Easy Life Table Lamp 계획서 인천대학교 전자공학과 201101162 강진혁 201101202 유위열 Raspberry Pi를 이용한 무선 제어 table lamp

Easy Life Table Lamp 개요 서론 내용 검토 결론

개요 보통 침대 옆 서랍장 위에 자리잡는 table lamp는 어 두운 방을 적당히 밝혀 주기도 하고 훌륭한 인테리어 소품의 역할도 한다. 하지만 이 table lamp의 방에서의 위치가 단순히 조 명과 인테리어 소품의 용도로는 아쉽다고 생각하였다. 침실에서 table lamp가 갖는 위치의 이점을 이용하여 table lamp가 MCU, Internet과 합쳐진다면 더욱 강력 하고 편리한 소품이 될 것이라고 생각하였다. MCU, Internet과의 결합을 통하여 사용자는 보다 쉽 게 조명을 끄고 키며, 출근 전에는 날씨, 버스 정보들 을 보다 쉽게 제공 받는 편리함을 누릴 수 있다.

서론 침실에서의 table lamp는 주로 침대 옆 작은 stand 위에 위치하여 방을 적당히 밝혀주는 역할을 한 다. 특히 침대에 누워서도 잠 못 들고 smart phone을 손에 쥐고있는 사람들이 많아지며 이들의 눈 을 위해서는 table lamp의 역할은 어느정도 중요해졌다고 본다. 또한 인테리어를 중요시 하는 사람 들에게는 굉장한 인테리어 소품이 되기도 한다. 보통의 table lamp들은 이러한 두 기능을 가지고있으며 switch를 이용한 on/off 기능을 제공한다. 여기서 발생하는 단점은 두가지로 보여진다. 첫째로 이런 경우 방 불을 껐을 때 lamp가 필요하면 switch를 찾기가 힘든 경우가 있다. 두번째로 나와 같이 침대에서 몸을 일으켜야 table lamp가 손에 닿는 경우엔 단순 히 switc로만 on/off 할 수 있는 lamp는 불편하다. 따라서 처음으로 생각한 것은 원격으로 table lamp를 on/off하는 기능이었다. 고맙게도 우리에겐 항상 붙어있는 smart phone이라는 좋은 도구가 있다.

서론 침실에서 table lamp는 잠자리에 든 사람과의 거리가 매우 가깝다. 더욱이 이 table lamp 옆에 위치한 장롱과 화장대를 생각해보면 사람들이 침대 위에 있을 때 뿐만 아니라 아침에 일어나서 출근 전까지 이 거리는 어느정도 유지된다. 이처럼 table lamp가 지금의 역할로만 남아있기엔 그 위치가 너무 아깝다는 생각을 했다. 이 점에 착안하여 우리는 table lamp에 MCU, Internet 그리고 smartphone과의 연계를 결합시키 는 것을 떠올렸다. 그리고 이것을 Easy Life Table Lamp(이하 E.L.T.L)이라 명했다. 이를 통해 사용자는 침대에 누워서 smart phone으로 E.L.T.L을 on/off하며 아침엔 은은한 조명과 알람음에 눈을 뜰 것이다. 그리고 출근 준비를 하며 옆에 있는 E.L.T.L가 보여주는 오늘의 날씨, 버스 시간을 보게 될 것이다.

내용 구상한 기능들은 다음과 같다. 첫째, smart phone을 이용한 E.L.T.L의 lamp ON/OFF 기능. 두번째, 시간 표시 및 알람, 알림 기능. 세번째, 오늘의 날씨 음성 재생 및 날씨 기호 표시. 네번 째, 자주 이용하는 대중교통의 다음 차 시간. 다섯 번째, Daily look 기능. 모든 기능의 제어는 Raspberry Pi를 이용한다. Raspberry Pi는 영국의 Raspberry Pi 재단 (https://www.raspberrypi.org/ )이 만든 싱글 보드 컴퓨터로 다양한 운영체제와 Ethernet, USB port, AV in/out 등을 지원한다. 메인 칩은 소형에 저전력이며, 가격대비 성능이 비교적 뛰어난 것이 특징이다. Raspberry Pi는 싱글보드 컴퓨터 인 만큼 CPU, GPU, 메모리, 입출력 장치를 모두 가지고 있다. 제어 목적의 micro controller처럼 입출력 신호를 제어할 수 있는 전용 포트를 제공하고 있으며 범용적인 목적으로 입출력을 담당하는 GPIO(General-perporse input/output) pin과 SPI통신, I2C 통신, UART 통신 등의 기능을 갖추고 있어 다른 장비와의 통신에도 용이하다. E.L.T.L을 위한 raspberry pi는 Raspberry Pi 2 model B에 linux기반의 RASPBIAN JESSIE 운영체제를 이용하며 C language, Python등 을 통해 보드를 제어한다.

