아두이노 우노 Q 초음파 센서
이 튜토리얼은 Arduino UNO Q와 HC-SR04 초음파 센서를 사용하여 물체까지의 거리를 측정하는 방법을 보여줍니다. 다음을 배우게 됩니다:
- Arduino UNO Q에 초음파 센서를 연결하는 방법
- MCU에서 거리 값을 읽도록 프로그래밍하는 방법
- 거리 측정에서 노이즈를 필터링하는 방법
- Bridge를 사용하여 Linux에서 거리를 읽고 Monitor를 통해 표시하는 방법
- Telegram을 통해 원격으로 거리를 읽는 방법
필요한 하드웨어
| 1 | × | Arduino UNO Q | 아마존 | |
| 1 | × | USB Cable for Arduino Uno Q | 아마존 | |
| 1 | × | 초음파 센서 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 점퍼케이블 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 스크루 터미널 블록 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino Uno | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 브레드보드 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 케이스 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 아두이노 우노용 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트 | 아마존 |
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초음파 센서 소개
HC-SR04 초음파 센서는 음파를 사용하여 물체까지의 거리를 측정합니다. 인간이 들을 수 없는 음파를 보낸 후, 음파가 반사되어 돌아올 때의 에코를 듣습니다. 왕복 시간을 측정하여 센서가 거리를 계산합니다.
핀아웃
HC-SR04는 네 개의 핀을 가지고 있습니다:
- VCC 핀: VCC(5V)에 연결합니다.
- GND 핀: GND(0V)에 연결합니다.
- TRIG 핀: 측정 펄스를 트리거하기 위해 MCU 출력 핀에 연결합니다.
- ECHO 핀: 에코 펄스 지속 시간을 수신하기 위해 MCU 입력 핀에 연결합니다.
image source: diyables.io
배선 다이어그램
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
MCU 코드
Arduino UNO Q는 두 개의 프로세서를 가지고 있습니다: STM32 MCU(실시간 하드웨어 제어 처리) 및 Qualcomm MPU(Debian Linux 실행). 이 섹션에서는 STM32 MCU만 프로그래밍됩니다 — Linux 측은 유휴 상태입니다. 나중 섹션에서 두 프로세서가 함께 작동하는 방법을 보여줄 것입니다.
/*
* 이 Arduino UNO Q 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino UNO Q 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor
*/
#define TRIG_PIN 9 // The Arduino UNO Q pin connected to the ultrasonic sensor's TRIG pin
#define ECHO_PIN 8 // The Arduino UNO Q pin connected to the ultrasonic sensor's ECHO pin
float duration_us, distance_cm;
void setup() {
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
}
void loop() {
// generate 10-microsecond pulse to TRIG pin
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
// measure duration of pulse from ECHO pin
duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
// calculate the distance
distance_cm = 0.017 * duration_us;
delay(500);
}
빠른 단계
- Arduino UNO Q를 처음 사용하나요? 진행하기 전에 아두이노 우노 Q 시작하기 튜토리얼을 따라 개발 환경을 준비하세요.
- 구성 요소 배선: VCC → 5V, GND → GND, TRIG → 핀 9, ECHO → 핀 8로 연결합니다.
- 연결: Arduino UNO Q를 USB-C 케이블로 컴퓨터에 연결합니다.
- Arduino App Lab 열기: Arduino App Lab을 실행하고 Arduino UNO Q가 감지될 때까지 기다립니다.
- 새 App 만들기: Create New App 버튼을 클릭합니다.
- App에 이름을 지정합니다(예: DIYables_Ultrasonic).
- Create를 클릭하여 확인합니다.
- 새 App 내에 폴더 및 파일 집합이 생성됩니다.
- sketch/sketch.ino 파일을 찾습니다 — 이것은 MCU 스케치를 붙여넣을 위치입니다.
스케치 붙여넣기: 위의 MCU 코드를 복사하여 스케치 파일에 붙여넣습니다. 다른 파일은 기본값으로 유지합니다.
- Install the library: Click the Add sketch library button (the open book icon with a + sign) in the left sidebar.
- Search for Arduino_RouterBridge created by Arduino and click the Install button.
Bricks
No bricks added...
Sketch Libraries
No sketch libra...
Files
python
sketch
.gitignore
README.md
app.yaml
sketch.ino
- 업로드: Arduino App Lab에서 실행 버튼을 클릭하여 컴파일하고 STM32에 업로드합니다.
- 테스트: 센서 앞에서 손을 흔들어 봅니다. 아래 Bridge 섹션을 사용하여 Monitor를 통해 거리 판독값을 확인합니다.
초음파 측정에서 노이즈를 필터링하는 방법
HC-SR04의 거리 판독값에는 노이즈가 포함됩니다. 일부 애플리케이션에서 노이즈가 있는 데이터로 인해 잘못된 동작이 발생할 수 있습니다. 이 방법을 사용하여 필터링하세요:
- 20개의 측정값을 취하여 배열에 저장합니다.
