공대남의 정보수용소

이번 글에서는 인덕터의 역할과 특성, 그리고 동작 원리에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

저항, 컨덕터(캐패시터) 그리고 인덕터는 회로에서 가장 많이 쓰이고 기본적인 수동소자 입니다.

인덕터를 간단하게 설명하자면 회로에서 전류가 변하면 그것을 방해하는 방향으로 전압을 유도하는 코일입니다.

그러면 이것이 정확히 무엇이고 특성과 동작원리에 대하여 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. 인덕터와 인덕턴스의 정의

인덕터란 위의 그림과 같은 코일모양으로 회로에 표현됩니다.

인덕터는 전류의 변화량에 비례해서 전압을 유도하는 코일입니다.

즉 회로에서 전류가 변하면 그것을 방해하려고 하는 성질을 지닌 소자입니다.

그래서 실생활에 쓰이는 전자기기에서 전류의 량이 급격히 변하면 회로를 망가뜨릴 수 있기 때문에,

이를 방지하기 위해 인덕터를 이용하여 보호회로를 만들곤 합니다.

인덕턴스는 전류의 변화를 방해하는 도체의 성질을 뜻 합니다.

보통 인덕터는 코일로 회로에 표현되어서 '인덕터 = 코일'로 알고 계시는 분들이 있습니다.

하지만 모든 도체들은 인덕턴스의 성질을 가지고 있습니다.

위의 그림에서 보이는 직선형태의 도선에 전류가 흐르기 시작하면 자기장이 형성되고 

원래의 전압에 대항하려는 전압이 도체 내에 유도되어 기존의 전류가 변화됩니다.

하지만 직선 도체에서는 그 효과가 아주 미미합니다.

2. 인덕터의 동작원리

인덕터의 동작원리는 '렌츠의 법칙'과 일맥상통 합니다.

즉, 코일에 흐르는 전류가 변하면 전류의 변화를 방해하는 방향으로 유도 기전력이 코일 양단에 생성됩니다.

첫번째 그림에서는 전체회로의 전류가 저항 R1에 의하여 일정하게 유지됩니다.

회로의 전류는 변하지 않으므로 코일에서 유도기전력이 생성되지 않습니다.

위 그림에서의 스위치가 닫히게 되면 저항 R2가 회로에 병렬로 연결됩니다.

그러면 회로의 전류가 증가하게 됩니다. 이때, 코일에서 전류의 변화를 방해하는 방향으로 유도 기전력이 형성됩니다.

그래서 스위치가 연결되고 짧은 순간동안은 전류가 변하지 않고 유지됩니다.

그리고 시간이 어느정도 지나면 코일에 유도된 전압이 감소하고 전체 전류는 증가합니다.

이런식으로 전류가 증가하거나 감소하거나 변화를 하면 코일에서는 이를 방해하는 쪽으로 유도 기전력을 생성합니다.

3. 인덕턴스에 영향을 미치는 요소

인덕턴스에 영향을 미치는 요소는 4가지 입니다.

코어의 재료의 투자율, 권선수, 코어 길이, 코어의 단면적입니다.

투자율은 자기장이 얼마나 쉽게 형성되는지를 결정하는 수인데, 투자율이 크면 인덕턴스도 커집니다.

권선수가 커질 수록 도선이 많아 지는 것이므로 유도 전압도 강해집니다.

코어의 단면적이 클 수록 유도 기전력이 커지고, 코어 길이에 반비례합니다.

이를 식으로 정리하면

인덕턴스를 다음과 같이 수치화 할 수 있습니다.

단위는 헨리를 사용합니다.

이번 글에서는 인덕터에 대하여 알아보았습니다.

기본적인 소자이므로 잘 알아두시면 큰 도움이 될 것 입니다.

감사합니다.

안녕하세요. 오늘은 캐패시터가 무엇인지, 그리고 캐패시터의 동작원리에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

캐패시터에 대하서 접해본적이 있을 것 입니다. 기본적인 회로이론을 배우거나, 고등과정에서도 다루는 내용입니다.

캐패시터는 기본적으로 전하를 축적하는 역할을 하는데, 이를 이용하여 회로에서 많은 역할을 합니다.

그럼 캐패시터에 대하여 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. 캐패시터란?

캐패시터는 전하를 축적할 수 있는 능력을 가진 전자 부품입니다.

캐패시터는 위의 그림과 같은 구성을 가지고 있습니다. 두개의 전도성 극판 사이에 유전체가 있는 형태입니다.

