Raspberry pi Expansion Board Tutorial

라즈베리 파이에서 HC-SR04 초음파 센서를 제어하는 방법에 대해 설명해 드릴게요. HC-SR04는 거리를 측정하는 데 널리 사용되는 센서입니다.

HC-SR04의 작동 원리:

HC-SR04 센서는 TRIG(트리거) 핀으로 짧은 초음파 펄스를 내보내고, 이 펄스가 물체에 반사되어 돌아오면 ECHO(에코) 핀으로 돌아온 펄스를 감지합니다. 이 펄스가 출발하여 돌아올 때까지 걸린 시간을 측정하고, 소리의 속도를 이용하여 거리를 계산합니다.

핵심 주의사항: 전압 분배 회로 (Voltage Divider)

HC-SR04 센서는 5V 전원을 사용하고, ECHO 핀에서 5V 신호를 출력합니다. 하지만 라즈베리 파이의 GPIO 핀은 3.3V 로직을 사용합니다. 5V 신호를 라즈베리 파이 GPIO 핀에 직접 연결하면 라즈베리 파이가 손상될 수 있습니다.

따라서 ECHO 핀에서 라즈베리 파이로 들어가는 신호는 전압 분배 회로를 통해 3.3V 이하로 낮춰줘야 합니다.

🚨 준비물
라즈베리 파이 (모든 모델)

HC-SR04 초음파 센서 모듈

브레드보드 (필수)

점퍼 와이어

저항 2개:

1kΩ (R1)

2kΩ 또는 470Ω (R2) (R1:R2 비율이 약 1:2가 되도록)

일반적으로 1kΩ과 2kΩ 또는 330Ω과 470Ω 조합을 많이 사용합니다. 목표는 ECHO 핀의 5V 출력을 3.3V 이하로 낮추는 것입니다.

🔌 배선 (연결)
HC-SR04는 일반적으로 4개의 핀을 가지고 있습니다: VCC, GND, TRIG, ECHO.

HC-SR04 VCC ↔ 라즈베리 파이 5V 핀 (예: 물리적 핀 2 또는 4)

HC-SR04 GND ↔ 라즈베리 파이 GND 핀 (예: 물리적 핀 6, 9, 14, 20 등)

HC-SR04 TRIG ↔ 라즈베리 파이 GPIO 출력 핀 (예: GPIO 23, 물리적 핀 16)

HC-SR04 ECHO ↔ 1kΩ 저항 (R1) ↔ (저항 사이에) 라즈베리 파이 GPIO 입력 핀 (예: GPIO 24, 물리적 핀 18)

2kΩ 또는 470Ω 저항 (R2) ↔ (R1과 R2 사이 연결 지점에서) ↔ 라즈베리 파이 GND 핀

전압 분배 회로 상세 설명:

ECHO 핀에서 나온 5V 신호가 R1 (1kΩ)을 통과하고, 그 다음에 R2 (2kΩ)가 GND로 연결됩니다.

라즈베리 파이의 GPIO 입력 핀은 R1과 R2의 연결 지점에 연결됩니다.

이 회로를 통해 5V 신호는 약 3.3V (5V * (2kΩ / (1kΩ + 2kΩ)) = 5V * (2/3) ≈ 3.33V)로 강하되어 라즈베리 파이의 GPIO 핀에 안전하게 입력됩니다.

만약 330Ω과 470Ω을 사용한다면: 5V * (470Ω / (330Ω + 470Ω)) = 5V * (470 / 800) ≈ 2.93V 가 되어 이 또한 안전합니다.

배선 다이어그램 (개념):

     HC-SR04
    +-------+
    |       |
    |  VCC  | -- 5V (Raspberry Pi)
    |  GND  | -- GND (Raspberry Pi)
    |  TRIG | -- GPIO 23 (Raspberry Pi)
    |  ECHO | -- R1 (1kΩ) --+-- GPIO 24 (Raspberry Pi)
    |       |               |
    +-------+               +-- R2 (2kΩ) -- GND (Raspberry Pi)

⚙️ 소프트웨어 설정
별도의 라이브러리 설치 없이 RPi.GPIO 라이브러리를 사용합니다. 이 라이브러리는 대부분의 라즈베리 파이 OS에 기본적으로 설치되어 있습니다.

sudo apt update
sudo apt install python3-rpi.gpio