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[계측공학 및 실습]RC CAR 주행_최종보고서

계측시스템을 적용한 RC카를 주행 후 측정한 온도, 압력, 변위, RPM, GPS 데이터 처리방법에 대한 내용입니다.
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한컴오피스
최초등록일 2023.02.11 최종저작일 2014.05
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[계측공학 및 실습]RC CAR 주행_최종보고서
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    소개

    계측시스템을 적용한 RC카를 주행 후 측정한 온도, 압력, 변위, RPM, GPS 데이터 처리방법에 대한 내용입니다.

    목차

    Ⅰ. 개 요

    Ⅱ. RC CAR 주행을 통한 계측
    1. Thermistor를 이용한 온도측정
    2. 차압센서를 이용한 속도측정
    3. 변위센서를 이용한 각도측정
    4. 홀 센서를 이용한 회전수 측정
    5. GPS를 이용한 위치 및 속도 측정

    Ⅱ. 결 론

    본문내용

    Ⅰ. 개 요

    현대 사회로 접어들며 급진적으로 발전한 과학과 기술들이 우리 주변에서 어떻게 적용되어 쓰이고 있는지 알아보고, 그 근본이 되는 계측공학의 원리와 계측에 쓰이는 센서들의 사용 용도를 익혀본다.

    Ⅱ. RC CAR 주행을 동한 계측

    1. Thermistor를 이용한 온도측정
    1) Thermistor 보정식
    • 측정 데이터

    • 온도 보정식 코드

    >> t = 20 : 5 : 70;
    >> v = [ 0.6348, 0.5078, 0.4395, 0.3613, 0.293, 0.2393, 0.1953, 0.1611, 0.1318, 0.1123, 0.09277];
    p = polyfit(v,t,2)
    p =
    144.3347 -189.7606 83.5243
    >> f = polyval(p,v);
    >> plot(v,t,'o',v,f,'-')
    >> xlabel('voltage [V]')
    >> ylabel('temperature [C]')

    <중 략>

    • 고찰

    그림2를 보면 Thermistor로 측정한 온도의 최댓값은 29.8℃, 최솟값은 26.1℃ 이었고, 평균값은 27.8℃로 나타났다. 이를 그림3의 기상청 날씨와 비교하면 1.8℃인 약 6%정도의 오차가 났다. 여기서 오차가 발생한 이유는 그림4에서 보여주는 기상청에서 기온을 측정하는 방법 때문이라고 생각할 수 있다. 기상청에서는 지표면에서 반사 및 복사된 태양열에너지를 인공위성이 측정 및 분석하여 산출한 기온을 보여준다. 그런데 이때 반사 및 복사 에너지가 인공위성으로 가는 도중 대기에 의해 열 손실이 발생한다. 반면에 RC CAR의 Thermistor는 지표면으로부터 10cm 이내로 설치되어 거의 지표면에 붙어있기 때문에 지표면으로부터 더 많은 복사열을 받게 된다. 따라서 대기에 의한 열 손실이 두 온도의 차이를 만들었다고 생각할 수 있다.

