[이전 학습가이드] 조도센서로 빛의 밝기 측정하기

 

초음파센서란 무엇인가?

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인간의 들을 수 있는 소리의 영역(가청영역)은 약 20~20000Hz 사이 이며, 이 가청영역의 주파수보다 더 높은 음을 초음파(Ultrasonic)라고 합니다.
강아지의 가청영역은 15~50000Hz이며, 돌고래의 경우 150~150,000Hz이니 인간이 듣지 못하는 소리를 동물들은 들을 수 있습니다.
 

초음파의 속도는 일반 공기중에서 약 340m/s이며, 파동의 성질인 확산, 흡수, 산란 등에 의해 감쇠하는 성질을 가지고 있습니다. 

초음파 센서는 이미 로봇 청소기 같은 가전제품에서부터 자동차의 감지 센서, 초음파 탐지기 등 의료용, 산업용에 이르기까지 매우 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
 

 

이 예제에서 사용된 초음파 센서는 약 40KHz 정도의 주파수를 생성하며, 최대 4~5m정도까지의 거리를 측정할 수 있습니다.
 

거리측정을 위한 초음파 센서는 송신부와 수신부로 나뉘어져 있으며, 송신부에서 일정한 시간의 간격을 둔 짧은, 초음파 펄스를 방사하고, 대상물에 부딪혀 돌아온 에코 신호를 수신부에서 받아, 이에 대한 시간차를 기반으로 거리를 산출합니다.
이를 통해 장애물의 유무, 물체의 거리 또는 속도 등을 측정할 수 있습니다.
 

초음파를 발생시키는 원리는 피에조 부저가 소리나는 원리인 피에조효과(압전효과)와 같습니다. 

 

 

 

 

초음파센서 사용방법

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초음파센서의 송신부(Trig)에서 일정한 시간의 간격을 둔 짧은, 초음파 펄스를 방사하고, 대상물에 부딪혀 돌아온 에코 신호를 수신부(Echo)에서 받아, 이에 대한 시간차를 기반으로 거리를 산출합니다.

1cm를 이동하는데 걸리는 시간은 다음과 같이 구할 수 있습니다.



따라서, t = 2 * 0.01 / 340 = 58.824µs 로, 초음파가 1cm를 이동하는데 걸리는 시간은 약 29µs가 걸리며, 초음파가 반사된 물체와의 거리는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

거리(cm) = duration (왕복에 걸린시간) / 29 / 2 (왕복)

 

 

 

 

부품 목록

NO	부품명	수량	상세설명
1	오렌지보드 나노 + 확장쉴드	1
2	초음파센서	1	HC-SR04
3	점퍼 케이블	4

 

부품명	오렌지보드 나노 + 확장쉴드	초음파센서	점퍼 케이블
파트

 

 

 

 

 

하드웨어 making

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브레드 보드

* 초음파센서는 머리를 오른쪽 보게 한 후 핀을 아래로 내리고 이미지와 같이 회로를 연결합니다!!!

(GND핀의 위치를 기준으로 잡으시면 편하십니다.)

1. 초음파센서의  GND핀을 오렌지보드 나노 확장쉴드 G라인핀에 연결합니다.

2. 초음파센서의 Echo핀을 오렌지보드 나노 확장쉴드 D10번핀에 연결합니다.

3. 초음파센서의 Trig핀을 오렌지보드 나노 확장쉴드 D9번핀에 연결합니다.

4. 초음파센서의 VCC핀을 오렌지보드 나노 확장쉴드 V라인핀에 연결합니다.

 

 

 

 

 

 

소프트웨어 coding

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초음파 센서로 거리 측정하기

전체코드

 

엔트리 실행화면에서 오렌지보드에 연결된 초음파센서에 거리값을 말하도록 하는 코드입니다.

 

아래 이미지와 같이 초음파센서 앞에있는 장애물과의 거리를 cm 단위로 말합니다.

 

 

 

 

 

블록 설명

 

 

 

초음파센서로부터 거리값을 가져오는 블록입니다.

 

Trig와 Echo 뒤에 들어갈 값은 아래 이미지와 같이 초음파센서의 Trig, Echo 핀이 연결된 디지털 번호를 넣어주시면 됩니다.

* Trig핀은 초음파를 보내는 핀 / Echo핀은 반사되어 들어오는 초음파를 받는 핀입니다.

 

 

 

 

값이 제대로 측정이 되었으면 5~400cm 값이 나옵니다.

* 센서가 연결이 잘못되어 있거나 측정이 잘못되있으면 400cm 보다 더 큰 값이 나옵니다.

 

 

 

 

 

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