센서(Sensor)의 종류 - ①센서의설명 및 지자기 센서

센서(Sensor)의 종류 - ①센서의설명 및 지자기 센서

 

1. 센서 (Sensor)의 개요

센서 (Sensor)란, 어떤 대상의 정보를 수집하여, 기계가 취급할 수 있는 신호로 치환하는 소자 및 장치를 뜻합니다.

사람은 시각, 청각, 미각, 후각, 촉각 등을 통해 얻은 정보를 바탕으로 행동하지만, 기계도 이와 같이 센서로부터 얻은 정보를 바탕으로 제어 및 처리를 실행합니다.

센서가 수집하여, 치환하는 신호 (물리량)는 온도, 빛, 색, 압력, 자기, 속도, 가속도 등, 다양합니다.

이중에는 반도체의 물질 변화를 이용한 것도 있지만, 그 외에도 효소 및 미생물 등의 생체 물질을 사용하는 바이오 센서 등도 있습니다.

 

1) IoT와 센서

모든 사물이 인터넷으로 연결되는 IoT (Internet of Things : 사물 인터넷).

스마트폰 및 PC 등의 통신기기뿐만 아니라, 의료기기, 웨어러블 기기, 자동차, 자연 환경, 인프라 등 모든 사물이 인터넷을 통해 정보를 공유함으로써, 보다 편리하고 안심할 수 있는 안전한 사회를 실현합니다.

이러한 사회를 실현하기 위해 없어서는 안되는 것이, 바로 상태를 검출하기 위해 필요한 「센서」입니다.

 

【IoT 관련 용어 정의】

IoT : Internet of Things (사물 인터넷)

생활 속 주변 사물에 센서가 탑재되어, 인터넷을 통해 사물과 사물, 또는 사물과 사람이 상호 통신할 수 있는 구조를 뜻합니다.

 

독일 Industry 4.0

독일 정부가 제조업에 특화하여 고도화를 지향하는 컨셉으로, 산관학 공동으로 추진하는 국가 프로젝트.

새로운 개념을 명확히 하고, 네트워크로 연결된 공장을 통해, 새로운 가치 창출 비즈니스의 활성화를 지향합니다.

 

M2M : Machine to Machine

사람의 개입 없이 기기와 기기가 컴퓨터 네트워크를 통해 직접 통신하는 것.

＜P2M : People to Machine 사람으로부터 사물로의 통신＞

＜M2P : Machine to People 사물로부터 사람으로의 통신＞

 

인더스트리얼 인터넷 (산업의 인터넷)

GE (General Electric 사)를 중심으로 제창하는 산업에 있어서의 IoT 전략.

다양한 제품으로부터 데이터를 수집하고, 그 빅데이터를 분석하여 차세대 제품 개발에 활용하는 전략입니다. 제품 및 서비스에 중점을 두고 있습니다.

 

2. 지자기 센서

지구는 자기로 둘러싸여 있으며, 이를 지자기라고 합니다.

지자기 센서는 이러한 지구의 자력을 검출하는 센서이며, 「전자 컴퍼스」라고도 합니다.

지자기 센서는 지자기를 검출함으로써, 방위 정보를 얻을 수 있습니다.

< 지구를 둘러싼 지자기 >

 

지자기 센서에는 X와 Y의 2축 타입 및 Z를 추가한 3축 타입이 있으며, 그 방향의 자력치를 계측합니다.

간이 컴퍼스 등 기울기를 고려하지 않는 경우에는 X와 Y축의 값만을 사용합니다. 컴퍼스를 기울이는 경우에는 지자기 센서의 3축 값과 가속도 센서를 조합하여 정확한 방위로 보정할 필요가 있습니다.

하기 그림은 지자기 센서를 수평으로 회전시켰을 때의 X, Y값을 분포도로 나타낸 것입니다.

주위 자장의 영향이 없는 이상적인 경우, 지자기 센서를 수평으로 회전시키면 출력 분포도의 원 중심은 0이 됩니다.

그러나 실제로는 주위 자장의 영향으로 인해 중심이 어긋나기 때문에, 원의 중심을 0으로 이동시키기 위해 조정할 필요가 있습니다.

지자기 센서에서 검출한 북을 자북이라고 하며 (북극점에서 조금 어긋나 있음), 이 자북에서의 각도를 상기 식으로 산출함으로써 방위를 간단히 알 수 있습니다.

 

자기 센서에 대하여

자기 센서는 자장 (자계)의 크기 ・ 방향을 측정하기 위한 센서입니다.

목적에 따라 여러가지 센서가 있으며, 하기는 대표적인 센서를 게재한 것입니다.

 

홀 센서

홀 효과를 사용하여 자속 밀도를 측정하는 센서로, 자속 밀도에 비례하는 전압을 출력합니다.

사용이 편리하여, 도어나 노트북과 같은 물체의 개폐 검출 등, 주로 비접촉 스위치 용도로 사용됩니다.

 

MR 센서

MR (Magneto Resistance) 센서는 자기 저항 효과 센서라고도 하며, 개체의 전기 저항이 자계에 따라 변화하는 것을 이용하여 지장의 크기를 측정하는 센서입니다.

홀 센서에 비해 감도가 높고 저소비전력이므로, 사용 빈도가 증가하고 있는 자기 센서입니다. 전자 컴퍼스 등의 지자기 검출 용도 이외에도 모터의 회전, 위치 검출 용도 등에 사용됩니다.

 

MI 센서

MI (Magneto Impedance) 센서는 특수한 아몰퍼스 와이어를 사용하여, 그 자기 임피던스 효과를 응용한 차세대 자기 센서입니다. 홀 센서에 비해 감도가 10,000배 이상 우수하여, 지자기의 미세한 변화도 고정밀도로 측정할 수 있습니다.

초저소비전류의 방위 검출 (전자 컴퍼스) 용도를 비롯하여, 건물 내 측위, 금속 이물질 검출 등 고감도 특성을 활용한 어플리케이션에 전개 가능합니다.

https://electriceng.tistory.com/343

센서(Sensor)의 종류 - ②맥파 센서

https://electriceng.tistory.com/344

센서(Sensor)의 종류 - ③기압 센서

https://electriceng.tistory.com/345

센서(Sensor)의 종류 - ④가속도 센서

https://electriceng.tistory.com/347

센서(Sensor)의 종류 - ⑤전류센서

https://electriceng.tistory.com/348

센서(Sensor)의 종류 - ⑥컬러센서