하이스쿨 아두이노

CHAPTER 0 들어가며 1
CHAPTER 1 중력가속도 측정하기 5
CHAPTER 2 접촉 면적과 마찰력의 관계 19
CHAPTER 3 보일-샤를의 법칙 33
CHAPTER 4 산-염기 적정 그래프 그리기 43
CHAPTER 5 위도에 따른 태양 복사에너지의 입사량 측정하기 61
CHAPTER 6 역학적에너지 보존 법칙 77
CHAPTER 7 소리의 속력 측정하기 91
CHAPTER 8 굴절률 측정하기 109
CHAPTER 9 끓는점 오름 측정하기 123
CHAPTER 10 빛의 세기에 따른 증산작용 비교하기 137
CHAPTER 11 기상관측과 일기예보 147
CHAPTER 12 솔레노이드의 내부 자기장 측정하기 165
CHAPTER 13 빛의 세기에 따른 광합성 속도의 변화 179
CHAPTER 14 구름 생성과 단열변화 195
APPENDIX A 여러 가지 필수 지식 205
찾아보기 226

아두이노가 제공하는 시리얼 통신은 시리얼 포트를 통해 서로 연결된 프로그램이 데이터를 주고받을 수 있도록 해줍니다. 이 실험에서 아두이노가 측정한 중력가속도 값을 PC에 전송하여 엑셀 파일에서 처리할 수 있도록 csv 파일을 만들고, csv 파일을 사용해 엑셀에서 실험 데이터를 분석할 수 있습니다. 이 과정을 좀 더 쉽게 하기 위해서는 프로세싱이라는 언어를 사용하면 됩니다. 프로세싱은 아두이노와 마찬가지로 오픈 소스 기반의 프로그래밍 언어이며, 다양한 그래픽을 보다 손쉽게 작성할 수 있으며, 아두이노와의 호환성이 뛰어납니다. 또한, 시리얼 통신을 처리하기 위한 코드와 파일 처리를 위한 코드 역시 간단하게 작성이 가능합니다. 여기서는 프로세싱을 사용하여 엑셀 파일로 데이터를 출력해보도록 합시다.

1번 줄에는 서보모터를 다루기 위한 헤더 파일을 사용하였고, 11번 줄을 보면 9번 핀에 서보모터를 설정하였음을 알 수 있습니다. 이 코드에서 가장 기본이 되는 부분은 15번 줄입니다. for 구문을 사용하여 각도를 0.5도씩 증가시켰는데, 이는 8장(굴절률)에서도 사용할 방법입니다. 기본이 되는 부분이 15번 줄이라면 이 코드의 핵심은 19번 줄이라고 할 수 있습니다. 각도를 증가시키며 매 각도에서 압력 센서의 값을 확인합니다. 만약 값이 40을 넘는 충격이 가해지면 나무토막이 미끄러져 내려온 것으로 판단하고, 그때의 서보모터 값을 읽습니다. 또한 그 각도에 대한 탄젠트 값인 정지마찰계수를 계산합니다. 21~25번 줄은 시리얼 모니터에 마찰계수 값을 출력하는 코드이며, 나무토막이 미끄러졌다면 27번 줄과 같이 프로그램 실행을 정지하여 더 이상 작동하지 않게 합니다.

먼저 방울 수를 측정하는 장치를 만들어봅시다. 아두이노로 어떻게 새로운 방울이 떨어지는 것을 알 수 있을까요? 아두이노에 눈이 달린 것도 아닌데 말이죠? 대신 우리는 다양한 센서들을 통해 아두이노에게 눈을 만들어줄 수 있습니다. (중략) 포토 인터럽터를 활용하면 됩니다. 포토 인터럽터 사이로 용액 방울이 떨어지면서 발광 다이오드의 빛을 가리면 포토 트랜지스터가 빛을 받지 못하게 되어 용액 방울이 떨어지는 것을 아두이노가 인식할 수 있는 것이지요.