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(1) 아날로그 신호

아두이노는 A0~A5 총 6개의 핀을 통해 아날로그 신호를 입력받을 수 있습니다. 

디지털 신호와 마찬가지로 아날로그 신호는 기기들간의 통신을 위한 전기적 신호입니다. 아날로그 신호는 여러개의 신호로 이루어지며, 아래 그림과 같이 연속적인 물리량 변화를 나타낼 수 있습니다.

아두이노와 아날로그 신호를 연관지어보자면, 아두이노 우노의 아날로그 입력핀은 5V를 인식할 경우 1023을 반환합니다. 그리고 0V를 인식하면 0을, 중간인 2.5V를 인식하면 1023값의 중간인 512를 반환합니다. 이처럼 아두이노 우노는 0~5V의 전기적 신호를 0~1023 총 1024가지의 신호로 반환합니다.

(2) ADC(Analog to Digital Converter)-전압계

아날로그 신호(0~5V 사이의 전압)을 디지털 값으로 반환해 주는 기능을 합니다. 아두이노에서는 ADC 기능을 analogRead()라는 함수로 제공합니다. 0~1023의 정수값을 반환하는데 이는 0~5V의 전압에 선형적으로 비례하게 됩니다. 반환된 정수값을 토대로 실제 핀에 들어오는 전압 값을 역산할 수 있습니다. Arduino는 ADC, DAC기능 모두 내장되어 있습니다.

(3) 조도센서(빛센서)

조도센서(황화 카드뮴셀:CDS)는 저항의 일종으로 외부 빛의 조도에 의해 저항값이 결정됩니다. 빛이 강하면 저항 값이 낮아지고, 빛이 약하면 저항 값이 높아지죠. 이러한 성질을 이용하면 아두이노의 5V 전압에 밝기에 따른 저항(조도센서)을 연결하여 아날로그성 신호를 만들 수 있으며, 결국 밝기를 측정할 수 있습니다. CDS는 저렴하기때문에 가장 보편적으로 사용되고 있으며, 자동차 헤드라이트나 밝기에 따라 켜지는 조명등 여러 실생활에서 사용되고 있습니다.

아두이노의 아날로그 핀과 아날로그 센서(CDS)를 사용하여 밝기를 측정해보겠습니다.

(4) 회로도 구성

조도센서에 5V와 GND를 연결해줍니다. 10K저항을 사용합니다. 저항이 연결된 5V쪽에 A0을 연결해줍니다.

사용된 조도센서 (CdS)는 옥외주차장, 휴식중의 극장 객석 정도의 빛의 양 (10 Lux) 에서 약 10KΩ의 저항을 가지며, 아무런 빛이 없는 암실에서 약 200KΩ의 저항을 가집니다.

(5) 소스코딩

변수 val에 아두이노 A0핀에 입력되는 아날로그 센서 값을 저장한 후 이를 시리얼 모니터로 출력하기 위한 프로그램입니다. 시리얼모니터로 센싱값을 확인해볼 수 있습니다.

실행 후 조도센서를 마우스로 선택하면 조도를 바꿀 수 있습니다. 조도를 바꾸고 결과를 확인해 봅니다.

analogRead(핀번호)

아날로그 신호를 읽기위한 함수입니다.

핀번호 - 아날로그 신호를 읽어들일 아두이노 핀번호 (A0~A5)를 설정합니다.

(6) 조도센서를 활용하여 LED를 제어하기 (스마트 가로등)

회로도 구성

소스코딩 

실행 시키고, 조도를 조절하여 밝기조절을 하고, LED가 켜지는 것을 확인합니다.

(7) 응용 실습

위의 스마트 가로등을 수정해보겠습니다. LED1(빨강)과 LED2(노랑)를 구성하고, 조도의 임계치 위 일때는 LED1을 점등시키고, 아래 일때는 LED2을 점등시키도록 소스를 수정하세요.