자동화 시스템 - 물리량센서/변위센서/자기센서/초음파센서

◐ 자동화 시스템 - 물리량센서/변위센서/자기센서/초음파센서 ◑

 

▶ 변위 센서

 

공작기계를 포함한 여러 가지 자동화 시스템의 제어에는 위치, 길이, 각도, 변형 등에

관한 정보가 수집되고 전달되어야 하는데 센서도 포함하나 여기서는 다른 종류의 변

위 센서(아날로그적인 출력)에 대해 살펴보자 

(1) 증가형 

(2) 절대형

ㄱ. 기준점 등에 대한 정기적인 교정 필요

ㄴ. 환경중 온도변화에 따른 변화

ㄷ. 힘에 의한 변위량 고려(힘에 의한 변위가 있는 경우)

ㄹ. 동특성 주의(보완책 강구)

 

(3) 짧은 거리의 변위 센서 

(4) 긴 거리의 변위 센서 

(5) 컨테이너내의 레벨 측정

ㄱ. 플로트를 사용한 레벨 측정 : 높이를 측정

ㄴ. 공압을 이용한 측정 : 오염된 정제나 특히 유독성 물질의 레벨 측정에 이용

ㄷ. 정지된 액체의 수위 측정

ㄹ. 정진 용량을 이용한 레벨 측정

 

▶자기 센서

 

(1) 홀 소자 

자기 센서는 자계에 관련한 물리현상이 이용된 것으로 홀소자, 홀IC, 자기저항 소

자(반도체, 강자성체)등의 전기적인 양으로 변화되는 것 외에는 자계를 빛이나 압

력의 변화로 바꾸어 이로부터 자계를 측정하는 것, 또 자계에 의해 기계적 변화를

일으켜 전기회로를 구성할 수 있는 리드 스위치 등이 포함된다.

. 홀 소자는 자속계, 회전계, 속도계, 및 전력계

. 홀 소자용의 반도체 재료로는 GaAs, InSb 등

 

(2) 자기저항 소자 

언급한 홀 효과(전압 발생)이외의 또 다른 효과인 가해진 자계에 의하여 전류단자

간의 전기저항이 변하는 자기저항 효과를 이용한 것이다.

. 자기저항 소자의 특성

ㄱ. 2단자 소자이다.(홀 센서는 4단자)

ㄴ. 저임피전스이다.(수백 Ω정도)

ㄷ. 저항 변화율이 크다.

ㄹ. 10kg 이상에서도 측정 가능(포화점 높음)하다.

 

▶초음파 센서 

각 분야에서 이용되는 초음파의 주파수는 낮게 25kHz 이상까지도 포함되며 그 파가 어

떤 매질(공기, 물, 고체 등에 존재하느냐에 따라 성질이 크게 달라지는데 물체의 유무

검출이나 특정한 물체까지의 거리 등을 측정하는데 이용되는 초음파 센서는 대략 23~

25kHz또는 40~50kHz, 수백 kHz 정도의 주파수를 사용하고 있다.(대략 30~300kHz)

일반적으로 초음파의 발생이나 검출은 크게 전자유도현상, 자외현상, 압전현상 중 하

나를 이용 초음파 센서를 다양한 물체를 검출할 수 있다는 장점 외에도 배경의 영향

을 없앤다든지 옥위에 설치할 수 있다는 것과 정확한 동작 위치를 선택할 수 있으며,

초음파 센서의 특징은 다음과 같다.

ㄱ. 초음파의 발생과 검출을 겸용하는 가역 형식이 많다.

ㄴ. 음파압의 절대값보다는 초음파의 존재의 유무, 또는 초음파 펄스 파면의 상대적

크기를 이용하는 경우가 많다.

ㄷ. 전기음향 변화 효율을 높이기 위하여 보통 공진 상태이므로 센서로 사용할 경우

감도가 주파수에 의존한다.

ㄹ. 비교적 검출거리가 길고, 검출거리의 조절이 가능하다

ㅁ. 검출체의 형상, 재질, 색깔과 무관하며 투명체도 검출할 수 있다.

ㅂ. 먼지, 분진, 연기에 둔감하다

ㅅ. 옥외에 설치가 가능하고 검출체의 배경에 무관하다.

ㅇ. 감지물체 표면에 경사가 있으면 곤란하다.

ㅈ. 스위칭 주파수가 낮다.(대략 125kHz 이내)

ㅊ. 광센서에 비해 고가이다.(대락2배)

 

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