- 배열을 가장 작은 것부터 가장 큰 것 순서로 정렬합니다.
- 가장 작은 5개 및 가장 큰 5개 값을 제거합니다(노이즈로 처리됨).
- 나머지 10개의 중간 값을 평균합니다.
/*
* 이 Arduino UNO Q 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino UNO Q 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor
*/
#define TRIG_PIN 9 // The Arduino UNO Q pin connected to the ultrasonic sensor's TRIG pin
#define ECHO_PIN 8 // The Arduino UNO Q pin connected to the ultrasonic sensor's ECHO pin
float filterArray[20]; // array to store data samples from sensor
float distance; // store the distance from sensor
float ultrasonicMeasure() {
// generate 10-microsecond pulse to TRIG pin
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
// measure duration of pulse from ECHO pin
float duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
// calculate the distance
return 0.017 * duration_us;
}
void setup() {
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
}
void loop() {
// 1. TAKING MULTIPLE MEASUREMENTS AND STORE IN AN ARRAY
for (int sample = 0; sample < 20; sample++) {
filterArray[sample] = ultrasonicMeasure();
delay(30); // to avoid ultrasonic interfering
}
// 2. SORTING THE ARRAY IN ASCENDING ORDER
for (int i = 0; i < 19; i++) {
for (int j = i + 1; j < 20; j++) {
if (filterArray[i] > filterArray[j]) {
float swap = filterArray[i];
filterArray[i] = filterArray[j];
filterArray[j] = swap;
}
}
}
// 3. FILTERING NOISE
// + the five smallest samples are considered as noise -> ignore
// + the five biggest samples are considered as noise -> ignore
// => get average of the 10 middle samples (from 5th to 14th)
double sum = 0;
for (int sample = 5; sample < 15; sample++) {
sum += filterArray[sample];
}
distance = sum / 10;
delay(500);
}
Linux + MCU Bridge 프로그래밍
Arduino UNO Q는 함께 작동하는 두 개의 프로세서를 가지고 있습니다: MPU(Qualcomm, Debian Linux 실행) 및 MCU(STM32, Zephyr OS가 Arduino 스케치 실행). 이들은 Arduino_RouterBridge 라이브러리를 통해 RPC를 사용하여 통신합니다 — 원본 시리얼 포트를 사용하지 않습니다.
- 초음파 센서는 MCU(STM32)에 연결됩니다 — TRIG는 핀 9, ECHO는 핀 8입니다.
- MPU는 센서를 직접 읽을 수 없습니다 — MCU에서 Bridge.call("read_distance")을 호출하고, 이는 측정을 트리거하고 결과를 Monitor에 출력합니다.
- MPU는 Wi-Fi를 가지고 있습니다 — MPU가 Wi-Fi를 사용하는 전체 Debian Linux를 실행하기 때문에 Telegram 명령을 받고 판독값을 원격으로 보낼 수 있습니다.
- 통신: Linux 측의 Bridge.call()은 MCU 측의 Bridge.provide_safe()를 호출합니다(digitalWrite()가 TRIG 펄스를 트리거하는 데 사용되기 때문).
- ⚠️ 예약됨: /dev/ttyHS1(Linux) 및 Serial1(MCU)는 Arduino Router에서 사용됩니다 — 절대 직접 열지 마십시오.
요약하면: MPU가 읽기를 요청 → MCU가 거리를 측정 → MCU가 결과를 Monitor에 출력합니다.
MCU 스케치 — Bridge 및 Monitor 출력을 포함한 초음파 센서:
/*
* 이 Arduino UNO Q 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino UNO Q 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor
*/
#include "Arduino_RouterBridge.h"
#define TRIG_PIN 9
#define ECHO_PIN 8
float measure_distance() {
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
float duration_us = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
return 0.017 * duration_us;
}
void read_distance() {
float distance_cm = measure_distance();
Monitor.print("Distance: ");
Monitor.print(distance_cm);
Monitor.println(" cm");
}
void setup() {
Bridge.begin();
Monitor.begin();
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
Bridge.provide_safe("read_distance", read_distance);
Monitor.println("Ultrasonic Sensor Bridge ready");
}
void loop() {}
Python 스크립트(Arduino App Lab) — 매초 Linux에서 거리 판독값을 요청합니다:
/*
* 이 Arduino UNO Q 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino UNO Q 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor
*/
from arduino.app_utils import *
import time
def loop():
Bridge.call("read_distance")
time.sleep(1)
App.run(user_loop=loop)
- 참고: MCU 스케치에서 Bridge.begin()이 호출되었는지 확인하고 Linux 측에서 Python 스크립트를 실행하기 전에 스케치가 업로드되었는지 확인하세요.
- ⚠️ 경고: Linux에서 /dev/ttyHS1을 직접 열거나 MCU에서 Serial1을 사용하지 마십시오 — 이들은 Arduino Router에 의해 예약되어 있으며 액세스하면 Bridge가 중단됩니다.
