자동화 시스템 - 물리량 센서

◐ 자동화 시스템 - 물리량 센서 ◑

 

▶ 기타 물리량 센서

 

1. 온도 센서

 

(1) 특성

   ㄱ. 열저항이 적고 검출단(프로브)과 소자의 열접촉성이 좋을 것

   ㄴ. 검출단에서 열방사가 없을 것

   ㄷ. 열용량이 적고 소자에 열을 빨리 전달할 것

   ㄹ. 피부정체에 외란으로 작용하지 않을 것

(2) 열전쌍(thermocouple)

   ㄱ. 열전쌍의 특징은 구조적으로 간단하고 기계적으로도 강하며 측정온도 범위가

        넓은데 있다.

   ㄴ. 열전쌍은 그 사용온도 범위에 따라 기호로 나타내기도 하는데 그 기호의 구분

        은 다음과 같다.

        a. 저온용(-200~350℃) : T                       b. 중온용(-200~800℃) : E, J

        c. 고온용(-200~1200℃) : K                     e. 초고온용(0~1600℃) : B, R, S

 

2. 서미스터(Thermistor)

 

서미스터란 온도에 민감한 저항체(thermally sensitive resistor)라는 의미를 가지고 있

으며 온도변화에 따라 소자의 전기저항이 크게 변화하는 대표적인 반도체 감온소자

로서 비교적 오래 전부터 실용화되었으며 아직도 많이 사용되고 있다.

 

   . 측온저항계

    측온저항체는 접촉식 온도센서로서 열전쌍이나 서미스터와 함께 널리 사용되고 있

    는데 측온저항체로 이용되기 위한 요구 조건은 다음과 같다.

    ㄱ. 저항 온도계수가 클 것

   ㄴ. 온도-저항 특성이 직선적일 것

   ㄷ. 사용온도 범위가 넓고 제작이 용이하며 경시변화가 적을 것

   ㄹ. 열적. 화학적 . 기계적으로 안정되고 경시변화가 적을 것

       측온저항체로는 배금, 구리, 니켈, 등의 순금속을 사용하는데 표준온도계나 공업

       계측에 널리 이용되는 것은 온도 범위가 넓고, 높은 정확도를 가지며 안정하게

       동작하는 배금인데 이것은 99.999% 이상의 고순도를 만들 수 있으므로 특성이

       더욱 좋다.

   ㅁ. 한편 다음과 같은 단점도 지니고 있다.

   a. 최고 사용온도가 600 정도로 고온 측정은 할 수 없다.

   b. 저항체의 가격이 대체로 비싸다.

   c. 기계적인 변형이나 충격, 진동에 약하다.

   d. 구조가 복잡하여 형상이 크며 응답속도가 느리다.(좁은 장소 측정에는 부적합)

 

3. 적외선 센서

 

   (1) 적외선 센서

 

   이들 불체가 방사하고 있는 각종 적외선을 검출하여 이들로부터 온도를 구하는

   비접촉식 센서로 최근에는 TV나 VTR 등 가전제품의 리모콘, 자동문의 스위치, 방

   범용, 방사 온도체 등으로 사용하고 있다.

 

   (2) 열 형

   혹체 방사에 기초를 두고 적외선 방사 에너지의흡수에 의한 온도변화를 이용한

   것이다.

 

   (3) 양자형

   Pbs, HgCdTe 등의 반도체를 사용한 것으로 입사광의 호톤 에너지에 의하여 여자

   되는 전자에 의해서 생기는 도전율의 변화나 기전력을 검출하는 것이다.

 

4. 압력센서

 

   압력은 물질이 인접하는 각 부분에 서로 미치는 힘의 크기를 나타내며 양이며 ‘단위

   면적당 작용하는 (면과 법선 방향의) 힘‘ 이라 정의되는데 압력의 측정으로부터 힘이나

   무게 등을 구할 수 있어 산업계의 많은 분야에서 압력센서가 사용되고 있다.

  

    (1) 스트레인 게이지

       스트레인 게이지는, “금속체를 잡아당기면 길이는 늘어나고 지름이 가늘어져 전기저

       항이 증가하며, 반대로 압축하면 저항이 감소한다.“는 당연한 원리를 적용한 것이다.

       스트레인 게이지는 기본적으로 저항체이며 이것을 구조물 또는 전용 변형 발생체

       에 고정함으로써 피고정물이 받고 있는 응력, 압력, 힘, 변위 등의 피측정량을 게

       이지의 전기저항 변화로 변환하는 것을 목적으로 하는 소자이다.

 

(2) 로드셀

   로드셀이란 그 이름대로 중량 센서란 말이다. 방식에서 여러 가지가 있지만 최근

   에는 변형게이지의 것이 대부분이다.

   1. 로드셀의 특징

    ㄱ. 수 g~수 백 ton까지 측정할 수 있다.

    ㄴ. 구조가 간단하다.

    ㄷ. 중량을 전기신호로 변환해서 높은 정밀도(1/1,000~1/5,000)? 측정이 가능하

         며, 동적으로 측정할 수 있다.

   ㄹ. 가동부가 없어 수명이 반영구적이다.

   ㅁ. 검출 방식이 전기식으로 임의의 장소에 하중을 신호로 전송할 수 있으며 아

        날로그 표시, 디지털 효시, 제어 등을 자유로이 할 수 있다.

2. 로드셀의 성능을 좌우하는 요인으로써

   ㄱ. 외기 온도에 변화에 의한 브리지 평형점의 이동

   ㄴ. 외기 온도에 변화에 의한 로드셀 감도의 변동

   ㄷ. 기왜체의 비직선성

   ㄹ. 기왜체의 히스티리시스

   ㅁ. 변형 게이지의 클립

   ㅂ. 변형 게이지의 릴랙제이션(relaxation)

 

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