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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 Proj#2】 라인트레이서 자동차 만들기 ( L298N모듈)

 적외선 센서를 이용하여 바닥에 그려진 라인을 따라 이동하는 RC카를 만들어 보자. 

▶ 선수 학습 :

1. (기초) #24 DC 모터 제어 하기 4 (L293 & H브릿지 참고) ☜ 강좌 클릭
2. (센서) #2 적외선(근접)센서 TCRT5000(TCRT5000 참고) ☜ 강좌 클릭
3. (센서) #24 L298N 모터 모듈활용한... (L298N 모듈 참고) ☜ 강좌 클릭   
4. (응용) #1 초음파센서로 자동차 만들기 (자동차 구동이해) ☜ 강좌 클릭

▶ 라인트레이서 완성 모습

▶ 라인트레이서 동작 원리

 이와 같은 센싱 역할을 하는 센서가 바로 아래 소개 되는 TCRT5000센서이며 이를 사용하기 편하게 모듈화 한 것이다.

▶ 실습에 사용되는 부품 스팩 ( TCRT5000)

 TCRT 5000은 적외선 방식이어서 적외선 센서로 불리지만, 가깝고 짧은 거리에 사용되기 때문에 근접센서로도 불린다. 

※ TCRT 5000 모듈의 상세한 사용 설명은 선수학습 '2.번'을 참고 

▶ 실습에 사용되는 부품 스팩 ( L298N ) 

▶ 실습 목표 :  

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

2. 적외선 센서(TCRT5000)의 작동방식과 활용하는 법을 익힐 수 있다.

4. 검은색 라인위를 따라 이동하는 라인트레이서 로봇을 구현할 수 있다. 

※ 전원 공급은 건전지를 사용할 수도 있지만 , 요즘 많이 보유하고 있는 휴대폰보조베터리를 사용해도 된다.  소형 보조 베터리 사용시 장점은, 건전지보다 장시간 플레이가 가능하며, 언제든 손쉽게 재충전이 가능하여 건전지 교체비용을 줄일 수 있다. 

▶ 실습 회로도면 1 (기본회로):

  (이미지 클릭하면 확대 가능)

※ 실습회로 도면 1에 보면, 9V 건전지는 아두이노쪽에 전원공급용으로 쓰였구요. L298N모듈에 보면, +5V~(모터, 별도전원) 이라고 되어 있는 부분에는 5V이상 되는 전원을 따로 넣어(연결) 주라는 의미에요.   
그래서, 건전지를 두 개(가지) 사용해야 모터가 잘 돌아갑니다. 

▶ 실습 회로도면 2 (확장회로):

  (이미지 클릭하면 확대 가능)

 ※ 기본 회로로 동작이 확인 되면 위 그림 처럼 마치 자동차의 헤드램프 처럼 라이트가 들어오도록 LED와 저항을 추가 할 수 있으며, RC카의 전원을 켜고 끄기 쉽도록 슬라이드 스위치를 달아 놓았다.  (토글 스위치를 사용하여도 무방)

▶ 회로 연결 쉽게 따라하기 (영상) :

(영상을 확대해서 플레이해서 보세요)

▶ 실습 절차  : 

▶ 프로그램 코드 및 설명 : 

/* 라인트레이서(Line Tracer) 프로그램       */
/* by RASIno , http://rasino.tistory.com  */

#define IN1 8#define IN2 9#define IN3 10#define IN4 11int leftLineSensor =  12;      // 라인트레이서 왼쪽 센서

int rightLineSensor = 13;      // 라인트레이서 오른쪽 센서

void forward() {      // 

전진 : 모터 두 개를 모두 정회전 시킴

      digitalWrite(IN1, HIGH);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, HIGH);

      digitalWrite(IN4, LOW);    }

void back() {         // 

후진 : 모터 두 개를 모두 역회전 시킴

      digitalWrite(IN1, LOW);

      digitalWrite(IN2, HIGH);

      digitalWrite(IN3, LOW);

      digitalWrite(IN4, HIGH);   }

void left() {         // 

좌회전 : 오른쪽 모터만 정회전 시킴

      digitalWrite(IN1, LOW);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, HIGH);

      digitalWrite(IN4, LOW);  }

void right() {      // 

우회전 : 왼쪽 모터만 정회전 시킴

      digitalWrite(IN1, HIGH);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, LOW);

