[아두이노][센서] 물 높이 실시간 모니터링! T1529P 센서로 스마트하게 관리하기

이 프로젝트는 아두이노와 **수위감지 센서(T1529P)**를 활용하여 초보자도 쉽게 따라 할 수 있도록 구성되었습니다. 단계별 설명을 통해 하드웨어 연결부터 소프트웨어 코딩, 동작 확인까지 모든 과정을 다룹니다. 이제 아두이노와 함께 수위 감지와 자동화의 세계로 한 걸음 더 나아가 보세요!

 

목차

 

 

 

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 [수위감지센서][아두이노] 물 높이 실시간 모니터링! T1529P 센서로 스마트하게 관리하기

수위감지 센서(T1529P)는 물의 높이를 실시간으로 감지하고 아두이노를 통해 데이터를 시각적으로 출력할 수 있는 간단하고 효과적인 도구입니다. 이 센서를 통해 물 부족 경고 및 물이 넘치는 상태를 모니터링할 수 있으며, 초보자부터 숙련자까지 다양한 프로젝트에 활용할 수 있습니다.

이번 프로젝트에서는 T1529P 센서와 LCD 실드를 이용해 하드웨어 연결, 센서 데이터 읽기, 소프트웨어 코딩 및 실시간 출력 과정을 다루었습니다. 특히, 물 높이를 측정해 LCD에 시각적으로 표시하고, 상황에 따라 적절한 메시지를 출력하도록 설계했습니다.

센서의 범위를 조정하거나 추가적인 하드웨어를 연결하면 경고 시스템, 자동 물 공급 시스템, IoT를 활용한 원격 모니터링 등으로 확장할 수 있습니다. 간단한 프로젝트로 시작해 더 복잡한 스마트 물 관리 시스템으로 발전시킬 수 있는 좋은 기회입니다.

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수위감지센서 T1529P란?

 

수위감지센서 T1529P는 다양한 상황에서 물의 존재와 수위를 감지하기 위한 고감도 센서입니다. 이 센서는 물방울, 물 높이, 혹은 물 누수를 감지할 수 있어 다용도로 활용 가능합니다. 주요 응용 사례로는 비 감지, 액체 누수 경고, 그리고 물탱크 과충전 방지 등이 있습니다.

 

 

센서는 다음 세 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다:

1. 전자 브릭 커넥터: 아두이노와의 호환성을 높이기 위한 연결 부품입니다.
2. 1 MΩ 저항기: 신호 처리의 안정성을 높이는 데 사용됩니다.
3. 노출된 전도선: 물이 닿으면 저항 변화로 신호를 생성합니다.

이 센서는 물이 접촉하면 신호를 생성하는데, 노출된 전도선이 물방울과 접촉하면 센서 출력이 아날로그 신호로 변환됩니다. 출력 신호는 0~4.2V 사이의 아날로그 값으로, 이를 통해 물방울 크기와 수위를 정밀히 판단할 수 있습니다. 아두이노와 완벽히 호환되며, UNO, Mega2560 등 다양한 보드와 함께 사용할 수 있습니다.

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2. 수위감지센서 T1529P의 동작 원리

 

수위감지센서 T1529P는 노출된 전도선을 통해 물방울 또는 액체와의 접촉을 감지합니다. 이 전도선들은 교차 패턴으로 배치되어 있으며, 일부는 접지(GND)에 연결되고 나머지는 신호(S)로 연결됩니다. 센서 내부에 배치된 1 MΩ 저항기는 신호 핀이 높은 상태를 유지하게끔 합니다. 물방울이 접촉하면 신호 핀이 접지와 연결되며, 저항값 변화로 인해 전압 신호가 발생합니다.

 

작동 원리 요약:

1. 물이 전도선을 적시면, 신호 핀(S)과 접지(GND) 간에 회로가 닫힙니다.
2. 회로가 닫히면 전압 신호가 변경되며, 이는 물의 유무를 나타냅니다.
3. 아두이노는 아날로그 핀에서 이 신호를 읽고, 이를 수치화하여 물방울의 크기 또는 수위를 계산합니다.

