주방 환풍기를 8x8 적외선 열화상 센서를 기반으로 작동 제어하기

음식 할 때 수증기나 냄새때문에 주방 후드 환풍기를 켜게 됩니다.  

• 수증기의 경우에 실내 습도를 높일 뿐 큰 문제는 아닙니다. 
• 기름에 뭔가 볶거나 튀길 때에는 초미세먼지가 급증하므로 반드시 환풍기를 켜야 합니다. 

문제는 일하다 보면 가끔 안 켤 때가 있는데 이를 자동화하려고 여러 가지 검색을 해 보았는데 뾰족한 방법은 없어 보였습니다. 

• 상용화된 경우를 한 가지 정도만 본 듯 합니다. 

제가 기존에 사용한 방법은 다음과 같습니다. 

• 인덕션레인지 후드 근처에 IoT 온습도계(Aqara 온습도계)를 설치합니다. 
• 습도가 75%가 넘어가면 주방 팬(환풍기의 220V 플러그를 IoT 플러그에 연결)을 작동합니다. 
• Wireless 스위치(Aqara 무선 미니 스위치)를 사용하여, IoT 플러그를 꺼서 주방 환풍기를 정지합니다.
• 위 방법은 샤오미 IoT 생태계를 쓴 것으로 자동화하는데 Mi Home 앱에서 가능하며, 별도의 서버(여기서는 라즈베리파이나 시놀로지 NAS 등 항상 켜 놓을 수 있는 가정 내의 컴퓨터 장치)가 필요한 Home Assistant는 꼭 필요하지 않습니다.  

(기존 주방 환풍기 자동화에 사용한 스위치와 온습도계 모습)

단점은 

• 기름으로 요리하면 수증기가 잘 나오지 않습니다. 
• 환풍기를 끌 때에는 늘 수동으로 Wireless 스위치를 눌러서 꺼야 합니다(환풍기를 켜는 동안 습도가 떨어지므로 습도를 기준으로 끌 수 없습니다). 

그래서 이번에는 열화상 센서를 사용해 보기로 했습니다. 이 센서는 보통 사람을 감지하는데 사용하는 듯합니다.  

• 파나소닉 8x8 어레이 적외선 열화상 센서를 사용하는 것입니다. 
• 알리익스프레스에서 저렴하게는 2만원대 초반에 구입이 가능했는데, 보통 정가는 4~5만원대인 듯합니다. -> 저는 2개 샀는데 모두 SMD 표면실장 부품이 냉납인 상태였고 한 개만 재납땜을 통해 겨우 살렸는데 그나마 8줄 중 2줄은 센서가 불량(이상한 온도 표시)이었습니다. 정신건강상 비싸더라도 Adafruit등 이름이 있는 것을 사는 것도 좋을 듯합니다. 

본 구현에 사용된 것들은 다음과 같습니다. 

• 홈어시스턴트 운영 - 오드로이드 XU4 보드
• 샤오미 게이트웨이3(지그비용) 및 아카라 온습도계(지그비), 아카라 무선 스위치(지그비), 샤오미 IoT 220V 플러그
• AMG8833 8x8 열화상센서 보드 및 Wemos D1 mini 보드(ESP8266기반/ESPHome) - GitHub - TheRealWaldo/AMG8833-ESPHOME GitHub - TheRealWaldo/thermal: Thermal Vision Sensor and Camera for Home Assistant

결과적으로 구현된 홈어시스턴트(Home Assistant) 대시보드의 일부를 캡쳐 한 화면을 보시면 좀 더 직관적으로 알 수 있습니다. 

• 3개의 인덕션 포트 중 1개가 사용 중입니다. 
• 물이 끓는 중이지만 온도는 55도 가량입니다. 
• 대략 50도를 넘으면 사용 중이라고 봐도 될 것 같고, 인덕션을 끄더라도 냄비를 치우지 않으면 온도는 서서히 내려갈 것입니다. => 이 기준은 센서와의 거리 등 영향이 있으므로 절대적인 값은 아니겠습니다. 
• 대략 40도 이하로 내려오면 껐다고 인식할 수 있겠네요. 

(평소의 인덕션 레인지 표면 온도)

(오른쪽 아래 빨간색 부분이 가열된 냄비를 나타냄)

홈어시스턴트에서는 카메라 장치로 추가를 하면 되는데, GitHub - TheRealWaldo/thermal: Thermal Vision Sensor and Camera for Home Assistant에 그 방법이 나와 있습니다. 저는 HACS에서 Termal Vision을 추가하는 방법을 썼습니다. 

 

노코딩으로 임베디드 장치를 프로그래밍할 수 있는 ESPHome은 별도로 PC에 설치하고 GitHub - TheRealWaldo/AMG8833-ESPHOME의 소스 코드를 사용하여 ESP8266보드인 Wemos D1 mini에 프로그래밍을 한 후 WiFi에 접속시켜서 홈어시스턴트에 ESPHome 장치로 추가하면 됩니다(ESP8266의 D1과 D2포트를 AMG8833과의 I2C 통신에 사용).   

 

오늘 아침에 측정한 값은 다음 그래프로 나타나므로 기준을 잡는데 참고가 되겠습니다. 

(빨간색 부분으로부터 인덕션에서 뚜껑이 덮힌 냄비의 온도가 오르는 것을 확인)

임시로 설치한 열화상센서는 아래와 같습니다. 

 

(Wemos D1 mini ESP8266보드와 AMG8833 열화상 센서를 만능기판에 설치한 모습)

앞으로 더 운영을 해보아야 알 수 있겠지만, 큰 틀에서는 문제가 없어 보입니다.