[아두이노] 스피커와 센서

[ 스피커 출력 ]

 - 아두이노 우노에 사용된 ATmega 328P 마이크로 컨트롤러는 아날로그 신호 출력 불가능

 - PWM 신호를 통해 아날로그 신호와 유사한 효과를 내는 디지털 신호 출력 가능

 - tone() 함수를 사용하여 단음 재생 가능

 

[ tone() 함수 ]

 - 핀에 특정 주파수(50% 듀티 사이클)의 구형파를 발생시켜 단음을 재생

 - 지속시간 지정이 가능하며, 지정하지 않는다면 noTone() 함수가 호출될 때까지 지속

 - 한번에 한 tone만 발생 시킬 수 있음.

[형식]

 - void tone(pin, frequency, duration);

[매개변수]

 - pin : 핀 번호

 - frequency : 출력 주파수(Hz 단위) - unsigned int

 - duration(옵션) : 출력 지속 시간, ms 단위- unsigned long

 

 

학교종 멜로디 재생 예제

// C++ code
// 학교종 멜로디 재생 예제
// 각 음 높이에 해당하는 주파수 값을 제공하는 pitches.h 라이브러리
// #include <pitches.h>

/*
int melody[] = {
  NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_E4, 0,
  NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_E4, NOTE_E4, NOTE_D4, 0,
  NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_A4, NOTE_A4, NOTE_G4, NOTE_G4, NOTE_E4, 0,
  NOTE_G4, NOTE_E4, NOTE_D4, NOTE_E4, NOTE_C4, 0
};
*/

int melody[] = {
  392 , 392 , 440 , 440, 392 , 392 , 330, 0,
  392 , 392 , 330 , 330, 294 , 0,
  392 , 392 , 440 , 440, 392 , 392 , 330, 0,
  392 , 330 , 294 , 330, 262 , 0
};
  
int speaker_pin = 14;	// A0(디지털 14번 핀)
int melody_size = sizeof(melody) / sizeof(melody[0]);
int note_duration = 4;	// 4분 음표

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  for(int i=0; i < melody_size; i++){
    // 음표 길이를 시간으로 변환
    int note_length = 1000 / note_duration;
    // 단음 재생
    tone(speaker_pin, melody[i], note_length);
    
    delay(500);
    noTone(speaker_pin);
  }
  
  while(true);	// 1회 재생 후 대기
}

 

 

 

[ 온도 센서 ]

 - 스피커를 통한 음의 재생 : PWM 신호를 통해 아날로그 값 출력

 - 센서를 통한 데이터 입력 : ADC를 통해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환

LM35 센서

 

 

온도 센서 테스트 예제

// C++ code
// 온도 센서의 값을 읽어 시리얼 모니터로 출력

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{ 
  int reading = analogRead(A0);
  
  // ADC 반환값(온도 센서의 값)을 전압으로 변환
  float voltage = reading * 5000.0 / 1024.0;	// [TMP 36]
  //float voltage = reading * 5.0 / 1024.0;		// [LM 35]
  Serial.print(voltage);
  Serial.print(" V : ");
  
  // 전압을 섭씨 온도로 변환
  float temperature_c = (voltage-500) / 10;		// [TMP 36]
  //float temperature_c = voltage * 100			// [LM 35]
  Serial.print(temperature_c);
  Serial.print(" C | ");
  
  // 화씨 온도로 변환
  float temperature_f = (temperature_c * (9.0 / 5.0)) + 32.0;
  Serial.print(temperature_f);
  Serial.println(" F");
  
  delay(1000);
}

시리얼 모니터 출력 결과

 

 

[ 조도 센서 ]

 - 빛의 양에 따라 물리적 특성이 변하는 소자(포토레지스터, 포토다이오드, 포토트랜지스터 등) 존재

 - 빛의 양에 따라 저항값이 변하는 포토레지스터 흔히 사용

 - 포토레지스터는 광센서, 조도센서, 광전도셀, 포토셀 등으로 불림

 - 조도 센서는 CdS 센서가 주로 사용되는데, 이는 카드뮴(Cd)과 황(S)이 화학적으로 결합한 황화카드뮴

   결정에 금속 다리를 결합하여 만든 것임.

 

포토레지스터의 모습

CdS 조도센서의 특성 곡선(광량에 반비례하는 저항값을 가짐)

 

 

조도 센서 테스트 예제

// C++ code
// 광센서에 인가되는 전압을 시리얼 모니터 출력
// 손으로 가리면서 출력되는 값의 변화 확인

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  int reading = analogRead(A0);
  
  Serial.print("ADC : ");
  Serial.print(reading);
  
  // ADC 반환값을 전압으로 변환
  float voltage = reading * 5.0 / 1024.0;
  Serial.print(" | V : ");
  Serial.println(voltage);

  delay(1000);
}

시리얼 모니터 출력 결과