서론
이 프로젝트는 지그비 무선 기술을 기반으로 한 실외용 원격 압력/온도/습도(PTH) 센서를 구현한 예시 사례를 상세히 다룹니다. 해당 센서는 지그비 네트워크에서 라우터로 설정되어 주기적으로 압력, 온도, 습도를 측정한 뒤 지그비 코디네이터로 전송합니다. 프로젝트의 일환으로, 센서와 연동 가능한 범용 실외 지그비 무선 플랫폼을 개발하였습니다. 실제 예제에서는 Digi의 XBee 3 지그비 모듈에서 마이크로파이썬(MicroPython) 스크립트를 실행하여 TE MS8607 센서와 통신 및 PTH 측정을 수행한 후, 이를 지그비 네트워크를 통해 전송합니다.
하드웨어 요구사항
지그비 무선 플랫폼
- Digi XB3-24Z8US-J XBee 3 RF 모듈
- Digi XBee SMT Grove 개발 기판
- Bud PN-1323-CMB 케이스
- TE M8 수 4핀 패널 장착 커넥터 - 와이어 리드 케이블 조립품
- TE M8 수 3핀 패널 장착 커넥터 - 와이어 리드 케이블 조립품
- TE M8 암 3핀 커넥터 케이블 조립품
- Adafruit JST 2핀 커넥터 케이블
- Amphenol 336320-12-0250 u.FL - RP-SMA 어댑터
- Digi A24-HASM-450 안테나
PTH 센서
- TE Grove MS8607 평가 기판
- Hammond 1591XXMFLGY 케이스
- TE M8 암 4핀 커넥터 케이블 조립품
공통 하드웨어
공급업체 문서
- Digi XBee 3 지그비 3.0 모듈 사용자 가이드
- Digi MicroPython 프로그래밍 가이드
- Digi XBee Grove 개발 보드 사용자 가이드
- TE Connectivity MS8607 PTH 복합 센서 데이터시트
하드웨어 구성
지그비 실외 무선 플랫폼
지그비 무선 플랫폼은 Digi XBee 3 무선 모듈이 삽입된 Xbee Grove 기판을 Bud사의 IP65 등급 케이스에 장착하기 때문에 실외에 설치할 수 있습니다. 이 케이스는 TE Connectivity의 M8 패널 마운트 커넥터 2개와 Amphenol의 외부 안테나 어댑터를 장착할 수 있도록 개조되었습니다. 하나의 M8 커넥터는 5V 전원과 연결되며 다른 하나는 I²C 외부 센서 인터페이스와 연결됩니다. XBee Grove 기판과 외부 전원 및 I²C 버스를 연결하기 위해 JST 2핀 및 JST 4핀 - M8 커넥터 케이블 조립품을 제작하였습니다.
실외 PTH 센서
PTH 센서는 Hammond 케이스 내부의 MS8607 Grove 평가 기판을 M8 4핀 커넥터 케이블 조립품으로 연결하여 만들었습니다. 이 M8 케이블은 MS8607 센서에 전원, 접지 및 I²C 인터페이스를 제공합니다. PTH 센서 케이블의 M8 커넥터는 지그비 무선 플랫폼의 M8 I²C 커넥터와 연결됩니다. Hammond 케이스는 M8 케이블 어셈블리를 장착할 수 있도록 개조되었으며 센서 주변으로 주변 공기가 흐를 수 있도록 커버에 환기용 구멍을 뚫었습니다.
전기적 연결 및 배선도
BOM을 포함한 전체 Scheme-it 프로젝트를 다음 링크에서 확인할 수 있습니다:
예제 코드
XBee 3 무선 모듈은 마이크로파이썬 스크립트를 실행하여 MS8607 센서와 I²C로 통신하고 지그비 무선 네트워크를 통해 데이터를 전송합니다. 예제 코드는 I²C 버스를 스캔하여 활성 주소를 출력한 뒤 센서를 리셋하고, 내장 PROM에 저장된 보정 데이터를 읽어온 다음, 기압, 온도, 습도를 반복적으로 읽고 변환합니다. 또한, 이 스크립트는 지그비 네트워크 연결 상태를 확인하고, 센서 데이터를 사전 설정된 지그비 코디네이터로 전송합니다. 최신 버전의 예제 코드는 다음 링크에서 확인할 수 있습니다:
Xbee3-MicroPython/samples/Zigbee_MS8607_i2c_rev1.py at master · eewiki/Xbee3-MicroPython · GitHub .
FOTA (펌웨어 무선 업데이트)
Digi의 지그비 XBee 3 모듈은 펌웨어와 애플리케이션 파일 시스템의 FOTA를 지원합니다. FOTA를 통해 동일한 네트워크 내의 다른 지그비 노드로부터 무선 펌웨어와 마이크로파이썬 애플리케이션을 모두 원격으로 업데이트할 수 있습니다. 이는 매우 유용한 기능으로, FOTA 구현 방법과 실제 작동 예제는 eeWiki 프로젝트 XBee3 Firmware Over The Air (FOTA) update using XCTU에서 확인할 수 있습니다.
TE Connectivity MS8607 센서 계산 배경
사용된 설정과 계산은 아래 MS8607-02BA01 규격서에 기반하였습니다.
압력 및 온도 계산
온도에 따른 2차 보정
영문 원본: Xbee3 Zigbee Outdoor TE MS8607Press/Temp/Humid Sensor