(유전체는 절연체입니다.)

그리고 이 캐패시터의 전하를 충전할 수 있는 양을 나타내는 캐패시턴스가 있습니다.

전하량은 전압에 비례합니다. 그래서 전하량에 전압을 나누면 일정 상수가 나오고 그것을 캐패시턴스라고 정의합니다.

2. 캐패시터의 전하 축적 원리

처음 전원을 연결하기 전에는 캐패시터가 중성 상태로 존재합니다.

양쪽 전도성 극판에는 동일한 수의 자유전자가 존재합니다.

캐패시터가 저항기를 거쳐 전원에 연결되면 전도성 극판 중 (+)전원에 가까운 극판에서 자유전자가

반대 쪽 극판으로 이동하게 되고 B극판에 자유전자가 축적되고 A극판은 B극판에 대해 양의 극성을 가지게 됩니다.

이러한 충전 동안, 연결된 리드와 전압원을 통해 전류가 흐르게 됩니다.

위의 그림 처럼 자유전자가 B극판에 계속 축적되어 전위차가 생기는데, 이 전위차가  전원 전압과 같아지면 충전이 중단됩니다.

만일 캐패시터 양단의 전압원이 제거 되어도 캐패시터는 일정 시간동안 전하를 유지할 수 있습니다.

실제로, 매우 큰 용량의 충전된 캐패시터는 임시 배터리로도 동작을 하며, 짧은 시간 동안 전류를 공급할 수 있습니다.

3. 캐패시턴스에 영향을 주는 요소

캐패시턴스에 영향을 주는 요소는 총 세가지 입니다.

전도성 극판의 면적, 전도성 극판 간의 거리, 절연체(유전체) 입니다.

첫번째는 당연히 전도성 극판의 면적이 클수록 전하를 축적할 수 있는 공간이 커지기 때문에 캐패시턴스는 증가합니다.

두번째는 전도성 극판의 거리 입니다. 극판 간의 거리가 짧아지면 극판 간의 반대되는 극성의 끌어 당기는 힘에 의해

전도성 극판 간의 전압이 감소하게 되어서 캐패시턴스가 감소합니다.

마지막으로 유전체의 유전율입니다. 캐패시터 내의 유전체는 원래의 전계와 반대되는 전계를 생성시키므로 캐패시턴스가 증가합니다.

이를 종합하면 캐패시턴스를 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있습니다.

앞의 상수는 공기의 유전율을 나타냅니다.

이번 글에서 캐패시터가 무엇인지, 그리고 전하가 축적되는 원리에 대하여 알아보았습니다.

다음 글에서는 좀 더 유익할 글로 찾아뵙겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요? 이번 글에서는 리모컨의 원리에 대하여 간단히 알아보도록 하겠습니다.

다들 리모컨의 원리를 궁금해본적 한번쯤은 있지않으신가요?

아마 지금 이 글을 읽는것도 그러한 호기심에 이끌려 온 것 일지도 모르겠습니다.

리모컨의 이름 'Remote Controller' 입니다.

직역하자면 원격조종기 정도가 되겠습니다.

저희는 리모컨으로 기기를 조절할 수 있는데 이것은 전자기파를 이용한 것 입니다.

전자기파

빛의 파장은 크게 적외선, 자외선, 가시광선 영역으로 나뉩니다.

가시광선은 저희가 볼 수 있는 빛이고 자외선이나 적외선은 그렇지 않습니다.

리모컨이 이용하는 전자기파 영역은 적외선 영역입니다.

리모컨을 누르면 리모컨의 머리(?)에서 빛이 나오는걸 보신적이 있나요?

리모컨의 원리

리모컨의 아무 버튼을 누르게되면 이렇게 빛이 발광하는 것을 볼 수 있습니다.

리모컨을 누르면 이 '발광 다이오드'에서 빛이 나오게 됩니다.

그러면 TV(또는 기기)의 수광다이오드에서 이 전자기파를 받아서 신호를 수용하고 파악하게되는 것 입니다.

그러면 누르는 버튼마다 다른 동작을 할 수 있는데 이는 어떻게 된 것 일까요?

이는 전자기파의 고유 주파수를 이용한 것 입니다.

파장마다 진동수가 다르므로 그것을 이용하여 받은신호가 어떤 것인지 파악하여 신호를 파악합니다.

