[47호]전 세계에서 가장 작은 초음파 센서 모듈 3종 출시
IVIEW
전 세계에서 가장 작은
초음파 센서 모듈 3종 출시
IVIEW(아이뷰)에서 출시한 Arduino 호환 극초소형 초음파 센서 시리즈는 전 세계에서 가장 작은 초음파 센서 모듈이다. 최초로 온도 보상회로를 이용해 초음파의 속도 보정을 자동으로 처리할 수 있고, 초고가부품을 사용해 타사 제품과는 비교할 수 없는 안정성과 최상의 품질을 자랑하는 제품이다. 특히 극초소형임에도 불구하고 최대 6M ~ 7M에 이르는 거리 측정과 업계 최초로 움직임을 감지하는 기능이 탑재되어있다. 현재 판매되고 있는 대부분의 제품들은 초음파의 경우 온도에 따른 오차가 발생하여, 사용자가 오차를 보정해야 하는 번거로움이 있었으나, IVIEW에서 출시한 Arduino 호환 극초소형 초음파 센서 시리즈는 온도 보상회로의 적용으로 온도에 따른 초음파의 속도를 보정하여 정확한 거리 측정이 가능하다. 또, 전 세계 어디에도 구현된 바 없는 Trigger 모드와 Auto 모드, Object Detect 모드 등의 4가지 모드 지원으로 기존 초음파 센서들과는 차원이 다른 기능 구현이 가능하며 Arduino 호환 초음파 모듈과도 완벽 호환된다.
IUM-D10, D16의 경우 3.3~12V에 달하는 자유로운 입력 전압으로 동작이 가능하다. 국내 업체 최초로 디지털 처리 방식을 사용해 극초소형을 구현하였으며, 최적의 신호처리로 보다 정확한 기능과 동시에 최대 15개의 Array 방식으로 다양한 애플리케이션으로도 사용 가능하다. 모든 제품은 초보자들도 Arduino 오픈 소스만으로도 모든 기능 동작을 쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다.
현재 디바이스마트 홈페이지(www.devicemart.co.kr)에서 구매 가능하며, 자세한 사항은 IVIEW 홈페이지 자료를 통해 확인할 수 있다.
www.i-view.co.kr
[47호](주)엔티렉스, 2017 인천 중소기업유공자 중소벤처기업부장관상 수상
(주)엔티렉스 오상혁 대표,
2017 인천 중소기업유공자 중소벤처기업부장관상 수상
글 | 심혜린 기자 linda@ntrex.co.kr
중소기업중앙회 인천지역본부는 지난 12월 20일, 2017년 인천중소기업유공자 시상식을 베스트웨스턴 인천로얄호텔에서 개최했다. 이 시상식은 어려운 환경 속에서 중소기업 육성과 발전에 이바지한 모범 중소기업인과 근로자들에게 노고를 치하하는 의미로 마련됐다.
(주)엔티렉스 오상혁 대표는 중소벤처기업부장관상을 수상의 영예를 안았다.
오상혁 대표는 중소벤처기업부장관상을 수상하며 앞으로도 뛰어난 기술력과 함께 향후 연 매출 1000억 목표로 인천 중소기업 발전에 크게 기여할 것이라고 말했다.
(주)엔티렉스는 2003년 설립되어 산업용 전자부품을 유통하는 국내 최대 온라인 쇼핑몰 디바이스마트(http://www.devicemart.co.kr)를 운영하며 크게 성장해 전자부품 분야 1위를 기록하고 있다. 2017년에는 특히 스텝 모터 제어장치, BLDC 모터 제어장치의 특허 출원으로 활약하기도 했으며, 로봇 연구소의 확장 이전을 통해 새로운 전략으로 더 큰 발전이 기대된다. 2018년에는 전자키트 브랜드 론칭을 앞두고 있어 다양한 제품을 선보일 예정이다.
