[아두이노] 마이크사운드 감지센서 제어

[아두이노] 마이크사운드 감지센서 제어

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• 온라인 가상시뮬레이터 : https://www.tinkercad.com/
• 대체 실험 방법 : 가변저항기를 마이크사운드 감지센서라고 상상하고 출력신호를 기반으로 한번 테스트 해보세요.
• 공개회로도 : https://www.tinkercad.com/things/1Vp1Ruv8T7Q (가변저항기예제)

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오늘은 어제 설명한 Sensor 읽기에서 가상시뮬에이터에서 제공되지 않는 실제 Sensor를 다뤄보도록 하겠습니다. 실험에 사용되는 마이크사운드 감지센서는 D0, A0로 디지털신호와 아날로그신호를 출력하기 때문에 해당 핀에 맞는 함수를 사용하여 읽으시면 됩니다. 실험에서는 아날로그신호를 읽는 방식으로 진행되니깐 잘 참고를 해주세요.

1. 마이크사운드 감지센서

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사진이 깔끔하게 나오지 않고 약간 좀 떨려서 찍혔네요. 좀 흐려도 자세히 보시면 대충 구분이 되실거라 믿고 진행하겠습니다. 보시면 파란색 나사이 있을꺼에요. 가변저항기로 전류의 출력을 조절하는 장치입니다. 어느쪽 방향인지 햇갈리는데 여기서 오른쪽으로 올리면 마이크센서의 초기 값이 작아지던가 아무튼 아두이노에 연결해서 Serial 통신으로 그 값을 찍어보시면 돌리는 방향에 따라 값이 커졌다 작아졌다 하니깐 초기값을 정하시면 됩니다.

그리고 오른쪽 핀 연결부분을 보시면 A0, G, +, D0으로 표시되어 있는데 A0은 아날로그 신호로 출력하는 거고, D0은 디지털 신호로 출력하는 핀입니다. +, Gnd은 전원부분으로 아두이노우노에 Vcc, Gnd로 연결하시면 되겠죠. 제가 사용하는 모델은 5V에 연결했네요 부품마도 허용치 Vcc가 다르니깐 구매 부품의 사용설명서를 참조하세요.

2. 마이크사운드 감지센서값 읽기

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void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  int SoundSensor =analogRead(A0);
  Serial.println(SoundSensor);    
  delay(50); 
}

대충 이 코딩으로 현재 사용하시는 마이크사운드 감지센서의 출력값을 아두이노 IDE 시리얼모니터에 출력시켜 초기값을 확인하시면 됩니다.
제 마이크사운드 감지센서의 값은 23~26사이의 아날로그 출력값을 초기값으로 출력하는데 평균 26을 주기적으로 출력하더군요.
아무것도 소리를 입력하지 않는 현재 공간의 소음상태의 신호값입니다. 위에서 설명한 가변저항기의 일자나사모양을 돌리시면 돌리는 방향에 따라서 이 수치가 커지거나 작어지거나 할꺼에요. 자신이 정한 기준에 맞춰서 세팅하시면 됩니다.

3. 회로도 구성

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• 준비물 : 마이크사운드 감지센서 1개, 아두이노우노
• 내용 : 마이크사운드 감지센서를 아두이노에 연결하자.

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마이크사운드 감지센서는 어떤 종류라도 상관 없습니다. 사용되는 핀은 아날로그 신호를 입력받기 때문에 A0핀과 전원부분인 +(Vcc), Gnd 핀을 사용하기 때문에 아날로그 출력핀은 아두이노의 원하는 아날로그핀(A0~A5)을 선택하셔서 연결하시면 되고 전원부분은 맞춰서 연결하시면 됩니다. 마이크사운드 감지센서는 종류에 따라 전원공급 허용치에 맞게 연결하시면 되니깐 그건 부품의 사용설명서를 참고해주세요.

4. 코딩

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• 사용함수 : analogRead()
• 내용 : 간단히 마이크사운드 감지센서를 통해 소리의 최소와 최대값을 출력해 보자.

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마이크사운드 감지센서값 읽기에서 최소값, 최대값 변수를 만들어서 if문 조건문을 통해서 최소값과 최대값을 저장하여 어느정도의 범위의 소리 신호를 센서가 측정할 수 있는지 살펴보도록 하겠습니다.

int m_min = 26;
int m_max = 0;
int SoundSensor =analogRead(A0);
if(SoundSensor<m_min) m_min=SoundSensor;
if(SoundSensor>m_max) m_max=SoundSensor;

첫번째 if문은 SoundSensor값이 초기 26보다 작다면 그 값을 최소값으로 한다.
두번째 if문은 SoundSensor값이 초기 0보다 크다면 그 값을 최대값으로 한다.

