라즈베리 파이 관개
이 튜토리얼에서는 Raspberry Pi, 토양 수분 센서, 릴레이 및 펌프를 사용하여 자동 관개 시스템을 만드는 방법을 안내합니다. 구체적으로, 두 가지 응용 사례를 만드는 방법을 배웁니다:
- 응용 프로그램 1:
- 라즈베리 파이가 릴레이를 제어하여 토양 습기가 마를 때 펌프를 켜고 식물에 물을 줍니다.
- 라즈베리 파이가 릴레이를 제어하여 토양 습기가 젖었을 때 펌프를 끕니다.
- 응용 프로그램 2:
- 라즈베리 파이가 릴레이를 제어하여 토양 습기가 마르면 펌프를 5초 동안 켜고 나서 펌프를 끄고 토양 습기를 다시 확인합니다.
- 라즈베리 파이 - 토양 수분 센서 튜토리얼
- 라즈베리 파이 - 펌프 튜토리얼
- 라즈베리 파이는 토양 습도가 건조할 때 릴레이를 제어하여 펌프를 작동시켜 식물에 물을 줍니다.
- 라즈베리 파이는 토양 습도가 젖었을 때 릴레이를 제어하여 펌프를 끕니다.
- Raspberry Pi에 Raspbian 또는 기타 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.
- Raspberry Pi를 처음 사용하는 경우, 라즈베리 파이 - 소프트웨어 설치을 참조하세요.
- Linux 및 macOS의 내장 SSH 클라이언트 또는 Windows의 PuTTY를 사용하여 SSH를 통해 PC를 Raspberry Pi에 연결하세요. SSH를 통해 PC를 Raspberry Pi에 연결하는 방법을 참조하세요.
- RPi.GPIO 라이브러리가 설치되어 있는지 확인하세요. 그렇지 않은 경우 다음 명령어를 사용하여 설치하세요:
- Adafruit_ADS1x15 라이브러리를 설치하려면 Raspberry Pi 터미널에서 다음 명령어를 실행하세요:
- 라즈베리 파이 - 토양 수분 센서의 지침에 따라 센서를 보정하여 젖은-마른 THRESHOLD 값을 얻습니다.
- Python 스크립트 파일 auto_irrigation_1.py을 생성하고 다음 코드를 추가합니다:
- 코드에서 보정된 THRESHOLD 값을 업데이트하세요.
- 파일을 저장하고 터미널에서 다음 명령을 실행하여 Python 스크립트를 실행하세요:
- 터미널에서 결과 확인.
- 라즈베리 파이는 토양이 5초 동안 건조할 때 펌프를 켜고, 그 후에 펌프를 끌 것입니다.
- 파이썬 스크립트 파일 auto_irrigation_2.py를 생성하고 다음 코드를 추가하세요:
- 코드에서 보정된 THRESHOLD 값을 업데이트하세요.
- 파일을 저장하고 터미널에서 다음 명령을 실행하여 Python 스크립트를 실행하세요:
- 터미널에서 결과 확인.
준비물
| 1 | × | 라즈베리 파이 5 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 용량성 토양 수분 센서 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | ADS1115 ADC 모듈 | 아마존 | |
| 1 | × | 릴레이 | 아마존 | |
| 1 | × | 12V 펌프 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | Vinyl Tube | 아마존 | |
| 1 | × | 12V 전원 어댑터 | 아마존 | |
| 1 | × | DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 점퍼케이블 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 라즈베리 파이용 스크루 터미널 블록 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 라즈베리 파이 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트 | 아마존 |
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토양 습도 센서 및 펌프에 대하여
펌프 및 토양 수분 센서(핀아웃, 작동, 프로그래밍 등)에 익숙하지 않은 경우, 다음 튜토리얼이 도움이 될 수 있습니다:
선연결
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:
라즈베리 파이 코드 - 애플리케이션 1
관개 시스템을 다음과 같이 만들겠습니다:
자세한 사용 방법
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-rpi.gpio
sudo pip install Adafruit-ADS1x15
/*
* 이 라즈베리 파이 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 라즈베리 파이 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-irrigation
*/
import time
import Adafruit_ADS1x15
import RPi.GPIO as GPIO
# Create an ADS1115 ADC object
adc = Adafruit_ADS1x15.ADS1115()
# Set the gain to ±4.096V (adjust if needed)
GAIN = 1
# Single threshold for wet/dry classification (adjust as needed)
THRESHOLD = 45000
# GPIO pin connected to the relay module to control the pump
RELAY_PIN = 23
# Setup GPIO mode and relay pin as output
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RELAY_PIN, GPIO.OUT)
# Initialize pump state to OFF
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.LOW)
pump_state = False
# Main loop to read the analog value from the soil moisture sensor and control the pump
try:
while True:
# Read the raw analog value from channel A3
raw_value = adc.read_adc(3, gain=GAIN)
# Determine the wet-dry level based on the raw ADC value
if raw_value > THRESHOLD:
level = "DRY"
else:
level = "WET"
# Print the results
print("Raw Value: {} \t Wet-Dry Level: {}".format(raw_value, level))
# Control the pump based on the wet-dry level
if level == "DRY" and not pump_state:
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.HIGH) # Turn on the pump
pump_state = True
print("Pump State: ON")
elif level == "WET" and pump_state:
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.LOW) # Turn off the pump
pump_state = False
print("Pump State: OFF")
# Add a delay between readings (adjust as needed)
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
# Cleanup GPIO on exit
GPIO.cleanup()
print("\nExiting the program.")
