LED 를 광센서로 활용하기

LED를 광센서로 활용하는 방법은 두 가지 있다. Cathode (음극) 센싱과 Anode (양극) 센싱이 있다. 우선 LED 설명에 앞서 다이오드의 동작원리에 대해서 살펴보자. 다이오드는 아래의 그림과 같이 P형, N형 반도체와 중간의 Depletion 지역으로 구성된다. P형 반도체는 -극성을 갖고 있는 Electron을 수용할 수 있는 용기 같은 역할을 수용하고 N형 반도체는 -극성을 갖고 있는 Electron을 포함하고 있다.

http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2003.web.dir/Marvin_Casanova/physics.htm

그리고 아래와 같이 P형 반도체 쪽에 양극을 N형 반도체 쪽에 음극을 연결하면 다이오드를 관통하는 전류가 발생한다.

http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2003.web.dir/Marvin_Casanova/physics.htm

반대로 아래의 그림과 같이 전극 연결을 반대로 하면 전류는 전혀 흐르지 못하고 P형, N형 반도체 사이에 Depletion 지역이 발생하게 된다.

http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2003.web.dir/Marvin_Casanova/physics.htm

여기서, LED를 광센서로 활용하는 (Cathode (음극) 센싱) 원리를 이해하기 위해서 바로 위의 그림 즉 다이오드를 정상 작동하지 못하는 역 전압이 걸렸을 때부터 시작해야한다.

http://jtgonz.com/led-sensing-matrix.html

역전압이 걸렸을때의 다이오드를 좀 더 자세히 살펴보면 위의 그림과 같다. P형 반도체는 +극성을 갖는 Hole들은 정체되어 왼쪽으로 쏠려 버리고, 마찬가지로 N형 반도체의 -극성의 electron들도 정체되어 오른쪽으로 쏠려 버리게 된다. 이 상태에서 Deplection 지역은 각각 쏠려 있는 hole과 electron 양 만큼의 반대 극성을 띄는 캐패시터가 순간적으로 형성된다.

http://jtgonz.com/led-sensing-matrix.html

이 상태에서 LED에 광자가 유입되면 이 Depletion 지역에 Hole과 Electron이 유입되고 미세한 전류 흐름이 발생하게 된다. 그럼 다이오드에 걸려 있는 역전압을 해제하고 광자의 유입에 따른 미세 전류의 흐름에 따른 전압을 측정하면 LED를 광센서로 활용할 수 있다. (Depletion 지역에 캐패시터가 형성 되기 때문에 일정 시간 이후에도 광자에 의한 전류 흐름은 일정 시간 이후에http://jtgonz.com/led-sensing-matrix.html도 지속된다.)

http://jtgonz.com/led-sensing-matrix.html

그리고 Anode (양극) 센싱은 Cathode 센싱에 비해서 추가적인 하드웨어 비용이 들지만, 수 ms나 s가 걸리던 센싱 시간을 us 단위로 줄일 수 있다. Anode 센싱을 위해선 아래의 그림과 같이 Anode 단에 analog input을 수용하는 단자를 연결하고, 반대편은 0V를 연결한다. 광자에 의한 전류의 흐름은 Cathode 센싱과 마찬가지로 이루어지고 전압차가 alalog input 단자에서 감지된다.

http://jtgonz.com/led-sensing-matrix.html

앞서 이야기 했듯이 이방법을 사용하면 여러개의 LED을 스캔하는데 수 ms면 LED로 광량을 측정 할 수 있다. 그래서 속도적인 측면에서 Anode 센싱 기법을 사용하는 것을 추천한다. 하지만, 각각의 LED에 전용 ADC를 연결해야 하기 때문에 CPU에 내장된 ADC이상의 외부 ADC를 사용해야하는 경우가 발생하기 때문에 비용이 많이 든다.

[참고자료]
http://ffden-2.phys.uaf.edu/212_fall2003.web.dir/Marvin_Casanova/physics.htm
http://jtgonz.com/led-sensing-matrix.html

[작업중] Barrel Distortion이라 불리는 렌즈 왜곡 해결 알고리즘

우선 Barrel Distortion이란 무엇인지 다음의 사진을 보면 명확해진다.


