SENSORS/ACTUATORS

라즈베리 파이 피코 물 센서

이 가이드는 라즈베리 파이 피코와 함께 물 센서를 사용하는 방법을 안내합니다. 물 센서는 누수를 감지하고, 강우량을 측정하며, 탱크가 너무 꽉 찼는지 확인하거나 수위를 모니터링할 수 있습니다. 이에 대해 자세히 알아보겠습니다.

라즈베리파이 피코에 물 센서를 연결하는 단계
물 센서의 값을 읽기 위한 라즈베리파이 피코 프로그래밍
라즈베리파이 피코로 물 누수, 강우, 탱크 과충전 감지하기
라즈베리파이 피코로 수위 측정하기
라즈베리파이 피코와 물 센서 보정하기

준비물

1	×	라즈베리 파이 피코 W	아마존
1	×	라즈베리 파이 피코 (또는)	아마존
1	×	마이크로 USB 케이블	아마존
1	×	Water level sensor	쿠팡 \| 아마존
1	×	점퍼케이블	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 라즈베리 파이 피코용 스크루 터미널 확장 보드	아마존

공개: 이 섹션에서 제공된 링크 중 일부는 제휴 링크입니다. 이 링크를 통해 구매한 경우 추가 비용없이 수수료를 받을 수 있습니다. 지원해 주셔서 감사합니다.

수위 센서에 관하여

수위 센서 핀아웃

수위 센서에는 세 개의 핀이 있습니다:

S (Signal) 핀: 아날로그 출력. Raspberry Pi Pico의 아날로그 입력에 연결.
+ (VCC) 핀: 센서에 전원을 공급. 3.3V와 5V 사이의 전압 사용.
- (GND) 핀: 접지 연결.

※ 주의:

센서의 신호는 VCC 핀의 전압이 조절될 때 변합니다.

물 수위 센서 작동 원리

센서가 더 많은 물을 만나면, 신호 핀의 전압이 상승합니다.

이것을 좀 더 신중하게 살펴봅시다.

이 섹션에는 압도될 수 있는 고급 정보가 포함되어 있습니다. 내용에 대해 확신이 없다면 건너뛰어 다음 섹션으로 이동하십시오.

센서에는 10개의 구리 선이 보입니다. 이 센서에는 5개의 전원선과 5개의 센서선이 포함되어 있습니다. 이 선들은 나란히 배치되어 있으며, 두 전원선 사이마다 하나의 센서선이 위치합니다. 보통 이 선들은 서로 분리되어 있지만, 센서를 물에 담그면 물이 선들을 연결합니다.

트레이스는 수위에 따라 저항 값이 변화하는 가변 저항기(포텐셔미터와 같이)처럼 작동합니다.

저항의 변화는 센서 상단에서 물 표면까지의 거리를 나타냅니다.
물 수위가 상승함에 따라 저항은 낮아집니다.
센서가 물에 더 많이 잠길수록 전기가 더 잘 통하여 저항이 낮아집니다.
센서가 물에 덜 잠길수록 전기가 덜 통하여 저항이 높아집니다.
센서는 저항에 따라 출력 전압을 생성합니다.

전압을 확인하여 수위를 결정할 수 있습니다.

선연결

센서의 VCC 핀을 Raspberry Pi Pico의 5V 핀에 연결하고, 센서의 GND 핀을 Raspberry Pi Pico의 GND 핀에 연결하여 센서에 전원을 공급합니다.

센서를 습한 환경에서 계속 전원을 켜두는 것은 센서가 빠르게 손상되고 수명이 단축될 수 있으므로 권장되지 않습니다. 이를 방지하기 위해, 센서 데이터를 확인할 때만 센서를 켜세요. 센서의 VCC 핀을 Raspberry Pi Pico의 디지털 핀에 연결합니다. 센서를 읽으려면, Pico의 핀을 HIGH로 설정하세요. 읽은 후에는 LOW로 설정합니다.

