센서의 정의와 구성

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센서의 정의와 구성에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.센서의 정의
외부자극의 종류
2.센서의 분류
3. 생활 속의 센서
■화학센서
■온도센서
■습도센서
■가스센서
■이온센서
■바이오센서
■후각,미각센서,촉각센서
■전기량센서
■자기센서
■음향센서
■광센서
■압력센서

본문내용

정하는 방법이다. 효소·항체 등의 생물체의 기능물질 또는 미생물 등 생물체가 특정 물질과 예민하게 반응하는 생물 감지 기능을 이용해서, 시료에 함유되어 있는 화학물질을 선택적으로 검출·계측하는 데 사용한다. 효소·항체 등의 생물체의 기능물질 또는 미생물 등 생물체가 특정 물질과 예민하게 반응하는 생물 감지 기능을 이용해서, 시료에 함유되어 있는 화학물질을 선택적으로 검출·계측하는 데 사용하는 화학센서, 생화학검지기라고도 한다. 검지소자에 의해 감지된 특정 화학물질의 양(농도)을 전압·전류의 값으로 표시하는 화학센서라 할 수 있다. 또 바이오센서는 검지소자의 종류에 따라 효소센서, 미생물센서, 면역센서 등으로 분류하기도 하는데, 현재 실용 단계에 있는 것은 효소센서·미생물센서뿐이며, 특히 효소단백질의 특정한 기질분자나 반응에만 작용하는 특이성(분자, 반응의 식별, 선택 기능)을 이용하는 효소센서가 가장 많이 활용되고 있다.
■후각,미각센서,촉각센서
동물의 후각/미각 신경을 모방하는 것으로 선택성이 다른 다수의 가스센서 또는 이온센서 어레이와 정보의 인식을 위한 정보처리 정치를 조합한 고도의 시스템이다. 아직 동물의 인식 능력에 도달하기에는 많은 연구가 필요한 상태이나, 현재 산업용, 가정용 후각/미각 센서가 개발되어 활용되기 시작하고 있다.
촉각은 산업용 로봇뿐 아니라 인간과 함께 생활하는 홈 로봇의 경우에도 중요하다. 접촉사고를 방지하고 인간과의 스킨십을 위해서다. 로봇도 인간 피부처럼 촉감을 느끼는 센서 피부를 입혀 사용한다. 쓰다듬으면 애완동물처럼 반응하는 로봇은 이미 환자나 노약자에게 인기를 끌고 있다. 청각 기능은 로봇이 인간과 대화하고 반응하기 위해 앞으로 더욱 중요하다. 미리 입력된 명령어 몇 개를 알아듣는 수준을 넘어 다양한 단어를 이해하고, 심지어 인간처럼 동시에 여러 사람과 대화할 경우에도 다 알아듣고 순차적으로 대답하는 기능을 선보였다. 다양한 언어통역 기능을 가진 로봇도 있다. 우리 귀에는 달팽이관이 있어 문제없이 서 있고 움직일 수 있는 평형감각을 유지해 주고 있다. 로봇에 이 기능이 없으면 인간처럼 유연한 동작을 할 수 없다. 로봇은 가속도 센서와 자이로 센서를 사용해 각각 직선과 회전운동 균형을 잡는다. 이 센서를 인간의 감각기관처럼 초소형으로 만들기 위해 오랫동안 노력했는데 아직도 신뢰성이 충분하지 못하다. 이러한 기능이 없으면 로봇은 마룻바닥이나 모래밭길을 걸어갈 수조차 없게 된다.후각은 화학 센서 발달에 힘입어 쉽게 로봇에 적용할 수 있다. 거실에서 담배 피우는 손님을 로봇이 냄새를 맡고 다가가 공기를 정화시키는 공기 청정로봇이나 장난감 로봇에 부착할 수 있겠다. 미각 센서는 아직까지 개발이 잘 안 된 분야다. 최근 눈으로 와인이나 쇠고기, 과일의 신선도와 맛을 알아내는 로봇이 개발됐고 인간의 미묘한 미각 특성을 분석해 센서화하기도 했다. 이를 주방용 가전로봇에 접목해 가정주부를 돕는 로봇이 나올지도 모른다.
