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【 아두이노 센서#29】 터치 LED센서( Heltec) Sensor 다루기 

 오늘은 Heltec 의 터치( Touch) LED 센서를 다루어 보고자 한다. 지난시간  터치 센서인 TTP223B를 다루어 보았는데, 이것과의 차이점은 터치 하였을 때 터치판 자체가 LED 불 빛을 내준다는 것이다. 미관적으로 좋고, 제품인테리어를 고려한 부품으로 사용해도 좋을 것이다. 

▶ 선수 학습 :

 없음. 

▶ IR 센서 사양 및 동작 특성

▶ 실습 목표 :  

1. 터치 LED 센서의 기본 작동 방식에 대해 이해하고 스위치 기능으로 사용 할 수 있다.

2. 터치 되었을 때 센서의 출력값을 LED 혹은 멀티테스터 등으로 확인 할 수 있다. 

▶ 실습 회로도면 :
  (이미지 클릭하면 확대 가능)

▶ 실습 절차  : 

▶ 프로그램 코드 및 설명 : 

/* 터치 LED 센서의 동작확인은 별다른 코드 없이  확인 가능하다.     */

▶ 실행영상 :  

(전체화면 보기로 보세요)

1. 블루 불빛 LED 터치 센서의 터치시 출력 전압값을 멀티테스터 측정기로 확인.

2. 레드 불빛 LED 터치 센서의 터치 동작 확인 .

▶ 아두이노 파일다운 :

없음. 

【 아두이노 센서#28】 터치 센서( TTP223B) Touch Sensor 다루기 #2

 지난 시간에 이어 터치( Touch) 센서인 TTP223B를 다루어 보려고 한다. 이 터치 모듈은 정전식(사람의 몸에서 발생하는 작은 전기를 이용) 으로서 , 터치 되었을 때 칩 LED가 켜져 터치 되었다는 것을 알려주는 등 아주 사용하기 편하고 쉽다. 이번에는 LED를 13번포트에 직결하고 시리얼 플로터를 통해 터치가 되는지를 간단히 실험해보려 한다. 

▶ 선수 학습 :

 1. (센서)#27 터치센서다루기 #1 (TTP223B 터치센서 이해1) ☜ 강좌보기클릭

▶ IR 센서 사양 및 동작 특성

▶ 실습 목표 :  

1. 터치 센서의 기본 작동 방식에 대해 이해하고 스위치 기능으로 사용 할 수 있다.

2. 터치 되었을 때 센서로 부터 얻은 값을 시리얼 모니터 혹은 시리얼 플로터 창을 통해 확인 할 수 있다. 

3. LED를 연결하거나 다른 출력으로 사용하여 기기를 작동시킬 수 있음을 이해한다.

▶ 실습 회로도면 :
  (이미지 클릭하면 확대 가능)

▶ 실습 절차  : 

▶ 프로그램 코드 및 설명 : 

/* 터치 센서 (Touch sensor) 사용하기 프로그램       */
/*  by RASIno , http://rasino.tistory.com  */

#define Touch 7  // 터치센서의 핀 정의

void setup( ) {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(Touch, INPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);  

}

void loop( ) {

  int a = digitalRead(Touch);

  if (a == HIGH) {   digitalWrite(13, HIGH);

    Serial.println(a);    

    delay(1);       // 최소한의 delay 값을 주도록 한다.

    }  else  {  

         digitalWrite(13, LOW);

         Serial.println(a);      

  }

}

▶ 실행영상 :  

(전체화면 보기로 보세요)

▶ 아두이노 파일다운 :

TouchSensorLED.ino

【 아두이노 센서#27】 터치 센서( TTP223B) Touch Sensor 다루기 #1

 오늘은 터치( Touch) 센서인 TTP223B를 다루어 보려고 한다. 이 터치 모듈은 정전식(사람의 몸에서 발생하는 작은 전기를 이용) 으로서 , 터치 되었을 때 칩 LED가 켜져 터치 되었다는 것을 알려주는 등 아주 사용하기 편하고 쉽다. 