[47호]Auxiliary Device For Shooting(ADFS)
2017 ICT 융합 프로젝트 공모전 참가상
Auxiliary Device For Shooting(ADFS)
글 | 광운대학교 이상하, 이상훈
1. 심사평
칩센 경험을 통해 불편한 점을 개선하기 위한 노력이 보이는 작품입니다. 다만 경험을 통해 덧붙이자면, 군대에서 사격 훈련의 2인 1조를 운용하는 것은 단순히 바둑돌을 올리기 위함으로 보기는 힘들어 보입니다. 간단한 시스템 구성을 통해 작품의 의도인 군 훈련의 효율성을 높일수도 있지만, 기술적으로 높은 아이디어라 보기는 힘들고 부착된 센서들의 기능이 너무 단순화되어 있는데 이것을 또 다른 부가 기능으로 사용하는 방법은 없었을지에 대한 아쉬움도 남습니다.
뉴티씨 군에 보급하게 된다면 군대 전체의 사격 명중률을 책임지는 장비가 될 가능성이 있습니다. 걸리적 거리는 선 없이 장비를 일체화시키면 간단한 부착을 통한 동작에 충분히 실용성이 있어 보입니다.
위드로봇 MEMS 센서를 활용해 사격 훈련에 활용하는 아이디어가 돋보입니다. 아쉬운 점은 “진동”을 판단하는 부분은 is_safe() 부분인데, 단순한 thresholding으로 처리한 부분입니다. 이 부분에 대한 고민이 더 있으면 좋겠습니다.
2. 작품개요
소총 사격 시 가장 중요한 것은 손 떨림 없이 사격하는 것이다
PRI(Preliminary Rifle Instruction) 훈련은 표적을 정확히 명중시키기 위하여 조준, 자세, 호흡, 격발의 사격술을 숙달하고 사격 연습과 가늠자 조정을 숙달하기 위한 훈련이다. 소총사격 시 가장 중요한 것은 손 떨림 없이 사격하는 것이다. 그래서 우리는 PRI(Preliminary Rifle Instruction) 훈련을 했었던 기억이 있다. 특히, 대한민국 육군에선 바둑돌을 K2 맨 앞에 올려 2인 1조로 사격 연습을 한다. 바둑돌 대신 조그만 한 센서(sensor)를 소총에 부착시키면, 2인 1조의 수고를 덜어줄 수 있고 실제 사격에도 훌륭한 사격 보조 장치가 될 것이다.
물체의 방위 변화를 인지하는 자이로 센서(Gyro-sensor)를 이용하여 가속도(진동)를 인지하고, ATmega8A-PU와의 I2C(TWI)통신을 기반으로 한다. 일정 값 이상으로 진동할 경우, LED에 불이 꺼지도록 하여 적절한 사격 준비가 되지 않았음을 사용자에게 알린다. 또한, 야간 사격의 경우 LED의 불이 밝다면 적군에게 위치를 알려주는 셈이다.
이를 보완하고자 조도센서를 이용하여, 빛에 따라 LED의 밝기를 제어할 수 있도록 하였다.
이러한 작품을 군에서 활용한다면, 실제 사격에서 유용한 사격 보조 장치가 될 것이다. 또한, 기존의 사격술 예비 훈련(Preliminary Rifle Instruction)의 단점을 보완하여, 혼자서도 객관적이고 확실한 사격 훈련을 할 수 있을 것이다.
3. 작품 설명
3.1. 주요 동작 및 특징
군대에서의 사격 훈련을 좀 더 보완할 수 있는 장치로서 고안하게 된 작품이다. 흔히, 군대에서의 사격 훈련을 생각해보면 PRI(Preliminary Rifle Instruction) 훈련을 떠올릴 수 있는데, 정확한 훈련 방법이 아니라고 생각한다. 대표적인 PRI(Preliminary Rifle Instruction)훈련은 총구위의 바둑알을 올려놓고 방아쇠를 당길 때 바둑알이 총구에서 떨어지는지 여부에 따라 사격 자세를 판단하는 훈련이다. 이는 여러 가지 외부적 요인으로 인하여 정확성이 떨어질 수밖에 없고 또한, 대체로 2인 1조를 이루어 훈련을 하게 되기 때문에 비효율적이다. 이러한 점을 보완하기 위해 만든 이번 작품은 기존의 아날로그적 훈련 방식을 탈피할 수 있게 한다. 먼저 작품의 특징이다.
소형화
3(cm)*3(cm) 정도의 소형 작품이다. 소형화는 작품의 활용성을 높이는 중요한 요인이다.
