로보밥

안녕하세요 재밌는 창작재료가 너무 많아 무엇부터 갖고 놀아야 할지 고민이 됩니다.  ^^.  즐거운 고민이죠;;
오늘은 기상측정용 기구를 소개해 드리겠습니다.

참고로,

다음글

에서는 기상측정기구와 이더넷 연동되는 아두이노(Arduino)로 기상관측 자료를 트위터(Twitter)에 자동으로 올려주는 기특한 녀석을 소개시켜 드리겠습니다. 제법 시스템이라 불릴 만한 구성입니다.  바람의 방향과 속도 및 강수량을 측정할 수 있는 기상관측 기구로 부터 측정된 값을 모니터링하고 이를 곧바로 이더넷 쉴드가 장착된 아두이노로 트위터(twitter)에 올리는 것입니다.

일단은 기상측정기구에 대해 좀더 알아봅시다! 

 

 

Weather Meter (기상 관측기구 , Weather Sensor Assembly)
본 장비는 3가지 기상 관측 기초 자료를 측정할 수 있습니다.


1. Rain Gauge (강수량계)
입수되는 수량에 비례하여 스위칭을 해주는 특수 기구를 이용하여 1회 스위치시마다 0.2794mm 의 강수량에 대응되게 됩니다. 물시계 작동원리를 응용한것인데 아이디어가 참 좋네요

사진에는 안나왔네요;;  일단, 동영상을 참고하시길~

2. Anemometer (풍속계)
회전시마다 일정수의 스위칭이 이뤄지며 기준 시간당 스위칭 수를 측정하여 풍속 계산이 가능합니다. 1초 동안 1회 스위칭시 2.4km/h ( 0.6666m/s)의 속력에 대응합니다.

 

 

 

 

 

3. Wind Vane ( 풍향계)
바람의 방향을 16방위로 측정 가능한 센서입니다. 내장된 저항들과 회전각에 따라 작동되는 스위치에 의해 내부저항 값이 변화하며, 이 값을 10k옴 저항 한개와 기준전압 5V를 통해 아두이노 아나로그 입력 핀으로 감지하게 됩니다.  회전각에 따른 출력 전압 값은 데이타시트에 나와 있습니다.  ( 회로연결법은 매우 간단합니다.  광센서나 온도센서의 저항 변화를 전압변화로 출력해주는 회로와 동일)

 

 

 

 

 

 

 

그림1. 풍속계의 내부 회로도( 저항과 스위치 들이 보입니다. 스위치가 눌려지면 내부저항이 변화함)

 

 

 

그림2. 풍향계 연결법( 5V와 10k저항을 사용하면 아래의 테이블에 있는 전압값이 Output핀에 출력됩니다.)

가령 0도(North,정북)을 향할 경우 내부저항은 약 33k옴이고  이때 10k옴 저항과 5V에 연결시 약 3.84V 가 측정됩니다.

Direction	esistance	Voltage
(Degrees)	(Ohms)	(V=5v, R=10k)
0	33k	3.84v
22.5	6.57k	1.98v
45	8.2k	2.25v
67.5	891	0.41v
90	1k	0.45v
112.5	688	0.32v
135	2.2k	0.90v
157.5	1.41k	0.62v
180	3.9k	1.40v
202.5	3.14k	1.19v
225	16k	3.08v
247.5	14.12k	2.93v
270	120k	4.62v
292.5	42.12k	4.04v
315	64.9k	4.78v(4.34v)
337.5	21.88k	3.43v

          
테이블1. 회전각/저항/전압 관계

참고. 제 경우 실측결과 315도 경우의 측정전압이 데이타시트와 달랐습니다. 참고하시기 바랍니다.


측정기의 비밀
본 장치를 회전시켜보면 풍향계와 풍속계 모두 매우 매끄럽게 회전됩니다. 센싱을 위해 스위치를 눌러주는 방식이라면 회전을 조금이라도 방해를 하게 될 테지만 이 기구는 그렇지 않습니다.  왜 그런지는 속을 들여다보면 나옵니다.  바로 마그네틱 센서입니다. 초소형 고강도 자석을 회전부에 설치해두고 회전시마다 자력으로 자석스위치를 일시적으로 단락시키는 방식을 사용하네요.  단순하고도 사용하기 편리한 메카니즘입니다.

연결 방법
풍향/풍속/강우량계 모두 각각의 케이블이 있으므로 총 3개의 케이블이 있습니다. 하지만 이중 풍속계 케이블을 풍향계 하단의 단자에 결합하게 되어 있으므로 2개의 케이블만 사용하면 됩니다.  케이블 전선은 일반 전화선과 유사하고 단자는 인터넷 케이블에 사용되는 것과 동일한 RJ45-8pin 단자입니다. 즉, 인터넷 케이블과 결합소켓을 이용하여 원하는 길이로 늘려줄 수 있게됩니다.  이더넷 케이블을 절단하여 라인을 브레드 보드에 결합하면 손쉽게 센서 스위치와 연결할 수 있습니다.(사진참조)
풍향계+풍속계 케이블 한곳에서 4개의 라인,  강수량계 케이블에서 2라인만 뽑아서 사용하면 됩니다.

 

 

측정 방법
풍속계와 강수량계는 스위치가 ON되는 횟수를 카운팅하면 되며 아두이노(Arduino)나 MCU를 이용하여 디지탈 입력핀으로 버튼이 눌려진 횟수를 카운팅하는 방법으로 측정이 가능합니다.  단, 스위칭시 노이즈로인해 1회 스위칭이 수~수십회 단락된 것으로 인지되므로 적절한 샘플링 주기(가령 20ms)마다 측정을 하여 스위치의 상태가 변이하는 순간에만 카운팅을 하도록 프로그램해줘야 합니다.  또한 강수량은 일정기간(가령 1시간)동안 그 값을 누적하여 결과로 사용하고,  풍속계도 일정 시간동안의 스위칭 횟수를 카운트하여 속력을 계산할 필요가 있습니다.
풍향 측정시엔 1개의 아날로그 입력핀이 필요하며, if else 구문으로 16 구간의 범위 조건으로 나눠서 각도를 구분해주면 됩니다. 


예제 소스
막상 어떻게 측정이 가능한지 궁굼하신 분들을 위해 참고용 소스코드를 함께 수록합니다.
정확성은 보장 못드리지만 참고하시기 바랍니다.

/*
 풍향, 풍속, 강수량 측정 예제
 
 풍향: 10초마다 1회 계산 (16방위 중 하나로 측정)
 풍속: 20ms 주기로 10초간 모니터링 후 풍속계산
 강수량: 20ms 주기로 모니터링하여 1시간동안 누적(1시간에 1회 공식 데이타로 사용)
 
 핀연결
 풍향계: A0   풍향센서 전선 2개 중 하나는 GND에 나머지선은 A0에 연결 및 10k저항 거쳐 5V에 연결
 풍속계: D2   풍속센서 전선 2개 중 하나는 D2에 나머지는 GND
 강수계: D3   강수센서 전선 2개 중 하나는 D3에 나머지는 GND
 
 http://ArtRobot.co.kr
 http://RoboBob.co.kr
*/


#define WIND_N    0 //정 북향
#define WIND_NNE  22.5
#define WIND_NE    45
#define WIND_ENE  67.5
#define WIND_E    90  //정 동향
#define WIND_ESE  112.5
#define WIND_SE    135
#define WIND_SSE  157.5
#define WIND_S    180
#define WIND_SSW  202.5
#define WIND_SW   225
#define WIND_WSW  247.5
#define WIND_W    270
#define WIND_WNW  292.5
#define WIND_NW   315
#define WIND_NNW  337.5


// Message to post
char msg[100] = "";

const int windVanePin = A0;  // 아날로그 0번핀에 연결
int winVaneValue = 0;        //
float windSpeed = 0;
float rainGauge = 0;
float windDirection = 0;
char windName[4];  // N (North)  S South,   NS(north south)   NNS(north north south)

  unsigned long windSpeedTimer;
  int windSpeedState = true;
  int windSpeedPin = 2;
  int windSpeedCounter = 0;
  unsigned long rainGaugeTimer;
  int rainGaugeState = true;
  int rainGaugePin = 3;
  int rainGaugeCounter = 0;


void setup()
{

  Serial.begin(9600);
 
  //wind speed sensor
  pinMode(windSpeedPin, INPUT);
  digitalWrite( windSpeedPin, HIGH);
 
  //rain gauge sensor
  pinMode(rainGaugePin, INPUT);
  digitalWrite( rainGaugePin, HIGH);
 
}

/*
* char 배열의 문자열정보를 Serial통해 문자로 전송 ,  PC에서 참고용
* char 배열을 사용한것은 차후 인터넷통신(트위터전송)을 위한 것입니다.
*/
void printChars(char *msg, int len){
  if(len == 0) return;
  for(int i=0; i<len ; i++)
    Serial.print( msg[i]);
  Serial.println();
}

