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[10강] 아두이노 온도센서 TMP36 / 온도 측정 / 온도센서 led 제어 / analogRead() / 회로도, 소스코드 공유

[아두이노 강좌] 온도센서 TMP36을 이용한 온도값 출력하기 : 네이버 블로그

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[아두이노 강좌] 온도센서 TMP36을 이용한 온도값 출력하기 : 네이버 블로그

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온도센서(TMP36) 소개

온도센서 값 측정하기

온도센서 값 측정하기 회로구성

온도센서 값 측정하기 스케치 코드

06-3 온도센서(TMP36) 사용하기 - 아두이노 시뮬레이터 — 06-3 온도센서(TMP36) 사용하기 – 아두이노 시뮬레이터

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[간단한 아두이노 코딩] 5 온도 센서 사용하기(DS18B20 LM35)

온도 센서 사용하기(DS18B20 LM35)

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[Arduino] 아두이노 온도센서(LM35) 쉽게 사용하기

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[Arduino아두이노] 온도센서 (LM35) 사용방법

아두이노 온도센서(LM35) 사용방법

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06-3 온도센서(TMP36) 사용하기

온도센서(TMP36) 소개

온도센서는 온도를 감지해 전기신호로 바꿔주는 센서를 의미합니다. 아두이노 시뮬레이터는 TMP36이라는 온도센서를 지원하며 아래와 같이 세 개의 단자로 구성됩니다. 첫번째 단자는 Vs라고하며 전원선에 배선하고 Vout은 온도 값에 해당하는 전압을 출력합니다. 그리고 GND는 그라운드에 연결하는 단자입니다.

온도센서(TMP36)에 관한 정보는 데이터시트(Datasheet)를 통해 확인할 수 있으며, 데이터시트는 전자부품, 전원공급장치, 소프트웨어 등의 성능과 특성을 설명하는 문서입니다. 인터넷 검색을 통해 TMP36에 관한 데이터시트를 찾아보면 동작전압과 각 단자를 어디에 연결해야 하고, Vout으로 출력되는 전압을 온도로 바꾸기 위해 어떤 공식을 적용해야 할지 참고할 수 있습니다.

온도센서 값 측정하기

온도센서를 아두이노에 연결해 온도 값을 측정하는 프로그램을 작성해보겠습니다. 아두이노 시뮬레이터의 작업판 우측 기본 구성요소 항목에서 온도센서(TMP36)를 드래그 앤 드랍으로 작업판에 가져옵니다.

온도센서 값 측정하기 회로구성

아두이노와 브레드보드를 작업판에 배치한 뒤 온도센서를 브레드보드에 연결합니다. 작업판 좌측 상단의 회전(Rotate) 버튼을 활용해 온도센서의 단자가 아두이노를 향하도록 방향을 변경하고 위에서부터 그라운드(GND), 출력(Vout), 전원(Vs)에 맞게 브레드보드에 배선합니다.

온도센서 값 측정하기 스케치 코드

스케치 코드에서 8번째 줄은 온도센서의 출력(Vout)을 아두이노의 아날로그 A0핀에 연결해 측정한 값을 readValue에 저장합니다. 9번, 10번째 줄에서 전압과 온도로 변환하는 공식이 적용되는데 변환공식을 이해하기 위해 온도센서(TMP36)의 데이터시트를 참고하면 됩니다. 아래 그림은 온도센서(TMP36)의 데이터시트 중 온도와 전압의 관계도를 보여줍니다.

전압이 1V일 때 온도는 섭씨 50°C이며 전압이 0.5V일 때 온도는 섭씨 0°C 입니다. 이를 일차 방정식으로 표현하면 아래 표와 같습니다. 스케치 코드의 9번째 줄은 디지털 값으로 변환된 값을 다시 아날로그 값인 전압으로 변환하는 과정입니다. 즉, readValue에 5를 곱한 것은 동작전압이 5V이기 때문이며 동작전압이 3.3V나 다른 전압일 경우 이 값을 수정해야 합니다. 1024로 나누는 이유는 10비트의 ADC를 사용하기 때문입니다. 그리고 마지막에는 온도 값을 출력해야 하기 때문에 전압에 관한 식을 온도에 관한 식으로 변환하고 이 수식을 스케치 코드에 적용하여 10번째 줄과 같이 적용합니다.

