(워터맨Yard) 프로토타입 3호기 제작(RTC,절전형)

워터맨Yard 프로토타입 2호기를 운영하는 과정에서 몇가지 기능을 개선하여 프로토타입 3호기를 제작했다.  

 

 

 

1.RTC 채용으로 원하는 시간대에 작동

 

본 워터맨 프로젝트 시리즈는 기본적으로 아두이노 타이머를 기준으로 경과시간을 첵크하여 작동여부를 판단하는 방식으로 개발되었다. 그러나 보니 작동 시각을 설정하는 방법에 제한 사항이 있고 불편한 경우가 있었다. 따라서 이 부분을 개선하기 위해 RTC( Real Time Clock ) 모듈을 추가해서 기능을 업그레이드했다.

1) 원하는 급수시각을 실제 시계시간을 기준으로 설정 : 예전에는 12시간 대기 후 급수하라는 방식이었지만, 오전 10시30분 정각에 작동하라는 식으로 지정할 수 있다.  

2) 하루에 3번까지 원하는 시각을 복수 지정하고 각각 물주는 시간을 지정할 수 있다. 예를 들어 아침 10시에는 5분간, 오후 3시에는 2분간,   이런 식으로 지정할 수 있도록 했다.

3) 절전기능의 구현 : 대기시간 동안 아두이노가 계속 작동 될 필요없이 Sleep모드로 절전 상태에 있다가 RTC에서 지정한 시각이 되면 인터럽트 기능으로 Wake-up시키고, 물주기가 완료되면 아두이노는 다시 절전sleep모드로 진입한다.    

 

 

  

2. LCD 20 x 4 로 교체

 

하루에 작동시각을 3개까지 지정하고 확인하는 것을 한화면에서 할 수 있도록 LCD 디스플레이를 16 X 2에서 20 X 4 (20자4줄)로 교체 했다.

 

 

 

 

3. 전용토양수분센서 제작

 

비오는 날은 물주기를 생략하기 위해 습도계를 사용하여 비오는 날 여부를 확인하는 방법을 사용했었는데 오작동이 많았다. 그래서 공기의 습도가 아닌 토양의 실제 수분의 양을 첵크하여 물주기를 생략하는 방법을 사용하기로 했다. 그런데 토양수분센서 저가형은 습기가 많은 땅속에서 금속판이 쉽게 부식되어 버리고 제대로된 토양수분 센서는 상당히 고가이다. 본 프로젝트에서는 정확한 토양수분의 수치를 알고 싶은 것이 아니고 물주기 전에 토양에 수분이 이미 충분한지 여부만을 판정하면 되기 떄문에 전용으로 저렴하게 제작하였다.   

 

토양수분센서의 원리는 땅속 두 전극사이의 저항값을 측정하여 수분량을 추정하는 것이므로 단순하게 녹슬지 않는 스텐레스 젓가락을 전극 용도로 땅속에 꽂아두고 아두이노에서 이 전극사이의 저항값을 측정하는 방식으로 구현했다.   

 

4. 아두이노 프로미니 절전형 MCU

 

예전에 사용하던 아누이노 나노 버전은 USB모듈이 내장되어 있어 개발작업에 편리하기는 하지만 이 USB모듈이 상당한  많은 전력를 소비한다. 즉 아두이노가 절전모드에 들어가면 아두이노 MCU자체적으로 소비하는 전력은 최소화되지만 USB 모듈 때문에 절감효과가 반감된다. 절전모드 상태에서의 소비전력을 비교해보니 프로미니 기종은 나노 기종에 비해 약 3분의 1 밖에 안된다. 따라서 MCU를 USB모듈이 생략된 아두이노 프로미니 기종으로 교체하였다.         

 

5. 점적식 관수 배관 추가 

 

스프링쿨러 방식은 불필요한 곳에서 물을 뿌리는 등 물의 낭비가 있기 때문에 필요한 위치에만 정확히 급수하기 위해 호스에 구멍을 뚫어 노즐을 설치함으로써 좀더 효율적으로 물을 주는 방식도 구현해 보았다. 

 

 

다음과 같이 고추나무 아래에 필요한 곳에만 물을 주기 때문에 훨씬 효율적이다.

 

 

 

운영현황

 

본 워터맨 프로젝트의 공동 개발자인 정교수님의 곤지암 농장에서 워터맨이 자동으로 작렬한다.  

워터맨 덕분에 왕가뭄에도 물주기 스트레스 없이 주말농장을 운영하고, 일주일에 한두번 밖에 가보지 못하는 주말농장이 다른 농장에 비해 오히려 더 작물들이 풍성하게 자란다고 한다.