ESP01 모듈 활용, 핸드폰으로 켜고 끄는 IoT 전등 만들기

지난 포스팅에서는 간단하게 ESP01 모듈에 Blynk를 이용해서 모듈의 내장 LED를 핸드폰으로 껐다가 켜는 예제를 한번 따라 해 봤었습니다. 원격으로 스위치 제어를 하기 위한 로직을 구현해 봤으니 이번에는 실제로 실생활에서 사용할 수 있는 IoT 스위치를 만들어 보려고 합니다.

알리를 검색하다보니  ESP01 모듈로 사용할 수 있는 릴레이 제품을 발견할 수 있었습니다. ESP01 모둘의 GPIO 핀의 신호를 받아서 릴레이를 컨트롤할 수 있도록 모듈 형태로 만들어진 제품입니다. "ESP01 Relay module"이라고 검색하면 되고 가격도 1달러가 되지 않습니다. ESP01 모듈을 포함해도 3달러가 넘지 않으니 부담 없이 한번 테스트해볼 수 있습니다.

릴레이 스위치를 이용해서 제어를 해볼 제품은 전등으로 정했습니다. 특별한 시스템이 필요한것도 아니고 전기가 연결되면 불이 켜지고 끊어지면 불이 꺼지는 단순한 거라 쉽게 해 볼 수 있겠다 싶었습니다.

전등에 원래 달려있던 스위치 대신에 릴레이를 연결만 하면 되겠죠. 그리고 220V 전원으로 전등만 켜는게 아니라 릴레이를 컨트롤할 ESP01 모듈에도 전원이 들어가야 하니까 220V AC를 5V DC로 변환시켜줄 변압 회로가 필요합니다. 별도의 전원 아답타를 써도 되지만 전등하나 켜는데 아답타까지 주렁주렁 달려있는 건 좀 아닌 것 같으니까요. ESP01 모듈은 3.3V로 동작하는 모드지만 릴레이 모듈에서 ESP모듈로 들어가는 전원을 변환해주는 것 같습니다. 컨트롤 전원으로는 5~12V범위에서 사용할 수 있다고 하네요.

이제 회로...라기보다는 어떻게 조립을 해야 할지 배선을 해야 하는데요. 각 모듈의 기능에 맞게 아래 그림처럼 구성하면 될 것 같습니다.

220V 전원 2가닥 중 한가닥은 릴레이의 스위치를 거치고 나머지는 바로 전등으로 가게 되면 스위치를 개폐에 따라서 불이 켜고 꺼질 테고 전원의 각 가닥을 분기해서 AC-DC 아답타로 넣어줍니다. 그리고 DC 5V로 변환된 전원을 릴레이 모듈로 연결했습니다. 릴레이는 NC, COM, NO 이렇게 3개의 단자가 있는데 COM 단자가 EPS01 모듈의 신호에 따라 NC로 연결하던가 NO로 연결이 되는 구조입니다. 그리고 NO는 normal open 그러니까 모듈에 전원이 공급되지 않거나 시그널이 없는 상황에서는 회로가 열려있는 단자를 의미합니다. 반대로 NC는 normal close로 신호가 없을 때 닫혀있는 단자를 의미해서 평소에서는 COM과 NC가 열결 되어 있다가 ESP01로부터 신호를 받으면 NC는 떨어지면서 COM과 NO가 연결되는 로직으로 동작합니다.

구성을 고민했으니 이제 조립을 해 보겠습니다. 

먼저 전원 아답타 입니다. 전등의 전원이 될 220V 전압은 아두이노나 ESP8266 보드 만지듯이 그냥 대충 다룰만한 그런 수준이 아니죠. 잘못하다간 크게 다칠 수도 있고 집안에 불을 낼 수도 있습니다. 그래서 첨에는 알리에서 대충 변압 모듈을 사다가 써보려고 했으나 겁이 나서 집안에 굴러다니는 오래된 핸드폰 충전기를 사용하기로 했습니다. 요건 예~전에 LG 핸드폰을 샀을 때 번들로 따라왔던 건데 오래되긴 했지만 LG에서 파는 거니까 아무거나 쓰는 것보다 나을 것 같았습니다.

케이스를 열어서 필요없는 USB 포트를 제거했습니다. 그러면 4개의 pin hole이 보이는데 가장자리의 2개 pin이 GND와 5V입니다. 이 단자를 각각 릴레이 모듈의 GND와 VCC에 연결합니다.

다음으로 220V 전원 케이블을 분기하는데 쓸 커넥터를 준비합니다. 앞에서도 언급했던 것처럼 220V 전선을 다루는 건 매우 주의를 기울일 필요가 있습니다. 그래서 대충 절연테이프로 감아서 배선을 마감할 수도 있지만 깔끔하고 안전하게 하기 위해서 이런 커넥터를 준비했습니다.

무탈피 폴딩형 커넥터라는 이름인데요. 피복 벗길 필요도 없이 전선을 놓고 꽉 찝어주기만 하면 분기 배선이 깔끔하게 정리되는 아이템입니다. 깔끔한만큼 더 안전하겠죠?!

이렇게 연결이 완료 되었습니다. 깔끔하게 하고 싶다는 강박에 선을 너무 짧게 잡았나 봐요. 안정적이지 못하고 부품들이 서로 매달려 있는 모양이네요. 귀찮으니 그냥 넘어가고

조립된 릴레이와 아답타 등은 손으로 만지면 위험하니까 패키징을 할 수 있도록 요런 모양으로 케이스를 제작했습니다. 나름 들어가고 나가는 전선을 꽉 고정할 수 있도록 디자인을 신경 썼다는 건 티 나지 않는 포인트 되겠습니다. ㅎ

최종적으로 완성된 모습입니다. ESP01 모듈은 계속 스케치 이것저것 테스트 해보느라 사진 찍었을 때는 조립이 되지 않은 상태였네요.

지난 포스팅(kwonkyo.tistory.com/357)에서 테스트 했던 Blynk 예제를 이용하면 별다른 수고 없이 핸드폰으로 조작 가능한 WIFI스마트 전등이 완성됩니다. 참고로 제가 사용했던 ESP01 Realy module에서는 릴레이에 연결된 시그널 핀이 GPIO 0번이었기 때문에 On/Off 버튼을 GPIO 0번에 연결해 주었습니다.

복잡할 것만 같았는데 직접 해보고나니 복잡할게 전혀 없는 것 같습니다. 모듈도 잘 만들어져 있고 Blynk도 너무 편해서 재료만 준비되어 있다면 순식간에 따라 해 볼 수 있는 ESP8266 프로젝트였습니다.