/*
* f2h와 f2p는  float형의 정수부와 소수부를 위한 것입니다.
* sprintf에서 float형 사용에 문제가 있어서 땜빵으로 사용된 함수입니다.
*/
int f2h( float num){
  return int(num);
}

int f2p( float num){
  return (num - int(num)) * 100;
}


void loop()
{
  // 10초마다 측정결과를 PC에 전달

  windSpeedTimer = millis() + 10000; // 10초를 주기로 반복됩니다.
  windSpeedCounter = 0;
  while( millis() < windSpeedTimer ){
    delay(20); //20ms 주기로 센서의 스위칭을 감지합니다.
    //wind speed  풍속계 센서 감지부
    if( (windSpeedState == true ) && !digitalRead( windSpeedPin) ){
        windSpeedCounter++;     //스위치 상태가 high에서 low로 떨어지는 순간을 감지합니다.
        windSpeedState = false;
    }else if( (windSpeedState == false) && digitalRead(windSpeedPin) ){
        windSpeedState = true;
    }   
    //rain gauge
    if( (rainGaugeState == true ) && !digitalRead( rainGaugePin) ){
        rainGaugeCounter++;     //스위치 상태가 high에서 low로 떨어지는 순간을 감지합니다.
        rainGaugeState = false;
    }else if( (rainGaugeState == false) && digitalRead(rainGaugePin) ){
        rainGaugeState = true;
    }       
  }
 
  rainGaugeTimer++;
 
  if( rainGaugeTimer > 360){// 10초 * 360 = 3600초(1시간)  지난 1시간동안 누적한 강수계 카운터로 강수량 계산
    rainGauge = rainGaugeCounter * 0.2794;
    rainGaugeCounter = 0;
    rainGaugeTimer = 0;
  }
  
    windSpeed = windSpeedCounter * 0.24 ;   // 1초당 1회 스위칭시 2.4km/h 속력이며 10초 기간이므로 0.24가 됨
    getWindDirection();  // 풍향은 발표시점에 1회만 측정
   
    //char 배열에 정보를 취합(인터넷 전송에 적합한 자료형)
    sprintf( msg, "ArtRobot's Weather Bot said => Wind: %s/%d.%d, %d.%d(km/h) Rain %d.%d(mm/h).", windName, f2h(windDirection), f2p(windDirection), f2h(windSpeed), f2p(windSpeed),  f2h(rainGauge), f2p(rainGauge) );
    printChars( msg, sizeof(msg) ); //PC에서 참고용으로 시리얼전송
    //이후 소개할 예제에서 위 자료를 이더넷을 통해 트위터에 포스팅하게됨
 
}


/*
* 풍향측정: 아날로그핀입력되는 전압값으로 16가지 방향중 하나로 계산됨.
*
*/
float getWindDirection(void){
  int readValue = analogRead(windVanePin);           
  // 0~1023 사이의 입력값을 0~5V 기준 값으로 비례변경함.
  winVaneValue = map(readValue, 0, 1023, 0, 500);   
  //이제 winVaneValue는 데이타 시트정보상의 방위별 전압치와 유사한 값이 됩니다.
 
  if( winVaneValue < 35){
    //0~0.35V를 동동서 로 인식함
    //   112.5  0.32v (31 32)    0~35
    windDirection = WIND_ESE;
    strcpy(windName ,"ESE");       
  }else if( winVaneValue < 43 ){
    //   67.5  0.41v(40 41)    ~42   
    windDirection = WIND_ENE;
    strcpy(windName , "ENE");       
  }else if( winVaneValue < 50 ){
    //   90  0.45v(44 45)      ~50   
    windDirection = WIND_E;
    strcpy(windName , "E");       
  }else if( winVaneValue < 70 ){
    //   157.5  0.62v(60 62)   ~70
    windDirection = WIND_SSE;
    strcpy(windName , "SSE");       
  }else if( winVaneValue < 100 ){
    //   135  0.90v(89 90)      ~100
    windDirection = WIND_SE; 
    strcpy(windName , "SE");       
  }else if( winVaneValue < 130 ){
    //   202.5  1.19v(119 120)  ~130
    windDirection = WIND_SSW; 
    strcpy(windName , "SSW");       
  }else if( winVaneValue < 170 ){
    //   180  1.40v(140 141)   ~170
    windDirection = WIND_S; 
    strcpy(windName , "S");       
  }else if( winVaneValue < 210 ){
    //   22.5  1.98v(198 199)  ~210
    windDirection = WIND_NNE; 
    strcpy(windName , "NNE");           
  }else if( winVaneValue < 250 ){
    //   45  2.25v(226 227)    ~250
    windDirection = WIND_NE; 
    strcpy(windName , "NE");           
  }else if( winVaneValue < 300 ){
    //  247.5  2.93v(293 294)  ~300
    windDirection = WIND_WSW; 
    strcpy(windName , "WSW");       
  }else if( winVaneValue < 320 ){
    //  225  3.08v(308 310)   ~320
    windDirection = WIND_SW; 
    strcpy(windName , "SW");       
  }else if( winVaneValue < 360 ){
    //  337.5  3.43 (343 345)  ~360
    windDirection = WIND_NNW; 
    strcpy(windName , "NNW");       
  }else if( winVaneValue < 395 ){
    //   0  3.84v(384~385)    ~395
    windDirection = WIND_N; 
    strcpy(windName , "N");
  }else if( winVaneValue < 415 ){
    //  292.5  4.04v(405 406)  ~415
    windDirection = WIND_WNW; 
    strcpy(windName , "WNW");   
  }else if( winVaneValue < 450 ){
    //  315  4.34(433 434)  ~450
    windDirection = WIND_NW; 
    strcpy(windName , "NW");       
  }else if( winVaneValue < 490 ){
    //  270  4.62v(461 463)    ~490
    windDirection = WIND_W; 
    strcpy(windName , "W");       
  }else{
   //error  알수없는 값범위
  }

}


결과 출력예
위 예제의 경우 10초마다 아래와 같은 결과가 PC로 전송됩니다.
ArtRobot's Weather Bot said => Wind: N/0.0, 3.83(km/h) Rain 0.0(mm/h).
ArtRobot's Weather Bot said => Wind: W/270.0, 4.79(km/h) Rain 0.0(mm/h).
...



관련제품 링크
 

기상측정기구(Weather Meter)

 

아두이노 UNO(Arduino)

연관글 보러 바로가기
 

트위터(Twitter)에 기상측정 자료 올려주는 로봇 만들기

아두이노로 제어하기 좋은 로봇을 찾아오다 얼마전 드디어 쓸만한 녀석을 발견했습니다.

바로 무선제어 6족보행 로봇이란 제품입니다.

6족 보행로봇으로 전진,후진,좌회전,우회전이 가능하며 제공되는 적외선 리모컨을 통해 무선 조정이 가능합니다.
여러대의 로봇을 동시에 조정할 수 있도록 점퍼세팅으로 총 6대의 로봇을 동시에 조정할 수 있게 제작되었습니다.
조립도 간단하고 접착제같은건 사용하지 않아 신속하고 깔끔하게 제작이 가능합니다.

왜 좋은가?

1. 저렴한 가격
2. 손쉬운 제작 ( 8세이상 조립가능, 납땜불필요)
3. 손쉬운 아두이노 연동 가능( 전선 결합 불필요, 적외선 통신으로 제어)


조립시 필요한 것:
1.5V 알카리인 건전지 4개( 조정기용 2개, 로봇본체용 2개,  1.2V 충전지로도 잘 작동됩니다.)
스크류 드라이버

아두이노로 제어할 경우 필요한 재료:
 아두이노, IRED(적외선 LED) 1개,  저항 1개
(5미터 이상의 장거리 제어를 원하면 트랜지스터 1개, 저항 1개가 추가로 필요합니다.  관련글 링크 참고)

아두이노로 제어하기

1. 하드웨어 준비
적외선 리모컨 신호를 아두이노 디지털 출력을 통해 출력하면됩니다.  이를 위해서 IRED(적외선LED) 1개와 저항 1개가 전부입니다.   원거리에서 제어하려면 트랜지스터를 사용해야 합니다.  연결방법은 일반 LED와 동일하게 저항1개와 함께 직렬 연결해주시면 됩니다.  본 예제에서는 PWM출력을 지원하는 아두이노 디지털 3번핀을 사용합니다.

리모콘 신호 전송을 위해 아두이노에 IRED 연결

IRED연결은 일반 LED 연결과 유사합니다.

2. 라이브러리 준비
적외선 리모컨의 역활을 아두이노가 대신하려면 여러분이 직접 38KHz의 캐리어 주파수에 수신기의 코드부호를 실어서 출력해주면 됩니다.  하지만 많은분들에게 쉽지 않은 도전과제이므로 천재적이면서 친절하기까지 하신 분들이 미리 만들어둔 라이브러리를 활용하여 비교적 손쉽게 아두이노로 리모컨 신호를 발신할 수 있습니다. 

