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아두이노 예제 8 조도센서로 led 제어하기

아두이노 예제 8 조도센서로 led 제어하기

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교육 콘텐츠 전문 기업 ‘아토플래닛’ : 네이버 블로그

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06-2 조도센서(Photoresistor) 사용하기 – 아두이노 시뮬레이터

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조도센서 소개

조도센서 값 측정하기

조도센서 값 측정하기 회로구성

조도센서 값 측정하기 스케치 코드

조도센서로 스마트 가로등 만들기

조도센서로 스마트 가로등 회로구성

조도센서로 스마트 가로등 스케치 코드

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아두이노 예제 8. 조도센서로 led 제어하기 – 코딩런

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아두이노 예제 8 조도센서로 led 제어하기

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Thinking Different :: [아두이노] 7. 조도(빛) 센서

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[아두이노] 7 조도(빛) 센서

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Thinking Different :: [아두이노] 7. 조도(빛) 센서

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06-2 조도센서(Photoresistor) 사용하기

조도센서 소개

조도센서(Photoresistor)는 빛의 세기에 따라 저항 값이 변하는 전자부품입니다. 빛이 많이 들어오면 저항이 작아지고 적게 들어오면 저항이 커지는 황화 카드뮴(Cadmium Sulfide)이라는 화합물을 사용합니다. 아래 그림을 통해 조도센서의 모습과 아두이노 시뮬레이터에서의 조도센서 구성요소를 살펴보면 동그란 부분이 빛을 감지하기 위한 부분이며 전류가 흐르기 위한 두 개의 단자(Terminal)가 있습니다. 저항과 동일하게 극성이 없기 때문에 전원과 그라운드의 방향에 상관없이 연결할 수 있습니다.

조도센서 값 측정하기

조도센서는 빛의 세기에 따라 다양한 값을 가질 수 있기 때문에 아두이노의 아날로그 입력 핀을 통해 값을 측정해야 합니다.

조도센서 값 측정하기 회로구성

조도센서의 한쪽 단자는 그라운드에 연결하고 다른 쪽 단자는 10KΩ의 저항을 지나 전원에 연결합니다. 얼핏 보면 5장의 푸시버튼을 사용할 때의 회로구성과 매우 유사합니다. 차이점이라면 푸시버튼의 경우 디지털 입력을 통해 값을 측정했다면 조도센서의 경우 아날로그 입력을 통해 값을 측정한다는 것입니다.

조도센서 값 측정하기 스케치 코드

스케치 코드를 보면 8번째 줄에서 analogRead() 함수를 통해 아날로그 A0핀에 연결된 조도센서의 값을 읽어 9번째 줄에서 Serial.println() 함수로 시리얼 모니터에 출력합니다. 회로구성과 스케치 코드가 완성되었다면 시뮬레이션을 실행해 결과를 확인해보겠습니다. 시뮬레이터에서 조도센서의 값을 변경하기 위해 실행 중 조도센서를 마우스로 클릭하면 조절 슬라이드바가 나타납니다. 슬라이드바의 검정색 동그란 버튼을 드래그하여 위 아래로 움직이면 빛의 밝기를 조절할 수 있고 시리얼 모니터에서 조도센서로부터 읽은 값을 확인할 수 있습니다. 슬라이드바의 버튼을 위쪽으로 움직이면 빛의 밝기가 센 경우이고 아래로 움직이면 빛이 밝기가 어두워집니다. 특이한 점은 조도센서의 슬라이드바를 움직여 최소와 최대로 움직일 때 범위가 49에서 969라는 것입니다.

가변저항을 통해 측정한 아날로그 입력 값의 범위는 0에서 1023이라고 배웠는데 49 ~ 969의 범위를 출력하는 조도센서는 이상하게 보일 수 있습니다. 아날로그 입력 값의 범위에 대해 다시한번 생각해보겠습니다. 0에서 1023이라는 값의 범위는 아두이노 보드가 10비트(bit)의 ADC(Analog Digital Converter)를 사용하기 때문에 10비트는 2의 10승으로 1024가지 경우의 수를 표현할 수 있고 0을 포함해 0부터 1023의 수를 출력할 수 있습니다. ADC는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 장치이며 10비트와 1024는 디지털 신호를 표현한 것입니다. 그럼 아날로그 신호는 어떤 것을 의미할까요? 바로 전압(V) 값을 의미합니다. 4장과 5장에서 디지털 출력과 입력을 다룰 때 LED의 불빛이 켜지거나 꺼짐 또는 버튼이 눌렸다 떼어짐을 스케치 코드에서는 상수 HIGH, LOW 값으로 설명했습니다. 이를 전압으로 표현하면 HIGH는 5V이고 LOW는 0V입니다. 아날로그 입력 값의 범위는 0V에서 5V의 값을 1024등분하여 각각을 수치로 표현한 값입니다. 따라서 조도센서의 값의 범위인 49 ~ 969는 0부터 48에 해당하는 전압과 970에서 1023에 해당하는 전압 값이 없다는 것을 의미합니다. 시뮬레이터가 아닌 실제 조도센서를 사용해도 범위가 0에서 1023이 아닌 중간정도의 값이 나오는데 이는 빛의 세기가 상대적이기 때문입니다. 실내에서 조명에 의한 밝기와 실외의 자연광이 다르고 조명마다 밝기가 서로 다르기 때문에 조도센서로 측정한 수치 또한 주어진 환경에 따라 다른 값을 측정할 수 있습니다.

