SENSORS/ACTUATORS

라즈베리 파이 DS18B20 온도 센서를 이용한 냉각 시스템

이 튜토리얼은 라즈베리 파이, 팬 및 DS18B20 온도 센서를 사용하여 온도를 조절하는 방법을 안내합니다.

온도가 너무 높으면 Raspberry Pi가 냉각 팬을 켭니다.
온도가 낮으면 Raspberry Pi가 냉각 팬을 끕니다.

DHT11 또는 DHT22 센서를 DS18B20 센서 대신 사용하려면, Raspberry Pi - Cooling System using DHT Sensor을 참조하세요.

Hardware Preparation

1	×	Raspberry Pi 4 Model B	Amazon
1	×	DS18B20 Temperature Sensor (WITH Adapter)	쿠팡 \| Amazon
1	×	DS18B20 Temperature Sensor (WITHOUT Adapter)	Amazon
1	×	4.7 kΩ resistor	Amazon
1	×	Relay	Amazon
1	×	12V DC Cooling Fan	Amazon
1	×	(Alternative) 5V DC Cooling Fan	쿠팡 \| Amazon
1	×	12V Power Adapter	Amazon
1	×	DC Power Jack	쿠팡 \| Amazon
1	×	Jumper Wires	Amazon
1	×	(추천) Screw Terminal Block Shield for Raspberry Pi	쿠팡 \| Amazon
1	×	(추천) USB-C Power Cable with On/Off Switch for Raspberry Pi 4B	Amazon
1	×	(추천) Plastic Case and Cooling Fan for Raspberry Pi 4B	Amazon
1	×	(추천) HDMI Touch Screen Monitor for Raspberry Pi	Amazon

공개: 이 섹션에서 제공된 링크 중 일부는 제휴 링크입니다. 이 링크를 통해 구매한 경우 추가 비용없이 수수료를 받을 수 있습니다. 지원해 주셔서 감사합니다.

Buy Note: Many DS18B20 sensors available in the market are unreliable. We strongly recommend buying the sensor from the DIYables brand using the link provided above. We tested it, and it worked reliably.

냉각 팬 및 DS18B20 온도 센서에 대하여

이 튜토리얼에 사용된 팬은 12v 전원 공급이 필요합니다. 전원이 공급되면 팬이 켜지고 그렇지 않으면 켜지지 않습니다. Raspberry Pi로 팬을 제어하려면 릴레이를 그 사이에 배치해야 합니다.

온도 센서와 팬(핀 배열, 작동 방식, 프로그래밍 방법 등)에 익숙하지 않다면, 다음 튜토리얼이 도움이 될 수 있습니다:

Wiring Diagram

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

배선 구성을 간단하고 체계적으로 만들기 위해, Raspberry Pi용 스크루 터미널 블록 실드 사용을 권장합니다. 이 실드는 아래와 같이 더욱 안정적이고 관리하기 쉬운 연결을 제공합니다:

Raspberry Pi Screw Terminal Block Shield

DS18B20 센서와 그에 따른 배선 어댑터를 함께 구매하는 것을 권장합니다. 이 어댑터에는 통합 저항기가 포함되어 있어 배선에 추가로 저항기를 사용할 필요가 없습니다.

시스템 작동 방식

라즈베리 파이는 온도 센서에서 읽기를 수행합니다.
온도가 허용된 최대치를 넘으면 라즈베리 파이가 팬을 활성화합니다.
온도가 허용된 최저 수준 이하로 떨어질 때, 라즈베리 파이는 팬을 끕니다.

루프는 계속 반복됩니다.

온도가 특정 값 이상이거나 이하일 때 팬을 활성화 및 비활성화하려면 상한값과 하한값을 동일한 숫자로 설정하기만 하면 됩니다.

DS18B20 센서를 이용한 냉각 시스템용 라즈베리 파이 코드

라즈베리 파이가 온도가 25°C보다 높을 때 팬을 활성화하고 온도가 20°C 이하로 떨어질 때까지 계속 작동하게 하는 코드를 작성합시다.

