세상은 센서로 가득 차 있습니다. 일상 생활에서 우리는 모든 활동에서 자동화를 접하게 됩니다. 자동화에는 휴대전화를 이용한 조명 및 선풍기 켜기, 모바일 앱을 이용한 TV 제어, 실내 온도 조절, 연기 감지기 등이 포함됩니다. 이 모든 것들은 센서의 도움으로 이루어집니다. 오늘날 임베디드 시스템 기반 제품에는 센서가 내장되어 있습니다.
모바일 제어 CCTV 카메라, 날씨 모니터링 및 예측 앱 등 다양한 애플리케이션이 있습니다. 센서는 의료 모니터링 및 탐지에 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서 응용 프로그램을 사용하는 센서를 구축하기 전에 센서가 정확히 어떤 역할을 하는지, 사용 가능한 센서 유형이 얼마나 되는지 이해해야 합니다.
센서란 ?
센서는 압력, 힘 또는 전류 또는 다른 형태의 에너지와 같은 전기량과 같은 물리적 양의 변화를 감지하는 데 도움이 되는 장치 또는 모듈로 정의됩니다.
센서는 변화를 관찰한 후 감지된 입력을 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서로 보냅니다.
센서는 광학적, 전기적 또는 입력 신호의 변화에 대응하는 모든 형태의 신호인 판독 가능한 출력 신호를 생성하며 모든 측정 시스템에서 센서가 중요한 역할을 합니다.
센서의 분류
- 능동 및 수동 센서
- 아날로그 및 디지털 센서
능동 센서
능동 센서는 외부 여기 공급을 통해 출력 신호를 생성하는 센서 유형입니다. 센서의 자체 물리적 특성은 적용된 외부 효과와 관련하여 다릅니다. 그러므로, 자체 생성 센서라고도 합니다.
패시브 센서
패시브 센서는 외부 여기 공급의 도움 없이 출력 신호를 생성하는 센서 유형입니다. 추가 자극이나 전압이 필요하지 않습니다.
예: 열에 해당하는 전압 값을 생성하는 열전대가 적용됩니다. 외부 전원 공급 장치가 필요하지 않습니다.
다양한 유형의 센서
심장 박동 및 pules, 속도, 열 전달, 온도 등과 같은 물리적 특성을 측정하는 데 사용되는 다양한 유형의 센서가 있습니다.
- 적외선 센서(IR 센서)
- 온도 & 열전대 센서
- 근접 센서
- 초음파 센서
- 가속도계 & 자이로스코프 센서
- 압력 센서
- 홀 효과 센서
- 로드셀
- 광 센서
- 컬러 센서
- 터치 센서
- 기울기 센서
- PIR 동작 감지기 및 진동 센서
- 금속 탐지기, 물 교류 및 심장 박동 감지기
- 유량 및 레벨 센서
- 연기, 안개, 가스, 에탄올 및 알코올 센서
- 습도, 토양 수분 및 비 센서
아날로그 센서
아날로그 출력으로 시간에 대한 연속 신호를 생성하는 센서를 아날로그 센서라고 합니다. 생성된 아날로그 출력은 측정된 출력 또는 시스템에 제공된 입력에 비례합니다.
일반적으로 0에서 5 V 범위의 아날로그 전압 또는 전류가 출력으로 생성된다.
온도, 응력, 압력, 변위 등과 같은 다양한 물리적 매개변수 연속 신호의 예입니다.
예: 가속도계, 속도 센서, 압력 센서, 광 센서, 온도 센서.
IR 센서 (적외선 센서)
전자기 스펙트럼을 살펴보면 적외선 영역은 근적외선, 중적외선, 원적외선 영역의 세 영역으로 나뉩니다. 적외선 스펙트럼은 마이크로파보다 주파수 범위가 높고 가시광선보다 주파수가 낮습니다.
적외선 센서는 IR 방사선을 방출하고 감지하는 데 사용됩니다. 이 원리에 의해, IR 센서는 장애물 감지기로 사용될 수 있습니다. IR 센서에는 능동 및 수동 IR 센서의 두 가지 유형이 있습니다.
패시브 IR 센서: 센서가 장애물에서 방출되는 에너지를 감지하기 위해 IR 소스를 사용하지 않으면 수동 IR 센서로 작동합니다. 열전대, 파이로 전기 감지기 및 볼로미터와 같은 예는 수동 센서에 속합니다.
온도 & 열전대 센서
아날로그 센서는 시간에 따라 지속적으로 변하는 신호를 생성합니다. 센서의 출력 값은 마이크로볼트 또는 밀리볼트 범위에서 매우 작습니다. 이로 인해 증폭을 위해서는 신호 조절 회로가 필요합니다. 아날로그-디지털(ADC) 변환기는 얻은 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하는 데 사용됩니다.
온도 센서는 온도를 감지하고 온도 변화를 측정합니다.
다른 유형의 온도 센서로는 열전대, 서미스터, 저항 온도 장치(RTD) 및 온도 센서 IC(LM35) 등이 있습니다.
근접 센서
근접 센서는 물체 감지에 사용되는 비접촉 센서의 일종입니다. 개체와 물리적으로 접촉하지 않습니다. 거리를 측정할 대상을 대상이라고 합니다. 근접 센서에는 적외선 또는 전자기 방사선이 사용됩니다. 근접 센서에는 유도형, 정전식, 초음파 등 다양한 유형의 응용 프로그램이 있습니다. 물체 감지, 속도 측정, 회전 식별, 재료 감지, 후진 주차 센서, 물체 계수 등입니다.