▶ 선수 학습 :

 없음. 

▶ IR 센서 사양 및 동작 특성

▶ 실습 목표 :  

1. 터치 센서의 기본 작동 방식에 대해 이해하고 스위치 기능으로 사용 할 수 있다.

2. 터치 되었을 때 센서로 부터 얻은 값을 시리얼 모니터 혹은 시리얼 플로터 창을 통해 확인 할 수 있다. 

▶ 실습 회로도면 :
  (이미지 클릭하면 확대 가능)

▶ 실습 절차  : 

▶ 프로그램 코드 및 설명 : 

/* 터치 센서 (Touch sensor) 사용하기 프로그램       */
/*  by RASIno , http://rasino.tistory.com  */

#define Touch 9  // 터치센서의 핀 정의

void setup( ) {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(Touch, INPUT);

}

void loop( ) {

  int a = digitalRead(Touch);

  Serial.println(a);

  delay(1);   // 최소한의 delay 값을 주도록 한다.

}

▶ 실행영상 :  

(전체화면 보기로 보세요)

▶ 아두이노 파일다운 :

TouchSensor.ino

【 아두이노 센서#26】 IR 적외선 센서 거리 LED 레벨바 만들기

 지난 시간 적외선(IR) 센서인 GP2Y0A41SK의 기본 사용법에 대해 알아 보았다. 이번 시간에는 거리에 따른 LED 레벨바를 만들어 보려 한다.  과거 LED Latch 회로를 다루어 보았는데 IR 센서와 연결하면 간단히 구현가능하다. 

▶ 선수 학습 :

1. (센서)#9 시프트 레지스터 이해하기 1 (Latch 회로이해1) ☜ 강좌보기클릭  2. (센서)#10 나이트라이더 만들어보기 (Latch 회로이해2)  ☜ 강좌보기클릭  
3. (센서)#25 IR적외선 센서 다루기     (IR 센서 기초)    ☜ 강좌보기클릭  

▶ IR 센서 사양 및 동작 특성

▶ 실습 목표 :  

1. IR 센서의 작동 방식에 대해 이해하고 응용할 수 있다.

2. 센서로 부터 얻어 지는 아날로그 값을 디지털값 및 전압값으로 바꾸어 거리값으로 환산할 수 있다.

3. 얻어진 거리값을 시리얼 모니터와 LED로 표시할 수 있다. 

4. 시프트 레지스터 기능(74HC595) IC를 이용하여 거리에 따라 LED가 켜지도록 레벨바 형태를 구현 할 수 있다.

▶ 실습 회로도면 :
  (이미지 클릭하면 확대 가능)

▶ 실습 절차  : 

▶ 프로그램 코드 및 설명 : 

/* 적외선 센서 (IR sensor) LED 레벨바 응용 프로그램       */
/*  by RASIno , http://rasino.tistory.com  */

const int SER=8;   // 시프트 레지스터로 데이터를 입력하는 8번 핀 SER 상수 정의

const int LATCH=9;  //LATCH 핀 LATCH 상수 정의

const int CLK= 10;  //CLOCK 핀 CLK 상수 정의

const int DIST=0; //아날로그 입력 0번 핀에 연결된 IR 센서의 장애물 거리값

 //LED 거리값 패턴을 저장한 vals 배열 정의

int vals[9]={0,1,3,7,15,31,63,127,255};

int maxVal=600; //IR 센서의 장애물 거리 최대값

int minVal=260;   //IR 센서의 장애물 거리 최소값

//###  IR 센서의 최대, 최소값은 실제 측정해보고 원하는 값으로 수정 필요

void setup( ) {

  Serial.begin(9600); //  시리얼 통신 시작

  pinMode(SER, OUTPUT);

  pinMode(LATCH, OUTPUT);

  pinMode(CLK, OUTPUT);

