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아두이노 우노 R4 히팅 엘리먼트 제어

이 가이드에서는 Arduino UNO R4를 사용하여 히팅 요소를 제어하는 방법을 배웁니다. 이 가이드를 통해 다음 튜토리얼에서 난방 시스템을 만드는 방법을 추가로 배울 수 있습니다.

이 페이지에서는 히터를 켜고 끄는 두 가지 방법을 보여 줍니다. 첫 번째 방법은 릴레이를 사용하며, 히팅 요소를 완전히 켜거나 완전히 끌 수만 있습니다. 두 번째 방법은 MOSFET 모듈을 사용합니다. 마찬가지로 히터를 켜고 끌 수 있으며, 여기에 더해 Arduino UNO R4가 열의 양을 예를 들어 30% 또는 70%로 정할 수 있습니다. 또한 소리가 나지 않고, 자주 스위칭해도 부품이 마모되지 않습니다.

준비물

1	×	Arduino UNO R4 WiFi or Arduino UNO R4 Minima
1	×	(또는) DIYables STEM V4 IoT, Compatible with Arduino Uno R4 WiFi	쿠팡 \| 아마존
1	×	USB 케이블 타입-A to 타입-C (USB-A PC용)	쿠팡 \| 아마존
1	×	USB 케이블 타입-C to 타입-C (USB-C PC용)	아마존
1	×	릴레이	아마존
1	×	(또는) MOSFET Module (AOD4184, LR7843 or FR120N)	아마존
1	×	가열 소자	아마존
1	×	12V 전원 어댑터	아마존
1	×	DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓	쿠팡 \| 아마존
1	×	점퍼케이블	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노 R4용 스크루 터미널 블록 쉴드	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino UNO R4	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노 R4용 브레드보드 쉴드	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노 R4용 케이스	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노 R4용 전원 분배기	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트	아마존

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히팅 엘리먼트에 대하여

핀아웃

히팅 엘리먼트는 일반적으로 두 개의 핀을 가지고 있습니다.

빨간색의 양극(+) 핀을 12V DC 전원 공급 장치에 연결하세요.
검은색의 음극(-) 핀을 DC 전원 공급 장치의 GND에 연결하세요.

난방 요소 제어 방법

12V 난방 요소를 12V 전원 공급장치에 연결하면 열이 생성됩니다. 이 난방 요소를 관리하기 위해 아두이노 UNO R4와 난방 요소 사이에 연결기로서 릴레이를 사용합니다. 아두이노 UNO R4는 릴레이를 통해 난방 요소를 제어할 수 있습니다. 릴레이의 작동 방식, 핀 구성 또는 프로그래밍 방법에 익숙하지 않은 경우, 다음의 Arduino UNO R4 릴레이 튜토리얼에서 자세히 배울 수 있습니다: [BASE_URL/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-relay]

MOSFET 모듈을 대신 사용할 계획인가요? 먼저 아두이노 우노 R4 - MOSFET 모듈 튜토리얼을 읽어 보세요. 모듈의 핀과 PWM으로 전력을 정하는 방법이 나와 있습니다.

히팅 요소용 릴레이와 MOSFET 모듈 비교

	릴레이	MOSFET 모듈
열 제어	최대 열 또는 열 없음	최대 열, 열 없음, 또는 그 사이의 모든 단계(PWM)
자주 스위칭할 때	스위칭할 때마다 접점이 조금씩 마모됨	접점이 없어 마모되지 않음
소리	딸깍 소리가 남	조용함
속도	몇 밀리초	매우 빠름
전원 종류	AC 또는 DC	DC만 가능
최소 전원	릴레이 정격 범위 안이면 제한 없음	약 6V
절연	코일과 접점이 분리됨	PC817 포토커플러
적합한 용도	AC 히터, 단순한 ON/OFF	열 단계 제어나 잦은 스위칭이 필요한 DC 히터

온도 제어 프로젝트에서는 히터를 계속 켰다 껐다 합니다. MOSFET 모듈은 이런 용도에 릴레이보다 더 적합하며, 열을 낮은 수준으로 유지할 수도 있습니다. AC 전원으로 작동하는 히터에는 둘 중 릴레이만 사용할 수 있습니다.

