FSR 센서 응용 분야

FSR 센서는 다양한 산업 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공합니다.

🏥 의료 및 헬스케어

재활 치료

자세 교정 시스템

// 자세 모니터링 시스템 예제
class PostureMonitor {
  private:
    int sensors[4] = {A0, A1, A2, A3}; // 4개 센서
    int baseline[4];
    
  public:
    void calibrate() {
      Serial.println("올바른 자세를 유지하세요...");
      delay(3000);
      for(int i = 0; i < 4; i++) {
        baseline[i] = analogRead(sensors[i]);
      }
    }
    
    String checkPosture() {
      int readings[4];
      for(int i = 0; i < 4; i++) {
        readings[i] = analogRead(sensors[i]);
      }
      
      // 좌우 균형 체크
      int leftSum = readings[0] + readings[1];
      int rightSum = readings[2] + readings[3];
      int balance = abs(leftSum - rightSum);
      
      if(balance > 200) return "좌우 불균형";
      
      // 전후 균형 체크
      int frontSum = readings[0] + readings[2];
      int backSum = readings[1] + readings[3];
      int frontBack = abs(frontSum - backSum);
      
      if(frontBack > 200) return "전후 불균형";
      
      return "정상 자세";
    }
};

보행 분석

• 용도: 보행 패턴 분석, 재활 진도 모니터링
• 센서 배치: 신발 깔창 내 다중 센서
• 측정 항목:
  • 발 압력 분포
  • 보행 주기
  • 체중 이동 패턴

환자 모니터링

침대 모니터링

욕창 방지 시스템

• 장시간 같은 자세 감지
• 압력 분포 매핑
• 자동 알림 시스템

// 압력 매트릭스 시각화
function visualizePressureMap(sensorData) {
  const heatmap = [];
  for(let i = 0; i < 8; i++) {
    for(let j = 0; j < 8; j++) {
      const pressure = sensorData[i][j];
      const color = getHeatmapColor(pressure);
      heatmap.push({x: i, y: j, color: color});
    }
  }
  return heatmap;
}

휠체어 모니터링

스마트 휠체어 쿠션

압력 분산 모니터링, 자세 변경 알림, 앉은 시간 추적 기능을 제공합니다.

의수/의족

감각 피드백 시스템

그립 강도 제어, 물체 감지, 촉각 피드백 기능을 통해 자연스러운 감각을 제공합니다.

🏭 산업 자동화

품질 검사

제품 압력 테스트

// 품질 검사 시스템
class QualityControl {
  const float MIN_PRESSURE = 5.0;  // N
  const float MAX_PRESSURE = 15.0; // N
  
  bool testProduct(int sensorPin) {
    float pressure = measurePressure(sensorPin);
    
    if(pressure < MIN_PRESSURE) {
      Serial.println("불량: 압력 부족");
      return false;
    }
    if(pressure > MAX_PRESSURE) {
      Serial.println("불량: 과도한 압력");
      return false;
    }
    
    Serial.println("합격");
    return true;
  }
  
  void batchTest(int batchSize) {
    int passed = 0;
    for(int i = 0; i < batchSize; i++) {
      if(testProduct(A0)) passed++;
      delay(1000);
    }
    
    float passRate = (float)passed / batchSize * 100;
    Serial.print("합격률: ");
    Serial.print(passRate);
    Serial.println("%");
  }
};

로봇 공학

로봇 그리퍼

• 적용: 물체 파지력 제어
• 장점:
  • 부드러운 물체 손상 방지
  • 미끄러짐 감지
  • 적응형 그립

협동 로봇 (Cobot)

// 충돌 감지 시스템
class CollisionDetection {
  const int COLLISION_THRESHOLD = 500;
  bool emergencyStop = false;
  
  void checkCollision(int sensorArray[], int size) {
    for(int i = 0; i < size; i++) {
      if(analogRead(sensorArray[i]) > COLLISION_THRESHOLD) {
        emergencyStop = true;
        stopRobot();
        Serial.println("충돌 감지! 비상 정지");
        break;
      }
    }
  }
  
  void stopRobot() {
    // 모든 모터 정지
    digitalWrite(MOTOR_ENABLE, LOW);
    // 알람 발생
    digitalWrite(ALARM_PIN, HIGH);
  }
};

🎮 엔터테인먼트

게임 컨트롤러

압력 감응 버튼

// 아날로그 버튼 구현
class PressureSensitiveButton {
  private:
    int pin;
    int threshold = 100;
    int maxValue = 900;
    
  public:
    PressureSensitiveButton(int p) : pin(p) {}
    
    float getPressureLevel() {
      int raw = analogRead(pin);
      if(raw < threshold) return 0;
      if(raw > maxValue) return 1.0;
      
      return (float)(raw - threshold) / (maxValue - threshold);
    }
    
    // 게임 액션 매핑
    void processGameAction() {
      float pressure = getPressureLevel();
      
      if(pressure == 0) {
        // 버튼 미입력
      } else if(pressure < 0.3) {
        sendCommand("WALK");
      } else if(pressure < 0.7) {
        sendCommand("RUN");
      } else {
        sendCommand("SPRINT");
      }
    }
};