특히, 수위감지센서 T1529P는 낮은 전력 소비와 높은 감도를 특징으로 하며, 온도 범위 10~30℃에서 안정적으로 동작합니다. 이러한 특성 덕분에 수위 감지, 경고 시스템, 물의 양 모니터링 등 다양한 프로젝트에 적합합니다​.

water sensor.pdf

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3. 구입하기

수위감지센서 T1529P는 여러 온라인 쇼핑몰에서 쉽게 구입할 수 있는 모듈입니다. 국내 네이버 쇼핑에서는 1,500원에서 3,000원 사이로, 빠른 배송과 손쉬운 구매가 장점입니다. 해외 구매를 고려한다면, 알리익스프레스에서 구매 가능하며, 다만 배송 시간이 2~3주 정도 소요될 수 있습니다.

 

 

구매 시, 판매처의 리뷰를 참고하여 신뢰도 높은 곳에서 구매하는 것이 중요합니다. 초보자라면 국내 구매를 추천하며, 해외 구매는 가격 대비 가성비를 중요시할 때 적합합니다. 또한, 센서를 추가적으로 활용하려면 점퍼 케이블과 아두이노 보드의 호환성을 확인하세요.

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4. 하드웨어 연결하기

아두이노와 LCD 쉴드(16x2), 수위감지센서 T1529P를 연결하려면 단계별로 정확하게 진행해야 합니다. 먼저 LCD 실드를 아두이노 위에 장착하여 디지털 핀과 아날로그 핀의 연결이 자동으로 이루어지도록 합니다. 수위감지센서 T1529P의 S 핀은 LCD 실드의 A1 핀에 연결하여 센서에서 발생하는 아날로그 신호를 읽습니다. 센서의 + 핀은 실드의 5V 핀에 연결해 안정적인 전원을 공급하며, - 핀은 실드의 GND 핀에 연결하여 전기적 기준을 공유합니다. 이러한 연결을 통해 T1529P의 수위 데이터를 아두이노가 정확히 측정하고 처리할 수 있습니다. LCD 실드를 통해 측정값을 시각적으로 표시하며, 물 부족이나 과충전 경고와 같은 메시지를 출력합니다. 연결을 완료한 후, 센서를 물에 담그거나 빼면서 데이터가 정상적으로 표시되는지 확인합니다. 이 과정은 아두이노 초보자도 쉽게 따라 할 수 있는 간단하고 직관적인 연결 방법입니다.

 

 

 

 LCD 쉴드를 아두이노에 장착한 후, T1529P 센서를 A1 핀에 연결하면 바로 사용할 수 있습니다. 아래는 상세한 연결 방법입니다:

1. LCD 쉴드 연결:
   • LCD 쉴드를 아두이노 위에 직접 장착합니다. 이 과정에서 실드와 아두이노의 핀 배열이 정확히 맞도록 해야 합니다. LCD 실드는 아두이노의 디지털 핀과 아날로그 핀에 자동으로 연결됩니다.
2. 수위감지센서 T1529P 연결:
   • 센서 S 핀 → LCD 쉴드의 A1 핀
     T1529P의 신호 핀(S)은 아두이노 실드의 아날로그 핀 A1에 연결됩니다. 이를 통해 센서에서 발생하는 아날로그 신호를 아두이노가 읽을 수 있습니다.
   • 센서 + 핀 → LCD 쉴드의 5V 핀
     센서에 안정적인 전원을 공급하기 위해 T1529P의 전원 핀(+)을 실드의 5V 핀에 연결합니다.
   • 센서 - 핀 → LCD 쉴드의 GND 핀
     T1529P의 접지(GND) 핀은 실드의 GND 핀에 연결하여 센서와 아두이노 간의 전기적 기준을 공유합니다.
3. 왜 이렇게 연결하는가?
   • A1 핀 사용 이유: 아두이노의 아날로그 핀은 센서로부터 출력되는 연속적인 아날로그 신호를 읽는 데 사용됩니다. A1 핀은 LCD 실드와 호환되며, 코드에서 analogRead(A1) 명령으로 데이터를 읽을 수 있습니다.
   • 전원 및 접지 연결 이유: 센서가 안정적으로 작동하려면 5V 전원이 필요하며, GND 연결은 전압의 기준을 맞추어 신호를 정확히 측정할 수 있도록 합니다.
4. 연결 확인:
   모든 전선이 단단히 연결되었는지 확인하고, 전원이 제대로 공급되고 있는지 점검하세요. 연결 후, 센서를 물에 담그거나 물에서 꺼내며 출력값이 LCD 화면에 반영되는지 테스트합니다.