    참고자료

    · 없음
  • AI와 토픽 톺아보기

    • 1. Thermistor를 이용한 온도측정
      Thermistor는 온도에 따라 저항값이 변하는 특성을 이용하여 온도를 측정하는 센서입니다. 이 센서는 비교적 저렴하고 정확도가 높아 산업, 가전, 의료 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 온도 측정 범위가 넓고 반응속도가 빠르며 소형화가 가능하다는 장점이 있습니다. 하지만 온도 변화에 따른 저항 변화가 비선형적이므로 정확한 온도 측정을 위해서는 보정이 필요합니다. 또한 열적 안정성이 낮아 장기간 사용 시 특성이 변할 수 있다는 단점이 있습니다. 따라서 애플리케이션의 요구사항에 맞는 thermistor를 선택하고 적절한 보정 및 온도 보상 기술을 적용해야 합니다.
    • 2. 차압센서를 이용한 속도측정
      차압센서는 유체의 흐름에 따른 압력 차이를 측정하여 유속을 계산할 수 있는 센서입니다. 이 센서는 유량, 유속, 유체 속도 등을 측정하는 데 널리 사용됩니다. 차압센서는 유체의 흐름을 방해하지 않고 비접촉식으로 속도를 측정할 수 있어 산업 현장에서 유용하게 활용됩니다. 또한 정확도와 반응속도가 우수하며 다양한 유체에 적용할 수 있습니다. 하지만 유체의 점성, 온도, 밀도 등에 따라 측정값이 달라질 수 있어 이에 대한 보정이 필요합니다. 또한 센서 설치 위치와 배관 구조에 따라 측정 정확도가 달라질 수 있습니다. 따라서 차압센서를 활용할 때는 이러한 요인들을 고려하여 적절한 설치 및 보정 기술을 적용해야 합니다.
    • 3. 변위센서를 이용한 각도측정
      변위센서는 물체의 움직임이나 위치 변화를 감지하여 각도, 거리, 변위 등을 측정할 수 있는 센서입니다. 이 센서는 로봇, 자동화 기계, 항공기 등 다양한 분야에서 각도 측정에 활용됩니다. 변위센서는 접촉식과 비접촉식으로 구분되며, 각각의 장단점이 있습니다. 접촉식 센서는 정밀도가 높지만 마모와 마찰로 인한 오차가 발생할 수 있고, 비접촉식 센서는 마모가 없지만 측정 거리에 따른 정밀도 저하가 있습니다. 따라서 애플리케이션의 요구사항에 맞는 변위센서를 선택하고, 설치 환경과 측정 조건을 고려하여 적절한 보정 및 신호처리 기술을 적용해야 합니다. 또한 센서의 반복성, 선형성, 히스테리시스 등 특성을 면밀히 검토하여 정확한 각도 측정이 가능하도록 해야 합니다.
    • 4. 홀 센서를 이용한 회전수 측정
      홀 센서는 자기장의 변화를 감지하여 회전 속도나 회전 각도를 측정할 수 있는 센서입니다. 이 센서는 모터, 엔진, 터빈 등의 회전 속도 측정에 널리 사용됩니다. 홀 센서는 비접촉식으로 동작하여 마모나 마찰이 없고, 내구성이 뛰어나며 고속 회전에도 적합합니다. 또한 소형화가 가능하고 가격이 저렴하여 산업 현장에서 많이 활용됩니다. 하지만 자기장 변화에 민감하므로 외부 자기장 간섭에 의한 오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 홀 센서를 사용할 때는 자기장 간섭을 최소화할 수 있는 설치 환경을 조성하고, 적절한 신호처리 기술을 적용하여 정확한 회전수 측정이 가능하도록 해야 합니다.
    • 5. GPS를 이용한 위치 및 속도 측정
      GPS(Global Positioning System)는 위성으로부터 수신한 신호를 이용하여 위치와 속도를 측정할 수 있는 기술입니다. GPS는 실외에서 정확한 위치와 속도 정보를 제공할 수 있어 자동차, 선박, 항공기 등의 항법 시스템에 널리 활용됩니다. GPS는 전 세계적으로 신호를 수신할 수 있고, 실시간으로 위치와 속도를 측정할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 건물, 터널, 산악 지형 등 GPS 신호가 차단되는 환경에서는 정확도가 떨어질 수 있습니다. 또한 위성 배치, 대기 상태, 전리층 등 외부 요인에 따라 측정값의 오차가 발생할 수 있습니다. 따라서 GPS를 활용할 때는 이러한 한계점을 고려하여 보정 기술을 적용하고, 필요에 따라 관성항법장치(INS) 등 다른 센서와 융합하여 정확도를 높일 수 있습니다.
  • 자료후기

      Ai 리뷰
      RC CAR 주행을 통해 Thermistor, 차압센서, 변위센서, 홀 센서, GPS 등 다양한 센서들의 원리를 이해하고 측정 데이터 분석을 통해 성능을 검증하였다.
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