스마트팜

스마트팜의 자동화 설비는 개인이 직접 구축하지 않으면 초기비용 및 유지보수 비용을 감당하기 어려울 수 있습니다. 프로그래밍 기술을 이용하여 농업의 효율화를 이룰 수 있는 아이디어를 공유합니다. 여기에 적힌 아이디어들은 향후 소규모 스마트팜 장비를 통해 직접 테스트 해 볼 계획입니다.


목표: 우리 가족을 위한 안전한 먹거리 직접 생산!


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 PLC 아날로그 입출력 개념 및 결선  아날로그 신호가 PLC로 들어오면 우선 A/D 컨버터(Analog-Digital Converter)를 거치게 됩니다. A/D 컨버터는 아날로그 형태의 신호를 PLC에서 처리 가능하도록 디지털 형태로 변환시켜 줍니다.  PLC에서 다루는 아날로그 신호는 아래와 같은 형태가 있습니다. - 전압(Voltage) - 전류(Current) - 저항(Resistance) 신호의 형태에 따라 신호가 취급되는 값의 범위가 있습니다. 가장 흔히 사용되는 형태는 전류 형태이며 4-20mA 값을 주로 사용합니다. A/D 컨버터가 아날로그 값을 디지털로 변환할 때 사용되는 bit수를 분해능이라 합니다. 일반적으로는 16bit 길이가 사용됩니다. 다시말해 4-20mA 사이의 16mA를 16bit로 쪼개어 표현한다는 의미입니다. 따라서 분해능에 사용된 bit수가 많을수록 더 세밀한 단위를 취급할 수 있습니다. 아래 그림은 4-20mA 출력을 가지는 온도 트랜스미터(temperature transmitter)의 예입니다. 온도 트랜스미터와 온도센서가 연결되어 있습니다. 온도 정보는 트랜스미터에서 섭씨 0~100도로 계량화(calibrated) 됩니다. 즉, 섭씨 0도는 4mA, 섭씨 100도는 20mA가 되는 것입니다. 위 그림에서 온도 정보는 PLC로 바로 들어오지 않고 트랜스미터를 거쳤습니다. 온도 정보를 PLC가 바로 해석하기 보다는 트랜스미터에서 해석하여 전압이나 전류 형태로 변환하여 PLC의 전압/전류 아날로그 카드로 연결됩니다. 만약 트랜스미터가 없다면, 온도센서의 정보를 해석하기 위해 PLC에는 온도입력 모듈이 별도로 필요하게 됩니다. 전압/전류 아날로그 입력카드를 사용하면, 온도센서가 아니더라도 다양한 형태의 아날로그 데이터를 트랜스미터 전압/전류 형태로 취급할 수 있으므로, 좀 더 유현한 구조가 됩니다. 아날로그 입력 모듈의 결선법은 입력 신호가 전압인지, 전류인지에 따라 다릅니다. 전압/전류은 저항과 연...
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[주식] 한국거래소(KRX) 데이터 API 입문 가이드

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제너 다이오드에 저항을 연결하는 이유

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[PLC] 래더 다이어그램과 PLC

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래더 다이어그램과 PLC 래더 다이어그램은 전기적 작동 순서를 나타내는 전통적인 방법이자 현재에도 널리 사용되고 있습니다. 래더 다이어그램은 한 장치의 활성화 또는 켜짐이 미리 결정된 이벤트 순서에 따라 다른 장치를 켜는 방식으로 필드 장치의 상호 연결을 나타냅니다. 아래 그림은 간단한 전기 래더 다이어그램을 보여줍니다. 래더 다이어그램 예시 원래 래더 다이어그램은 기계나 장비를 제어하는 데 사용되는 배선 논리 회로를 나타내기 위해 고안되었습니다. 산업계에서 널리 사용됨에 따라 설계자 및 장비 사용자에게 제어 정보를 전달하는 표준 방법이 되었습니다. 래더 다이어그램은 사용 및 해석이 쉽고 업계에서 널리 수용되었기 때문에 PLC의 프로그래밍 언어가 래더 다이어그램을 모방하는 것은 자연스러운 일이었습니다. PLC의 목적은 기존 래더 다이어그램으로 설계되어 전선과 릴레이로 구성된 시스템을 보다 저렴하고 안정적인 방식으로 대체하는 것입니다. PLC는 소프트웨어 명령어를 사용하여 기존 래더 다이어그램 상 물리적으로 구현해야 하는 유선(wired) 상호 연결을 CPU에 논리적으로 구현합니다.  아래 그림은 위 예시용 래더 다이어그램을 PLC 형식으로 변환하는 과정을 보여줍니다.  물리적 I/O 필드 장치는 입력 및 출력 인터페이스에 연결되는 반면, 래더 프로그램은 PLC 내부에서 물리적 배선과 유사한 방식으로 구현됩니다(즉, 하드배선 대신 PLC CPU 내부에 소프트웨어적으로 배선됨). 앞서 언급했듯이 CPU는 입력 상태를 읽고 프로그램에 따라 출력 인터페이스를 활성화 시키고, 출력 인터페이스에 물리적으로 연결된 실제 출력 장치를 제어합니다. PLC 프로그램에서 명령어들은 참조하는 메모리 주소가 있습니다. 입출력 인터페이스에 할당된 메모리가 있고, PLC 명령어는 해당 메모리 주소를 참조하여 물리적으로 연결된 입출력 장치와 상호작용하게 됩니다. 끝.
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[아두이노] 74HC595 시프트 레지스터 연동