간단하게 최소값하고 최대값을 구하는 로직입니다. 왜 초기 최소값을 26으로 했을까요. 그냥 마이크사운드 감지센서로 읽은 값을 Serial 모니터로 출력하면 초기평균값이 나오잖아요 .그 값을 최소로 잡은 것이죠. 그냥 26을 최소값으로 하고 구지 if문으로 최소값을 찾을 이유가 없지 않느냐라고 반문할 수 있지만 실제로 아래 돌려보시면 생각했던 값이 나오지 않고 더 작은 값이 최소값으로 찍히게 됩니다. 그 이유는 결과부분에서 자세히 설명드리겠습니다.

우선은 이런식으로 최소값과 최대값을 구하는 로직을 짰는 걸로 정리해주시기 바랍니다. 그럼 완성된 코딩은 다음과 같겠죠.

int m_min = 26;
int m_max = 0;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
  int SoundSensor =analogRead(A0);
    if(SoundSensor<m_min) m_min=SoundSensor;
    if(SoundSensor>m_max) m_max=SoundSensor;
    
    Serial.print(m_min);    
    Serial.print("  :  ");
  Serial.println(m_max);    
  delay(50); 
}

5. 결과

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[ 초기상태 ]

[ 소리입력 후 결과 ]

두장의 사진을 보면 어떤 차이가 있나요. 첫번째 사진은 최소값이 23이고 최대값은 27로 나옵니다. 이건 처음에 마이크사운드 감지센서에 전원이 공급될때 발생하는 전류의 순간 초기 변화의 값이고 평균적으로 26의 값을 초기값으로 찍어 냅니다.

하지만 두번째 사진을 보시면 최소값이 17이고 최대값은 1005로 나옵니다. 마이크사운드 감지센서의 소리가 1005까지 증가한 신호가 측정되었네요. 하지만 이상한점은 최소값이 17로 감소한 지점이 마이크사운드 감지센서에서 발생했습니다.

그 이유가 뭘까요. 바로 소리를 측정하고 전기 신호를 발생하는 순간 측정된 만큼의 전류가 늘어나겠죠. 그리고 소리가 끊어지면 전류의 소비된 만큼이 순간 떨어지게 되고 초기 전류상태에서 아래로 전류값이 떨어지게 되는 것 같습니다. 소리의 측정된 전류가 늘었다 줄어드는 순간 초기 전류상태에서 그 아래로 떨어졌다가 다시 초기상태로 되돌아간다고 생각하면 될 듯 싶네요.

소리가 발생할때마다 전류의 신호의 파형이 증가했다가 떨어질때는 초기값 아래로 일시적으로 전류가 떨어졌다가 다시 올라고 반복된 현상을 보입니다.

이 현상을 잘 기억하셔서 다른 부품을 제어할 때 주의해서 코딩해야 합니다. 초기값이 26이니깐 그 값을 기준으로 해야지 했는데 기준값 아래로 떨어질때는 원하지 않는 값으로 다른 부품을 제어하게 됩니다. 위에서 최소값을 26으로 잡고 다시 if문을 써서 최소값을 구하는 로직을 표현했는지 그 이유를 아시겠지요. 정확히 26이란 값이 최소값이 되지 않기 때문에 그 아래 신호값이 발생할 수 있기 때문에 자신이 사용하는 마이크사운드 감지센서에 대한 정확한 측정 수치를 테스트를 해보셔야 합니다.

마무리

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원래는 이 포스팅이 아니였는데 쓰다보니깐 길어져 버렸네요. 이 부품을 가지고 다른 원리를 설명하고자 했는데 의도치 않게 마이크사운드 감지센서 포스트가 되고 말았네요.
그리고 디지털 읽기로 한번 해보세요. 어떤 값이 찍히는지요. 그 값을 Serial 모니터로 출력해보세요. 그리고 이런류의 부품을 사용할때는 보정작업이 필요합니다. 초기값을 어느값으로 할지와 그 값의 범위를 정해서 그 밤위의 값으로 나누는 방법도 생각하시면 다양한 표현을 할 수 있습니다.
초기값을 정하면 그 값을 기준으로 다른 부품의 동작을 제어할 수 있습니다. 그리고 범위값을 나누면 소리의 범위별로 서로 다른 동작을 시킬 수 있습니다.

참고로 가상시뮬에이터에서는 실험 할 수 없습니다. 마이크사운드 감지센서가 존재하지 않으니깐요. 그 대안으로 가변저항기를 이용해주세요. 가변저항기를 돌리면 0~1023의 값을 입력받을 수 있습니다.

[아두이노] 가변저항을 이용하여 3색 LED 제어

이 포스트가 예제로 적당할 듯 하네요. 다음 포스팅 내용도 이 예제를 기반으로 설명을 할 예정입니다. 한번 가변저항기로 마이크사운드 감지센서가 이 값은 음역대 신호를 발생한다고 가정하고 읽는 것을 연습해보세요. 그리고 이 아날로그 신호값이 발생하면 3색 LED 제어한 것처럼 난 무엇을 해볼까 상상력을 발휘를 해보세요.

마지막으로 마이크사운드 감지센서를 가지고 여러분들은 뭘 만들고 싶을지 상상의 나래를 펼쳐보세요.