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Smart Ginseng Grower v5 — 회로 레퍼런스

개요

  • MCU: Raspberry Pi Zero 2W / Pi 3B+ (R시리즈)
  • PCB: 1종 (120x80mm, v4 동일 외곽), HAT 방식 2x20 소켓
  • 전원: AC 220V → IEC C14 → RV1(바리스터) → HLK-10M05 (5V/2A)
  • 총 부품: 48개
  • PCB 넷: 29개
  • KiCad 파일: ginseng-grower-v5.kicad_pro/sch/pcb
  • 생성 스크립트: generate_v5.py

모델 명칭 규칙

SGG-{SMPS}{MCU}{CCTV} — 200/300=LED SMPS, E/R=MCU, C=CCTV

R시리즈 (Raspberry Pi, 이 문서)

모델 LED SMPS MCU 웹캠 비고
SGG-200R GT200 (200W) Pi Zero 2W 없음 소규모
SGG-200RC GT200 (200W) Pi 3B+ 3~4대 소규모+관제
SGG-300R GT300 (300W) Pi Zero 2W 없음 기본 제품
SGG-300RC GT300 (300W) Pi 3B+ 3~4대 기본+관제

E시리즈 (ESP32-S3, v4 회로도)

모델 LED SMPS MCU 웹캠 비고
SGG-200E GT200 (200W) ESP32-S3 없음 소규모
SGG-300E GT300 (300W) ESP32-S3 없음 기본 제품

ESP32-S3는 USB 호스트 미지원 → 웹캠 불가. CCTV 관제 필요 시 R시리즈(RC 모델) 선택.

PCB는 시리즈별 1종. 조립 시 Pi/LED SMPS/웹캠 유무로 모델 구분.

GPIO 할당 (9핀 사용)

RPi GPIO 핀번호 넷 기능 비고
2 3 I2C_SDA ADS1115 SDA Pi 내장 1.***K 풀업
3 5 I2C_SCL ADS1115 SCL Pi 내장 1.***K 풀업
4 7 DHT_DATA DHT22 온습도 R7 10K 외부 풀업
5 29 RELAY1_DRV CH1 조명 릴레이 R1 10K 풀다운
6 31 RELAY2_DRV CH2 수분 모터 릴레이 R2 10K 풀다운
12 32 BUZZER_DRV 피에조 부저 (HW PWM0) R8 10K 풀다운
13 33 RELAY3_DRV CH3 예비 릴레이 R3 10K 풀다운
17 11 WDT_LED 워치독 LED (Green) R10 ***Ω
22 15 MODE_SW 모드 버튼 R12 ***K 풀업, 눌림=LOW

전원 예산 (HLK-10M05 5V/2A)

소비처 전류(mA)
Pi Zero 2W (WiFi 활성) 450
G5LE-1 릴레이 x2 (최대 동시) 180
DHT22 + ADS1115 3
부저 + LED 50
합계 ~683mA
여유 1,317mA (66%)
+ 4.3" LCD (옵션) +240mA → 합계 923mA (여유 54%)
+ 7" LCD (옵션) +500mA → 합계 1,183mA (여유 41%)

ADS1115 채널 (I2C 0x48)

채널 센서 출력 범위 비고
A0 TDS/EC 0~2.3V 배양액 농도
A1 탁도 0~4.5V 분압기 필요 시 추가
A2 예비 —
A3 예비 —

부품 목록 (37개)

전원 (5개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
J_IEC IEC C14 입력 SW+Fuse+Indicator 내장 Molex KK-254 5P
RV1 바리스터 14D471 RV_Disc_D12mm
PS1 SMPS HLK-10M05 (5V/2A) Hi-Link HLK-10Mxx
C1 전해 캡 ***uF/16V C_0805
C2 세라믹 캡 ***nF C_0805

MCU 소켓 (1개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
Pi1 2x20 핀소켓 Raspberry Pi 40-pin PinSocket_2x20_P2.54mm

릴레이 CH1 — 조명 (7개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
Q1 MOSFET 2N7002 SOT-23
R1 풀다운 10K R_0805
R4 LED 한류 1K R_0805
D1 플라이백 1N4148W D_SOD-123
K1 릴레이 G5LE-1 5VDC Relay_SPDT_Omron
LED_K1 상태 LED Red 0805 LED_0805
J2 출력 터미널 3P 스크류 TerminalBlock 3P

릴레이 CH2 — 모터 (7개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
Q2 MOSFET 2N7002 SOT-23
R2 풀다운 10K R_0805
R5 LED 한류 1K R_0805
D2 플라이백 1N4148W D_SOD-123
K2 릴레이 G5LE-1 5VDC Relay_SPDT_Omron
LED_K2 상태 LED Red 0805 LED_0805
J3 출력 터미널 3P 스크류 TerminalBlock 3P

