VHDL 적외선센서 결과보고서

목차

< 예비조사 및 실험 내용의 이해 >
1. 센서란?
1.1 센서의 개념
1.2 센서의 기본적인 특징

2. 센서의 종류
2.1 센서의 응용 예
2.2 센서의 종류와 특징

3. 적외선 센서
3.1 적외선이란?
3.2 적외선 센서의 원리
3.3 적외선 센서의 이용
3.4 적외선 센서의 실생활 예

< 실험내용 및 결과 >
1. source
2. source 분석
3. PROM 생성
3.1 pin 생성
3.2 prom 생성

< 결과 검토 및 의견 >

본문내용

도체 등에 자계를 가하면 그의 전기적 성질이 변화하는 자전효과,
편광에 미치는 자기적 작용의 이용, 자기특성의 온도변화를 이용한 것
등이 있다.
ㄱ. 비접촉 검지가 가능하다.
ㄴ. 장수명 고신뢰
ㄷ. 에너지 보존이 가능 (영구 마그네틱의 이용0
ㄹ. 먼지, 습도 등의 영향이 크다.
ㅁ. 비교적 값이 싸다.
3. 적외선 센서
3.1 적외선이란?
가시광선에 이어지는 파장범위가 0.75㎛에서 1㎜ 정도인 전자기파를
적외선이라고 하며, 빛의 스펙트럼에서 적색 부분의 바깥쪽에 해당하므로
이러한 이름이 붙여졌다. 1800년에 영국의 천문학자 윌리엄 허셜(William
Herrochel)이 태양 스펙트럼의 적색 부분보다 긴 파장을 갖는 쪽에 열
효과가 큰 부분이 있음을 최초로 발견했다. 파장이 수 ㎛ 이하이면
근적외선이라 하고, 파장 25㎛ 이상을 원적외선, 그 사이를 중간적외선
이라고 분류한다.
적외선은 열을 가지고 있기 때문에 일명 열선이라고 불리기도 하며,
그 열작용이 적외선의 특징이기도 합니다. 물질이 근적외선을 흡수하면
물질내의 열운동이 들뜨게 되어 온도가 상승하게 된다.
3.2 적외선 센서의 원리
적외선 센서는 발광부와 수광부로 나누어진다. 발광부에서 나온 적외선
이 물체에 반사되어 수광부에 얼마나 많은 양이 들어오느냐에 따라서
수광부에 들어오는 전압의 양이 변화하게 된다. (예를 들어 발광부에서
흰색과 검정색에 적외선을 보냈을 경우 수광부에서는 반사량이 큰 흰색의
경우에 수광부에 전압이 높아지게 된다.) 그래서 우리는 그 값을 가지고
작업을 수행하게 된다.
3.3 적외선 센서의 이용
적외선 센서를 이용하는 방법은 크게 두 가지로 나뉠 수 있다.
1) 비교기를 사용하여 수광부에 들어오는 빛에 따른 출력 전압이
기준전압보다 높은 것은 HIGH로 낮은 것은 LOW로 사용하는 방법.
이 방법은 흰색과 검은색 검출에 유용하기 때문에 라인트레이서 제작
에 많이 이용된다.
2) 수광부에 들어오는 빛에 따른 출력 전압을 마이크로컨트롤러의
ADC를 통해서 아날로그 값을 디지털 값으로 변환 시키는 방법.
앞의 비교기와는 틀리게 적외선이 반사되는 양이 세분화 되기 때문
에 그 값을 가지고 마우스의 거리탐지로 많이 이용된다.
인체감지 조명기구는 인체에서 발생되는 적외선을(6.5㎛~15㎛) 검출
하여 비접촉식으로 감지하는 초전센서를 이용하여 센서의 감지 범위
이내에 들어오는 사람의 움직임을 원거리에서 감지하여 인체에서 방사된
적외선은 프레넬 렌즈를 통하여 초전형의 적외선 센서에 전달되면 센서의
출력 전압이 1차 증폭회로에 전달된다. 1차 증폭회로는 밴드 패스 필터와
증폭 기능을 가지고 있으며, 증폭도는 약 40dB 내외가 된다. 1차 증폭된
소신호가 커플링 콘덴서를 통하여 2차 증폭회로에 전달되어지며 2차
