아두이노 vin 연결 - adu-ino vin yeongyeol

전원

  • 아두이노 우노는 USB나 외부전원을 이용하여 전원을 공급할 수 있으며, 전원소스는 자동으로 선택됩니다.
  • 외부전원은 DC어댑터나 배터리를 사용할 수 있습니다. 사용가능한 어댑터는 중심이 양극인 플러그이며 지금이 2.1mm이여야 합니다. 배터리의 경우 전원커넥터의 Gnd와 Vin핀에 배터리의 음극와 양극을 연결하여야 합니다.
  • 추천 사용전압은 7V~12V입니다. 보드는 외부전원 6V~20V를 사용할 수 있지만, 7V미만의 전압을 공급할 경우 5V핀이 5V이하로 내려갈 수 있어 보드가 불안정하여 질수 있으며, 12V 이상으로 전압을 공급할 경우, 전압 레귤레이터에 부하가 걸려 보드가 손상될 수 있습니다.다음은 전원 핀에 대한 설명입니다:
    • VIN. 외부 전원 소스를 사용할 경우 입력 전압핀입니다.
    • 5V. 이 핀은 보드상의 레귤레이터에서 생성된 5V를 출력합니다. 보드에 전원을 공급하는 방법은 DC 파워잭(7-12V)을 통해 공급하는 방법, USB 커넥터(5V)를 통해 공급하는 방법, 아니면 VIN핀(7-12V)를 통해 공급하는 방법이 있습니다. 5V핀이나 3.3V핀을 통해 전원을 공급하면 보드를 망가 트릴 수 있습니다
    • 3V3. 보드상의 레귤레이터를 통해 3.3V 전압을 출력하는 핀으로, 최대 전류는 50mA
    • GND. 그라운드 핀
    • IOREF. 이 핀은 보드상의 MCU가 동작하는 전압에 대한 리퍼런스를 제공합니다. 적절하게 설정된 아두이노 쉴드는 IOREF 핀 전압을 읽을 수 있기때문에 읽힌 전압에 따라 적절한 전원소스를 선택하거나 3.3v나 5v를 사용하기 위해 voltage translator를 활성화 시킬 수 있습니다.

원본 :  http://vctec.co.kr/front/php/product.php?product_no=768&main_cate_no=145&display_group=1

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아두이노 우노 기준으로 3.3V 와 5V 전원을 자체에서 공급할 수 있게 되어 있다. 하지만 아두이노의 최대 출력 전류는 500mA 밖에 되지 않는다.  만약 서보모터 2개 이상을 제어하는 프로젝트를 아두이노 자체 전력을 이용해서 만든다면 작동하지 않거나 작동하더라도 아두이노가 고장이 날 수 있다. 보통 서보모터의 소비전류는 400mA 가 넘기 때문이다.  이럴 경우에는 아두이노 자체 전력을 이용하지 않고 외부전원을 이용해야 안정적으로 동작한다. 이 글에서는 아두이노 외부전원 연결에 대해서 알아보려고 한다.

아두이노 우노의 구조 : 자체적으로 3.3V 및 5V 출력을 지원하지만 레귤레이터의 한계 때문에 500mA 정도의 전력 밖에 지원하지 않는다 (이미지 : http://jameco.com)

아두이노 자체의 전원으로는 LED 몇 개, 전력소모가 낮은 센서 1~2개 정도야 문제 없이 구동이 가능하지만 전력소모가 큰 센서나 모터 같은 경우는 제대로된 동작이 어렵게 된다.

아두이노 vin 연결 - adu-ino vin yeongyeol

아두이노 자체 전원으로 3개의 서보모터를 가동하는 경우이다. 서보모터 1개 정도는 자체전원으로도 문제가 없지만 3개가 동시에 가동된다면 제대로 움직이지 않을 것이다. 그러므로 전원연결의 나쁜 케이스라고 할 수 있다.

위의 나쁜 케이스를 외부전원을 이용해서 개선해 보았다.  외부전원(배터리)가 추가 되었고 배터리의 마이너스(-) 는 아두이노의 GND에 연결해 주었다. 위와 같이 하면 아두이노 자체 전원이 아닌 외부전원으로 서보모터가 구동이 되므로 안정적으로 동작이 가능하다. (외부 공급 전원은 작동시키려는 부품의 허용 동작전압을 넘지 않도록 한다)

덧붙여서 아두이노 가동을 위한 전원의 경우 외부전원의 전력이 충분하다는 전제하에 위의 그림과 같이 외부전원의 플러스(+)를 아두이노의 VIN 단자에 연결하면 아두이노 작동을 위한 별도의 전원을 연결하지 않아도 된다.

안녕하세요 메카럽입니다. 이번 포스팅에서는 아두이노 우노의 하드웨어에 대해 알아보도록 하겠습니다.

저도 공부를 하고 있는 분야라 다소 생소하고 이해가 잘 안 되는 부분이 있지만 그렇다고 포기하면 시작을 안 하는 것만도 못하기 때문에 끝까지 해보려 합니다. 언젠가 아두이노를 접목하여 3D 프린터 출력품을 작동시키는 날이 와서 포스팅하는 그날을 생각하며 진행해 보도록 하겠습니다.

그럼 본격적으로 아두이노 하드웨어에 대해 알아보도록 하겠습니다.