탈부착
총기에 작품을 탈부착 할 수 있다. 새로운 제작 과정 없이 기존의 총기에 바로 적용이 가능하도록 설계를 하였다.
크기, 디자인 등과 관계없이 사격 훈련을 위해 다양한 총기에 탈부착을 할 수 있게 하여 자원의 효율성을 높였다.
저전력
ATmega8A-PU, 코인전지를 사용하여, 저전력방식을 택하였는데 이는 군대에서의 활용성을 높이는 중요한 요인이다.
ATmega8A-PU는 AVR RISC(Reduced Instruction Set Computer)구조로 제조된 대표적 고성능, 저전력 소모용 CMOS 8bit MCU이다.
작품의 주요 동작은 다음과 같다.
첫째, 전원을 켜게 되면 LED가 점등하게 되고, 총기 옆에 부착된 MPU6050이 포함된 회로에서 가속도(진동)를 수시로 측정한다. 측정된 값을 Sampling 과정을 거쳐 진동이 있다고 판단될 경우 LED가 소등되면서 정확한 사격 준비 자세를 갖추지 않았음을 알린다. 반대로, 진동이 없다고 판단될 경우 LED는 점등하게 된다.
즉, 사용자는 LED가 깜빡거리거나, 소등될 때 자신의 사격 자세가 부정확하다는 것을 깨닫고 자세를 고칠 수 있다.
둘째, LED 밝기를 주위 환경에 따라 자동으로 제어할 수 있다.
군에서의 야간 사격의 경우와 사격 준비가 되었음을 알리는 LED의 밝기가 너무 밝을 경우에, 적군에게 나의 위치를 알릴 수 있어서 큰 문제가 될 수 있다. 또한, 낮에는 빛의 양이 많기 때문에, LED가 점등이 되어도 잘 보이지 않는다.
이를 해결하고자 Cds(조도) 센서를 통한 빛 감지, ADC 기능을 이용하여 듀티비를 조정하여 빛의 양에 따라 LED의 밝기를 자동으로 조절할 수 있게 하였다. 밤에는 LED 밝기를 낮추어 적군에게 눈에 띄지 않도록 하였고, 낮에는 LED 밝기를 높여 LED가 잘 보이도록 설계하였다.
마지막으로, 하드웨어적으로 나사나 드라이버를 이용하여 수동으로 가변 저항을 조정, ADC를 이용하여 움직임(진동)의 민감도를 조정할 수 있다. 즉, 허용할 수 있는 진동의 민감도를 사용자가 조정할 수 있도록 하여편의를 도모하였다.
예를 들어 설명해보면, 어떠한 진동에 깜빡거리거나 소등되었던 LED를 가변저항을 시계 방향으로 나사나 드라이버를 이용하여 돌릴 경우, 진동의 민감도는 낮아져 둔감해진다. 따라서 앞서와 똑같은 진동에는 더 이상 깜빡거리지 않고 켜져 있게 된다.
반대로, 반시계 방향으로 가변 저항을 돌릴 시 진동의 민감도는 높아지게 되어 더 향상된 고도의 사격 훈련을 할 수 있을 것이다.
3.2. 전체 시스템 구성
전체 시스템 구성을 보기 쉽게 표현하여 보았다.
시스템을 크게 총 4가지로 구성으로 나누었다.
· MPU6050(자이로 센서)를 통하여 가속도(진동) 인지하여 IC2 통신을 기반으로 값을 전달한다.
· 전달된 값이 사용자가 설정한 진동 값 기준보다 클 경우 LED는 소등되며, 작을 경우 LED는 점등된다. 여기서 LED가 점등된다는 것은 진동이나 움직임이 거의 없으므로, 적절한 사격 준비 상태라는 의미이다. 반대로, LED가 소등된다는 것은 손 떨림이나 움직임이 많으므로, 사격 준비가 되지 않았다는 의미이다.
· 조도 센서를 이용하여 빛을 감지하고, 풀 다운 저항을 통과한 아날로그 전압 신호는 ADC 과정을 거쳐 디지털 신호로 변화하고, 듀티비를 조정하여 LED를 제어한다.
