| SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 3.3V/8MHz | × | 1 |
이 기기는 비행 중(활공기, 패러글라이더, 행글라이더, 열기구 등) 파일럿이 사용하는 장비로, 열기류의 중심을 찾아 더 높고 효율적으로 상승할 수 있도록 돕습니다.
상승(올라갈 때)과 하강(내려갈 때) 시 소리를 내는 매우 민감한 기압계입니다. 소리는 단순한 '삐-삐' 비프음으로, 초당 1회 또는 2회, 상승 시에는 더 빠른 주파수로 울립니다(상승 속도가 빠를수록 비프음 빈도 증가). 단 몇 cm/초의 상승만으로도 비프음이 울릴 만큼 예민합니다. 손에 쥐고 팔을 천천히 들어 올리기만 해도 소리를 확인할 수 있습니다. 하강 속도 -1m/초 이상에서는 지속적인 '삐이이이-' 경고음이 발생합니다.
위 Fritzing 회로도에는 회로 제작에 필요한 모든 것이 나와 있습니다. 검은색 스위치 바로 아래 갈색 '세라믹 커패시터'는 실제로는 리셋 가능 퓨즈입니다(적절한 부품 도안을 찾지 못했습니다). 8개 저항 대신 8개의 4.7kΩ 저항이 내장된 단일 네트워크 저항 부품을 사용했습니다. 다음 사진에서 확인 가능합니다. 파란색 딥스위치 위쪽에 있는 검은색 부품으로 핀이 9개(1개 공통, 8개 저항용)입니다. Fritzing 회로도 파일은 아래에서 다운로드 가능합니다.
바리오미터의 파라미터를 선택하고 변경하기 위해 파란색 8핀 딥스위치를 사용했습니다. 각 핀의 기능은 다음과 같습니다:
핀 1은 미사용으로, 온/오프 어느 위치든 영향을 주지 않습니다.
핀 2는 부저 볼륨 레벨을 변경합니다. 전기적으로 동작하며, 핀이 온이면 부저와 직렬인 저항을 쇼트시켜 더 많은 전류가 흐르게 해 볼륨을 높입니다.
핀 3과 4는 하강 레벨(내려갈 때)을 설정합니다. 이 값 이하로 내려가면 바리오미터가 '삐이이이-' 소리를 냅니다. 두 핀은 2비트 바이너리 코드로 4가지 설정: 00=0, 01=1, 10=2, 11=3. 핀 3=오프, 핀 4=오프(바이너리 00)면 -999m/s(제한 없음, 절대 비프음 안 울림). 다른 값은 -1, -2, -3m/s로 각각 핀 3=오프/4=온, 3=온/4=오프, 3=온/4=온으로 설정. 예를 들어 2번 위치면 -2m/s 초과 하강 시에만 경고음. 테스트용으로 엘리베이터 3층에서 1층으로 내려가거나 계단을 빨리 뛰어내려가며 확인 가능.
핀 5와 6은 비프 주파수 설정으로, 위와 같은 바이너리 코드 방식. 같은 상승 속도에서 +2Hz 설정 시 +1Hz보다 더 빠르게 '삐-삐' 울림. 천천히 울리는 걸 선호해 덜 '스트레스' 받는 분도 계십니다.
핀 7과 8은 기기 감도 설정: +0.0은 상승 움직임에 대한 최대 감도로, 10cm/s 미만 속도에서도 비프음. 이 위치에선 제자리에서도 미세한 기압 변화(방문 닫기로 인한 실내 기압 상승 등)를 감지해 가끔 비프음이 울리기도 함. 전기적 '노이즈'도 잡지만 꽤 안정적이고 유용. 4번째 위치(+0.5m/s)는 기압 변화에 훨씬 덜 민감해, 비프음을 얻으려면 '훨씬 더' 빠른 상승 속도 필요. 테스트용으로 엘리베이터 1층에서 3층으로 올라가며 확인 가능.
