번외편 - 초음파센서 사용하기

자동차 후방 주차 할 때 많이 사용되는 센서

또다시 돌아온 번외편이다. 실생활에 알게 모르게 많이 사용되고 있는 센서 중 하나인 초음파 센서에 대해 알아 볼 것이다. 자동차 후방 주차 할 때 많이 사용 되고 있고, 바닷속의 깊이를 측정 하기도 하고, 심지어 사람의 키를 측정 할 때도 사용한다. 사용예에서 알 수 있듯이 주로 거리나 길이를 측정하는데 사용하는 센서라고 보면 된다.

준비물: HC-SR04 초음파 센서

초음파 센서의 원리

우리는 번개가 번쩍하고 나서 몇초가 지나서 소리가 들리느냐에 따라 얼마나 멀리서 번개가 쳤는지 예상해 볼 수 있고, 산에서 메아리를 울렸을 때 얼마나 지나서 소리가 돌아오느냐에 따라 맞은편 산이 얼마나 먼지 가늠해 보기도 한다. 초음파센서는 그러한 원리를 이용해서 거리를 측정하게 된다.

과학시간에 소리의 속도는 340m/s 라고 배웠을 것이다. 1cm 가는데 29us 정도가 걸린다. 그래서 거리는 시간 / 29 / 2 공식을 적용해서 구할 수 있다.

Distance = time / 29 / 2

마지막에 2로 나누는 이유는 초음파를 쏘고 나서 돌아오는 것을 받아야 되기 때문에 거리가 두배이기 때문이다.

HC-SR04 초음파 센서

가격이 저렴해서 실습용으로 많이 사용되는 센서이다. 스펙문서를 보면 측정거리는 2cm~4m 정도 측정이 가능하며 측정각도는 15도이다. 측정 단위는 3mm 정도로 꽤 정확한 측정이 가능하다.

생김세는 꼭 ET 나 Wall E 를 닮았다. 하나는 초음파를 생성하는 것이고 하나는 돌아오는 초음파를 수신받는 부분이다.

회로구성

회로구성은 간단하다. 다음과 같이 회로를 구성해 보자.

코딩하기

아래의 코드를 보고 코드를 작성해 보자. 사용하는 라이브러리가 없을 정도로 간단하다. 물론 라이브러리를 검색해 보면 라이브러리를 받을 수 있는데 라이브러리를 이용하면 좀 더 간단히 코드를 작성 할 수 있다.

trigPin 는 초음파를 생성하는 핀이고 echoPin 는 되돌아온 초음파를 수신받는 부분의 핀이다.

trigPin 으로 초음파를 쏘고 잠깐 기다렸다가 초음파 쏘기를 중단한다. 그리고 돌아오는 초음파를 pulseIn 으로 읽어 들이고 시간을 저장한다.

구한 시간을 공식에 대입하여 거리를 구한다.

이 예제에서는 Serial Monitor 를 이용하여 값을 출력해 보았다.

앞서 LCD 사용법을 익혀 보았었기 때문에 LCD에 값을 출력해 보기도 도전해 보길 권장한다.