5.1 디지털 출력 코딩

이제 본격적으로 외부의 전자부품들과 전자회로를 구성하고, 입출력 핀을 이용해 이를 제어해 보도록 합시다. 3.4장에서 우리는 아두이노 우노 보드에 내장된 LED를 점멸시키는 블록코드를 살펴보았습니다. 이번 예제는 디지털 출력(5v)을 내보내는 디지털 핀 위치만 13번에서 2번으로 다를 뿐 코딩적으로는 차이가 전혀 없습니다.

그럼, 이제 우리가 목적하는 전자회로를 꾸며봅시다. 아래의 전자회로는 외부에 빨간 LED를 아두이노 보드 디지털 2번핀으로 제어하기 위해 꾸며진 회로입니다. 아래의 전자 회로를 꾸미기 위해 알아야 할 사전 지식이 몇 가지 있습니다. ①브레드 보드의 내부 구조, ②LED의 특성, ③저항값 계산입니다.

① 브레드 보드(Bread board)의 내부 구조

전자부품을 배치해 회로를 구성하는 브래드 보드 내부가 서로 어떻게 연결되어 있는지 알아야, 왜 브레드 보드 위에 저렇게 전자 부품을 배치하고 +와 - 전선을 어디에 연결해야 전자(electron)가 흐를 수 있는 전자회로(Electron Circuit)가 구성되는지 이해하실 수 있습니다.

② LED(Light Emitting Diode)의 특성

LED라는 이름에서 알 수 있듯이 다이오드(Diode)는 원래 극성이 존재하는(+/-를 구분해 연결해야 하는) 부품이고, 아래 그림처럼 +/-를 LED 내부를 자세히 드려다 보고 금속조각 모양을 통해 결정할 수도 있지만, LED의 다리가 긴 쪽이 +입니다. 그밖에 LED는 색상별(빨간색 LED는 약 2v, 20mA)로 소모전압과 허용전류가 조금씩 다른데 아래 표는 일반적인 기준이긴 하나, 정확한 정보는 본래 해당 전자부품을 생산하는 생산자가 직접 공개하는 데이터시트(Datasheet, 일종의 부품메뉴얼)라는 자료를 통해 확인해야 정확합니다.

③ 저항(Resistor)값 계산

앞서 LED가 허용 전류가 있기 때문에(허용치를 넘으면 타버리거나, 수명이 줄어듭니다.) 그것에 맞춰 LED에 전류가 지나가도록 해야하기 때문에 전류량을 조절하기 위해 저항을 연결해야 합니다. 저항은 극성이 없는 전자부품이라 +/- 상관없이 아무 방향으로 연결하셔도 되고, LED 앞단에 연결하시든 뒷단에 연결하시던 차이가 없습니다. 회로에 저항을 직렬연결하면 회로 전체에 흐르는 전류량은 동일하기 때문입니다.

우리에게 고민이 되는 부분은 얼마크기의 저항을 연결해야 하는가? 인데, 귀하가 성인이라면 이미 전기와 전류의 성질에 대해 학창시절에 배웠을 것이고, 아직 배운 적이 없다하시는 분, 기억이 안난다 하시는 분이 있으셔도 걱정마시고 지금부터 알고 이해하시면 됩니다. 크게 어려운 것은 아닙니다. 아래 그림은 그 계산식을 그림으로 표현해 본 것입니다.

우리 전자회로에 사용할 저항값 계산도 동일하고 다만, 아두이노 보드는 디지털 출력에서 5v를 내보내니 9v대신 5v로 바꿔 계산하면, 저항값은 150$\Omega$이 되고, 결론적으로 150$\Omega$이상의 저항을 연결하시면 됩니다. 계산식이 이해되시는 분은 상관없으나, 혹시 이해가 안되시는 분들이 있다면 제가 상세히 기술해 설명할 수도 있으나 그것보다는 차라리 요즘에는 에니메이션 영상으로 너무나 친철하게 잘 설명해 주는 자료들이 있어 해당 유투브 링크로 배우시는게 훨씬 더 이해가 빠르고 명확할 수 있어서 이 설명은 그것으로 갈음하겠습니다.

참고로 색 띠로 된 저항의 저항값 읽는 방법에 대해 궁금한 분이 있을텐데 링크로 드린 이전 참조 동영상에서 저항값 읽는 법도 설명하기 때문에 필요하지 않을 수도 있는데, 지면으로 한번 더 확인하고자 하시는 분들을 위해 별도의 부록으로 남기니 참고하시기 바랍니다.