Arduino 자동 요금소 시스템 구축 (RFID + IR)

발행: 2시간 전 (2025년 12월 29일 오전 04:44 GMT+9)

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🚗 소개

자동화가 일상 시스템을 혁신하고 있는 시대에, Arduino를 이용한 자동 요금소 시스템을 구축하는 것은 실용적이면서도 교육적인 프로젝트입니다. 수동 요금 징수를 없애기 위해 설계된 이 시스템은 간단한 센서와 RFID 기술을 활용하여 취미 생활자, 학생, 메이커에게 이상적인 스마트하고 비접촉식 요금 결제 솔루션을 제공합니다.

Automatic Toll Gate Overview

📈 작동 방식: 단계별

1. 차량 감지

입구에 설치된 적외선(IR) 센서가 차량이 접근하면 감지합니다. 이 신호가 아두이노에 전달되어 통행료 처리 절차가 시작됩니다.

2. RFID 검증

시스템은 차량의 RFID 카드가 스캔되기를 기다립니다. 각 RFID 카드는 고유 식별자와 아두이노 메모리에 저장된 가상의 잔액을 가지고 있습니다.

3. 카드 검증

스캔이 이루어지면:

아두이노가 RFID 태그가 등록된 카드와 일치하는지 확인합니다.
통행료를 지불할 충분한 잔액이 있는지 검증합니다.
잔액이 충분하면 통행료 금액이 차감됩니다.
인증되지 않았거나 잔액이 부족한 카드는 접근 거부 신호(빨간 LED)를 발생시킵니다.

4. 게이트 작동

검증에 성공하면 다음이 실행됩니다:

초록 LED가 켜집니다.
서보 모터가 게이트를 약 90° 열어 엽니다.
차량이 출구 IR 센서를 통과하면 게이트가 다시 닫히고, 시스템은 다음 차량을 위해 초기화됩니다.

Gate operation diagram

LED 표시등

녹색 LED → D7
빨간색 LED → D6
두 LED는 같은 그라운드를 공유합니다.

IR 센서

Entry IR → D2
Exit IR → D3
두 센서는 5 V와 그라운드에 연결합니다.

서보 모터

서보 신호 → D5
5 V 전원 및 그라운드 → 공통 레일

Wiring layout

💻 Arduino 코드 설명

스케치는 명확한 섹션으로 구성되어 있습니다.

// Libraries
#include 
#include 
#include 

// Define pins, objects, and variables here
// ...

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();                // Init SPI bus
  rfid.PCD_Init();            // Init RFID reader
  pinMode(entryIRPin, INPUT);
  pinMode(exitIRPin, INPUT);
  pinMode(greenLEDPin, OUTPUT);
  pinMode(redLEDPin, OUTPUT);
  servo.attach(servoPin);
  servo.write(closedAngle);  // Start with gate closed
}

void loop() {
  // 1. Wait for vehicle entry (IR sensor)
  if (digitalRead(entryIRPin) == LOW) {
    // 2. Look for RFID card
    if (rfid.PICC_IsNewCardPresent() && rfid.PICC_ReadCardSerial()) {
      // 3. Validate card ID and balance
      //    (compare with stored IDs, deduct toll, etc.)
      // 4. Control LEDs and servo
      //    - Green LED on, servo opens
      //    - After exit IR triggers, close gate and reset
    }
  }
}

코드는 시리얼 모니터링, SPI 통신, RFID 리더기, I/O 핀 및 서보를 초기화합니다. 메인 루프에서는 다음을 수행합니다:

진입 IR 신호를 기다립니다.
새로운 RFID 카드를 스캔합니다.
카드 ID를 사전 정의된 태그와 비교하고 잔액을 확인한 뒤 LED와 서보를 업데이트합니다.
출구 IR 센서가 트리거되면 게이트를 닫고 다음 차량을 위해 초기화합니다.

🛠 문제 해결 팁

RFID가 카드를 감지하지 않나요?
RFID 리더에 3.3 V 전원이 제대로 공급되고 있는지, 배선이 SPI 핀 배치와 일치하는지 확인하세요.
서보가 떨리거나 움직이지 않나요?
서보에 충분한 전류가 공급되고 있는지, 신호 핀이 올바르게 정의되어 있는지 확인하세요.
IR 센서가 너무 민감하거나 불규칙하게 동작하나요?
센서 위치를 조정하고, 코드에 짧은 지연을 추가하여 잘못된 트리거를 디바운스하는 것을 고려하세요.

🚀 향후 개선 사항

잔액 및 상태 메시지를 표시하는 LCD 디스플레이 추가.
거래의 클라우드 로깅을 위한 Wi‑Fi (ESP32/ESP8266) 통합.
실시간 잔액 확인 및 알림을 위한 모바일 앱 개발.
거래 로그를 SD 카드 또는 원격 데이터베이스에 저장.

🏁 결론

Automatic Toll Gate System Project Using Arduino 은(는) 마이크로컨트롤러와 센서를 활용해 톨 수집과 같은 실제 프로세스를 자동화할 수 있음을 보여주는 강력하고 초보자 친화적인 프로젝트입니다. 차량 감지부터 RFID 결제 처리 및 게이트 제어까지, 이 프로젝트는 하드웨어와 소프트웨어를 결합한 재미있는 학습 경험을 제공합니다.

LCD 상태 표시나 IoT 연결과 같은 추가 기능을 탐색하여 시스템을 더욱 스마트하게 만들어 보세요!