전자 악기

디지털 드럼 패드

• 구성: 다중 FSR 센서 배열
• 기능:
  • 벨로시티 감지
  • 멀티터치 지원
  • 애프터터치

MIDI 컨트롤러

// MIDI 드럼 패드
class MIDIDrumPad {
  const int MIDI_CHANNEL = 1;
  const int DRUM_NOTE = 36; // Kick drum
  
  void hitDetected(int velocity) {
    // MIDI Note On
    Serial.write(0x90 | MIDI_CHANNEL);
    Serial.write(DRUM_NOTE);
    Serial.write(velocity); // 0-127
    
    delay(10);
    
    // MIDI Note Off
    Serial.write(0x80 | MIDI_CHANNEL);
    Serial.write(DRUM_NOTE);
    Serial.write(0);
  }
  
  void process() {
    int reading = analogRead(A0);
    if(reading > 100) {
      int velocity = map(reading, 100, 1023, 1, 127);
      hitDetected(velocity);
    }
  }
};

🎓 교육 및 연구

STEAM 교육

초등 교육 프로젝트

1. 압력 감지 신호등

   • 보행자 버튼
   • LED 제어
   • 타이머 기능

2. 디지털 체중계

   • 단위 변환 학습
   • 데이터 기록
   • 그래프 그리기

중고등 교육

# Python을 이용한 데이터 분석 프로젝트
import serial
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

class FSRDataAnalyzer:
    def __init__(self, port):
        self.ser = serial.Serial(port, 9600)
        self.data = []
        
    def collect_data(self, duration):
        start_time = time.time()
        while time.time() - start_time < duration:
            if self.ser.in_waiting:
                value = int(self.ser.readline().decode().strip())
                self.data.append(value)
        
    def analyze(self):
        # 통계 분석
        mean = np.mean(self.data)
        std = np.std(self.data)
        
        # 주파수 분석 (FFT)
        fft = np.fft.fft(self.data)
        freq = np.fft.fftfreq(len(self.data))
        
        return {
            'mean': mean,
            'std': std,
            'frequency': freq,
            'fft': fft
        }

연구 응용

인간-컴퓨터 상호작용 (HCI)

• 터치 인터페이스 연구
• 햅틱 피드백 시스템
• 제스처 인식

생체역학 연구

• 근육 활동 모니터링
• 관절 압력 측정
• 운동 분석

🚗 자동차 산업

안전 시스템

시트 점유 감지

// 시트벨트 경고 시스템
class SeatOccupancy {
  const int OCCUPANCY_THRESHOLD = 300; // ~5kg
  bool seatbeltWarning = false;
  
  bool isOccupied() {
    int sum = 0;
    // 시트의 여러 지점 측정
    for(int i = 0; i < 4; i++) {
      sum += analogRead(A0 + i);
    }
    return (sum / 4) > OCCUPANCY_THRESHOLD;
  }
  
  void checkSeatbelt() {
    if(isOccupied() && !isSeatbeltFastened()) {
      activateWarning();
    }
  }
};

사용자 인터페이스

• 스티어링 휠 터치 감지
• 기어 노브 그립 센서
• 페달 압력 모니터링

🏠 스마트 홈

보안 시스템

침입 감지

• 바닥 압력 매트
• 창문/문 압력 센서
• 울타리 등반 감지

생활 편의

스마트 매트리스

// 수면 모니터링 시스템
class SleepMonitor {
  constructor() {
    this.pressureMap = new Array(8).fill(new Array(8).fill(0));
    this.movementHistory = [];
  }
  
  analyzeSleepQuality() {
    const movements = this.countMovements();
    const position = this.detectSleepPosition();
    
    let quality = 100;
    quality -= movements * 2; // 움직임 당 2점 감점
    
    if(position === 'optimal') quality += 10;
    
    return {
      score: Math.max(0, quality),
      movements: movements,
      position: position
    };
  }
}

📊 실제 구현 사례

성공 사례 1: 병원 재활 센터

• 문제: 수동 자세 평가의 한계
• 해결: FSR 기반 실시간 모니터링
• 결과: 재활 효율 40% 향상

성공 사례 2: 제조 라인

• 문제: 수동 품질 검사
• 해결: 자동 압력 테스트 시스템
• 결과: 불량률 75% 감소

성공 사례 3: 교육 기관

• 문제: 추상적인 물리 개념
• 해결: FSR 실습 키트 도입
• 결과: 학습 이해도 60% 향상

💡 프로젝트 아이디어

초급 프로젝트

1. LED 밝기 제어
2. 간단한 전자 저울
3. 터치 피아노

중급 프로젝트

1. 자세 교정 알림 시스템
2. 스마트 도어매트
3. 압력 감응 게임 컨트롤러

고급 프로젝트

1. 보행 분석 시스템
2. 로봇 촉각 센서
3. IoT 기반 압력 모니터링

시작하기

각 응용 분야의 실제 구현 방법은 튜토리얼 섹션에서 단계별로 학습할 수 있습니다.

다음 단계

• 제품 선택 가이드 - 응용별 최적 센서
• 첫 프로젝트 시작 - 실습 시작
• 고급 프로젝트 - 심화 응용