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int cds = A0; // LED를 3번핀에 연결합니다. // 조도센서로 부터 측정된 밝기 값을 읽습니다. // 조도센서로 부터 입력되어지는 전압의 크기 (0~5V)에 따라 0~1023 범위의 값으로 변환되어 반환합니다.
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우리 생활 속에서 주변이 어두워지면 자동으로 동작하는 것들이 있습니다.
예를 들면 자동차 헤드라이트, 가로등, 휴대폰 액정 등이 있어요.
모두 조도센서를 활용하여 주변 환경의 밝기 값을 측정하여 제어하도록 만들었답니다.
+주변환경의 밝기 값을 조도센서로 측정하기
+측정된 밝기 값을 시리얼 모니터로 출력하기
+밝기 값에 따라 다른 색깔의 LED 제어하기
+조도센서를 활용하여 만들 수 있는 작품 소개
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조도 센서의 값을 읽어서 LED의 밝기 조절하기
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(Arduino)조도센서로 읽고 LED에 표시하기 – 아두이노 놀이터
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주제에 대한 기사 평가 아두 이노 조도 센서 led 밝기 조절
- Author: 코딩피플CodingPeople
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- Date Published: 최초 공개: 2020. 5. 12.
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조도 센서의 값을 읽어서 LED의 밝기 조절하기
이번에 다룰 내용은 조도 센서의 값을 읽어서 LED의 밝기 조절하는 부분이다.
이번 내용은 아래의 내용과 이어지는 부분이다. 참고하자.
designatedroom87.tistory.com/188
소스 코드
// 예제3 조도 센서의 값을 읽어서 LED의 밝기 조절 // ‘시리얼 모니터’ 라는 돋보기 모양의 아이콘을 선택하면 시리얼 통신 창이 뜬다. // 조도 센서를 손으로 가리면 sensor 값이 작아짐을 볼 수 있다. // 밝으면 조도 센서값이 커진다. void setup() { // put your setup code here, to run once: Serial.begin(9600); // Serial객체에 begin함수호출. 수신할 수 있는 비트율(bps) pinMode(5,OUTPUT); // 5번핀을 출력으로 쓴다. 5번핀은 아날로그 핀이다. } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: int sensor = analogRead(A0); // A0핀에 있는 값을 아날로그 값으로 읽어온다. // sensor값은 0~1023의 값을 갖는다. // LED는 0~255까지의 값을 갖는다. int led = ((float)sensor / 1023) * 255; Serial.println(led,HEX); // BIN은 binary로, led값을 이진수로 출력 // HEX는 16진수 // 어두워 졌을 때, 밝아져야 하므로 LED의 최대값에서 led값을 뺀다. analogWrite(5,255-led); delay(100); }
위의 소스에서 Serial.println함수에서 값을 출력할 때, 이진수와 16진수로 표현하고 있음을 볼 수 있다.
이는 블루투스로 통신할 때, 이진수 혹은 16진수를 이용해서 유용하게 이용할 수 있다.
출력 방식을 알아두자.
08. 조도센서 – 밝기에 따른 LED ON/OFF
1) pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
지정된 핀을 입력 또는 출력으로 동작하도록 구성한다.
핀모드는 INPUT, OUTPUT, INPUT_PULLUP 3가지로 설정할 수 있다.
INPUT 모드는 아두이노 디지털 핀을 통해 값을 읽을 때 설정한다.
INPUT_PULLUP 모드는 MCU 내부의 풀업 저항을 사용하기 위해 설정한다. 스위치를 입력으로
사용할 때 스위치가 열려 있을 경우에는 0도 아니고 1도 아닌 플로팅 상태가 발생한다. 플로팅이란
사전적인 의미로 떠있는 상태라는 의미이며, 스위치가 눌렀을 때 누르지 않았을 때 상태를 인지해야
하는데 일반적인 회로 연결로는 변화한 상태를 인지 하지 못한다. 즉, 노이즈로 인해 작동상태를
알지 못한다는 것이다.
이런 플로팅 상태를 방지하려면 INPUT 모드로 설정 후 회로에 풀업(pull-up) 저항이나 풀다운(pull-down) 저항을 구성하거나, 저항 구성 없이 핀모드를 INPUT_PULLUP 모드로 설정하면 된다.
2) if (val > LIGHT_THRESHOLD) {
만약 조도센서 값이 기준값 500 보다 크다면 ~ LED를 켠다.
기준값 500은 임의로 정한 값이며 일반적인 실내환경에서 무리없이 동작되나, 상황에 따라 바꿔서 적당히 바꿔서 사용한다.