■전기량센서
자전변환효과, 압전효과, 전기광학효과 등을 이용하여 전압, 전류 등의 전기량을 측정하는 센서이다. 발전소나 송전선 등의 고전압, 대전류하에서의 계측에 주로 사용되는 포켈스 효과(pokels effect)를 이용한 전압센서와 페러데이 효과를 이용한 전류센서가 가장 주목되고 있다.
종류
장점
단점
저항법
이용범위가 넓다
교류직류 가능
전원의 전류가 크다.
CT법
이용범위가 크다.
절연가능
출력전압이 크다.
교류 측정용은 아니지만 실용성이 있다.
로고스키법
큰 전류에 제한이 없다.
절연가능
고속 펄스에 대응
적분회로가 필요
위치오차에 주의
자속 측정법
교류 직류 가능
이용기술, 이용범위에
문제가 있다.
■자기센서
홀(Hall)효과, 자기저항 효과, 초전도 효과 등을 이용하여 자계의 강도를 측정하는 센서로서
그 대표적인 예로는 홀센서와 SQUID=(Superconductiong Quantum Interference Device:초전도 양자간섭 소자)가 있다.
■음향센서
압전효과나 전왜효과를 이용하여 음향신호를 전기신호로 변환하는 소자로서 주로 인간의
귀로 들을수 없는 초음파를 감지하는 초음파센서를 일컫는다. 주로 인간의 귀로 들을 수 없는 초음파를 검지하는 초음파 센서를 일컫는다. 초음파센서는 거리, 기온, 도난, 화재, 누설, 가스센서 등 일상생활에서 널리 이용되고 있으며, 수중 통신, 어군 탐지, 소나, 혈류 탐지 등 산업, 군사, 의료 등의 분야에도 사용된다.
■광센서
광센서란 자외광에서 적외광까지의 광파장 영역의 광선을 검출하여 이것을 전기신호로 출력하는 포토센서이다. 광센서는 광량의 검출을 목적으로 하는 수광 소자와 광을 사용하여 다른 물리량을 측정하는 광복합센서로 분류된다.
(1)광도전 효과형 광센서
반도체에 빛이 닿으면 자유전자와 자유정공이 증가하고 광량에 비례하는 전류 증가가 일어나는 현상을 이용한 센서이다. 광학기구의 조도계로서 사용된다. Cds,CdSe-Pbs가 있다.
(2)광기전력 효과형 광센서
Si 단결정을 기판으로써 열확산법에 의해 기판과 극성이 다른 불순물을 도핑하는 것에 기인하여 PN접합을 형성한 반도체를 이용한 센서이다. PN접합부로 빛이 조사되면 전자-전공이 다수 발생하여 전극간에 기전력이 발생한다. 이 센서는 인가 전압을 필요로 하지 않으므로 이용이 간단하다. 포토다이오드, PIN 포토다이오드,APD,포토사이리스터,포토트라이악이 있다.
(3)복합형 광센서
발광원으로서의 LED와 광센서로서의 포토다이오드, 포토트랜지스터를 일체한 포토카플러, 포토인터럽트 등을 조합한 것을 복합형 광센서라 한다.
포토다이오드어레이, PSD,CCD 이미지 센서, MOS이미지 센서, 투과형 포토인터럽트, 반사형 포토인터럽트가 있다.
■압력센서
물질이나 물체의 질량을 측정할 때 중력을 측정하거나 힘과 토크를 측정할 수 있는 센서이다. 힘과 토크를 정밀하게 측정하기 위해서 먼저 작은 변위를 측정하여, 이 변위를 전기 신호로 변환, 증폭하여 측정한다.
방식에 따른 분류
센서의 종류
차동 용량 방식
부르동판
다이어프램-금속, 비금속
벨로우즈
스트렌인 게이지
금속-급속박 접착, 비접촉,박막증착
반도체-벌크접착, 확산형

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