증폭 회로에서 출력되는 신호는 다시 윈도우 컴퍼레이터로 전달되어 일정
전압 이상의 신호가 출력되면 구형파를 출력하여 타이머 회로와 트라이액
on/off 회로를 거쳐서 램프의 전원을 on/off하게 된다. 트라이액 on/off
회로는 외부 밝기를 감지하는 CDS가 부착되어 있어 외부 밝기가 약
10Lux이하가 될 경우에만 인체감지조명기구가 on 되도록 조정해 준다
3.4 적외선 센서의 실생활 예
아파트의 엘리베이터에서 내리면 천장에 등이 달려 있다. 주변이
어두워지고 사람이 주위에 다가서면 저절로 등이 켜지게 된다. 또한
이러한 등은 아파트나 주택의 현관에 많이 설치되어 있으며, 적외선 센서
를 이용한다. 전등은 계속 적외선을 내보내고 수광부에서는 주변의 벽
등에 부딪혀 들어오는 적외선을 계속 감지하고 있다. 사람이 엘리베
이터에서 내리거나, 현관문을 열고 나오면 벽에 부딪히던 적외선이 사람
에 반사되므로 수신되는 적외선에 변화가 나타난다. 이러한 변화를 감지
하여 전등에 일정시간 동안 불이 들어오게 한다. 이것은 일정한 거리
안에 새로운 물체가 있는지를 알 수 있도록 해준다. 등이 켜진 후 우
리가 움직이지 않고 가만히 있으면 정해진 시간 후에 커진 등은 다시 켜
지지 않는다. 그러나 움직이는 순간 등은 다시 켜지게 된다. 그리고 빛
을 받아들이는 수광부의 또 다른 역할로는 낮에 불이 켜지는 것을 방지하
기 위하여 주변의 밝기를 확인하여 어두워지면 전등이 켜지도록 한다.
이러한 방식은 밤새도록 붉을 켜두는 경우에 비하여 전기의 소모를 줄일
수 있어 에너지를 절약할 수 있는 좋은 방법이 되는것이다.
< 실험내용 및 결과 >
1. source
2. source 분석
클럭에 대한 이해가 잘 되지 않아서 조교님의 소스를 참고하였습니다.
일단 기본 클럭은 1초에 400만번을 뛰기 때문에 키트가 동작하는데 그
값이 너무 크기 때문에 다른 클럭값을 정해주어 일정한 비율로 분주를
줄여주는 방법이다. 처음 process문은 일단 reset=0일때 cnt는 0으로 시작한다.
기본 클럭이 상승할 때 마다 카운터 값을 1씩 증가시킨다.
cnt는 4000까지로 지정해 주어서 4000마다 clk_real(실질적 클럭)을 0,1
왔다갔다 변화하게 한다. 그렇다면 clk_real은 1초에 천번을 뛰게 될 것이다.
light에는 clk_real값을 대입하였다.(이 부분에서 이해가 되지 않음).
두 번째 process 문은 역시 reset이 0일때 모두 초기화 된다. reset이 1값을
가질 경우에 동작을 시작하며 실질적 클럭(clk_real)값이 하강에지를 할 때에
센서가 받아들인 값을 발광부 led값에 입력이 된다.
키트에 의한 동작은 기본적으로 LED가 모두 켜있게 되고 검은 선이 지나갈때에
해당 LED가 꺼짐으로 출력이 된다.
3. PROM 생성
3.1 pin 생성 - 키트의 각 pin에 입출력값을 대입한다.
3.2 prom 생성
키트를 돌리기 위한 PROM파일이 생성되었다.
< 결과 검토 및 의견 >
요 몇주간 키트를 사용한 실습을 하면서 가장 중점이며 골치를 썩였던 부분은
클럭에 대한 표현이다. 그런데 아직까지 클럭에 대한 이해가 확실히 되지
않고 있다. 분주를 적용하는 법은 매우 간단한듯 하면서 어려운 부분이다.
좀 더 많은 프로그래밍을 해봐야 할듯 하다.

키워드

VHDL,   적외선센서,   결과보고서,   센서