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서미스터를 이용한 온도 변화에 따라 LED가 작동하는 회로 실험

? 온도 변화에 따라 LED가 작동하는 회로 실험1. 실습 제목(1) 센서 모듈 기본 실험① 서미스터 특성 실험(2) 응용제작 실험① 서미스터를 이용한 온도 변화에 LED 동작 회로② 전압 출력형 IC 온도 센서를 이용한 LED 동작 회로2. 목적 : 온도변화에 따라 LED가 점등되는 회로를 구성 한 후, 센서 주위의 온도를 달리하여 출력 전압이 어떻게 나오는지 확인하고 기록한다. 이로 하여금 온도 센서 소자의 특성을 파악하고, 이해한다.3. 사전지식? 온도센서1. 온도센서의 개요(1) 온도센서의 원리온도는 원자 또는 분자가 갖고 있는 미세한 범위의 진동 운동에너지의 크기라고 정의된다. 금속선이나 반도체의 저항 값은 온도에 따라 변화하는 성질이 있다. 또한 종류가 다른 금속선의 결합접점을 가열하면 기전력이 발생하는 경우도 있다. 여기서 발생하는 저항이나 기전력을 측정하여 온도를 구하는 방법이 온도센서의 원리이다.온도 센서에 응용되는 물리적 효과로서는 ① 물질의 열팽창 ② 제벡 효과 ③ 전기저항의 온도특성 ④ PN접합의 온도특성 ⑤ 열 방사 ⑥ 광전 효과 ⑦ 초전 효과 ⑧ 광 파이버 외에 유전율·투자율의 온도 변화, 탄성 진동의 온도 변화, 열 잡음 등이 있다.(2) 측정 방법에 따른 온도센서의 분류1) 접촉 온도센서: 피측정물, 환경에 직접 센서를 접촉시켜 측정2) 비접촉 온도센서: 피측정물에서 방사되는 적외선을 떨어진 장소에서 측정접촉형 방식비접촉형 방식측정물의 크기피측정물의 온도가 변할 수 있고 작은 물체의 측정이 어려움작은 물체도 측정가능응답속도고속으로 움직이는 물체에 부적합고속으로 움직이는 물체도 측정가능측정상태접촉상태에서 측정가능원거리 측정가능측온점임의의 개소에서 측정가능(내부온도 가능)표면온도온도범위2000℃ 정도고온 측정 가능수명일반적으로 단명길다(3) 온도센서를 실제 사용 시의 검토사항1) 검출대상의 온도 범위2) 감도, 정밀도, 잡음3) 응답 속도4) 실장 회로5) 치수 형상6) 기계적 강도, 내후성, 내열성7) 생산성, 가격2. 접촉형 온도 물질을 적용하는 연구들이 진행되어 왔으며, 그 하나는 서미스터의 장기 신뢰성을 향상시키려는 연구로서, 그 결과로 신뢰성의 interchangeable 서미스터 등이 개발되었다. 또한 고온에서 사용할 수 있는 서미스터의 연구개발도 수행되었는데, 다양한 물질의 연구로 인해 10000C에서 작동 가능한 서미스터도 가능하게 되었다.원료로 쓰이는 재료는 주로 Mn, Ni, Co, Fe 등 전이금속의 산화물이며, 고전적인 세라믹 제조기술을 이용한 disk형, diode형, chip (in epoxy, in glass)형 등과 후막 혹은 후막 적층 process를 이용한 표면실장형, 박막형 등으로 구별할 수 있다. 서미스터는 가격이 저렴하고 온도 변화에 따른 저항의 변화율이 크기 때문에 정밀한 온도 측정이나 관리할 수 있는 센서를 제작하기 용이하다. 또한 상대적으로 높은 상온 저항값을 구현할 수 있다.2) NTC 서미스터의 전기온도 특성i) 저항의 온도 의존성σ=σ0exp(-ΔE/2kT)로부터 서미스터 저항 값의 온도 의존성은 다음 식에 의해 표현되어진다.RT=RNexp {B(1/T-1/TN) } 식.1여기서 RT는 온도 T에서의 NTC 서미스터의 저항 값이고 RN은 온도 TN에서의 NTC 서미스터의 저항 값이며 T 와 TN각각 주위 온도와 기준온도를 나타낸다. 