그래서 TV본체의 신호를 수신하는 부분을 가리게되면 기기 조정이 안되는 것 입니다.

리모컨의 조절 또한 무선통신의 일종으로 생각할 수 있습니다.

모든 무선통신은 전자기파를 활용한 것 입니다.

안녕하세요. 오늘은 태양전지의 원리에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

태양은 지구에 엄청난 양의 에너지를 방출하고 있습니다.

하지만 인류를 이러한 엄청난의 양의 에너지를 제대로 활용하지 못하고 있습니다.

석유와 석탄과 같은 지하자원이 고갈되어 가며 21세기에 들어서며 신재생에너지 개발에 관심이 높아졌습니다.

여기서 태양을 이용한 신재생에너지의 발전 방식은 태양열 발전과 태양광 발전이 있습니다.

태양전지를 이용한 발전 방식은 태양광 발전을 이용합니다.

그러면 태양열 발전과 태양광 발전의 차이점을 알아보고 태양전지의 원리를 알아보겠습니다.

1. 태양열 발전

태양열 발전은 말 그대로 태양의 열에너지를 이용한 방식입니다.

위 그림을 보시면, 태양의 열을 이용하여 물을 끓여 수증기를 발생시킵니다.

그런다음 수증기가 이동하여 증기터빈을 돌리게되고 전기에너지가 발생하게 됩니다.

태양 열 에너지 -> 증기의 역학적 에너지 -> 전기 에너지

2. 태양광 발전과 태양전지

태양광 발전의 태양전지의 경우는 다이오드(반도체)를 사용합니다.

pn다이오드를 사용하는데 이를 간단하게 먼저 알아보겠습니다.

pn다이오드의 경우 p형은 원자가전자수가 3개의 원자가 첨가되어있고, n형은 원자가전자수가 5개인 원자가 첨가되어있습니다.

이를 접합시키면 접합면 부분에서 n형의 자유전자 1개가 p형으로 넘어가게 되어 접합면에서는 정공과 자유전자가 없게됩니다.

이로인해 전위차가 형성되게되고 이보다 높은 전압을 걸어주지 않으면 전류가 흐르지 않습니다.

근데 여기서 태양 빛을 받으면 상황이 달라지게 됩니다.

pn다이오드가 태양 광을 받게되면 전자와 양공(정공)이 생성되어 전위차가 생기게됩니다.

이로인해 공핍층의 전위차를 극복하게되고 전류가 흐르게 됩니다.

이러한 방식으로 태양빛을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있게됩니다.

3. 태양전지의 현재

태양전지는 다양한 곳에 활용이 되고 있습니다.

가장 대표적인 곳이 인공위성입니다. 그 외에도 태양광 발전을 이용한 가로등 등 많은 곳에서 활용되고 있습니다.

또 태양전지를 이용한 대량발전소도 있습니다.

태양전지가 다양해지고 가격도 저렴해지고 있지만, 발전효율이 국가, 지역마다 차이가 커서 모든곳에서 이용하지는 않습니다.

그리고 발전소에서 생성된 전기에너지를 수송하면서 손실되는 에너지도 많기때문에 무조건 좋다고는 볼 수 없습니다.

하지만 계속적인 발전시켜 고효율로 만든다면 더 이상 지하자원 때문에 경쟁도 사라지고 활용 가능한 에너지도 많아지게 될 것입니다.

안녕하세요? 이번 글에서는 RGB LED 모듈을 알아보고 아두이노 함께 활용해보도록 하겠습니다.

RGB 모듈과 아두이노를 활용해보기 전에 RGB에 대하여 알아볼 것 입니다. 

RGB, 빛의 3원색과 같이 다들 한번씩 들어보셨을 것 입니다.

색이 표현되는 원리와 모듈이 어떻게 작동하는지에 대하여도 알아보도록 하겠습니다.

1. RGB

RGB는 각각 빛의 3원색 빨강, 파랑, 초록을 말합니다.

즉, RGB는 빨강과 파랑, 초록을 사용하여 색을 나타내는 방식을 의미합니다.

RGB 색 표현방식은 컴퓨터 모니터, TV, 컬러프린터와 같은 것에서 주로 사용됩니다.

'~만 화소' 라는 표현을 들어보셨을 것 입니다. RGB를 값으로 나타날 때 다음과 같은 표현을 쓰는데,

화소는 아주 작은 사각형으로써 빨강, 파랑, 초록의 조합으로 이루어집니다.