스케치 코드의 12번, 13번째 줄은 시리얼 모니터에 온도 값을 출력하기 위한 목적입니다. 시뮬레이터를 실행시켜 동작 결과를 살펴보겠습니다. 시뮬레이터 실행 중 온도센서를 마우스 왼쪽버튼으로 클릭하면 좌측에 슬라이드바가 생성되며 동그란 버튼을 위아래로 조절해 온도 값을 변경할 수 있습니다. 마우스 스크롤을 이용해 작업판을 확대하면 변경한 온도를 확인 가능합니다. 또한 시리얼 모니터를 통해 일차 방정식을 적용한 결과가 온도센서에서 변경한 온도 값과 동일한지 확인할 수 있습니다.

[간단한 아두이노 코딩] 5. 온도 센서 사용하기(DS18B20, LM35)

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온도 센서 사용하기(DS18B20, LM35)

1. 온도 센서 (DS18B20, LM35)

가장 흔하게 볼 수 있는 온도 센서는 아날로그 LM35와 디지털 DS18B20이다. 아날로그 센서는 아두이노의 아날로그 핀으로 0~1023까지 값에 해당하는 결과를 반환한다. 이 값은 각 센서 제조사에서 제공하는 공식을 통하여 실제 온도 값을 구할 수 있다. 반면 디지털 센서는 직접 그 값을 반환하기 때문에 별도로 계산할 필요는 없지만 일부 센서의 경우 해당 업체의 라이브러리가 필요한 경우가 있다.

이번 포스팅에서는 아날로그 온도 센서인 LM35와 디지털 온도 센서인 DS18B20을 이용하여 온도를 구해보고, 두 개의 온도 센서의 평균 값이 30이 넘는 경우 LED를 동작하는 간단한 코드를 작성한다.

2. LM35 온도 읽기

LM35는 아날로그 센서로 섭씨 2도에서 150도까지 측정할 수 있다. 또한 0도(0v)부터 1도 상승시 마다 0.01V(10mV)가 증가한다. 입력 핀은 5v, GND 그리고 데이터 라인이며, 데이터 라인은 아날로그 값이므로 아두이노의 ANALOG IN 핀에 입력해야 한다.

아두이노 아날로그 값(X)은 0~1023으로 리턴되며, 이는 GND부터 기준 전압 Vref 값을 매핑한 것과 같다. 따라서 기준전압이 5V라면, 5*X/1024로 계산하면 0~5V 값을 얻을 수 있다.

이때 LM35 센서는 0.01V마다 1도를 표현하므로, 5*X/1024/0.01으로 계산하게 되면 실제 온도 값을 알 수 있다. 여기서 0.01을 나누는 것은 100을 곱하는것과 같으므로 다시금 아래와 같이 쓸 수 있다.

측정 온도 = 5 * X * 100 / 1024

3. LM35 소스코드

아날로그 값을 1024로 다시 나누었기 때문에 값은 [0,1)이다. 따라서 항상 소수점으로 계산되어야 정상적인 온도를 구할 수 있다. 이를 위하여 5를 5.0으로 표현하여 소수임을 컴파일러에게 알려준다. 이후에는 항상 큰 방향으로 타입 캐스팅이 일어나므로 신경쓰지 않아도 된다.

또한 Serial 통신을 이용하여 컴퓨터에 실제 센서에서 읽은 값을 출력하기 위하여 setup에서 Serial.begin을 호출하여 준다. 이후 출력하고자하는 내용을 Serial.print 함수를 통해 진행한다. 시리얼 모니터는 단축키 ctrl+shift+M을 통해서 켤 수 있다.

#define TEMP_LM35 A0 void setup() { // 컴퓨터와 UART 통신을 하여, // 아두이노 IDE에 데이터를 송수신 할 수 있음 // Baud Rate 9600 Serial.begin(9600); } void loop() { // LM35 온도 공식을 이용하여 온도값 계산 // 1도 0.01v 상승 // 아두이노 아날로그 핀은 0~1까지 0~1023에 대응된다. // 따라서 읽은 값을 X는 5V 인가를 감안하면 // 5 * X / 1024 / 0.01 // == 5*X*0.01/1024 == 5*X*100/1024가 된다. float temp_lm35 = (5.0*analogRead(TEMP_LM35)*100)/1024; Serial.print(“LM35: “); Serial.println(temp_lm35); delay(1000); }

아래와 같이 시리얼 모니터에서 LM35에서 읽은 온도 값이 출력된다.

4. DS18B20 온도 읽기

DS18B20은 디지털 온도 센서로 해당 센서를 읽기 위해서는 라이브러리를 이용하거나 혹은 주소값을 이용하여 직접 엑세스 하여야 한다. 그러나 아두이노에서는 굳이 그런 난이도의 접근은 필요없겠다 싶어서 라이브러리를 이용한 간단한 방법을 포스팅한다.

