아두이노:저항계 만들기 편집하기

{{아두이노}}

== 개요 ==
저항계 만들기. 오옴미터(Ohmmeter)!

=== 원리 ===
{| class="wikitable"
!원리
!설명
!비고
|-
|전압 분배 법칙
|알려진 저항(R_known)과 측정할 저항(R_unknown)을 직렬로 연결하고, 아두이노의 아날로그 핀(A0)으로 중간 전압을 읽는다.
|전압값을 이용해 저항값을 유도하는 방식. 옴의 법칙과 전압 분배 공식 사용.
|-
|회로 구성
|
(Vin=5V) ----[ R_known ]----+----[ R_unknown ]---- GND  
                            |  
                           A0

* V<sub>A0</sub> = A0 핀에서 읽는 전압
* R<sub>unknown</sub> = 측정할 저항
|실제로는 R_known = 10kΩ 정도를 많이 사용.
|-
|계산식 유도
|<math>V_{A0} = \frac{R_{\text{unknown}}}{R_{\text{known}} + R_{\text{unknown}}} \cdot V_{in}</math>  
⇒ 정리하면  
<math>R_{\text{unknown}} = R_{\text{known}} \cdot \left(\frac{V_{A0}}{V_{in} - V_{A0}}\right)</math>
|아두이노가 읽은 전압으로 R_unknown을 계산할 수 있음.
|-
|주의사항
|R_unknown이 너무 작으면 전류가 많이 흐르고, 너무 크면 오차가 커짐.  
⇒ R_known과 R_unknown이 같은 크기일 때 가장 정확함.
|10kΩ:10kΩ 또는 10kΩ:100kΩ 정도에서 안정적으로 동작.
|}

== 최종 코드 ==
<syntaxhighlight lang="c++">
const int analogPin = A0;
const float Vin = 5.0;           // 입력 전압
const float R_known = 10000.0;   // 기준 저항 10kΩ

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int raw = analogRead(analogPin);
  float Vout = raw * (Vin / 1023.0);  // A0에서 읽은 전압
  float R_unknown = R_known * (Vout / (Vin - Vout));  // 공식 적용

  Serial.print("Raw: ");
  Serial.print(raw);
  Serial.print("  Vout: ");
  Serial.print(Vout, 2);
  Serial.print(" V   Measured Resistance: ");
  Serial.print(R_unknown);
  Serial.println(" ohms");

  delay(1000);
}
</syntaxhighlight>

=== 유의사항 ===

* R_unknown의 한쪽은 반드시 아두이노 GND에 연결되어야 정확한 측정 가능.
* A0 핀에 직접 전압을 넣지 않고 반드시 전압 분배 회로를 사용해야 함.
* 아두이노의 전원(5V)이 정확하지 않으면 결과 오차가 생김.
* 측정할 수 있는 저항 범위는 보통 수백Ω ~ 수백kΩ 정도가 적당.
* 저항값이 너무 작으면 발열 및 회로 손상 위험이 있음.

=== 오차 ===
{| class="wikitable"
!오차 원인
!상세 내용
!해결법 및 완화책
|-
|ADC 해상도 제한
|10bit(1024단계)로는 정밀한 변화 감지가 어려움
|고해상도 외부 ADC 사용 또는 평균값 처리
|-
|Vin 전압 불안정
|5V 기준이 흔들리면 R_unknown 계산도 흔들림
|정밀 레퍼런스 전압 사용
|-
|R_known의 공차
|저항이 표기값과 다를 수 있음(예: ±5%)
|정밀 저항(±1% 이하) 사용
|-
|노이즈/잡음
|아날로그 측정값에 간섭 발생
|커패시터, 풀다운 저항, 평균화 사용
|-
|코드상 반올림 오차
|실수 처리 중 소수점 계산 손실
|float 대신 double, 또는 정밀 처리
|}

== 생각해볼 만한 것 ==

* R_known 값을 바꿔가며 어떤 저항 범위에서 가장 정확하게 측정되는지 실험해보자.
* 여러 개의 고정 저항을 토글 스위치로 전환해가며 범위를 바꾸는 ‘자동 스케일 저항계’를 만들어볼 수 있다.
* 상용 멀티미터와 비교하여 오차율을 분석해보자.
* 블루투스나 OLED, LCD에 측정값을 출력하는 것도 재미있는 확장 프로젝트다.

== 해 볼 만한 활동 ==

* 실제 전자 부품(LED, 가변저항, 센서 등)의 내부 저항을 측정해보자.
* 여러 개의 저항을 직렬/병렬로 연결하고 계산값과 측정값을 비교해보자.
* 물에 녹인 소금물이나 연필심의 저항을 측정해보고 전도도 실험에 활용해보자.