아두이노 해바라기: 태양을 추적하는 전자 해바라기 만들기

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• 아두이노 IDE

프로젝트 소개

메이커는 늘 새롭고 재미있는 것에 민감합니다. 어느 날 해바라기가 태양을 따라 움직이는 영상을 보고 번뜩였습니다. '이 생체 메커니즘을 전자 장치로 모방할 수 없을까?'

며칠 뒤 태양 추적 프로젝트를 시작했습니다. 크로우테일(Crowtail) 마이크로컨트롤러 보드를 선정하고 창고에서 부품들을 챙겨 조립했습니다. 마지막에 핸드폰 플래시로 테스트했는데 완벽하게 작동했습니다!

너무 신나서 데모 영상을 SNS에 올렸더니 많은 분이 좋아요/공유하고, 직접 만들고 싶다는 메시지도 많이 왔습니다. 그래서 프로젝트를 다시 정리해 구체적인 튜토리얼로 만들었습니다. 자, 시작합니다.

1단계: 준비물

• 골판지 2장
• 스티로폼 보드 1장
• 막대 1개
• 3핀 크로우테일 케이블 6개
• 크로우테일 선형 포텐셔미터 2개
• 크로우테일 조도 센서 4개
• 크로우테일 팬-틸트 1개
• 크라우두이노 ATMega 328 V1.1 1개
• 크로우테일 아두이노용 베이스 실드 1개

2단계: 장치 머리 만들기

골판지 두 조각을 사진처럼 잘라 십자 모양으로 조립합니다. 막대를 십자에 붙여 '머리' 역할을 하게 합니다. 항상 태양을 향하게 하고, 장치를 예쁘고 안정적으로 만들어 줍니다.

3단계: 조도 센서 4개 설치

스티로폼에 센서 설치용 구멍 4개, 막대 통과용 중앙 구멍 1개를 뚫습니다. 센서에 번호를 붙여 위치 구분.

4단계: 센서와 케이블 연결

핫글루로 막대를 폼에 고정하고 센서에 케이블 꽂기.

5단계: 막대를 팬-틸트에 고정

막대를 팬-틸트에 고정합니다. 센서 위치는 사진과 일치하게(센서 1, 2는 아래쪽). 팬-틸트는 9G 서보 내장 조립품으로 수직/수평 180도 회전 제어 가능. 마지막으로 태양광 패널을 폼에 고정(장식용, 전력 공급 기능 없음).

6단계: 코드 업로드

크라우두이노와 베이스 실드를 꺼내 스택 결합. 케이블 연결 전 크라우두이노에 프로그램 업로드(마이크로 USB 케이블 필요). 크라우두이노를 컴퓨터에 연결하고 아두이노 IDE 열기.

7단계: 센서 4개를 실드에 연결

센서 케이블을 실드에 번호 일대일 대응해 연결:

• 케이블 "1" → A0
• 케이블 "2" → A1
• 케이블 "4" → A2
• 케이블 "3" → A3

8단계: 포텐셔미터를 실드에 연결

두 포텐셔미터를 A4, A5 소켓에 연결. 둘은 동일하지만 A4 연결된 건 반응 지연 시간 제어, A5 연결된 건 서보 회전 속도 제어 역할을 합니다.

9단계: 팬-틸트를 실드에 연결

아래 서보(수평 이동) → D9, 위 서보(수직 이동) → D10.

10단계: 전원 공급

크라우두이노가 메인 컨트롤러. USB 파워뱅크나 DC 어댑터로 전원 공급(이동형/고정형 선택).

11단계: 테스트!

박스 닫기. 햇빛 쫓아갈 준비 된 것 같죠? 어두운 방에서 핸드폰 플래시 켜니 이 귀여운 녀석이 따라옵니다! 보기엔 어려워 보여도 실제론 간단하니 직접 해보세요. 더 멋지고 강력하게 개선해보세요!

코드

#include <Servo.h> // 서보 라이브러리 포함
Servo horizontal; // 수평 서보
int servoh = 90; // 수평 서보 초기값
Servo vertical; // 수직 서보
int servov = 90; // 수직 서보 초기값

// 조도 센서 핀 연결 (아날로그 핀)
int ldrrd = 0; // 오른쪽 아래
int ldrld = 1; // 왼쪽 아래
int ldrlt = 2; // 왼쪽 위
int ldrrt = 3; // 오른쪽 위

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  // 서보 연결
  horizontal.attach(9);
  vertical.attach(10);
}

void loop() {
  int lt = analogRead(ldrlt); // 왼쪽 위
  int rt = analogRead(ldrrt); // 오른쪽 위
  int ld = analogRead(ldrld); // 왼쪽 아래
  int rd = analogRead(ldrrd); // 오른쪽 아래
  int dtime = analogRead(4)/20; // 포텐셔미터 읽기 (반응 지연)
  int tol = analogRead(5)/4; // 포텐셔미터 읽기 (허용 오차)
  int avt = (lt + rt) / 2; // 위쪽 평균
  int avd = (ld + rd) / 2; // 아래쪽 평균
  int avl = (lt + ld) / 2; // 왼쪽 평균
  int avr = (rt + rd) / 2; // 오른쪽 평균
  int dvert = avt - avd; // 상하 차이
  int dhoriz = avl - avr; // 좌우 차이

  // 상하 차이가 허용 오차 밖이면 수직 서보 각도 변경
  if (-1*tol > dvert || dvert > tol) {
    if (avt > avd) {
      servov = ++servov;
      if (servov > 180) servov = 180;
    } else if (avt < avd) {
      servov = --servov;
      if (servov < 0) servov = 0;
    }
    vertical.write(servov);
  }

  // 좌우 차이가 허용 오차 밖이면 수평 서보 각도 변경
  if (-1*tol > dhoriz || dhoriz > tol) {
    if (avl > avr) {
      servoh = --servoh;
      if (servoh < 0) servoh = 0;
    } else if (avl < avr) {
      servoh = ++servoh;
      if (servoh > 180) servoh = 180;
    } else if (avl == avr) {
      // 아무것도 안 함
    }
    horizontal.write(servoh);
  }
  delay(dtime);
}

커스텀 파트 및 인클로저

프로젝트 사진 참조

회로도

회로도 이미지 참조