아두이노 힘 센서
이 튜토리얼에서 우리는 배울 예정입니다:
- 힘 센서 작동 원리
- 아두이노에 힘 센서를 연결하는 방법
- 아두이노가 힘 센서의 상태를 읽도록 프로그래밍하는 방법
- 아두이노와 함께 힘 센서를 사용하는 방법
준비물
| 1 | × | 아두이노 우노 R3 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 2.0 타입 A-to-B 케이블 (USB-A PC용) | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | USB 2.0 타입 C-to-B 케이블 (USB-C PC용) | 아마존 | |
| 1 | × | 힘 센서 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 10 kΩ Resistor | 아마존 | |
| 1 | × | 브레드보드 | 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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힘 센서에 관하여
힘 센서는 또한 힘 감지 저항기, 힘 민감 저항기, 또는 FSR로 알려져 있습니다. 힘 센서는 기본적으로 얼마나 많이 눌렸는지에 따라 그 저항값이 변하는 저항기입니다. 힘 센서는:
- 저렴하고 사용하기 쉬움.
- 물리적 압력, 압박을 감지하는 데 뛰어남.
- 몇 파운드의 무게가 그 위에 있는지 찾는 데는 능숙하지 않음.
힘 센서는 전자 드럼, 휴대 전화, 휴대용 게임 기기 및 많은 휴대용 전자 제품에 사용됩니다.
핀 배치
힘 센서는 두 개의 핀을 가지고 있습니다. 이것이 일종의 저항기이기 때문에, 우리는 이 핀들을 구분할 필요가 없습니다. 그들은 대칭입니다.
작동 원리
힘 센서는 본질적으로 얼마나 눌렸는지에 따라 저항이 변하는 저항기입니다. 센서를 더 세게 누르면 두 단자 사이의 저항이 낮아집니다.
선연결
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
힘 센서를 위한 프로그래밍 방법
Arduino Uno의 A0에서 A5 핀은 아날로그 입력으로 작동할 수 있습니다. 아날로그 입력 핀은 전압(0v와 VCC 사이)을 정수 값(0에서 1023 사이), 즉 ADC 값 또는 아날로그 값으로 변환합니다.
힘 센서의 핀을 아날로그 입력 핀에 연결함으로써, analogRead() 함수를 사용하여 핀에서 아날로그 값을 읽을 수 있으며, 그러면 얼마나 눌렸는지 알 수 있습니다.
아두이노 코드
/*
* 이 아두이노 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 아두이노 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-force-sensor
*/
#define FORCE_SENSOR_PIN A0 // FSR과 10K 풀다운이 A0에 연결되어 있습니다.
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
int analogReading = analogRead(FORCE_SENSOR_PIN);
Serial.print("Force sensor reading = ");
Serial.print(analogReading); // 원시 아날로그 읽기 값을 출력합니다
if (analogReading < 10) // 0에서 9까지
Serial.println(" -> no pressure");
else if (analogReading < 200) // 10에서 199까지
Serial.println(" -> light touch");
else if (analogReading < 500) // 200에서 499까지
Serial.println(" -> light squeeze");
else if (analogReading < 800) // 500에서 799까지
Serial.println(" -> medium squeeze");
else // 800에서 1023까지
Serial.println(" -> big squeeze");
delay(1000);
}
사용 방법
- 위의 코드를 복사하여 아두이노 IDE로 열기
- 아두이노 IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 아두이노에 코드 업로드하기
- 힘 센서를 누르기
- 시리얼 모니터에서 결과 보기
8
Serial.println("Hello World!");
Message (Enter to send message to 'Arduino Uno' 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. 동영상은 Arduino Uno R4를 보여주지만 Arduino Uno R3에서도 동일하게 작동합니다:
/*
* 이 아두이노 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 아두이노 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-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);
}
