빛 센서 다루기

빛 센서는 여러 종류가 있는데, 이 글에서는 포토 레지스터 혹은 포토 셀이라 불리는 센서를 아두니티에서 다루는 법에 대해 기술하겠습니다.

이 센서는 빛의 밝기에 따라 저항 값이 달라지는 특성을 가지고 있습니다. 이런 특성에 대한 자세한 정보는 해당 부품 제조사가 배포한 데이터 시트에 잘 나와있습니다.
이 센서를 아두이노에서 사용하려면 전압 분배 회로(Voltage Divider)를 꾸며야 합니다.

위 회로에서와 같이 R2를 센서로 대체하면 빛 밝기에 따라 저항 값이 달라지므로 Vout의 크기가 변하게 되어 아두이노 ADC 핀에 의해 숫자로 정보를 얻을 수 있습니다.
문제는 R1 저항의 크기를 어떻게 결정하느냐입니다.
R1의 크기가 너무 작거나 크다면 Vout의 변화가 미비하여 측정된 정보를 활용하기가 어렵습니다.
R1의 가장 적합한 크기는 측정할 빛 밝기 범위의 중간에 해당하는 R2 저항 크기가 될 것입니다. 이렇게 결정된 R1을 등가 저항(Equavalent Resistor)라 부릅니다.
구글에서 검색되는 포토 셀의 아두이노 회로는 이미 이런 것을 생각해 둔 검증된 회로입니다.
일반적으로 사용되는 포토 셀의 회로는 다음과 같습니다.

이 회로를 유니티에서 다룰려면 아두니티 Wire Editor에 다음과 같이 연결하면 됩니다.

위 정보를 아두이노 스케치로 Export하고 보드에 업로드하면 유니티에서 포토 셀을 다룰 수 있는 준비가 끝납니다.
실제로 보드와 유니티를 연결하여 실험을 해보면 빛 밝기에 따라 AnalogInput 값이 달라지는 것을 확인할 수 있지만, 그 변화 값이 제멋대로여서 쓰기가 쉽지 않음을 알 수 있습니다.

InputFilter
필터는 뭔가를 걸러낸다는 뜻이지만, 프로그래밍에서는 가공한다라는 의미로 사용합니다. 빛 센서 회로를 꾸미고, 유니티에서 AnalogInput을 통해 값을 얻었지만 바로 사용하기가 어렵기 때문에 정보 가공이 필요하고, 이런 경우 사용할 수 있는 것이 InputFilter라는 Bridge입니다.

InputFilter는 3가지 필터 기능을 보유하고 있습니다.

• invert: 반전 필터
• amplify: 증폭 필터
• smooth: 노이즈 제거 필터

각 필터 기능은 따로 사용할 수도 있고, 동시에 사용도 가능합니다.

반전 필터는 값을 0을 1, 1을 0으로 뒤집는 것을 의미하며, 마치 사진에서 필름 효과와 비슷합니다.

증폭 필터는 값의 변화를 크게 만들 수 있는 기능으로 사용 여부를 체크 하면 세부 설정을 할 수 있습니다.

증폭시킬 값 범위의 최소 값과 최대 값을 지정하면 0 ~ 1 범위로 증폭시켜서 사용할 수 있습니다. 예를 들면, 원래 값이 0.3 ~ 0.5 범위를 가질 때 최소 값을 0.3, 최대 값을 0.5로 설정하면 0 ~ 1 범위로 변환되는 것입니다.

노이즈 제거 필터는 값이 심하게 흔들릴 때 잡아주는 역할을 합니다.

InputFilter에서 이 기능의 사용 여부를 체크하면 세부 설정을 할 수 있습니다.

sensitivity는 노이즈 제거 정도를 설정하는 항목인데, 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.

• sensitivity값이 1에 가까울수록 노이즈 제거는 잘 안되지만, 반응 속도가 빨라집니다.
• sensitivity값이 0에 가까울수록 노이즈 제거는 잘 되지만, 반응 속도는 느려집니다.

InputFilter는 유니티 Play상태에서는 마치 오실로스코프와 같이 신호를 파형으로 볼 수 있는 기능을 제공합니다.

InputFilter를 AnalogInput에 연결하면 가공된 결과를 사용할 수 있습니다.

실제 활용을 다음 영상을 통해 확인할 수 있습니다.