아두이노 조도 센서 적용(조도의 정의 / CDS타입 / 조도 구하는 식)

안녕하세요. 메카럽입니다. 이번 포스팅에서는 지난 포스팅에서 예고한 바와 같이 조도 센서에 대해 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다. 일단 조도라는 말이 생소하신 분들을 위해 조도의 정의부터 알아보도록 하겠습니다.

 

■ 조도의 정의

어떤 면에 투사(投射)되는 광속을 면의 면적으로 나눈 것을 말합니다. 즉 조사되는 면의 생각하고있는 점에서의 광속밀도 dф/dS이며 단위는 룩스(lux, 기호는 lx)입니다. 1룩스는 1촉광(candle -power)의 광원(光源)으로부터 1m 떨어진 곳이고, 그 빛에도 직각인 면의 밝기를 말합니다. 우리나라에서는 거의 이 룩스를 사용하고 있지만, 외국에서는 칸델라(candela ; cd) 등을 사용하고 있으며, 각각 내용에 따라서 단위도 잘 구분해서 쓰여지고 있는 것 같습니다. 아래 표는 빛을 표시하는 단위를 제시한 것인데 참고만 하시기 바랍니다.

표 시	정 의	단위와 약호
조도	장소의 밝기	럭스(lx)
광도	광원에서 어떤 방향에 대한 밝기	칸델라(cd)
광속	광원 전체의 밝기	루우멘(lm)
휘도	광원의 외관상 단위면적당의 밝기	cd/㎡ 또는 스틸브(sb)
광속 발산도	물건의 밝기(조도, 반사율)	래드럭스(rlx)

■ 조도 구하는 식

조도는 광원으로부터의 걸가 2배가 되면, 1/4이 되고 3배가 되면 1/9, 4배가 되면 1/16이 됩니다. 결국 광원의 강한 정도에 반비례합니다. 그래서 국소조명과 전반조명의 병용을 하는 것이 바람직합니다.

 

조도에 대해 간략하게 알아보았습니다. 이제 본격적으로 아두이노에 조도를 접목하여 값을 산출해 보겠습니다.

조도 센서
목적	주변 조도 측정
세부내용	센서 주변 빛의 밝기를 측정
원리	빛의 유입에 따른 저항 변화를 측정
애플리케이션	전등 제어, 낮/밤 구분

CDS타입 조도 센서

조도 센서는 포토 레지스터(Photo Resistor), 포토 디텍터(Photo Detector), CDS(Cadmium Sulfide, 황화카드뮴) 등 여러 가지로 불리는데, 주변 빛의 밝기에 따라 저항값이 달라지는 특성이 있습니다. 이 또한 온도 센서처럼 아두이노의 analogRead( ) 함수로 측정값을 확인할 수 있습니다. 이 조도 센서는 극성이 없어서 다음과 같이 한 쪽은 5V 전원, 나머지 한쪽은 저항과 아날로그 핀에 연결합니다.

analogRead( ) 함수 사용을 위한 회로 구성

위와 같이 회로를 구성하고, analogRead( ) 함수를 활용하여 주변의 조도를 측정해보겠습니다.

준비물 : 아두이노 우노, 조도센서, 1kΩ 저항, 브레드보드, 점퍼선, 아두이노 전원선

아두이노 우노와 조도 센서의 연결

조도센서 제어 스케치

조도 측정값

조도센서를 손으로 가리면 측정값이 작아지고 손을 떼면 밝아지면서 값이 커지는 것을 확인할 수 있습니다. 특히 측정된 값중 700가까이 측정된 값은 핸드폰 손전등을 측정한 값이며 140~150정도로 측정된 값은 손으로 가렸을 때, 250정도 되는 측정값은 방에 불을 키지 않고 측정한 값을 나타냅니다. 이는 조도 센서가 빛의 세기가 강할 수록 저항값이 작아지고, 약할 수록 저항값이 높이지기 때문입니다. 측정값을 보면 핸드폰 조명 불빛이 얼마나 밝은지 알 수 있습니다. 이번 측정은 회로도 어렵지 않고 다행이 불량도 나지 않아서 측정하는데 불편은 없었습니다.

제 포스팅이 조금이나마 도움이 되길 바라는 마음으로 이만 마치도록 하겠습니다. 오늘 하루도 행복하고 활기찬 하루 되세요.