화소의 단위는 Byte(바이트)입니다. 빨강, 파랑, 초록 각각 1바이트가 조합되는 방식입니다.

1byte = 8bit 이기때문에 0~255의 값을 가질 수 있습니다.

정리하자면 RGB의 색은 R(0~255), G(0~255), B(0~255)의 값이 조합되어 표현됩니다.

그래서 RGB(123,53,0)와 같이 값이 표현되는 것 입니다.

결과적으로 사람은 빨강,파랑,초록을 뇌에서 각각 받아들여 조합하여 색을 인식합니다.

2. RGB LED 모듈

위 그림과 같은 LED 모듈을 사용합니다.

앞서 알아봤듯이 RGB는 각각 0~255의 값을 가지고 그것이 조합되어 색이 표현됩니다.

그러므로 RGB가 각각 출력값을 가질 때 디지털출력이 아닌 아날로그 출력값을 받아야 합니다.

아두이노에는 아날로그 출력을 할 수는 없지만 디지털핀 PMW를 이용하여 출력가능합니다.

그래서 RGB는 각각 9,10,11 핀에 연결합니다.

남은 I핀은 GND에 연결하여 주시면 됩니다.

그러면 9,10,11 출력값을 조절하여 빛의 색을 제어할 수 있게됩니다.

3. 아두이노와 RGB LED

회로는 다음과 같이 구성하여 주시면 됩니다.

그러면 random() 함수를 이용하여 빛의 색을 임의로 바꾸는 예제를 만들어보겠습니다.

코드를 보겠습니다.

정수형 변수를 선언하면 R,G,B 연결한 핀에 맞게 값을 초기화 시켜줍니다.

그리고 각각 OUTPUT 모드로 초기화 시켜줍니다.

random() 함수는 다음과 같습니다.

random(n) => 0 ~ n 까지 임의의 자연수 값

각각 핀에 아날로그 출력 값을 랜덤으로 설정하였습니다.

그러면 다음과 같이 빛의 색이 무작위하게 변화하게 됩니다.

오늘은 RGB의 정의와 빛의 색 구현의 원리, 그리고 RGB 모듈과 아두이노를 활용해보았습니다.

다음 글에서는 좀 더 유익한 정보를 찾아뵙겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요? 오늘은 다이슨의 진공청소기의 원리에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

다이슨의 진공청소기 원리를 알아보기에 앞서 먼저 초기의 진공청소기 원리에 대해서 알아보겠습니다.

다이슨의 진공청소기의 혁신적인 점은 먼지봉투를 없애버렸다는 점입니다.

그럼 지금부터 차근차근 알아가보도록 하겠습니다.

1. 진공청소기의 원리

진공청소기의 원리는 그렇게 어렵지 않습니다.

이름에서 알 수 있듯이 진공청소기는 진공과 관련이 있습니다.

진공이란 '어떠한 입자도 없는 텅 빈 공간' 입니다. 보통 진공이라고 하면 우주를 떠올립니다.

하지만 우주 조차도 완벽한 진공은 아닙니다. 무한히 팽창하고 있기에 진공에 가깝다고 볼 수는 있습니다.

결론적으로 진공청소기는 완벽한 진공이 아닙니다. 진공청소기의 작동원리의 핵심은 기압차 입니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이 청소기 내부의 모터가 분당 1만번 회전하여 내부의 공기를 밖으로 배출합니다.

그러면 청소기 내부는 밖보다 기압이 낮아지고 외부에서 상대적으로 높은 고기압의 공기가 호스를 통해 빨려들어오게 됩니다.

이 과정에서 청소기 안쪽으로 알짜힘이 작용하여 먼지나 찌꺼기들이 흡입됩니다.

이때 위 그림에서 볼 수 있는 필터에 먼지나 찌꺼기들이 쌓이는 방식입니다.

기존에 진공청소기들은 이와같은 방식으로 먼지봉투를 사용하였는데, 이 경우 먼지가 많이 쌓이게되면 구멍이 막히고

구멍이 막히게되면 공기가 쉽게 통과하지 못하므로 흡입력이 약해지기 마련입니다.

다이슨은 여기서 먼지봉투를 없애는 혁신적인 개발을 하게됩니다.

2. 다이슨 진공청소기

다이슨의 혁신적인 개발은 바로 먼지봉투를 없앤 것 입니다. 먼지를 거르는 필터를 없앴다는 것 인데요.