선연결

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

점퍼 와이어를 헤더에 꽂는 것은 빠르지만, 전선이 빠질 수 있습니다. Arduino UNO R4에 Proto Screw Terminal Block Shield 또는 Screw Shield V2를 쌓고 전선을 나사 단자에 연결할 수 있습니다. Screw Shield 버전은 아래 다이어그램을 참고하세요.

아두이노 우노 R4 히팅 엘리먼트 배선도 (screw shield v2)

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

아두이노 UNO R4 코드

다음 코드는 난방 요소를 5초 동안 켠 후 5초 동안 끄는 작업을 반복합니다.

/* * 이 아두이노 우노 R4 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 아두이노 우노 R4 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-controls-heating-element */ #define RELAY_PIN 3 // The Arduino UNO R4 pin connected to the IN pin of relay // the setup function runs once when you press reset or power the board void setup() { // initialize digital pin as an output. pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT); } // the loop function runs over and over again forever void loop() { digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // turn on heating element 5 seconds delay(5000); digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); // turn off heating element 5 seconds delay(5000); }

자세한 사용 방법

이 단계별 지침을 따르세요:

만약 Arduino Uno R4 WiFi/Minima를 처음 사용한다면, 아두이노 우노 R4 - 소프트웨어 설치에 대한 튜토리얼을 참조하세요.
제공된 다이어그램에 따라 히팅 요소를 Arduino Uno에 연결하세요.
USB 케이블을 사용하여 Arduino Uno R4 보드를 컴퓨터에 연결하세요.
컴퓨터에서 Arduino IDE를 실행하세요.
적절한 Arduino Uno R4 보드(예: Arduino Uno R4 WiFi)와 COM 포트를 선택하세요.
제공된 코드를 복사하여 Arduino IDE에 붙여넣으세요.
Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 Arduino UNO R4에 코드를 전송하세요.
히팅 요소의 온도를 모니터링하세요.

조심하세요, 집에서 화상과 화재를 일으킬 수 있습니다. 이것은 중요하므로 안전에 유의하시기 바랍니다. 어떤 일을 하고 있는지 확신이 서지 않으면 아무 것도 다루지 마세요. 대신 그것에 대해 아는 사람에게 문의하세요. 우리는 귀하의 안전에 책임이 없습니다.

코드 설명

설명은 위의 아두이노 코드 주석 부분에 있습니다.

아두이노 UNO R4 코드 - MOSFET 모듈로 히팅 요소 제어

이 부분에서는 MOSFET 모듈이 릴레이를 대신합니다. PWM을 사용하면 히팅 요소에 전력의 일부만 줄 수 있어서, 완전히 뜨겁지 않고 따뜻하게만 만들 수 있습니다.

배선도

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

오래 사용할 프로젝트라면 나사 단자가 점퍼 와이어보다 전선을 더 잘 고정합니다. Proto Screw Terminal Block Shield 또는 Screw Shield V2를 사용해 보세요. Arduino UNO R4 위에 장착되며, 각 핀마다 나사 단자가 있습니다. 아래 그림처럼 각 전선은 같은 핀의 나사 단자로 연결됩니다.

아두이노 우노 R4 히팅 요소 mosfet 모듈 배선도 (screw shield v2)

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

Arduino Uno R4와 기타 부품에 전원을 공급하는 가장 효과적인 방법을 확인하시려면, 아래 링크를 참조하세요: 아두이노 우노 R4 전원 공급 방법.

Arduino UNO R4의 핀 9를 모듈의 PWM 핀에 연결합니다.
Arduino UNO R4의 GND를 모듈의 GND 핀에 연결합니다.
12V 어댑터의 + 선과 히팅 요소의 + 선(빨간색)을 모두 + 단자에 연결합니다.
히팅 요소의 − 선(검정색)을 LOAD 단자에 연결합니다.
12V 어댑터의 − 선을 − 단자에 연결합니다.