빠른 단계
- MCU 스케치 업로드: Arduino App Lab을 열고 새 App을 만들고 Bridge MCU 스케치를 sketch/sketch.ino에 붙여넣고 Arduino_RouterBridge 라이브러리를 설치하고 실행을 클릭합니다.
- Python 스크립트 추가: 위의 Python 코드를 같은 App의 Python 탭에 붙여넣습니다.
- App 실행: 실행을 클릭합니다 — Python이 매초 거리 판독값을 요청합니다.
- 콘솔 확인: 콘솔 탭 → MCU Monitor 서브탭을 열어 거리 값을 확인합니다.
App Lab 콘솔 출력
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
Ultrasonic Sensor Bridge ready
Distance: 29.4 cm
Distance: 27.6 cm
Distance: 14.3 cm
Distance: 13.1 cm
Telegram 통합
Telegram을 통해 어디서나 초음파 센서를 원격으로 읽습니다.
Telegram 봇이 없으시면 계속하기 전에 아두이노 우노 Q - 텔레그램 봇을 참조하여 봇 토큰을 얻으세요.
MCU 스케치: 이전 Bridge 섹션의 동일한 MCU 스케치 유지 — 변경 사항 없음. STM32에서 이미 업로드되고 실행 중인지 확인하세요.
Python 스크립트(Arduino App Lab) — 초음파 거리 판독값을 위한 Telegram 봇:
/*
* 이 Arduino UNO Q 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 Arduino UNO Q 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-q/arduino-uno-q-ultrasonic-sensor
*/
from arduino.app_utils import *
import requests
import time
BOT_TOKEN = "YOUR_BOT_TOKEN"
API_URL = f"https://api.telegram.org/bot{BOT_TOKEN}"
last_update_id = 0
def send_message(chat_id, text):
requests.post(f"{API_URL}/sendMessage", json={"chat_id": chat_id, "text": text})
def get_updates():
global last_update_id
resp = requests.get(f"{API_URL}/getUpdates", params={"offset": last_update_id + 1, "timeout": 5})
return resp.json().get("result", [])
def loop():
global last_update_id
updates = get_updates()
for update in updates:
last_update_id = update["update_id"]
msg = update.get("message", {})
chat_id = msg.get("chat", {}).get("id")
text = msg.get("text", "").strip()
if text == "/read":
distance = Bridge.call("read_distance")
send_message(chat_id, distance)
else:
send_message(chat_id, "Commands:\n/read — measure distance")
time.sleep(0.5)
App.run(user_loop=loop)
- 참고: YOUR_BOT_TOKEN을 Telegram의 @BotFather에서 얻은 토큰으로 바꾸세요.
- /read 전송 — MCU가 거리를 측정하고 봇이 cm 값으로 응답합니다.
빠른 단계
- MCU 스케치 업로드: 이전 섹션의 Bridge MCU 스케치 사용(아직 업로드하지 않았다면 먼저 업로드합니다).
- Telegram 스크립트 붙여넣기: 위의 Python 코드를 Arduino App Lab의 App의 Python 탭에 복사합니다.
- 토큰 설정: 스크립트의 YOUR_BOT_TOKEN을 실제 봇 토큰으로 바꿉니다.
- App 실행: 실행을 클릭합니다 — 봇이 Telegram 메시지를 수신하기 시작합니다.
- 테스트: /read 전송 — 봇이 측정된 거리를 cm로 응답합니다.
App Lab 콘솔 출력
sketch.ino
1#include "Arduino_RouterBridge.h"
Serial Monitor
Python
[2026-04-29 12:00:01] Telegram: /read
[2026-04-29 12:00:01] Distance: 29.4 cm
[2026-04-29 12:02:05] Telegram: /read
[2026-04-29 12:02:05] Distance: 13.1 cm
Telegram
12:45
Welcome to Telegram!
ArduinoBot
10:19
Chatting with Arduino...
BotFather
Yesterday
Your bot has been created.
ArduinoBot
bot
OpenClaw 통합
아두이노 우노 Q - OpenClaw 튜토리얼의 지시사항을 참고하여 OpenClaw를 이 튜토리얼에 맞게 조정할 수 있습니다.
초음파 센서 응용 프로그램
- 충돌 회피
- 레벨 감지(물 탱크, 곡창)
- 근접 감지
- 컨베이어 벨트의 물체 계수
- 주차 거리 보조
도전해보기
- 쉬움: 임계값 추가 — 거리가 10cm 이하로 떨어지면 "Object nearby!" 출력
- 중간: 실제 거리 값(cm 단위)을 Telegram 사용자에게 직접 다시 보냅니다.
- 고급: 위 섹션의 노이즈 필터를 Bridge MCU 스케치 내에 구현하고 Monitor를 통해 필터링된 값과 원본 값을 비교합니다.