그러면 먼지나 찌꺼기는 어떻게 되었을까요?

다이슨이 떠올린 방법은 바로 '허리케인'과 같은 방법입니다. 바로 원심력을 이용한 것 입니다.

원심력이란 원운동을 하고 있는 물체가 가지는 관성과 같은데 구심력과 크기는 같고 방향은 반대입니다.

원의 중심에서 멀어지려는 하는 성질을 가지고있습니다. 다이슨은 이와같은 원리를 사용했습니다.

먼저 먼지와 쓰레기가 청소기 안으로 들어오게되면 500g(중력의 크기)의 원심력이 작용하게됩니다.

그렇게되면 먼지나 쓰레기들은 먼지통의 가장자리에 자리하게됩니다.

그렇게되어서 먼지를 걸러줄 봉투가 필요하지 않게되고 공기는 막힘없이 흐르게 됩니다.

필터를 바꿔줄 필요도 없고 손쉽게 먼지통만 비워주면 되게 된겁니다.

이러한 다이슨의 가장 큰 장점은 청소기를 오래쓰게 된다하더라도 흡입력이 줄지 않는다는 것 입니다.

-

오늘은 다이슨의 혁신적인 아이디어와 진공청소기의 기본적인 원리에 대하여 알아보았습니다.

초기 진공청소기의 발명과 다이슨의 혁신적이 기술의 진화를 알아봄으로써 좀 더 과학적인 원리와 창의적 생각법을 배워가는 듯 합니다.

다음번에는 좀 더 유익한 정보를 찾아뵙겠습니다. 감사합니다.

소개해드릴 영화는 넷플릭스 오리지널 영화 익스팅션(Extinction) : 종의 구원자입니다.

넷플릭스에서 올해 개봉한 SF, 스릴러 장르의 영화입니다.

익스팅션의 뜻은 소멸, 멸종인데요. 포스터만 본다면 외계인이 지구를 침공하여 다 쓸어버리는 줄거리를 가지고 있을 것 같습니다.

그럼 전체적인 줄거리를 간단하게 알아보도록 하겠습니다.

익스팅션(Extinction) : 종의 구원자 

초반 줄거리는 이렇습니다. 주인공은 날마다 외계에서 온 것으로 되는 것들에 의해 침공당하는 악몽을 꾸게됩니다.

그 악몽속에서는 많은 사람들이 죽고, 딸이 엄마를 찾으며 울부짖고 있는 장면들이 나옵니다.

그리고 그러한 주인공을 바라보는 아내는 매번 의사에게 가서 치료를 받아보라고 권유하지만,

주인공은 이게 꿈이나 나의 망상이 아닌 무언가라고 주장합니다.

두딸을 사랑하는 평범한 가정의 아버지인 주인공은 악몽(불면증)에 시달리고 두 아이를 챙기는데 소홀하게 됩니다.

그 후 아내의 승진 축하파티에서 다른 친구들과 즐기고 있을 무렵 일이 터지고 맙니다.

주인공이 항상 보았던 악몽과 똑같은 일이 발생하게 되는 것 입니다.

외계에서 온 것들로 추정되는 것들에 의해 사람들은 죽고 건물들은 파괴됩니다.

주인공의 가족들은 이를 피해 주인공이 일하던 공장으로 피하게 되는 것이 초반, 전체적인 줄거리입니다.

다음부터의 내용은 스포일러가 다수 포함되어 있습니다.

아직 안 보신분은 뒤로가기 눌러주세요!

반전과 결말 해석

그 외계에서 온 것들로 추정되는 것들은 다름아닌 인간이였습니다.

즉 주인공을 비롯한 인간의 거주하는 것들은 인간들이 만든 인공지능 로봇이었던 것입니다.

주인공이 보았던 악몽들은 미래나 망상이 아닌 과거의 실제로 일어난 일들이었습니다.

인간으로 치면 현세대의 조부모 시대때 일어난 전쟁이었습니다.

인간이 만든 인공지능들은 인간의 인력을 많이 대체했습니다.

어떤 궂은 일도 잘하고 인간보다 일처리를 잘 하게되자 많은 인력을 대체하기 시작했고

인간들은 자기가 만든 인공지능에게 일자리를 뺏기고 그들에게 점령당할 거라는 두려움이 생기기 시작했습니다.

그래서 TV에서 인공지능을 몰살 시킬 것이냐, 그 이전에 '인간에게 인공지능을 몰살시킬 권리가 있냐'라는 논쟁을 합니다.