아래의 링크에 가셔서 해당 라이브러리를 아두이노 스케치 library 폴더안에 복사하여 라이브러리 설치를 완료합니다.


위에서 준비해놓은 라이브러리는  RC5, SONY, NEC 코드 등의 송신 및 수신을 위한 기능이 제공되며 여기서는 NEC코드 발신 함수만 사용하면 됩니다. 리모컨 신호를 이용해 가전기기를 제어하는 것에 대해 일전에 소개해 드린적이 있는데요  이번에도 마찬가지로 코드부호를 스캔하여 해독한 결과 이 로봇도 NEC코드와 유사한 전송방식을 사용하는것을 알게되었습니다.
차이점은 데이타 전송폭이 짧다는 점과 반복표시용 코드를 사용하지 않는다는 것입니다. 

하지만 로봇제어를 위해 복잡한 내용은 모르셔도 상관 없습니다.  단지, 아래와 같은 함수 하나만 사용하기 때문입니다.


  irsend.sendNEC( codedata , nbits );   // codedata에 수신기용 코드값과   nbits에 코드값의 비트 수를 적어주면 됩니다.

위와 같은 함수로 해당코드값을 전송하면,  아두이노의경우 디지탈 3번핀에 해당되는 코드신호가 출력되고 이곳에 연결된 IRED를 통해 빛신호로 변환되어 출력되고  로봇에 내장된 적외선 수신기에서 해당 코드를 수신한뒤 대응되는 모터의 작동이 이뤄지게 되는 것입니다.


아래의 소스는 1초에 한번씩 전진, 후진, 좌회전, 우회전 신호를 발신하는 예제입니다.


#include <IRremote.h>

IRsend irsend;  

void setup()
{
// 특별한 초기화 설정이 불필요합니다.
}

void loop() {
   irsend.sendNEC( 0xc5000000, 8); //전진
   delay(1000);
   irsend.sendNEC( 0x45000000, 8); //후진
   delay(1000);
   irsend.sendNEC( 0x25000000, 8); //좌회전
   delay(1000);
   irsend.sendNEC( 0x85000000, 8); //우회전
   delay(1000);
  
}


위의 소스는 1초에 한번씩만 코드를 발송하므로 지속적으로 작동상태가 유지되지 않습니다. 따라서 만약 전진을 지속적으로 하려면 1초에 수회 정도 전진에 해당되는 코드를 반복하여 전송해야합니다. 

보통 이동형 로봇을 제작시 아두이노같은 마이크로콘트롤러 보드에 모터 구동 회로를 장착하고 모터 2개를 제어할 경우 방향제어를 위해 최소 4개의 전선을 연결하여 제어하게 됩니다. 이에 반해 본 로봇킷의 경우 모터 회로 구현이 이미 되어있는데다 전선의 연결이 불필요하고 빛으로 연결되어 있으므로 비용도 절감되고 제어도 간단해 질 수 있으므로 기초 이동형 로봇 제어 학습시 효과적으로 응용할 수 있는 방법으로 판단됩니다.  (물론 전용 모터드라이버 연결법이 더 다양한 제어가 가능합니다. 가령 속도조절이 가능함)

거리센서 등을 통해 주변 물체를 감지하고 회피하는 로봇의 제작이나  전파(Zigbee, Bluetooth, Wifi 등 활용)를 통한 무선통신으로 신호를 수신 받고 이를 광통신으로 변환하여 원격제어되는 로봇의 구현도 가능합니다.

게다가 수신모듈+모터드라이버 역활을 하는 제어기만 활용할 수도  있습니다.

사진. 리모컨 수신기 및 모터구동 드라이버 보드: 
좌측에 전원연결(2핀)부, 우측에 모터2개 연결부(4핀), 상부에 ON/OFF스위치,  하부에 리모컨 채널 조정용 헤더핀(6핀)이 있으며 가운데에 IR수광모듈이 보입니다.


기타.  작동중 오동작이 계속되면 건전지를 교체해 보시기 바랍니다.  모터 구동시 전력소모가 큰 편이므로 배터리 소모가 빨리 됩니다.

관련 제품 링크

 무선제어 6족보행 로봇

 아두이노 UNO

 적외선 무선통신킷

내용추가
2011.July.26 
아래의 관련글 링크에 리모콘 신호 송수신 회로와  PC에서 키보드 입력으로 로봇을 제어하는 소스 예제를 포함한 글을 새로 등록하였습니다. 참고하세요

관련글 링크

 .IR무선 리모콘 송수신 회로로 로봇 제어하기

로보밥 여름특집!!!   얼렁뚱땅 움직이면 쏘는 버블건을 제작했습니다.

아파트 계단이나 현관문에 많이사용되는 모션센서형 전등을 많이 보셨을 겁니다.   사람이 없을때는 미작동 되다가 다가오면 작동되므로 에너지 절약도 되고, 스위치 작동시키는 불편함도 없으므로 실생활에 매우 유용한 자동화 기기입니다.

이때 사용되는 센서가 PIR 근적외선 모션센서인데요 인체에서 방사되는 근적외선의 변화량을 감지하는 PIR센서가 들어있습니다. 아마도 많은 분들이 이를 응용하여 무언가를 만들고 싶어하실겁니다. 저도 마찬가지죠 ^^.   마침 며칠전 대형 할인점에 갔다가 버블건을 보고 좋은 응용예가 생각이 나서 만들어 봤습니다.

버블건의 원리는 모터의 회전시 물펌프로 비누액체를 뿜어올려주면서 동시에 팬으로 바람을 불어 비누방울을 날려주는 것입니다.  헉;;;  이 가격에 이런 기계를 만들어내는 분들에게 감사의 인사를 드리고 싶습니다 ^^.

모터 하나로 물펌프와 송풍용팬을 동시에 작동시키는 구조인데요, 보통 모터를 제어하려면 모터 드라이버를 사용하거나 릴레이를 사용하는게 정석일테지만,  이 버블건은 모터만 켜주면 되는건 아니고 방아쇠와 연결된 핸들이 비누액을 버블홀에 골고루 발라주는 역활을 하므로 반드시 방아쇠를 잡아 당겨줘야하는 구조였습니다.

음,,,   결국  서보모터 하나로 해결이 되었습니다.  그냥 손가락으로 당기듯이 서보모터를 작동시키는 방법입니다.
 단, 방아쇠의 스프링 장력이 좀 쌘것같아서 일부를 절단한 상태입니다.

버블건도 전등같이 하루 종일 켜져 있으면 효율적이지 않겠죠?!
항상 켜져있는것보다 사람이 곁에 있을경우에만 작동시킬 수 있으므로 효율적이며,  모르고 다가온 사람에게 놀라움을 선물할 수 도 있게됩니다. 

 

 

 

구현TIP
PIR 모션센서는 5V~12V에서 작동됩니다만,  9V이상의 전압에서 더 반응성이 좋습니다.  가령, 5V전원으로 사용시 감지된 뒤에 한동안 재 감지가 잘 되지 않는 현상이 있습니다.  9V전원을 사용후 이증상이 없어지는것을 확인했습니다.  즉, 수시로 감지되는 경우 9V이상의 전압으로 작동하시기 바랍니다.  단, 신호출력선은 아두이노에 입력해야 하므로 9V에 연결하시면 안되고 5V전원선과 10K옴 저항으로 연결해주셔야 합니다.

아두이노 스케치 소스
#include <Servo.h>

const int ledPin = 13;
const int inputPin = 2;
const int posA = 90;
const int posB = 60;
Servo myservo;
unsigned long lastShotTime;

void setup(){
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(inputPin, INPUT);
    myservo.attach(9);  // attaches the servo on pin 9 to the servo object
  lastShotTime = millis();
  Serial.begin(9600);
}

void loop(){
  int val = digitalRead(inputPin);
 // Serial.println( val);
   delay(500);
   if(val){
     myservo.write(posA);
     digitalWrite( ledPin, LOW);
   }else{
    digitalWrite( ledPin, HIGH);   
    trigger();
   }
}

void trigger(){
  if((lastShotTime + 20000UL) < millis() ){
    readyShot();
  }
  longShot();
  lastShotTime = millis();
  Serial.println( lastShotTime);
}

void readyShot(){
  myservo.write(posB);
  delay(500);
  myservo.write(posA);
  delay(500);
  myservo.write(posB);
  delay(500);
  myservo.write(posA);
  delay(500);
  myservo.write(posB);
  delay(500); 
  myservo.write(posA);
  delay(500);   
}

void longShot(){
  myservo.write(posB);
  delay(3000);
  myservo.write(posA);
}

소스 소개
PIR 센서에서 움직임이 감지되면, 출력선의 전압신호가 High에서 Low로 떨어집니다. 이를 디지탈핀에서 감지하여 서보모터를 회전시켜서 버블건을 작동시키게 됩니다.   지정된 시간(20000ms, 20초)동안 미작동상태에서 작동될 경우, 초기 거품 생성을 위해 3회를 짧게 작동시킨 후 지정된 시간(3000ms, 3초)동안 작동 되도록 프로그램 되었습니다.


