NE555를 이용한 적외선 센서(KY-032/AD-032) 사용법 알아보기

7월 23, 2021

https://blog.naver.com/roboholic84/221312378677

비안정 멀티 바이브레이터의 대표적인 NE555 IC칩을 이용한 적외선 센서(KY-032)를 사용해보도록 하겠습니다.
측정거리가 짧은 근적외선 센서는 크게 두 가지 용도로, 단거리 측정에 사용될 때는 장애물 회피 센서, 근접센서로 불리고 검은색을 구분할 수 있기 때문에 포토센서나 라인 센서 등 여러 가지 이름을 가지고 있습니다.

왼쪽이 LM393을 이용한 적외선 근접 센서, 오른쪽이 TCRT5000을 이용한 적외선 근접 센서입니다

가장 흔하게 사용되는 적외선 센서는 위의 사진처럼 LM393, TCRT5000 칩이 내장되어 있는 모듈이며,
3핀은 전원핀(VCC, GND)과 디지털핀, 4핀은 전원핀(VCC, GND)과 디지털핀, 아날로그 핀으로 되어 있습니다.

부품에 관한 예제는 아래의 하이퍼링크를 참고해주시길 바라며,
이번에는 작동원리와 사용법을 알기 위해 조금 다른 적외선 센서를 사용해보도록 하겠습니다.

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부품 준비하기

이 센서는 keyes, keyesIR, Keyestuido 제조사의 KY-032로 다양하게 알려져 있으며,
IrBeady 제조사의 IR-08H는 AD-032로도 알려져 있습니다. 동작 결과는 동일하지만,
내장된 IC칩 종류가 달라 동작 원리가 조금씩 다릅니다.

왼쪽은 IrBeady 제조사의 AD-032 제품이며, 오른쪽은 Keyes 제조사의 KY-032 제품입니다.

이번에 알아볼 부품은 NE555칩을 가지고 있는(오른쪽 사진) 적외선 센서(KY-032) 입니다.
아래 하이퍼링크를 통해 바로 구매하실 수 있습니다.

아두이노 37종 빵빵한 센서 키트 (37 Sensor Kit)

본 제품은 37개의 센서로 이루어진 초보자 교육용 키트 상품입니다. 초보자 분들이 사용하기 쉽도록 납땜이 필요없으며, 간단한 케이블 연결만을 통하여 아두이노 및 기타 컨트롤러 보드와 연결할 수 있습니다. 또한 한글판 사용 메뉴얼을 무료로 배포하고 있어 센서에 대한 이해도를 높일 수 있습니다. 기타 상품, 기술 문의는 고객센터 혹은 1:1 게시판을 이용해주세요. 메카솔루션에서 제공하는 37종 센서 키트 메뉴얼 다운로드 받기 클릭 ***제품구매 시, 쉽게 센서를

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실습을 위해 아두이노를 통해 인식되는지 확인해보도록 하겠습니다.
아두이노 보드, USB 케이블, 적외선 센서와 M-F 점퍼선 약간 준비해주시면 됩니다.

각 소자의 역할 알아보기 및 하드웨어 배선하기

외관을 살펴보면 핀이 4개로, EN, OUT, 그리고 전원(VCC와 GND)로 핀이 나와있습니다.

눈에 띄는 부분은 다른 적외선 센서와 달리 가변저항이 2개 있는데,
첫 번째 (103; 10k로 표기되어 있는) 가변저항은 주파수 제어에 사용되며, 보통 제어/조정하지 않습니다.
용도는 여러 적외선 센서와 같이 사용할 경우 간섭이 생길 수 있는데, 이를 완화하기 위해서 사용합니다.
(만약 모르고 돌려버렸다면 위 사진 그대로 가변저항을 돌려 중앙 정도에 맞춰주시면 되겠습니다)

두 번째 (502; 5k로 표기되어 있는) 가변저항은 센서의 민감도 조정하는데 사용합니다.
센서가 인식되는 거리(측정거리)를 제어하는 용도로 보면 됩니다.

