오래전에 구입해서 사용하다가 쳐박아둔 센서들을 정리하다 보니, 3-4가지의 기울기 센서들이 서랍에서 굴러 다니고 있었다. 기울기 센서들은 의도한 것과 다른 상황에서 전기 신호를 차단해 주는 등의 용도로 많이 사용되는데, 주변에서 쉽게 볼수 있는 활용형태는 온수매트의 보일러에 적용되는 기울기 센서이다.
서랍속에서 찾은 기울기 센서들을을 라즈베리파이 피코보드에 적용해 보았다.
1. Ball Type의 기울기 센서
기울기 센서중 가장 기본적인 형태중 하나로 대개 다음과 같이 전해콘덴서의 모양을 하고 있으며. 센서에 별도의 극성은 없다.
또한 작은 모듈 형태로 만든 경우도 있으나, 근본적으로 기울기 센서는 일종의 스위치 역할만 하므로 모듈이나 센서 그 자체를 사용하거나 별 차이가 없다.
이 센서의 구조는 다음과 같이 센서 윗부분을 잘라보면 다음과 같이 구슬이 보이는데,
내부를 자세히 살펴보면, 구리관으로 된 몸체속에 작은 금속구슬 2개가 들어있고,
센서 내부는 플라스틱 재질 바닥에 2개의 전극이 설치된 구조였다.
즉, 구리로 된 작은 튜브내에서 전도성이 있는 작은 금속 구슬 2개가 기울기에 따라 움직이면서 전기를 흘렸다, 끊었다 하는 것이었다.
라즈베리파이 피코보드를 이용하여, 기울기 센서가 기울어지면 LED가 꺼지도록 아주 간단한 스위치 회로를 만들고, 다음 코드로 기울기 센서 동작을 테스트해보았다.
import machine
import time
redled=machine.Pin(15, machine.Pin.OUT)
sensor=machine.Pin(16, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN)
while True:
if sensor.value()== 1:
redled.value(1)
time.sleep(0.2)
redled.value(0)
sensor.value(0)
그리고 센서가 장착된 브레드보드를 이리저리 기울여보면서 LED의 상태를 살펴본 결과, 다음과 같이 센서가 약 90도 가까이 기울어지면 LED가 꺼져서, 기울기 센서가 정상적으로 동작하는 것을 확인할 수 있었다.
다만, 거의 90도 정도씩 기울어져야 LED가 꺼졌기에, 좀 더 민감하게 작은 각도만 기울어져도 센서가 동작하는 경우도 필요할 듯 하여, 약간 변형하였는데, 우선 기울기 센서 2개를 직렬로 연결하되, 그중 한개는 다음과 같이 좀 더 민감해졌으면 하는 방향으로 약 45도 정도 미리 기울여 두고, 동일한 테스트를 해 보았다.
그 결과, 해당 방향으로는 약 30-40도만 기울어져도, 센서가 동작해서 LED가 꺼지는 것을 확인할 수 있었다. 기울기 센서를 그대로 수직으로 그냥 설치한 경우보다 확실히 기울기에 더 민감해지는 효과를 얻을수 있었다.
(참고 – 만일 여러방향으로 민감도를 동시에 높이려 하는 경우(예를 들어 온수매트의 보일러에 적용되는 것처럼), 3-4개 정도의 기울기 센서를 이러한 방식으로 40-60도 정도 미리 기울여 설치하면 된다.)
2. 수은 스위치 형태의 기울기 센서
서랍에서 발견한 또 다른 기울기 센서는 다음과 같이 작은 튜브관에 수은이 들어있는 형태의 센서였다.
수은이 상온에서 액체이면서, 전기전도성이 있는 점을 이용하는 전기스위치인데, 마치 작은 전구의 모양으로 생긴 형태이다.
이 센서 스위치를 이용하여 그대로 위의 기울기센서만 대체해서 설치한 후, 동일한 코드로 동작을 테스트 해 보았다. 동작 결과는 다음 동영상과 같은데, 센서가 기울어짐에 따라 유리관 속에 들어있는 수은방울이 움직이고, 이에 따라 LED가 꺼지거나 켜지는 것을 볼수가 있다.
위의 금속구 형태의 기울기 센서와 비교하자면 수은이 움직일때 소리가 들리지 않기 때문에 센서 동작 소리가 없고, 조금 더 동작이 부드럽다는 느낌이 들기는 했으나, 감성적인 느낌의 차이일뿐 뚜렸한 차이는 없었고, 두가지 모두 잘 동작했다.
위의 2가지 외에 1-2가지 다른 형태의 기울기센서 또는 진동센서를 찾았는데, 위의 센서들에 비해 동작이 원활하지 않았다.