재료:
1. 버블건 4,000원 ~ 10,000원 정도 (문방구, 대형할인점)
2. 아두이노(Arduino) 
3. PIR 근적외선 모션센서 
4. 서보모터
5-1. 휴대형 전원 => 9V 배럴잭 + 9V 건전지 (알카라인 고급형)
5-2. 실내형 전원 => 9V 아답터 전원 

( 9V 전지는 알카라인 고급형을 사용하셔야 잘 작동됩니다. 저가 9V 망간전지로는 서보모터 작동이 잘 안되네요)

 

연결법 안내 사진추가(2012.6.10)
안내해드린 모션센서가 5V에서 작동시엔 감이 너무 느려서 답답하며 9V ~12V 전원을 사용해야 정상 작동이 됩니다. 이때 어떻게 연결을 해야하는지 문의가 많으셨는데요...  늦게나마  아래의 사진을 올려드리오니 참고하시기 바랍니다. 아두이노 전원이 9~12V 정전압 전원인경우 아래 그림과 같이 아두이노에 있는 Vin 단자로부터 전원출력이 가능하므로 편리합니다. 별도의 전원을 사용하실때는  Vcc와 GND에 별도전원을 연결하시고  꼭  아두이노+센서+전원의 GND를 공통 함께 연결해주시기 바랍니다. 

 

아두이노에 WaveShield를 얹히면 음악재생기가 됩니다.  여기에 9V 전지등을 연결해주면 곧바로 휴대형이 되는데요, 무공해 에너지를 사용하면 더욱 좋겠죠?!  그래서 건전지 없이 태양전지를 연결하여 구동해 봤습니다.  쨍쨍 비치는 태양에너지를 쓸모있게 활용하는데 태양전지만한게 없겠죠...  날씨가 좋은경우 그늘에서도 문제없이 구동되네요.  생각과 달리 태양전지는 흐린날에도 약간이지만 전기를 생산합니다.  눈으로 한번 보시죠,  여러분의 창작품에도 응용하시면 좋을것 같습니다.

 

 

 

동영상1.음원은 개구리 우는소리로 넣었습니다.  개구리 우는 소리가 제법 큽니다.   확인을 위해 태양전지를 뒤집자 개구리가 울음을 끄치네요 ^^.   다시 태양을 바라보자 소리를 내기 시작합니다.

동영상2. 이제 제법 여름 기운이 느껴집니다.  너무 덥죠!  그늘에서도 작동하는지 테스트 해봤습니다.  잘~ 나오네요..  낮잠잘때 배경음으로 딱 좋을것 같습니다.  공원 밴치등에 불필요한 전력없이 태양전지로 작동되는  자연의 소리를 넣어주면 좋을것 같습니다.

동영상3.공원에서 되돌아 오는길에 자전거 뒷자석에 태양전지를 달고, 달려오면서 음악을 감상해 봤습니다.   제법 좋네요 ^^.
건전지 걱정없고,  스위치도 필요없습니다.  실내에 들어오면 자연히 꺼지고요,  밝은 곳으로 이동하면 다시 자동 재생됩니다.  와우~ Wow!!

릴레이로 가전기기 제어하기

아두이노로 LED를 제어하여 ON/OFF 제어를 해보신 분들이라면 주변에서 널리 사용되고 있는 가전기기들도 ON/OFF 제어를 해보고 싶은 마음이 드실 겁니다. 이때 사용되는 전자부품으로 릴레이(Relay) 입니다.  보통 릴레이라고 하면 코일이 감겨진 전자석에 제어 전류를 흘려주면 그 자력으로 스위치의 접점부가 ON/OFF 되도록 설계된 기계식 릴레이가 많이 사용되고 있습니다.

 

 

사진.코일형 릴레이


조금? 다른 릴레이 SSR

오늘 실험에선 보통의 릴레이와 동일한 기능을 해주지만 좀더 사용하기 쉬운 SSR이라는 재밌는 전자부품을 사용하였습니다.
반도체 기술의 발달로 기계식 코일내장형 릴레이의 기능을 반도체 소자로 대체한 것이 SSR(Solid State Relay; 무접적 반도체 릴레이)입니다.  상대적으로 좀더 비싼편이지만 사용의 편리성과 안정된 성능으로 전기회로에 익숙치 않은분들이 가전기기의 제어용 릴레이로 사용하시기 좋은 부품입니다.

하지만, SSR도 용도별로 수많은 종류의 제품이 있어서 고르기가 쉽지만은 않습니다.
본 글에서는 4~32V의 직류 전원으로 240V 15A 까지의 교류 부하를 제어할 수 있으며, 납땜 작업 없이도 전선을 체결할 수 있는 볼트 결합단자가 제공되고, 보호 커버까지 장착된 SSR 제품을 선정하여 사용하였습니다.

 

 

 

사진. SSR 저전압(4~32V) 직류로 고전압 교류(240VAC) 부하를 제어하는 제품예

시중엔 이 제품보다 저렴한 제품이 많이 있지만, 일단은 사용하기 쉽고 편리한 제품의 사용을 추천드립니다.

SSR 의 특징
 .기계식 접점이 없으므로 접촉시 발생되는 노이즈가 없고 내구성이 우수합니다.
 .제품에 따라 매우 낮은 전압(가령 4~32V 직류)로 제어 할 수 있습니다.
 .코일형에 비해 상대적으로 매우 작은 전류만 소모합니다.
 .부하측 회로와 제어회로와의 우수한 절연성


릴레이 구동 회로

기계식 접촉식 릴레이를 사용할 경우 코일에 의한 역기전력이나 구동전류의 고려가 필요해지므로 제어측  회로가 좀더 복잡해집니다.  SSR의 경우 보통 입력신호측과 부하측이 전기적으로는 절연되어있고 광신호만 전달되므로 코일에 의한 역기전력이나 부하측과의 전기 절연에대해 고려할 점이 적어 회로가 매우 간단해 집니다.  6V건전지로 구동되는 스위치를 연결하거나 아두이노 같은 마이크로 콘트롤러의 디지탈 출력단자(5V출력)를 그대로 직결할 수 있습니다.

 

 

그림1. SSR로 전등 제어하는 초간단 회로도

주의 사항.
본 회로는 저전력 소모용 가전기기나 전등의 제어를 위한 것이며, 고전력 및 코일형 기기를 제어하는 경우 부가적인 안정화 회로가 필요할 수 있으며 고전류 구동시 방열을 위해 SSR의 밑면을 히트싱크(방열판)에 결합하여 사용해야 합니다. 또한, 전원 플러그와 소켓에는 안전을 위해 접지선까지 연결해 주실 것을 당부드립니다.


실험1. 6V건전지와 스위치로 220V 전등 ON/OFF하기

소개해 드렸듯이 입력측에 4~32V의 직류전압을 가하면 릴레이가 연결되고 교류회로가 작동되게 됩니다.  랜턴에 많이 사용되는 6V 건전지로 전등을 제어해 보는 장면입니다. 가장 단순한 회로의 예입니다.

실험2. 아두이노로 220V 전등 ON/OFF 제어하기

아두이노를 통한 제어도 원리상 동일합니다.  아두이노의 디지탈 출력핀에 High를 출력하면,  약 5V 전압이 출력됩니다. 그대로 SSR의 입력측에 연결해주면 LED를 ON/OFF하듯이 220V 전등이 ON/OFF 되게 됩니다.

너무 간단하죠 ^^.
하지만 220V는 간단치 않습니다. 잘못 만지면 크게 다치거나 돌아가실 수 있으니 주의해서 다뤄야합니다.
아래의 구성 예는 참고만 하시고, 스스로 충분히 안전에대한 준비가 되셨을때 스스로 충분히 검증을 하신 후 시도하시기 바랍니다.


주의사항 및 경고. 
본 글의 내용은 오류가 있을 수 있으며, 초보자들이 실습을 하기위해 필요한 모든 사전지식을 포함하고 있지 않습니다.
220V 교류 전원을 부주의하게 다루면 크게 다치거나 생명을 잃을 수 있습니다.  적절한 경험과 사전지식을 탐구한 이후에 주의하여 시도하시기 바랍니다.  여러분이 행한 실험에 대하여 저자는 어떠한 책임도 질 수 없습니다.


릴레이로 제어되는 콘센트 플러그 세트 만들기

이하, 위의 동영상에서 사용된 릴레이로 제어되는 콘센트 플러그를 만드는 방법을 소개해 드립니다.

 

 

1단계. 기본 재료:

플러그 암수 세트, SSR, 규격에 맞는 압착단자, 교류220V용 케이블(1.5mm 이상)

도구: 니퍼와 플라이어(뺀찌), 드라이버

 

 

 

플러그 부분에 부하선을 결합해 줍니다.

