[4회차-1] 라즈베리파이 GPIO 실습 - 2

1. 버튼 실습

 가. 버튼

 

푸쉬 버튼

  버튼(스위치)은 전기의 흐름을 잇거나 끊기 위한 제어장치이며, 조명이나 컴퓨터 등을 끄거나 켤 때 누르는 버튼도 스위치의 일종입니다. 우리가 사용할 푸쉬 버튼은 상단의 버튼 부분과 하단의 다리(4)개로 구성되어 있습니다. 버튼을 누르지 않아도 A-C, B-D는 연결이 되어 있는 상태이며, 버튼을 누를 때 A-B-C-D가 모두 연결되어 전기가 흐르게 됩니다.

 

 

 나. 회로 구성

 

  버튼을 이용하여 LED를 켤 수 있도록 회로를 구성하여 보겠습니다.

 

  준비물  버튼, 전선, (+LED, 전선, 저항330Ω으로 구성된 회로)

 

준비물

---

버튼의 위치 주의

  지난 시간에 만든 LED 회로에 버튼을 추가로 구성하여 보겠습니다. 버튼의 다리 모양에 주의하며 브레드보드에 끼워보겠습니다. 버튼을 바르게 끼우면 버튼을 누르기 전에는 회로가 끊어져 있어 전기가 흐르지 않으며 버튼을 누르게 되면 전기 회로가 연결됩니다. 이를 이용하여 파이썬에서 입력 신호를 받습니다. 

 

버튼 장착

버튼의 다리와 연결되는 전선 연결

버튼의 다리와 연결되는 전선 연결

  버튼의 다리와 회로를 구성합니다. 한 쪽 다리와 Gnd를 전선으로 연결하며, 나머지 다리는 GPIO 16번에 전선으로 연결합니다.  버튼에는 따로 극이 없으므로 다리의 순서와 관계없이 Gnd와 GPIO 16번에 잘 연결만 하면 됩니다.

 

버튼과 LED 회로 구성#1 회로 완성

버튼과 LED 회로 구성#2 회로 완성

  기존에 GPIO 13번에 연결된 LED회로에 버튼회로를 추가하여 완성하였습니다. 다음에는 버튼으로 LED를 제어해 보겠습니다.

 

 

 다. 프로그래밍

 

예제 소스(5-led_button.py)

from gpiozero import LED, Button  from signal import pause  led = LED(13)  button = Button(16) button.when_pressed = led.on button.when_released = led.off pause()

 

예제 소스(5-led_button2.py)

from gpiozero import LED, Button  from signal import pause  led = LED(13)  button = Button(16) led.source = button pause()

 

2. 움직임 감지 실습

 

 가. 인체 감지 센서(PIR센서)

 

HC-SR501

  인체 감지 센서(PIR센서, Passive Infrared Sensor)란 사람이나 동물이 움직일 때 발생되는 적외선 변화를 감지해 내는 센서로서 모션 센서라고도 합니다. 일상 생활에 흔하게 사용되는 사례는 현관이나 엘리베이터 입구에서 사람이 접근하면 자동으로 불이 켜지는 전등이 있습니다.

 

  움직임을 감지하므로 움직임이 없으면 당연히 반응하지 않으며 가변저항을 이용하여 감도와 감지 시간 등의 조절이 가능합니다. 전원 2핀(VCC/GND)과 신호부(SIG) 등 총 3개의 핀을 사용하며, 주변의 움직임이 인식되면 신호부로 출력이 나오는 형태입니다. 출력은 HIGH, LOW로 디지털 출력값을 가집니다.

 

HC-SR501

센서 감도 조절(Distance Adjust)  시계방향으로 돌리면, 민감도가 낮아져서 감지 거리가 줄어듭니다.

 

지연 시간 조절(Delay Time Adjust)  인체 감지 후 감지된 상태를 얼마간 유지할 것인가 하는 시간을 조절합니다. 시계방향(지연시간 짧게), 반시계방향(지연시간 길게)

 

트리거 모드  좌측의 점퍼스위치를 L로 연결하면 감지 신호를 한 번만 보내주는 모드이고, H는 감지신호를 계속해서 보내주는 모드입니다.

 

 

 나. 회로 구성

 

  PIR센서를 이용하여 움직임이 감지되면 LED가 켜지도록 회로를 구성하여 보겠습니다.

 

  준비물 PIR센서, MF전선, (+LED, 전선, 저항330Ω으로 구성된 회로)

 

준비물

---

커버를 제거한 PIR센서 모습

  커버를 제거하여 PIR센서를 살펴보면 VCC-OUT-GND로 구성되어 있는 것을 볼 수 있다. PIR센서가 동작하려면 5~12V의 입력전압이 필요하므로 라즈베리파이의 GPIO에서 5V 전원에 VCC를 연결하여야 한다.

