아두이노 우노 R4 힘 센서
이 튜토리얼은 Arduino UNO R4와 힘 센서를 사용하는 방법을 안내합니다. 자세히는 다음을 배우게 됩니다:
- 힘 센서의 작동 방식
- 힘 센서를 Arduino UNO R4에 연결하는 방법
- 힘 센서의 값을 읽도록 Arduino UNO R4를 프로그래밍하는 방법
준비물
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| 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 | × | 힘 센서 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 10 kΩ Resistor | 아마존 | |
| 1 | × | 브레드보드 | 쿠팡 | 아마존 | |
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힘 센서에 대하여
포스 센서는 때때로 힘 감지 저항기, 민감 저항 또는 단순히 FSR이라고 불립니다. 압력이 가해질 때 저항이 변하는 저항기의 일종입니다.
- 저렴하고 작동이 간단하다.
- 물리적 압력이나 압착을 감지하는 데 효과적이다.
- 파운드로 무게를 측정하는 데 효과적이지 않다.
힘 센서는 전자 드럼, 휴대 전화, 휴대용 게임 장치 및 기타 많은 휴대용 전자 제품에 사용됩니다.
핀아웃
힘 센서는 두 개의 핀이 있습니다. 저항기처럼 작동하기 때문에 이 핀들을 구별할 필요가 없습니다. 그들은 동일합니다.
작동 방식
힘 센서는 눌리는 강도에 따라 저항이 변하는 저항기와 같습니다. 더 세게 누를수록 두 끝 사이의 저항이 낮아집니다.
선연결
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
브레드보드 없이 연결한 같은 배선입니다:
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
프로젝트를 오래 실행하거나 케이스 안에 넣을 경우, 전선을 나사로 고정하는 것이 좋습니다. Arduino UNO R4에 Proto Screw Terminal Block Shield 또는 Screw Shield V2를 쌓고 전선을 나사 단자에 연결할 수 있습니다. 다음은 Screw Shield V2를 통해 배선한 같은 회로입니다:
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.
힘 센서를 위한 프로그래밍 방법
Arduino UNO R4에는 아날로그 입력에 사용되는 A0에서 A5로 라벨이 붙은 핀이 있습니다. 이 핀들은 0볼트에서 VCC까지의 전압을 0에서 1023 사이의 정수로 변환합니다. 이 숫자는 ADC 또는 아날로그 값으로 알려져 있습니다.
포스 센서의 핀을 아날로그 입력 핀에 연결하여 analogRead() 함수를 사용하면 핀에서 아날로그 값을 읽을 수 있습니다. 이는 얼마나 많은 압력이 가해지고 있는지를 알려줍니다.
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-force-sensor
*/
#define FORCE_SENSOR_PIN A0 // The Arduino UNO R4 pin connected to the FSR force sensor with 10K pulldown
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int analogReading = analogRead(FORCE_SENSOR_PIN);
Serial.print("Force sensor reading = ");
Serial.print(analogReading); // print the raw analog reading
if (analogReading < 10) // from 0 to 9
Serial.println(" -> no pressure");
else if (analogReading < 200) // from 10 to 199
Serial.println(" -> light touch");
else if (analogReading < 500) // from 200 to 499
Serial.println(" -> light squeeze");
else if (analogReading < 800) // from 500 to 799
Serial.println(" -> medium squeeze");
else // from 800 to 1023
Serial.println(" -> big squeeze");
delay(1000);
}
자세한 사용 방법
이 지침을 단계별로 따르세요:
- Arduino Uno R4 WiFi/Minima를 처음 사용하는 경우, 아두이노 우노 R4 - 소프트웨어 설치을 참조하십시오.
- 제공된 다이어그램에 따라 힘 센서를 Arduino Uno R4에 연결하십시오.
- USB 케이블을 사용하여 Arduino Uno R4 보드를 컴퓨터에 연결하십시오.
- 컴퓨터에서 Arduino IDE를 실행하십시오.
- 적절한 Arduino Uno R4 보드(예: Arduino Uno R4 WiFi)와 COM 포트를 선택하십시오.
- 위의 코드를 복사하여 Arduino IDE에서 엽니다.
- Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 코드가 Arduino UNO R4에 업로드되도록 하십시오.
