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😪 2022 모바일&스마트시스템 Mini Project - 수면 보조 시스템

설명

편안한 숙면을 도와주는 시스템이다. 숙면에는 온도, 습도, 조도가 중요하다.
이에 따라 사용자가 수면을 취한다는 상황을 가정으로 수면을 취하는 동안 변화되는 온도, 습도, 조도를 감지하고, 적정 수면 컨디션을 유지한다.
사용자는 웹을 통해 수면 보조 시스템을 활성화 할 수 있으며, 수면을 취하는 동안 온도, 습도, 조도, 거리 데이터를 수집한다.
수집된 데이터는 웹에서 그래프화 시켜서 보여준다.

가정 상황

상황(1): 침대 모서리에 접근할 경우

침대 한 면에 초음파 센서를 부착한다. 사용자가 수면을 취하며 좌우로 움직이는 상황을 가정하였다.
사용자가 부착된 초음파 센서 과도하게 접근하게 된다면 침대에서 떨어질 위험이 있어 라즈베리파이에 연결된 블루투스 스피커를 통해 경고음을 울린다.
침대 가장자리와의 거리는 웹의 그래프에 지속적으로 출력된다.

상황 (2): 수면 적정 습도보다 낮아질 경우

라즈베리파이에 부착된 습도 센서를 통해 방 안의 습도를 측정한다.
숙면에 도움을 주는 적정 습도는 40% ~ 60%이다.
습도 유지를 위해 가습기를 항상 켜놓고, 습도가 적정 습도를 넘어가면 가습기 가동을 종료한다.
위의 가습기는 아두이노와 가습기 모듈을 통해 구현한다. 습도는 웹에 그래프로 지속적으로 출력된다.

상황 (3): 수면 적정 조도보다 높아질 경우

방이 어두울수록 숙면에 도움을 준다. 하지만 수면 시 적당한 밝기를 원하는 사용자도 있다.
이러한 사용자를 위하여 라즈베리파이에 부착된LED를 통해 무드등을 구현한다.
본 시스템에서는 조도 센서를 통해 현재 방 안의 조도를 감지하여 무드등을 조절한다.
조도가 높아지면 LED 밝기를 낮추고, 조도가 낮아지면 LED 밝기를 올리는 방법을 통해 사용자가 원하는 조도 범위에 맞게 방 안의 조도를 조절한다.
조도는 웹에 그래프로 출력된다.

상황 (4): 수면 적정 온도보다 높아질 경우

온도가 높으면 수면에 방해가 된다. 실내 온도가 적정 온도를 넘어서게 된다면 선풍기를 가동한다.
온도는 웹에 그래프로 출력된다.

시스템 구조

하드웨어 구성

라즈베리 파이와 PC, LED 5개, 초음파 센서 1개, 조도 센서 1개, 스위치 1개, 블루투스 스피커 1개,
DC모터 1개, 모터 드라이브 1개, 아두이노 1개, 릴레이 모듈 1개, 가습기 모듈 1개를 사용한다.

관련 이미지

초기

1. 웹에서 시작하기 버튼을 눌러 장치들과 연결
   
2. 장치 동작 여부가 해당 페이지에 출력
   
3. 센서 값들이 그래프로 출력
   

침대 가장 자리 접근

침대 가장 자리에 사람(본 이미지에서는 상자로 대체)이 접근하면 블루투스 스피커를 통해 경고음 출력.

수면 적정 습도보다 높아질 경우

1. 초기 가습기는 가동되고 있다.(좌)
   
2. 실내 습도가 적정 습도를 넘어서게 된다면 가습기 가동이 중지된다.(우)
   

수면 적정 조도보다 높거나 낮아질 경우

초기

적정 조도보다 높아졌을 경우

조도가 높아짐에 따라 무드등 밝기가 낮아졌다.

적정 조도보다 낮아졌을 경우

조도가 낮아짐에 따라 무드등 밝기가 높아졌다.

수면 적정 온도보다 높아질 경우

초기

적정 온도보다 높아질 경우

온도가 높아짐에 따라 선풍기가 가동되었다.

결론

모바일&스마트 시스템 과목을 수강하며 정말 많은 것을 배웠다.
매번 소프트웨어적으로 동작하는 것만 배워왔다면, 이번 강의를 통해 하드웨어와 결합된 지식을 얻을 수 있어서 의미 있었다.
또한 이번 라즈베리 파이로 프로젝트를 진행하며 하드웨어적 지식을 많이 얻었을 뿐 아니라,
파이썬, JS와 같은 소프트웨어적 지식을 함께 얻을 수 있어서 좋았다.
마지막으로 통신(mqtt 등)과 같은 지식은 모르고 있었는데 이번 강의를 통해서 알게 되어서 의미 있었고,
이번 강의를 통해 얻은 지식을 바탕으로 다양한 모바일 프로젝트를 해보고 싶다.