히팅 요소는 코일이 아니라 저항일 뿐이므로 플라이백 다이오드가 필요하지 않습니다.

아두이노 UNO R4 코드

/* * 이 아두이노 우노 R4 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 아두이노 우노 R4 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-controls-heating-element */ const int MOSFET_PIN = 9; // Arduino UNO R4 pin connected to the PWM pin of the MOSFET module void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(MOSFET_PIN, OUTPUT); analogWrite(MOSFET_PIN, 0); // start with the load OFF } void setLoad(int percent) { int duty = map(percent, 0, 100, 0, 255); // convert 0-100% to 0-255 analogWrite(MOSFET_PIN, duty); Serial.print("Load power: "); Serial.print(percent); Serial.println("%"); } void loop() { // turn the load fully ON, then fully OFF Serial.println("Load: ON"); setLoad(100); delay(2000); Serial.println("Load: OFF"); setLoad(0); delay(2000); // increase the power step by step (PWM) for (int percent = 10; percent <= 100; percent += 10) { setLoad(percent); delay(500); } // decrease the power step by step (PWM) for (int percent = 90; percent >= 0; percent -= 10) { setLoad(percent); delay(500); } delay(1000); }

이 코드는 히터에 2초 동안 최대 전력을 주고, 2초 동안 전력을 주지 않습니다. 그다음 전력이 10%에서 100%까지 올라갔다가 다시 0%로 내려갑니다. 히팅 요소는 천천히 데워지고 천천히 식으므로 각 단계를 느끼지 못합니다. 잠시 후에 변화를 느껴 보거나, 한 가지 전력 수준을 더 오래 실행해 보세요.

빠른 단계

아직 Arduino IDE를 설정하지 않았다면 위 릴레이 코드의 빠른 단계를 따르세요.
다이어그램에 나온 대로 배선합니다. 12V 어댑터는 아직 꽂지 마세요.
코드를 Arduino UNO R4에 업로드합니다.
12V 어댑터를 꽂습니다.
시리얼 모니터를 열고 보드레이트를 9600으로 설정합니다.
시리얼 모니터에서 전력 수준을 확인합니다. 히팅 요소를 만지지 마세요.

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Newbiely.ino

···

8 Serial.println("Hello World!");

Output

Serial Monitor

Message (Enter to send message to 'Arduino Uno R4 WiFi' on 'COM15')

New Line

9600 baud

Load: ON Load power: 100% Load: OFF Load power: 0% Load power: 10% Load power: 20% Load power: 30% Load power: 40% Load power: 50% Load power: 60% Load power: 70% Load power: 80% Load power: 90% Load power: 100% Load power: 90% Load power: 80% Load power: 70% Load power: 60% Load power: 50% Load power: 40% Load power: 30% Load power: 20% Load power: 10% Load power: 0%

Ln 11, Col 1

Arduino Uno R4 WiFi on COM15

팁: MOSFET 모듈은 약 6V 이상의 전원을 사용하는 DC 히터 전용입니다. AC로 작동하는 히팅 요소에는 반드시 릴레이를 사용해야 합니다.

동영상

비디오 제작은 시간이 많이 걸리는 작업입니다. 비디오 튜토리얼이 학습에 도움이 되었다면, YouTube 채널 을 구독하여 알려 주시기 바랍니다. 비디오에 대한 높은 수요가 있다면, 비디오를 만들기 위해 노력하겠습니다.

아두이노 우노 R4 히팅 엘리먼트 제어

준비물

히팅 엘리먼트에 대하여

핀아웃

난방 요소 제어 방법

히팅 요소용 릴레이와 MOSFET 모듈 비교

선연결

아두이노 UNO R4 코드

자세한 사용 방법

코드 설명

아두이노 UNO R4 코드 - MOSFET 모듈로 히팅 요소 제어

배선도

아두이노 UNO R4 코드

빠른 단계

동영상

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