모든 사물들이 인터넷에 연결되는 사물 인터넷 시대에 즈음하여 본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등과 멀티탭을 on/off 하고 조명등의 밝기와 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어하는 시스템을 제안한다. 라즈베리파이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다. 리모트컨트롤이 가능한 모든 가전제품들을 원격 제어하기 위해서는 IR 송신코드를 알아내어야 하는데 AVR 마이크로컨트롤러를 이용해서 IR 송신코드를 알아내는 방법을 제안했다. 상용의 사무실용 도어락을 개조하여 원격으로 개폐하는 방법을 제안했다. LED 조명의 밝기는 ATmega88로 PWM 신호를 발생시켜서 0에서 10 레벨까지 컨트롤했고 멀티탭의 제어는 ATmega32와 포토커플러, TRIAC를 사용하였다. 측정된 온도 및 조도는 Tiny44A를 사용하여 A/D 변환되고 SPI 통신으로 라즈베리파이에게 송신된다. 카메라는 라즈베리파이의 CSI(Camera Serial Interface) 헤드에 연결하였다. 스마트 멀티탭은 일정시간 동안 on 시킬 수 있고 미래시점에 on이 되도록 예약할 수 있다. 대기전력을 줄이기 위해서는 수동으로 멀티탭의 콘센트를 뽑거나 스위치을 꺼면 되지만 스위치를 꺼지 않고 외출한 경우에도 스마트폰으로 원격 제어하여 스위치를 꺼면 대기전력을 줄이는데 많은 도움이 될 것이다.
모든 사물들이 인터넷에 연결되는 사물 인터넷 시대에 즈음하여 본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등과 멀티탭을 on/off 하고 조명등의 밝기와 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어하는 시스템을 제안한다. 라즈베리파이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다. 리모트컨트롤이 가능한 모든 가전제품들을 원격 제어하기 위해서는 IR 송신코드를 알아내어야 하는데 AVR 마이크로컨트롤러를 이용해서 IR 송신코드를 알아내는 방법을 제안했다. 상용의 사무실용 도어락을 개조하여 원격으로 개폐하는 방법을 제안했다. LED 조명의 밝기는 ATmega88로 PWM 신호를 발생시켜서 0에서 10 레벨까지 컨트롤했고 멀티탭의 제어는 ATmega32와 포토커플러, TRIAC를 사용하였다. 측정된 온도 및 조도는 Tiny44A를 사용하여 A/D 변환되고 SPI 통신으로 라즈베리파이에게 송신된다. 카메라는 라즈베리파이의 CSI(Camera Serial Interface) 헤드에 연결하였다. 스마트 멀티탭은 일정시간 동안 on 시킬 수 있고 미래시점에 on이 되도록 예약할 수 있다. 대기전력을 줄이기 위해서는 수동으로 멀티탭의 콘센트를 뽑거나 스위치을 꺼면 되지만 스위치를 꺼지 않고 외출한 경우에도 스마트폰으로 원격 제어하여 스위치를 꺼면 대기전력을 줄이는데 많은 도움이 될 것이다.
In the era of the Internet of Things, where all physical objects are connected to the Internet, we suggest a remote control system using a Raspberry Pi single-board computer with ZigBee, which can turn an indoor light-emitting diode (LED) and a multiple-tap on and off, and with a smart phone can con...
In the era of the Internet of Things, where all physical objects are connected to the Internet, we suggest a remote control system using a Raspberry Pi single-board computer with ZigBee, which can turn an indoor light-emitting diode (LED) and a multiple-tap on and off, and with a smart phone can control the brightness of the LED as well as an electronic door lock. By connecting an infrared (IR) transmitter module to the Raspberry Pi, we can control home appliances, such as an air conditioner, and we can also monitor indoor images, indoor temperatures, and illumination by using a smart phone app. We developed a method of finding out IR transmission codes required for remote-controllable appliances with an AVR micro-controller. We suggest a method to remotely open and shut an office door by novating the door lock. The brightness level of an LED (between 0 and 10) can be controlled through a PWM signal generated by an ATmega88 microcontroller. A mutiple-tap is controlled using an ATmega32, a photo-coupler, and a TRIAC. The signals for measured temperature and illumination are converted from analog to digital by using the ATtiny44A microcontroller transmitting to a Raspberry Pi through SPI communication. Then, we connect a camera to the CSI head of the Raspberry Pi. We can turn on the smart multiple-tap for a certain period of time, or we can schedule the multi-tap to turn on at a specific time. To reduce standby power, people usually pull out a power code from multiple-taps or turn off a switch. Our method helps people do the same thing with a smart phone, if they are away from home.