- 힘 센서를 누르십시오.
- 시리얼 모니터에서 결과를 확인하십시오.
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Uno R4 WiFi' on 'COM15')
New Line
9600 baud
Force sensor reading = 0 -> no pressure
Force sensor reading = 0 -> no pressure
Force sensor reading = 132 -> light touch
Force sensor reading = 147 -> light touch
Force sensor reading = 394 -> light squeeze
Force sensor reading = 421 -> light squeeze
Force sensor reading = 607 -> medium squeeze
Force sensor reading = 791 -> medium squeeze
Force sensor reading = 921 -> big squeeze
Force sensor reading = 987 -> big squeeze
Force sensor reading = 0 -> no pressure
Force sensor reading = 0 -> no pressure
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.
아래 동영상 데모는 아래 코드를 사용합니다:
/*
* 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-force-sensor
*/
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
// OLED display configuration
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1
Adafruit_SSD1306 display(
SCREEN_WIDTH,
SCREEN_HEIGHT,
&Wire,
OLED_RESET
);
// Force-sensitive resistor input
#define FORCE_SENSOR_PIN A0
// LED pins used to indicate force level
const int ledPins[8] = {
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
};
// Calibrated force sensor range
const int FORCE_MIN = 0;
const int FORCE_MAX = 1000;
// Exponential moving average filter
float smoothValue = 0;
const float alpha = 0.3;
// Initialize hardware and display
void setup() {
Serial.begin(115200);
// Configure LED outputs and turn all LEDs off.
for (int i = 0; i < 8; i++) {
pinMode(ledPins[i], OUTPUT);
digitalWrite(ledPins[i], LOW);
}
// Initialize the OLED using I2C communication.
if (!display.begin(
SSD1306_SWITCHCAPVCC,
0x3C
)) {
Serial.println("OLED failed!");
// Stop execution if the OLED cannot be initialized.
while (1);
}
display.clearDisplay();
display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
// Display startup screen.
display.setTextSize(2);
display.setCursor(20, 25);
display.println("DIYables");
display.display();
delay(1500);
// Initialize the filter with the first sensor reading
// to prevent an incorrect initial value.
smoothValue = analogRead(FORCE_SENSOR_PIN);
}
void loop() {
// Read the current FSR value.
int rawValue = analogRead(FORCE_SENSOR_PIN);
// Apply exponential moving average filtering
// to reduce sensor noise and fluctuations.
smoothValue =
alpha * rawValue +
(1.0 - alpha) * smoothValue;
int forceValue = (int)smoothValue;
// Convert the sensor value into 8 force levels.
int level = map(
forceValue,
FORCE_MIN,
FORCE_MAX,
0,
8
);
level = constrain(level, 0, 8);
// Turn on LEDs progressively according to the force level.
for (int i = 0; i < 8; i++) {
if (i < level) {
digitalWrite(ledPins[i], HIGH);
}
else {
digitalWrite(ledPins[i], LOW);
}
}
// Output sensor data for monitoring and calibration.
Serial.print("FSR = ");
Serial.print(forceValue);
Serial.print(" | Level = ");
Serial.println(level);
// Refresh OLED display.
display.clearDisplay();
// Display title.
display.setTextSize(2);
display.setCursor(50, 0);
display.println("FSR");
// Configure the force indicator as a battery-style bar.
int barX = 10;
int barY = 25;
int barWidth = 108;
int barHeight = 18;
// Draw the outer bar.
display.drawRect(
barX,
barY,
barWidth,
barHeight,
SSD1306_WHITE
);
// Draw the battery terminal.
display.fillRect(
barX + barWidth,
barY + 5,
4,
8,
SSD1306_WHITE
);
// Calculate the filled portion based on the force level.
int fillWidth = map(
level,
0,
8,
0,
barWidth - 4
);
if (fillWidth > 0) {
display.fillRect(
barX + 2,
barY + 2,
fillWidth,
barHeight - 4,
SSD1306_WHITE
);
}
// Display current force level.
display.setTextSize(1);
display.setCursor(5, 50);
display.print("LEVEL: ");
display.print(level);
display.print("/8");
// Display project branding.
display.setCursor(78, 50);
display.print("DIYables");
display.display();
// Short delay for stable display updates.
delay(30);
}
