자동화 시스템 - 센서

◐ 자동화 시스템 - 센서 ◑

▶ 센서의 종류

 

(1) 측정 또는 검출하고자 하는 양이 물리량인가, 역학적인 양인가, 화학량인가에 따라

1. 화학센서 : 효소센서, 미생물센서, 면역센서, 가스센서, 습도센서, 매연센서, 이

온센서

2. 물리센서 : 온도센서, 방사선센서, 광센서, 칼라(색)센서, 전기센서, 자기센서

3. 역학센서 : 길이센서, 변위센서, 압력센서, 진공센서, 속도. 가속도센서, 진공센

서, 하중센서

 

(2) 대상물로부터 정보를 획득하는 방법에 따라

1. 능동형 센서 : 레이저 센서, 광센서

2. 수동형 센서 : 초전센서, 적외선 센서

 

(3) 센서의 분류

 

분류방법	센서 구분
구성	기본센서, 조립센서, 응용센서
기구	기구형(또는 구조형), 물성형, 기구물성혼합형
검출신호	아날로그센서, 디지털센서, 주파수형 센서, 2진신호형센서
검지기능	공간량, 역학량, 열역학량, 전자기학량, 공학량, 화학량, 시각, 촉각등
변환방법	역학적, 열역학적, 전기적, 자기적, 전자기적, 광학적, 전기화학적, 촉매화 학적, 효소화학적, 미생물학적
재료	반도체센서, 세라믹센서, 금속센서, 고분자센서, 효소센서, 미생물센서 등
용도	계측용, 감시용, 검사용, 제어용 등
구성. 기능의 특징	다차원센서, 다기능센서
용도분야	산업용, 민생용, 의료용, 이화학용, 우주. 군사용 등

 

 

(4) 센서의 정보

 

분류	대상량
기계	길이, 두께, 변위, 액면, 속도, 가속도, 회전각, 회전수, 질량, 중량, 힘, 압 력, 진공도, 모멘트, 회전력, 풍속, 유속, 유량, 진동
전기	전류, 전압, 전위, 전력, 전하, 임피던스, 저항, 용량, 인덕턴스
온도	온도, 열량, 비열
음향	음압, 소음
주파수	주파수, 시간
광	조도, 광도, 색, 자외선, 적외선, 광변위
방사선	조사선량, 선량률
습도	수분, 습도
화학	성분, 순도, 농도, PH, 점도, 입도, 밀도, 비중, 기체. 액체. 고체분석
생체	심음, 혈압, 혈액, 맥파, 혈액 충력, 혈액 산소 포화도, 혈액 가스 분압, 기류량 속도, 체온, 심전도, 뇌파, 근전도, 망막 전도, 심자도
정보	아날로그, 디지털량, 연산, 전송, 상관

 

 

(5) 센서의 특성

 

특성	1. 검출 범위, 다이나믹 레인지 2. 감도 검출 한계 3. 응답속도 또는 선택성 4. 정밀도 확실성 5. 구조의 간략화 6. 복잡화, 기능화 7. 과부하내량 8. 기타	신뢰성	9. 내환경성 10. 수명 11. 경시변화 12. 기타
		보수성	13. 호환성 14. 보존성 15. 보수 및 기타
		생산성	16. 제조 산출률 17. 제조 원가 18. 원가

 

 

▶ 센서 재료

 

(1) 반도체 재료의 특징

1. 소형화, 경량호가 가능하다.

2. 경제적이다.

3. 집적화가 용이하다.

4. 응답속도가 빠르다.

5. 분해능을 높일 수 있다.(고감도 실현)

6. 지능화가 가능하다.

 

(2) 반도체 재료의 종류

1. 고아 도전재료 : Ag2S 등의 유화물, ZnO 등의 산화물이나 ZnSe 등의 셀렌화물이

광전재료 또는 전자 감광 재료로 사용된다.

2. 금속 반도체 재료 : Ge, Si, Se 등이 광센서, 자기센서, 온도센서, 압력세서로 이

용된다.

3. 아몰포스 반도체 재료(비정질) : Ag2S, Si 등으로 광센서나 솔라 셀에 이용되고

있다.

4. 광 도전 효과용 재료 : 가시광에서는 Sb2O3 중착막, PbO 증착막 등이 있고 비디

컨에 응용되고 있다. 기타 광 기전력 효과형 재료, 자기센서형 반도체, 압전 반

도체 재료 등이 있다.

 

(3) 세라믹 재료

제라믹 재료를 센서의 기능재료로 이용하는 경우 결정 자체의 성질을 이용하거나

입자간 경계 및 입자의 성질을 이용하거나 또는 표면의 성질을 이용하게 되는데

대체로 세라믹 본래의 특성인 내열, 내식, 내마모성이 이들 센서의 우수한 기능을

살려주고 있으며 검출 가능한 정보는 열, 빛, 가스, 습도, 이온 등 다양하다.

센서의 재료가 센서에 응용된 재료들을 보면 안정화 지르코니아, 티탄산 바륨 반

도체, 산화 주석, CoO-MgO계 고용체 등이 있다.

 

분류				대표적인 반도체 재료
광 센 서	광도전 효과형 재료	촬상관용	자외과용	Se계, Ae2Se3계(X선...PbO)
			가시광용	Sb2S3, PbO, CdSe, As-Te계, ZnS, CdTe계
			적외광용	PbO, PbO-Sb2S3, Pb-PbS
		광도전 셀	가시광용	CdS, CdSe, ZnO, Se(X선, r선....CdS)
			적외과용	PbS, InSb, CdHgTe, Ge
	광지건력 효과형 재료	포토다이오드 포토트랜지스터 CCD	자외광용	Au-ZnS, Ag-ZnS, Si
			가시광용	Si, Ge
			적외광용	Ge, SiInP, GaAs, InSb, InAs
자기 센서	홀 효과형 소자 재료 자기 저항형 소자 재료			InSb, InAs, Si, Ge, GaAs, InSb, InAsBi
압력 센서	압전 반도체 재료 피에조 저항 효과형 재료			Si Si, Ge, GaAs, GaSb

 

 

(3) 금속재료

 

센서에 응용되는 금속 재료는 그 용도에 따라 판재, 선재, 다공질재, 센서, 분체,

도금재, 편금속 등 여러 가지 형태로서 사용되고 이것은 재료 기능과 같은 관계가

있다. 아몰포스 합금의 내식성과 자성, 은(Ag)과 같은 초미입자 성분의 촉매성 등

이 주목되고 있는 분야이며 형상 기억 합금 및 금속 수소 화합물 등의 신기능 응

용이 진행되고 있으며 센서의 그 특성상 중요한 역할을 하는 금속 재료로는 전기

저항 재료, 도체 재료, 접점 재료, 자외 재료, 감온자성재료, 열전대 재료, 초전도

재료, 형상기억 재료, 내열내식 재료, 촉매합금 재료, 탄성 재료 등이 있다.

 

(4) 복합재료

복합 재료란 서로 다른 재료를 조합하여 만든 것으로 합체계와 생성계로 크게 구

분할 수 있는데 합체계란 복합의 전후에 있어서 구성 소재의 재질, 형태가 거의

변하지 않는 것이며, 생성계는 복합 전후에 구성 소재의 재질, 형태 및 분율이 상

당량 변화하는 것을 말한다.

 

 

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