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

Raspberry Pi Pico 코드 - 물 센서에서 값 읽기

/* * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pico/raspberry-pi-pico-water-sensor */ from machine import Pin, ADC import time # Constants for power and signal pins POWER_PIN = 0 # The Raspberry Pi Pico pin GP0 connected to the VCC pin of water sensor SIGNAL_PIN = 26 # The Raspberry Pi Pico pin GP26 (ADC0) connected to the S pin of water sensor # Setup power pin power = Pin(POWER_PIN, Pin.OUT) power.value(0) # Initially turn off the sensor # Setup ADC for reading the water sensor signal = ADC(Pin(SIGNAL_PIN)) while True: power.value(1) # Power on the sensor time.sleep(0.01) # Wait 10ms for sensor to stabilize value = signal.read_u16() # Read the analog value (0-65535 range on Pico) power.value(0) # Power off the sensor print("Sensor value:", value) # Print the value time.sleep(1) # Wait for a second before next read

자세한 사용 방법

다음 지침을 단계별로 따르십시오:

컴퓨터에 Thonny IDE가 설치되어 있는지 확인하세요.
Raspberry Pi Pico에 MicroPython 펌웨어가 설치되어 있는지 확인하세요.
처음으로 Raspberry Pi Pico를 사용하는 경우, 자세한 지침은 라즈베리 파이 피코 - 시작하기 튜토리얼을 참조하세요.
제공된 다이어그램에 따라 Raspberry Pi Pico를 수위 센서에 연결하세요.
USB 케이블을 사용하여 Raspberry Pi Pico를 컴퓨터에 연결하세요.
컴퓨터에서 Thonny IDE를 실행하세요.
Thonny IDE에서 도구 옵션으로 이동하여 MicroPython (Raspberry Pi Pico) 인터프리터를 선택하세요.
인터프리터 탭에서 드롭다운 메뉴에서 MicroPython (Raspberry Pi Pico)를 선택하세요.
올바른 포트가 선택되었는지 확인하세요. Thonny IDE가 자동으로 포트를 감지해야 하지만, 수동으로 선택해야 할 수도 있습니다(예: Windows의 경우 COM3, Linux의 경우 /dev/ttyACM0).
위의 코드를 복사하여 Thonny IDE의 에디터에 붙여넣으세요.
다음과 같이 스크립트를 Raspberry Pi Pico에 저장하세요:

저장 버튼을 클릭하거나 Ctrl+S 키를 사용하세요.
저장 대화상자에서 "이 컴퓨터"와 "Raspberry Pi Pico" 두 부분이 표시됩니다. Raspberry Pi Pico를 선택하세요.
main.py로 파일을 저장하세요.

녹색 실행 버튼을 클릭하거나 F5 키를 눌러 스크립트를 실행하세요. 스크립트가 실행됩니다.
수위 센서를 천천히 유리잔의 물 속에 넣으세요.
Thonny 하단의 Shell에 표시되는 메시지를 확인하세요.

센서가 아무것도 닿지 않으면 0의 값을 표시합니다.

Shell x

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT

MPY: soft reboot Sensor value: 0 Sensor value: 0 Sensor value: 0 Sensor value: 1595 Sensor value: 6201 Sensor value: 18163 Sensor value: 27386 Sensor value: 27839 Sensor value: 28229 Sensor value: 29116 Sensor value: 29868 Sensor value: 33341 Sensor value: 33822 Sensor value: 35398

MicroPython (Raspberry Pi Pico) • Board CDC @ COM29 ≡

※ 주의:

센서를 완전히 물에 담그지 마십시오; 전자 보드상의 보이는 부분만 물에 닿아야 합니다. 주의해서 설치하십시오.

스크립트 이름을 main.py로 지정하고 Raspberry Pi Pico의 루트 디렉터리에 저장하면, Pico의 전원이 켜지거나 리셋될 때마다 자동으로 실행됩니다. 이는 전원 공급 즉시 실행되어야 하는 독립 실행형 애플리케이션에 유용합니다. 만약 스크립트 이름을 main.py가 아닌 다른 이름으로 지정하면, Thonnys's Shell에서 수동으로 실행해야 합니다.

물 누수 탐지 방법

물 누수, 비 또는 넘치는 탱크 여부를 확인하기 위해, 우리는 읽은 값을 미리 설정된 한계와 비교합니다. 이 한계는 이 튜토리얼의 보정 부분에서 설정합니다.