DS18B20은 LM35와 똑같이 3개의 핀을 가지며, 차이점이라면 Pull up 저항을 데이터 라인에 달아주어야 한다. 이때 권장 저항은 4.7k이지만 만약 동일한 저항이 없다면 비슷한 저항을 달아주면 된다.

디지털 센서이므로 데이터 라인은 디지털 핀 2번에 연결해준다.

5. DS18B20 소스코드 + 라이브러리 추가하기

이제 라이브러리를 추가해보자.

(1) 상단 메뉴의 스케치-> 라이브러리 포함하기 -> 라이브러리 관리 혹은 ctrl + shift +I를 눌러 준다.

(2) 라이브러리 매니저에 DS18B20을 검색해서 Dallas Temperature를 설치하여 준다.

아래와 같은 창이 나온다면, 그냥 Install All을 해주는 편이 낫다.

이제 소스코드를 작성하자. 이러한 예제 코드는 각 라이브러리에 포함되어 있거나 혹은 구글링을 하면 쉽게 찾을 수 있다.

// DS 온도 라이브러리 추가 #include #include // DS18B20 디지털 2번핀 #define TEMP_18B20 2 // 라이브러리 호출 방식에 따라 호출 OneWire oneWire(TEMP_18B20); DallasTemperature sensors(&oneWire); void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { // 센서 값을 읽음(다수개의 DS18B20 연결 가능) sensors.requestTemperatures(); // 첫번째 DS18B20의 온도를 가져옴 float temp_18b20 = sensors.getTempCByIndex(0); Serial.print(“DS18B20: “); Serial.println(temp_18b20); delay(1000); }

실제 실행한 결과는 다음과 같다.

6. 두 온도 센서를 읽어 LED 켜기

이제 서로 다른 두 온도 센서의 결과를 평균내어 30도가 넘어가면 LED를 켜는 회로를 구성해보자. 이 두개를 섞어 쓰는 이유는 서로 다른 종류이기도 하지만, 온도 센서 자체의 오차가 존재함을 알았으면 하는 뜻이 담겨있다.

각 센서의 회로 구성은 달라진 것 없이 동일하며, LED 회로 또한 이전 포스트에서 꾸준히 사용한 형식이다.

LM35는 A1, DS18B20은 D2 그리고 LED는 D8핀을 이용할 것이다.

** A0에서 A1으로 바뀐 것은 아래의 회로도를 A1으로 캡쳐해버려서이다. 별뜻 없음

#include #include #define LED_RED 8 #define TEMP_LM35 A1 #define TEMP_18B20 2 OneWire oneWire(TEMP_18B20); DallasTemperature sensors(&oneWire); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(LED_RED, OUTPUT); } void loop() { float temp_lm35 = (5.0*analogRead(TEMP_LM35)*100)/1024.0; sensors.requestTemperatures(); float temp_18b20 = sensors.getTempCByIndex(0); Serial.print(“LM35: “); Serial.print(temp_lm35); Serial.print(“, DS18B20: “); Serial.println(temp_18b20); delay(1000); int led_on = (temp_18b20+temp_lm35)/2 > 30.0; digitalWrite(LED_RED, led_on); }

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[Arduino] 아두이노 온도센서(LM35) 쉽게 사용하기

온도센서의 개요

온도 센서(Temperature Sensor)란 쉽게 설명하면 온도의 변화에 응답하는 센서다.

온도센서는 열전도를 통해서 받은 에너지값을 전기신호로 바꾸어서 결과값을 나타내는 센서다. 온도에 따라 전위차가 변하므로써 대략 218K~423k까지 측정이 가능하다.

온도가 서서히 변하는 물체나 장치에 사용하는것은 문제가 되지않으나, 온도변화가 급격한 물체에 사용하는 것은 적합하지 않다. 또한 값이 선형적으로 변해 프로그램이 용이하다. 그래서 우리 실생활에 온도센서가 유용하게 쓰인다, 우리가 집안에 보일러를 틀때 목표온도를 설정하게되는데, 목표온도가 실내온도까지 도달하게되면 보일러의 가열이 멈추도록 설계가 되어있다. 보일러는 온도센서를 활용한 대표적인 사례이다, 이 뿐만 아니라 에어컨에도 온도센서가 쓰이는데 목표온도까지 실내가 어느정도 냉방이되면, 저전력 냉방으로 바뀌기도 한다. 또는 이런 냉난방기에 현재온도가 얼마인지 표시까지 하도록 도와준다. 우리 실생활에서 자주쓰이는 이 온도센서의 원리를 아두이노를 통해서 알아보도록 하자.