조도센서 CdS 모듈, map 함수
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이전 실험까지는 CdS 센서로 들어온 밝기 값을 곧바로
LED가 켜지는 delay 시간으로 사용해서
LED 불의 밝기를 조절했었습니다.
하지만 이런 방법으로는
주변 밝기에 따른 LED 밝기를 정확히 비례적으로 변하도록 하기가 어렵습니다.
그래서 찾아보니, map 함수라는 것이 있네요.
map 함수는 아날로그 입력으로 받은 값를
일정 범위 안에서 비례적으로 출력값을 만들어 주는 함수입니다.
int a= map (입력값, 입력값의 최소값, 입력값의 최대값, 출력값의 최소값, 출력값의 최대값)
예를 들어
int a = map (200, 0, 1000, 0, 200) 라고 쓴다면,
입력값 범위는 0 에서 1000 이고 200을 입력했을 때,
이는 전체 입력 범위에서 1/5 수준이므로
출력값 범위인 0에서 200 사이에서 비례적으로 1/5 인 40 이 변수 a 값이 됩니다.
a=200/(1000-0)*(200-0)= 40
마찬가지로
int b = map (30, 0, 300, 0, 500) 이라면
b=30/(300-0)*(500-0)= 50 가 되는 것입니다.
이전 실험에서
if 문을 써서 CdS센서 값이 500 이하면 아예 LED 불을 끄고,
500 이상이면 LED 불이 켜지는 시간을 조절해서 밝기 변화를 주는 것으로 했으니,
CdS 아날로그 입력값이 0~500 은 LED를 꺼버리고
CdS 센서값이 500~1023 사이이면,
0~255에서 비례적으로 출력값이 변할 수 있도록 해보았습니다.
이 출력값을 PWM 길이로 사용하면서,
CdS 값이 클 수록 LED를 밝게 보이게 할 수 있습니다.
map 함수 사용
프로그램 내용은 아래와 같습니다.
1. 아주 밝으면 LED 꺼짐
2. 조금 어두우면 LED 불이 적당히 빛나는데 빠르게 밝아졌다가 빠르게 어두워짐
3. 많이 어두우면 LED 불이 밝게 빛나는데 천천히 밝아졌다가 천천히 어두짐
map 함수를 이용한 LED
다음에는 PWM 에 대해서 실험을 해보겠습니다.
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아두이노 코딩 : 조도센서(CDS,포토레지스터)로 LED Dimming 하기
아두이노 광센서 포토레지스터
Arduino Uno : Dimming LED with light sensor (CDS Sensor, Photoresistor)
포토레지스터는 빛의 세기를 측정 할 수 있는 센서 중의 하나로 주변 밝기에 따라 저항이 변하는 특성을 가지고 있습니다. 본 포스트에서는 포토레지스터로 주변 밝기를 측정하고, 주변 밝기에 따라 LED의 밝기를 조절하는 예제 를 소개합니다.
포토레지스터
아래 소개 할 예제에 사용된 포토레지스터는 GL5537 입니다. 아래 그림은 GL5537의 외형과 센서 테이블을 보여 주고 있습니다. GL5537 과 같은 센서는 우측 그래프에서 보는 것처럼 오차 범위가 넓어 정밀 센서가 아닙니다. 데이터 시트 상에서 10 lux 의 경우 18kΩ ~ 50Ω 의 범위를 가지는 것을 확인 할 수 있습니다. 이런 오차율이 큰 센서로 프로그래밍을 하는 경우 대략적인 밝기에 대한 값과 밝아지면 저항이 작아지고, 어두워지면 저항이 커지는 등의 특성을 파악 후 실제 측정 값을 기준으로 프로그래밍을 하시는 것이 편합니다.
GL5537 외형 및 저항 변화 테이블
GL5537 주요 스펙
Resistance at 10Lux : 18 kΩ ~ 50 kΩ (at 25℃)
Resistance at 0 Lux : 2.0 MΩ
Power Dissipation : 100mW (at 25℃)
Max Voltage : 150V (at 25℃)
Hardware
준비물
본 예제의 구성품은 아래와 같습니다.
Arduino Uno x 1 EA
GL5537 x 1 EA
DIP Type Resistor 4.7kΩ x 1EA (GL5537 연결용 직렬 저항 1kΩ ~ 20kΩ 의 값 권장)
DIP Type LED x 1EA
DIP Type Resistor 470Ω x 1EA (LED 연결용 직렬 저항 200Ω ~ 1kΩ 의 값 권장)
Bread Board x 1EA
Jumper WIres
회로도 및 연결
본 예제의 회로 구성은 아래와 같습니다.
A5 : GL5537 센서 입력
: GL5537 센서 입력 Input Voltage = (5V x Rsensor) / (Rsensor + 4.7kΩ)
D11 : PWM 출력 포트로 사용
※ GL5537 에 연결된 직렬 저항은 아래의 사항이 검토 되어야 합니다.
