가림토의샌드박스

앞서 포스팅 된 글에서 바이트(byte)를 문자열, 문자열(string)을 정수(integer)로 변환하였다.

각 저울의 무게의 출력까지 진행했으니, 저울의 무게을 알맞게 조합하였다.

파이썬은 조합 모듈이 내장되어 있다. 

from itertools import combinations

조합을 사용하기 위해서는 리스트를 만들어야 하는데, 앞전에 포스팅 된 글에서 리스트를 이미 만들었다.

for문을 활용한 리스트 변환.

p_4 = [int(i) for i in p_3]

파이썬을 사용하는 사람들이라면 절대적으로 필요한 반복문이다.

저 문장을 글로 해석하자면, p_3안에 있는 원소 i를 정수화 int(i) 하여 리스트 '[ ]' 안에 p_4라는 변수로 정의하겠다. 라는 의미다.

고로 p_4라는 변수는 8개의 저울 무게가 포함된 리스트이다. 

본 프로젝트는 문제 정의는 다음과 같다.

1. 각 저울 무게로부터 하여금 알맞게 조합하여 타겟 무게를 확보하는 것. 

2. 타겟 무게는 사용자가 임의로 지정하여 타겟 무게보다 높아야하고, 제일 가까운 수여야 함.

3. 3개 조합, 4개 조합, 5개 조합, 6개 조합이 포함된 리스트 내에서 타겟에 가까워야 함.

4. 다시 말해서 3,4,5,6개 조합이 한 리스트에 저장된 후, 그 중에서 가장 가까운 조합을 선정해야 함.

조합을 하기 위해서 for문을 사용하는데, 다음과 같다. 

comb_3 = [a for a in itertools.combinations(p_4, 3)]

p_4안에 있는 원소들을 활용하여 3개씩 조합하는 문장이다.

이 문장을 글로 해석하자면 p_4의 원소들을 활용하여 3개씩 조합 itertools.combinatios(p_4, 3) 하여 a라는 원소로 comb_3 리스트에 담는다. 

이와 같이 4,5,6 조합 리스트를 구한다.

comb_4 = [b for b in itertools.combinations(p_4, 4)]
comb_5 = [c for c in itertools.combinations(p_4, 5)]
comb_6 = [d for d in itertools.combinations(p_4, 6)]

조합된 리스트의 원소들을 한 곳으로 모으기 위해서 len 을 활용했다.

comb_3[len(comb_3):len(comb_3)] = comb_4
comb_3[len(comb_3):len(comb_3)] = comb_5
comb_3[len(comb_3):len(comb_3)] = comb_6

comb_3라는 리스트에 3,4,5,6개의 조합된 원소들이 포함된다.

저울에서 측정한 데이터를 Serial 포트를 통해 쉽게 데이터 처리를 하기 위해 파이썬을 활용하였다.

우선적으로 파이썬을 통해 데이터를 처리하기 전 데이터를 수신하는 방법이다.

내가 사용하는 코드 편집기는 Microsoft Visual Studio를 사용한다. 비상업적 용도로 사용하기 때문에, 무료로 사용할 수 있다. 

처음 파이썬을 접했을때 아나콘다를 활용하여 편집을 진행했지만, 코드의 오류와 모듈의 설치 등 초보가 사용하기에 적합한 프로그램이라 판단했다.

사실 멋모르고 사용하기 시작했던 Visual Studio는 다른 편집기를 사용하려해도 낯설고 나에겐 어려워 본 편집기에 정착했다.

디버깅과 릴리즈를 사용하는 면에서는 훌륭하다고 생각된다.

Visual Studio의 모듈 추가는 다른 편집기와는 사뭇 다르다.

Python 애플리케이션 템플릿을 새롭게 만들면, 우측에 패키지 선택 항목이 있다.

패키지를 선택하면, 원하는 모듈은 검색하고 설치할 수 있다.

해당 화면처럼 Serial 모듈을 검색하고 설치하면 모듈은 설치가 된다.

모듈을 추가한 다음, port와 baudrate를 알맞게 입력한다.

Arduino가 연결된 USB 포트에 맞는지 확인한다. (장치관리자)

통신속도는 아두이노 편집기에서 설정해놓은 값을 그대로 적용하면 된다. 

import Serial

ard = serial.Serial('COM4',9600)

시리얼 통신후  통신할 때 쓰레기 값을 제거

ard.flush

시리얼 데이터는 기본적으로 byte 형식으로 들어오기 때문에 알맞게 디코딩(decoding) 후,

각 저울에 맞는 무게를 분류하기 위해 변수를 생성해준다.

p = ard.readline() #시리얼 데이터 한줄씩 읽기
p_1 = p.decode() # 시리얼 데이터 디코딩
p_2 = str(p_1) # String 으로 변환
p_3 = re,findall("\d+", p_2)
p_4 = [int(i) for i in p_3]

a1 = int(p_3[0])
a2 = int(p_3[1])
a3 = int(p_3[2])
a4 = int(p_3[3])
a5 = int(p_3[4])
a6 = int(p_3[5])
a7 = int(p_3[6])
a8 = int(p_3[7])

1개의 로드셀을 연결하여 출력을 확인했으니 2개,3개를 거쳐 8개를 연결하여 코딩을 진행했다.