}

void loop( ) {

  int distance=analogRead(DIST);  //IR 센서에서 장애물 거리값을 읽음

  Serial.println(distance);          // 시리얼 모니터로 IR값을 확인해 본다

  distance=map(distance, minVal, maxVal, 0, 8);

  distance=constrain(distance,0,8); //거리값 범위 조정

  digitalWrite(LATCH,LOW);  //LATCH에 LOW 입력

  shiftOut(SER, CLK, MSBFIRST, vals[distance]); //거리값에 맞는 데이터전송

  digitalWrite(LATCH, HIGH);  // 거리에 따라 LED가 켜지도록 High 입력함

  delay(10);     // 센서가 장애물을 감지하는 시간 간격 지정

}

▶ 실행영상 :  

(전체화면 보기로 보세요)

▶ 아두이노 파일(실습1. 다운) :

Latch_IR_Sensor.ino

【 아두이노 센서#25】 IR 적외선 센서 다루기 ( GP2Y0A41SK )

 대표적인 적외선(IR) 센서인 GP2Y0A41SK를 알아보고 거리값을 시리얼 모니터를 통해 출력해보고자 한다. 

▶ IR 센서 사양 및 동작 특성

위 그래프는 목적물과의 거리에 따른 출력 신호와의 관계 그래프이다.

거리가 4Cm에서 부터 최고치의 출력을 보여주고 있으며, 거리가 멀수록 신호의 출력값은 그래프 처럼 낮아 진다. 또한 목표물의 색이 회색일(어두운색) 경우 반사율이 18%로 낮지만 흰색일수록(가까울 수록) 반사율이 90%로 높다는 것을 알 수 있다.  

▶ 실습 목표 :  

1. IR 센서의 작동 방식에 대해 이해할 수 있다.

2. 센서로 부터 얻어 지는 아날로그 값을 디지털값 및 전압값으로 바꾸어 거리값으로 환산할 수 있다.

3. 얻어진 거리값을 시리얼 모니터와 LED로 표시할 수 있다. 

▶ 실습 회로도면 1 (기본회로):
  (이미지 클릭하면 확대 가능)

▶ 실습 1  : 

▶ 실습1. 프로그램 코드 및 설명 : 

/* 적외선 센서 (IR sensor) 프로그램       */
/*  by RASIno , http://rasino.tistory.com  */

 // 물체와의 거리가 30cm 이하 일 때만 시리얼 모니터로 거리값을 표시하라

#define sensor A0   //  IR 센서의 입력 포트 정의

void setup( )  {

  Serial.begin(9600); //  시리얼 통신 시작

}

void loop( ) {

Serial.print("1.sensor:");  

    Serial.println(analogRead(sensor));  

// A/D 값 변환을 위한 5/1024(분해능)을 곱해준다

    float volts = analogRead(sensor) * 0.0048828125; 

    Serial.print("2.volts:");  

    Serial.println(volts);  

    int distance = 13 * pow(volts, -1); // pow(x,y):x의 y승

    Serial.print("3.distance:");  

    Serial.println(distance);  

  delay(1000);         // 응답시간을 고려하여 시간지연 한다

  if (distance <= 30) {

    Serial.println(distance); 

  } 

}

▶ 실습1. 실행영상 :  

(전체화면 보기로 보세요)

▶ 아두이노 파일(실습1. 다운) :

IR_distance.ino

▶ 실습 회로도면 2 (확장회로):
  (이미지 클릭하면 확대 가능)

 ※ 센서의 선구분은 색깔로 구분하기 쉽다. LED는 기본적으로 저항을 달아주어야 하나, 장시간이 아닌 간단히 테스트 하는 용도로 사용할 때는 그냥 연결하여도 크게 문제가 되지 않는다. 