GL5537 최소 밝기 일 때 흐르는 전류를 조정
레귤레이터 보호 (최대 출력 전류 이하의 범위가 되도록)
CDS 소자 보호 (Power Dissipation 1/4 이하가 되도록 권장)
밝기 측정 범위 조정
ex) 측정할 밝기 범위의 중간 값 밝기의 저항으로 연결시 평균 밝기 일 때 2.5V 가 입력 됩니다.
예제1 : CDS 특성 값 변화 측정
외부 밝기에 따라 CDS 센서 값의 변화를 측정하기 위한 코드입니다.
코드
외부 밝기에 따라 아래의 3가지 출력 파라미터를 가집니다.
adcValue : A5 입력으로 들어오는 전압의 ADC (0 ~ 1023)값
: A5 입력으로 들어오는 전압의 ADC (0 ~ 1023)값 inputVolage : A5 로 들어오는 실제 전압을 계산한 값
: A5 로 들어오는 실제 전압을 계산한 값 0V ~ 5V 범위의 전압을 계산 및 저장하기 위해 float 형으로 선언
cdsResistor : CDS 센서의 현재 저항 값
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 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 # define sensorPin A5 // 센서 입력 포트 번호 # define pwmPin 11 // LED 출력 포트 # define SeriesResistorOfCDS 4700 //CDS 센서 직렬 저항 int iMin; int iMax; void setup (){ pinMode (pwmPin, OUTPUT ); Serial . begin ( 9600 ); while ( ! Serial ){ ; } delay ( 1000 ); Serial . println ( “Initialize Finished…” ); delay ( 1000 ); } void loop (){ int adcValue = analogRead (sensorPin); // map 함수의 파라미터는 테스트 환경의 값에서 최적화 하였습니다. float inputVoltage = fMap( float (adcValue), 0 , 1023 , 0 , 5 ); float cdsResistor = (SeriesResistorOfCDS * inputVoltage) / ( 5 – inputVoltage); Serial . print ( “ADC value : ” ); Serial . println (adcValue); Serial . print ( “A5 Input Voltage : ” ); Serial . println (inputVoltage); Serial . print ( “CDS Sensor Resistor : ” ); Serial . println (cdsResistor); Serial . println ( “” ); delay ( 100 ); } float fMap( float x, float in_min, float in_max, float out_min, float out_max) { return (x – in_min) * (out_max – out_min) / (in_max – in_min) + out_min; } Colored by Color Scripter cs
실행 결과
제가 작업하는 공간의 밝기를 측정 한 결과입니다. 측정은 평상시 밝기와 CDS 센서를 손으로 가린 경우 2가지를 비교하였습니다. 예제2 에서 이 값을 이용하여 LED 밝기를 변경하는 최대 최소 범위의 기준 값으로 사용할 예정입니다.
평상시
ADC Value : 170
CDS 저항 : 940 Ω
CDS 센서를 손으로 가린 경우
ADC Value : 490
CDS 저항 : 4.3 kΩ
CDS 센서 측정 결과 (좌) 평상시, (우) 손으로 센서를 가렸을 때
예제2 : 주변 밝기로 LED 밝기 제어
CDS 센서의 빛을 손으로 가리면서 LED 밝기를 제어하는 프로그램입니다. 평상시와 손으로 CDS 센서를 막았을 때 LED 밝기를 최소, 최대 범위로 스윕하기 위해 예제1의 값을 기준으로 PWM 출력 파라미터를 설정하였습니다.
코드
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 # define sensorPin A5 // 센서 입력 포트 번호 # define pwmPin 11 // LED 철력 포트 void setup (){ pinMode (pwmPin, OUTPUT ); delay ( 1000 ); } void loop (){ int value = analogRead (sensorPin); // map 함수의 파라미터는 테스트 환경의 값에서 최적화 하였습니다. int temp = map (value, 180 , 500 , 0 , 255 ); if ((temp < 0 )) temp = 0 ; else if (temp > 255 ) temp = 255 ; analogWrite (pwmPin, temp); delay ( 10 ); } Colored by Color Scripter cs
13번 줄 map(value, 180, 500, 0, 255) 의 180 과 500은 예제1에서 측정한 테스트 환경에서 최소 값과 최대 값을 반영하였습니다.
14번 ~ 17번 줄 if 구문은 평상시 보다 밝은 경우는 LED를 끄고, 손으로 막은 경우 보다 어두운 경우는 LED를 최대 밝기로 지정하기 위해 작성된 if문입니다.