조도센서로 스마트 가로등 만들기

조도센서로 빛의 밝기를 측정해 어두우면 LED를 켜고 밝으면 LED는 끄는 스마트 가로등을 만들어보겠습니다. 준비물은 빛의 밝기를 측정하기 위한 조도센서와 10KΩ의 저항, 가로등의 역할을 하는 LED와 220Ω의 저항이 필요합니다.

조도센서로 스마트 가로등 회로구성

LED의 애노드는 아두이노 디지털 13번에 연결하고 캐소드는 220Ω의 저항을 거쳐 그라운드에 연결합니다. 조도센서의 한쪽 단자는 그라운드에 연결하고 다른 쪽 단자는 10KΩ의 저항을 거쳐 전원에 연결합니다. 마지막으로 브레드보드에서 조도센서와 저항이 연결된 단자에서 아날로그 신호를 측정하기 위해 선을 연결해 아날로그 A0핀에 연결합니다. 조도센서에서 신호를 측정할 수 있는 단자는 총 세 부분이며 그라운드에 연결된 단자, 저항에 연결된 단자, 저항을 거쳐 전원에 연결된 단자입니다. 그라운드에 연결된 단자를 아날로그 핀에 연결하면 항상 0V에 해당하는 0의 값만 측정할 수 있으며 저항을 거쳐 전원에 연결된 단자에 아날로그 핀을 연결하면 항상 5V에 해당하는 1023의 값만 측정할 수 있습니다. 따라서 조도센서와 저항이 연결된 단자에서 정상적인 신호를 측정할 수 있습니다. 이는 빛의 세기에 따라 조도센서의 저항 값이 변하면 조도센서와 저항이 연결된 단자에서 측정하는 전압도 달라지기 때문입니다.

조도센서로 스마트 가로등 스케치 코드

스케치 코드의 3번째 줄에서 디지털 13번 핀에 연결된 LED를 제어하기 위해 pinMode() 함수로 13번 핀을 출력모드로 사용하도록 설정합니다. 빛의 세기는 상대적인 개념이기 때문에 조도센서로 측정한 값을 바탕으로 기준을 수립해야 합니다. 시뮬레이터에서는 100이라는 값을 기준으로 이보다 크면 어둡다고 판단해 LED를 켜고 100미만이면 밝다고 판단해 LED를 끄도록 프로그래밍 하였습니다. 시뮬레이터가 아닌 실제 조도센서를 사용할 때는 조도센서가 설치될 환경에서 조도센서의 값을 측정하고 밝고 어두움의 정도를 판단해서 기준 값을 설정해야 합니다. 회로구성과 스케치 코드가 완료되었다면 시뮬레이터를 동작해 결과를 살펴보겠습니다.

조도센서의 값이 100보다 큰 120일 때 어둡다고 판단해 LED가 켜진 것을 볼 수 있으며 조도센서의 값이 100보다 작은 59일 때 밝다고 판단해 LED가 꺼짐을 확인할 수 있다.

아두이노 예제 8. 조도센서로 led 제어하기

조도센서(CDS)

조도센서는 cds를 연결하여 만든 것으로 주변의 밝기에 따라 값이 달라진다. cds는 ‘Cadmium Sulfide’의 약자로 황화카드뮴이라는 빛에 반응하는 확학 물질이다. 자동으로 조절하는 자동차 전조등, 자동으로 휴대폰 밝기를 조절해 주는 등 일상생활에서도 많이 활용된다.

조도센서 특징

조도센서는 빛의 양에 따라 그 값이 변하는데, 조도센서의 지그재그로 된 주황색 cds가 빛의 양을 측정한다. 빛의 양을 측정하여 빛의 양이 많아질 수록(밝을 수록) 전도율이 높아져 저항값이 낮아지게 되며, 빛의 양이 적을 수록(어두울 수록) 저항값이 높아지게 된다. 따라서 빛의 양과 저항값은 반비례 관계라고 할 수 있다. 그리고 조도센서는 극성이 없으므로 저항처럼 아무 방향으로 꽂아도 상관없다.

GL5537.pdf

실습에 사용할 조도센서는 가격이 저렴한 부품으로 데이터시트를 보면 10Lux(빛의 양)일 때 저항값이 20~30KΩ인것을 알 수 있다. 오차가 상당히 크므로 정밀하게 다루기보다는 밝고 어두운정도만 체크한다고 생각하면 된다.

실습내용

조도센서를 활용하여 led를 켜고 꺼보자.

준비물

아두이노 보드, 브레드 보드, 조도센서 1개, led 2개, 저항 10KΩ 1개, 330Ω 2개, 점퍼선 8개

회로도

소스 코드

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 int led1 = 4 ; int led2 = 13 ; // 각 포트 설정 void setup () { Serial . begin ( 9600 ); //시리얼 모니터 오픈 pinMode (led1, OUTPUT ); pinMode (led2, OUTPUT ); } void loop () { int cds = analogRead (A1); //A1으로 들어오는 값을 cds에 저장 Serial . println (cds); //시리얼 모니터에 출력 if (cds < 200 ) //cds값이 200보다 작으면 { digitalWrite (led1, HIGH); //led1 온 digitalWrite (led2, LOW); //led2 오프 } else //cds값이 200보다 크면 { digitalWrite (led1, LOW); //led1 오프 digitalWrite (led2, HIGH); //led2 온 } delay ( 200 ); } Colored by Color Scripter cs ex8_cds.ino 결과 영상

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