월요일이 좋아 - Smart Window Device - 편집 역사

Mie2021205: /* 프로젝트의 배경 및 기대효과 */

2021-12-20T12:10:14Z

‎프로젝트의 배경 및 기대효과

EmSys2024C: /* 제어부 설계 및 구현 */

2021-06-20T22:22:04Z

‎제어부 설계 및 구현

EmSys2024C: /* 느낀점 */

2021-06-20T22:18:45Z

‎느낀점

EmSys2024C: /* 동작 시나리오 */

2021-06-20T22:12:53Z

‎동작 시나리오

2021년 6월 20일 (일) 22:11에 EmSys2024C님의 편집

2021-06-20T22:11:08Z

2021년 6월 20일 (일) 22:10에 EmSys2024C님의 편집

2021-06-20T22:10:05Z

EmSys2024C: /* 평가결과 */

2021-06-20T22:08:39Z

‎평가결과

EmSys2024C: /* 평가항목 */

2021-06-20T22:05:29Z

‎평가항목

EmSys2024C: /* 평가결과 */

2021-06-20T22:05:20Z

‎평가결과

EmSys2024C: /* 구동부 설계 및 구현 */

2021-06-20T21:57:44Z

‎구동부 설계 및 구현

@@ 19번째 줄: / 19번째 줄: @@
 ===프로젝트의 배경 및 기대효과===
   Iot 기술의 발달로 많은 가정에서 전등과 TV 등 많은 가구 및 가전의 자동화 혜택을 누리고 있다. 그러나 창문의 경우 아직도 수동으로 열고 닫아야 하고, 기존의 스마트 창문의 경우 대부분 새로운 집에 직접 빌트인되어있다. 따라서 우리는 창호에 장착할 수 있는 스마트 디바이스를 만들어 사용자의 IOT경험을 극대화시키는 것을 목표로 한다. 또한 미세먼지 경보 발령 빈도가 잦아지고, 코로나19의 확산으로 인하여 적절한 시기에 행해지는 환기의 중요성이 커지는 요즘, 미세먼지를 체크하여 자동으로 여닫아 사용자의 건강 증진에도 기여하는 것을 목표로 한다. 이 프로젝트를 통해 IOT 개발에 대해 더 학습하고 실습할 수 있는 기회를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 이 장치를 통해 기존의 창문에서 스마트 창문을 사용할 수 있고, 가정 혹은 카페나 사무실 등에서 실내 정보를 확인해 공간별로 적합한 실내 환경을 조성할 수 있고 이를 통해 사용자의 건강을 증진할 수 있을 것으로 기대한다. 또한 창문 조작의 편의성을 증대하고 필요에 따라 사용자의 프라이버시를 지킬 수 있을 것으로 기대된다.
 ===프로젝트 개발 목표===

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 라즈베리 파이 제어 프로그램
 ::제어부의 회로는 다음과 같이 구성된다.
-::[[파일:제어부.png|500픽셀|]]
+::[[파일:제어부.png|500픽셀|가운데]]
 *미세먼지 센서 및 이산화탄소 센서 연결
-::[[파일:monday_rasppi.jpg|300픽셀]]
+::[[파일:monday_rasppi.jpg|300픽셀|가운데]]
 ::미세먼지 센서 PMS7003은 라즈베리 파이의 GPIO 핀 중 UART 1을 통해 연결하였다. 이산화탄소 센서 MHZ19는 라즈베리 파이의 GPIO 핀 중 UART 0을 통해 연결하였다. 시리얼 통신을 이용해 값을 받아와서 메인 제어 프로그램인 server_main.py에서 값을 저장하도록 한다.
 *미세먼지 데이터 OpenApi 사용

