Chapter 6. 아날로그 입력 및 모터 제어 (가변저항, SG90 서보모터)

💡 ADC란 무엇이고 왜 필요한가요?

ADC(Analog-to-Digital Converter, 아날로그-디지털 변환기)는 연속적으로 변하는 아날로그 전압(0V~3.3V)을 컴퓨터가 이해할 수 있는 디지털 숫자로 바꿔주는 장치입니다. 디지털 핀은 0(LOW) 또는 1(HIGH)만 표현하지만, 가변저항·조도센서·마이크 등 아날로그 부품은 그 사이의 무한한 값을 출력하기 때문에 반드시 ADC를 거쳐야 마이크로컨트롤러가 값을 읽을 수 있습니다. Pico 2는 GP26, GP27, GP28번 핀이 ADC 전용(ADC0~ADC2) 핀으로 지정되어 있습니다.

📐 0~65535 값을 백분율(%)로 바꾸기

ADC 원시값을 사람이 이해하기 쉬운 퍼센트로 변환하려면 아래와 같이 계산합니다.

from machine import ADC, Pin
import time

potentiometer = ADC(Pin(26))

while True:
    raw_value = potentiometer.read_u16()

    voltage = (raw_value * 3.3) / 65535           # 전압(V) 환산
    percent = (raw_value / 65535) * 100           # 백분율(%) 환산

    print(f"raw={raw_value} | {voltage:.2f}V | {percent:.1f}%")
    time.sleep(0.3)

read_u16()은 항상 0~65535 범위(부호 없는 16비트)로 결과를 돌려줍니다. Pico 2의 ADC 하드웨어 자체는 12비트(0~4095) 해상도이지만, MicroPython이 이를 16비트 범위로 스케일링하여 다른 보드와 코드 호환성을 유지해 줍니다.

💡 서보모터 듀티(duty) 값은 어떻게 계산되나요?

SG90 서보모터는 50Hz(1초에 50번, 즉 20ms 주기)의 펄스를 받아 그 중 HIGH로 유지되는 시간(펄스 폭)에 따라 각도가 결정됩니다. 일반적으로 펄스 폭이 0.5ms이면 0°, 1.5ms이면 90°, 2.5ms이면 180°를 가리킵니다.

MicroPython의 duty_u16()은 0~65535 범위로 "주기 대비 HIGH 비율"을 지정합니다. 계산 공식은 다음과 같습니다.

# duty_u16 = (펄스 폭(ms) / 주기(20ms)) × 65535

# 0도:   (0.5 / 20) × 65535 ≈ 1638
# 90도:  (1.5 / 20) × 65535 ≈ 4915
# 180도: (2.5 / 20) × 65535 ≈ 8192

본 교재의 set_angle() 함수는 이 1638(0°)과 8192(180°) 두 지점을 기준으로 각도(0~180)를 선형 비례식으로 환산하여 duty_u16()에 전달합니다.

📄 diagram.json 예시 (가변저항 + SG90 서보)

{
  "version": 1,
  "author": "picostudy",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    { "type": "wokwi-pi-pico", "id": "pico", "top": 0, "left": 0, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-potentiometer", "id": "pot1", "top": -60, "left": 200, "attrs": {} },
    { "type": "wokwi-servo", "id": "servo1", "top": 100, "left": 220, "attrs": {} }
  ],
  "connections": [
    [ "pico:GP26", "pot1:SIG", "yellow", [] ],
    [ "pico:3V3",  "pot1:VCC", "red", [] ],
    [ "pico:GND",  "pot1:GND", "black", [] ],
    [ "pico:GP19", "servo1:PWM", "orange", [] ],
    [ "pico:VSYS", "servo1:V+",  "red", [] ],
    [ "pico:GND",  "servo1:GND", "black", [] ]
  ]
}

회로를 구성한 뒤 main.py 탭에 이 챕터의 6.1 또는 6.2 코드를 붙여넣고 화면 상단의 ▶️ (초록색 재생) 버튼을 누르면 시뮬레이션이 시작됩니다. Wokwi 화면에서 가변저항 노브를 마우스로 드래그하면 실시간으로 ADC 값이 바뀌고, 서보모터 화살표가 회전하는 모습을 눈으로 확인할 수 있습니다.