SKT 스마트홈: 동작감지 센서 제작기

소형 인양자석 (리프팅 전자석)

SK텔레콤의 스마트홈 제품군에서 동작감지 센서가 빠져 있는 것이 두드러져 보였습니다. 가정용 보안 장치 묶음인 "지키미"에 잘 어울릴 것 같았기 때문이지요. PIR (수동 적외선) 센서 자체는 그리 비싸지도 않고 (싼 건 2천 원 남짓) 다루기 복잡하지도 않기 때문에 이를 적용한 제품을 만들어내는 게 어려운 일은 아니었을 것입니다.

알고 보니 SKT는 이런 센서를 보다 고급형인 가정 보안 솔루션의 일부분으로 출시할 생각이었더군요. 지난 달 출시한 티뷰센스(T View Sense)가 바로 그것인데, 클라우드와 연계되는 IP 카메라를 기본으로 하고 선택사양으로 센서 꾸러미(동작감지, 문열림, 온습도, 연기, 일산화탄소)를 추가할 수 있습니다. 이 센서들은 IP 카메라에 내장된 게이트웨이를 통해 서버와 통신하다 보니 사용하려면 그 카메라가 필요하도록 되어 있습니다. 다른 이동통신사들이 이미 출시한 IP 카메라 제품군(LGU+는 2013년부터 내놓음)에 드디어 대항할 물건을 내놓은 SKT의 노력에는 박수를 쳐주고 싶지만 카메가 본체가 비싸기 때문에 (공식 가격은 15만9천 원) 센서만 사고 싶은 사람에게는 관심이 떨어지게 마련입니다.

그래서 저는 창의력을 발휘해서 기존의 지키미 장치를 동작감지 센서로 탈바꿈시킬 생각을 하게 되었습니다. 처음에는 SOS버튼이 더 저렴하다 보니 이것을 개조할 생각이었지만 어느 버튼에서 경보가 오는지 구분이 되지 않는다는 사실을 확인하고 포기했습니다. 문열림 센서의 경우는 자석으로 문이 열리고 닫히는 것을 흉내내야 했는데, 모터로 기본 제공 자석을 움직이거나 전자석으로 움직임이 있는 척 하는 것을 생각해 볼 수 있었습니다.

문열림 센서가 전자석을 감지하도록 작업 중

물론 전자석을 써서 구현할 수 있다면 훨씬 간단해지기 때문에 전자석 방법을 시도해보기로 했습니다. 이것으로 충분한 자기장을 발생시키게 될 경우 원래의 자석과 같이 인식되어 센서가 "문 닫힘" 신호를 보내게 되겠지요. 문제는 어떤 종류를 써야 할지, 얼마나 큰 것을 골라야 할지 분명하지가 않았다는 것입니다. 인터넷에서 여러 제품들을 뒤져보다가 일단 눈을 딱 감고 하나 골라본 게 소형 인양자석, 또는 리프팅 전자석이라고 불리는 물건이었습니다. 기계가 금속성 물체를 들어올리는데 활용되고 있다고 하는군요. 제가 6천 원 정도에 구입한 것은 직류 12V로 3W를 소비하면서 2.5kg을 들 수 있다고 되어 있었습니다. 모델 번호인 KK-P20/15의 의미는 외경이 20mm, 두께가 15mm라고 합니다.

12V는 원하는 수준보다 높았지만 낮은 전압이라도 힘은 약해질지언정 여전히 작동은 한다는 점을 염두에 두었습니다. 센서를 속일 수 있을 만큼의 힘만 발휘하면 되는 것이지요. 그래서 일단 아이들이 가지고 노는 전자회로 키트를 가지고 간단한 테스트 장치를 만들어 보았습니다. 여기서 보시듯이 3V로도 간신히 센서가 작동되도록 할 수 있었습니다. 6V로 올리니 더 안정적으로 작동했고요. 이로써 두 가지가 확인되었습니다. 구입한 전자석으로 충분히 원하는 바를 이룰 수 있다는 것과 배터리팩(예를 들면 정격 3.7V인 리튬이온 배터리)으로 구동하는 것도 가능할 것이라는 것이 그것이죠.

PIR 동작감지 센서 스위치와 USB 전원 케이블

다음 단계는 전자석을 활성화시키는 동작감지 센서를 구하는 것이었습니다. 일이 복잡해지지 않게 하기 위해서 센서와 스위치가 통합된 형태(7천 원 가량 하는 SZH-LC035를 사용했으며 TDL-2023도 비슷함)를 채택했습니다. 5~24V의 입력전압을 받으면서 5미터 범위 내에서 움직임을 감지하면 그 전압 그대로 출력하는 식입니다. 처음 감지를 하면 10초 가량 켜져 있고 만약 계속 움직임이 감지되면 최장 10분까지 켜진 상태를 유지합니다.

