Mosquitto와 라즈베리파이 피코를 이용해서 실외 온도 측정하기

라즈베리파이 피코 + DHT22(AM2320) 온습도 센서모듈

야외의 온도를 측정하기 위해서는 저전력 IoT 기술이 필요합니다.
다행스럽게돋 라즈베리파이 피코는 저전력이면서 상대적으로 훌륭한 연산능력을 보여주죠, 게닫가 Wifi 통신도 가능합니다.
여기에 온습도 센서모듈을 연결하여 Wifi로 통신을 하면 실외온도 측정이 가능해집니다.
교육용 아두이노 키트에 함께 들어있는 DHT11 센서는 영하의 온도는 측정이 불가능합니다. 그래서 저는 DHT22 센서가 들어간 모듈을 이용했습니다.

마이크로 파이선 그리고 AM2320 라이브러리 설치

라즈베리파이 피코는 마이크로 파이선을 이용해서 코드를 작성할 수 있는데요, 온도센서 모듈을 이용하기 위해서는 AM2320 라이브러리를 추가적으로 설치해야 합니다.
그런데 동작하는 라이브러리를 찾기가 어려웠어요. 이게 맞다 저게 맞다 하는 외국 사이트의 포스팅들을 뒤져보다가 제가 찾아낸 것은 바로 아래 링크의 소스코드 입니다.
- AM2320 라이브러리
- 설치법은 위 링크를 참고해주세요.

Mosquitto 그리고 MQTT

HTTP 서버를 만들고 피코에서 request를 보내서 온도를 확인하는 방법도 있습니다만
MQTT 통신을 이용하면 전력효율이 더 높다고 하기 때문에, 서버 PC에 mosquitto를 설치했습니다.

TypeScript MQTT 구독 서버

온도값을 구독하기 위한 간단한 서버를 TypeScript를 이용해서 작성합니다.

import * as mqtt from 'mqtt';

const client = mqtt.connect('mqtt://IP:PORT', {keepalive: 3600});

client.on('connect', () => {
    console.log('connected');
    client.subscribe('구독토픽');
});

client.on('message', (topic: String, message: Buffer) => {
    console.log(topic + ' ' + message.toString());
});

client.on('error', (err: Error)=> {
    console.error(err);
    client.end();
});

client.on('close', () => {
    console.log('disconnected');
});

마이크로 파이선 발행 코드

이제 피코에 들어갈 발해용 서버를 작성하겠습니다. 구현에 앞서서 mqtt 라이브러리인 설치합니다.

import mip
mip.install('umqtt.simple')

코드는 아래와 같습니다.

import utime
import rp2 
from machine import I2C, Pin
import network
import time
import urequests as requests
import am2320
import ujson
import umqtt.simple

mqtt_broker_ip = "IP at mosquitto"
client_id = "d2"
ssid = '공유기 ID'
password = '공유기 비번'

def send_message_mqtt(client, h,t):
    print("Publish Mqtt Message")
    msg = ujson.dumps({'device_id': client_id, 'temperature': t, 'humidity': h})
    try:
        client.publish("구독토픽", msg)
    except OSError as e:
        print(e)
    
def wlan_connect():
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    wlan.connect(ssid, password)

    # Setup onboard LED
    onboard_led = Pin('LED', Pin.OUT)  # Adjust the pin number if necessary

    # Initial connection attempt
    max_attempts = 10
    attempts = 0
    connected = False  # Flag to track connection status

    while not wlan.isconnected() and attempts < max_attempts:
        onboard_led.toggle()  # Blink LED while trying to connect
        time.sleep(1)
        attempts += 1
        
    if wlan.isconnected():
        print(f"Connected to {ssid} successfully!")
        print("Network Config:", wlan.ifconfig())
        onboard_led.value(1)  # Keep LED on when connected
        connected = True
    else:
        print("Failed to connect to WiFi.")
        onboard_led.value(0)  # Turn off LED if initial connection fails
    return [wlan, connected]

def mqtt_connect():
    print("Try Mqtt Connect")
    client = umqtt.simple.MQTTClient(client_id = client_id, server = mqtt_broker_ip, port = #MQTT포트)
    client.connect()
    return client

def am2320_connect():
    i2c = I2C(0, scl=Pin(17), sda=Pin(16), freq=400000)
    sensor = am2320.AM2320(i2c)

    if sensor.check():
        print(f"AM2320 found at I2C address {am2320.I2C_ADDRESS:#x}")
    
    return sensor

        
def main_mqtt():
    wret = wlan_connect()
    wlan = wret[0]
    connected = wret[1]
    client = 0
    utime.sleep(3)
    try:
        client = mqtt_connect()
    except OSError as e:
        print(f"Error: %s" % e)
    print("Mqtt Connect Done")
    
    step1 = 2
    utime.sleep(1)

    sensor = am2320_connect()
        
    while True:
        if step1 == 2:
            print('reading')
            total=0
            sensor.measure()
            humidity = sensor.humidity()
            temperature = sensor.temperature()
            
            print("M2 Humidity: %d%%, Temp: %dC" % (humidity, temperature))        
                
            if wlan.isconnected() and not connected:
                print("Reconnected to WiFi.")
                onboard_led.value(1)  # Keep LED on when connected
                print("Network Config:", wlan.ifconfig())
                connected = True
            elif not wlan.isconnected() and connected:
                print("Disconnected from WiFi.")
                connected = False

            if not connected:
                print("Wlan Not Connected")
                onboard_led.toggle()  # Blink LED if disconnected
            else:
                if client == 0:
                    print("MQTT is not connected")
                else:
                    send_message_mqtt(client, humidity, temperature)                
                
            step1 = 1
        else:
            step1 = step1 + 1
        
        utime.sleep(30)

main_mqtt()

위 코드는 1분에 한번씩 온습도를 측정해서 데이터를 발행합니다.
서버PC에 mosquitto가 실행중이고, 구독서버가 돌아가고 있다면 발행된 정보가 보여지게 됩니다.
AM2320 회로구성시, SCL은 피코의 17번 SDL은 피코의 16번 핀에 연결했습니다.

시연연상

완성된 시스템을 이용해서 온도측정에 성공한 영상 입니다.
영상

Mosquitto와 라즈베리파이 피코를 이용해서 실외 온도 측정하기

라즈베리파이 피코 + DHT22(AM2320) 온습도 센서모듈

마이크로 파이선 그리고 AM2320 라이브러리 설치

Mosquitto 그리고 MQTT

TypeScript MQTT 구독 서버

마이크로 파이선 발행 코드

시연연상

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