▶ 실습 2  : 

▶ 실습2. 프로그램 코드 및 설명 : 

/* 적외선 센서 (IR sensor) 프로그램       */
/*  by RASIno , http://rasino.tistory.com  */

 // 물체와의 거리가 30cm 이하 일 때만 시리얼 모니터로 거리값을 표시하라

const int sensorPin = A0;

const int ledPin = 12;

int sensor = 0;

int value = 0;

void setup( )  {

  Serial.begin(9600);     //  시리얼 통신 시작

  pinMode(ledPin, OUTPUT);

}

void loop( ) {

  sensor = analogRead(sensorPin);

  if (sensor != value) {

    Serial.println(sensor);

    value = sensor;

    if (sensor < 40) return;

    if (sensor > 500) {

      digitalWrite(ledPin, LOW);

    } else {

      sensor = map(sensor, 40, 500, 255, 0);

      analogWrite(ledPin, sensor);

    }

  }

  delay(500);

}

▶ 아두이노 파일(실습2. 다운) :

02_IR_LED02.ino

【 아두이노 센서#24】 L298N 모터 모듈을 활용한 초음파센서 회로#1

 지난 시간까지 초음파 센서를 사용하여 LCD에 표시하는 방법들을 배웠다. 이번에는 초음파 회로에 L298모터 드라이버 모듈을 사용하여 모터가 초음파센서에 반응하는 실습을 진행해보려 한다. 

▶ 선수 학습 :

  1. #24 DC 모터 제어 하기 4 (L293 & H브릿지 참고)  ☜ 강좌보기클릭

  2. 초음파 센서 경보회로 with LCD (초음파 센서이해)   ☜ 강좌보기클릭

▶ 실습에 사용되는 부품 스팩 ( L298N ) 

8.      ENA 단자를 연결시킬 경우 최대 (속도)값 255 입력된다.

 실습에 사용되는 모터드라이버 모듈의 핵심 IC는 L298N 이다.  이 IC는 아래 L293D IC와 구조적으로 거의 같다고 보면된다.  IC의 타입(모양)이 다르고 모터를 돌릴 수 있는 출력 전류(전력)가 더 커진 IC이지만 IC의 작동 구조는 아래 L293과 같기 때문에 동작원리 파악을 위해 참고 하면 좋을 것이다.

《참고》

▶ L293D 모터 제어 드라이버 IC :  

H 브릿지 회로가  2개(2채널) 들어가 있으며, IC 이미지에서 처럼 좌우측 으로 구분 되어 있다.  

▶ 실습 목표 :  

1. L298N 모듈에 대해 이해하고 모터를 연결하여 사용하는 방법에 대해 익힌다.

2. L298N 드라이버 모듈에 별도의 전원이 필요한 경우에 대해 이해 할 수 있다. 

3. 초음파 센서를 비롯한 센서의 신호를 체크하여 N298모듈에 연결된 모터들을 제어 할 수 있다. (RC카 이동제어의 기본)

▶ 실습 회로도면 :

  (이미지 클릭하면 확대 가능)

※ 아두이노에 연결한 전원 만으로는 모터가 제대로 작동되지 않을 수 있다.  즉, 모터 쪽은 전력이 약하면 코드에 문제가 없어도 이상 동작을 보이거나 전혀 동작하지 않을 수 있다. 따라서 L298N 모터 드라이버 모듈에 별도의 추가 전원을 연결하고 아두이노 보드에도 전원을 연결해 주는 것이 좋다.  모터 드라이버쪽 전원의 전압은 연결된 모터의 용량이나 크기에 따라 혹은 돌리려는 속도에 따라 스펙상 3V~30V (12V 이하 권장) 적절한 전원을 넣어 주면 된다. 