'8개의 로드셀(HX711)을 한번에 연결하여 무게를 출력하는 방법'

현재 보유하고 있는 아두이노 우노는 아날로그 input이 6개(A0~A5)가 최대.

8개를 연결하기 위해서는 최소 16개의 input이 요구된다. 

듀에(Due)를 사용하면서 새롭게 알게된 지식인데, Digital 이든 Analog든 상관없이 각 로드셀에 연결되는 핀번호에 해당하는 변수만 잘 지정한다면, 문제 없이 사용할 수 있다.

쉽게 말해서 Digital 혹은 Analog에 상관없이 연결하여 사용할 수 있다.

코딩은 로드셀 한개를 연결한 내용에서 추가만 해주면 된다.

HX711 모듈의 헤더파일을 추가한 후, 8개의 모듈을 연결한 핀에 정의를 해준다.

#include "HX711.h"

//define DOUT, CLK(Clock data)
#define DOUT1 A1
#define CLK1 A0

#define DOUT2 A3
#define CLK2 A2

#define DOUT3 A5
#define CLK3 A4

#define DOUT4 A7
#define CLK4 A6

#define DOUT5 A9
#define CLK5 A8

#define DOUT6 44
#define CLK6 45

#define DOUT7 46
#define CLK7 47

#define DOUT8 48
#define CLK8 49

#define DOUT9 50
#define CLK9 51

#define DOUT10 52
#define CLK10 53

다음은 8개의 로드셀에 대한 코딩을 진행해주면 아두이노 시리얼 데이터는 이로써 끝이 난다.

HX711 scale1;
HX711 scale2;
HX711 scale3;
HX711 scale4;
HX711 scale5;
HX711 scale6;
HX711 scale7;
HX711 scale8;
HX711 scale9;
HX711 scale10;
float val1, val2, val3, val4, val5, val6, val7, val8, val9, val10;

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

  Serial.println(scale1.read());      // print a raw reading from the ADC
  Serial.println(scale2.read());      // print a raw reading from the ADC
  Serial.println(scale3.read());      // print a raw reading from the ADC
  Serial.println(scale4.read());      // print a raw reading from the ADC
  Serial.println(scale5.read());      // print a raw reading from the ADC
  Serial.println(scale6.read());      // print a raw reading from the ADC
  Serial.println(scale7.read());      // print a raw reading from the ADC
  Serial.println(scale8.read());      // print a raw reading from the ADC
  
  scale1.set_scale(484.88);                   
  scale1.tare(5);
  
  scale2.set_scale(484.88);
  scale2.tare(5);
  
  scale3.set_scale(484.88);
  scale3.tare(5);
  
  scale4.set_scale(484.88);
  scale4.tare(5);
  
  scale5.set_scale(484.88);
  scale5.tare(5);

  
  scale6.set_scale(484.88);
  scale6.tare(5);

  scale7.set_scale(484.88);
  scale7.tare(5);
 
  scale8.set_scale(484.88);
  scale8.tare(5);

void loop() {  
  val1 = scale1.get_units();
  val2 = scale2.get_units();
  val3 = scale3.get_units();
  val4 = scale4.get_units();
  val5 = scale5.get_units();
  val6 = scale6.get_units();
  val7 = scale7.get_units();
  val8 = scale8.get_units();

  Serial.print(val1, 1);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(val2, 1);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(val3, 1);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(val4, 1);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(val5, 1);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(val6, 1);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(val7, 1);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(val8, 1);

  delay(1000);
}

로드셀의 눈금조절(Calibration)은 간단하다.

1-1 에서 다루었던 해당 라인의 출력은 다음과 같다. 

Serial.println(scale1.read())

Output > 

무게에 따라 스케일 값이 변하기 때문에 간단한 함수로 나타내어 기울기 값을 구하면되는데,

기울기 값이 로드셀의 눈금(Calibration)이 되는 것이다. 

무게에 따라 스케일 값을 엑셀에 입력한 후, 그래프(곡선이 있는 분산형)로 나타낸다.

해당 그래프를 우클릭하여 추세선 서식을 클릭한 후,

다른 옵션은 놔두고 수식을 차트에 표시하면, 

그래프의 기울기가 나타나고 이 값을 다시 아두이노 코딩에 입력해줘야 눈금이 맞춰진다.

  scale1.set_scale(484.88);

동일한 방법으로 다른 저울들도 연결한 후 눈금을 맞춰주도록 하자.