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About: School of Informatics & Product Design Chosun University

이 프로젝트는 빛으로 빛을 컨트롤하여 가지고 놀 수 있을까? 라는 생각에서 출발하였으며.

일상에서 쉽게 볼 수 없는 구름내의 번개치는 형상을 조명으로 구현하고자 했습니다.

그 중 해리포터 영화 내의 딜루미네이터 라는 마법도구를 보고 빛으로 빛을 컨트롤하면 재밌겠다 라는 생각을 하였습니다.

이 도구를 분석한 결과, 포인팅 하는 행동을 했을때, 액션이 일어나는것이 재밌다는것을 발견하였고,

이 소스를 이용해서 특정행동을 통해 빛을 컨트롤하고자 했으며, 그 중 구름이 번개가 쳤을때 은은하게 빛이 나는것과 그와 상반되는 번쩍하며 빛이 나는것을 구현하고자 했습니다.

그 결과, 빛으로 구름형상의 조명을 컨트롤 한다는것을 생각하게 됐습니다.

구름에서 번개가 치는 현상을 참고하고 자연현상을 LED를 이용해 애니메이팅 하였을때, 전체적인부분을 디밍으로 표현할 수 있고, 번개가 치는 부분을 블링킹을 이용해 표현이 가능하였습니다.

단순하게 조명을 껐다 켰다하는 것이 아니라, 레이저의 빛을 이용하여 우리가 원하는 빛 표현을 자신이 원하는대로 그려내면서도 자연현상의 아름다움을 동시에 느낄 수 있는 흥미로운 체험을 선사할 수 있다고 생각했습니다.

우리는 이러한 목표를 가지고 작업을 진행하였습니다.

Step 1: 재료 준비

////////////////////// 구름형상에 필요한 재료 /////////////////////

50mm 이상크기의 볼풀용 공 (아이보리 컬러) - 12개

탈지면 및 솜

스프레이형 본드 (3M #77 스프레이 접착제)

인테리어 네트 망 - 1개

케이블타이

절연테이프

1000mw 이상의 레이저포인터 - 1개

글루건 - 1개

//////////////// 통상 재료 ///////////////////////

아두이노 MEGA ADK - 1개

5mm LED (사이즈 및 와트는 변경가능) - 12개

CDS 조도센서 - 12개

점퍼 선 (피복 구리선으로 대체가능)

SMPS 전원 - 1개

브레드보드 - 1개

Step 2: 회로 구성

아두이노는 CDS센서를 이용해 LED를 제어하는 오픈소스 코딩 및 전기전자 회로도를 활용하여

우리가 구현하고자 하는 디자인에 맞게 재설계 했습니다. 회로도와 사진을 참고하여 기본세팅을 합니다.

사진에서는 UNO를 사용하였으나 필히 MEGA를 이용해 작업하고, PIN넘버는 동일합니다.

MEGA는 총 12개를 구동할 수 있으며, 현재 1개의 공을 켜기위한 기준으로 작성되므로 이점 참고하길 바랍니다.

그 후에 이 프로젝트를 진행하기위한 요구사항을 점검합니다.

- 빛 : LED가 CDS값을 통해 애니메이팅이 일어나야함

- 재질: 레이저빛이 투과할 수 있어야 하고 CDS의 간섭을 일으키지 않는 재질이어야함

- 탈지면 및 솜: CDS의 센싱값을 방해하는 정도와 내부의 빛을 은은하게 잘 표현할 수 있어야함

- 아두이노: 아두이노 메가를 사용해 총 12개의 PWM LED를 컨트롤 할 수 있음

Step 3: 구조 설계

구조를 결정할 때 고려해야 할 점:

-LED와 CDS의 거리

-LED와 CDS의 빛 간섭 최소화

-레이저빛이 잘 투과하고 잘 반사될 수 있는 재질의 반투명의 공

우리는 비교적 가공이 용이하고 빛을 잘 반사할 수 있는 아이보리색 70mm볼풀공을 사용하였고, 천장의 설치와 관리의 용이성을 고려하여 네트망에 묶는 설치방법을 채택함

구조는 110cm*50cm*40cm, 총 72개의 볼풀공이 구름형태로 구성됩니다.

