DIY 무선 물탱크 경보기를 만드는 방법

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정원이나 수영장, 가정용 물탱크를 관리하시는 분들이라면 무선 수위 경보 장치를 통해 안심하고 생활할 수 있습니다. 본인에게 꼭 맞는 맞춤형 DIY 무선 경보 장치를 만드는 방법을 소개합니다.

무선 물/염수 탱크 수위 경보기를 직접 제작해야 하는 이유는 무엇일까요?

이전에 홈어시스턴트와 연동되는 초음파 센서를 활용한 DIY 수위 감지기 제작법을 공유한 적이 있습니다. 당시 제작한 장치는 전선 연결과 전원 공급이 필수적이었고, 홈어시스턴트 소프트웨어 설치도 필요했습니다.

하지만 이번에 만들고자 하는 장치는 송신기와 수신기 모듈로 구성됩니다. 이들은 무선으로 데이터를 주고받으며 실시간으로 물 또는 염도 레벨을 표시합니다. 필요에 따라 홈어시스턴트와 간편하게 통합할 수 있지만, 홈어시스턴트 없이도 작동하며 수위 정보를 확인할 수 있습니다.

무선 물탱크 수위 표시 및 경보 장치를 직접 만들면 기존의 유선 방식이 가진 다양한 문제점을 해결할 수 있습니다.

  • 전선이 필요 없어 벽이나 천장 등을 따라 복잡하게 배선할 필요가 없습니다. 덕분에 설치가 매우 간편합니다.
  • 하나의 송신기를 만들어 탱크에 부착한 후, 필요에 따라 수신기를 여러 개 만들어 원하는 장소에 편리하게 설치할 수 있습니다.
  • 전선이 없으므로 마모 상태를 자주 점검할 필요가 없습니다.
  • 전선을 사용하지 않아 추가적인 비용 지출을 줄일 수 있습니다.
  • 유선 방식처럼 수신기 위치가 제한되지 않아 원하는 곳에 자유롭게 배치할 수 있습니다.
  • 전압 누출이나 전원 손실 위험(감전 위험)이 없어 안전합니다.

준비물

DIY 수위 센서 및 경보기를 제작하기 위해 필요한 준비물은 다음과 같습니다.

  • NodeMCU 또는 D1 Mini와 같은 ESP8266 마이크로컨트롤러
  • 433MHz 무선 송수신기 모듈 – 시중에서 구매하거나 HT12E/HT12D 인코더/디코더 IC 및 433MHz 송수신 회로 모듈을 사용하여 직접 제작
  • 브레드보드 또는 PCB(인쇄 회로 기판)
  • 점퍼 와이어
  • 전자 부품(상세 내용은 회로도 참고)
  • 납땜 인두 및 납땜
  • 드라이버와 펜치
  • 송신기 회로용 4.2V 리튬 이온 배터리

1단계: 무선 물탱크 경보기 회로 설계

필요한 모든 부품을 연결하거나 납땜하기 전에 아래 회로도와 사진을 참고하세요. 다음 단계로 넘어가기 전에 회로도와 브레드보드 또는 PCB의 부품 연결 상태를 다시 한번 꼼꼼히 확인하여 오류나 누락된 연결이 없는지 확인해야 합니다.

433MHz 물탱크 수위 수신기 회로도:

브레드보드에 구성한 완성된 433MHz 물탱크 수위 수신기 회로:

433MHz 물탱크 수위 송신기 회로도:

브레드보드에 구성한 433MHz 물탱크 수위 송신기 회로:

송신기 회로에서는 4개의 플로트 스위치를 연결할 수 있습니다. 공통 와이어를 모든 플로트 스위치에 연결하고, 데이터 와이어는 각각 연결합니다. 이렇게 연결한 플로트 스위치는 송신기 회로도에 표시된 대로 물탱크 내부에 설치합니다. 수위가 특정 수준에 도달하면 플로트 스위치가 작동하여 수신기 모듈에 신호를 보내고 해당 LED가 켜집니다.

플로트 스위치 대신 금속 스트립을 사용해 물탱크 내부 표면에 부착할 수도 있습니다. 하지만 식수로 사용되는 물탱크에는 플로트 스위치를 사용하거나 초음파 수위 센서를 제작하는 것이 좋습니다.

