아두이노 HC-SR04 초음파 레이더: 서보와 프로세싱으로 실시간 시각화 구축

부품 및 소모품

프로젝트 소개

HC-SR04 초음파 센서를 서보 모터에 장착해 180도 범위를 스캔하며, 거리 데이터를 실시간으로 PC의 프로세싱(Processing) 스케치에 전송해 레이더 화면처럼 시각화하는 프로젝트입니다.

시스템 구성

• 아두이노 측: 서보 제어 + HC-SR04 거리 측정 → 시리얼 포트로 각도, 거리 전송
• PC 측 (Processing): 시리얼 데이터 수신 → 극좌표를 직교좌표로 변환 → 레이더 스윕 화면 그리기

아두이노 코드 핵심

#include <NewPing.h>
#include <Servo.h>

#define TRIGGER_PIN 2
#define ECHO_PIN 3
#define MAX_DISTANCE 150   // 최대 측정 거리 (cm)
#define SERVO_PWM_PIN 9
#define ANGLE_BOUNDS 80    // ±80도 범위
#define ANGLE_STEP 1       // 1도씩 이동

Servo myservo;
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE);

int angle = 0;
int dir = 1;  // 1: 정방향, -1: 역방향

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  myservo.attach(SERVO_PWM_PIN);
}

void loop() {
  delay(50);  // 측정 간격
  
  // 서보 각도 설정 (-80~80 → 0~160 매핑)
  myservo.write(angle + ANGLE_BOUNDS);
  
  // 거리 측정 및 시리얼 전송
  getDistanceAndSend2Serial(angle);
  
  // 각도 업데이트 (경계에서 방향 반전)
  if (angle >= ANGLE_BOUNDS || angle <= -ANGLE_BOUNDS) {
    dir = -dir;
  }
  angle += (dir * ANGLE_STEP);
}

int getDistanceAndSend2Serial(int angle) {
  int cm = sonar.ping_cm();
  Serial.print(angle, DEC);
  Serial.print(",");
  Serial.println(cm, DEC);
}

핵심 포인트

• NewPing 라이브러리 사용으로 펄스 측정 간소화 및 타임아웃 처리
• 서보 각도: myservo.write(angle + 80)로 -80°~+80°를 0°~160°로 매핑
• 시리얼 포맷: 각도,거리\n (예: 45,123\n)
• delay(50)로 초당 약 20회 측정, 부드러운 스윕 구현

프로세싱(Processing) 측

GitHub 저장소에 전체 코드 제공:

• 아두이노: Arduino_radar_server_arduino.ino
• 프로세싱: Arduino_radar_client_processing.pde

프로세싱 코드는 좌우 왕복 2회 측정값의 평균을 내어 노이즈를 줄이고, 레이더 스윕 라인과 탐지 객체 점을 실시간으로 그립니다.

확장 아이디어

• 측정 각도/범위 조절 (ANGLE_BOUNDS, ANGLE_STEP 변경)
• OLED 디스플레이 추가로 독립형 장치화
• 다중 센서 융합으로 사각지대 해소
• 로봇 청소기나 보안 시스템에 적용

GitHub 저장소

https://github.com/faweiz/My-Arduino/tree/master/arduino_radar