공기질(air quality) 모니터 제작기

3D 프린팅을 하다보면 필라멘트가 녹는 냄새가 많이 납니다.

물론 건강에는 좋지 않을거라서 최대한 맡지 않으려고 하는데 그래도 조금은 맡게 됩니다.

 

그래서 공기질을 모니터링 하는 장비를 만들게 되었습니다.

 

측정항목은 미세먼지, 일산화탄소, 이산화탄소, 총유기화합물 이렇게 4가지 입니다.

(위에부터 차례순서대로)

 

1초에 한번씩 값을 표시하고 미세먼지만 10초 주기로 값을 표시합니다.

 

조금 떨어진 거리에서 입김을 불어주었을때 CO2, TVOC가 급격히 올라갔다 떨어집니다.

 

센서의 오차가 있겠지만 반응은 매우 빠른 편입니다.

 

공기질 모니터링

공기질 모니터링 장비 (전면부)

공기질 모니터링 후면부

 

우선 아두이노로 구현할 수 있는 환경관련 센서들 중에 몇가지를 선정해서 구매하였습니다.

 

특수한 가스 같은 것을 감지하는 센서는 굳이 필요가 없고 일상생활에서 실내공기질에 영향을 주는 몇가지만 측정할거라서 찾아본 결과 4가지 정도만 측정하는 것으로 정하고 센서를 구매하였습니다.

그리고 몇가지 재료도 같이 준비하였습니다.

 

<센서류>

CJMCU-811 : 총유기화합물(TVOC)와 이산화탄소(CO2)

MQ-7 : 일산화탄소

DSM501A : 미세먼지

 

<아두이노 외>

아두이노 우노

3.5인치 TFT 쉴드

USB C 전원모듈

소형 배기팬

 

먼저 기능구현을 위해 센서들을 연결하여 코딩을 진행합니다.

 

위쪽이 DSM501A 미세먼지 센서, 브레드보드 안쪽(OLED옆) CJMCU-811센서

 

하드웨어 연결은 각종 센서들은 아두이노 micro pro보드에 연결하였습니다.

micro pro 보드에서 센서값을 읽은 후에 값을 시리얼 통신으로 아두이노 우노 보드로 전달합니다.

코딩은 센서값을 읽는 것과 이를 UNO로 전달하는 크게 2개 파트인데, 각 센서값을 측정하는 것은 여러 블로그를 참고하여 작업하였습니다.

 

특히 DSM501A센서는 우리나라 삼영이라는 기업에서 만든 센서인데, 레퍼런스가 많지 않아서 좀더 레퍼런스가 많은 센서로 작업해도 괜찮을것 같습니다.

 

센서들을 UNO에 직접 연결 않하고 micro pro를 사용한 이유는 UNO에 TFT쉴드를 꽂으면 사용할 수 있는 핀이 없게 됩니다.

SD카드용 핀이 몇개 있긴하나 충분하지 않고, 그리고 더 큰 이유는 그래픽 라이브러리가 메모리를 많이 차지하기 때문에 센서용 라이브러리 조차 올리지 못하는 경우가 생깁니다.

 

그래서 센서를 처리하는 보드를 따로 준 것입니다.

 

micro pro보드에 센서들을 연결하여 테스트, 센서값은 시리얼 통신을 통해 uno보드로 전달

 

코딩과 테스트가 끝나서 전선으로 센서들과 전원을 연결하는 회로작업을 합니다.

전원은 메인을 UNO에 넣어주고 UNO에서 5V, 3.3V를 따오는 방식으로 연결하였습니다.

811센서가 3.3V를 사용하기 때문에 2개 전원이 다 필요한데, UNO는 친절하게도 3.3V 출력을 제공하고 있습니다.

 

UNO, MICRO PRO 보드와 각종 센서들을 연결

 

전선으로 연결된 micro pro보드와 센서들 등을 UNO위에 최대한 간섭되지 않게 글루건으로 붙여줍니다.

 

UNO와 전기적으로 절연을 하기위해서 3D프린터로 얇은 판을 출력하여 먼저 UNO에 붙힌 후 그 위에 센서들을 붙여 주었습니다. (하얀색 종이처럼 보이는거)

 

USB C 전원모듈은 UNO의 DC잭에 직접 연결해 주었는데, UNO의 DC전원은 최소 6V이상이 공급되어야 하기 때문에 일반 5V 아답터 연결을 사용할 수가 없어서 고속충전 아답터의 입력 (보통 9v, 12v)을 받아서 9V로 입력해주는 모듈을 사용하였습니다.

 

고속충전 아답터에서 9V입력을 하기 위해 사용한 전원 모듈

 

그리고 상자를 만들경우 내부가 밀폐되어 공기흐름이 없기 때문에 5V로 작동하는 작은 배기팬도 연결해 주었습니다.

전체적인 연결 모습니다.

 

UNO위에 간섭이 안되도록 붙여줌

지저분해 보여도 정상작동함

 

3D 프린터로 케이스를 출력합니다.

위에 구멍은 공기가 흡입되는 구멍입니다.

작은 구멍 여러개를 뚫어 주었습니다.

 

3D 프린터로 출력한 케이스

 

게이스안에 잘 넣어주면 조립은 끝나는데, 

넣은 모습은 못찍었습니다.

조립이 완성되면 깔끔한 모습의 장비가 완성됩니다.

 

상단 구멍으로 공기가 들어감

 

뒷부분에 배기팬이 달려있고 가로세로 3CM정도의 작은 크기인데, 공기질 측정에 필요한 적당한 양의 공기를 배출하고 있습니다.

 

전원은 USB -C 케이블로 연결, 아답터는 고속충전 아답터로만 가능

 

그래프는 아주 좋음 하늘색, 좋음 초록색, 보통 노란색, 나쁨 빨간색 이렇게 4단계로 구분해서 표시하도록 하여 숫자가 아니라 그래프의 색깔과 BAR의 크기로 직관적으로 알수 있도록 디자인해 주었습니다.

 

 

이상 간단한 제작기 였습니다.