· 가변 저항과 풀 다운 저항, ADC를 이용하여, 진동의 민감도를 조정한다. 가변 저항을 시계방향으로 돌릴 시, 진동의 민감도는 낮아지게 된다. 반대로, 반시계 방향으로 돌릴 경우, 진동의 민감도는 높아져 똑같은 진동을 가하더라도, 가변저항의 조정으로 LED 점등 여부는 달라질 수 있다.
이러한 시스템 구성도와 각각의 기능을 이해하기 위해서는 몇 가지 알아야 될 배경지식이 있다.
첫째, IC2(TWI)통신이다. ATmega8A-PU와 MPU6050모듈을 사용하여 IC2(TWI)통신을 기반으로 가속도(진동)를 측정할 수 있다.
IC2통신의 특징은 다음과 같다.
· 단지 두 개의 버스 선을 사용하는 간단하고 효율적인 통신 방식
· 마스터(Master)와 슬레이브(Slave) 동작을 모두 지원
· 디바이스에서 송수신 모두 가능
· 7비트 주소를 사용하여 128개의 다른 슬레이브 주소 가능
· 400kHz 데이터 속도까지 지원
둘째, 빛을 감지하기 위한 조도 센서와 ADC이다. 또한, Cds sensor에서의 아날로그 신호를 ATmega8A-PU 시스템에서 처리하기 위해서는 ADC과정을 거쳐서 디지털 신호로 변환을 해야한다.
빛의 양에 따라, LED를 제어하기 위해 Cds sensor를 이용한다.
Cds sensor는 광센서의 가장 기본적인 sensor로서, 빛의 밝기에 대하여 전기적인 성질로 변환시켜주는 sensor이다.
Cds sensor의 특징은 빛이 많을수록 광자 양은 많아져 저항값이 작아지고, 빛이 적을 경우에는 저항값은 커지게 된다. 빛의 양에 대한 저항값의 변화를 이용하여 주위의 밝기를 알아낼 수 있다.
Cds sensor를 이용하여 주위 환경의 밝기에 따라 아날로그 전압의 값은 바뀐다. 이러한 아날로그 전압은 ADC(Analog-to-digital converter)를 통하여 디지털 값으로 변환되고, ATmega8A-PU모듈에서 그 값을 처리할 수 있게 된다.
기준 전압을 AVCC핀으로 연결하고 풀 다운 저항을 사용하여 ADC0 핀으로 아날로그 신호가 입력되고 ADC 변환이 이루어지도록 하였다.
또한, Date sheet에서는 AREF핀을 사용하지 않을 경우 GND와 0.1uF의 커패시터를 연결할 것을 권한다. 하지만 이 역시 A/D변환 회로부에 들어가게 될지도 모르는 전원 잡음을 조금이라도 줄이기 위한 방편이며, 연결하지 않아도 크게 영향을 미치지 않는다.
셋째, 풀 다운 저항의 이해이다.
ADC0 핀에 들어가는 전압을 조정할 수 있도록 풀 다운 저항을 사용하였다. 풀 다운 저항은 전압 분배의 원리를 적용한 것인데, Ground로 연결된 저항의 값을 올리게 되면 핀에 들어가는 전압의 크기는 증가하게 된다. 즉, 각각의 저항의 값을 조정하여 핀에 입력되는 전압 기준을 원하는 대로 조정할 수 있다.
3.3. 개발 환경
교차 개발
교차 개발은 어떤 컴퓨터 시스템에서 운영하는 소프트웨어를 해당 시스템이 아닌 다른 시스템 상에서 개발하는 것을 말한다.
Windows10 시스템에서 운영되는 AVR studio 4.19 tool을 사용하여, ATmega8A-PU 시스템 상에서 교차 개발하였다.
개발 언어로는 C언어를 사용하였다.
4. 단계별 제작과정
기획
군 생활 시절 불편한 점을 생각하였고, 이 점을 전공 지식을 활용하여 해결할 수 있는 부분을 생각하였다. 그 중에서 사격 훈련에 여러 전자 장치를 가미하여 좀 더 효율적으로 훈련을 받을 수 있도록 하고자 이번 작품을 고안하게 되었다.
설계
4가지 경우로 나누고 각각에 대해서 설계하였다.