 

 

 

전선이 빠지지 않도록 매듭을 묶어주면 빠지지 않게됩니다. (매듭은 속에있어서 안보여요;;)

 

 

 

전용 압착단자를 이용하면 편리합니다.

 

 

 

 

 

 

플라이어로 꽉 눌러줘야 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

암플러그 쪽에도 전선을 결합니다.

 

 

 

전선빠질 공간을 칼로 깍아냈습니다.

 

 

 

보통 잘라낼 수 있도록 미리 공간이 마련되어 있습니다.

 

 

 

이렇게 연결할까나~

 

 

 

 

 

요렇게 연결해 주시면 볼트가 풀려도 전선이 빠져나가는 사고는 미연에 방지할 수 있겠죠?!

 

 

 

회로도 보시면 어떻게 연결되는지 쉽게 아실 수 있으시죠?

 

 

 

건전지로 구동되는 아두이노라도 Okay입니다.

 

 

 

아답터 전원도 물론 좋구요

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

완성된 상태 여러장면들...

관련 제품 링크
 .무접접 반도체 릴레이 SSR
 .아두이노 Arduino
 .450/750V 기기배선용 절연선
 .전원플러그 220V형
 .전원 콘센트 1구형

추가 정보
아트로봇샵에서 취급중인 기계식 릴레이E형 제품의 사용법을 궁굼해하시는 분들이 계셔서 연결 예시 이미지를 추가로 올려봅니다.  예제에서는 12V전원에서 구동되는 모터를 아두이노에서 제어하기 위해서 릴레이E형과 아두이노를 연결한 모습입니다.

 

 

추가안내 사항.  2014.8.23일

전기기사님께서 댓글로 알려주신 정보입니다.  제가 예제소개시 사용한 전선의 색상(녹색)이 적절한 선택이 아니었던것 같습니다.  녹색 전선은 전기공사시 접지용도로 사용되어야하는 규칙이 있다고 하네요.  전기배선함이나  전등 스위치 단자를 열어보면 검정색선을 보통 사용하는것을 봤는데  나름대로 규칙이 있는것 같습니다. 이런 사항도 파악하셔서 꼭 지켜주시는것이 좋을것 같습니다.  좋은 정보 알려주신 익명의 전기기사님께 감사드립니다!!!

참고로 저전압을 사용하는 전자회로에서는 검정색은 GND 접지선으로 보통 사용됩니다.  고압을 사용하는 전기선과 서로 많이 다르네요 TT    이와 관련하여 어떤 역사적 스토리가 존재하는지 궁굼해집니다....   

 

 

 

로보밥 얼뚱. 연구소에서 또 한가지 재밌고도 쓸만한 물건을 입수했습니다.
바로 RFID 스타터 킷 입니다.

 

 

 

 

 

 

 

[사진1. RFID 테스트 - 다양한 태그들]

RFID는 이미 버스, 전철, 신용카드, 아파트 출입구, 직원카드, 화물추적, 도서관 책, 상품 인식 및 보안용 태그 등으로 엄청난 양이 사용되고 있습니다.  수십년전 부터 많이 사용되오던 바코드와 유사하게 특정 값을 기억하고 손쉽게 리더기로 그 값을 읽어들여 신분확인이나 제품의 종류를 확인하는데 사용되고 있는데요  바코드가 아직은 더 저렴하고 일반적이지만 기억용량, 읽고 쓸 수 있는 능력, 자체 전원으로 원거리 인식 기능 제공등의 특수한 기능에 더 특화되어 응용될 수 있다는 장점으로 인해서 점점 더 영역을 넓혀 가고 있습니다.  참고로 최근의 최신 스마트폰에 내장된 NFC(Near Field Communication)도 전자기 유도현상이나 전자파를 통한 근거리 통신기술을 응용한 것으로 RFID와 유사한 기술의 하나로 볼 수 있습니다.

RFID는  주파수, 통신방식, 자체전원 여부 등에 따라 여러가지가 있습니다.
본 글에서는 가장 손쉽게 응용할 수 있는 읽기전용 카드 태그와 리더기 및 PC인터페이스 보드가 함께 제공되는 RFID 스타터킷에 대해 소개해 드리고자 합니다.

RFID 스타터킷의 구성품은 아래와 같습니다.
 .RFID 리더 모듈
 .PC USB통신용 FTDI 인터페이스 보드
 .카드형 RFID Tag(125KHZ형 ) 2개  [

제품링크

]

 

 

 

[사진2. RFID 모듈 뒷 모습 - 안테나 내장 ]

 

 

[사진 3. RFID모듈과 PC 인터페이스용 FTDI 보드 ]

관련 제품 링크
==

 

125KHZ형 RFID 태그와 리더기는 직원출입카드, 아파트 현관출입 카드 등으로 이미 많이 사용되고 있으므로 많은 경우 이미 보유하고 있는 카드를 그대로 이용하실 수 있습니다. 또한 RFID 리더 모듈은 안테나를 내장한 제품으로 아두이노 같은 손바닥 컴퓨터에 직접 연결하여 이동형 RFID리더 응용프로그램 개발이 가능하며, PC용 응용 프로그램을 제작할 때는 USB연결용 보드에 RFID 리더 모듈을 장착하면 PC측 USB포트에 연결하여 시리얼통신으로 RFID TAG의 코드를 인식하는 어플리케이션 개발도 가능하므로 활용성이 높습니다.


RFID 스타터킷 플래시 연동하기

플래시로 시리얼통신 장비와 연동을?

대부분의 시스템 프로그래밍 개발환경들은 시리얼 통신 제어가 가능하므로 RFID리더기로 부터 수신되는 데이타를 곧바로 처리할 수 있습니다. 하지만 아티스트 여러분들이 많이 사용하는 플래시는 아직 직접적인 시리얼통신을 할 수 없습니다.
때문에 시리얼통신을 플래시에서 지원되는 네트웍통신으로 중계해주는 프로그램을 사용해야 하는데요
가령 SerialProxy라는 프로그램이 있습니다.
본 글을 통해 실제 어떻게 프로그램들을 구성하는지와 네트웍 통신을 통해 수신되는 RFID 데이타를 어떻게 처리하여 응용할 수 있는지를 플래시용 예제 소스와 함께 소개해 드리고자 합니다.

일단, 예제 수행 동영상을 참고하시기 바랍니다.

[동영상1. 플래시 RFID 인식 시스템 구성 소개]

[동영상2. 플래시에서 RFID 인식하는 예제 수행]
태그 인식장면을 보기 쉽게 RFID리더를 모니터상단에 설치하였습니다.



RFID 스타터킷 + 플래시 인식 어플리케이션  준비 과정

1. RFID 설치
 RFID리더모듈을 PC연결용 보드에 장착후 USB케이블로 PC측에 연결해줍니다.
 이후, 운영체제가 장치를 인식하고 드라이버 자동설치를 시도하게 됩니다.
 운영체제에 따라 드라이버가 자동설치 될 수 도 있지만,
 자동인식이 안될 경우엔 FTDI 드라이버를 설치해 주시기 바랍니다.
 
 설치 완료후, 장치관리자>포트 리스트에서 해당 장치의 COM번호를 기억해 둡니다.
 
 간혹 케이블 연결 후 에도 장시간 아무런 반응이 없다고 문의주시는 분들이 있습니다.
 이경우, 케이블을 교체 후 연결해보시기 바랍니다.
 
2. SerialProxy 설치
시리얼프록시란 시리얼통신을 통한 데이타 입출력을 네트웍통신으로 중계해주는 프로그램입니다.

시리얼 통신만 가능한 장치도 이 프로그램을 이용하면 네트웍 통신이 가능해집니다.
반대로 네트웍통신만 지원하는 SW도 이 프로그램을 통해 시리엉 장치와 통신이 가능해집니다.
사람으로 치면 인터프리터(통역자) 정도 되는 녀석입니다.

다운로드하여 설치 후,
serproxy.cfg 파일을 수정하여 자신의 설정에 맞게 속도(9600), COM포트번호(가령 COM3)와 네트웍통신용 포트번호(가령 5331) 를 설정합니다.   또한가지 잊지말고  newlines_to_nils 가 false인지 확인해주시기 바랍니다.(false로 지정해야 불필요한 정보 전송이 안됩니다. true로 지정되면 플래시측 소스 수정요함)

 

설정파일 실제예

# Do not Transform newlines coming from the serial port into nils
newlines_to_nils=false

# Comm ports used
comm_ports=8

# Default settings
comm_baud=9600 
comm_databits=8
comm_stopbits=1
comm_parity=none
# Idle time out in seconds
timeout=300

# Settings for COM
net_port8=5331

 

 
 
3. 플래시 소스 수정하기
 플래시측 소스에서 SerialProxy와 통신을 위한 포트번호(가령 5331)를 확인하고 필요시 수정합니다.

