[자동제어] 각종센서

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목차

2. Temperature

1) 백금저항온도센서

2) 서미스터(Thermistor)

3) 열전대 (Thermocouple)

1. Pressure

① 기계식 압력센서

② 전기식 압력센서

③ 반도체식 압력센서

3. Liquid level

1) 초음파 레벨 센서

2)정전용량형 레벨 센서

4. Flow of liquid along a pipe

1) 전자 유량계

5. Linear position & Rotational position

(1) 포텐쇼미터

(2) 엔코더

(3) 선형 가변 미분형 변압기 (LVDT)

(4) 리졸버

(5) 운행시간 변위 센서

6. Linear velocity & Rotaional speed

(1)MR 센서

(2)서보모터

(3) 엔코더

(4) 타코메타

(5) 위치신호의 미분

7. Translational acceleration

(1) 관성식

(2) 자이로식

8. Torque

1) 토크센서

2) 위상차검출 토크센서

3) 변형게이지식 토크센서

4) 차동변압기식 토크센서

<참고문헌>

본문내용

, 경량으로서 저가격화와 대량생산이 가능하며 집적화가 용이하다는 장점이 있다. 반도체 압력센서의 구성은 무기재료인 실리콘을 주원료로 하고, 집적회로 기술을 이용하여 압력에 의해 변형되는 게이지부, 증폭부, 온도보상부 등으로 구성된다. 이러한 반도체 압력센서는 압력을 감지 하는 방법에 따라 압저항형(Piezoresistive), 정전용량형(Capacitive), 광형(Optical), 압전형(Piezoelectric) 등으로 나눌 수 있고, 이중 압저 항형과 정전용량형이 많이 사용되고 있다.
- 압저항형 압력센서의 특성
압저항 효과를 이용한 센서는 감지부인 저항의 형태를 어떻게 형 성하느냐와 어느재료로 게이지를 선정하느냐에 따라 크게 두 가지로분류할 수 있다.
- 휘트스톤 브리지로 감지부를 형성한 압저항형 압력센서
브리 지형은 전단형에 비해 오프셋(압저항체 4개의 저항 크기와 온도계수의 차이에 의한 영압력 출력전압)이 크지만 감도가 높다.
- 전단형 감지부를 형성한 압저항형 압력센서
4단자 압저항체의 경우는 전단응력을 이용하기 위한 전단형(shear type) 이라고 한다. 전단형은 응력의 방향과 전류의 방향이 45°를 이룰 때 발생하는 압전계수에 의한 저항변화를 이용한 것으로 MOTOROLA와 SENSYM에서 상품화하여 판매하고 있다.
- 정전용량형 압력센서의 특성
서로 마주보고 있는 전극판의 간격을 외부로부터의 응력에 의하여 변화시키면 전극간의 정전용량이 변화한다. 이 정전용량 변화를 전기신호로 변환시켜서 응력을 검출하는 것이 정전용량형 압력센서의 원리이다. 압저항형에 비해 고감도이나 전극의 형성, 외부회로와의 연결이 복잡한 구조로 되어 있고 응답성이 나빠서 수요가 적으나, 온도 특성이 우수하고 소형이며 고감도인 관계로 생체 등 미세한 압력 측정에 주로 사용된다.
3. Liquid level
액면계에는 여러 종류가 있으나, 주로 게이지글라스, 플로트식 액면계, 정압식 액면계 등이 비교적 널리 사용되고 있다. 게이지글라스는 똑바로 세운 유리관의 상 ·하단을 용기에 연통시켜서 액면을 밖에서 직접 볼 수 있게 한 것이다. 이것에 대해 플로트식은 액면에 띄운 부표의 위치를 눈금판에 표시하고, 정압식은 용기의 밑바닥에 걸리는 액체압을 측정해서 액면의 높이를 간접적으로 구하는 액면계이다. 이들은 측정물질의 물리적 특성을 직접 이용하고 있다. 예를 들어 플로트식이나 압력식 등은 측정 유체의 비중을, 정전용량식은 유전율을, 그리고 초음파식은 초음파가 전파하는 매체중의 초음파속도 등을 이용한 것이다.