Detailed Instructions

Raspberry Pi에 Raspbian 또는 다른 Raspberry Pi 호환 운영 체제가 설치되어 있는지 확인하세요.
Raspberry Pi가 PC와 동일한 로컬 네트워크에 연결되어 있는지 확인하세요.
라이브러리를 설치해야 하는 경우 Raspberry Pi가 인터넷에 연결되어 있는지 확인하세요.
처음으로 Raspberry Pi를 사용하는 경우 Raspberry Pi 설정 방법을 참조하세요.
Linux 및 macOS의 내장 SSH 클라이언트 또는 Windows의 PuTTY를 사용하여 SSH를 통해 PC를 Raspberry Pi에 연결하세요. PC에서 Raspberry Pi에 SSH로 연결하는 방법을 참조하세요.
RPi.GPIO 라이브러리가 설치되어 있는지 확인하세요. 설치되어 있지 않은 경우 다음 명령어를 사용하여 설치하세요:

sudo apt-get update sudo apt-get install python3-rpi.gpio

Raspberry Pi에서 DS18B20 온도 센서를 사용하기 전에, Raspberry Pi에서 1-Wire 인터페이스를 활성화해야 합니다. Raspberry Pi에서 1-Wire 인터페이스 활성화 방법을 참조하세요.
다음 명령어를 실행하여 DS18B20 온도 센서를 위한 라이브러리를 설치하세요.

pip install w1thermsensor

Python 스크립트 파일 cooling.py을 만들고 다음 코드를 추가하세요:

# 이 Raspberry Pi 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 # 이 Raspberry Pi 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. # 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: # https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-cooling-system-using-ds18b20-temperature-sensor from w1thermsensor import W1ThermSensor import RPi.GPIO as GPIO import time # Constants THRESHOLD_ON = 25 # Upper threshold of temperature, change to your desired value THRESHOLD_OFF = 20 # Lower threshold of temperature, change to your desired value FAN_PIN = 21 # GPIO pin connected to relay, change to your desired GPIO pin # Setup GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(FAN_PIN, GPIO.OUT) def find_ds18b20_sensor(): for sensor in W1ThermSensor.get_available_sensors(): if sensor.type == W1ThermSensor.THERM_SENSOR_DS18B20: return sensor return None def read_temperature(sensor): try: temperature_celsius = sensor.get_temperature() return temperature_celsius except Exception as e: print(f"Error reading temperature: {e}") return None def control_fan(temperature): if temperature is not None: if temperature > THRESHOLD_ON: print("The fan is turned on") GPIO.output(FAN_PIN, GPIO.HIGH) elif temperature < THRESHOLD_OFF: print("The fan is turned off") GPIO.output(FAN_PIN, GPIO.LOW) # Find DS18B20 sensor ds18b20_sensor = find_ds18b20_sensor() if ds18b20_sensor is not None: print(f"DS18B20 Sensor found: {ds18b20_sensor.id}") try: while True: temperature = read_temperature(ds18b20_sensor) control_fan(temperature) time.sleep(0.5) except KeyboardInterrupt: pass finally: GPIO.cleanup() else: print("DS18B20 Sensor not found.")

파일을 저장하고 터미널에서 다음 명령어를 실행하여 Python 스크립트를 실행하세요:

python3 cooling.py

스크립트는 터미널에서 Ctrl + C를 누를 때까지 무한 루프에서 계속 실행됩니다.

센서 주변 환경의 온도를 변경하세요.
시리얼 모니터에서 팬의 상태를 확인하세요.

고급 지식

이 제어 방법은 온오프 컨트롤러로 불리며, 신호기 또는 "뱅뱅" 컨트롤러라고도 합니다. 이 방법은 구현하기 쉽습니다.

대안적인 접근 방식인 PID 제어기가 존재합니다. 이 온도 조절 방법은 더 안정적이지만 더 복잡하고 이해 및 구현하기 어렵습니다. 결과적으로 PID 제어기는 널리 사용되지 않습니다.

Video Tutorial

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