      digitalWrite(IN4, LOW);   }

void stop() {       // 

정지 : 2개의 모터 모두 회전 멈춤

      digitalWrite(IN1, LOW);

      digitalWrite(IN2, LOW);

      digitalWrite(IN3, LOW);

      digitalWrite(IN4, LOW);  }

void setup( )  {

  pinMode(IN1, OUTPUT);     // A 모터 1

  pinMode(IN2, OUTPUT);     // A 모터 2

  pinMode(IN3, OUTPUT);     // B 모터 1

  pinMode(IN4, OUTPUT);     // B 모터 2

  pinMode(leftLineSensor, INPUT);

  pinMode(rightLineSensor, INPUT);  

}

void loop( ) {

// 만약 양쪽 센서가 모두 선 ‘미감지’(반사신호’OK’) 경우 : 전진

if (!digitalRead(leftLineSensor) && !digitalRead(rightLineSensor)) {

  forward();  

 }  

// 만약 왼쪽 센서만 ‘선감지(반사신호X)’ 경우 :  좌회전

else if (!digitalRead(leftLineSensor) && digitalRead(rightLineSensor)) {

  left();  

 }   

// 만약 오른쪽 센서만 ‘선감지(반사신호X)’ 경우 :  우회전

else if (digitalRead(leftLineSensor) && !digitalRead(rightLineSensor)) {

  right();

 } 

  // 만약 양쪽 센서 모두 ‘선감지(반사신호X)’ 경우 :  정지

else if (digitalRead(leftLineSensor) && digitalRead(rightLineSensor)) {

  stop();  

 } 

}

◈  모터 A, B가 동시에 시계방향으로 돌면 전진, 반시계 방향이면 후진이고, 
한 쪽바퀴만 돌리거나 두 개의 바퀴를 서로 반대로 돌리면 좌회전 혹은 우회전이 된다.  

 이를 함수 형태로 만들고 메인 루프에서 적절히 함수들을 호출해서 사용하도록 하였다.  라인트레이서의 동작을 좀더 다양하게 꾸밀 수 있는데, 바닥의 라인에 따라 되돌아 나오기 등등 여러 형태로 프로그래밍 해 볼 수 있다. 

▶ 실행영상 :  

(전체화면 보기로 보세요)

▶ 아두이노 파일(다운) :

▶ 동작이 안 될 때 :

아래 사항을 하나씩 살펴보세요. (위 글 내용에도 강조했지만 다시 정리해드리면)

1. 회로 연결을 꼼꼼하게 한번더 살펴 보세요. 분명 회로도 보고 하셔도 어디 한 두 군데 잘못연결되면 동작되지 않습니다. 

2. 모터가 들어가는 회로에서 모터 동작이 이상하거나 잘 안되는 원인의 대부분은 전력부족이에요.   전력 중에서도 전류가 충분하게 공급되어야 하죠. (전압보다 전류가 더 중요해요)

실습회로 도면 1에 보면, 9V 건전지는 아두이노쪽에 전원공급용으로 쓰였구요. 
L298N모듈에 보면, +5V~(모터, 별도전원) 이라고 되어 있는 부분에는 5V이상 되는 전원을 따로 넣어(연결) 주라는 의미에요.   그래서, 건전지를 두 개(가지) 사용해야 아마 제대로 돌아갈 거예요. 

건전지 하나로는 보통 겨우 겨우 돌아가거나 제대로 안 돌아 갈 수 있어요. 

그리고, 9V 건전지는 전압은 높아보이지만 전류가 약한 타입이라서 아두이노 본체 전원으로는 좋은데, 모터쪽 전원으로는 부적합해요.  그래서 모터쪽 전원으로는 AA(1.5V)건전지 4개를 직렬연결해서 6V정도로 만들어 공급해주면 좋구요,  아니면, 18650(3.7V) 두 개를 직렬(7.4V) 연결한 걸 공급해주면 됩니다.  얘네들은 전류가 쎈 건전지라서 모터가 잘 돌아가요. 

그리고, 스위치를 추가한 회로 도면 2번(확장회로)에도 1번과 같이 모터쪽 전원과 따로 분리해서 전원을 이중으로 넣어주면 됩니다.