이 연결 방식은 초보자에게도 쉽게 이해할 수 있는 구성으로, 수위감지센서 T1529P의 데이터를 실시간으로 LCD에 출력할 수 있도록 설계되었습니다. 제대로 연결되었다면, 아두이노는 센서 데이터를 읽고 LCD를 통해 시각적으로 정보를 제공합니다.

 

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5. 소프트웨어 코딩하기

 

센서를 제어하기 위한 소프트웨어 준비 과정은 다음과 같은 단계로 이루어집니다

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1. 아두이노

01 연결

- 아두이노와 PC 연결

- 아두이노 IDE 실행

- 메뉴 → 툴 → 보드:아두이노 UNO 확인

- 메뉴 → 스케치 → 확인/컴파일

 

02 컴파일 확인

스케치>확인/컴파일(CTRL+R) 를 선택해서 컴파일을 진행합니다.

 

03 아두이노 우노 업로드

컴파일이 이상없이 완료되면 스케치> 업로드(CTRL+U)를 선택해서 컴파일 파일을 업로드합니다.

 

04 동작 확인

센서의 동작을 확인할 수 있습니다.

 

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2. 코드 설명

#include <LiquidCrystal.h>

// LCD 초기화 (LCD 핀: RS, EN, D4, D5, D6, D7)
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);

// 핀 설정
const int waterSensorPin = A1; // 수위감지센서 핀 (아날로그 입력)

// 변수 선언
int sensorValue;  // 센서로부터 읽은 아날로그 값
int waterLevel;   // 계산된 물 높이
const int sensorMin = 490; // 센서 값의 최소값
const int sensorMax = 580; // 센서 값의 최대값
const int levelMin = 25;   // 물 높이의 최소값 (단위: ml)
const int levelMax = 140;  // 물 높이의 최대값 (단위: ml)

// 초기 설정 함수
void setup() {
  lcd.begin(16, 2);          // LCD 설정 (16x2 크기)
  lcd.print("Water Level Sensor"); // 초기 메시지 출력
  pinMode(waterSensorPin, INPUT);  // 센서 핀을 입력으로 설정
  delay(1000);              // 초기화 대기
  lcd.clear();
}

// 메인 루프 함수
void loop() {
  readWaterLevel();   // 센서 값 읽기 및 계산
  displayWaterLevel(); // LCD에 정보 표시
  delay(500);         // 0.5초 대기
}

// 센서 값 읽기 및 물 높이 계산 함수
void readWaterLevel() {
  sensorValue = getAverageSensorValue(); // 센서 값 평균 계산
  waterLevel = map(sensorValue, sensorMin, sensorMax, levelMin, levelMax); // 센서 값 범위를 물 높이로 변환
}

// LCD에 정보 표시 함수
void displayWaterLevel() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Water Level: ");
  lcd.print(sensorValue); // 센서 값 출력

  lcd.setCursor(0, 1);
  if (sensorValue < sensorMin - 30) {
    lcd.print("GIVE ME WATER!!"); // 물 부족 경고 메시지
  } else if (sensorValue > sensorMax + 30) {
    lcd.print("WATER ENOUGH!!"); // 물 충분 경고 메시지
  } else {
    lcd.print("CC: ");
    lcd.print(waterLevel); // 물 높이 출력
    lcd.print("ml");
  }
}

// 센서 값을 10회 읽어 평균값 계산 함수
int getAverageSensorValue() {
  const byte sampleCount = 10;  // 샘플링 횟수
  unsigned int totalValue = 0;  // 센서 값 누적 변수

  for (int i = 0; i < sampleCount; i++) {
    totalValue += analogRead(waterSensorPin); // 센서 값 읽기
    delay(10); // 샘플 간 딜레이
  }

  return totalValue / sampleCount; // 평균값 반환
}

 

T1529P 센서, 아두이노, LCD 실드(16x2)를 활용한 코드의 동작 순서는 다음과 같이 구성됩니다. 각 단계는 코드의 함수와 연결되어 있으며, 센서 데이터를 읽고 처리한 뒤 LCD에 출력하는 작업을 수행합니다.

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1. 초기화 (setup 함수)

초기화 단계에서는 하드웨어와 소프트웨어를 설정합니다.

