아두이노기반 압력센서 개발 [2]

아두이노기반 압력센서 개발 [1]

이번엔 정전압 압력 센서를 제작해 봅시다.

먼저 센서를 만들기 전에 간단한 원리부터 살펴보면, 외부의 힘/압력에 대해 Capacitance의 값이 변하는 것을 정전압 압력센서라고 합니다.

물리에서 배웠다싶이 Capacitance는 면적에 비례하고 판과 판사이의 거리에 반비례합니다.

여기서 집중해야할 값은 판의 면적보다 판과 판의 거리입니다.

외부의 '힘(Force, F)' 이 가해지면 두 판 사이의 거리가 가까워지게되고, 이는 Capacitance를 증가시키게 되죠.

그리고 단위면적당 가해지는 힘을 '압력(Pressure, P)' 이라 표현하므로, 제작되는 센서는 압력을 측정할 수 있겠죠.

물론 구해진 압력에 센서의 '단면적(Area, A)' 을 곱하면 역으로 센서에 가해지는 힘 또한 알 수 있습니다ㅎㅎ....

(어려우시다면... 구글구글....!!)

또 다른 압력센서는 외부의 힘/압력에 대해 Resistance(저항)의 값이 변하는 센서인 Force Sensitive Resistor(FSR) Sensor 가 있습니다.

아마 아두이노를 조금 다뤄보신 분들은 위에처럼 생긴 센서를 사용해보신적이 있을거에요ㅎㅎ

저 센서가 바로 FSR 센서입니다. 

정전압 센서와는 달리 압력에 따라 저항이 바뀌는 형태기 때문에, 아두이노에 사용하기에는 좀 더 수월한 센서입니다.

원리는 위와 같은 여러 층의 필름들이 겹쳐져 있는것에서 보실수 있습니다.

중간 층은 윗층과 아랫층을 떨어뜨려주는 역할을 하고,

압력이 세질수록 아랫면의 Active dot들이 반도체에 닿이면서 저항이 변하게 된답니다.

자 지루한 원리는 이까지 설명하고!

Practical하게 FSR 압력센서 제작에 대해 배워봅시다.

우선 지난 포스팅에서 알려드린바와 같이 정전압 압력 시트 (Pressure-Sensitive Conductive Sheet)  <- (클릭!)

그리고 전도성 실만(?) 있으면 만들 수 있습니다.

물론 구하기 쉽지않은 재료이므로... 도전하실 분들만 한번 해보세요ㅎㅎ

(귀찮으신 분들은 나중에FSR, fouce sensitive resistor 을 구매해서 쓰세요!)

1. 먼저 100원짜리 동전을 시트위에 얹고 동그란 모양으로 시트를 오려줍니다.

2. 그 위에 전도성 실을 구불구불하게 모양을 잡고 테이프로 마무리 해줍니다.

3. 위 그림에서 보이듯, 전도성 실의 양쪽 끝 중 한쪽끝을 잘라내어 외부로 튀어나오지 않게 테이프 안으로 잘 넣어줍니다.

4. 시트를 뒤집어 뒷면도 전도성 실을 붙이는데, 앞면과 비교했을때 그물모양이 되도록 모양을 잡고 붙인뒤, 한쪽끝만 남기고 실을 정리합니다.

4. 이제 센서의 한쪽 끝을 GND에, 다른 한쪽 끝을 AI0핀에 꽂아줍니다.
  (실이라 잘 안될수도 있으니, 금속선에 묶어서 사용하시거나, 구리테이프를 이용하시면 수월할거에요ㅎㅎ)

5. 그리고 실 한쪽이 연결된 AI0 핀에 1Kohm 저항의 한쪽 다리를 연결해 주시고, 저항의 또 다른 한쪽 다리는 5V에 연결해주세요~!

  이렇게 연결하면 저절로 Voltage divider 회로가 구성이 된답니다.

AI0핀에 입력되는 전압(Vout)은 R2값이 변하면서 자동으로 변하게 됩니다!

Vout = 5V*( R2 / (R1+R2) ) 만큼 걸리게 됩니다. 

5. 그리고 코딩은 단순히 AI0핀의 값을 읽어오기만 하면 값의 변화를 확인 할 수 있답니다ㅎㅎ

그럼 다음포스팅에서는 여러개의 센서를 연결해서 어떻게 값을 받고, 센서값의 보정은 어떻게 하는지 한번 봅시다.

다음에 봬요~ 뿅!!

Have a good time with Arduino :)