2단계: 무선 물탱크 경보기 테스트

무선 물탱크 경보기를 설치하기 전에 테스트를 통해 정상적으로 작동하는지 확인하는 것이 중요합니다. 우선 빈 양동이를 준비하고, 모든 플로트 스위치를 탱크 내부에 설치합니다. 송신기 회로도에 표시된 것처럼 서로 다른 수위 높이에 위치하도록 설정합니다.

그다음, 송신기와 수신기 모듈에 전원을 연결합니다. 탱크에 물을 채우기 시작하면, 수위가 올라감에 따라 첫 번째 플로트 스위치가 작동하고, 수신기 모듈의 LED가 켜지는 것을 확인할 수 있습니다. 마찬가지로 다른 플로트 스위치들도 수위가 상승함에 따라 차례대로 작동하면서 모든 LED가 켜져야 합니다.

다음으로는 수신기와 송신기의 거리를 점차 늘려가며 무선 통신 가능 거리를 확인해야 합니다. 데이터가 성공적으로 수신되는지, 전송된 데이터에 따라 LED가 켜지거나 꺼지는지 확인하십시오.

만약 통신 거리가 더 필요하다면 안테나를 연결해 볼 수 있습니다. 모듈에 안테나가 포함되어 있거나, 송신기와 수신기 모듈 각각에 안테나를 별도로 구매하여 연결할 수 있습니다.

3단계: 탱크에 무선 수위 경보 장치 설치

테스트 결과가 만족스럽다면 무선 물탱크 경보기를 설치합니다. 송신기 모듈은 물탱크 외부에 안전하게 보관해야 합니다. 플라스틱 용기나 날씨에 강한 실리콘 밀봉 처리된 3D 프린팅 케이스를 사용하는 것이 좋습니다.

4단계: 자동화를 위해 홈어시스턴트와 연동

NodeMCU 또는 D1 Mini 마이크로컨트롤러를 수신기 회로에 연결하여 무선 물탱크 시스템을 더욱 스마트하게 만들 수 있습니다. 회로를 홈어시스턴트와 연동하면 수위가 100%에 도달했을 때 자동으로 물 펌프를 끄거나 반대로 수위가 낮아졌을 때 물 펌프를 작동시키는 등 다양한 자동화 기능을 구현할 수 있습니다.

또한, 스마트폰으로 탱크의 수위 상태를 실시간으로 알려주는 알림 기능도 추가할 수 있습니다.

아래 회로도에 표시된 대로 NodeMCU 또는 D1 Mini를 사용하여 수신기 회로를 확장하고, ESPHome을 사용하여 다음 코드를 컴파일/플래시하면 됩니다.

ESPHome으로 코딩하고, 펌웨어를 컴파일하여 NodeMCU 또는 D1 Mini에 플래시하는 방법에 대한 자세한 내용은 “홈어시스턴트를 이용한 무선 초인종 제작 가이드”를 참고하십시오.

아래 코드를 ‘captive_portal’에 붙여넣으세요.

 captive_portal:
web_server:
  port: 80
binary_sensor:
  - platform: gpio
    pin: GPIO16
    name: "100% Water - Tank Full"
    device_class: motion
  - platform: gpio
    pin: GPIO14
    name: "75% Water"
    device_class: motion
  - platform: gpio
    pin: GPIO12
    name: "50% Water"
    device_class: motion
  - platform: gpio
    pin: GPIO13
    name: "25% Water"
    device_class: motion

NodeMCU 또는 D1 Mini의 IP 주소로 접속하여 (Wi-Fi 네트워크 및 홈어시스턴트에 연결된 후) 상태를 확인할 수도 있습니다.

DIY 무선 물탱크 경보기를 통해 물과 전력을 절약하세요

DIY 무선 물탱크 경보 장치를 만드는 것은 매우 보람있고 경제적인 프로젝트입니다. 이 프로젝트를 통해 물 낭비를 줄이고, 전력과 비용을 절감하며, 마음의 평화를 얻을 수 있습니다. 유선 물탱크 경보 장치와 달리 이 무선 경보 장치는 간편하게 설치할 수 있어 건물 내 복잡한 배선을 피하고자 하는 사용자에게 최적의 솔루션이 될 것입니다.