예제실습 – 온도센서 작동확인

우선 온도센서는 주의해야할점이 있다. VCC와 그라운드를 반대로 연결시켜주면 쇼트가 나서 타버릴수 있으니 항상 극성을 잘 확인시켜주어야한다. 오른쪽 사진을 보면 온도센서(LM35)왼쪽핀이 5V 가운데가 OUTPUT, 오른쪽이 그라운드가 된다. 이핀을 각각 5V, 아날로그0번, GND에 연결시켜주도록 한다.

float temp; void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { int val = analogRead(A0); temp = val*0.48828125; //화씨 → 섭씨 변경 Serial.print(“Current Temperature : “); Serial.println(temp); delay(500); }

아두이노 코드는 위와같다.

우리가 일반적으로 온도센서로부터 읽어들이는값은 화씨단위이다. 그래서 화씨온도를 섭씨온도로 바꿔줄 필요가 있다.

val이라는 정수형 지역변수를 설정해주어서 섭씨온도로 변경한 값을 temp라는 변수에다가 넣어주면 우리가 섭씨온도로 온도값을 읽어들일수가 있다. (화씨온도가 편하면 그대로 사용해도 무방하다.)

컴파일을 진행시키고 시리얼모니터를 키게되면, 온도값이 출력되는것을 확인 할 수있다. (Current Temperature : Value)

예제실습 – RGB LED를 이용해서 온도에따라 색 변화시키기

온도센서는 여러가지 응용이 가능하다. RGB LED로 온도에따라서 색이 변하는 회로를 구성할 수 있다.

조건은 아래와 같다. 온도가 일정 값까지 올라가게되면 색을 변하게 설정해준다.

온도가 23이상 25미만이면 파란색불, 25이상 27도 미만이면 녹색불, 27이상이면 빨간색불을 켜도록 한다.

회로구성은 아까 구성했던 회로에다가 RGB LED를 추가하면된다. RGB LED는 총 4개의 핀으로 구성되어있고 3개의핀은 LED를 구성하는 핀이고, 1개의핀은 그라운드핀이다. R핀은 2번, G핀은 3번, B핀은 4번핀에다가 연결시켜주고, 나머지는 GND에다가 연결시켜주면된다.

float temp; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(2, OUTPUT); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); } void loop() { int val = analogRead(A0); temp = val * 0.48828125; //화씨 → 섭씨 변경 Serial.print(“Current Temperature : “); Serial.println(temp); if (temp >= 23 & temp < 25) { digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, LOW); digitalWrite(4, HIGH); } else if (temp >= 25 & temp < 27) { digitalWrite(2, LOW); digitalWrite(3, HIGH); digitalWrite(4, LOW); } else if {temp >= 27 digitalWrite(2, HIGH); digitalWrite(3, LOW); digitalWrite(4, LOW); } }

코드는 위와같다. 조건식은 온도가 낮아지면 파란색에 가깝게, 온도가 높아질수록 빨간색에 가깝게 if문을 활용해서 코드를 만들도록한다. 우리가 이 코드를 활용하면 전자온도계에 LED를 이용해서 시각적으로 나타낼 수 있다.

컴파일을 진행시키게 되면 온도가 올라감에따라 파란색 – 녹색 -빨간색 순으로 RGB LED의 색상이 변하는것을 확인할 수 있다.

예제실습 – 온도값을 LCD에 나타내기

우리가 LCD(16×2)센서를 이용해서 전자온도계를 만들 수 있다. 매번 시리얼 모니터로 확인하던것을 LCD에 나타내서 눈으로 보기 쉽게 나타낼 수 있다. 회로구성은 위와같다. 온도센서는 아까와 같이 연결시켜주면 된다.

LCD(16×2) I2C타입은 총 4개의 핀으로 구성되어있다. VCC는 5V에 GND는 GND에 SDA는 아날로그 4번핀에 SCL은 아날로그5번핀에다가 차례로 연결시켜준다.

#include #include float temp; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and 2 line display void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { lcd.init(); int val = analogRead(A0); temp = val*0.48828125; lcd.backlight(); lcd.setCursor(3,0); lcd.print(“Temperature”); lcd.setCursor(6,1); lcd.print(temp,1); lcd.setCursor(12,1); lcd.print(“C”); delay(1000); }

코드는 위와같다. 우리가 LCD 16×2타입을 사용하기 위해서는 라이브러리를 설치해주어야한다. (라이브러리 설치하는 방법은 본문하단에 링크에 남겨둠.)

컴파일을 진행시키면 온도변화값이 LCD에 출력되는것을 확인 할 수있다.

각자 위의 RGB LED 예제와, LCD예제를 활용해서 멋진 전자온도계를 만들어 보도록 해보자.

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