라즈베리 파이 피코 코드 - 물 누수 감지

/* * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pico/raspberry-pi-pico-water-sensor */ from machine import Pin, ADC import time # Constants for power and signal pins POWER_PIN = 0 # The Raspberry Pi Pico pin GP0 connected to the VCC pin of water sensor SIGNAL_PIN = 26 # The Raspberry Pi Pico pin GP26 (ADC0) connected to the S pin of water sensor THRESHOLD = 15000 # Setup the power pin power = Pin(POWER_PIN, Pin.OUT) power.value(0) # Initially turn off the sensor # Setup ADC for reading the water sensor signal = ADC(Pin(SIGNAL_PIN)) # Initialize the power pin to off power.value(0) while True: power.value(1) # Turn on power to the sensor time.sleep_ms(10) # Short delay to allow sensor to stabilize value = signal.read_u16() # Read the analog value from sensor power.value(0) # Turn off power to the sensor if value > THRESHOLD: # Check if the water level exceeds the threshold print("Water detected") time.sleep(1) # Delay for a second before the next reading

물 수위 측정 방법

최고 수위를 개별 단계로 나누고 현재 어느 단계에 있는지 확인하려면 아래 코드의 방법을 따르세요. 주의: 최고 수위는 센서의 높이와 동일합니다. 이 코드는 최고 높이를 4단계로 나눕니다.

/* * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pico/raspberry-pi-pico-water-sensor */ from machine import Pin, ADC import time # Constants for power and signal pins POWER_PIN = 0 # The Raspberry Pi Pico pin GP0 connected to the VCC pin of water sensor SIGNAL_PIN = 26 # The Raspberry Pi Pico pin GP26 (ADC0) connected to the S pin of water sensor SENSOR_MIN = 0 SENSOR_MAX = 33408 # Setup the power pin power = Pin(POWER_PIN, Pin.OUT) # Setup ADC for reading the water sensor signal = ADC(Pin(SIGNAL_PIN)) # Function to map the sensor value from one range to another def map_value(x, in_min, in_max, out_min, out_max): return (x - in_min) * (out_max - out_min) // (in_max - in_min) + out_min power.value(0) # Initially turn off the sensor while True: power.value(1) # Activate the sensor time.sleep_ms(10) # Wait for the sensor to stabilize value = signal.read_u16() # Read the sensor output power.value(0) # Deactivate the sensor # Map the value to a 0-4 scale, adjusting for 16-bit ADC value level = map_value(value, SENSOR_MIN, SENSOR_MAX * 65535, 0, 4) # Print the water level print("Water level:", level) time.sleep(1) # Delay for one second before repeating

※ 주의:

보정 시 SENSOR_MIN과 SENSOR_MAX가 설정됩니다.
설명된 매핑 방법이 매우 정확하지 않을 수 있지만, 여러 용도에는 잘 작동합니다. 정확도를 높이기 위해 보정 섹션에 설명된 대로 각 단계의 임계값을 측정하세요.

수위 센서 보정

센서의 성능은 수위와 전도도에 따라 달라집니다. 순수한 물은 전기를 전달하지 않지만, 미네랄과 불순물이 포함된 물은 전기를 전달할 수 있습니다. 물의 전도성이 높을수록 센서의 반응이 빨라집니다. 또한, 센서의 VCC 핀에 사용되는 전압에 따라 출력 값이 달라집니다.

정밀한 측정을 위해, 물 센서를 검사하려는 특정 수질 종류에 맞게 설정할 것을 권장합니다.

행동의 한계를 설정하기 전에, 먼저 센서의 실제 값을 테스트하세요.

시험을 수행하는 방법:

주어진 그림을 보고 센서의 수치를 확인하세요.
원하는 수위가 될 때까지 센서를 물에 담그세요.
Thonny 하단의 Shell에서 보이는 숫자를 적어 두세요.
이 숫자를 한계값으로 사용하여 동작을 시작하세요.

성공하려면 이 테스트를 여러 번 시도해봐야 할 수도 있습니다.

이 검사는 또한 다음을 알아내는 데 도움이 될 수 있습니다:

물에 있지 않을 때의 가장 낮은 센서 수치.
물에 완전히 잠겼을 때의 가장 높은 센서 수치.
누수를 식별하기 위한 설정 값.
스케일의 각 단계에 대한 설정 값.

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.

라즈베리 파이 피코 물 센서

준비물

수위 센서에 관하여

수위 센서 핀아웃

물 수위 센서 작동 원리

선연결

Raspberry Pi Pico 코드 - 물 센서에서 값 읽기

자세한 사용 방법

물 누수 탐지 방법

물 수위 측정 방법

수위 센서 보정

동영상

관련 튜토리얼