· 밝은 날 햇빛에 의한 조도센서 값
· 밤에 햇빛이 없을 때 조도센서 값
· 진동 없을 때 gyro센서 값
· 진동 있을 때 gyro센서 값
검증
tera term 프로그램을 이용하여 디버깅을 위한 소스 코드를 짜서, 각각의 경우에 대해서 sensor 값을 얻을 수 있었다.
제작
브레드보드를 이용하여 시스템 구성도를 바탕으로 제작을 해보았다.
적용
5. 기타
회로도
세 가지로 나누어 구현하였다.
소스코드
#include<avr/io.h>
#include<compat/ina90.h> // 헤더 선언
#include<util/delay.h>
#include<stdio.h>
#define CDS_VALUE 800
static int putchar0(char c, FILE *stream);
static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(putchar0, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);
void write(unsigned char add,unsigned char dat); // 쓰기
unsigned short read(char addr); // 읽기
int is_safe(unsigned short GxLow); //진동 측정, 민감도 조절가능
void init_adc();
unsigned short read_adc();
void show_adc(unsigned short value);
void my_delay(int value);
int sensitivity;
int main()
{
unsigned short GxLow; // x축 센서값 변수
unsigned short value;
int i;
DDRB=0×01; //LED 포트 출력설정
UBRRH = 0; //UART 초기설정
UBRRL = 51;
UCSRB=(1<<RXEN)|(1<<TXEN);
UCSRC=(3<<UCSZ0)|(1<<URSEL);
stdout = &mystdout;
init_adc();
PORTC=0×30; //풀업저항 활성화
SFIOR &= ~(1<<PUD);//풀업저항 활성화
// I2C INIT
TWCR=0×04; // TWI 활성화
TWSR=TWSR & 0xfc; // Prescaler : 1, 상태 초기화
TWBR=92; // 00001100, Fscl = 400KHz(Fcpu/(16+2*TWBR*Prescaler) = Fscl)
_SEI(); //SREG IBit SET (_CLI() : CLEAR)
write(0x6B, 0×00); //센서 ON
write(0x6C, 0×00);
write(0x1B, 0×08); // gyro set – 500/s로 설정
write(0x1A, 0×05); // DLPF 10Hz로 설정
sensitivity = read_adc(); //하드웨어적으로 저장된 진동 조절값 가져옴
while(1)
{
_delay_us(100);
GxLow=read(0×44); //자이로 x L값 읽어오기
//printf(“gyro-value\n”);
//printf(“%d\n”,GxLow);
//printf(“**********************\n”);
if(is_safe(GxLow))
{
ADMUX=0×40; //ADC0로 스위칭
value=read_adc(); //조도센서값 가져옴
PORTB=0×01;
my_delay(value/3); //숫자값 조정하면 빛의양 조정 가능 (범위 1 ~ 500)
PORTB=0×00;
}
}
}
void write(unsigned char add,unsigned char dat) //자이로 센서 설정
{
_delay_us(50); // 50us
TWCR=0xA4; // S
while((TWCR&0×80)==0×00); // 전송 대기
while((TWSR&0xF8)!=0×08); //신호 대기
TWDR=0xD0; // AD+W저장
TWCR=0×84; // 전송
while((TWCR&0×80)==0×00); //전송대기
while((TWSR&0xF8)!=0×18); //ACK대기
TWDR=add; // RA
TWCR=0×84; // 전송
while((TWCR&0×80)==0×00);
while((TWSR&0xF8)!=0×28); // ACK
TWDR=dat; // DATA
TWCR=0×84; // 전송
while((TWCR&0×80)==0×00);
while((TWSR&0xF8)!=0×28); // ACK
TWCR|=0×94; // P
_delay_us(50); // 50us
}
unsigned short read(char addr) //자이로 센서 값 읽어오기
{
unsigned short data; // data넣을 변수
TWCR=0xA4; // S
while((TWCR&0×80)==0×00); //통신대기
while((TWSR&0xF8)!=0×08); //신호대기
TWDR=0xD0; // AD+W
TWCR=0×84; // 전송
while((TWCR&0×80)==0×00); //통신대기
while((TWSR&0xF8)!=0×18); //ACK