릴레이 CH3 — 예비 (7개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
Q3 MOSFET 2N7002 SOT-23
R3 풀다운 10K R_0805
R6 LED 한류 1K R_0805
D3 플라이백 1N4148W D_SOD-123
K3 릴레이 G5LE-1 5VDC Relay_SPDT_Omron
LED_K3 상태 LED Red 0805 LED_0805
J4 출력 터미널 3P 스크류 TerminalBlock 3P

센서 (5개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
U2 ADC ADS1115 모듈 PinHeader 1x06
U3 온습도 DHT22 모듈 PinHeader 1x03
R7 DHT 풀업 10K R_0805
J5 TDS 커넥터 3P Molex Molex KK-254 3P
J6 탁도 커넥터 3P Molex Molex KK-254 3P

부저 (3개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
Q4 MOSFET 2N7002 SOT-23
R8 풀다운 10K R_0805
BZ1 부저 Active 12x9.5mm Buzzer_12x9.5RM7.6

LED + 스위치 (5개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
R10 WDT 한류 ***Ω R_0805
LED1 워치독 Green 3mm LED_D3.0mm
R11 PWR 한류 1K R_0805
LED2 전원 Blue 3mm LED_D3.0mm
SW1 모드 버튼 IP67 푸시버튼 SW_PUSH_6mm

디커플링 (6개)

Ref 부품 값/사양 레일
C3 전해 ***uF +5V (Pi)
C4 세라믹 ***nF +5V (Pi)
C5 전해 ***uF +3V3 (ADS1115)
C6 세라믹 ***nF +3V3 (ADS1115)
C7 전해 ***uF +3V3 (DHT22)
C8 세라믹 ***nF +3V3 (DHT22)

R12: MODE 풀업 (1개)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
R12 MODE 풀업 10K R_0805

DSI LCD 커넥터 (1개, 옵션)

Ref 부품 값/사양 풋프린트
J_LCD 4P 핀헤더 5V/GND/SDA/SCL PinHeader 1x04

DSI 영상 신호는 Pi 보드의 15핀 FPC 리본에 직결 (PCB 미경유) J_LCD는 LCD 전원(5V) + 터치 I2C(SDA/SCL, ADS1115와 버스 공유) 패스스루

방열 (1개)

Ref 부품 값/사양 비고
HS1 히트싱크 알루미늄 30x30x10mm RP3A0 칩 위 열전도 테이프 부착, 여유 방열

팬 불필요 — 센서/릴레이/WiFi 용도 CPU 부하 10~20%, 자연 대류 충분 Boxco 인클로저 방수/방진 유지를 위해 팬 미사용

총합: 5+1+7+7+7+5+3+5+6+1+1+1 = 50개

넷 리스트 (29개)

# 넷 이름 설명
1 +5V 5V 전원 레일
2 GND 접지
3 +3V3 3.3V 전원 (Pi 출력)
4 RELAY1_DRV GPIO_XX → Q1 게이트
5 RELAY2_DRV GPIO_XX → Q2 게이트
6 RELAY3_DRV GPIO_XX → Q3 게이트
7 RLY1_N K1 코일(-) 넷
8 RLY2_N K2 코일(-) 넷
9 RLY3_N K3 코일(-) 넷
10 I2C_SDA GPIO_XX ↔ ADS1115 SDA
11 I2C_SCL GPIO_XX ↔ ADS1115 SCL
12 DHT_DATA GPIO_XX ↔ DHT22 DATA
13 MODE_SW GPIO_XX ← SW1
14 WDT_LED GPIO_XX → R10 → LED1
15 BUZZER_DRV GPIO_XX → Q4 게이트
16 TDS_SIG ADS1115 A0 ← J5
17 TURB_SIG ADS1115 A1 ← J6
18-20 K1_COM/NO/NC 릴레이 1 접점
21-23 K2_COM/NO/NC 릴레이 2 접점
24-26 K3_COM/NO/NC 릴레이 3 접점
27 AC_L AC 라인
28 AC_N AC 중성
29 PE_EARTH 보호접지

v4 대비 삭제 부품

삭제 이유
ESP32-S3 DevKitC-1 Pi Zero 2W/3B+로 교체
DS3231 RTC Pi NTP
TM1637 FND x3 웹 대시보드
VS1838B IR 웹/앱 제어
MAX485 + R11 ***Ω Pi WiFi 네이티브
SD카드 모듈 (J7 6P) Pi microSD 내장
서브 PCB 전체 (21부품) 불필요
12P 헤더 (J5) 서브 PCB 삭제

LCD 터치 디스플레이 (옵션)

제품 해상도 인터페이스 터치 소비전력 가격
Waveshare 4.3" DSI 800x480 MIPI DSI 정전식 5점 240mA ~₩52,000
Waveshare 7" DSI (C) 1024x600 MIPI DSI 정전식 5점 500mA ~₩91,000
  • DSI 포트: GPIO 핀 0개 사용 (리본 커넥터 직결)
  • PCB 수정 불필요
  • 블루 테마: CSS background:#000022; color:#AACCFF;