[참고자료]
http://www.tannerhelland.com/4743/simple-algorithm-correcting-lens-distortion/
http://sprg.massey.ac.nz/ivcnz/Proceedings/IVCNZ_73.pdf

[작업중] TP-LINK WR703N 설정하기

1. OpenWRT의 배포본 설치하기
다음의 바이너리이미지를 다운로드한다.

 https://downloads.openwrt.org/snapshots/trunk/ar71xx/generic/openwrt-ar71xx-generic-tl-wr703n-v1-squashfs-factory.bin

구체적인 설치 방법은 다음의 링크를 통해서 해결하자.

http://wiki.xinchejian.com/wiki/Install_OpenWRT_on_TPlink_WR703N
https://translate.google.com/translate?sl=auto&tl=en&js=y&prev=_t&hl=ko&ie=UTF-8&u=http%3A%2F%2Fwww.geeknimo.com%2F2013%2F10%2F14%2Fopenwrt%25E7%259A%2584%25E7%25A0%2594%25E4%25B9%25A0%25E7%25AC%2594%25E8%25AE%25B0%25E4%25BA%258C%2F&edit-text=

2.WIFI 설정하기
WR703N은 기본적으로 WIFI가 비활성화 되어 있다. 우선 보드에 접속한다. 보드에 접속하는 방법은 이더넷을 연결하거나 보드에서 RS232포트를 집적 뽑아내어 터미널로 로그인하는 방법이다. 자세한 접속 방법은 다음의 링크를 참조하자.

http://www.instructables.com/id/TL-WR703N-serial-port/

보드에 접속하여 /etc/config/network 파일에 다음과 같이 수정한다.

config interface 'wan'
             option ifname 'wlan0'
             option proto 'dhcp'

그리고 구체적인 무선통신 설정은 /etc/config/wireless 파일을 다음과 같이 수정하여 해결한다.

             # REMOVE THIS LINE TO ENABLE WIFI:
config wifi-iface
             option device radio0
             option network wan
             option mode sta
             option ssid '와이파이네트워크이름'
             option encryption psk
             option key '와이파이네트워크암호'

리부팅한다. 참고적으로 위의 와이파이 네트워크는 주변의 사용 가능한 SSID와 암호이어야 한다. 그래야 인터넷에 접속하여 다음의 사항들을 진행할 수 있다.

3. sysupgrade 설치


4. opkg 설치

용량한계에 따른 문제들

tftp 설치

커스텀 롬 설치하기

10. mjpg-streamer 설치하기

http://wiki.openwrt.org/doc/howto/webcam

mjpg-streamer 컴파일

소스 코드를 고쳐서 mjpg-streamer를 사용해야 하기 때문에 소스코드를 직접 컴파일해 보았다.
우선 가장 먼저 맞이하게 되는 문제는 다음과 같다.

mjpg_streamer.c:27:28: fatal error: linux/videodev.h: No such file or directory

이건 다음의 심볼릭 링크를 만들어서 해결하면된다.

# ln -s /usr/include/libv4l1-videodev.h /usr/include/linux/videodev.h

그리고 두 번째 봉착하게 되는 문제는 unsigned long int와 int * 사이에 발생하는 cast 오류이다. 이것은 문제가 되는 파일의 컴파일을 무시하는 방식으로 처리하자. mjpg-streamer의 Makefile의 다음 라인을

plugins: input_uvc.so output_file.so output_http.so input_testpicture.so output_autofocus.so inputgspcav1.so

아래와 같이 수정한다.

plugins: input_uvc.so output_file.so output_http.so input_testpicture.so  output_autofocus.so

여전히 문제점이 하나 남아 있다. plugins/input_uvc/uvcvideo.h파일에 다음 라인을 추가한다.

#include "linux/videodev2.h"

아직 혼돈 스럽지만 컴파일은 이로써 가능하다.