How to make a great fine dust meter 1 - 미세먼지 측정기 개요

 

 

How to make a great fine dust meter 1  미세먼지 측정기 개요

 

메이커 활동, 오픈 소스 소프트웨어 하드웨어, 어드벤처 디자인 교과목에 대해 짧은 과정으로 새내기에게 안내하는 시간을 배정받았다. 수업 아이디어도 내고, 과정에서 꼭 다루어야 하는 내용을 포함하여 자료를 만들고 실행하기로 결정했다. 이론적인 내용과 간단한 실습이 포함되는데 프라모델 조립하듯이 단순하게 조립하여 미세먼지 측정 결과를 확인하는 실습이다. 어렵지 않지만 학생들에게는 임팩트가 크고, 미세먼지 측정기 한 세트를 갖게 되니 좋아할 수밖에 없다.

 

전체 과정을 적어보기로 한다. 우선 전체 구성과 PCB 모양을 가지고 설명하고, 다음 단계는 미세먼지 측정기를 구성하는 각 구성품 하나하나 테스트하는 방법을 알아보고 아두이노 IDE에서 어떻게 테스트하고 완성된 소프트웨어는 어떻게 동작하는지 설명한다. 약간은 지루하고 긴 과정이지만 이렇게 제품 하나를 설계하고 만드는 전 과정을 밟는 일은 아주 놀라운 결과를 가져온다.

 

미세먼지 측정기 실습에서 다룰 강의 전체 내용은 아래와 같다.

 

How to make a great fine dust meter 1 - 미세먼지 측정기 개요

How to make a great fine dust meter 2 - 버튼과 인터럽트

How to make a great fine dust meter 3 - 온도 습도 센서

How to make a great fine dust meter 4 - 미세먼지 센서

How to make a great fine dust meter 5 - OLED

How to make a great fine dust meter 6 - 아두이노 나노 보드를 Nano 33 IoT 보드로 교체

 

무엇이 되었든 한 사이클을 온전히 처음부터 끝까지 경험을 한 것과 일부분 일부분씩 해 본 것과는 많이 다르다. 끝까지 해보지 않았다면 전체를 알기는 힘들다. 당연히 다음에 하게 된다면 새로 해야 한다. 마치 Vocabulary 책 처음부터 100페이지까지 계속 보는 일과 같다. 일단은 되든 안 되든 처음부터 끝까지 칸이 좁은 사다리를 타고 올라가 보자.

 

우리가 만들 미세 먼지 측정기는 아래와 같은 기능을 갖는다. 물론 기판에 RTC(리얼 타임 클럭) 모듈을 달면 시계와 타이머로 동작을 하지만 너무 복잡해질 것 같아서 빼버리고, 소리가 나는 부저나 스피커는 나중에 필요하면 연결할 수 있도록 핀을 만들었다. 

 

미세먼지 측정기 동작모드

 

미세먼지 측정기 조립 테스트를 위해 아래와 같은 부품을 만들어 제공한다. 사실 작은 것 하나 만드는데도 상당한 시간과 품이 든다. 목적에 충실하기 위해 직선거리를 주행하기로 한다. 아래는 전체 지급받은 부품 목록이다. PCB 기판에는 아두이노 나노를 꼽도록 핀헤더 소켓을 만들었다. PCB에는 Molex 5267 3핀, 4핀, 2핀 커넥터를 솔더링으로 조립하였고, 각 부품에는 Molex 5264 커넥터에 클림핑을 한 전선을 연결하여 쉽게 보드에 조립하도록 하였다. 각 구성품의 모양과 커넥터 방향을 확인 후 조립한다.

 

 

미세먼지 측정기 구성품

 

미세먼지 측정기 PCB 모양과 구성품을 아래 그림에 나타낸다. 커넥터에 모든 부품을 연결하지는 않는다. 리얼타임 클럭도 너무 복잡해질 것으로 예상되어 뺐다. 각 구성품은 당연히 있어야 하므로 넣었지만 교육과 상황에 따라서 얼마든지 붙이거나 빼거나, 아니면 다른 센서로 교체도 가능하다. 3.3V, 5V, 남은 GPIO 핀을 테스트 포인트로 살려서 다른 센서를 사용하기에도 부족함이 없다.

 

아두이노 나노보드면 구조

 

OLED와 버튼이 위치하는 면 구조

위와 같이 다양한 부품을 꼽도록 하였지만 여기에서는 전부 사용하지는 않는다. 필요한 부품이나 센서를 연결하기 위해 GPIO 핀은 전부 테스트 포인트로 외부에 준비되어 있다. D2, A0, A1, A2, A3, A6, A7, AREF, D8, D13, D14, D10, D11, D12 가 쓸 수 있는 핀들이다. 위 노란 선 점퍼는 인터럽트를 따로 빼놓지 않아 점퍼를 날렸다. 실행하고 만들어 보지 않으면 모른다. 처음부터 완벽하게 잘하는 일은 자연과 신만이 한다. 인간은 늘 반복하면서 완벽해지려고 노력한다.

 

앞 뒤 보드면에 부품을 조립하며 아래와 같은 모양이 나온다. 우선 나노 보드에 부품을 연결한 상태를 보자. 나노 보드면에는 미세먼지 센서 PM2008M과 온도 습도 센서 DHT11, 9V 배터리 커넥터를 부품과 연결한다.

 

나노보드면 부품 위치

나노보드면 부품 연결

 

OLED와 버튼 보드면은 아래와 같이 연결한다. 연결하는 부품은 OLED와 RGB LED 모듈이다. OLED는 미세먼지 측정값을 표시하고 RGB LED는 미세먼지 측정값을 색으로 나타내는 데 프로젝트에서는 전등 역할을 할 수 있도록 했다. 숙제를 내준 것과 같다.  

 

OLED 버튼면 부품 위치

OLED 버튼면 부품 연결

 

이렇게 연결을 다 했다면 전체 연결한 사진은 아래와 같다. 9V 배터리 까지 연결했다면 버튼 면의 스위치를 ON 하면 미세먼지 측정기로 동작한다. 스위치의 옆에 빨간 점을 매직으로 찍어 놓았는데 그 방향이 전원 ON 방향이다. 위로 올리면 전원 OFF가 된다. 벌써 빠뜨리고, 잘못하고, 생각하지 못한 점들이 많아도 너~~ 무 많아 보인다. 처음 하면 다 그렇다. 

 

하드웨어 구성은 이 정도로 하고 아두이노 통합 개발환경과 각 구성품을 테스트 하는 포스팅을 다음에 올린다. 

 

자신감과 자존감은 반대의 감정이라고 한다. 자신감이 높으면 자존감이 떨어지고, 자존감이 높으면 자신감을 크게 갖지 못한다. 충만한 자신감에 고양되면 급격하게 자존감이 떨어져 상처 받는 일이 많아지고, 자존감이 크게 되어 모든 일에 초연하면 자신감은 줄어든다. 

 

두 가지 감정 사이에 자신에게 적당한 지점, 자신이 이길 수 있고, 감당할 수 있는 지점에서 파동을 고르게 유지한다. 무엇보다 강한 멘털이 중요하다. 무엇보다 목표가 생기고, 변해야 하는 상황이 오게 되면 누구도 피해 갈 수 없는 상황이 오기 마련이다. 부디 평화로운 항해가 되길 바란다.