또한 인공지능은 앞으로 자기의 존재에 대해서 인지를하고 물음표를 던질 것이고 인간 점령하게 될 것이라고 합니다.

결국 인류는 이들을 몰살시키기 시작합니다. 그런데 인공지능은 살기위해서 인간들과 싸우기 시작했고 인간들을 화성으로 몰아냅니다.

그렇게 인공지능로봇들은 과거의 기억들을 지우고(기억 조작) 진짜 인간으로써 자신들을 속이며 지구의 주인인양 살았던 것입니다.

그렇게 인간들은 다시 지구를 되찾기위해서 화성에서 50년간 자원을 축적하고 인공지능을 몰살시키려 온 것이었습니다.

인간은 인공지능을 두려워하게 될 것인가

영화를 다 보았다면 꽤나 많은 부분에서 흥미로움과 의문들이 들었을 것 입니다.

과연 인공지능이 자아를 깨닫고 인간의 손아귀를 넘어서 존재를 실현할지

그리고 또 인간은 인공지능보다 못한 것으로 전락하게 그들에게 자리를 뺏길지.

지금 저희 세대는 인공지능의 시대를 열었고 끝마칠 장본인입니다.

전문가를 제외한 대부분의 일반인들은 인공지능의 미래를 부정적으로 그리는 경우가 대다수입니다.

더해서 많은 인공지능을 그린 영화도 대부분이 인간과 인공지능로봇이 충돌입니다.

인간은 인공지능으로 부터 대체되고 그들과 싸우게 되고 인간은 파괴된 그림들이 대다수입니다.

긍정적으로 보는 사람들도 있지만 인공지능의 미래가 파괴가 될지 긍정적일지는 미지수입니다.

한가지 확실한건 인공지능의 발전에서 정부의 역할이 매우 중요할 것이라고 생각합니다.

드론이 상용화 되었을 때를 생각해봅시다.

드론이 많이 생산되고 개인도 가질 수 있을 만큼 보급되고 피자도 드론으로 배달될 정도로 발전되었습니다.

하지만 여러분이 밖에 나가서 드론을 본 경우가 얼마나 되시나요?

별로 없을 것 입니다. 그 이유는 정부에서 규제를 했기 때문입니다.

드론을 남발하고 남용하게되면 사회질서를 해치기 때문입니다. 

전동킥보드와 같은 것도 같은 예 입니다. 기술의 발전의 큰 변수이자 브레이크는 정부의 개입입니다.

인공지능도 마찬가지입니다. 무조건적으로 부정적으로 바라보아서는 안되지만 그것들이 초래할 문제에대해서

최대한 고려하고 제동할 장치가 필요합니다.

앞으로 발전될 인공지능을 확실히 인간의 조절 영역내에 두어야한다고 생각합니다.

그들을 인간과 흡사한 모습으로도 만들어서는 안됩니다. 

(소피아가 머리카락이 없는것도 인간과 완전흡사하게 만들 경우 인간이 공포를 느낀다고함)

그들과 인간을 구분할 수 없게된다면, 그들을 인격으로 바라보는 집단이 생겨날 것이고

그러한 집단은 인간이 그들을 파괴할 권리를 빼앗으려 할 것 입니다.

인공지능을 발전 시킬때는 기술적 진보성 보다는 그것으로 인해 발생된 도덕적, 윤리적, 사회적 문제를 고려해야될 것 입니다.

안녕하세요. 오늘은 터치 센서의 구동원리에 대하여 간단히 알아보고 아두이노와 활용해보겠습니다.

아두이노에는 다양한 입력기기가 있습니다.

예를들자면 버튼, 조이스틱, 초음파 센서, 물체 감지센서 등이 있습니다.

터치 센서는 스마트폰을 시작으로 다양한 전자기기에서 입력기기로 활용되고 있습니다.

이를 아두이노에 활용한다면 다양한 프로젝트를 만드는데 도움이 될 것 입니다.

1. 정전식 터치 센서의 원리

터치 센서는 크게 두가지 방식이 있습니다. 정전식과 감압식입니다.

거의 모든 기기에서는 정전식을 사용하고 있습니다.

정전식 터치의 원리는 사람이 가지고있는 정전기를 이용한 방식입니다

스크린에 전류를 흐르게하고 사람이 손을 가져다 되면 정전기에 의해 전자가 끌려가게 되고

전류가 변하게 되어 인식하는 원리입니다.