또한 B는 B정수라는 NTC 서미스터의 물질상수이고 이것은 electron이 hopping하기 위한 activation energy와 관련이 있다.그러나 B정수 자체도 온도에 의존하기 때문에 NTC 서미스터의 실제특성은 위의 식은 단순히 근사식일 뿐이다. 따라서 위의 근사는 온도에 따른 저항 값이 충분히 정밀도를 유지할 수 있는 한정된 온도영역에 제한적으로 사용되어져야 한다. 더 정확한 접근을 위해서는 Steinhart-Hart eq.과 같은 수식이 사용되어진다.1/T=A+BlogR+ClogR3 식 3.Steinhart와 Hart는 위의 수식을 이용하여 -200C와 1200C의 구간에서 최대 0.0230C의 편차를positive temperature coefficient) 서미스터는 어떤 온도(switching dhseh)에 도달하면 상전이에 의해 온도가 상승함에 따라 저항값이 급격히 증가하는 성질을 갖는 소자로 정의된다. PTC의 특징은 특정 온도에서 저항이 급격히 증가한다는 데에 있다. 이중 대표적인 BaTiO3계 PTC 서미스터를 살펴보도록 하자. 이 서미스터는 BaTiO3에 소량의 dopant를 첨가하여 만드는데 그 dopant는 희토류계 원소이다. Ba의 일부를 Sr이나 Pb로 치환하여 Curie 온도의 이동이 가능한 n형 산화물 반도체의 일종으로 볼 수 있다. 특정 온도, Curie 온도이하에서 BaTiO3는 tetragonal이지만 그 이상에서는 cubic으로 변하므로 저항 값이 급격히 증가한다. 크게 나누어서 저항-온도 특성,전류-전압 특성(static characteristics), 및 전류-시간 특성(dynamiccharacteristics)의 3가지 기본 성질을 가진다. 이러한 성질들을 이용하여 color TV및 color moniter의 degaussing회로 소자, 전열기기의 정온발열소자, 온도 센서 및 각종 전자회로의 과전류(과열)보호 소자 등으로 폭넓게 응용되고 있는 전자, 전기 기능 부품으로 산화물반도체의 일종이다.2) 재료PTC 서미스터 재료로는 BaTiO3계 세라믹스나 ZnTiNiO계 세라믹스 및 탄소분말과 유기 binder로 이루어진 polymer계 등이 있는데 가장 많이 사용되는 것은 BaTiO3계 세라믹스계의 서미스터의 조성의 구성은 다음과 같다.Perovskite 구조를 가지는 BaTiO3를 기본 조성으로 하여 La2O3, Nb2O5, Y2O3 등을 첨가하면 반도체화(n-type)하며 밑 그림과 같은 PTC효과를 나타낸다. BaTiO3계 PTC 서미스터가 단독으로 사용될 경우 Curie 온도는 1200C부근에 존재하지만, 세라믹스의 성분을 약간만 변화시키면 고온과 저온 양쪽으로 Curie온도를 조절할 수 있다. Ba의 일부를 Pb 생성된다.이것은 Schottky형 potential layer(back-to-back Shottky barrier)로 결국 전자가 이동할 때 potential barrier가 된다.Ns와 Nd를 각각 grain surface의 occupied acceptor state의 농도와 bulk donor state의 농도를 나타낸다고 할 때 Depletion layer의 두께 b=Ns/Nd이다.또,barrier height Φ는 BaTiO3가 linear한 isotropic dielectric이라는 가정하에 Poisson’s eq.을 1차원적으로 풀면 다음과 같다.Φ0=e2b2/2εr ε0 식 12.실제로는 위식에서 εr대신에 εeff를 사용하여야하며 그 이유는 depletion region의 두께가 매우 얇아 사실상 field strength는 105~106V/cm의 높은 값을 가지기 때문이다. 이때 εeff는 다음과 같이 표시된다.