아두이노 나노와 로터리 인코더로 만드는 정밀 측정 바퀴

부품 및 준비물

필요 도구

• 납땜 인두

사용 소프트웨어

• 아두이노 IDE

프로젝트 개요

측정 바퀴(measuring wheel)는 바퀴 회전수를 이용해 두 점 사이의 거리를 측정하는 도구입니다. 회전 운동학 공식 s = rθ를 적용합니다.

동작 원리

• 로터리 인코더가 회전 스텝 수 측정
• 한 바퀴(360°)당 스텝 수 = N (인코더 사양에 따라 8~48)
• 바퀴 반지름 = R
• 한 바퀴 이동 거리 = 2πR
• 한 스텝당 이동 거리 = 2πR / N

이 공식을 코드에 적용하여 이동 거리를 센티미터 단위로 LCD에 표시합니다. 사용 부품에 맞게 N과 R 값을 수정하면 됩니다. 본 프로젝트에서는 바퀴를 3D 프린터로 출력하고 알루미늄 봉에 조립했습니다.

소스 코드

/* Measuring Wheel
 * by Mirko Pavleski
 * https://www.youtube.com/channel/UCHLzc76TZel_vCTy0Znvqyw
 */
#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(5, 6, 7, 8, 9, 10);  // RS, E, D4, D5, D6, D7

int pin1 = 2;   // 인코더 A상
int pin2 = 3;   // 인코더 B상
int Pos = 0;    // 누적 스텝
int State, LastState;

const float pi = 3.14;
const float R = 3.25;   // 바퀴 반지름 (cm) - 본인 바퀴에 맞게 수정
const int N = 40;       // 한 바퀴당 스텝 수 - 인코더 사양에 맞게 수정
float distance = 0;

void setup() {
  pinMode(pin1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pin2, INPUT_PULLUP);
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("MEASURING WHEEL");
  LastState = digitalRead(pin1);
}

void loop() {
  State = digitalRead(pin1);
  if (State != LastState) {
    if (digitalRead(pin2) != State) Pos++;  // 정방향
    else Pos--;                              // 역방향
  }
  distance = ((2 * pi * R) / N) * Pos;
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(distance);
  lcd.setCursor(5, 1);
  lcd.print("cm ");
  LastState = State;
}

회로도

응용 아이디어

• 바퀴 크기와 인코더 해상도에 따라 mm 단위 정밀도 가능
• 리셋 버튼(인코더 푸시버튼 활용) 추가하여 0점 초기화
• SD 카드 모듈 추가로 이동 거리 로깅
• 블루투스 모듈로 스마트폰에 데이터 전송