전자 회로 관점에서 핀 1과 3~8은 멀티플렉서 4051 칩을 통해 아날로그 방식으로 읽히며, 소프트웨어가 온/오프(값 > 512 여부)를 판단합니다. 8개 입력이 1개 공통 포트로 연결되어 아두이노 입력으로 들어갑니다. 8개 포트 중 어느 것을 읽을지 선택하기 위해 MCU(아두이노)가 3비트 출력(000~111, 0~7 = 8포트 = 8개 온/오프 스위치)을 설정합니다. 코드의 'readDIPswitch()' 함수 참고.
두 개의 10kΩ 저항과 47uF 커패시터가 전압 분배기 역할을 해 배터리 전압을 측정합니다. LiPo는 3.3V 미만으로 방전되면 치명적이므로, 10초마다(BATTinterval) 'checkBATT()' 함수가 호출되어 저전압 시 부저가 1초에 6번 짧은 비프음으로 알립니다. 너무 오래 기다리지 말고 곧 충전하세요!
케이스에 공기가 통과할 구멍을 최소 하나는 꼭 뚫어야 합니다. 센서가 기압 변화를 감지하려면 공기 순환이 필요합니다. 사진처럼 두 구멍을 뚫었습니다: 하나는 부저 소리용, 하나는 충전 상태 LED 확인용. 마이크로 USB용 구멍도 별도. 구멍이 생기면 방수는 안 됩니다.
녹색 끈은 기체 내 어딘가에 안전하게 고정하기 위함: 절대 잃어버리면 안 됩니다!
단면 PCB를 사용해 몇 개의 와이어 점퍼(점선)가 전체 회로 라우팅을 위해 필요했습니다. 아래에 부품 면과 납땜 면(미러링) 파일이 모두 있어 레이저 프린터로 '노란색' 또는 '파란색' 시트에 인쇄 가능. 노란색 시트를 썼지만 파란색이 더 좋다 합니다(가격은 더 비쌈). 인쇄 시 토너 절약 설정 끄고 1200dpi 해상도로 진한 검은색 결과 얻기. 매직 시트에서 PCB로 토너 전사는 다리미로 진행. 양면 인쇄로 프로젝트가 '전문적'이 됩니다.
아두이노 핀 10여 개 사용. 사용 안 하는 핀 납땜은 불필요하며 비워두세요. 미니 프로 윗면에 6핀 암 헤더를 달아 향후 FTDI 인터페이스 연결로 소프트웨어 업데이트 가능하게.
USB 승압 전원 회로는 거꾸로 장착. USB 커넥터 옆 'Power USB' 표시 부분에 플라스틱 벨트 없는 일반 아두이노용 수 핀 2개를 강한 핀으로 써서 고정. 납땜으로 핀 2개와 USB 커넥터를 모두 고정. 3개 와이어가 Gnd-, Batt+, Out+ 단자를 이 회로에 연결.
GY-63(MS5611) 기압 센서는 소형 기판에 실장되어 있으며, 아두이노와 I2C 버스로 통신. 온도 센서도 내장되어 있으나 사용 안 함.
프로그램은 'readPSensor()' 함수를 호출하는데 이것이 소프트웨어의 핵심. 필요한 것은 고도의 상대적 변화입니다. 함수가 초당 여러 번 읽어 PrexTotal에 누적. 0.5초마다(PrexInterval) 고도 평균 변화를 계산해 딥스위치 설정에 따라 비프음 또는 장음 발생. 이 단순 필터링으로 충분하며, 칼만 필터, 마드윅/마호니 필터 알고리즘도 시도했으나 본 프로젝트 목적상 유의미한 이점 없었음.