python3 auto_irrigation_1.py
PuTTY - Raspberry Pi
Raw Value: 48520 Wet-Dry Level: DRY
Pump State: ON
Raw Value: 47235 Wet-Dry Level: DRY
Raw Value: 46032 Wet-Dry Level: DRY
Raw Value: 45047 Wet-Dry Level: DRY
Raw Value: 44047 Wet-Dry Level: WET
Pump State: OFF
Raw Value: 44047 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 44031 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 44023 Wet-Dry Level: WET
스크립트는 터미널에서 Ctrl + C를 누를 때까지 무한 루프로 계속 실행됩니다.
코드 설명
소스 코드의 주석에 포함된 줄별 설명을 확인하세요!
라즈베리 파이 코드 - 애플리케이션 2
우리는 관개 시스템을 다음과 같이 작동시킬 것입니다:
자세한 사용 방법
/*
* 이 라즈베리 파이 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 라즈베리 파이 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-irrigation
*/
import time
import Adafruit_ADS1x15
import RPi.GPIO as GPIO
# Create an ADS1115 ADC object
adc = Adafruit_ADS1x15.ADS1115()
# Set the gain to ±4.096V (adjust if needed)
GAIN = 1
# Single threshold for wet/dry classification (adjust as needed)
THRESHOLD = 45000
# GPIO pin connected to the relay module to control the pump
RELAY_PIN = 12
# Function to determine the wet-dry level based on the soil moisture percentage
def wet_dry_level(soil_moisture):
if soil_moisture > THRESHOLD:
return "DRY"
else:
return "WET"
# Function to activate the pump for a specified duration
def activate_pump():
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.HIGH) # Turn on the pump
print("Pump State: ON")
time.sleep(5) # Keep the pump on for 5 seconds
GPIO.output(RELAY_PIN, GPIO.LOW) # Turn off the pump
print("Pump State: OFF")
# Setup GPIO mode and relay pin as output
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(RELAY_PIN, GPIO.OUT)
# Main loop to read the analog value from the soil moisture sensor and control the pump
try:
while True:
# Read the raw analog value from channel A3
raw_value = adc.read_adc(3, gain=GAIN)
# Determine the wet-dry level based on the raw ADC value
level = wet_dry_level(raw_value)
# Print the results
print("Raw Value: {} \t Wet-Dry Level: {}".format(raw_value, level))
# If soil is wet, activate the pump
if level == "DRY":
activate_pump()
# Add a delay between readings (adjust as needed)
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
# Cleanup GPIO on exit
GPIO.cleanup()
print("\nExiting the program.")
python3 auto_irrigation_2.py
PuTTY - Raspberry Pi
Raw Value: 48520 Wet-Dry Level: DRY
Pump State: ON
Pump State: OFF
Raw Value: 42400 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 42600 Wet-Dry Level: WET
Raw Value: 42800 Wet-Dry Level: WET
펌프용 릴레이와 MOSFET 모듈 비교
이 프로젝트는 릴레이로 펌프를 켜고 끕니다. 12V DC 펌프는 MOSFET 모듈로도 구동할 수 있습니다.
| 릴레이 | MOSFET 모듈 | |
|---|---|---|
| 펌프 제어 | 켜기와 끄기만 가능 | 켜기, 끄기, 물의 양 조절(PWM) |
| 스위칭 소리 | 딸깍 소리가 남 | 없음 |
| 스위칭 시간 | 느림(밀리초 단위) | 매우 빠름 |
| 마모 | 사용할수록 접점이 낡음 | 마모되는 움직이는 부분이 없음 |
| 사용 가능한 펌프 | AC 및 DC 펌프 | DC 펌프만 가능 |
| 펌프 전원 전압 | 릴레이 정격에 맞는 전압 | 6V 이상 |
| 절연 | 예 | 예, PC817 포토커플러로 절연 |
| 이럴 때 선택 | AC 펌프 또는 단순한 ON/OFF | 물의 양을 조절하고 싶은 DC 펌프 |
식물에 물을 주는 데는 릴레이로 충분합니다. 물이 흙을 쓸어 가지 않도록 물을 약하게 흘리고 싶다면 MOSFET 모듈이 유용합니다. 펌프 안에는 모터 코일이 있으므로, MOSFET 모듈을 사용할 때는 펌프 양단에 플라이백 다이오드(1N4007 또는 1N5819)를 연결하세요. AC 펌프에는 릴레이가 필요합니다.
릴레이와 MOSFET 모듈 두 가지로 펌프를 배선하고 코딩하는 방법은 라즈베리 파이 - 펌프 튜토리얼을 참고하세요.
동영상
비디오 제작은 시간이 많이 걸리는 작업입니다. 비디오 튜토리얼이 학습에 도움이 되었다면, YouTube 채널 을 구독하여 알려 주시기 바랍니다. 비디오에 대한 높은 수요가 있다면, 비디오를 만들기 위해 노력하겠습니다.