실행 결과
아래 영상과 같이 CDS 센서 위에 손을 가까이 댈수록 LED 가 밝아지는 것을 확인 할 수 있습니다.
마무리
본 포스트에서 아두이노 아날로그 입력으로 CDS 센서를 사용하고, 아날로그 출력으로 LED 밝기를 제어 하는 예제를 소개하였습니다. 아두이노의 아날로그 입력 및 출력 방법에 대한 내용이 필요하시면 아래의 관련 포스트를 참고해주세요.
끝까지 읽어 주셔서 감사합니다.^^
(Arduino)조도센서로 읽고 LED에 표시하기
주변밝기를 조도센서를 이용하여 읽고, 읽은 값으로 LED의 밝기를 조절하도록 하려면…
조도센서를 읽는 것은 analogRead(pin) 함수를 사용하고, LED에 표시하는 것은 pwm을 사용하여 analogWrite(pin, value) 함수를 사용하면 됩니다.
앞서 조도센서를 전압 5V쪽에 연결하면 밝을때 analogRead()값이 커진다고 하였으므로, 밝으면 LED도 밝게 표시하도록
조도센서를 5V쪽에 연결하고, GND쪽으로 1KΩ 저항을 연결하였습니다.
#define led 5
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
// initialize serial communication at 9600 bits per second:
Serial.begin(115200);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
// read the input on analog pin 0:
int sensorValue = analogRead(A0);
// print out the value you read:
Serial.println(sensorValue);
analogWrite(led, sensorValue);
delay(100);
}
analogRead()를 통해 읽은 sensorValue값을 그대로 analogWrite()의 pwm값으로 사용하였습니다.
밝은 조건일때
※ 사실 sensorValue = 688은 pwm출력으로 사용하면 문제가 됩니다. pwm출력범위는 0~255입니다
어두운 조건을 만들기 위해 조도센서를 덮었습니다. sensorValue값이 50이하로 떨어졌습니다.
사진상으로는 잘 나오지 않았지만, 밝기가 감소합니다.
좀 더 밝기를 구분해 줄수 있는 방법을 찾아봅니다.
첫번째는 아날로그 입력인 sensorValue 값은 0~1023사이의 범위를 가지는 반면에 pwm출력은 0~255의 범위를 가지기 때문에, sensorValue/4를 하여 pwm출력으로 사용하는 방법입니다.
analogWrite(led, sensorValue/4);
Serial.println(sensorValue/4);
시리얼 모니터 출력도 sensorVlaue/4를 하여 pwm출력값으로 변경하였습니다.
적용결과는
이번에는 조도센서를 가린 경우
앞서의 경우보다 값이 1/4만큼 줄었기 때문에 어두운조건에서 LED 밝기가 약해졌음을 확인할 수 있습니다.
다른 방법으로 map()함수를 사용하여 봅니다.
https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/
https://blog.naver.com/msyang59/220973634210
현재 조건에서 조도센서 값이 변하는 범위를 확인합니다.
#define led 5
// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {
// initialize serial communication at 9600 bits per second:
Serial.begin(115200);
}
// the loop routine runs over and over again forever:
void loop() {
// read the input on analog pin 0:
int sensorValue = analogRead(A0);
Serial.print(sensorValue);
// print out the value you read:
sensorValue = map(sensorValue, 30,700,0,255);
analogWrite(led, sensorValue);
Serial.println(“\t”+String(sensorValue));
delay(100);
}
sensorValue의 범위는 최소 30 ~ 최대 700으로 하였습니다.
pwm출력의 범위는 그대로 0~255로 하였습니다.
map함수는 30 -> 0, 700->255의 범위를 가지도록 매핑시키는 함수입니다.
앞의 값은 조도센서의 sensorValue값이고 뒤의 값은 map()함수를 실행 후의 sensorValue값을 출력합니다.
이런….어두울때의 sensorValue값이 최소범위 30이하로 내려가 마이너스값이 되었습니다.
이때 LED밝기는 전혀 어둡지 않습니다. 밝을때와 차이가 없습니다.
최소값의 범위를 다시 20으로 조정하여
sensorValue = map(sensorValue, 20,700,0,255);
이번에는 최대값이 700을 넘었…
map()함수의 결과도 pwm출력범위 255를 넘어버렸습니다.
밝은조건에서 LED가 어둡네요.
다시 조정합니다.
sensorValue = map(sensorValue, 20,800,0,255);
이번에는 정상적으로 LED의 밝기 구분이 좀 더 확실해졌습니다.
만약 입력값의 최대,최소범위를 좀 더 확실하게 알 수 있다면 출력값의 범위도 좀 더 세밀하게 조정이 가능합니다.
키워드에 대한 정보 아두 이노 조도 센서 led 밝기 조절
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