In the era of the Internet of Things, where all physical objects are connected to the Internet, we suggest a remote control system using a Raspberry Pi single-board computer with ZigBee, which can turn an indoor light-emitting diode (LED) and a multiple-tap on and off, and with a smart phone can control the brightness of the LED as well as an electronic door lock. By connecting an infrared (IR) transmitter module to the Raspberry Pi, we can control home appliances, such as an air conditioner, and we can also monitor indoor images, indoor temperatures, and illumination by using a smart phone app. We developed a method of finding out IR transmission codes required for remote-controllable appliances with an AVR micro-controller. We suggest a method to remotely open and shut an office door by novating the door lock. The brightness level of an LED (between 0 and 10) can be controlled through a PWM signal generated by an ATmega88 microcontroller. A mutiple-tap is controlled using an ATmega32, a photo-coupler, and a TRIAC. The signals for measured temperature and illumination are converted from analog to digital by using the ATtiny44A microcontroller transmitting to a Raspberry Pi through SPI communication. Then, we connect a camera to the CSI head of the Raspberry Pi. We can turn on the smart multiple-tap for a certain period of time, or we can schedule the multi-tap to turn on at a specific time. To reduce standby power, people usually pull out a power code from multiple-taps or turn off a switch. Our method helps people do the same thing with a smart phone, if they are away from home.
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문제 정의
그러나 대부분의 논문들은 스마트 멀티탭이나 스마트홈 중 하나를 구현하였으나 본 논문의 목적은 스마트 멀티탭, 스마트 실내관리, 기존의 적외선 리모트컨트롤이 가능한 가전제품 등을 스마트폰, 라즈베리파이, 지그비 통신을 이용하여 통합적으로 제어 관리하는 것이다.
본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등을 on/off 하고 조명등의 밝기와 멀티탭 및 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어 하는 통합 실내 관리 시스템을 구현했다. ATmega88로 PWM 신호를 발생시켜 LED 조명을 컨트롤했고 멀티탭의 컨트롤은 ATmega32와 TRIAC를 사용하였다.
제안 방법
어플은 이클립스를 사용하여 Java와 XML로 구현하였다. Java로 시스템이 동작하는 코드를 작성하고, 어플의 화면 레이아웃은 XML로 만들었다. 어플리케이션에서 ⓐ부분을 터치하게 되면 현재의 이미지를 제거하고, 라즈베리파이에 연결되어 있는 카메라의 실내 정지영상이 1초에 4 프레임씩 전송되어 보인다.
이렇게 기본노드와 원격노드를 설정해서 단순한 전송 및 수신이 가능한 AT모드를 사용했다.[11] 라즈베리 파이의 Xbee가 전송한 데이터는 Xbee를 장착한 모든 사물들이 수신하기 때문에 다음과 같은 코드를 사용하여 전송하고 수신된 코드 데이터를 마이크로컨트롤러가 선택하고 분석하게 하였다.
본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등을 on/off 하고 조명등의 밝기와 멀티탭 및 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어하고 현재의 상태를 feedback 받아서 스마트폰에 나타내었다. 라즈베리파이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다.
본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등을 on/off 하고 조명등의 밝기와 멀티탭 및 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어하고 현재의 상태를 feedback 받아서 스마트폰에 나타내었다. 라즈베리파이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다.
본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등을 on/off 하고 조명등의 밝기와 멀티탭 및 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어하고 현재의 상태를 feedback 받아서 스마트폰에 나타내었다. 라즈베리파이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다.
공조 켬과 공조 끔 버턴은 에어컨을 켜고 끄는 버턴이며 모드 버턴을 누르면 에어컨 최대냉방, 적절냉방, 절약 냉방 중 하나를 선택할 수 있다. 에어컨 리모컨의 버턴들 이 눌릴 때 방출하는 적외선 신호를 측정하고 분석하여 라즈베리파이가 같은 적외선 신호를 만들어 송신하도록 프로그램 하였다.
라즈베리파 이에 적외선 송신 모듈을 연결하여 리모트컨트롤이 가능한 에어컨 등의 가전제품을 스마트폰 어플로 제어했으며 실내의 영상, 실내온도, 조도 등을 모니터링 했다. 온도 및 조도를 측정하기 위해서 Tiny44A를 사용하여 ADC 하고 SPI 통신으로 라즈베리파이에게 송신하고 카메라는 라즈베리파이의 CSI 헤드에 연결하였다.
인터럽트가 걸리고 다음 인터럽트가 걸릴 때까지의 시간을 타이머/카운터 0을 이용하여 측정 한다. 이 시간으로 각 비트의 0과 1을 결정하고 리모컨 송신부의 송신코드를 찾아내는 AVR 프로그램을 작성해서 송신코드를 찾아냈다.[12,13]
라즈베리파이는 스마트폰과 멀티탭 및 가전기기들을 연결하는 중계자 및 서버 역할을 한다. 즉, 스마트폰의 어플에서 보내온 데이터를 분석하여 각각의 사물에게 지그비를 통해서 전달해 주고 각 사물에서 보내온 데이터를 스마트폰으로 전달한다. 사용된 지그비는 802.
