개요

 

1) 조도센서란 무엇인가?

조도센서 (Photo Resistor)는 주변의 밝기를 측정하는 센서입니다.

광에너지 (빛)를 받으면 내부에 움직이는 전자가 발생하여 전도율이 변하는 광전효과를 가지는 소자를 사용합니다. 황화카드뮴을 (Cds)를 소자로 사용한 경우, CdS 센서라고 합니다.
 

CdS센서는 작고 저렴하기 때문에 가장 보편적으로 사용되고 있습니다.

어두워지면 자동으로 켜지는 가로등, 자동차의 헤드라이트, 밝기에 따라 변하는 핸드폰 화면 액정 등 실생활에서도 쉽게 찾아 볼 수 있습니다.
 

 

2) 조도센서 사용방법

조도센서는 극성은 없으나 빛의 양에 따라 전도율이 변합니다. 빛의 양이 많아질 수록 전도율이 높아져 저항이 낮아집니다.
그러나 전도율이 밝기에 비례하여 선형적으로 증가하는 것이 아니기 때문에 정확한 Lux 값을 구하기보다는 밝고 어두운 정도만을 판별하기에 적합합니다.
 

이 예제에서 사용된 조도센서 (CdS)는 옥외주차장, 휴식중의 극장 객석 정도의 빛의 양 (10 Lux) 에서 약 10KΩ의 저항을 가지며, 아무런 빛이 없는 암실에서약 200KΩ의 저항을 가집니다.
 

조도센서도 일종의 저항이나, 빛의 양이 매우 많은 경우, 저항이 매우 작아저 과전류가 흐를수 있습니다 , 또한 조도센서의 저항 값에 따른 전압을 신호로 입력받기 위해서 10K 저항을 달아줍니다. (2.4 저항의 용도 참고)
 

이 예제에서는 풀업 저항을 사용합니다. 풀업 저항 사용시, 조도센서의 저항값에 따라 전압 분배가 일어나며, 빛의 양이 많을 수 록 (밝을 수록) 측정되는 전압의 크기는 작아집니다. 
 

 

 

부품 목록

NO	부품명	수량	상세설명
1	오렌지 보드	1
2	조도센서	1	PGM5537
3	LED	1	LED(RED)
4	10KΩ 저항	1
5	330Ω 저항	1
6	브레드 보드	1
7	점퍼 케이블	7

부품명	오렌지 보드	조도 센서	LED
파트

부품명	10KΩ 저항	330Ω 저항	브레드 보드	점퍼 케이블
파트

 

 

 

 

하드웨어 making

 

브레드 보드 

1. 오렌지보드의 5V핀을 브레드보드의 +버스에 연결합니다. 

2. 오렌지보드의 GND핀을 브레드보드의 -버스에 연결합니다. 

3. 아래 그림과 같이 조도 센서의 한 쪽 단자에 10KΩ 저항과 오렌지보드의 A0(analog 0)번핀을 연결합니다.

4. 조도 센서의 나머지 단자를 -버스에 연결합니다. 

5. 10KΩ 저항의 나머지 단자를 +버스에 연결합니다.

6. LED 애노드(다리가 긴 단자)에 330Ω 저항을 연결합니다.

7. LED 애노드(다리가 긴 단자)에 연결된 저항의 반대쪽 단자를 오렌지보드의 3번핀에 연결합니다. 

8. LED 캐소드(다리가 짧은 단자)를 -버스에 연결합니다.

 

 

 

전자 회로도

 

 

엔트리 coding

 

조도 센서를 통해 주변의 밝기값을 읽어오고, 밝기 값에 따라 LED를 제어하는 엔트리 코딩입니다.

아날로그 0번핀에 연결된 조도 센서는 풀 업(pull-up)으로 연결되었기 때문에 밝을 때 낮은 값, 어두울 때 높은 값을 갖습니다.

 

coding 1

조도 센서 값(아날로그 0번 센서 값)이 일정 수치보다 크다면 LED를 점등하고, 일정 수치보다 작다면 LED를 소등하게 됩니다.

빛의 밝기를 측정하는 조도 센서의 특징 상 주변 환경의 영향을 많이 받게 됩니다. 

조도 센서를 사용하기 전, 현재 환경에서 조도 센서가 인식하는 최대 밝기는 얼마이고, 최소 밝기는 얼마인지 측정해 본 후 조건문에 알맞은 수치를 넣어줍니다

 

// 조도센서를 아날로그 0핀(A0)에 연결합니다.
int cds = A0;
// LED를 3번핀에 연결합니다.
int led = 3; 

void setup() {
        pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
        // 조도센서로 부터 측정된 밝기 값을 읽습니다.
        // 조도센서로 부터 입력되어지는 전압의 크기 (0~5V)에 따라 0~1023 범위의 값으로 변환되어 반환합니다.
        int cdsValue = analogRead(cds);

        // 측정된 밝기 값를 시리얼 모니터에 출력합니다.
        Serial.print("cds =  ");
        Serial.println(cdsValue);

        // 조도센서로 부터 측정된 밝기 값이 220보다 크다면, 아래의 블록을 실행합니다.
        if (cdsValue > 220) {    
                // LED가 연결된 핀의 로직레벨을 HIGH (5V)로 설정하여, LED가 켜지도록 합니다.
                digitalWrite(led, HIGH);     
                
        // 조도센서로 부터 측정된 밝기 값이 50보다 작면, 아래의 블록을 실행합니다.
        } else {    
                // LED가 연결된 핀의 로직레벨을 LOW (0V)로 설정하여, LED가 꺼지도록 합니다.
                digitalWrite(led, LOW);      
        }
}

 

<조도 센서를 이용해 LED 제어하기 소스1>

 

 

coding 2 

 

조도 센서를 사용해 조금 더 재밌게 LED를 제어해 봅시다. 

아래 블럭은 map 함수의 기능을 하는 블럭입니다. 

센서를 통해 들어오는 값의 범위를 사용자가 지정한 값의 범위로 선형 변환 해주는 기능을 합니다. 

예를들어 센서 값의 범위가 100~200인데 이 값들을 10~20으로 변환하여 사용하고 싶을 때 아래 블럭을 활용하면 됩니다. 

 

 

 

조도 센서를 통해 읽어온 센서 값(빛의 밝기)의 범위를 펄스 신호의 최소값(0), 최대값(255)로 선형 변환합니다.

선형 변환된 값으로 LED에 PWN 신호를 보내 LED의 밝기를 제어합니다. 

즉 어두운 정도에 따라 LED의 밝기가 실시간으로 바뀌게 됩니다. 

 

// 조도센서를 아날로그 0핀(A0)에 연결합니다. 
const int cds = A0; 
// LED를 3번에 연결합니다. 
const int led = 3;  
// 조도 센서로 부터 측정된 밝기 값을 담을 변수를 선언합니다.
int cdsVal;  

void setup() {
        pinMode(led,OUTPUT);
}

void loop() {
        //조도 센서로 부터 측정된 밝기 값을 시리얼 모니터에 출력합니다. 
        Serial.println(analogRead(cds)); 
        //조도 센서로 측정된 센서값의 범위를 0~255까지의 범위로 선형 변환합니다.
        cdsVal = map(analogRead(cds),140,410,0,255); 
        //선형 변환된 값의 범위를 0부터 255까지로 제한합니다.
        cdsVal = constrain(cdsVal,0,255); 
  
        //조도 센서로 부터 측정된 밝기에 따라 LED의 밝기를 제어합니다.
        analogWrite(led,cdsVal); 
        delay(10);  
}

 

<조도 센서를 이용해 LED 제어하기 소스2>