이상으로 끝입니다. 이 프로젝트 정말 즐거웠어요! 여러분도 해보세요! :-)
Marco Zonca
/* 이 스케치는 패러글라이딩용 바리오미터로 동작, Marco Zonca 2020
Arduino MiniPro 3.3 CPU, GY-63(MS5611) 기압 센서, 8핀 딥스위치, 부저, Mux 4051, LiPo 1s 3.7v 350mA, 3.7v->5v 승압 + LiPo USB 충전기
딥스위치: 1=미사용 2=하드웨어 저/고 부저 볼륨 3=\ 하강 경보: OFF -1.0 -2.0 -3.0 m/s 4=/ 5=\ 비프 주파수: +1.0 +1.5 +2.0 +3.0 Hz 6=/ 7=\ 감도: +0.0 +0.1 +0.2 +0.5 m/s 8=/ */
#include <MS5611.h>
#include <NewTone.h>
const int muxIOpin = 15;
const int vbattPin = 14;
const int muxbit0 = 4;
const int muxbit1 = 5;
const int muxbit2 = 6;
const int buzzerPin = 7;
const int DIPSWinterval = 5000;
const int BATTinterval = 10000;
const int PrexInterval = 500;
const boolean isDebug = false;
float sensibility[5];
float frequency[5];
float sinkalarm[5];
long n=0;
boolean dipswitch[9];
String dips;
unsigned long prevDIPSWmillis = 0;
unsigned long prevBATTmillis = 0;
float n1=0;
float n2=0;
float SensorVBatt=0;
double referencePressure = 0;
unsigned long prevPrexMillis = 0;
unsigned long currPrexMillis = 0;
double realPressure = 0;
float absoluteAltitude = 0;
float relativeAltitude = 0;
float avgAltitude = 0;
float avgPrevAltitude = 0;
long PrexCounter = 0;
float PrexTotal = 0;
float PrexVario = 0;
boolean isFirstCalc = true;
MS5611 psensor; // 기압 센서
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(muxbit0, OUTPUT);
pinMode(muxbit1, OUTPUT);
pinMode(muxbit2, OUTPUT);
pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
sensibility[4]=0; sensibility[3]=0.5; sensibility[2]=0.2; sensibility[1]=0.1; sensibility[0]=0.0;
frequency[4]=0; frequency[3]=3.0; frequency[2]=2.0; frequency[1]=1.5; frequency[0]=1.0;
sinkalarm[4]=0; sinkalarm[3]=-3.0; sinkalarm[2]=-2.0; sinkalarm[1]=-1.0; sinkalarm[0]=-999.9;
readDIPswitch();
psensor.begin();
referencePressure = psensor.readPressure();
if (isDebug == true) Serial.println("Vario is on");
NewTone (buzzerPin,4); delay(750); noNewTone();
}
void loop() {
readPSensor();
if ((prevDIPSWmillis+DIPSWinterval) < millis()) { readDIPswitch(); prevDIPSWmillis=millis(); }
if ((prevBATTmillis+BATTinterval) < millis()) { checkBATT(); prevBATTmillis=millis(); }
}
void readPSensor() {
realPressure = psensor.readPressure();
absoluteAltitude = psensor.getAltitude(realPressure);
relativeAltitude = psensor.getAltitude(realPressure, referencePressure);
PrexCounter = PrexCounter + 1;
PrexTotal = PrexTotal + relativeAltitude;
currPrexMillis = millis();
if (currPrexMillis - prevPrexMillis >= PrexInterval) {
avgAltitude = PrexTotal / PrexCounter;
if (isFirstCalc == true) { avgPrevAltitude=avgAltitude; isFirstCalc=false; }