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 :김*호 :이번 프로젝트를 하면서 하드웨어를 제작하는 것이 생각보다 어렵다는 것을 느꼈습니다. 기계정보공학과임에도 불구하고 기구에 관련된 설계를 처음 해보았기 떄문에, 주제 선정 단계부터 하드웨어 제작을 생각하며 정말 걱정이 많았습니다. 실제로 설계를 진행하면서 회로도 구성부터 기구부 제작까지 우여곡절이 많았습니다. 특히 물품 선정과 구매 부분에서 여러 어려움이 있었습니다. 개념 설계과정에서 적합하다 생각한 제작 재료도 제작을 하면서 변경의 필요를 느끼고, 그때문에 새로운 물품을 선정하고, 물품을 구매할 방법또한 찾아내는 과정이 저에겐 처음이었기에 매우 생소했던것 같습니다. 또한 팀으로 무언가를 할 때 커뮤니케이션이 얼마나 중요한지 새심 깨닫게 되었습니다. 프로젝트가 진행되면서 몇가지 의견 충돌이 있었는데 제 생각에는 설계의 지향점이 각자가 달랐기 때문이라고 생각되었습니다. 처음부터 이 부분에 대한 의견을 조율하여 일관된 설계 방향을 뚜렷하게 잡았어야 했는데 초반에 팀원간의 의사소통이 조금 부족했던 것 같습니다. 때문에 조금 늦게 불이 붙기는 했지만, 후반전만큼은 팀원들 모두가 말도 안되게 뛰어난 실력을 보여주면서 말이 안나올정도로 열심히 해주었기에 이렇게 프로젝트를 잘 마무리할 수 있었습니다
-:이*재 : 다방면으로 배우는 점이 많았다. 처음 계획한 진행 순서에 너무 매달려서 후반부 진행을 늦게 시작한게 아쉬웠다. 결과적으론 비슷할 수 있지만 쉽게 가능한 일을 먼저 처리하는게 심리적인 여유가 있었을 것 같다. 처음으로 해보는 중규모 팀 프로젝트였는데, 분업과 협업을 이렇게 경험해볼 수 있어서 좋았다.
+:이*재 : 다방면으로 배우는 점이 많았습니다. 처음 계획한 진행 순서에 너무 매달려서 후반부 진행을 늦게 시작한게 아쉬웠습니다. 결과적으론 비슷할 수 있지만 쉽게 가능한 일을 먼저 처리하는게 심리적인 여유가 있었을 것 같습니다. 처음으로 해보는 중규모 팀 프로젝트였는데, 분업과 협업을 이렇게 경험해볼 수 있어서 좋았습니다.
 ==부록==

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 ==동작 시나리오==
 [[파일:어플 시나리오.png|800픽셀|섬네일|가운데|어플 시나리오]]
 [[파일:Monday flowchart.png|800픽셀|섬네일|가운데|메인 제어 알고리즘 플로우차트]]
 :우리가 사용한 창문 자동모드 제어 알고리즘은 다음과 같다. 내부 미세먼지 농도가 외부 미세먼지 농도보다 높은 경우, 또는 3분간의 내부 미세먼지 농도 증가 속도를 이용한 외삽법으로 예상되는 내부 미세먼지 농도가 외부 미세먼지 농도보다 높은 경우 창문을 연다. 이때 외부 미세먼지 농도가 너무 낮아서 의도치 않게 창문이 열리는 경우를 방지하기 위해 문턱값인 30µg/m^3 이상일 때만 창문이 열리도록 한다. 내부 미세먼지 농도는 PM2.5와 PM10으로 나뉘는데, 두 수치 모두 비교한다. 또한 내부 이산화탄소 농도가 800ppm 이상일 때 창문이 열리도록 한다. 창문이 열린 후 5분간 실내 대기 질의 변화가 10 이하일 때 실내와 실내 대기 교환이 정상상태에 이르렀다고 판단하고 닫게 된다. PM2.5, PM10, 이산화탄소 중 하나라도 위의 조건을 만족하면 창문이 열리고, 세가지 조건에 대해 창문을 닫는 판단을 하면 그때 닫게 된다.

@@ 35번째 줄: / 35번째 줄: @@
 [[파일:어플 시나리오.png|800픽셀|섬네일|가운데|어플 시나리오]]
 [[파일:Monday flowchart.png|800픽셀|섬네일|가운데|메인 제어 알고리즘 플로우차트]]
 ==구현 내용==
@@ 110번째 줄: / 112번째 줄: @@
 *센서 값 처리
 ::받아온 센서의 데이터에 노이즈가 있는 경우를 대비하여 이동평균필터를 센서값에 적용하였다. 최근 10초간의 데이터의 평균값을 저장하는 리스트를 운영하게 된다. 이 리스트는 최대 300개의 원소를 가지고 있어 최근 5분간의 데이터를 확인할 수 있다.
 *수동 제어 모드
 ::어플리케이션으로부터 수동으로 창문을 열고 닫거나, PDLC 필름을 켜고 끄는 명령을 받으면 구동부인 아두이노에 명령을 전달한다.