TWDR=addr; // RA
TWCR=0×84; //전송
while((TWCR&0×80)==0×00); //통신대기
while((TWSR&0xF8)!=0×28); //ACK
TWCR=0xA4; // RS
while((TWCR&0×80)==0×00); //통신대기
while((TWSR&0xF8)!=0×10); //ACK
TWDR=0xD1; // AD+R
TWCR=0×84; //전송
while((TWCR&0×80)==0×00); //통신대기
while((TWSR&0xF8)!=0×40); // ACK
TWCR=0×84;//전송
while((TWCR&0×80)==0×00); //통신대기
while((TWSR&0xF8)!=0×58); //ACK
data=TWDR;
TWCR=0×94;
_delay_us(50); // 50us
return data;
}
void init_adc()
{
ADMUX=0×41; //ADC0 입력, 싱글엔드입력,
ADCSRA=0×87;
}
unsigned short read_adc()
{
unsigned char adc_low, adc_high;
unsigned short value;
ADCSRA|=0×40; //ADC start conversion, ADSC=’1′
while((ADCSRA&0×10)!=0×10); //ADC 변환 완료 검사
adc_low=ADCL;
adc_high=ADCH;
value=(adc_high<<8)|adc_low; // 16비트 만들기
return value;
}
void my_delay(int value)
{
int i;
for(i=0;i<value;i++)
_delay_us(100);
}
int putchar0(char c, FILE *stream)
{
if(c==’\n’)
putchar0(‘\r’,stream);
while(!(UCSRA & 0×20));
UDR = c;
return 0;
}
int is_safe(unsigned short GxLow)
{
int temp=1;
if(GxLow>sensitivity) //숫자를 크게하면 둔감해지고, 작게하면 민감해진다.
{ // ㄴ50~200 사이 조정가능
temp=0;
}
return temp;
}
· http://studymake.tistory.com/383
· USP-ISP와 AVR-Studio로 시작하는 AVR ATmega9 프로그래밍
[47호]강력한 성능의 라즈베리파이용 10.1인치 1024×600 HD 디스플레이 [RPD10125L]
ELECROW
강력한 성능의 라즈베리파이용
10.1인치 1024×600 HD 디스플레이 [RPD10125L]
오픈소스 하드웨어 전문 브랜드 ELLCROW의 라즈베리파이용 10.1인치 HD 디스플레이는 휴대가 가능하며, HDMI+VGA+AV+TV+USB 등 다양한 인터페이스를 통해 강력한 성능을 자랑하는 새로운 LCD 스크린이다. 컴퓨터 디스플레이, 비디오 모니터, PS3/4/XBOX 게임 디스플레이 및 비디오 플레이어 등에 적용할 수 있으며, 400cd/m2의 높은 패널 밝기와 13/12 (TYP) (Tr/Td) (ms)로 비교적 응답시간이 빨라 버벅거림없이 영화 감상 및 게임을 즐길 수 있다.
또한 이 제품은 -30℃ ~ + 50℃의 넓은 작업 환경 온도에서 고해상도, 오디오, 원격 제어 및 스테레오 스피커와 함께 작동하므로 편안하게 디스플레이를 경험할 수 있는 장점이 있다. 제품에 대한 더 자세한 정보는 디바이스마트 홈페이지(www.devicemart.co.kr)에서 확인할 수 있다.
제품 특징
· 패널 사이즈 : 10.1 inches
· 종횡비 : 16: 9
· Spanel brightness : 400cd / m²
· 대비 : 800: 1 (Min)
· 해상도 : 1024×600
· 시야 각 : 89/89/89/89 (왼쪽/오른쪽/위/아래)
· 액정 외관 크기 : 233.8mm x 138.5mm
· 디스플레이 영역 : 222.52 x 125.11mm
· 사용환경온도 : -30℃ ~ +50℃
· 디스플레이 컬러 : 262K/16.7M (6-bit/6-bit+Hi-FRC)
· 응답 시간 : 13/12 (TYP) (Tr/Td)（ms）
라즈베리파이용 10.1인치 1024×600 HD 디스플레이 [RPD10125L] 제품 구매하러 가기
www.elecrow.com
[47호]청각장애인을 위한 스마트 천장등
2017 ICT 융합 프로젝트 공모전 참가상
청각장애인을 위한 스마트 천장등
글 | 영남대학교 정창호, 박민수
1. 심사평
칩센 기존 제품의 단점을 보완하기 위해 작품을 기획한 것으로 보입니다. 다만 현재 기획된 제품 또한 개발 연구자가 언급한 기존 제품의 단점을 여전히 보유한 것으로 판단이 됩니다. 이유는 청각 장애인에게 조명 알람 기능을 저렴하게 알려주기 위해서는 기존 가정 조명에 즉시 설치가 가능해야 하지만, 개발 연구자가 제안한 형식 또한 새로운 제품을 설치해야돼서 경제적으로 단점이 존재하기 때문입니다. IOT를 접목하려는 의견이나 시도는 있었겠지만 구체적인 방안이 보이지 않는 것도 아쉽습니다.
