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어두워 지면 불을 밝히는 산소나무
어두워 지면 불을 밝히는 산소나무
  • 이민휘
  • 승인 2018.05.13 21:15
  • 댓글 0
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어두워지면 스스로 불을 밝혀 광합성을 하는 산소나무를 만들어 볼 것이다. 반려식물에게 빛을 만들어 준다면 식물친구는 산소와 음이온이 듬뿍 든 작은 물방울 그리고 피톤치드를 선물할 것이다. 물론 아두이노로도 만들어도 보고 아두이노 없이 간단하게 IC(C1815)를 이용하여 만들어 보려고 한다.

조도센서는 주 재료가 카드늄(Cd)과 황(S)의 화합물인 황화카드늄(CdS)으로 주위가 밝으면 저항이 줄어 들고 주위가 어두우면 저항이 커지는 특징을 가지고 있다. 이를 이용해서 어두워지면 스스로 불을 켜는 LED 등을 만든다.

조도센서 속 과학

 

빛의 파동설은 빛을 음파와 같은 탄성파로 생각하여 매질로서 에테르라는 탄성체를 가정하였다. J.C.맥스웰이 전자기파의 존재를 이론적으로 유도하여 그 속도가 광속도와 일치함이 발견되어 빛의 전자기파설이 확립되었고, 빛의 매질은 공간 그 자체라 생각하였다.

 

아인슈타인의 광양자설(光量子說)은 빛은 연속적인 파동으로서 공간에 퍼지는 것이 아니라 입자(粒子:광전자)로서 불연속적으로 진행한다고 보았다.

 

미시적 세계에서 자연의 본질적인 이중성 즉 빛은 전자기파로서 행동하지만 원자 차원에서의 에너지의 주고받음이 문제로 될 때에는 광자(光子 photon)라는 입자적 성격을 가진 에너지의 알맹이 속성을 갖게 된다.

 

준비물

  • 식물, 유리병, 조명등 그림, 산소나무 전용흙(광촉매 성분을 흙에 섞어 항균성이 있어 습기가 많아도 곰팡이 세균 등에 식물의 뿌리가 썩지 않는다)
  • 조도센서, LED, 저항, 점퍼선
  • 아두이노 or IC C1815

 

1. 아두이노로 만들기

소스 프로그램

 

#define LEDpin 11 // connect Red LED to pin 11 (PWM pin)

 

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(LEDpin , OUTPUT);

}

 

void loop()

{

  //digitalWrite(LEDpin, analogRead(A0) < 50 ? HIGH : LOW);

  if (analogRead(A0) < 50) digitalWrite(LEDpin, HIGH);

  else digitalWrite(LEDpin, LOW);

  char pr[12];

  sprintf(pr, "Light = %d", analogRead(A0)); //아날로그 값을 읽는다

  Serial.println(pr);

  delay(100);

}

 

프로그램 설명

 

광센서는 저항처럼 +, -에 대한 극성이 없는 무극성 소자이므로 회로를 구성할 때 방향을 고려할 필요가 없습니다. 그리고 내부적으로 저항 한 개와 결합한 간단한 회로 구조를 가지고 있는데 빛의 밝기가 커지면, 내부 저항값이 작아지고 어두워지면 내부 저항값이 커진다.

 

아날로그핀을 이용하면 아날로그 신호를 1024 등급으로 나누어 읽을 수 있다. 스케치에서 아날로그 입력값은 읽으려면 스케치 프로그래밍을 할 때 analogRead() 함수를 사용한다. 광센서에서 0V ~ 5V의 아두이노 전압값을 출력한다고 가정하면 analogRead() 함수는 광센서에서 내보내는 0V ~ 5V의 전압값을 입력 받아 0 ~ 1023 사이의 값으로 변환해 준다.

 

if (analogRead(A0) < 50) digitalWrite(LEDpin, HIGH); //50보다 작으면 LED(11번 핀)를 켜고

else digitalWrite(LEDpin, LOW); // 그렇지 않을 경우 LED를 끈다.

 

IC(C1815)를 이용하여 어두워지면 불이 켜지는 산소나무를 만들 수 있다(조도센서, LED, 47K ohm 저항, C1815 IC, 3V 배터리) 그림2와 같이 아두이노(마이크로 콘트롤러) 없이도 어두워지면 불을 스스로 밝히는 산소나무다(오른쪽 사진 참조)

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  • 내용 중 DIY 따라 하기가 잘 안 되거나 질문이나 아두이노 등 교구에 대한 문의가 있다면 직접 crebizias@naver.com 로 질문하시면 답변 드리겠습니다.
  • 강좌를 위한 설문을 하고 있습니다. 설문(https://goo.gl/3S23du)에 참여하시면 기사에 수록하지 못한 자료와 연습문제, 오프라인 강좌정보를 보내 드리도록 하겠습니다.

 


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