εeff= (εrEz+Pz)/Ez 식 13.위의 두식으로부터 Φ0값을 log ρ Vs. T 를 plot하게 되면 다음 그림과 같다.저항률과 barrier height은 다음과 같은 관계이다. ρ 는 exp(Φ0/kT)에 비례하므로 따라서 Tc이하에서 εeff값이 매우 높아 barrier height가 매우 낮은 Φmin 가진다. 즉, ρ는 exp(Φmin/kT)에 비례하게 되어 저항이 매우 낮아진다.이제 Tc이상의 온도에서는 유효유전율 값이 감소하면서 barrier height은 증가하게 되어 저항이 높아진다. Tc 이상에서는 다음과 같은 관계식이 성립한다.Φ0= A/ εr= A/C *(T-Tc) 식 14.ρ는 exp[(A/Ck)(1-Tc/T)]에 비례하게 되어 저항률은 온도에 대해 지수적으로 증가한다. 그렇지만 이러한 비례는 모든 acceptor state가 모두 채워지기 전까지 다시 말해 barrier height이 증가하면서 acceptor가 Fermi level에 도달할 때 까지만 성립되어 acceptor state가 Fermi리미, 전자 모기향 등에 이용한다. 또한 과전류 보호에도 이용한다.iii) 전류-시간 특성PTC 서미스터에 일정 이상의 전류를 인가하면 자기발열로 일정의 시간이 경과한 뒤 Curie 온도에 도달하게 되면 다음 그림과 같이 저항이 급격히 증가함에 따라 전류를 제한하는 작용이 일어나게 된다. 이 특성을 이용하여 전류 감쇄(제한)기능 소자나 delay 회로와 degaussing 회로 소자로 사용할 수 있다. TV의 새도 마스크를 통과한 빔이 스위칭 시 자기의 영향을 받기 때문에 역으로 전류를 걸어주어서 이 자기의 영향을 상쇄하려 한다. 그렇지만 이 전류를 서서히 줄여서 없애줘야 하므로 써미스터를 이용한다. 전류의 양이 크면 클수록 PTC 자체의 Joule 열이 크게 발생하므로 동작시간도 그만큼 빨리 동작한다.5) PTC 서미스터의 기술동향과 전망PTC 서미스터의 재료로 주로 이용되는 BaTiO3의 경우 오늘날 전자, 전기공업의 발달에 기여한 정도가 매우 크며 폭넓게 활용되고 있는 물질이다. 1944년에 Perovskite구조인 BaTiO3의 강유전성이 발견되면서 주목을 받게 되었고, 1950년에 반도체 성질,1959년에 압전 현상 발견 등으로 재료(기본조성 및 각종 첨가물)개발,전기적 용도 개발 및 기초적 물성 연구가 각 방면에서 활발히 추진된 결과 마침내 고유전capacitor, 반도체 condenser, 세라믹 filter, resonator, 압전 speaker, PTC 서미스터 등 전기적 특수기능을 발휘하는 전자 세라믹 부품들이 탄생되었고 오늘날 전자산업에서 큰 비중을 차지하게 된다.Philips사에서 Verwey 등을 중심으로 원자가 제어형 산화물 반도체의 연구를 시작하여 1955년에 BaTiO3계 PTC 특성을 발표하고 Haayman 등이 특허를 획득함으로써 PTC 서미스터 소자가 탄생하게 되었다.전도기구는 hopping 전도설, band 전도설 등이 있으나 설득력이 부족하여 실용화가 활발한 현재까지도 규명되지 않고 있어 많은 학자들의 연구 대상이 되고

공학/기술| 2014.01.12| 22페이지| 1,500원| 조회(988)

온도, LED, 센서, 서미스터, 센서계측공학

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인체 감지 센서를 이용한 자동문 실험, 부저실험, 멜로디 실험