초음파 센서
초음파 센서는 초음파를 사용하여 거리 또는 이동 시간을 측정하는 데 사용됩니다. 소스는 초음파를 방출하는 데 사용되며 파도가 목표물에 부딪힌 후 파도가 반사되고 감지기가 신호를 수집합니다.
투과파와 반사파 사이의 이동 시간은 초음파 센서를 사용하여 측정이 되며 광학 센서는 송신기와 수신기에 두 가지 다른 요소를 사용합니다. 초음파 센서는 송수신을 위해 단일 요소를 사용합니다.
가속도계 & 자이로스코프 센서
가속도계는 움직임을 감지하여 위치, 속도 및 진동의 변화를 감지하는 데 사용되는 센서 유형입니다. 아날로그 또는 디지털 유형이 될 수 있습니다. 아날로그 가속도계에서는 가속도계에 적용되는 가속도량에 따라 연속적인 아날로그 전압 신호가 생성됩니다.
자이로스코프 센서는 지구의 중력의 도움으로 방향을 감지하고 결정합니다. 가속도계와 자이로스코프 센서의 주요 차이점은 자이로스코프가 가속도계가 감지할 수 없는 회전을 감지할 수 있다는 것입니다. 즉, 자이로스코프는 모든 회전을 측정하고 가속도의 영향을 받지 않으며 가속도계는 회전과 가속도를 구별할 수 없으며 회전 중심에 있을 때 작동할 수 없습니다.
압력 센서
압력 센서는 입력 전압 및 압력 값의 적용에 작동합니다. 아날로그 출력 전압을 생성합니다.
홀 효과 센서
자기 효과의 원리에 따라 작동하는 센서를 홀 효과 센서라고 합니다. 자기장은 입력이고 전기 신호는 출력입니다. 홀 효과 센서를 활성화하기 위해 외부 자기장이 적용되며 모든 자석에는 두 가지 중요한 특성, 즉 플럭스 밀도와 극성이 있습니다. 자속 밀도는 항상 물체 주위에 존재합니다. 따라서 홀 효과 센서 출력은 플럭스 밀도의 함수입니다.
자기 센서의 주요 용도 중 하나는 위치, 거리 및 속도를 감지하는 자동차 시스템입니다. 예를 들어, 점화 플러그의 발사 각도에 대한 크랭크 샤프트의 각도 위치, 에어백 제어를위한 카시트 및 안전 벨트의 위치 또는 잠금 방지 제동 시스템 (ABS)의 휠 속도 감지를위한 카시트 및 안전 벨트의 위치. 홀 효과 센서는 GPS 위치 감지, 속도 감지, 모터 제어에 사용됩니다.
로드셀
로드 셀은 무게를 측정하는 데 사용됩니다. 입력은 힘 또는 압력이고 출력은 전기 전압 값입니다. 로드 셀은 간접적인 방법으로 물체의 무게를 측정합니다. 로드 셀에는 빔 로드 셀, 단일 점 로드 셀 및 압축 로드 셀과 같은 몇 가지 유형이 있습니다.
빔 로드셀은 기계, 탱크 계량, 의료 장비와 같은 산업 응용 분야에 사용됩니다.
단일 점 포인트 로드셀은 이들은 폐기물 수집 및 기계와 같은 저중량 측정 응용 분야에 사용됩니다.
압축 로드 셀 : 펌프를 제어하기 위해 의료 기기와 같은 고중량 측정 응용 분야에 사용됩니다.
아날로그 센서의 응용 분야
금속, 복합 재료, 플라스틱, 세라믹 및 수위 감지를 위한 숨겨진 트랙, 불연속성을 감지합니다.
디지털 센서
데이터가 디지털 방식으로 변환되어 전송될 때 이를 디지털 센서라고 합니다. 디지털 센서는 개별 출력 신호를 생성하는 센서이며 개별 신호는 시간에 따라 비연속적이며 직렬 전송의 경우 "비트"로, 병렬 전송의 경우 "바이트"로 나타낼 수 있습니다.
디지털 출력은 로직 1 또는 로직 0(ON 또는 OFF)의 형태일 수 있습니다. 디지털 센서는 센서, 케이블 및 송신기로 구성되며 측정된 신호는 외부 구성 요소 없이 센서 자체 내부의 디지털 신호로 변환됩니다. 케이블은 장거리 전송에 사용됩니다.
광 센서
디지털 LED 또는 광검출기는 회전축의 속도를 측정하기 위해 디지털 신호를 생성하는 데 사용되며 디스크가 회전축에 부착됩니다. 회전축은 원주에 투명한 슬롯이 있고 샤프트가 속도로 회전하면 디스크도 함께 회전합니다.
센서는 샤프트의 각 슬롯을 통과하여 로직 1 또는 로직 0으로 출력 펄스를 생성하며 출력은 카운터/레지스터를 통과한 후 LCD에 표시됩니다.
디지털 가속도계
디지털 가속도계는 가변 주파수 구형파 출력을 생성합니다. 구형파를 생성하는 방법은 펄스 폭 변조(PWM)이며 PWM 신호의 출력, 펄스 폭은 가속도 값에 정비례합니다.
디지털 센서의 다른 유형은 디지털 온도 센서, 인코더 등입니다.
디지털 센서의 응용
- 압력 센서를 이용한 가스 파이프 및 케이블의 누출 감지
- 타이어의 압력 모니터링
- 공기 흐름 모니터링
- 측정 수준
- 흡입기(의료기기)
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