출처 : http://irsensor.wizecode.com/

EN(Enable)는 센서의 작동 여부(NE555 발진 여부)에 사용됩니다.
점퍼캡이 끼워진 상태라면 작동이 되며,
만약 점퍼캡을 뺀다면 내부 회로의 풀다운 저항으로 인해
LOW(NE555의 RESET핀에 입력)되어 동작되지 않습니다.
아두이노로 센서의 작동을 ON/OFF 하고 싶다면
점퍼캡을 빼서 아두이노 보드와 연결해주시면 됩니다.

KY-032(AD-032)에 관한 회로도는 공식적으로 나와있는 것은 아니지만,
해외에서 찾아보니 옆의 회로도와 같이 나와 있으며,
점퍼캡은 GREEN JUMPER라고 표기되어 있는 부분입니다.

배선하는 방법은 크게 어렵지 않습니다.
센서의 GND와 +는 아두이노의 GND와 VCC에,
센서의 OUT라고 적혀있는 건 아두이노의 2번 핀에 연결해주시면 됩니다.
만약 EN단자를 사용한다면 아두이노의 3번 핀에 연결해줍니다.

소프트웨어 프로그래밍하기

프로그래밍 코드는 다른 근적외선 센서와 다르지 않습니다. 사실, 프로그램 코드는 컴퓨터를 통해 사람의 눈으로 확인하기 위해(혹은 다른 센서와 같이 사용해서 응용하기 위해)필요한 것이므로, 보통 적외선 모듈에는 LED가 내장되어 있어 외관으로 확인할 수 있으며, 전원 공급과 단일로 사용한다면 장애물 여부에 따라 신호가 나타나기 때문에 별도의 프로그램 코드 없이 사용할 수 있습니다.

1) EN 점퍼 캡을 끼운 상태로 사용할 경우

int LED = 13;
int ir_sensor = 2;

void setup() {
  pinMode(LED,OUTPUT);
  pinMode(ir_sensor,INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
 int value = digitalRead(ir_sensor);
 if(value == LOW) { //감지가 되면 LOW로 나타납니다
  digitalWrite(LED,HIGH);
  Serial.println("obstacle detect!");
 }
 else {
  digitalWrite(LED,LOW);
  Serial.println("clear");
 }
 delay(200);
}

0.2초마다 센서를 측정하여 감지가 되면 13번 LED(아두이노 내장 LED 확인하시면 됩니다)가 점등(ON)되고,
감지되지 않으면 13번 LED가 소등(OFF)됩니다.

2) EN 점퍼캡을 빼고 센서의 EN과 아두이노를 연결해서 사용할 경우

int LED = 13;
int ir_sensor = 2;
int Enable = 3;

void setup() {
  pinMode(LED,OUTPUT);
  pinMode(Enable,OUTPUT);
  pinMode(ir_sensor,INPUT);
  Serial.begin(9600);

  digitalWrite(Enable,HIGH);
}

void loop() {
 int value = digitalRead(ir_sensor);
 if(value == LOW) { //감지가 되면 LOW로 나타납니다
  digitalWrite(LED,HIGH);
  Serial.println("obstacle detect!");
 }
 else {
  digitalWrite(LED,LOW);
  Serial.println("clear");
 }
 delay(200);
}

동작 결과는 위와 동일합니다. 만약 센서를 ON/OFF 제어한다면 3번 핀(EA)를 HIGH/LOW로 프로그래밍하여 출력하면 됩니다.

동작원리 파악하기_NE555

NE555는 전자회로를 배울 때 가장 기초적으로 사용되며 여러 가지 파형을 발생시키는 데 유용한 IC칩입니다.
대표적으로 멀티 바이브레이터(M/V; Multivibrator) 사용되며 저항과 콘덴서의 용량에 따라 주파수가 달라집니다.

NE555의 내부에는 비교기가 있고, 위와 같은 전자의 흐름으로 385Hz인 구형파가 생성되는데,
38kHz를 가진 적외선 LED가 1초에 385번, 지속적으로 깜빡거린다고 볼 수 있습니다.

NE555에 대해 깊게 다루면 더욱 좋겠지만은 내용이 길어지므로 나중에 차츰 알아보도록 하겠습니다.

동작 확인하기

장애물을 센서에 가까이 대면 아두이노의 내부 LED가 점등되는 모습을 확인할 수 있으며,
시리얼 모니터 창으로 확인하면 "obstacle detect!"라는 문자를 확인할 수 있습니다.

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