PrexVario=(avgAltitude-avgPrevAltitude) * (1000/PrexInterval);
if ((PrexVario <= sensibility[4]) && (PrexVario >= sinkalarm[4])) { noNewTone(); }
if ((PrexVario > sensibility[4])) { NewTone (buzzerPin,((int)(PrexVario+frequency[4]))); }
if ((PrexVario < sinkalarm[4])) { NewTone (buzzerPin,0.1); }
avgPrevAltitude=avgAltitude;
prevPrexMillis = currPrexMillis;
PrexTotal=0; PrexCounter=0;
if (isDebug == true) { Serial.print("Vario="); Serial.println(PrexVario); }
}
}
void readDIPswitch() {
int s=0;
for (n=1; n<9; n++) {
dips="0000"+String(n-1, BIN);
dips=(dips.substring(dips.length()-3,dips.length()));
if (dips.substring(2,3) == "0") digitalWrite(muxbit0, LOW); else digitalWrite(muxbit0, HIGH);
if (dips.substring(1,2) == "0") digitalWrite(muxbit1, LOW); else digitalWrite(muxbit1, HIGH);
if (dips.substring(0,1) == "0") digitalWrite(muxbit2, LOW); else digitalWrite(muxbit2, HIGH);
if (analogRead(muxIOpin) > 512) dipswitch[n]=false; else dipswitch[n]=true;
if (isDebug == true) { if (dipswitch[n]==false) Serial.print("0"); else Serial.print("1"); }
}
if (isDebug == true) Serial.println("");
s=0;
if (dipswitch[7]==true) s = s + 2;
if (dipswitch[8]==true) s = s + 1;
sensibility[4]=sensibility[s];
if (isDebug == true) { Serial.print("Sensibility="); Serial.println(sensibility[4]); }
s=0;
if (dipswitch[5]==true) s = s + 2;
if (dipswitch[6]==true) s = s + 1;
frequency[4]=frequency[s];
if (isDebug == true) { Serial.print("Frequency="); Serial.println(frequency[4]); }
s=0;
if (dipswitch[3]==true) s = s + 2;
if (dipswitch[4]==true) s = s + 1;
sinkalarm[4]=sinkalarm[s];
if (isDebug == true) { Serial.print("SinkAlarm="); Serial.println(sinkalarm[4]); }
}
void checkBATT() {
n1 = analogRead(vbattPin);
n2=(((6.60 * n1) / 1023.00));
SensorVBatt=(n2 + ((n2 * 0.0) /100));
if (SensorVBatt <= 3.4) { NewTone (buzzerPin,6,1000); }
if (isDebug == true) { Serial.print("VBatt="); Serial.println(SensorVBatt); }
}
제조공정
미국 국립표준기술연구소(NIST) 연구원들과 협력자들이 트랜지스터 결함을 감지하고 계수하는 고감도 방법을 고안하고 테스트했다. 이는 차세대 소재 개발 중인 반도체 업계에 시급한 문제다. 이 결함들은 트랜지스터와 회로 성능을 제한하고 제품 신뢰성에 영향을 줄 수 있다. 디지털 용도 일반 트랜지스터는 기본적으로 스위치다. 켜지면 전류가 반도체 한 쪽에서 다른 쪽으로 흐르고, 끄면 전류 차단. 이 동작이 디지털 정보의 이진 1과 0을 만든다. 트랜지스터 성능은 지정된 전류량이 얼마나 안정적으로 흐르는지에 결정적으로 의존한다. 원치 않는
그리퍼는 제조 산업에서 가장 흔히 쓰이는 엔드 이펙터 중 하나입니다. 팰러타이징, 픽앤플레이스, 포장 등 다양한 자재 핸들링 애플리케이션에 사용됩니다. 이제 일부 로봇 그리퍼가 그리퍼 센서를 추가하며 조금 더 예민해지고 있습니다. 인공 피부와 센서로 진화하는 그리퍼 roboticstrends.com 기사에 따르면, 연구자들이 로봇에 인공 피부와 센서를 적용해 이 영역에서 정확성과 정밀도를 더욱 높이고 있습니다. 이러한 그리핑 센서는 로봇 간, 로봇-인간 간 소통과 협업 능력도 향상시킬 수 있습니다. 로보스킨(ROBOSKIN) 이