모두 화학공업 등에 널리 사용하고 있으며 단순히 액면의 높이를 알 뿐만 아니라 액면의 자동조정장치와 조합하는 경우가 많다. 또한 용기의 한쪽에 방사선원을 두고, 그 반대쪽에 검출기를 설치하여, 방사선원에서 방출된 γ선의 액에 의한 흡수도에서 액면의 위치를 아는 방법도 사용된다. 특히 밀폐된 용기 내의 액체, 예를 들면 맹독액체나 용광로 내의 용융선철량을 바깥에서 측정하는 데 사용된다. 센서의 종류에는 아래 센서들 외에도 플로트 식, 진동 식, 압력 식 등 다양하다.
1) 초음파 레벨 센서
레벨을 측정하는 데는 액체면을 연속적으로 측정하는 방법과, 어느 일정한 레벨에 액체면이 도달한 것을 검출하는 방법이 있다. 레벨의 검지에 초음파를 이용한 것이 초음파 레벨 센서이다. 초음파는 기체, 액체, 고체 어느 것에나 이용할 수 있다. 상공(上空)을 이용하여 레벨을 측정할 때는 초음파 트랜스듀서를 용기의 윗 부분에 고정시킨다. 액체면이나 분말면의 계측에 이용된다. 액체 속을 이용하는 경우는 용기의 바닥면에 트랜스듀서가 장착된다. 측정원리는 초음파 거리계와 같이 초음파 펄스를 발사하여 측정면에서 돌아올 때까지 한다. 그림은 액체 내의 투과를 이용한 초음파 레벨 센서이다.
2)정전용량형 레벨 센서
액체나 분말 등의 레벨(높이)을 정전용량을 이용하여 측정하는 센서. 용기 내에 삽입된 2개의 전극 간의 정전용량은 용기 내의 액체 또는 분말의 레벨에 따라 변화한다. 전극으로서 알몸 전극을 사용하는 방식과 절연물로 피복된 피복 전극을 사용하는 방식이 있다. 전자는 절연성의 액체나 분체(분말)에 사용되고, 액체나 분체 자체의 유전율을 이용하고 있다. 후자는 도전성의 액체나 분체에 사용되며, 2개의 전극 중 한쪽을 용기의 벽 자체로 할 수도 있다. 액체나 분체의 레벨에 따라 정전용량의 변화는 보통 LC 공진회로의 공진주파수 변화로서 측정된다. 정전용량형 레벨 센서는 많은 액체나 분체에 적용될 수 있고 비교적 정밀도가 높다
4. Flow of liquid along a pipe
(or blood along an artery)
유체 유동센서의 대표적인 변환기는 전자 유량계이며 큰 직경의 수도 본관의 유량 측정이나 혈관 중의 혈액 유량 측정이나 혈압 측정에 사용되고 있다.
이 변환기를 생각해 내는 데에는 유체도 그 도전율 경우에 따라 극히 낮다 해도 도체 중 하나라는 것을 알아야 한다. 그리고 전자 유도의 법칙은 물리의 기본 법칙이 항상 그러하듯 물질에는 전혀 무관계로 성립한다. 즉, 자계 속에서 도체가 어떤 것이든 관계하지 않는다.
한편, 파이프 속을 이동하는 유체는 얇은 원판상의 도체가 차례차례로 어떤 장소를 통과해 지나쳐 가는 것으로 생각 할 수 있다. 또한, 이 기계에는 통상의 유량계에 없는 여러 가지 특징이 있다. 즉, 유속에 대해서 뛰어난 직선성을 가지며, 조임기구와 같은 장해물이 관내에 없으며, 유체의 온도나 성분 또는 점성 등에도 영향 받지 않으며 유체 중에 고형물이 혼입하는 것 조차 관계가 없다. 이 이상적으로 보이는 전자 유량계에는 난점이 있는데, 예를 들면 수돗물과 같이 절연물에 가까운 도체로부터 전압이 나오고 잇다는 것이다. 만약 절연도가 몹시 높으면 전압이 발생하고 있어도 전압을 재기가 어렵다.
1) 전자 유량계
전자유량계는 1830년대 전자유도의 법칙을 발견한 패러데이의 원리를 이용한 것으로 1830년대 패러데이 자신이 런던의 템즈강의 유속을 이 법칙을 이용하여 측정하고자 시도한 것이 그 시초이다. 패러데이 법칙은 “도체가 자장 내에서 운동할 때 그 도체내의 자장의 방향 및 운동

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