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74HC595 Shift register : Serial to Parallel 간혹 아두이노의 핀이 모자라는 경우가 있습니다. 이런 경우 시프트 레지스터가 해결책이 될 수 있습니다. 시프트 레지스터는 시리얼 데이터를 입력받아 여러 핀을 통해 병렬 출력해 주는 기능을 수행합니다. 흔히 사용되는 74HC595 시프트 레지스터와 아두이노를 연동해 보겠습니다. 74HC595는 8비트 데이터 입력, 시리얼입력으로 병렬출력, 그리고 3개의 상태를 가집니다. 다시말하자면 3개의 입력으로 8개의 출력을 제어할 수 있습니다.  74HC595와 반대 역할의 시프트 레지스터도 있습니다. 74HC165은 병렬데이터를 입력으로 받아 시리얼 데이터로 출력합니다. 이는 여러개의 입력 데이터를 적은 수의 핀으로 수집할 때 용이합니다. 74HC595는 두개의 내장 8비트 레지스터를 포함합니다. 첫번째는 시프트 레지스터(Shift Register)입니다. 74HC595에 클럭 펄스가 발생되면 두가지 일이 발생합니다. - 시프트 레지스터의 비트 0~6은 비트 1~7로 이동됩니다. - 클럭 펄스의 상승 에지 시점의 데이터 핀 상태가 비트 0에 저장됩니다. 74HC595의 두번째 레지스터는 저장/레치 레지스터(Storage/Latch Register)입니다. Latch 핀에 신호를 주면 시프트 레지스터의 내용이 저장/레치 레지스터로 복사됩니다. 저장/레치 레지스터는 74HC595칩의 Q A -Q H 핀에 연결되어 있습니다.  아래는 74HC595의 Pinout입니다. 신호선 명칭 위에 바(bar)가 있는 것은 네거티브 로직(negative logic)으로 해당 핀의 신호를 끄면 해당 기능이 동작한다는 의미입니다. - GND : 아두이노의 그라운드(ground) 핀과 연결합니다. - VCC : 아두이노의 5V 핀에 연결합니다. - SER (Serial Input) : 시프트 레지스터로 데이터를 입력하는 핀 - SRCLK (Shift Re...
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[스마트팜] EC/pH 미터 만들기: 아두이노로 전기 전도도 및 pH 측정

**EC (Electrical Conductivity)**와 pH 는 수경재배 및 농업 에서 중요한 파라미터입니다. EC 는 물속에 있는 이온들의 농도를 나타내며, pH 는 물의 산도나 알칼리도를 측정합니다. 이 두 값은 식물의 성장에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이를 측정하고 모니터링하는 것이 매우 중요합니다. 이 글에서는 아두이노와 센서를 사용하여 EC 및 pH 미터를 만드는 방법을 설명하고, 아두이노 코드 와 필요한 부품들 에 대해 다룰 것입니다. 1. EC 미터 (Electrical Conductivity) EC는 물속에 용해된 이온의 농도를 나타내며, 이는 영양분 농도 와 밀접한 관계가 있습니다. EC 미터는 일반적으로 전극 을 통해 전도도를 측정합니다. 아두이노와 연결된 EC 센서 는 물속에서 전기 전도도를 측정하고 그 값을 출력합니다. EC 센서 예시: Gravity: Analog Electrical Conductivity Sensor (V1) DFRobot EC Sensor 이 센서는 아날로그 신호 를 출력하며, 이를 아두이노에서 읽어 전도도를 계산할 수 있습니다. 2. pH 미터 pH는 물의 산도 또는 알칼리도를 측정합니다. pH 값은 식물이 영양소를 흡수하는 데 중요한 역할을 하며, pH 값이 너무 낮거나 높으면 식물의 성장이 방해받을 수 있습니다. pH 센서 예시: Gravity: Analog pH Sensor DFRobot pH Sensor pH 센서는 유리 전극 을 사용하여 산도 또는 알칼리도를 감지하고, 전압 을 출력합니다. 이 전압을 아두이노에서 읽어 pH 값을 계산할 수 있습니다. 3. 아두이노 코드 예시 pH 측정 코드 (아두이노) # define pH_SENSOR_PIN A0 // pH 센서가 연결된 아날로그 핀 float pHValue; void setup () { Serial. begin ( 9600 ); // 시리얼 통신 시작 } void loop ...
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[PLC] 센서 NPN, PNP 출력 타입별 결선방법 (OMRON E2E-X 시리즈 3선식 배선)

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센서를 선정할 때 NPN 출력을 선정할지 PNP 출력을 선정할 지 결정해야 할 때가 있습니다. 매번 헷갈리는 이 내용을 다시 정리해 봅니다. (1) NPN 출력 형식은 부하(load)가 전원의 +와 센서의 출력선 사이에 위치하게 됩니다. - 예를들어, PLC 입력측 COMMON에 DC24V 전원의 +단자를 연결하고 센서의 출력선을 PLC 입력단자와 연결한다고 보면 됩니다. 즉, 센서가 NPN 출력이면, 센서가 감지될 때 출력선으로 0V 선이 연결된다고 볼 수 있습니다. (2) PNP 출력 형식은 부하(load)가 센서의 출력선과 전원의 -단자 사이에 위치하게 됩니다. - 예를들어, PLC 입력측 COMMON에 DC24V 전원의 -단자를 연결하고 센서의 출력선을 PLC 입력단자와 연결한다고 보면 됩니다. 즉, 센서가 PNP 출력이면, 센서가 감지될 때 출력선으로 +24V 선이 연결된다고 볼 수 있습니다. 자주 사용되는 OMRON E2E-X 시리즈의 DC 3선식 NPN/PNP 배선도는 아래와 같습니다. (1) NPN OUTPUT NPN OUTPUT 센서를 사용하기 위해서는 PLC의 입력 배선은 소스 타입입니다. (2) PNP OUTPUT PNP OUTPUT 센서를 사용하기 위해서는 PLC의 입력 배선은 싱크 타입입니다. 끝.
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