  GND는 브레드보드 GND(-극)에 연결하며 OUT은 움직임을 감지하여 신호를 보내주는 부분이므로 이를 GPIO 24번에 연결하여 신호를 받는다.

 

VCC-OUT-GND 연결하기#1

  전선을 각각의 핀에 연결합니다. 규칙을 정해 VCC는 빨간색, GND는 어두운색, OUT은 중간색으로 연결해줍니다. 이런 방식으로 전선을 연결하면 각각의 전선이 하는 역할을 쉽게 파악할 수 있습니다.

 

VCC-OUT-GND 연결하기#2

  PIR센서에 연결된 전선에서 VCC(5V)와 GND를 정확히 확인하여 연결하여 줍니다.

 

VCC-OUT-GND 연결하기#3

  PIR센서에서 OUT과 연결된 전선을 GPIO 24번에 연결하여 줍니다.

 

PIR센서와 LED 회로 구성#1 회로 완성

PIR센서와 LED 회로 구성#2 회로 완성

 

 

다. 프로그래밍

 

예제 소스(6-led_motion.py)

from gpiozero import MotionSensor, LED from signal import pause  pir = MotionSensor(24) led = LED(13)  pir.when_motion = led.on pir.when_no_motion = led.off pause()

 

 

2. 3색 LED 실습

 

 가. 3색 LED

 

3색 RGB

  3색 LED는 이전에 사용한 LED와 달리 4개의 핀이 있어 각각의 핀이 R(Red), G(Green), B(Blue), Gnd입니다. R, G, B 핀에 값을 넣어 색을 조합하여 표현할 수 있어 다양한 색 표현이 가능합니다.

 

 

 나. 회로 구성

 

  3색 LED를 파이썬으로 제어하여 다양한 색을 표현하는 회로를 구성하여 보겠습니다.

 

  준비물 3색 LED, 전선, 저항330Ω

 

  참고 저항은 저항이 있는 3색 LED모듈을 사용하면 연결하지 않아도 됩니다. 사진에 보이는 3색 LED모듈은 저항이 있지만 이해를 돕기 위해 저항을 연결하여 Gnd를 표현하고자 합니다.

 

준비물

---

GPIO 4, 5, 6번 연결

  브레드보드에서 전선을 이용하여 GPIO 4, 5, 6과 연결합니다. GPIO 4번은 R을 표현하는 Red 전선을 이용하였고, GPIO 5번은 G를 표현하는 Green 전선이 없어 Orange로 의미를 대체해서 사용했습니다. GPIO 6번은 B를 표현하는 Blue 전선이 없어 Black으로 의미를 대체하여 사용했습니다. 전선을 연결할 때 규칙을 주어 연결하면 이해하기 쉽습니다.

 

GPIO 4, 5, 6과 저항 연결

  저항의 한 쪽을 Gnd에 연결합니다. 전선의 반대쪽을 브레드보드에 사진처럼 차례대로 연결합니다. GPIO 6 - GPIO 5 - GPIO 4 - 저항(Gnd) 순으로 한 칸씩 옆에 연결합니다.

 

3색 LED의 4핀

3색 LED 브레드보드 연결

 

3색 LED 회로 구성#1 회로 완성

3색 LED 회로 구성#2 회로 완성

 

 

다. 프로그래밍

 

예제 소스(7-full_color_led.py)

from gpiozero import RGBLED from time import sleep led = RGBLED(red=4, green=5, blue=6) led.red = 1 sleep(1) led.red = 0.5 sleep(1) led.red = 0 sleep(1) led.green = 1 sleep(1) led.green = 0.5 sleep(1) led.green = 0 sleep(1) led.blue = 1 sleep(1) led.blue = 0.5 sleep(1) led.blue = 0 sleep(1) led.red = 1 led.green = 1 led.blue = 1 sleep(1) led.red = 0 led.green = 0 led.blue = 0 sleep(1)

 

예제 소스(7-full_color_led2.py)

from gpiozero import RGBLED from time import sleep led = RGBLED(red=4, green=5, blue=6) led.color = (0, 1, 0)     # full green sleep(1) led.color = (1, 0, 1)     # magenta sleep(1) led.color = (1, 1, 0)     # yellow sleep(1) led.color = (0, 1, 1)     # cyan sleep(1) led.color = (1, 1, 1)     # white sleep(1) led.color = (0, 0, 0)     # off sleep(1)

 

예제 소스(7-full_color_led3.py)

from gpiozero import RGBLED from time import sleep led = RGBLED(red=4, green=5, blue=6) for i in range(100):     led.blue = i/100     sleep(0.05) led.blue = 0 sleep(0.1)

 

 

실습) 지금까지 배운 내용을 바탕으로 나만의 전자 회로를 구성하여 프로그램을 만들어봅시다.