아두이노로 간단한 장애물 센서 만들기 - IR LED & 포토다이오드 튜토리얼

부품 및 소모품

앱 및 온라인 서비스

• 아두이노 IDE

제작 단계

1단계: 부품 준비

• 아두이노
• 150Ω 저항 (IR LED 전류 제한용)
• 3kΩ 저항 (포토다이오드 바이어스용)
• IR LED (송신)
• 포토다이오드 (수신)
• 점퍼 와이어
• 브레드보드
• 표시용 LED 2개 (녹색/적색)

2단계: 회로 조립

IR 송신부 (상시 발광)

• IR LED 애노드 → 150Ω 저항 → 5V
• IR LED 캐소드 → GND

포토다이오드 수신부

• 포토다이오드 애노드 → GND
• 포토다이오드 캐소드 → 3kΩ 저항 → 디지털 핀 2
• 포토다이오드 캐소드 → 아날로그 핀 A0 (동시 연결)

표시용 LED

• 녹색 LED → 디지털 핀 13
• 적색 LED → 디지털 핀 12

3단계: 코드 업로드

int photoDiode = 2;      // 디지털 핀 2 (포토다이오드 캐소드 연결)
int greenLed = 13;       // 녹색 LED
int senRead = 0;         // 아날로그 핀 A0
int senseRate = 905;     // 임계값 (환경에 따라 조정 필요)

void setup() {
  pinMode(photoDiode, OUTPUT);  // 포토다이오드 바이어스용 (HIGH로 풀업)
  pinMode(greenLed, OUTPUT);
  pinMode(12, OUTPUT);          // 적색 LED
  digitalWrite(photoDiode, HIGH); // 포토다이오드 캐소드 풀업
  digitalWrite(greenLed, LOW);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int val = analogRead(senRead);  // A0 읽기 (0~1023)
  Serial.println(val);            // 시리얼 플로터로 파형 확인 가능

  if (val <= senseRate) {
    // 장애물 감지: 반사광 많음 → 전압 낮음
    digitalWrite(12, HIGH);   // 적색 ON
    digitalWrite(greenLed, LOW);
    delay(20);
  } else {
    // 장애물 없음: 반사광 적음 → 전압 높음
    digitalWrite(12, LOW);
    digitalWrite(greenLed, HIGH);
    delay(20);
  }
}

원리 설명

IR LED가 지속적으로 적외선을 발사합니다. 앞에 장애물이 있으면 적외선이 반사되어 포토다이오드에 도달하고, 포토다이오드 양단 전압이 떨어집니다(캐소드 전압 하강). 아두이노는 A0으로 이 전압을 읽어 임계값(senseRate)과 비교해 장애물 유무를 판정합니다.

• 장애물 있음: 아날로그 값 낮음 → 적색 LED 점등
• 장애물 없음: 아날로그 값 높음 → 녹색 LED 점등

senseRate 값(예제 905)은 주변 조도, IR LED 밝기, 포토다이오드 감도에 따라 달라지므로 시리얼 모니터로 값을 관찰하며 조정하세요.

응용 확장

• 라인 트레이서용 반사 센서로 활용
• 근접 스위치, 물체 계수기 등
• 변조 방식(38kHz 등) 적용 시 외부광 간섭 내성 향상 (TSOP 수신기 모듈 권장)

회로도

첨부 이미지 및 Fritzing 파일(obstacl_GeLzd2U2jr.fzz) 참조