RGB LED 피드백 스마트 차고 주차 보조 시스템

부품 및 소모품

부품	수량
Arduino Nano R3	1
초음파 센서 HC-SR04 (일반)	1
커패시터 1000µF	1
1N4148 고속 스위칭 다이오드	1
관통형 저항 470옴	1
WS2812B LED 스트립 1M IP30 5VDC	1

필요 도구 및 기계

• 3D 프린터 (일반)
• 납땜 인두 (일반)

프로젝트 소개

이것은 주소 지정 가능한 RGB LED를 사용하여 차량 운전자가 접근하고 최종 주차(정지) 위치에 도달할 때 피드백을 제공하는 차고 주차 센서입니다. 동작 영상 참조.

아크릴 1/2인치 지름 반원형 재료(길이 20-7/16인치로 절단)를 렌즈로 사용했는데, 이는 도브테일 섹션을 결합해 주는 역할도 합니다. 인터넷에서 피트당 약 $0.66에 구매 가능하며, 투명 필라멘트로 출력 가능한 렌즈 모델도 포함되어 있습니다.

제작 단계

STEP 1: LED 스트립 준비

WS2812B 개별 주소 지정 RGB 스마트 픽셀 30개, 1미터 스트립을 두 개의 15개 세그먼트로 자르고, 각 세그먼트 시작 부분에 리드선 납땜. 스트립의 화살표 방향이 리드가 필요한 방향에서 '멀리' 향하도록 주의.

STEP 2: 레일 섹션 조립

아웃사이드 레일 1개, 인사이드 레일 세그먼트 2개(양쪽 각각), 중앙 케이스로 조립.

STEP 3: LED 스트립 리드선 연결 및 부착

양쪽 케이스로 리드선 통과시켜 부착 테이프로 고정. LED 스트립은 각 아웃사이드 레일 끝에서 약 1/2인치 앞에서 멈춤.

STEP 4: 렌즈 장착

렌즈를 양쪽 끝까지 밀어 넣어 모든 도브테일을 고정. 출력된 렌즈 사용 시 양쪽에 4개씩 필요하며, 도브테일 영역을 연결하도록 설계됨.

STEP 5: 백커 보드에 장착

엔드 캡이 있는 어셈블리를 백커 보드(1/2인치 MDF, 2인치 폭 x 45-1/8인치 길이)에 장착. 작은 팬헤드 또는 플랫헤드 나사 사용(라운드 헤드 사용 시 USB 케이블이 나중에 재프로그래밍용 슬롯에 들어가지 않을 수 있음).

STEP 6: 전자 회로 배선

커패시터 위치 주의. 전원 공급에서 전압 스파이크 방지용. 신호선(핀 7)에는 저항, Arduino(V+)에는 다이오드를 직렬 연결해 열수축 튜브로 절연. 전원 공급 없이 USB 연결 시 Arduino가 LED에 전압 공급하려 들어 온보드 전압 레귤레이터에 과전류 흐르는 것 방지. 케이스 외부 아래쪽 근처에 구멍 뚫어 전원선 통과. 18/2 전선 권장(도어벨 와이어 사용, 케이스 바로 밖에 커넥터 설치).

STEP 7: Arduino 고정 및 배선 완료

2.5mm 나사로 Arduino 고정. 홀드다운 끝이 케이스의 사각 구멍으로 돌출. Arduino 최외곽 미사용 핀 제거해 설치 용이하게 함.

STEP 8: 초음파 센서(HC-SR04) 장착

2.5mm 나사로 커버에 홀드다운으로 고정. 센서 배선 납땜 완료. 주의: 와이어가 센서 중앙 쪽을 향하도록 해 측면 조립 시 간섭 방지.

STEP 9: 커버 장착

3mm 나사로 커버를 케이스에 고정.

STEP 10: Arduino 프로그래밍

아래 코드 사용. 컴파일 전 IDE 라이브러리에 'FastLED'와 'QuickStats' 추가 필요. 매개변수 조정: 'startdistance'(차량 접근 최초 감지 거리), 'stopdistance'(최종 주차 위치). 센서 범위 3cm~400cm이므로 이 범위 내 설정.

STEP 11: 전원 연결

차고 문 개폐기 램프 소켓에 아울렛 내장 어댑터 설치. 5VDC 파워 서플라이 연결해 라이트 바 유닛으로 배선. 문이 열려 있는 동안만 라이트 바 작동(문 조명 타임아웃까지), 상시 켜짐 방지.

코드

/* Garage Parking Sensor - Published By Bob Torrence */
#include <FastLED.h>
#include <QuickStats.h>
QuickStats stats;

#define LED_PIN 7
#define NUM_LEDS 15
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

CRGB leds[NUM_LEDS];
float duration;
float durationarray[15];
int distance;
int stopdistance = 115;  // 주차 위치 (cm)
int startdistance = 400; // 스캔 시작 거리 (cm)
int increment = ((startdistance - stopdistance) / 15);

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 15회 측정 후 중앙값 사용으로 노이즈 제거
  for (int i = 0; i <= 14; i++) {
    digitalWrite(trigPin, LOW);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(trigPin, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(trigPin, LOW);
    durationarray[i] = pulseIn(echoPin, HIGH);
    distance = durationarray[i] * 0.034 / 2;
    Serial.print(distance);
    Serial.print(" ");
  }
  
  duration = stats.median(durationarray, 15);
  distance = duration * 0.034 / 2;
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.println(distance);

  // 거리에 따른 LED 색상/개수 표시
  if (distance < stopdistance) {
    // 정지 위치 도달: 전체 빨강
    for (int i = 0; i <= 14; i++) leds[i] = CRGB(255, 0, 0);
    FastLED.show();
  }
  else if (distance < stopdistance + increment) {
    // 1단계: 노랑 1개
    for (int i = 1; i <= 14; i++) leds[i] = CRGB(0, 0, 0);
    leds[0] = CRGB(255, 255, 0);
    FastLED.show(); delay(50);
  }
  else if (distance < stopdistance + increment * 2) {
    // 2단계: 노랑 2개
    for (int i = 2; i <= 14; i++) leds[i] = CRGB(0, 0, 0);
    for (int i = 0; i <= 1; i++) leds[i] = CRGB(255, 255, 0);
    FastLED.show(); delay(50);
  }
  // ... (increment * 3 ~ * 13까지 유사하게 노랑/초록 단계별 증가)
  else if (distance < stopdistance + increment * 3) { /* 노랑 3개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 4) { /* 초록 4개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 5) { /* 초록 5개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 6) { /* 초록 6개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 7) { /* 초록 7개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 8) { /* 초록 8개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 9) { /* 초록 9개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 10) { /* 초록 10개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 11) { /* 초록 11개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 12) { /* 초록 12개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 13) { /* 초록 13개 */ }
  else if (distance < stopdistance + increment * 14) { /* 초록 14개 */ }
  else {
    // 시작 거리 이상: 전체 초록
    for (int i = 0; i <= 14; i++) leds[i] = CRGB(0, 255, 0);
    FastLED.show(); delay(50);
  }
}

커스텀 파트 및 인클로저

3D 프린팅 파일 제공 (STL/3MF)

회로도

2019-04-21 업데이트: 다이오드 방향 수정