거리 유지 탐지기 제안서
기간: 2021년 5월
설명: 전공필수과목에서 개인과제로 진행된 제안서입니다.
링크: 거리 뮤지 탐지기 제안서_구글 드라이브 링크입니다.
개요
생활 속에서 사람의 시야로부터 벗어날 때 사건이나 사고가 일어나는 경우가 많기 때문에 안전거리 확보나 보안이 필요한 장소에서는 감시의 목적으로 근무하시는 분들을 보며 특정한 범위 안에 누군가 접근할 시 이를 경고해주는 무인 시스템을 구상해보고 팅커캐드를 이용하여 회로를 작성 및 작동시켜보았습니다.
주제
"안전거리 유지 및 접근 제한 탐지기"를 주제로 설정하였습니다.
사용 부품
아두이노 2개와 브레드보드, 전선, 저항을 기본으로 사용하였습니다.
인풋으로는 초음파 센서를,
아웃풋으로 LCD와 LED, 피에조부저를 사용하였습니다.
관련 이론
인풋으로 사용한 초음파 센서는 송신부와 수신부로 나뉘어져 있어 송신부에서 일정한 시간의 간격을 둔 다음 초음파 펄스를 방사하고 대상물에 부딪혀 돌아온 신호를 수신부에서 받아 이에 대한 시간차를 기반으로 거리를 산출합니다.
이를 통해 장애물의 유무나 물체의 거리 또는 속도를 측정할 수 있고
저는 이 중에서도 물체의 거리를 측정하기 위해 사용하였습니다.
(초음파를 발생시키는 원리는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 압전효과와 같습니다.)
LCD
LCD는 액정표시 장치로 얇고 가벼우며 소비전력이 적은 장점이 있지만
시야각에 제한적이고 어두운 곳에서는 선명함이 떨어지는 단점이 있습니다.
핀 연결을 통해 LCD에 문자를 출력할 수 있습니다.
피에조부저
초음파 센서와 같이 압전 효과를 이용하여 소리를 내는 작은 스피커로
2개의 전극 단자로 구성되어 있으며, 각 단자는 극성을 가지고 있습니다.
주파수에 맞는 신호를 줌으로써 원하는 음계의 소리를 낼 수 있으며
부저로 소리를 내기 위해서는 주파수를 가지는 펄스 신호를 부저에 보내줘야 하는데 펄스 신호란 5볼트, GND의 신호이고, 이것이 반복되어 주파수를 가지게 됩니다.
회로도
아래 쪽에 위치한 아두이노를 아두이노A로 설정하였고
위쪽에 위치한 아두이노를 아두이노B로 설정하였습니다.
시리얼 통신을 위해 아두이노A, 아두이노B의 디지털핀 6번과 7번을 사용하였습니다.
인풋인 초음파 센서는 아두이노A의 디지털 핀 10번,11번에 연결하였습니다.
아웃풋인 LED는 아두이노A의 디지털 핀 8번에
LCD는 아두이노B의 디지털 핀 2, 3, 4, 5, 11, 12번에
피에조 부저는 아두이노B의 디지털 핀 13번에 연결하여 회로를 구성하였습니다.
코드
먼저 아두이노A에서는 아두이노B와 시리얼 통신을 하기 위한 코드를 작성하였고 거리를 변수로 선언해주었습니다.
보이드셋 부분에 시리얼 통신을 위한 코드와 LED의 핀모드를 8번 핀, 아웃풋으로 설정해주고,
보이드룹 부분에서도 시리얼 통신을 위한 코드를 작성해주었습니다.
접근 제한 거리를 임의로 100으로 설정하여 H값과 L값으로 나누었습니다.
객체와의 거리가 100 이상일때는 H값을 받아
아웃풋으로 설정한 부품들이 작동하지 않고
객체와의 거리가 100이하일때는 L값을 받아
아웃풋으로 설정한 부붐들이 작동하게 됩니다.
그리고 초음파 센서가 거리를 측정하는 코드를 작성해주었습니다.
아두이노 B에서는
마찬가지로 시리얼 통신을 위한 코드와 LCD, 피에조를 사용하기 위한 코드를 작성해주고
필요한 변수들을 선언해줍니다.
보이드 룹에서 임의의 제한 거리 값으로 설정한 100을 기준으로
100 이하이면, L값을 받고 LCD에 문구가 출력되고 피에조에서 소리가 납니다.
100 이상이면, H값을 받고 LCD화면이 꺼지고 피에조에서도 소리가 꺼집니다.
실행결과
먼저 아두이노A에 설치된 초음파 센서가 다른 객체로부터의 거리를 탐지합니다.
그리고 시리얼 통신을 통해 아두이노A에서 아두이노B로 초음파 센서의 데이터를 전송합니다.
미리 설정된 거리의 범위 이내로 들어온 경우에는 3가지 반응이 일어납니다.
첫 번째로 빨간색 LED가 켜지면서 경고를 표시합니다.
두 번째로 접근 경고 문구가 LCD 화면에 출력됩니다.
세 번째로 피에조 부저에서 경고 알림이 울립니다.
앞서 말씀드린 3가지 반응이 나타난 화면을 캡쳐한 이미지를 보고서에 첨부하였습니다.
가장 왼쪽의 피에조에서는 소리가 나고, 빨간색 LED가 점등되고,
화면에 문구가 출력된 것을 확인할 수 있습니다.
기능
특정 이내의 범위에 접근할 경우 이를 경고 해 줄 수 있으므로
도난 방지 및 접근 제한 감시가 필요한 전시관이나 미술관 등 공적인 장소에서 활용할 수 있습니다.
또한 기차역이나 횡단 보도와 같은 장소에서 안전거리 확보 업무를 보조해줄수 있기 때문에
감시자가 주의를 기울이지 못했을 때 일어나는 사건, 사고를 예방할 수 있습니다.
금고나 주택 침입 등과 같은 개인적인 장소를 중심으로도 사용이 가능합니다.
감사합니다.