4. SerialProxy 실행하기

5. 플래시 실행하기



RFID 내부 살펴보기

본 예제에서 사용된 태그의 경우 리더기로 값을 읽으면 태그 ID와 관련된 정보들이 Ascii코드로 시리얼 통신으로 전달됩니다.
아래와 같은 리더기 데이타 시트 정보를 참고하시면 해당 바이트의 의미를 파악할 수 있습니다.

 

 

 

[그림1. RFID리더기 데이타 출력 포멧 - 데이타 시트 참고 ]

 

리더기의 기본 출력 모드는 ASCII 코드 방식입니다.
가령 리더기에 태그를 인식시킬 때 마다 아래와 같이 16바이트 정보가 읽혀집니다.

02 34 35 30 30 42 38 45 45 43 42 44 38 0D 0A 03    //모두 16진수로 표기된 값입니다.

(위 정보는 시리얼 터미널 프로그램에서 시리얼 수신값을 16진수로 표시하면 볼 수 있으며,
아두이노 시리얼 모니터창으로 볼 경우 ASCII코드값으로 해석되어 다르게 출력되며 일부 문자가 깨져보이게 됩니다.)

16바이트의 정보는 각각 아래와 같이 해석할 수 있습니다.

0x02 // 1바이트 태그 정보의 시작을 알려주는 표시값 입니다.
0x34 // 10바이트 ASCII코드값의 시작
~     // 이 값들이 RFID의 고유 ID값 입니다.)
0x42 // 10바이트 ASCII코드값의 끝
0x44, 0x38  // 10바이트 id값의 2바이트 체크섬 (오류검사용, 보통 무시하거나 RFID ID값의 일부로 봐도 됩니다.)
0x0D // CR 캐리지리턴 (줄넘김 명령에 해당하는 ASCII 코드값)
0x0A // LF 라인피드(줄넘김 명령에 해당하는 ASCII 코드값)
0x03 // 태그 정보의 끝을 알려주는 표시값

위 정보를 시작 및 종료코드와 CR,LF 를 제외하고 ASCII코드로 표시하면 아래와 같습니다.

4500B8EECBD8

체크섬(D8)값을 제외하면 실질적인 태그의 고유 ID는 아래와 같이 표시 할 수 있습니다.

4500B8EECB
// ID값은 ASCII코드 중 숫자와 알파벳으로 표현 가능한 값으로 구성됩니다.

 

 

 

[그림2. 태그의 고유값 태그ID]

RFID 시스템에서는 위 ID값을 특정 사람이나 물건의 고유 ID값으로 설정해두고 리더기에서 위의 ID를 발견시 해당 사람이나 물건이 감지되었다고 인식하게 되는 것 입니다.

위의 플래시 예제에서도 미리 등록된 ID와 일치하는 경우 해당 이미지를 화면에 출력하였습니다. 만일 출입문에 응용된다면 출구를 열어주면되고, 도서관에서 도서대출시스템에 이용한다면 해당 ID의 책을 대출 처리하면 되는겁니다. 즉, 실제 응용방법은 바코드와 동일합니다.

본 스타터킷에서 사용되는 리더기와 태그는 태그의 ID값을 읽기만 가능하고 태그 ID는 미리 고정된 값으로 등록되어 있으므로 태그를 재프로그래밍할 필요가 없고 단순히 미리 지정된 태그값을 읽어서 일치하는 경우에 해당 업무를 수행하면 되므로 비교적 손쉽게 응용이 가능한 제품입니다.

스타터킷으로 손쉽게 다양한 RFID응용프로그램 개발을 경험해 보신 후, 좀더 본격적이고 복잡한 어플리케이션을 개발하실 경우 쓰기 지원 RFID시스템도 고려해 보시기 바랍니다.  추후 소개해 드릴 다른 종류의 RFID 모듈과 TAG의 경우 1KByte의 데이타를 태그에서 읽는 것은 물론이고 쓰기까지 가능한 제품도 있습니다.

 

 

 [사진4. 카드형 RFID Tag ]

 

 

[사진5. 유리캡슐형 RFID태크 - 동물의 체내 삽입용과 유사한 제품 ]
사람 몸에 넣으면 안되요;;


예제에서 사용된 플래시 소스를 첨부합니다. 

 

RFID-Tester.fla

다운로드

 

모드킷이 오픈공개 베타 테스트를 시작했습니다.

모드킷은 그래픽 언어로 프로그래밍하는 개발환경을 웹브라우져에 탑재하는 신선한 아이디어를 바탕으로 범용 아두이노 보드 및 자체 개발된 MODKIT 모터쉴드 등의 하드웨어를 손쉽게 제어하는 통합환경을 제공하고 있습니다.

일전에도 소개해 드린적이 있지만, 비공개였으므로 사용을 못해오다가 오늘 직접 테스트를 할 수 있게되어 간단한 테스트 작동을 해봤습니다.  정말로 작동이 되네요 ^^.

아직은 Beta Preview 상태입니다. 앞으로 이것저것 개선이 많이될 듯 합니다.

체험해 보시려면 우선,

http://www.modk.it/

에 접속하세요

Modkit is an in-browser graphical programming environment for microcontrollers. Modkit allows you to program Arduino and Arduino compatible hardware using simple graphical blocks and/or traditional text code. Modkit's graphical blocks are heavily inspired by the Scratch programming environment developed by the Lifelong Kindergarten Group at the MIT Media Lab.
Getting Started

Our first public previews are live! We know many of you have been following the project and can't wait to try it out. If you're a PC or Mac user, you can go ahead and download the desktop component that you'll need to connect to your device from the online Modkit editor and get started. A Linux version is coming soon so check out our blog to follow our progress. Read More or view the old site.


OPEN ID를 사용하여  google id를 그대로 사용가능합니다.

처음 실행하시는 분이라면 지금은 모드킷 UI를 실행해도 아두이노와 연동이 안됩니다.

모드킷의 UI는 최신의 주요 웹브라우져만으로도 가능하지만
하드웨어 연동을위한 데스크탑 컴포너트의 설치가 필요하기 때문입니다.

관련 컴포넌트는

http://www.modk.it/download

  에 가서 다운로드받아서 설치합니다.

헉, 설치파일의 용량이 43.8MB나 되네요;;


현재  MAC과 Windows를 지원하네요  리눅스도 준비중이랍니다.

(2011.5월 3일 현재)  UNO, Duemilanove, Diecimila, 모터쉴드, LilyPad 를 지원합니다. 다른보드도 지원계획중이라네요
지원 브라우져는    Chrome, Safari 3.1+ ,Firefox 3.5+  입니다.  IE는 안되나봅니다;;


레고 블럭을 쌓는 형태로 프로그래밍을 하여 모터쉴드를 제어해보는 동영상을 참고하시기 바랍니다.

로보밥 아두이노 튜토리얼(Robobob Arduino Tutorial) 첫번째 이야기



RT1. 아두이노 설치하고 LED Blink 깜빡이 프로그래밍 하기


다루는 내용
. 아두이노 프로그래밍 환경(스케치) 설치하기
. PC에 아두이노 보드 인식시키기
. 프로그래밍한 뒤 아두이노에 전송하여 작동시키기

개요:
본글은 아두이노를 처음 사용하는분들을 위한 안내문입니다.
모든 아두이노 보드의 설치작업은 유사하며, 사용되는 USB시리얼 통신용 칩에 따라 드라이버 파일이나 inf설정 파일만 다릅니다. 본 글을 통해 아두이노 프로그래밍 환경인 스케치(Sketch)를 설치하고, 아두이노 보드를 PC에 인식시킨 후 아두이노에 기본 장착된 LED를 제어하는 프로그램을 전송하여 실행시키는 과정까지 다루고 있습니다.
아마도, 마이크로콘트롤러와 프로그래밍에 대해 아무것도 모르시던 분들도 1시간내에 아두이노에 장착된 LED를 제어해보고 그 가능성을 경험해보실 수 있을실 겁니다.

순서
.아두이노 스케치를 다운로드 받아서 설치하기
.아두이노를 PC에 인식시키기
.스케치(아두이노 개발환경)의 실행
.예제 소스 불러오기(Blink; LED깜빡이)
.예제 컴파일 및 아두이노에 전송
.작동 상태 확인

자, 그럼 차근 차근 하나 둘 순서대로 진행해 보겠습니다


1단계. 준비물 확인

준비물

CASE 1 :: 아두이노 보드 자체에 USB시리얼 변환기능이 포함된 제품의 경우
 .아두이노 UNO

, Mega2560

 .USB 케이블 (A to B 타입단자)  
CASE 2 :: 아두이노 FIO, Pro, Pro mini, LilyPad  등(내장 USB시리얼변환기가 없는 경우)
 .아두이노 보드 [

아두이노 리스트

]
 .FTDI USB시리얼 변환기 [

제품선택 가이드

]
 .A to mini-B 타입 USB케이블 [

 

]

아두이노는 Linux , Mac OS, Windows 모두를 지원하며 본 글은 Windows 환경의 경우를 기본으로 소개합니다.