내용 Raspberry Pi 2 B Smart phone Internet Time Table Lamp Weather Bus On/off Internet 7-segment Time Voice Relay On/off RSS Bluetooth Wi-fi Dot Matrix Camera Table Lamp Weather Smart phone XML Application notification Bus

내용 Smart phone을 이용한 E.L.T.L의 lamp ON/OFF 기능 구현 Lamp의 전원은 릴레이 모듈을 거쳐 Raspberry Pi와 연결되며 사용자는 smart phone과 E.L.T.L을 연결한 후 application을 통해서 Raspberry Pi의 해당 GPIO를 제어, lamp를 on/off하게 된다. 제어 application은 Android Studio를 이용하여 제작될 것이며, 이때 기능이 단순함을 가지고 있 으므로 개발 android 버전은 비교적 낮은 4.4 Kitkat을 기반으로 한다. Lamp 제어를 위한 smart phone과 E.L.T.L 간의 연결은 raspberry pi에 연결된 무선 랜카드를 이용한 Wi-Fi 형식, 혹은 Bluetooth 방식으로 한다. smart phone Relay Application

내용 시간 표시 및 알람, 알림 기능 구현 시간 표시를 위한 7-segment 는 별도의 PCB 기판에 구성하여 Raspberry Pi와 연결한다. 간략한 시간 표시를 지향하고 있으므로 7-segment 4개를 사용하여 24시간 형식으로 표현한다. 알람은 application을 통하여 시간을 설정 받으며 설정한 시간이 되면 간단한 알람과 함께 lamp 가 켜지며 잠에서 깨는데 도움을 준다. 이때 lamp는 알람 설정 시간이 되기 전부터 어두운 정도로 켜지며, 시간이 지날수록 조금씩 밝 아진다. Coms USB 사운드 카드 5.1채널 SPEAKER 7-segment

내용 오늘의 날씨 음성 재생 및 기호 구현 사용자가 알람을 끄면 Raspberry Pi 내에서 포털사이트에 올라온 기상예보를 speaker로 재생해 준다. 날씨 기호 구현은 기상청의 RSS의 정보를 받아 8x8 혹은 10x10의 Dot matrix로 7-segmen와 같 은 PCB 기판에 구성하여 표시한다. RSS(Really Simple Syndication, Rich Site Summary)란 블로그처럼 컨텐츠 업데이트가 자주 일어 나는 웹사이트에서, 업데이트된 정보를 쉽게 구독자들에게 제공하기 위해 XML을 기초로 만들어 진 데이터 형식으로 원하는 지역을 선택 후 제공받은 RSS의 정보 중 필요한 정보를 취하면 된다. Application을 통해 지역을 선택 후 RSS로 정보를 받아 해당되는 날씨의 기호를 Dot Matrix에 표현 한다. RSS Dot Matrix

7-segment 내용 자주 이용하는 대중교통 시간 표시 구현 Application에서 버스나 지하철을 선택하면 설정한 시간 이후에 버스나 지하철의 남은 도착시간이 현재 시간 대신 표시된다. 도착 정보는 날씨정보와 비슷하게 각 시의 버스홈페이지 등 RSS와 같은 XML형식으로 받아온다. 그리고 외출 시에는 도착 정보를 smart phone의 notification을 통해 보여준다. Daily look 기능 구현 Raspberry Pi camera를 이용한 기능으로 사용자는 외출 준비를 끝낸 후 이 기능을 통해서 그 날 그 날 입은 옷을 사진으로 남길 수 있다. Camera로 찍힌 사진은 찍힌 당시의 날짜와 시간을 파일명으로 받아 이메일이나 smart phone의 앨범으로 전송된다. 사용자는 이를 통해 자신이 언제 무슨 옷을 입고 나갔었는지 확인할 수 있다. Rpi Camera smart phone

