Greenhouse 원격관리시스템 Hardware 2

 

 

5. Greenhouse 원격관리시스템 Hardware

 

Greenhouse 원격관리시스템의 하드웨어는 크게 메인 프로세서 보드와 IO 보드, 그리고 Greenhouse 내부 상태를 센싱 할 수 있는 센서들과 액츄에이터로 구성된다. 시스템을 구성하는 하드웨어에 대해 알아본다. 

 

 

Greenhouse 원격관리 시스템을 구현하는 전체 포스팅은 아래와 같이 진행합니다. 참고하세요.

Greenhouse 원격관리시스템 개요 1

Greenhouse 원격관리시스템 Hardware 2

Greenhouse 원격 관리시스템 센서와 액츄에이터 3

Greenhouse 원격 관리시스템 액츄에이터 4

Greenhouse 원격 관리시스템 전원부 5

Greenhouse 원격 관리시스템 연결도 6

Greenhouse 원격 관리시스템 소프트웨어 테스트 7

Greenhouse 원격 관리시스템 서버프로그램과 카메라 8

Greenhouse 원격 관리시스템 안드로이드 앱 9

 

5.1 라즈베리 파이 – Raspberry Pi 3 Model B
라즈베리 파이(Raspberry Pi)는 영국의 라즈베리파이 재단(Raspberry Pi Foundation)에서 어린이들의 컴퓨터 및 과학 교육을 증진시키기 위해 만든 싱글 보드 컴퓨터 (Single-Board Computer)이다. 자세한 설명과 여러 기능들에 대해서는 https://www.raspberrypi.org/ 를 참고한다. 라즈베리파이 2 Model B는 2015년 2월에 출시한 보드로 전 모델에 비해 업그레이드된 모델이다. 대표적인 사양은 다음과 같다.

○ SoC (시스템온칩): Broadcom BCM2836 (CPU, GPU, DSP, SDRAM, USBport)
○ CPU: 900 MHz 쿼드코어 ARM Cortex-A7
○ GPU: Broadcom VideoCore IV @250MHz
○ RAM: 1GB SDRAM
○ 4개의 USB 2.0 포트
○ CSI 포트
○ HDMI 포트
○ 3.5mm 폰잭
○ 마이크로SD카드 (운영체제 및 저장공간)
○ 10/100 Mbit/s 이더넷 어댑터
○ 5V 800mA 전력 사용
○ 사이즈: 85.6mm x 56.5mm
○ 40 핀 GPIO (입출력, 통신 포트) 다음은 라즈베리 파이 2 Model B의 구성품 사양을 그림으로 나타내었다. (이미지 출처 : 메이크 셰어 http://makeshare.org/)  

 

메이크 쉐어  http://makeshare.org/)

 

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라즈베리파이의 특성과 활용법에 대한 자세한 설명은 “Smart IoT 설계 시스템” 을 참조한다. 

 

5.2 Greenhouse IO 보드 구성과 회로도 

 

센서로부터 센서값을 수집하거나 액츄에이터 제어하는 기능은 라즈베리 파이에 40 pin GPIO 케이블에 연결된 IO 보드를 통해서 수행한다. IO 보드는 센서 입력 전원(DC 3.3V, DC 5V)과 출력(ananlog, digital)을 갖는 여러 가지 센서들을 연결할 수 있도록 만든 회로 기판이다. 또한 IO 보드는 구동 전원(DC 5V)으로 무접점 릴레이를 제어하여 외부 액츄에이터의 전원을 제어하는 역할을 수행한다. 

 

IO 보드의 전체구성

 

IO 보드가 가지고 있는 커넥터들과 사양을 입출력을 구분하여 테이블로 나타내었다. 기본적으로 라즈베리 파이는 전원을 3.3V 사용한다. 다양한 센서와 액츄에이터, GPIO 핀을 사용하기 위해 설계된 IO 보드는 센서나 구동장치를 추가하는 등 확장이 가능하다. 

 

IO Adapter 보드의 입출력 사양

IO Adapter 보드의 입출력 사양
항목	사양	줄력/입력
인터페이스	40pin GPIO(라즈베리 파이)	GPIO
전원 공급	DC 3.3V, DC 5V	GPIO
6채널 AD 컨버터	MCP3208, SPI 인터페이스	입력
DC 3.3V 디지털 센서 커넥터	6포트	입력
DC 12V 전원 출력	6포트	출력
DC 5V 전원 출력커넥터	2포트	출력
DC 3.3V UART 커넥터	1포트	출력
	1포트	출력
GPIO 출력	9 pin Header	출력

 

라즈베리파이와 IO 보드는 40핀 케이블로 연결되고, IO 보드에 센서와 액츄에이터를 연결한다. 센서에 필요한 전원과 출력 형태에 따라 적당한 커넥터에 연결해야 한다. 아래 사진은 라즈베리파이와 40 pin 케이블로 연결한 IO보드에 할당한 입 출력 구성을 나타낸다.

 

IO 어댑터 보드

 

 

아래 사진은 할당한 IO 핀에 대응하는 라즈베리파이 GPIO 핀 번호를 나타낸 그림이다. 물론 다른 센서와 액츄에이터로 확장할 수 있다.

 

IO보드에 할당한 라즈베리파이 GPIO 핀 번호

 

 

 

IO Adapter보드가 가지고 있는 커넥터들과 사양을 입출력을 구분하여 테이블로 나타내었다. 

 

Input Output Board에 할당된 GPIO Pin Number 

외부 구성품	BCM Number	WiringPi Number
Raspberry Pi GPIO	40pin(1 ~ 40)	40 Pin(1 ~ 40)
온도센서	SPI interface ADC 0	SPI interface ADC 0
습도센서	SPI interface ADC 1	SPI interface ADC 1
조도센서	SPI interface ADC 2	SPI interface ADC 2
강우센서	SPI interface ADC 3	SPI interface ADC 3
기타 센서 예비	ADC 4 ~ ADC 7	ADC 4 ~ ADC 7
Water Pump	GPIO 17	0
FAN	GPIO 27	2
기타 액츄에이터 예비	GPIO 22, GPIO 5, GPIO 6, GPIO 13, GPIO 19, GPIO 26	3, 21, 22, 23, 24, 25

각 구성품의 회로도는 생략한다. - 필요한 분은 연락하기 바랍니다.

 

여기까지 하고 놀러 나간다. 다음 포스팅은 Greenhouse 원격 관리 시스템의 센서에 대해 알아보자. 인공지능 공부는 언제 하냐?