뉴티씨 좋은 학습이 되는 작품이지만, LCD로 구현했다면 좀 더 저렴하게 구현되었을 것이다. Dot Matrix를 이렇게 밝게 쓰려면, 전력 문제도 해결해야 하고, 구현 알고리즘도 학습해야 하고, 마이크로컨트롤러의 기본적인 동작도 배워야 하며, 적시에 출력해주기 위하여 타이머도 구현해야 하므로, 많은 학습거리를 제공한다. 다만, 실용성은 떨어지지만, 작품의 완성도는 매우 높다.
위드로봇 LED 등을 활용한 아이디어가 돋보입니다. 동영상 데모를 통해 전반적으로 완성도 있는 작품이라 판단됩니다. 여러 아이디어를 추가해 다양한 활용 예를 만들어 낼 수 있는 작품입니다.
2. 작품 개요
LED를 이용해 만든 청각장애인을 위한 천장등 시스템으로, 주변의 사물들과 연동해서 색깔과 점멸을 통해 빠르게 상황을 인지시켜주도록 만든다.
3. 작품 설명
최근 추세는 기존에 사용하던 백열등이나 형광등에서 친환경적이면서 빛 공해가 적은 LED로 바뀌고 있습니다. LED는 정부에서도 LED 교체 사업에 많은 지원을 하는 등 주목받고 있는 분야입니다. 저희 팀은 단순 교체에서 나아가 사회적으로 소외된 사람을 위한 새로운 기능을 추가한 제품을 만들기로 했습니다. LED 천장등에 사물인터넷을 융합한 기능이고, 시각적인 기능이 크게 도움이 될 청각 장애인이 주요 대상입니다.
이미 시중에 벨을 누르면 소리 대신 빛이 반짝이는 제품 등이 출시되어 있습니다. 하지만 단일 기능에 비해 가격이 비싸고 따로 설치해야 한다는 단점이 있습니다. 그래서 추가 설치가 필요 없도록 원래 있는 천장등에 일상생활의 불편함을 해소할 수 있는 기능을 넣었습니다.
저희가 사용한 LED는 휴대폰을 이용한 제어 기능을 통해 색상과 밝기를 자유자재로 바꿀 수 있습니다. 사물 인터넷과 휴대폰이 연동되어 초인역할뿐만 아니라 청각 장애인들이 일상의 다양한 불편함에서 벗어날 수 있을 것입니다. 예를 들어 알람을 맞춰 시각적 자극으로 일어나거나, 빨래나 밥솥의 밥이 다 되면 알려주는 기능이 있습니다. 또한, 지진이나 화재와 같은 재해 상황에서 알람을 주어 빠른 상황 판단과 대처가 가능하도록 도움을 줍니다. 여기에 특수한 모드를 넣어 일반 사용자들도 매력을 느끼게끔 만들었습니다. 휴대폰으로 전원 on/off, 목적에 맞게 밝기 설정, 시계, 다양한 색깔이 연속적으로 나오거나 깜빡거리는 기능이 있습니다.
저희 작품을 통해서 기술이 개발되어 발전해 일반인과 장애인 모두가 같이 편리한 생활을 누릴 수 있기를 바랍니다.
