옥상에서 양액을 사용하여 저면급액법으로 식물을 기르고 있습니다. 여름철에는 양액 소비량이 많아 매일 양액을 각 재배기에 부어주어야 하기 때문에 시간을 많이 사용하게 됩니다. 하루 이상 집을 떠나기도 어렵습니다. 시간을 벌기 위해 양액 공급을 자동으로 하는 방법을 찾게 되었습니다. 양액 만드는 것은 수동으로 하더라도, 만들어 놓은 양액을 식물로 공급하는 것이라도 자동으로 하고 싶은 것이지요. 우선 한 재배기에 적용할 것을 만들어 적용해보고, 보완하여 모든 재배기에 적용할 생각입니다. 한 재배기에 사용할 준비를 마쳐서 소개합니다. 그 동안 겨울이 되어 버렸네요. 봄이 오면 배관 자재를 사서 설치하려고 합니다.
1. 무선공유기 구입
옥탑방에서는 와이파이가 되지 않아 무선공유기를 구입했다. 무선공유기를 옥탑방에 놓고, 2층의 공유기에서 옥탑방의 공유기를 LAN선으로 연결하려고 한다.
2. 센서 홀더 제작
수위센서의 금속봉을 고정할 홀더를 3D 프린터로 만들었다.
센서 홀더: 수위센서의 금속봉을 끼우는 부품이다.
{water_level_sensor_holder_2024-10-06.png}
센서 클립: 센서 홀더에 금속봉을 끼운 후 클립으로 잠근다.
{water_level_sensor_clip_2024-10-06.png}
센서 캡: 센서 윗 부분을 덮어서 빗물이 들어가지 않도록 한다.
{sensor_cap_2024-10-13.png}
완성된 수위센서이다. 송신부와 연결될 부분은 비닐로 감싸서 빗물이 들어가지 않도록 할 생각이다. 왼쪽부터 GND 전극, 저수위 전극, 고수위 전극, 전원 전극이다. 이러한 형태의 수위센서와 프로그램으로 전극의 부식을 최소화하는 고안에 대해 특허 출원 했다. 2024.05.30 출원했으니 1년 6개월 후인 2025년 11월 말 쯤 공개가 될 것이다.
3. 전압 레귤레이터 구입
송신부는 식물이 자라는 곳에 있기 때문에 전력을 공급하려면 전선을 연결해야 한다. 옥상이 번잡해지지 않도록 태양전지로 전력을 공급하기로 했다. 태양전지의 출력전압은 변동이 심하다. 이를 5V의 일정한 전압으로 만들기 위해 전압 레귤레이터를 사용했다.
4. 태양전지 시험
옥상에서 태양전지와 레귤레이터로 전압이 제대로 나오는지 확인했다.
(1) 실험 준비
태양전지 - 레귤레이터 - nodemcu을 연결했다.
(2) 태양전지 전압
태양전지의 출력을 레귤레이터의 입력에 연결한 상태에서 전압을 측정했다.
태양전지의 출력 전압이 21.34V로 나왔다.
(3) 레귤레이터의 출력 전압
nodemcu로 연결되는 레귤레이터의 출력 전압을 측정했다.
5.17V가 나왔다. nodemcu의 입력 전압으로 적절함을 확인했다.
5. 수위 송신부 제작
엔클로저에 넣기 위해 수위 송신부의 모듈을 배치해 보았다. 수위 송신부는 양액의 수위값을 무선으로 라즈베리파이로 보내주는 역할을 한다.
송신부를 엔클로저에 넣었다. 두 세트의 외부 연결선이 있다. 오른쪽은 태양전지와 연결되는 전선이고, 왼쪽은 수위계에 연결되는 전선이다. 무선으로 신호를 보내기 때문에 측정 결과를 보내는 신호선은 없다.
실외에 설치할 것이기 때문에 케이블 그랜드를 사용하여 방수에 신경썼다. 효과가 얼마나 좋을지는 사용해봐야 알겠다.
명칭을 부여했다. 이름 모를 꽃이 이름을 받아 내 앞의 꽃이 되듯이...
6. 제어부 엔클로저에 넣기
제어부도 엔클로저에 넣고 명칭을 부여했다. 제어부는 내부가 복잡하다. 왼쪽은 수위 센서에, 아래 왼쪽은 DC 5V 어댑터에, 아래 오른쪽은 AC220V 전원에, 오른쪽은 펌프에 연결되는 전선이다.
7. 전체 동작 점검
전체적으로 동작을 점검했다. 가운데 검은색 라즈베리파이를 기준으로 아래쪽에 나열된 기기들과 윗쪽에 나열된 기기들이 있다. 아랫쪽에 나열된 기기들이 수위의 송신에 관련된 것이고 윗쪽에 나열된 기기들이 제어에 관련된 기기들이다.
(1) 송신부
왼쪽 컵에 수위 센서가 있고, 수위센서에서 나온 선이 송신부 엔클로저와 연결되었다. 송신부 오른쪽 반찬통은 자작한 직류전원장치이다. 식물이 자라는 곳의 수위를 읽어 무선으로 라즈메리파이로 보내준다.
(2) 중계부
라즈베리파이 싱글보드 컴퓨터이다. MQTT 통신으로 송신부로부터 무선신호를 받아 제어부로 무선신호를 보낸다. 라즈베리파이는 무선 통신을 중계하는 역할만 하기 때문에 전원 외에는 연결된 것이 없다.
(3) 제어부
왼쪽의 전등은 시험을 위해 펌프 대용으로 사용했다. 제어부 엔클로저 아래쪽에 수위센서가 연결되어 있다. 이 수위센서는 양액저장조의 수위를 측정한다. 오른쪽에는 AC 220V와 DC 5V를 공급하는 전선이 나와 있다.
8. 옥탑방에 설치
옥탑방에 무선공유기와 라즈베리파이를 설치했다. 봄이 올 때까지 사용하지 않지만 둘다 전원을 넣어두었다.
관련 글
"옥상 양액공급 자동화; 한 재배기에 적용; 프로그램 완성(2024.08.25)": 링크
진행 중에 겨울이 되어버렸습니다. 봄이 오면 배관 자재를 사서 설치하려고 합니다. 설치 후에 결과 올리겠습니다. 잘 되어야 할 터인데...^^!
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