터치스크린 원리 자세히 알아보기 ! ( 링크입니다. )

2. 터치 센서 TTP223

이번에 사용할 터치 센서 모듈은 TTP223 입니다.

위 그림에서 볼 수 있듯이 터치센서 패드가 있습니다.

VCC와 GND전원을 연결하면 저곳에 전류가 흐로고 위에 설명했듯이 손을 가져다 대면 전류가 변하고 인식을 하게 됩니다.

SIG핀에 데이터를 입력받을 아두이노핀에 연결해주시면 됩니다.

3. 아두이노와 터치 센서

아두이노와 터치 센서를 활용하여 LED밝기를 3단계 조절하는 예제를 해보겠습니다.

다음과 같이 회로를 구성합니다. (회색 판이 터치센서 모듈입니다.)

터치 센서의 SIG핀을 6번핀에 연결했습니다.

그리고 터치 센서가 인식을 했을 때 3번핀으로 전압을 줘서 LED가 밝아지는 방식입니다.

그런데 여기서 터치 1번당 밝기가 1단계씩 올라가서 3단계까지 올라가는 방식으로 코딩해보겠습니다.

sig는 터치센서의 인식 데이터 값을 받을 핀번호 입니다.

마찬가지로 int led = 3; led를 출력할 때 쓸 핀번호를 초기화 시킵니다.

level 은 터치할 때 마다의 단계를 나타내기 위한 정수형 변수입니다.

boolean turnON은 센서가 인식되는 상태인지 아닌지를 구분하기 위한 논리자료형 입니다.

setup()에서 각각 핀모드를 초기화 해줍니다.

먼저 led를 단계별로 인식할 수 있게 만드는 함수 void fuc() 부터 보겠습니다.

void fuc()

state 가 1일 경우는 터치 센서가 인식되고 있는 경우 입니다.

state가 1일 경우 turnON = true 로 초기화 시킵니다.

그리고 turnON이 true고 state = 0 이 된다면 한번 인식되었다가 인식이 끝났다는 것을 뜻하게 됩니다.

그러면 level을 +1 연산 시켜줍니다. 

총 3단계 까지 있으므로 level이 4가되면 0으로 초기화 시켜줍니다.

즉, 계속 터치센서에 인식을 시켜도 시간에 상관없이 단계별로 딱 맞게 구분 지을 수 있습니다.

void loop()

이제 level의 값에 따라서 led의 analogWrite의 출력값을 다르게 설정하면 완성됩니다.

예제 동영상입니다.

감사합니다.

안녕하세요? 오늘은 조이스틱의 원리를 알아보고 아두이노와 함께 활용해보도록 하겠습니다.

조이스틱은 아두이노 프로젝트에서 유용하게 입력기기로써 쓰입니다.

특히 아두이노로 게임을 만들거나 로봇을 움직일 때 자주 쓰입니다.

그러면 조이스틱의 원리가 어떻게 되고 이것을 어떻게 데이터로 받아들이는지 간단하게 알아보겠습니다.

그 후 간단한 예제를 아두이노와 함께 활용해보도록 하겠습니다.

1. 조이스틱의 원리

조이스틱의 원리는 가변저항을 알고 계신다면 아주 간단해집니다.

가변저항 원리 알아보기 ( 링크입니다. )

가변저항은 축을 회전 시키면 내부의 저항물체의 길이가 조절되어 저항이 변하는 방식이였습니다.

조이스틱도 이와 같은 원리를 그대로 가져옵니다.

조이스틱은 x축과 y축에 두개의 회전나사가 있습니다.

여기서 이 두개의 회전나사가 가변저항과 같은 역할을 하게 됩니다.

그래서 움직인 만큼 x축, y축의 저항이 변하게되고 전압이 변하게되어 읽어들이는 데이터 값도 변하게 됩니다.

아날로그 입력 데이터는 외부의 전압 변화를 읽어들이는 방식입니다.

조이스틱을 누르면 버튼처럼 사용할 수도 있습니다.

-

2. 아두이노와 조이스틱

회로는 다음과 같이 연결해주시면 됩니다.

Vcc와 GND는 각각 5V, GND 연결하고 VER은 x축, HOR y축을 뜻합니다.

이 두가지는 아날로그 데이터이므로 A0,A1에 각각 연결합니다. 그리고 스위치는 디지털핀에 연결해주시면 됩니다.