2단계. 아두이노 개발환경 설치하기

그림을 그리듯 프로그래밍도 Sketch 하세요!

아두이노 공식 홈페이지인

Arduino.cc

에 가보시면, 아두이노(Arduino) 소개문이 있습니다.
이를 한 줄로 요약하면, 아두이노란 오픈소스 전자기기 프로토타입 플래폼이라는 얘기인데요, 간단히 말하자면, 전자기기 개발에 사용하는 소프트웨어와 하드웨어가 공개되어 있다는 겁니다.

바로 지금 설치하려는 Sketch(스케치) 프로그램이 아두이노 개발에 사용되는 공개형 개발환경입니다.
무료일 뿐만 아니라 소스코드도 공개되어 있습니다. 아래의 링크에서 최신버전을 다운로드하시기 바랍니다.

http://arduino.cc/en/Main/Software

 

사용하시는 OS용 파일을 선택하여 다운로드 합니다. 본 예제에서는 Windows 를 선택합니다.


다운로드 받은 파일은 zip압축파일이며 이를 원하는 위치에 압축 해제합니다.
(*가령 윈도우의 경우 파일명은 arduino-0022.zip(87MB) 이며 버전이 업그레이드되면 제목의 숫자가 증가됩니다.)

압축을 해제하면 arduino-0022 같은 폴더가 보이며 그안에 arduino.exe 실행 파일이 보입니다.
아두이노 개발환경(스케치)은 설치과정 없이 곧바로 실행할 수 있게 배포되므로 이것으로 설치과정이 완료되었습니다. ^^.
arduino.exe 를 실행하면 아두이노 개발환경이 열립니다. 일단 종료해 둡니다.

3단계. PC에 아두이노 연결하기

UNO와 대다수의 아두이노 보드들은 PC와 연결시 별도의 전원이 없이 작동이 가능합니다.
즉, USB케이블을 통해 시리얼통신 신호를 주고 받는것과 더불어 전원도 공급받게 됩니다.

호환되는 USB케이블로 PC와 아두이노를 연결합니다.
FIO나 Pro mini같은 아두이노의 경우 FTDI USB시리얼 변환보드를 경유해 PC와 연결합니다.
전원 ON상태 표시등(초록색 LED)에 불이 들어옵니다.


4단계. 드라이버 설치하기

아두이노(가령 UNO)와 PC를 케이블로 연결하면, 잠시 후 새장치를 발견하여 드라이버를 설치한다는 메시지가 나오게됩니다.
그리고 몇 초 동안 짱구를 돌리며 열심히 노력하던 우리의 윈도우OS는 결국 자동인식에 실패했다는 메시지를 남기곤 숨어버립니다. (단, 윈도우 환경과 보드 종류에 따라 드라이버를 자동인식하여 설치하는 경우도 있습니다.)

결국 여러분이 직접 드라이버를 골라서 설치해 주셔야하는데요,  많은 분들이 이미 이 작업에 익숙해져 있으실 겁니다. 가령 아래의 순서대로 하시면 됩니다.  (다른방법을 사용하셔도 되며, 드라이버 위치만 참고하시면 됩니다.)

.윈도우 시작 > 제어판 > 장치 관리자("장치 및 프린터" 그룹)  를 엽니다.
.장치리스트에서 "포트"를 선택하면, "Arduino UNO (COMxx)"라는 장치명이 보입니다.
.해당장치를 우측버튼으로 클릭한 뒤 "드라이버 업데이트"를 선택합니다.

.직접 드라이버 검색위치지정을 선택합니다.
UNO와 Mega2560 의 경우:
  > 2단계에서 다운로드 후 압축해제한 arduino-00xx 폴더내에 있는 drivers 폴더를 선택
Pro, Pro mini, FIO, LilyPad등의 FTDI시리얼 보드 사용제품의 경우:
  > drivers폴더안에 있는 FTDI USB Drivers 폴더를 선택

.위도우가 UNO 장치 인식을 완료하게됩니다.

장치 설치가 완료된 이후엔 장치관리자 "포트" 장치 리스트에서 인식된 아두이노 보드의 COM번호를 알아두는게 중요합니다.


4단계 순서대로 다시 보기 (드라이버 설치 과정 캡쳐이미지, WINDOWS 7 기준)
드라이버 설치과정을 아래의 캡쳐된 이미지 순서대로 다시한번 살펴봅니다.


아두이노와 PC를 연결합니다.
가령, UNO + USB Cable + PC USB 포트
가령, Pro mini + FTDI USB 시리얼 변환기 + USB mini Cable + PC USB 포트

윈도우가 장치를 발견하고 드라이버 자동설치를 시도합니다.

 

 

드라이버 자동설치에 실패합니다.

(아두이노 종류와 OS에 따라 자동설치 되는 경우도 있습니다.)

참고로, UNO와 Mega2560의 경우 MAC OS와 Linux에서 자동 인식된다고 합니다.

정상적으로 장치설치가 완료되면 포트(COM & LPT) 리스트에 등록되게 되지만,

정상인식이 되지 않아 장치관리자 "기타장치"에 Arduino UNO란 이름으로 등록되어있습니다.

 

다음의 절차를 통해 장치를 정상 인식시킵니다.

 

장치인식을위해 해당 장치(가령 Arduino UNO)를 우측버튼으로 클릭 후, 드라이버 소프트웨어 업데이트를 선택합니다.

 

자동검색을 하지말고,  수동으로 컴퓨터에있는 드라이버 찾아보기를 선택합니다.

 

찾아보기 버튼을 누르고, 해당 장치드라이버가 있는 폴더를 찾아 지정해줍니다.

 

UNO와 Mega2560의 경우, 2단계에서 설치한 아두이노 프로그램 폴더(arduino-00xx)내에 있는 drivers 폴더를 선택해줍니다.

FIO, LilyPad, Pro, Pro mini등은 drivers폴더안에 있는 FTDI USB Drivers 폴더를 선택해줍니다.

 

*참고사항: UNO와 Mega2560은 dirvers폴더에 들어있는 inf(설정)파일 한개만 있으면 됩니다.

 기타 구형 아두이노들은 FTDI칩을 사용하므로 FTDI칩 인식용 장치드라이버 파일들이 필요합니다.

 

 

보안경고가 나오면 설치 허용을 선택합니다.

 

 

 

 

장치 인식이 완료되었습니다.

 

장치관리자 > 포트 정보를 보면  Arduino UNO(COMxx)와 같이 새로운 COM포트로 등록된 것을 확인할 수 있습니다.

컴퓨터 환경에 따라 COM번호는 다른 번호로 할당될 수 있습니다.

위 과정은, Windows OS 버젼별로 약간의 차이가 있지만 거의 비슷합니다.

자, 이제 아두이노 프로그램 설치와 장치인식이 모두 완료 되었습니다.
이제 본격적으로 프로그래밍을 해보고 아두이노에 전송하여 작동시켜 보도록 합시다!


5단계. 아두이노 개발환경(스케치)을 실행합니다.

2단계에서 설치된 arduino.exe 를 실행합니다.
앞으로 자주 실행을 해야 하므로 단축아이콘을 만들어두면 편리합니다.

심플 담백한 스케치화면

6단계. 아두이노 보드종류 선택하기

'단순 무식한 컴파일러에게 아두이노의 종류를 알려주세요!'

아두이노 보드들이 많은 부분에서 호환성을 갖고 있지만, 구동속도( 8MHz, 16MHz),  전압레벨( 3.3V , 5V), 포트의 수, 프로그래밍 용량등의 차이가 있으므로 개발을 할때 이를 고려해 줘야 합니다. 스케치 개발환경에서 여러분이 사용하는 아두이노의 종류가 무엇인지 자동인식하지 못하므로 직접 보드 종류를 지정해 주는 과정을 꼭 하셔야합니다.

스케치 메뉴에서 Tools > Board를 선택한 뒤 목록에서 자신의 보드명을 찾아서 선택해 줍니다.( 가령, Arduino UNO)

 

7단계. 시리얼 포트 선택하기

'스케치에게 아두이노와 통신할 COM번호를 알려줍니다'

PC와 아두이노간의 프로그램 전송 및 데이타통신을 위해서는, 4단계에서 아두이노 통신용으로 등록된 COM번호(위 경우 COM9번)를 지정해줘야합니다.

스케치 메뉴에서 Tools > Serial Port를 선택한 뒤 연결된 아두이노 포트번호를 지정합니다.

연결된 시리얼 장치가 여러개일때 아두이노의 COM번호 식별이 안될경우, 아두이노를 케이블에서 제거할때 목록에서 사라지는 COM번호가 아두이노 할당 COM번호입니다. (4단계에서와 같이 장치관리자에서 포트 리스트를 확인해도 됩니다.)




