[40장] 자이로 센서로 서보모터 제어하기 설명과 코드
자이로 센서로 서보모터 제어하기
서보모터란?
서보모터는 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 모터입니다. 일반적으로 로봇이나 RC 모델 등에서 사용되며, 각도에 따라 움직이는 역할을 수행합니다. 이번 글에서는 자이로 센서를 이용하여 서보모터를 제어하는 방법에 대해 알아보겠습니다.
자이로 센서란?
자이로 센서는 회전 속도를 측정하는 센서로, 가속도계와 함께 자세 추정에 사용됩니다. 자이로 센서는 각속도를 측정하여 오일러 각도나 회전 속도를 계산하는 데 활용됩니다. 이를 통해 서보모터를 제어할 수 있습니다.
자이로 센서를 사용하여 서보 모터를 제어하는 것은 일반적으로 자세 제어 시스템에서 많이 볼 수 있는 응용입니다. 여기서는 L3G4200D 자이로 센서를 사용하여 서보 모터의 각도를 제어하는 기본적인 방법을 설명하고, 관련 Arduino 코드를 제공하겠습니다.
시스템 개요
- 목표: 자이로 센서를 사용하여 감지된 회전 각도에 따라 서보 모터의 위치를 조절합니다.
- 구성 요소:
- L3G4200D 자이로 센서: 회전 각속도를 측정합니다.
- 서보 모터: 정확한 위치 제어가 가능한 모터입니다.
- Arduino 보드: 센서 데이터를 읽고 서보 모터를 제어합니다.
작동 원리
- 자이로 센서는 장치의 회전을 감지하고, 이 정보는 Arduino에 의해 읽힙니다.
- Arduino는 이 데이터를 기반으로 서보 모터의 위치를 조정합니다. 예를 들어, 센서가 일정 각도만큼의 회전을 감지하면, 서보 모터는 이에 상응하는 위치로 이동합니다.
필요한 라이브러리
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#include <SPI.h> #include <Servo.h> |
Arduino 코드
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#include <SPI.h> #include <Servo.h> // L3G4200D 센서 관련 정의 const int CS_PIN = 10; const byte CTRL_REG1 = 0x20; const byte OUT_X_L = 0x28; const byte OUT_X_H = 0x29; // 서보 모터 관련 정의 Servo myServo; const int SERVO_PIN = 9; void setup() { // 시리얼 및 SPI 통신 시작 Serial.begin(9600); SPI.begin(); pinMode(CS_PIN, OUTPUT); digitalWrite(CS_PIN, HIGH); // L3G4200D 센서 초기화 writeRegister(CTRL_REG1, 0x0F); // 서보 모터 설정 myServo.attach(SERVO_PIN); } void loop() { int gyroX = readGyro(OUT_X_L, OUT_X_H); int servoPosition = map(gyroX, -32768, 32767, 0, 180); myServo.write(servoPosition); Serial.print("Gyro X: "); Serial.print(gyroX); Serial.print(" Servo Position: "); Serial.println(servoPosition); delay(100); } void writeRegister(byte reg, byte value) { digitalWrite(CS_PIN, LOW); SPI.transfer(reg); SPI.transfer(value); digitalWrite(CS_PIN, HIGH); } byte readRegister(byte reg) { digitalWrite(CS_PIN, LOW); SPI.transfer(reg | 0x80); byte value = SPI.transfer(0x00); digitalWrite(CS_PIN, HIGH); return value; } int readGyro(byte lowAddr, byte highAddr) { int lowByte = readRegister(lowAddr); int highByte = readRegister(highAddr); return (highByte << 8) | lowByte; } |
코드 설명
setup()
함수에서는 SPI 통신, 서보 모터, 그리고 L3G4200D 센서를 초기화합니다.loop()
함수에서는 자이로 센서에서 X축 각속도를 읽고, 이를 서보 모터의 위치로 매핑합니다. 이 매핑은-32768
에서32767
범위의 각속도 값을0
에서180
범위의 서보 모터 각도 값으로 변환합니다.- 서보 모터의 위치는 새로운 각속도 값에 따라 업데이트됩니다.
사용 전 확인 사항
- Arduino 보드에 L3G4200D 센서와 서보 모터를 올바르게 연결했는지 확인합니다.
- 사용하는 핀 번호가 실제 Arduino 보드의 연결과 일치하는지 확인합니다.
- 서보 모터의 사양에 따라 코드에서 각도 범위를 조정할 수 있습니다.
회로 구성
서보모터를 제어하기 위해 아래와 같은 회로를 구성해야 합니다.
– 아두이노 보드
– 서보모터
– 자이로 센서
코드 작성
아래는 자이로 센서로 서보모터를 제어하는 간단한 코드입니다.
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#include Servo servo; int servoPin = 9; int gyroValue; void setup() { servo.attach(servoPin); Serial.begin(9600); } void loop() { gyroValue = analogRead(A0); int mappedValue = map(gyroValue, 0, 1023, 0, 180); servo.write(mappedValue); delay(15); } |
위 코드에서 사용된 Servo
라이브러리는 서보모터를 쉽게 제어하기 위해 제공되는 라이브러리입니다. 이를 사용하여 servo.attach()
함수로 서보모터와의 연결을 설정하고, servo.write()
함수로 원하는 각도로 서보모터를 회전시킬 수 있습니다. 또한, 자이로 센서의 값을 analogRead()
함수로 읽어와 map()
함수로 원하는 범위로 변환하여 서보모터를 제어합니다.
마무리
이번 글에서는 자이로 센서를 이용하여 서보모터를 제어하는 방법에 대해 알아보았습니다. 서보모터를 활용하여 로봇이나 RC 모델 등 다양한 프로젝트를 구현할 수 있을 것입니다. 자이로 센서와 서보모터를 연결하여 다양한 동작을 구현해보세요. 즐거운 프로그래밍 되세요!