AS7343 분광 센서 소개 – Adafruit 멀티채널 스펙트럼 센서 가이드

 

지난번 새 제품 소개 글에서 다수의 신제품들이 소개되었는데, 이번 시간부터 개별 제품에 대한 좀 더 상세한 리뷰를 해보겠습니다.

 

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최근 IoT, 환경센서, 식물 연구, 조명 분석 등 다양한 분야에서 빛의 스펙트럼 분석이 중요해지고 있습니다. 일반적인 센서는 단순히 밝기(Lux) 또는 RGB 값 정도만 측정할 수 있지만, 보다 정밀한 분석을 위해서는 분광 센서(Spectrometer)가 필요합니다.

 

오늘 소개할 센서는 Adafruit AS7343 멀티채널 분광 센서입니다. 이 센서는 작은 크기의 칩이지만 빛을 여러 파장으로 분해하여 분석할 수 있는 “미니 분광기” 역할을 수행합니다.

이번 글에서는 AS7343 센서의 개념, 기술 사양, 주요 기능, 하드웨어 연결 방법을 알아보겠습니다.

 

AS7343 센서란 무엇인가

AS7343는 다양한 파장의 빛 강도를 측정할 수 있는 멀티채널 스펙트럼 센서입니다.

일반적인 RGB 센서가 Red, Green, Blue 세 가지 값만 제공하는 것과 달리 AS7343은 빛을 여러 파장 대역으로 나누어 측정합니다.

즉 단순한 색상 정보가 아니라 빛의 구성 성분 자체를 분석할 수 있습니다. 그래서 이 센서는 흔히 Mini Spectroscopy Chip이라고 불립니다.

 

AS7343 기술 사양

14개의 광 측정 채널

AS7343 센서는 총 14개의 광 채널을 제공합니다.

구성은 가시광선 채널 11개, 근적외선(NIR) 채널 1개, 클리어 채널 1개, 플리커 감지 채널 1개입니다.

이 구조 덕분에 빛을 매우 세밀하게 분석할 수 있습니다.

 

초소형 센서 구조

센서 칩의 크기는 3mm × 2mm에 불과하지만 내부에는 25개의 포토다이오드가 들어 있습니다. 이 포토다이오드들이 서로 다른 파장의 빛을 감지합니다.

 

16비트 ADC 데이터 변환

센서가 측정한 신호는 내부에서 다음 과정을 거칩니다.

1. 광센서에서 빛을 감지합니다
2. 내부 16비트 ADC에서 아날로그 신호를 디지털로 변환합니다
3. I2C 인터페이스를 통해 마이크로컨트롤러에 전달됩니다

이 방식 덕분에 Arduino, ESP32, Raspberry Pi, CircuitPython 환경에서 쉽게 사용할 수 있습니다.

 

Super MUX(SMUX) 기술

AS7343에는 14개의 센서 요소가 있지만 ADC는 6채널만 존재합니다. 이를 해결하기 위해 Super MUX(SMUX)라는 구조를 사용합니다.

SMUX는 센서 신호를 ADC 채널로 동적으로 연결하는 신호 라우팅 시스템입니다.

이 기술 덕분에 적은 ADC 채널로도 많은 센서 데이터를 처리할 수 있습니다.

 

AS7343 주요 기능

• 정밀한 빛 스펙트럼 분석: AS7343은 실제 백색광과 여러 색이 섞여 만들어진 빛을 구분할 수 있습니다. 예를 들어 실제 백색광과 파란색과 노란색이 섞여 만들어진 빛을 구분할 수 있습니다. 즉 단순한 색상이 아니라 빛의 실제 스펙트럼 구조를 분석합니다.
• 반사광 측정 가능: 이 센서는 직접 방출된 빛뿐 아니라 물체에서 반사된 빛도 측정할 수 있습니다. 그래서 색상 분석, 재료 분석, 식물 잎 반사 분석, 조명 특성 분석 같은 다양한 응용이 가능합니다.
• 내장 LED 지원: Adafruit AS7343 보드에는 중성 백색 LED가 내장되어 있습니다. 이 LED는 측정 대상에 빛을 비추고 반사된 스펙트럼을 분석하는 데 사용됩니다. LED 전류는 0~200mA 범위에서 제어할 수 있습니다.
• 스펙트럼 확장 기능: AS7343은 기존 센서인 AS7341의 확장 모델입니다. 또한 AS7331 센서와 함께 사용하면 자외선(UVA/UVB/UVC), 가시광선, 근적외선 영역까지 측정할 수 있습니다. 즉 하나의 시스템으로 UV부터 NIR까지 전체 스펙트럼 분석이 가능합니다.

하드웨어 연결

STEMMA QT 시스템

이 센서는 Adafruit STEMMA QT 브레이크아웃 보드 형태로 제공됩니다. STEMMA QT는 납땜 없이 연결 가능한 Plug & Play 방식의 I2C 인터페이스 시스템이며 Qwiic 장치와도 호환됩니다.

 

전압 호환성

보드에는 전원 레귤레이터와 레벨 시프터가 포함되어 있어 3.3V와 5V 시스템 모두에서 사용할 수 있습니다.

ESP32, Raspberry Pi, Arduino 같은 플랫폼과 쉽게 연결할 수 있습니다.

 

소프트웨어 라이브러리

Adafruit는 Arduino 라이브러리와 CircuitPython/Python 라이브러리를 제공합니다.

이를 사용하면 14개의 광 채널 데이터를 쉽게 읽을 수 있습니다.

 

활용 분야

AS7343 분광 센서는 식물 상태 분석, 스마트 농업, 조명 분석, 색상 측정, 환경 센싱, 재료 분석, 실험용 분광기 제작 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. 특히 IoT 환경 센서 시스템을 만들 때 매우 유용한 센서입니다.

 

마무리

AS7343은 작은 칩이지만 실제 분광 분석 기능을 제공하는 매우 강력한 광 센서입니다.

기존 RGB 센서보다 훨씬 정밀한 빛 분석이 가능하며 Arduino, ESP32, Raspberry Pi와 쉽게 연결할 수 있다는 점도 큰 장점입니다.

IoT 센서 프로젝트나 연구용 장비를 만들고 계시다면 AS7343은 매우 흥미로운 선택이 될 수 있습니다.