• LCD 초기화: lcd.begin(16, 2)를 사용하여 LCD의 동작을 활성화합니다. 이후 환영 메시지인 "Water Level Sensor"를 출력합니다.
• 핀 모드 설정: T1529P 센서가 연결된 A1 핀을 입력 모드로 설정하여 아날로그 데이터를 읽을 준비를 합니다.
• 대기: delay(1000)으로 1초 대기하여 초기화 안정성을 보장합니다.

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2. 루프 반복 (loop 함수)

이 단계에서는 메인 작업이 반복적으로 수행됩니다.

1. 센서 데이터 읽기:
   readWaterLevel() 함수가 호출되어 T1529P에서 데이터를 읽습니다. 내부적으로 getAverageSensorValue()를 호출하여 센서 값을 여러 번 읽고 평균을 계산합니다.
   • 평균 계산은 10회 데이터를 읽어 정확도를 높이는 작업입니다.
   • map() 함수를 사용해 센서 값을 변환합니다.
2. LCD 출력:
   displayWaterLevel() 함수가 호출되어 LCD에 수위 데이터를 출력합니다. 출력 내용은 센서 데이터와 물 높이에 따라 달라집니다.
   • 센서 값이 임계값 미만일 경우: "GIVE ME WATER!!" 경고 메시지를 출력합니다.
   • 센서 값이 임계값 초과일 경우: "WATER ENOUGH!!" 메시지를 출력합니다.
   • 센서 값이 정상 범위일 경우: 물 높이를 "CC: [높이]ml" 형식으로 출력합니다.
3. 딜레이:
   delay(500)를 통해 루프 간 0.5초 대기 시간을 설정합니다. 이는 센서 측정 주기를 조절하는 역할을 합니다.

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3. 데이터 읽기 및 처리 (readWaterLevel 함수)

readWaterLevel() 함수는 센서 데이터를 수집하고 처리합니다.

• getAverageSensorValue() 함수에서 센서 데이터를 10회 샘플링하여 평균을 반환합니다.
• 반환된 값을 기반으로 map() 함수를 사용해 센서 값의 범위를 물 높이 값으로 변환합니다.
  예: 센서 값이 500이라면 물 높이는 약 30ml로 계산됩니다.

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4. LCD 데이터 출력 (displayWaterLevel 함수)

LCD는 센서 데이터를 기반으로 다양한 메시지를 표시합니다.

• 1줄(0행): "Water Level: [센서 값]" 형식으로 센서 데이터를 출력합니다.
• 2줄(1행):
  • 센서 값이 490 이하: "GIVE ME WATER!!" 경고 메시지 출력.
  • 센서 값이 580 이상: "WATER ENOUGH!!" 메시지 출력.
  • 센서 값이 범위 내: "CC: [물 높이]ml" 형식으로 계산된 물 높이를 출력합니다.

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5. 센서 데이터 샘플링 (getAverageSensorValue 함수)

센서 데이터의 정확도를 높이기 위해 데이터를 여러 번 읽고 평균값을 반환합니다.

• 총 10회 데이터를 읽고 누적한 뒤 평균을 계산합니다.
• 각 샘플 사이에는 10ms의 딜레이를 주어 안정적인 데이터를 수집합니다.
  이를 통해 노이즈를 줄이고 정확한 물 높이 계산이 가능합니다.

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코드 동작 요약

1. 초기화 단계에서 LCD와 센서를 설정합니다.
2. 루프 단계에서 센서 데이터를 반복적으로 읽고 처리합니다.
3. 센서 데이터를 기반으로 LCD에 실시간 수위 데이터를 출력합니다.
4. 각 루프 간 딜레이를 추가하여 안정적인 데이터 수집 및 표시를 보장합니다.

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코드가 동작하는 실제 시나리오

1. 센서를 물에 담그면, 물 높이에 따라 아날로그 값이 변화합니다.
2. 아두이노는 아날로그 값을 읽고 물 높이로 변환한 뒤, LCD에 현재 상태를 표시합니다.
3. 물 부족 시 "GIVE ME WATER!!" 경고 메시지가 나타나며, 물이 충분하면 "WATER ENOUGH!!" 메시지가 출력됩니다.
4. 중간값일 경우, 현재 물 높이가 "ml" 단위로 LCD에 표시됩니다.