3.1. 주요 동작 및 특징
1. 색깔이나 밝기 조절
2. RTC 센서를 통한 시계 및 알람 기능
3. 청각 장애인을 위한 여러 상황에 대한 기능
· 초인종
· 문자 왔을 때
· 불이나 지진 같은 재난 상황 시
3.2. 전체 시스템 구성
3.3. 개발환경
개발 Tool : AVR stduio 4
언어 : C언어
4.단계별 제작 과정
4.1. 수행과정
1. LED 천장등에 필요한 기능 조사
팀원 각자가 조사해온 자료를 바탕으로 브레인스토밍을 진행하여 청각장애인 및 일반인이 사용했을 때, 좀 더 편리할 기능 선정
2. 재료 선정 및 구매
탑재하기로 결정된 기능을 위한 재료를 가격대 성능에 고려하여 선정 후 구매
3. 시제품 설계
알고리즘 순서도를 기반으로 한 회로도를 설계
4. 시제품 제작 및 테스트
Breadboard에 Atmega128, LED 배열, 기타 모듈을 연결하고, application을 간단하게 제작하여 시제품을 완성하고 테스트 진행
5. 문제점 및 취약점 파악하여 완제품
시제품에서 발견한 문제점 및 취약점을 개선하여 완제품 제작
4.2. 과제의 내용
이론적 근거
1. LED는 효율이 좋다.
백열전구 : 10~15lm/W , 1000시간
안정기내장형 램프 : 50~80lm/W, 5000~15000시간
LED 램프 : 60~80lm/W, 25000시간 (출처 – 미국 에너지부, Department of Energy, 13.6.4)
2. 장애인을 위한 사회적 관심이 증가하고 있으며, 그에 따라 가전생활 용품 부분에서 특허출원이 증가하고 있다.
3. 국내 LED 조명 시장 규모가 커져서, 정부 기관이 기존 및 신축 건축물에 LED를 보급하려 한다.
과제의 개념설계, 상세설계 및 계산에 대한 설명
1. LED 천장등의 크기 설정
LED size = 1cm×1cm , LED distance = 2.3cm
가로 15개×세로 15개 = 47.2 cm ≒ 50cm의 천장등
2. 전력계산
LED(ws2812b) 한 개의 최대 소비전류는 60mA, LED 225개의 최대 소비전류는 60mA×225=13.5A이다.
안정적인 공급을 위해 13.5×2=27A이상을 공급해야 하므로 30A, 5V의 Power Supply를 선택한다.
3. 신호 펄스폭 동기화
atmega128에서 LED로 신호를 전송할 때 Total Data Transfer Time: 1.25us±600ns, T0H: 0.4us, T1H: 0.8us, T0L: 0.85us, T1L: 0.45us, RESET: 50us 이상이 되도록 해야 한다.
atmega128에서 delay clock을 주고, 오실로스코프로 확인해 펄스폭을 맞추도록 한다.
[과제 결과물의 특장점 및 구체적인 과제 수행내용 기술]
1. 과제 결과물의 특장점
1. 청각장애인이 초인등을 별도로 구매하지 않더라도 집에 있는 천장등을 초인등처럼 이용 가능하다. 초인등이 천장등과 무선 연결이 가능해 밥솥, 세탁기와 같은 가전제품이나 화재, 지진과 같은 재해 상황에서도 천장등으로 현재 상태를 알 수 있다.
2. 폰을 이용한 전원 ON/OFF, 밝기 조절, 색상 조절, 알람 설정, 시계 설정 등이 가능해, 청각장애인을 포함한 일반인이 사용하기에도 편리하다.
3. 최대밝기 시, 1050lux의 수치 값을 얻었는데, 이 결과는 아래의 조도기준 표에서 공간의 전반조명에서 작업면 조명까지 전부 활용할 수 있는 수치 값이므로 상황에 따른 적절한 밝기 취할 수 있다.
5. 기타(회로도, 소스코드, 참고문헌 등)
5.1. 회로도
5.2. 참고 문헌
· 이상철, 마이크로컨트롤러 AVR ATmega128, 한빛미디어, 2013.8.
· 윤성우, 열혈 자료구조, 오렌지미디어, 2012.1.
· 천인국, 안드로이드 프로그래밍, 생능출판사, 2014.6.3.
· Michael Miller, 생활을 변화시키는 사물인터넷 IOT, 영진닷컴, 2016.1.15.