그러면 조이스틱을 움직이면 값이 어떻게 변하는지 출력하는 간단한 예제를 해보겠습니다.

코드는 다음과 같습니다.

값을 입력받기 위해서 3개의 정수형 변수를 선언합니다.

그리고 xpos, ypos에 아날로그 데이터를 입력받을 핀을 초기화 해줍니다.

select는 디지털 값이므로 디지털핀에 초기화합니다.

그리고 각각의 변수를 출력해주는 코드를 적으면 됩니다.

조이스틱을 움직이면 다음과 같이 데이터값이 변하는 출력됩니다.

조이스틱은 훌륭한 입력기기로 사용하실 수 있습니다.

서보모터를 제어하는데도 사용할 수 있고, 게임을 만드는데도 이용가능합니다.

기본예제를 잘 숙지하시면 다양한 곳에 활용하기 수월하실 것 입니다.

감사합니다.

안녕하세요? 오늘은 가변저항(potentiometer)의 원리에대하여 간단히 알아보고 아두이노에 활용해보도록 하겠습니다.

가변저항은 이름에서 알수 있듯이 저항값을 변화시킬 수 있습니다.

일상에서 볼 수 있는 대표적인 가변저항은 오디오 볼륨조절기 입니다.

볼륨조절은 가변저항의 저항을 조절하는 원리입니다.

그러면 가변저항의 내부와 원리를 간단히 알아보겠습니다.

1. 가변저항의 원리

가변저항은 보통 이렇게 생겼습니다. 다리가 세개인데 둘은 5V, GND에 연결하고 나머지는 입력 받고자하는 핀에 연결해주시면 됩니다.

가변저항의 내부는 다음과 같습니다.

중간의 원이 가변저항을 조절할 수 있는 축입니다.

가변저항의 원리는 저항성을 가진 물질의 길이를 조절하는 원리입니다.

A와 B는 고정저항입니다. 그러면 이제 와이퍼를 A와 가깝게 돌린다면 

저항물체의 길이가 짧아지고 A와 W사이 저항은 감소합니다.

이제 W를 B와 가깝게 돌린다면 저항은 증가하게 됩니다.

그래서 W를 아두이노의 아날로그 입력핀(A0)에 연결하여 그 값을 받게 됩니다.

-

가변저항의 저항변화는 선형에 가깝습니다. 즉, 아날로그의 형상입니다.

그래서 아두이노에 연결할 때 데이터를 입력 받을핀을 디지털에 연결해서는 안됩니다.

그래서 A0~A5의 핀을 사용합니다.

아두이노에서 아날로그 입력기능은 핀에 외부에서 전기가 흐르게 연결하고 전압의 변화를 읽는 방식으로 사용합니다.

그래서 가변저항을 사용하여 전압값을 변화시키면 변화되는 데이터값을 볼 수 있습니다.

2. 아두이노와 가변저항

가변저항을 이용하여 입력되는 데이터값을 출력하는 간단한 예제를 보겠습니다.

그림에서 보이는 것과 같이 회로를 연결해주시면 됩니다.

int value = analogRead(A0); 

정수형 변수를 하나 선언해서 입력되는 값을 받습니다.

그후 시리얼통신창에 출력하는 코드입니다.

축을 돌려보시면 값이 변하시는걸 볼 수 있습니다.

이번에는 가변저항을 이용해서 led의 밝기를 조절해보는 예제를 해보겠습니다.

회로는 다음과 같이 구성해주시면 됩니다.

여기서 중요한 점이 있습니다. 아두이노 보드에서는 아날로그 출력 기능이 없습니다.

아날로그는 선형적 변화로 나타낼 수 있지만 디지털은 0,1의 on과 off로만 입력, 출력할 수 있습니다.

그래서 디지털 출력으로 아날로그 출력을 구현해내기 위해서 PMW(펄스 폭 변조)의 제어 방법을 사용합니다.

ON, OFF를 아주 빠르게 반복하여 5V에 가까울 때는 on의 횟수가 많게 제어하는 방식입니다.

아두이노에서는 펄스 폭 변조가 되는 디지털핀은 3,5,6,7,10,11 입니다.

아날로그 출력은 0~255의 값만 허용됩니다.

아날로그 입력 값은 0~1024였으므로 4를 나누어줍니다.

(map 함수를 사용하여 대체할 수 있습니다.)

다음과 같이 밝기가 조절이 됩니다.

감사합니다.