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 *창문 조작 정확도 평가
-창문이 원하는 위치에 오차범위 10% 이내로 조작되는지를 평가하였다. 먼저 창문을 특정 비율만큼 여는 기능은 미구현되어 달성하지 못하였고, 끝까지 열거나 닫는 경우만 구현되었는데 이 경우 오차범위 1cm(2%)이내로 20회 동작하였다.
+창문이 원하는 위치에 오차범위 10% 이내로 조작되는지를 평가하였다. 이를 위해서 창문 모터 회전시간 측정 기능을 구현하였고 실험값을 통한 오프셋을 구해 창문의 길이에 맞게 움직이도록 하였다. 창문을 특정 비율만큼 여는 기능은 미구현되어 달성하지 못하였고, 끝까지 열거나 닫는 경우만 구현되었는데 이 경우 오차범위 1cm(2%)이내로 20회 동작하였다.
 *디바이스의 안정적 부착 여부 평가

@@ 201번째 줄: / 201번째 줄: @@
 :창문의 개폐 조작에 어느정도 시간이 걸리는지 반복실험(20회)를 진행한다.
-*센서 반응속도
+*센서 반응속도 평가
 :센서가 실내 공기 변화에 반응하는 데 어느정도 시간이 걸리는지 반복실험(20회)를 진행한다.

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	===평가결과===		===평가결과===
		+	*시나리오 정상 작동 여부 평가
		+	자동모드 시나리오대로 창문이 작동하는지 20회 테스트 결과 테스트 케이스 전부 작동하는 모습을 확인하였다.
		+
		+	*기상 데이터 파싱 정확도 평가
		+	어플리케이션으로부터 가장 가까운 관측소의 데이터를 받아와 최근 1시간 이내의 대기오염 데이터를 받아올 수 있었다. 평가 결과 20회 전부 Api 호출에 성공하였다.
		+
		+	*통신의 안정성 평가
		+	어플리케이션에서 명령어를 보내면 라즈베리파이를 통해 아두이노까지 정상 전달되는지 여부를 20회 테스트 하였다. 20회 전부 전달에 성공하였다.
		+
		+	*창문 조작 정확도 평가
		+	창문이 원하는 위치에 오차범위 10% 이내로 조작되는지를 평가하였다. 먼저 창문을 특정 비율만큼 여는 기능은 미구현되어 달성하지 못하였고, 끝까지 열거나 닫는 경우만 구현되었는데 이 경우 오차범위 1cm(2%)이내로 20회 동작하였다.
		+
		+	*디바이스의 안정적 부착 여부 평가
		+	창문의 개폐 동작 도중 디바이스가 떨어지거나 진동 등이 있는지를 확인하였다. 20회 테스트 결과 전부 안정적으로 부착되어있었다.
		+
		+	*창문 조작 속도 평가
		+	창문의 개폐 조작에 걸린 시간을 20회 반복 측정하였다. 평가결과 평균 2.16초로 개발 목표치인 5초 이내를 달성하였다.
		+
		+	*센서 반응속도 평가
		+	센서가 실내 공기 변화에 반응하는 데 걸린 시간을 측정하였다. 오염의 발생지점과 센서의 거리에 따라서 결과가 달라졌는데, 센서부에 사용할 시연용 상자 내에서 오염을 발생시켰을 경우 메인 프로그램이 리프레시되는 최소 주기마다 반응하여 평균 1초 이내로 개발 목표치를 달성하였다.

	==느낀점==		==느낀점==

@@ 42번째 줄: / 42번째 줄: @@
 ===구동부 설계 및 구현===
-:가) 랙 앤 피니언
+:가. 랙 앤 피니언
-:랙 앤 피니언은 회전운동을 직선운동으로 바꾸는데 사용하는 기어이다.
+::랙 앤 피니언은 회전운동을 직선운동으로 바꾸는데 사용하는 기어이다.
-:이를 이용하여 창문의 여닫음 구동을 설계하였다.
+::이를 이용하여 창문의 여닫음 구동을 설계하였다.
-:기어설계는 표준규격에 맞추어서 3D캐드로 설계하였다.
+::기어설계는 표준규격에 맞추어서 3D캐드로 설계하였다.
-:정면도, 윗면도, 측면도와 배치도를 나타낸다.
+::정면도, 윗면도, 측면도와 배치도를 나타낸다.
 [[파일:랙앤피니언도면.png|800픽셀|섬네일|가운데|<CAD>]]
 ::*피니언