내용 음성 제어 사용자는 간단한 음성 명령을 통해서 lamp를 켜고 끄며, daily look 기능을 실행하고 외출 시를 비롯해 언제든지 E.L.T.L을 저전력 모드로 전환 시킬 수 있다. 이와 같은 음성 제어는 android에 내장되어있는 음성 인식을 사용한다. 먼저 smart phone과 E.L.T.L을 Bluetooth를 통해 연결한 뒤 smart phone의 Google 음성 인식을 실행하여 이용한다.

검토 우선 하나의 전원으로 lamp와 Raspberry Pi가 작동해야 하는데 Raspberry Pi는 항상 켜져있는 경우가 많다. 각 각 필요한 정격 입력이 다르므로 하나의 전원으로 두가지를 작동시키기위한 배선 처리가 필요할 것이다. 또한 평소에 다루던 Raspberry Pi와 달리 lamp의 경우엔 높은 전 압을 이용하기 때문에 이에 맞는 안전 수칙을 유념해야 할 것이다. 다음으로는 lamp의 발열이 Raspberry Pi에 미치는 영향을 최소화 하는 것이다. 기본적으로 lamp를 Raspberry Pi의 위쪽에 배치하는 등의 구성을 하고 Raspberry Pi의 CPU엔 방열판을 부착한다. 여러 기능이 있는 만큼 제어를 위한 각 각의 통신 방식을 알맞게 선택하고 서로 간섭 되지 않 도록 어느 하나의 기능이 동작할 때 다른 필요 없는 기능은 멈추는 등의 설정이 필요하다. 손에 smart phone을 쥐고있지 않은 상태에서도 lamp를 on/off 할 수 있으면 좋을 것이다. Smart phone을 이용한 음성 제어가 아닌 Raspberry Pi에 음성 인식 기능을 구현 한다면 편리 할 것이다. 이 것은 간단한 명령만을 인식하는 방식을 사용해서 최대한 간단하게 구성하는 것 을 목표로 해야 할 것이다.

검토 E.L.T.L의 Raspberry Pi는 사용자가 집에 있는 한 계속 작동하므로 명확한 에너지 절약 시스템 이 필요하다. 이를 위해 각 각의 기능들은 필요할 때만 켜질 수 있도록 한다. 예를 들어 Daily look 기능과 대중교통 도착 시간 표시 기능은 사용자가 알람을 껐을 때 부터 사용자가 외출을 할 때 까지만 동작 시키며 간단한 알림음을 위한 speaker는 단순히 audio pin 을 통해 전원을 공급받는 제품을 사용하여 추가적인 에너지사용을 절약한다. 그리고 사용자가 전원 plug를 뽑거나 E.L.T.L의 저전력모드를 실행하지 않고 나가는 경우를 대 비하여 일정시간 이후에 스스로 저전력모드로 들어가는 방식을 구현하는 것이 좋을 것이다.

결론 검토에서 살펴 본 사항들에 신경 쓴 다면 필자가 정말로 필요로 하던 smart lamp가 구현 될 것이라고 본다. 현재 가장 중요한 것은 lamp와 Raspberry Pi의 전원 공급 문제와 lamp에 사용되는 높은 전압 에 대한 안전 문제로 보며, 이 두가지에 대해 우선적으로 지식을 습득해야 할 것이다. 개발 진행은 각 각의 기능에 필요한 지식을 습득하여 기능을 독립적으로 구현 후 하나씩 취합 한다.

출처 참고 night light - http://blog.skenergy.com/981 table lamp 2 - http://www.lightnara.com/shop/goods/goods_view.php?goodsno=100029330&category=009 women 1 - http://myvenus.co.kr/blog/456824 women 2 - http://thesuumhospital.tistory.com/615 bedroom - http://m.wikitree.co.kr/main/news_view.php?id=224518 Parts - http://www.eleparts.co.kr, http://www.devicemart.co.kr 참고 기상청 - www.kma.go.kr 라즈베리 파이 활용백서 – 이재상, 표윤석

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감사합니다.