똑똑한 선풍기를 구현하기 위해 교실 배경의 모형을 제작하였습니다. 

일종의 인형의 집처럼요! 

교실을 구성하기 위해 피규어들과 선풍기 모형을 3D 프린터로 출력해보았는데 출력된 결과물들은 아래와 같습니다!

 

1. 책상

 

 

2. 의자 

 

 

3. 학생 

어디서 본 캐릭터라구요? 맞습니다. 어린 아이들이 열광하는 마인크래프트의 캐릭터이죠!ㅎㅎ

 

 

책상과 의자와 학생들을 합치면 짜잔! 아래 사진과 같은 모습이 됩니다. 귀엽지 않나요? 

 

 

 

4. 선풍기 구조물

선풍기가 달려 있는 구조물입니다. 구조물에는 DC모터와 적외선 장애물 감지 센서가 부착됩니다!

 

 

교실 배경은 아크릴과 우드락을 이용해 만들어보았습니다. 

교실 미니어쳐에 해당하는 피규어 및 구조물들을 살펴보았으니 이제 완성된 모습을 볼 차례만 남았네요!

두구 두구 두구~

 

 

 

아기 자기한 교실의 모습이 완성되었습니다!

빨간색 가이드 안에 있는 피규어는 적외선 장애물 감지 센서의 장애물 인식을 위해 사용되는 피규어입니다. 역시나 마인크래프트에 나오는 캐릭터이구요!

 

 

발표를 하기위해 손을 들고 있는 학생의 모습도 보이네요! ;)

 

 

선풍기 구조물의 모습입니다. 양쪽에 DC모터가 부착되어 있고, 가운데에 적외선 장애물 감지 센서가 부착되어 있는 모습입니다. 

즉 센서 및에 어떠한 물체가 위치하게 되면 센서를 통해 장애물이 감지되겠죠?

 

 

센서에 감지되는 영역을 표시하기 위해 바닥에 빨간색 가이드를 붙여놓았습니다. 

피규어를 빨간색 가이드 안에 놓아주면, 센서를 통해 장애물을 인식하게 됩니다.

 

 

센서를 통해 사람을 감지하지 않았을 때에는 선풍기가 꺼지고, 사람을 감지하면 선풍기가 켜지게 되는 것이죠! ;) 똑똑한 선풍기가 되었죠?

자 어떻게 동작하는지 궁금하시다구요? 

백문이 불여일견 동영상을 통해 감상해보시죠!

 

 

 

 

 

동작 영상

 

영상에서 확인할 수 있다시피 빨간색 가이드 라인 안에 피규어를 놓았을 때만 선풍기가 동작하는 것을 확인할 수 있습니다 ;)

 

 

 

 

 

Klant

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이유섭 2016-07-14 23:02:41

저도 한번 만들어 보고 싶네요. 3D 프린터로 피규어를 제작한 것도 인상적이네요.

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김홍일 2016-09-17 15:30:37

이 내용을 artmega128로 바꿔서 해보고 싶은데 괜찮을까요?

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인터누텔라 2016-09-26 02:26:32

좋군요. 한번 만들어봐야겠습니다.

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김기현 2016-10-10 17:07:37

아이디어가 좋네요.

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나원호 2016-10-18 16:50:06

자료 감사합니다

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윤동빈 2016-10-19 21:40:30

정말 유용할것 같네요ㅎ

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기봉조 2016-11-03 01:25:20

감사합니다

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박찬민 2016-11-17 10:24:22

좋은 아이디어네요

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송재윤 2017-05-10 15:29:21

한번 제작해보고 싶은데 3d 프린터에 문제가 있습니다 stl파일 좀 부탁드릴수 있을까요 연락기다리겠습니다 ㅜㅜ

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최용혁 2017-05-28 20:52:14

감사합니다

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예비생 2018-06-02 17:06:27

저기 트랜지스터, 다이오드 부품명 좀 알려주실 수 있나요?

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김영준 2018-06-05 00:36:50

궁금한게있어서.. 머 좀 물어보고싶은데.. 혹시 대화 가능하신가요 ?