8단계. Blink 예제 소스코드 불러오기

스케치 메뉴에서 File > Examples > 1.Basics > Blink를 선택하여 불러옵니다.
새로운 창이 뜨면서 아래와 같은 간단한 예제소스코드가 불러들여지게 됩니다.

아래의 소스는 아두이노 13번핀을 1초마다 ON, OFF를 반복하게 합니다.

/*
  Blink
  Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
 
  This example code is in the public domain.
 */

void setup() {               
  // initialize the digital pin as an output.
  // Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards:
  pinMode(13, OUTPUT);    
}

void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH);   // set the LED on
  delay(1000);              // wait for a second
  digitalWrite(13, LOW);    // set the LED off
  delay(1000);              // wait for a second
}


9단계. 컴파일 및 아두이노에 전송하기

 

verify & compile 하기 (생략 가능)
소스코드를 검증하고 컴파일하기 위해  재생버튼같이 생긴 verify & compile 버튼을 눌러줍니다.

Verify/Compile

참고로, 컴파일이란 사람이 이해가능한 소스코드를 기계어로 번역하는 과정입니다.
컴파일을 하기전에는 아두이노의 종류에따라 일부 설정을 달리하여 컴파일하므로 자신이 사용중인 아두이노 보드의 종류를 잘 설정(6단계 참고)해줘야합니다. 보드 종류가 틀리면,  컴파일 결과를 전송하거나 전송 후 작동시 문제가 될 수 있습니다.
앞으로 소스코드를 수정한 뒤 검증이 필요할때마다 이 버튼을 눌러주면 소스코드 검증이 이뤄지고 문제시 오류메시지를 확인할 수 있습니다.

컴파일 과정

컴파일이 완료되면 Done compiling 메시지가 뜨고 하단 메시지창에 프로그램 용량이 표시됩니다.

UNO가 약 30KB 프로그램 용량을 지원하므로 1/30 정도 크기입니다.

 

upload 하기
이제 컴파일된 정보를 아두이노로 전송하기위해 upoad 버튼을 눌러줍니다.  ctrl-U 단축키를 눌러도 됩니다.

Upload to I/O Board

참고로, verify & compile 버튼을 누르지 않고 곧바로 upload버튼을 눌러도 됩니다.
(이경우, 자동으로 컴파일 과정이 수행된 후 업로드가 이뤄지게 됩니다. 그리고, 소스코드 수정 후 곧바로 upload 버튼을 눌러주는 것 보다는 verify버튼을 눌러서 코드검증을 한 뒤에 문제가 없는경우 upload하는 것을 추천드립니다. )

10단계. LED Blink - 발광다이오드의 깜빡임 확인하기

upload버튼을 누르면 아두이노 시리얼통신 관련 Tx RX  LED들이 빠르게 점등되는것 을 볼 수 있습니다.
아두이노와 PC가 서로 정보를 주고(Tx, Transmit) 받기(Rx, Receive) 하면서 컴파일된 정보를 전달하는 과정입니다.
이과정은 UNO의 경우 5초도 안걸립니다.

소스코드에서 정의한대로 아두이노 보드를 보면 LED 하나가 1초 주기로 점등하는 것을 확인 할 수 있습니다.
UNO를 비롯한 최근의 모든 공식 아두이노 보드들은 디지탈 13번 핀에 LED와 저항이 달려있으므로 별도로 LED를 장착하지 않아도 간단한 LED 제어 테스트를 해볼 수 있습니다.

unoBlinking.swf

다운로드

UNO LED Blink 예제 실행 장면

11단계. 문제처리
 내용추가 예정


12단계. 참고사항

. LED사용할땐 꼭 저항과 함께 사용하세요
 직접 원하는 핀에 LED를 장착하여 작동하려면 저항과 함께 연결해 주시기 바랍니다.  [

]

오늘은 EL Wire를 소개해 드리겠습니다.

EL Wire라는 이름이 좀 생소합니다.  전시장이나 영화속에서 종종 등장하긴 합니다만 아직 대중화 된 소재는 아닌것 같습니다. 작동되는 모양새만 봐서는 그 역사가 100년이 넘은 네온등을 연상시키지만 구동원리나 사용법은 다릅니다. 네온사인 같이 유리관에 가스를 주입하고 고전압을 가하는 방식이 아니고 형광물질이 도포된 플라스틱 케이블을 사용하므로 좀더 활용성이 높아졌습니다.  이로인해 특수 장비 없이도 비교적 손쉽게 절단 및 길이연장을 하여 원하는 디자인 작업을 할 수 있게 되었습니다. 하지만 발광을 위해선 네온등과 마찬가지로 고주파 고전압 전력이 필요합니다.  가령 약 90V 2KHz 주파수의 전원을 가해주면 발광이 됩니다.  주파수와 전압이 커지면 더 밝아지고 반대로 작아지면 어두워집니다.

EL Wire를 구동하기 위해 필요한 전원은 전용 인버터를 사용하면 편리합니다. 가정에서 사용하는 12V아답터 직류전원이나 1.5V건전지를 승압 및 주파수 증폭하여 적절한 전원으로 변환해주는 장치가 EL Wire용 인버터입니다.

본 테스트에서 사용된 인버터는 12V 직류 아답터를 연결하여 사용하는 제품으로, 내장된 3단 스위치를 이용하여 작동모드(꺼짐/점등/항상켜짐)를 선택하여 사용할 수 있는 제품입니다.   직접 구성한 회로로 EL Wire의 작동을 콘트롤하려면 교류전원을 제어해주는 TRIAC 소자를 이용하여 제어할 수 있으며,  이를 위한 전용 콘트롤보드나 아두이노 쉴드를 이용하면 좀더 편리하게 작업이 가능합니다. 

EL Wire의 색상은 흰색과 더불어 오색찬란 무지개 색상들이 나와있는데요, 저는 푸르딩딩 새벽 동틀 무렵을 연상시키는 Blue를 선택하여 테스트를 해봤습니다.  서비스로 Red Wire도 한장 촬영했습니다.

내용추가(2011.4.8)
12V 인버터를 사용할 경우 차량내에서 12V 소켓 아답터를 통해 12V전원을 공급받을 수 있으므로 편리합니다. 동영상2 에서 관련 테스트 장면을 보실 수 있습니다.

내용추가(2011.5.20)
좀더 다양한 발광선 제어를 위한 아두이노 호환 보드(EL Sequencer)의 아두이노 프로그래밍 및 사용법 튜토리얼이 추가되었습니다. 참고하시기 바랍니다.  

[사진1] EL Wire 구동모습 - 모양을 자유로운 형태로 조절하여 사용가능합니다.

[사진2] EL Wire 크기비교 - 직경2.3mm  길이 3미터 제품의 모습

[사진3] EL Wire - 너무 퍼런것만 보면 재미없죠 Red 색상도 켜봤습니다.

[사진4] EL Wire용 인버터:: 12V 직류 전원을 EL Wire용 전압으로 변환해주는 기기,  모드선택 스위치가 보입니다.

[동영상1] EL Wire 구동 - 점등 및 항상켜기 스위치 선택작동하기

[동영상2] 차량내 EL Wire 구동 - 차량용 12V소켓 아답터 사용

관련정보:

EL Wire 도움글:  http://www.ladyada.net/learn/el-wire/
EL와이어 작업방법: http://www.sparkfun.com/tutorials/130
EL wire 기타 예제:  http://www.digitalmisery.com/projects/halloween/el-ladder/

 

개요:

FTDI보드는 PC의 USB포트를 통해 아두이노와 PC간의 시리얼 통신을 가능하게 해주며, PC에서 제작된 프로그램을 아두이노로 전송하는 용도로도 사용됩니다. (아두이노UNO, Mega2560제품은 본 기능이 내장되어 있습니다.)

 

 

[사진1] FTDI변환기들 (좌: 5V형, 중간: 5V형 릴리패드 디자인 , 우: 3.3V형)

 

선택시 참고사항: USB시리얼 변환기는 몇가지 유형의 제품이 있지만 사용전압만 맞쳐주면 서로 호환이 됩니다. 아래의 제품별 호환 FTDI변환기를 참고하시기 바랍니다.

 

아두이노 제품명	호환되는 FTDI USB시리얼 변환기
Arduino Pro 5V형, Pro mini 5V형	FTDI 변환기 5V형
Arduino Pro 3.3V형, Pro mini 3.3V형, FIO(3.3V)형	FTDI 변환기 3.3V형
LilyPad Basic, LilyPad Simple *릴리패드는 내장 레귤레이터가 없으므로 입력되는 외부전압을 기준으로 작동됩니다.	FTDI 5V or 3.3V *회로 구성에 따라 3.3V형과 5V형 모두 사용 가능합니다.

 

여러가지 전압레벨의 아두이노를 사용중이실 경우 하나의 FTDI변환기를 5V형 및 3.3V형으로 사용할 수 있는 기능이 있습니다. (FTDI보드 해킹 자료를 참고하세요