이 순서대로 동작하여 실시간으로 수위 상태를 감지하고 시각적으로 정보를 제공합니다.

 

 

예시: 코드 실행 결과

1. 센서 값이 450일 경우 (물 부족)
   • LCD 출력:
     Water Level: 450

     GIVE ME WATER!!
2. 센서 값이 520일 경우 (정상 범위, 물 높이 60ml)
   • LCD 출력:
     Water Level: 520

     CC: 60ml
3. 센서 값이 600일 경우 (물 충분)
   • LCD 출력:
     Water Level: 600

     WATER ENOUGH!!

 

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6. 동작 확인

 

수위감지센서 T1529P와 LCD 실드(16x2)가 올바르게 작동하는지 확인하려면 다음 단계를 따르세요.

 

1. 장비 연결 상태 확인:
   모든 하드웨어가 정확히 연결되었는지 다시 점검합니다. 특히, 센서의 S 핀과 LCD 실드의 A1 핀 연결이 안정적인지 확인합니다. 전원(5V)과 접지(GND)도 올바르게 연결되어 있어야 합니다.
2. 코드 업로드 후 동작 확인:
   아두이노 보드에 코드를 업로드한 뒤, LCD 화면에 초기 메시지 "Water Level Sensor"가 나타나는지 확인합니다. 초기 메시지가 1초간 표시된 후 화면이 초기화되고 센서의 실시간 데이터를 출력하기 시작해야 합니다.
3. 센서 테스트:
   • 센서를 물에 담그거나, 물에서 빼면서 LCD 화면의 값이 실시간으로 변화하는지 확인합니다.
   • 물이 부족하면 "GIVE ME WATER!!" 메시지가, 물이 충분하면 "WATER ENOUGH!!" 메시지가 출력됩니다.
   • 중간값일 경우, LCD에 "CC: [물 높이] ml" 형식으로 현재 물 높이가 출력됩니다.
4. 시리얼 모니터 확인 (선택 사항):
   아두이노 IDE의 시리얼 모니터를 열어, 센서의 아날로그 값을 실시간으로 확인할 수 있습니다. 시리얼 출력값이 안정적이라면 하드웨어와 소프트웨어가 정상적으로 작동 중임을 의미합니다.
5. 문제 해결:
   • 값이 변하지 않거나 오류 메시지가 출력된다면, 연결 핀을 재확인하고 센서가 물에 적절히 잠겼는지 확인합니다.
   • 센서 값이 비정상적으로 낮거나 높다면, 코드에서 map() 함수의 범위를 재조정하여 센서의 출력값에 맞게 보정합니다.

이 단계를 거치면 수위감지센서와 LCD 실드의 정상 작동을 확인할 수 있습니다.

 

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7. 마무리

수위감지센서 T1529P와 LCD 실드를 사용한 프로젝트는 실시간으로 수위를 감지하고 사용자에게 시각적 피드백을 제공하는 훌륭한 입문 프로젝트입니다. 이번 작업을 통해 다음과 같은 내용을 배울 수 있습니다:

1. 아날로그 데이터 처리: 센서로부터 데이터를 읽고, 이를 유용한 정보로 변환하는 과정을 경험할 수 있습니다.
2. LCD를 활용한 시각화: 데이터를 LCD에 표시하여 사용자와 소통하는 방법을 익힐 수 있습니다.
3. 실시간 모니터링의 구현: 센서와 아두이노의 상호작용을 통해 실시간 피드백 시스템을 구축할 수 있습니다.

추가적으로 이 프로젝트는 다음과 같은 확장 가능성을 제공합니다:

• 자동 물 공급 시스템: 릴레이와 물 펌프를 추가하여 물 부족 시 자동으로 물을 공급할 수 있습니다.
• 알림 시스템: 부저를 추가해 물 부족 또는 과충전 시 경고음을 울리는 기능을 구현할 수 있습니다.
• IoT 연동: Wi-Fi 모듈을 추가하여 원격으로 수위를 모니터링하거나, 스마트폰 알림을 받을 수 있는 시스템으로 확장할 수 있습니다.

이번 프로젝트는 간단한 설정과 코드를 통해 센서와 하드웨어의 기본 원리를 익히는 데 최적화되어 있으며, 다양한 방향으로 확장 가능하여 초보자에게 적합한 학습 기회가 됩니다.