Chapter 5. 공간 인지 센서 제어 (초음파 센서, PIR 모션 센서)

💡 왜 time_pulse_us() 대신 while문으로 시간을 직접 재나요?

MicroPython의 machine.time_pulse_us(echo, 1) 함수를 사용하면 위 코드의 2·3단계(Echo 핀의 상태 변화 감지)를 한 줄로 대체할 수 있습니다. 다만 원리를 이해하는 첫 학습 단계에서는 while 문으로 신호 시작·종료 시각을 직접 기록하는 방식이 "왜 초음파 센서가 시간을 측정하는지" 감을 잡기에 좋습니다. 아래는 time_pulse_us()를 사용한 더 안전한 버전입니다.

from machine import Pin
import machine
import time

trig = Pin(17, Pin.OUT)
echo = Pin(16, Pin.IN)

def get_distance():
    trig.value(0)
    time.sleep_us(2)
    trig.value(1)
    time.sleep_us(10)
    trig.value(0)

    # timeout(30000us)을 지정하면 물체가 없어 반사파가 오지 않을 때도
    # 프로그램이 멈추지 않고 -2(timeout) 등의 값을 반환합니다.
    duration = machine.time_pulse_us(echo, 1, 30000)
    if duration < 0:
        return None  # 측정 실패(범위 밖 또는 timeout)

    distance = (duration * 0.0343) / 2
    return distance

while True:
    dist = get_distance()
    if dist is None:
        print("측정 실패: 범위를 벗어났거나 물체가 없습니다.")
    else:
        print(f"물체와의 거리: {dist:.1f} cm")
    time.sleep(0.5)

time_pulse_us(pin, pulse_level, timeout_us)는 지정한 레벨(여기서는 1=High)이 유지되는 시간을 마이크로초 단위로 반환하며, while문과 달리 반사파가 아예 오지 않아도 무한정 멈추지 않고 timeout 후 음수를 반환합니다. 실전 프로젝트에서는 이 방식을 권장합니다.

💡 PIR 센서의 원리 이해하기

PIR(Passive Infrared, 수동형 적외선)은 모든 물체가 방출하는 적외선 열복사량을 감지합니다. 사람이나 동물처럼 체온을 가진 물체가 센서 앞을 지나가면 감지 영역 내 적외선 양이 급격히 변하고, 이 변화를 센서 내부 회로가 감지해 OUT 핀을 HIGH(1)로 바꿉니다. 움직임이 없으면 OUT 핀은 LOW(0) 상태를 유지합니다. 카메라처럼 이미지를 분석하는 것이 아니라 "변화량"만 보기 때문에 매우 저렴하고 소비전력도 적습니다.

📄 diagram.json 예시 (HC-SR04 + PIR)

Wokwi 프로젝트의 diagram.json 탭에 아래 내용을 붙여넣으면 Pico 2, 초음파 센서, PIR 센서가 자동으로 배치됩니다.

{
  "version": 1,
  "author": "picostudy",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    { "type": "wokwi-pi-pico", "id": "pico", "top": 0, "left": 0, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-hc-sr04", "id": "sr04", "top": -60, "left": 220, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-pir-motion-sensor", "id": "pir1", "top": 120, "left": 220, "attrs": {} }
  ],
  "connections": [
    [ "pico:GP17", "sr04:TRIG", "yellow", [] ],
    [ "pico:GP16", "sr04:ECHO", "cyan", [] ],
    [ "pico:3V3",  "sr04:VCC",  "red", [] ],
    [ "pico:GND",  "sr04:GND",  "black", [] ],
    [ "pico:GP18", "pir1:OUT",  "cyan", [] ],
    [ "pico:3V3",  "pir1:VCC",  "red", [] ],
    [ "pico:GND",  "pir1:GND",  "black", [] ]
  ]
}

회로를 구성한 뒤 main.py 탭을 열어 이 챕터에서 작성한 코드(5.1 또는 5.2의 코드)를 붙여넣고, 화면 상단의 ▶️ (초록색 재생) 버튼을 누르면 시뮬레이션이 시작됩니다. PIR 센서는 Wokwi 화면에서 클릭하면 움직임 감지를 흉내내는 체크박스가 나타나고, HC-SR04는 슬라이더로 가상의 물체 거리를 조절할 수 있습니다.