천정의 형광등은 모두 3세트인데 각 세트 당 2개의 형광등이 있는데 모두 LED 조명으로 교체했으며 각 세트마다 LED 컨트롤러와 ZigBee 모듈을 장착하였다. LED 조명의 각 세트는 자체 제작한 LED 컨트롤러로 PWM 제어가 가능하기 때문에 “꺼짐”에서 “레벨10”까지 밝기 변화를 줄 수 있다.
대상 데이터
본 논문에서는 라즈베리파이와 지그비를 이용하여 실내의 LED 조명등을 on/off 하고 조명등의 밝기와 멀티탭 및 출입문의 전자 도어락을 스마트폰으로 원격 제어 하는 통합 실내 관리 시스템을 구현했다. ATmega88로 PWM 신호를 발생시켜 LED 조명을 컨트롤했고 멀티탭의 컨트롤은 ATmega32와 TRIAC를 사용하였다. 대기 전력을 줄이기 위해서는 수동으로 멀티탭의 콘센트를 뽑거나 스위치을 꺼면 되지만 스위치를 꺼지 않고 외출한 경우에도 스마트폰으로 원격제어하여 스위치를 꺼면 대기전력을 줄이는데 많은 도움이 될 것이다.
오른쪽 위의 J1, J2에는 각각 LED조명이 연결되어 LED의 밝기 및 on/off를 각각 제어할 수 있다. LED 조명의 전원은 12V용 SMPS를 사용했으며 마이크로컨트롤러의 전원은 7805를 사용하여 만든 5V를 사용했다.
즉, 스마트폰의 어플에서 보내온 데이터를 분석하여 각각의 사물에게 지그비를 통해서 전달해 주고 각 사물에서 보내온 데이터를 스마트폰으로 전달한다. 사용된 지그비는 802.15.4 프로토콜을 사용하는 칩안테나 형태의 Xbee Series 1을 사용했으며 공장 출하시 채널은 C, ID는 3332 그리고 DH, DL, MY는 각각 0으로 설정되어 있다. 라즈베리파이에 연결된 기본노드인 Xbee는 모든 원격노드 Xbee에게 데이터를 전송하고 각각의 원격노드들은 기본노드에게만 데이터를 전송해야 한다.
원격노드 1은 MY=2, DL=1, 원격노드 2는 MY=3, DL=1, 원격노드 3은 MY=4, DL=1로 설정한다. 이렇게 기본노드와 원격노드를 설정해서 단순한 전송 및 수신이 가능한 AT모드를 사용했다.[11] 라즈베리 파이의 Xbee가 전송한 데이터는 Xbee를 장착한 모든 사물들이 수신하기 때문에 다음과 같은 코드를 사용하여 전송하고 수신된 코드 데이터를 마이크로컨트롤러가 선택하고 분석하게 하였다.
성능/효과
Fig 3의 왼쪽 하단에는 4개의 콘센트를 각각 제어하는 회로가 ATmega32의 PB0-PB3에 연결되어 있으며 회로는 포토커플러와 TRIAC으로 구성되어 상용전원을 on/off 제어한다. 대부분의 스마트 멀티탭에 관한 논문들은 릴레이 혹은 SSR(Solid State Relay)를 사용하여 각각의 콘센트를 제어하는데 본 논문에서는 상대적으로 부피도 작고 값도 싼 TRIAC를 사용하여 제조단가 및 부피를 줄일 수 있었다.[5,10]
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Zigbee란?
Zigbee는 저전력 저속 근거리 무선통신 프로토콜이며 확장의 용이성, 적은 전력소모, 저렴한 칩가격 등의 장점을 가지고 있으며 구현 측면에서 Bluetooth나 무선 LAN보다 간단하기 때문에 라즈베리파이에 Zigbee 모듈을 UART 통신으로 연결했으며 Baud rate는 19,200bps를사용했다.[5]
Zigbee의 장점은?
Zigbee는 저전력 저속 근거리 무선통신 프로토콜이며 확장의 용이성, 적은 전력소모, 저렴한 칩가격 등의 장점을 가지고 있으며 구현 측면에서 Bluetooth나 무선 LAN보다 간단하기 때문에 라즈베리파이에 Zigbee 모듈을 UART 통신으로 연결했으며 Baud rate는 19,200bps를사용했다.[5]
라즈베리파이는 어떤 역할을 하는가?
라즈베리파이는 스마트폰과 멀티탭 및 가전기기들을 연결하는 중계자 및 서버 역할을 한다. 즉, 스마트폰의 어플에서 보내온 데이터를 분석하여 각각의 사물에게 지그비를 통해서 전달해 주고 각 사물에서 보내온 데이터를 스마트폰으로 전달한다. 사용된 지그비는 802.
참고문헌 (13)
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Dae-Hyun Ryu, "Development of BLE Sensor Module based on Open Source for IoT Applications" JKIECS, vol. 10, no. 3, pp. 419-424, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.13067/jkiecs.2015.10.3.419
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Soon-Ja Lim, "Design and implementation of agriculture system for Internet of Things" Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 16, no. 12, pp. 8896-8900, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.12.8896
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