각각의 공은 칼을 사용하여 CDS와 LED가 들어갈만큼 구멍을 재단하여 본드와 절연테이프로 마감하였습니다.

설치된 공 위에 탈지면을 빛이 투과할 만큼 잘 찢어내어 스프레이형 본드를 이용해 부착합니다.

Step 4: 제작단계

1. LED와 CDS를 점퍼케이블에 연결합니다. (LED만 + - 구분을 잘 해둡니다.)

2. 회로도를 참고하여 회로를 배선합니다. (1개기준)

3. 브레드 보드에서 나온 점퍼케이블을 아두이노 보드에 연결합니다. (LED-PWM, CDS-Analog)

4. 볼풀공을 사진과 같이 구멍을 뚫어줍니다.

5. 연결된 CDS와 LED를 볼풀공에 끼워 넣습니다.

6. 끼워넣은 선들과 공과 접착을 해줍니다.

(테이프로 고정하였으나 테이프외에 다른재료로 고정만 시켜준다면 무방합니다)

7. 첨부된 아두이노 코드를 업로드합니다.

8. 레이저를 비추면서 주위 환경에 따라 코딩내에 삽입된 조도값을 조절해주며 적정값을 찾습니다.

9. 적정값을 찾게 되면 그 코딩을 기반으로 1번부터 반복 제작작업을 실시합니다.

공과 공사이는 글루건으로 부착하여 구름모양을 만들어줍니다.

10. 솜이나 탈지면을 찢어서 잘 풀어줍니다.

11. 스프레이 접착제를 이용하여 공 위에 뭉치지 않게 잘 붙여줍니다.

12. 레이저를 조사하며 LED의 흐름을 즐깁니다.

ps. 개수가 많아질수록 합선이 되지않게 배선을 잘하며, 깔끔하게 정리하는것이 관건!

*아두이노 메가 1개당 12개의 CDS/LED 사용 (LED는 PWM 핀에만 연결가능)

*CDS와 LED의 적정 간격을 유지하고, 합선이 일어나서는 안됩니다.

*볼풀공읁 빛이 투과하되, 적당한 반사가 일어나는 아이보리색 볼풀공을 이용했습니다.

*LED/CDS와 볼풀공은 꼭 수직구조가 되게 붙여야 합니다.

*구름형상의 전등갓을 만들기 위해 공과 공사이에 글루건을 사용했습니다.

*실제에 가까운 구름의 느낌을 주기 위해, 공 외부에 스프레이형 본드를 사용해 탈지면을 찢어내어 구름의 느낌을 살립니다.

Step 5: 설치 및 전원공급

1. 인테리어 네트 망에 회로와 기판을 케이플타이로 고정시킵니다.

(합선이 일어나지 않게 간격조절을 잘하여 설치합니다)

(전원배선은 한군데로 잘 빠질 수 있게 와이어링도 같이 겸해줍니다)

2. Processing은 컴퓨터와 연결이 되지 않아도 아두이노 내의 메모리를 이용해 작동하고

LED와 CDS때문에 전력을 안정적으로 공급하기 위하여 유전원 USB HUB를 사용하여 전력을 공급하였습니다.

하지만 유전원 USB HUB만으로 전력이 부족하여 전체 파워를 5V/60A SMPS에 연결하여 전력이 부족하지않게 하였습니다.

LED와 CDS의 요구 암페어량에 따라 SMPS의 사양을 다운그레이드 및 업그레이드 시키셔도 무방합니다.

Step 6: 최종 설치 및 작동

천장에 수평을 맞춰 네트망에 액자용 와이어를 걸어 설치합니다.

전원케이블은 최대한 보이지 않게 천장에 숨기는 방식으로 정리하고

벽면 색상에 맞춰 전원케이블들을 테이핑합니다.

최종적으로 설치환경에 맞게 조도값을 조절하고

테스트를 거친 후 빛을 감상합니다.

레이저는 사람과 동물을 향해 쏘지 않도록 주의합니다.

위 작품은 조선대학교 미술대학 디자인공학과의 2018년도 졸업작품 프로젝트로 진행되었습니다.

Made by 조승권, 장한이

Coding Written by Prof. 김병욱 (조선대학교 미술대학 디자인공학과 융합트랙)

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