이렇듯 최소 5V가 필요하게 되다 보니 전원은 USB 포트를 통해 받는 쪽으로 결정했습니다. 스위치 입력부에 꽂을 USB 전원 케이블과 출력부에 꽂을 말단 피복 제거 케이블을 구입한 뒤 후자는 전자석과 연결시켰습니다. 모든 부품을 다 연결시켜 보면 USB 포트가 스위치에 전원을 공급하고, 움직임이 감지되면 스위치가 전자석을 활성화시키게 됩니다. 이에 따라 문열림 센서는 "문 닫힘" 상태로 전환이 되고 스마트폰에 움직임이 감지된 사실이 알림으로 나타나게 됩니다.

센서에서 민감하게 감지되는 영역을 표시하고 판 위에 전자석 설치하기

각 단계별로 작동에 이상이 없다는 것이 확인된 다음, 네모난 브레드보드 위에 모든 부품을 결집시키기 시작했습니다. 먼저 문열림 센서 상에 전자석이 가장 민감하게 반응하는 부분을 표시해두어 나중에 위치를 잡기 편하게 만들었습니다. 그 다음 도구상자에 보관 중이던 꺾쇠, 볼트, 너트, 브레드보드 조각들을 꺼내서 부품들을 하나씩 고정시키는데 썼습니다.

동작감지 센서, 문열림 센서, 전자석이 모두 제 위치에 설치되었습니다

처음에는 한 면에 모든 부품을 설치해 보았는데, 암실에서 테스트를 해보니 문열림 센서가 상태 변화를 감지할 때 잠시 켜지는 파랑색 LED가 문제를 일으킨다는 사실을 알게 되었습니다. 동작감지 센서에 움직임이 포착되지 않아 전자석이 꺼지면 문열림 센서의 상태가 "문 열림"으로 전환되면서 LED가 깜박이는데, 이것을 동작감지 센서가 감지해 버리는 것입니다. 이렇게 되면 다시 전자석이 켜지면서 문열림 센서는 "문 닫힘" 상태로 돌아옵니다. 전원을 수동으로 차단하기 전 까지 이 과정이 몇 번이고 계속 반복되는 것이지요.

해결책은 동작감지 센서를 보드 반대편에 설치하여 LED의 깜박임을 감지하지 못하도록 하는 것이었습니다. 이런 형태로 테스트를 해보니 LED가 더 이상 동작감지 센서를 헷갈리게 하지 않는 것을 확인할 수 있었습니다. 비로소 선정리를 하고 조립을 마무리짓게 되었지요.

동작감지 센서 조립체의 앞부분

여기서 보시듯이 최종 형태에서는 동작감지 센서 주변에 다른 부품이 없습니다.

...과 뒷부분

뒷면에는 전자석과 문열림 센서가 남아도는 전선과 단자들과 함께 자리잡고 있습니다. 설치의 편의를 위해 스탠드오프 너트도 몇 개 달아놨습니다. 이렇게 완성된 센서 장치는 설치되는 위치 근처에 있는 USB 포트에 꽂아 전원이 공급되도록 했습니다. 스마트홈 앱에서 이 센서의 "문 닫힘"이 감지될 때만 알림을 보내도록 설정해 두니, 이제 방에 누군가 걸어 들어오면 바로 알 수 있게 되었습니다. 이렇게 저는 원하는 바를 이루었지만, 나중에 또 이런 식으로 개조하는 일이 필요하지 않도록 SKT가 제대로 된 독립형 동작감지 센서를 출시했으면 하는 바람입니다.

작동 중 전류 측정하기

여기서 매듭짓기 전에 이 장치가 USB 포트에서 얼마나 전기를 끌어다 쓰는지 알려드리겠습니다. 활성화된 상태(즉, 전자석이 작동 중)에 측정해 보니 81.0mA에 4.97V인 것으로 나타났는데, 403mW에 해당됩니다. 이는 고효율 전자기기의 대기전력과 비슷한 수준이므로 감지가 자주 일어나더라도 전력소모는 무시할 수 있는 편이라고 말할 수 있습니다. 대기상태의 경우는 55.2μA에 4.98V, 즉 0.275mW 밖에 소비하지 않는지라 그냥 꺼진 상태나 별로 다르지 않습니다(월 0.2Wh). 설치하는 위치에 따라서는 배터리로 구동시켜도 제법 오래 쓸 수 있겠네요.
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덧글

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스테네코 : :

와 놀랍습니다. 이런 원리로 동작 감지 센서가 구현이 되는군요.
저도 2주 전에 Tview 센스 센서에 대한 정보를 보고, SKT 스마트홈 측에 메일로 문의를 했는데요.
SKT스마트홈 어플에서 Tview 센스 어플을 열어주는 연동만 될 뿐, 직접 스마트홈 어플에서 제어는 안 된다고 하더라구요.
하드웨어적인 부분에 대해 무지한지라, 동작감지센서 /온습도센서/CO센서 등을 스마트홈 어플에서 제어 못하게 했는지 이해가 잘 안 됩니다.

SKT 스마트조명은 드디어 출시가 되었던데요. 온습도 센서가 조명에는 포함되어 있더라구요. 구매는 좀 더 고민해보고 하려고 합니다.

앞으로도 좋은 정보 기대하겠습니다. 감사합니다.

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