센서는 어디까지 알아보고 오셨어영?

 

좋은 센서자료 많이 들고왔어용 ㅎㅎ..

 

앞서 소개했던 자료들은 아래 링크로 들어가시면 됩니당.

 

아두이노, 마이크로컨트롤러(mcu) 개발을 위한 센서 참고자료(1) - 적외선 인체감지 PIR 센서 

아두이노, 마이크로컨트롤러(mcu) 개발을 위한 센서 참고자료(2) - TCRT5000 적외선 감지 장애물 회피 센서 / 라인트레이서 센서

아두이노, 마이크로컨트롤러(mcu) 개발을 위한 센서 참고자료(3) - 음향 사운드 감지 센서 HS-SOUNDSM

아두이노, 마이크로컨트롤러(mcu) 개발을 위한 센서 참고자료(4) - 비접촉식 적외선 온도 센서 GY-906, MLX90614

아두이노, 마이크로컨트롤러(mcu) 개발을 위한 센서 참고자료(5) - 알코올 센서 모듈 MQ-3, SZH-SSBH-045

 

 

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이번에 들고온 센서는 사운드 센서야.

 

 

이전에도 사운드 센서에 대해 소개했는데, 같은 내용 아닌가..? 할지도 모르지만, 이번 내용은 조금 달라.

지난번에 소개한 '감지'만 하는 음향 사운드 감지 센서와 다르게 이번에는 음파를 수신하여 전기 신호로 변환하고 주변 환경의 음향 '세기'를 감지할 수 있는 음향 센서 모듈이야.

마이크의 원리에 대해서는 아래 음향 사운드 센서에서 어느정도 설명하고 넘어갔기 때문에 이번 글에서는 부연 설명이 조금 줄어들었어

 

아두이노, 마이크로컨트롤러(mcu) 개발을 위한 센서 참고자료(3) - 음향 사운드 감지 센서 HS-SOUNDSM

 

 

혹시라도 조금 더 궁금한점이 있다면 댓글 달아줘!

 

 

핀배열은 다음과 같이 SIG, VCC, GND로 구성 되어있어. 뭔가 조금 다르지?

AO, DO가 아닌 SIG 라니.. 

PIn name을 SIGNAL의 약어로 SIG로 표시해놨더라고..

사실 일반적으로 접하게 되는 Analog Out의 Pin name인 AO와 동일하다고 생각하면 돼. 

 

아마도 이게 외부에서 신호형태로 들어오는 걸 변환하여 사용하기 떄문에 그렇게 표기하지 않았나 싶어.
 

 

이번 모듈은 음향의 '세기'를 측정하기 때문에, 디지털신호가 아니라 아날로그신호를 직접 받아서 변환해줘야해. 

 

그래서 SIG 핀을 A0에 연결하고 나머지 5V, GND도 맞는 핀에 연결해줬어.

이제, 센서가 어떻게 작동하는지 보기 위해  코드를 작성해 보도록 할게

 

 

 

소스코드는 이전과 다를 바 없이 아날로그 값을 받기 때문에 analogRead로 값을 읽어오는 내용이야.

다른점이 두가지 있다면, 시리얼 문자열 ","를 넣은것과 MAX 와 MIN을 넣은거 정도?. 

굳이 MAX랑 MIN이 들어온 이유는 아래 결과 값을 보면 알 수 있어

 

 

 

시리얼 모니터로 본 내용은 평소에 아날로그 값을 보여주는 거랑은 크게 차이가 없어.

 

대신에 MAX와 MIN을 넣은 이유는 아래의 시리얼 플로터를 이용한 가시화 에서 알 수 있게 돼.

아두이노 프로그램에서는 자체적으로 그래프 화 해서 보여주는 기능이 있는데, 그게 시리얼 플로터야.

 

변환된 결과값이 지금 처럼 이리저리 널뛰기 하는 경우에 쓰기엔 딱 좋은 기능이지.

 

 

시리얼 모니터로 본 결과 값으로는 수치화는 가능하지만, 어떤 의미를 가지게 될지는 알 수 없어.

왜 낮은 값이 나오고 높은 값이 나오는 지, 불규칙적으로 값을 변환하기 때문에 전혀 알 수 없지.

그에 반해 시리얼 플로터를 이용했을 때는 뭔가 그럴듯한 형상으로, 어디서 많이 본 그래프 처럼 보일거야.

 

그럼 이제 변환된 결과 값이 좀더 직관적으로 느껴지겠지.

 

이런 부분에 있어서 조금 더 그럴 듯한 UI로 보고 싶다면 아래 사이트에서 관련 프로그램을 이용해 확인해볼 수 있어.

 

https://processing.org/download/
 

 

 

기본적으로 소리는 대표적인 아날로그 신호야.

 

물론 최근엔 MIDI와 같은 형태로 디지털로 표현을 하긴 하지만, 짚고 넘어가야할 부분은 아날로그 신호는 불연속성을 띈다는 거야.

사람이 낼 수 있는 주파수 영역대 또한 100Hz~6kHz 정도인데, 소리의 세기는 사람 마다 천차 만별이어서 말 그대로 불규칙 덩어리라고 볼 수 있어.

(일반적인 사람이 들을 수 있는 가청영역 주파수대는 20Hz~20kHz야. 사람마다 약간의 차이는 있을 수 있지만 일반적인 경우를 이야기 할게..)

 

이런 불규칙 덩어리를 샘플링을 하고, 몇가지 필터링을 통해 우리가 일반적으로 알고있는 아날로그 형태의 소리가 디지털로 기록되게 되는거야.

 

이 다음 부분은 이제 하나의 신호로 취급을 하면서 신호처리라는 분야가 따로 있는데, 나도 학과수준에서 겉핥기로만 배운 정도라 개념정도로만 이해하고 접근하고 있어서 전문성 있는 내용으로 설명해주긴 어려울거 같아.

 

여튼, 이 음향 센서 모듈은 이전에 이야기 했듯이, 음향센서(마이크)에서 감지되는 아주 작은 미소전류를 OPamp를 이용하여 증폭시킨 뒤 아날로그 값으로 출력해주는 모듈이야.

 

LM358 이라는 녀석이 아마 약 100-1000배 정도 증폭해 줘서 마이크로 볼트 영역의 전압을 V 수준으로 끌어올리는 단순 증폭 회로를 응용한 케이스 라고 생각하면 좋아.

 

혹시라도 신호처리에 대해 좀더 깊은 내용을 원한다면, 아래 책을 추천할게.

 

전자공학이나 신호처리에 관련된 전공자라면 한번 쯤은 봤을 법한 서적이야.

 

전공 서적이다보니 내용이 조금 어려 울 순 있는데, 신호를 처리하기 위해 정말 다양한 공식들과 이론이 적용된다는 점을 알고가기엔 좋은 책이라서 추천해볼게.

 

Hello 신호처리
(https://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=1904291)

 

 

 

이번에 준비한 내용은 여기까지고, 다음번에도 더욱더 알찬 내용으로 다시 돌아올게!

 

 

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주말에 밀린 피로도, 개인적인 일도 있다보니 또 밀리게 됬네.. 

 

이번주는 주말까지 한번 더 올릴 수 있도록 해볼게!

 

아래는 조그맣게 운영하는 블로그인데, 도움이 되는 자료들이 있었으면 해!

 

https://blog.naver.com/vulcatronics/