아두이노 우노

아두이노 vin 연결 - adu-ino vin yeongyeol
아두이노 우노 하드웨어 구성
아두이노 vin 연결 - adu-ino vin yeongyeol
아두이노 우노 세부 핀 맵

ATmega328 칩을 사용하는 우노는 위 그림과 같은 구성을 하고 있습니다. 전원은 외부전원 공급용 소켓과 USB 플러그(데이터 통신 및 전원 공급용)로부터 공급받을 수 있고, Vin 단자에 정류되지 않은 7~12V 전압을 직접 인가하여 공급할 수 있습니다. 별도의 전압 조정기를 내장하고 있어 입력 전원을 5V와 3.3V로 출력할 수 있습니다. 시리얼 통신용 단자와 디지털, 아날로그 단자, 리셋 버튼 등으로 구성되어 있습니다.

아두이노 우노 사양

항목 내용 항목 내용
마이크로 컨트롤러 Atmel ATmega328 직류전류(3.3V핀) 50mA
구동 전압 5V 플래시 메모리 32kB(ATmega328)
입력 전압(추천) 7~12V SRAM 2kB(ATmega328)
입력 전압(제한) 6~20V EEPROM 1kB(ATmega328)
디지털 I/O 14개(PWM 출력 6개) 클록 속도 16MHz
아날로그 입력 6개 길이 x 넓이 68.6mm x 53.4mm
직류전류(I/O핀) 40mA 무게 25g

■ 전원

우노는 7~12V 사이의 전원을 사용하며 AC-DC 어댑터나 USB 케이블을 사용해 공급하거나, 9V 배터리 또는 1.5V 배터리 묶음 등을 통해서도 입력될 수 있습니다. 전원이 공급되면 전원 LED가 점등되어 보드의 정상 유무를 판단하는 데 유용합니다. 우노에 연결되는 센서와 액추에이터, 확장 보드 등에 전원을 공급하기 위해 5V와 3.3V, GND 핀도 제공하고 있습니다. 유의해야 할 점은, Vin이나 Vraw로 표기된 핀은 레귤레이터(전압 조정기)의 입력 핀을 뜻하고 있고, Vcc 또는 5V 핀은 조정된 전압이 인가되는 핀이므로 구분하여 사용해야 합니다. 다시 말해서, Vcc나 5V 핀에는 5V로 정류되지 않은 전원이나 이를 초과하는 전압이 인가되어서는 안 됩니다. Vin 또는 Vraw 핀에는 7V 이상의 전압이 인가되어야 제대로 작동합니다.

■ 마이크로 컨트롤러

아두이노의 마이크로 컨트롤러 칩은 ATmega328의 사양, 특성과 같습니다. 단, 같은 우노라도 DIP 타입의 칩이 꽂혀 있거나, SMD 타입의 칩이 꽂혀 있을 수 있습니다. 이는 구매 단계에서 상품 정보를 통해 구별이 가능하며, 성능의 차이는 없습니다. 구매 시 MCU 모델에 관한 확인이 필요합니다. 간혹 ATmega328이 아닌 ATmega168 칩이 내장된 모델도 있기 때문입니다. MCU 모델명과 함께 작동 클록수를 혹인하는 것도 하나의 방법이기도 합니다.

■ 아날로그 핀과 디지털 핀

우노를 포함한 아두이노는 아날로그 입/출력 핀과 디지털 입/출력 핀을 갖고 있습니다. analogRead( ) 함수를 이용하여 아날로그 핀으로 들어오는 센서 출력을 읽어 들일 수 있습니다. 아날로그값(전압)을 1024단계로 나누어 0~1023까지의 값으로 읽어냅니다. 우노는 총 6개의 아날로그 핀과 14개의 디지털 핀을 갖고 있는데, pinMode( ) 함수를 사용하면 아날로그 핀을 디지털 핀으로도 사용할 수 있습니다. 디지털 핀은 디지털 입/출력에 사용할 수 있는데, digitalRead( ) 함수를 통해 디지털 입력을, digitalWrite( ) 함수를 통해 디지털 출력을 생성할 수 있습니다. 또한 PWM핀으로 할당된 몇몇 핀에서는 analogWrite( ) 함수를 사용하여 디지털 핀을 아날로그 출력처럼 활용할 수 있습니다.

■ 기타

각 I/O핀에서는 최대 40mA의 직류전류를 사용할 수 있고, 부트로더와 스케치 저장 등을 위한 플래시 메모리를 보유하고 있습니다. 또한, EEPROM에 데이터 저장이 가능합니다. 우노의 크기는 손바닥보다 약간 작은 정도로 브레드 보드와 점퍼선을 활용한 기본적인 성능 확인을 수행하는데 적합합니다.

Blink 예제에 사용되는 디지털 핀은 LED를 제어하는 핀으로, 디지털 13번에 할당되어 있습니다.

이번 포스팅에서는 아두이노 하드웨어 중 우노에 대해 알아보았습니다. 그 외 여러 종류가 있는데 다음 포스팅에서 차차 다루도록 하겠습니다. 기계만 알고 있던 저는 아두이노라는 프로그램 장치들을 접하게 되면서 머리가 복잡해지기 시작했습니다. 그래도 새로운 것을 배운 다는 것에 만족하며 배우고 재미를 느끼고 있습니다.

작심삼일이 되어서는 안 될텐데 말입니다.

하루하루 행복하세요.