※ DC(직류) 방식의 모터는 작은 용량(소비전력이 낮은)의 것을 사용하면 되며,  기어가 포함된(기어드) DC 모터를 사용한다면 아두이노의 작은 출력으로도 충분히 제어가 가능하다. 만약 회로연결과 아두이노 프로그램에 문제가 없는데도 동작이 되지 않는 다면, 공급전력에 비해 너무 큰 용량의 DC 모터가 연결된 경우 일 수 있으니,  이런 부분들을 확인 해보면 될 것이다. 

▶ 실습 절차  : 

▶ 프로그램 코드 및 설명 : 

/*  L298N 모터 모듈을 활용한 초음파 센서 제어 회로 */

int distance;             /*  초음파센서로 모터제어 하기  */

int triggerPin = 13;

int echoPin = 12;

#define IN1 8  // L298모듈의 제어 신호 입력 핀 번호 지정

#define IN2 9

#define IN3 10

#define IN4 11

void forward() {      // L298 제어용 전진 함수

      digitalWrite(IN1, HIGH);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, HIGH);

      digitalWrite(IN4, LOW);    }

void back() {         // 후진

      digitalWrite(IN1, LOW);

      digitalWrite(IN2, HIGH);

      digitalWrite(IN3, LOW);

      digitalWrite(IN4, HIGH);   }

void left() {         // 좌회전(왼쪽모터 멈춤:오른쪽모터 전진)

      digitalWrite(IN1, LOW);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, HIGH);

      digitalWrite(IN4, LOW);  }

void right() {      // 우회전(왼쪽모터 전진:오른쪽모터 멈춤)

      digitalWrite(IN1, HIGH);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, LOW);

      digitalWrite(IN4, LOW);   }

void stop() {       // 정지

      digitalWrite(IN1, LOW);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, LOW);

      digitalWrite(IN4, LOW);  }

void setup( )  {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(triggerPin, OUTPUT);  // 트리거 핀을 출력으로 설정

  pinMode(echoPin, INPUT);          // 에코 핀을 입력으로 설정

}

void loop( ) {

  digitalWrite(triggerPin, HIGH); // 트리거핀으로 10us의 펄스 발생

  delayMicroseconds(10);

  digitalWrite(triggerPin, LOW);  //에코 핀의 값을 cm 단위로 계산

  distance = pulseIn(echoPin, HIGH) / 58;

   // 100cm 이상은 모두 100cm로 처리

  distance = distance>100? 100:distance;

  Serial.println("Distance(cm) = " + String(distance));

  if (distance < 20) {    // 20cm 이내 장애물 감지

    stop();

    delay(1000);    // 1초간 정지후 후진

    back();

    delay(2000);    // 2초간 후진

  } else {          //   20cm이내에 벽이 없다면 전진

    forward();     } 

}

◈  모터 A, B가 동시에 시계방향으로 돌면 전진, 반시계 방향이면 후진이고,

  한쪽바퀴만 돌리거나 두 개의 바퀴를 서로 반대로 돌리면 좌회전 혹은 우회전이 된다.   이를 함수 형태로 만들고 메인 루프에서 적절히 함수들을 호출해서 사용하도록 하였다. 그리고 메인루프문에서 장애물이 감지 되었을 때 어떻게 동작을 하게 할 것인지를 간단히 프로그래밍 해 주면 된다. 

위 프로그래밍에서는 기본 전진 기동을 하다가, 물체가 20cm 이내로 감지되면 우선 정지(1초) 한 다음, 후진(2초) 하도록 단순하게 작성 하였다.  다음 강의에서는 자동차 처럼 장애물을 회피해서 기동하는 형태로 작성해볼 예정이다.

▶ 실행영상:  

(전체화면 보기로 보세요)

※ 센서의 반응에 의한 동작 확인을 위해 영상에서 처럼 모터 및 바퀴를 고정 할 수 있는 알루미늄 몸체를 연결한 모습이다.  만약 이런 바디가 없어도 상관없다. 모터만 연결하여 동작확인을 해보면 된다. 

▶ 아두이노 파일(다운) :

L298N_UltraSonic_Basic.ino