? 인체 감지 센서 실험1. 실습 제목(1) 센서 모듈 기본 실험① 인체가 검지되면 LED가 점등되는 회로② 감도 조절 실험③ 센싱 후 출력 지속 실험(2) 응용제작 실험① 사람이 접근하면 전등이 켜지는 회로② 사람이 접근하면 열리는 자동문③ 침입자 경보기☞ 부저 실험☞ 멜로디가 나오는 침입자 경보기☞ 침입 장소를 알려주는 멜로디 실험2. 목적 : 초전센서를 이용하여 사람이 접근하게 되면 LED가 점등되거나, 부저가 울리며, 또는 문이 열리는 회로를 구성하는 등 다양한 회로를 구성한 뒤, 정상 작동을 하는지 확인하고, 소자 값을 조정하여, 그 변화에 따른 현상을 기록하며, 회로를 이해한다.3. 사전지식① PIR(Pyroelectric Infrared Ray) sensor1. PIR Sensor의 정의PIR Sensor는 적외선을 받아들이는 Sensor라 할 수 있다. 보다 정확히 말하면 일정한 적외선을 띤 물체가 움직이는 것을 감지하는 Sensor가 정확한 표현이고 외국에서는 Moving IR Detector라 표현하기도 한다.2. PIR Sensor(Dual Type)의 구성요소 & 동작원리 및 특징인체의 온도는 36.5℃이다. 이 범위는 적외선범위이기 때문에 IR로 표기한다.그러나 인체의 온도는 일정하나 사람에 따라서는 방사되는 양에 많은 차이가 있기 때문에 실제로 IR Detector로 측정하면 보통 9.4～10.4 정도로 나타난다. 일정한 양의 적외선을 띈 물체가 움직이면 감지하여 출력을 내게된다. 그러므로 사람이 움직임이 없으면 출력은 나오지 않게 된다.Sensor표면에 Window가 있는데 상당히 중요한 역할을 한다. Window를 엄밀히 표현하면 편광 Filter이다. 일정한 주파수 대역만 통과시키는 역할을 하므로 Sensor 성능을 가늠하는 중요한 역할을 한다. 내부에는 아주 작은 Element가 있으며 신호를 증폭시키는 FET라는 소자가 있다.Sensor가 처음에는 정상으로 동작하다가 시간이 경과하면 오동작을 하는데 그 이유 중에는 Sensor 가장 바람직한 선정 방법이다.5. Fresnel의 역할아무리 최고급의 PIR Sensor를 사용하였다고 하여도 F-Lens를 제대로 선정하지 않았다면 제성능을 발휘하지 못한다. F-Lens없이 PIR Sensor만 사용하여 동작시키려면 감지거리는 상당히 짧으며 감도 또한 좋지 않게 된다. 그러므로 그러한 현상을 해결하기 위하여 F-Lens는 반드시 필요하다. F-Lens의 주요 역할은 감지거리의 확대와 감도를 극대화 하는데 있으며 외부의 바람의 영향을 막아주는 역할과 외부의 잡 빛의 영향을 막는 역할을 한다. 선정시의 중요한 점은 필요한 감지거리 및 각도를 확인하여야 하며 용도와 맞추어 F-Lens의 형상을 정해야 한다. F-Lens선정시 Focus가 정확하고 정밀하게 제작되었는지, 재질, 광택도를 보면 쉽게 좋은 제품을 선정할 수 있다.6. 애완동물 감지애완 동물은 여러 동물이 있으나 사람과 대정을 나누는 동물을 뜻한다. 일반적인 애완동물은 강아지, 고양이를 주로 표현하는데 그들의 체온은 인체의 체온과 거의 비슷하다.그렇기 때문에 PIR Sensor가 사람과 애완동물을 구별하지 못한다.전 세계의 많은 경보기, 조명업체에서 PIR Sensor를 이용하여 구별하는 제품을 개발 하고는 있으나 완벽하게 해결하지 못했다.기존의 PIR Sensor를 이용하여 구별하는 방법으로는(A) PIR Sensor를 여러개 사용하여 사람의 움직임과 동물의 움직임의 형상으로 구별하는 방법(B) PIR Sensor를 상하로 구성하는 방법.이와 같은 방식으로 하고 있으나 이 역시 완벽하게 구별하는 방법은 아니다.7. 무선 신호에 의한 오동작RF 신호에 대한 오동작은 Sensor에 따라서 차이가 있으나 특성상 PIR Sensor가 상당히 작은 외부신호에도 동작을 하므로 가장 쉬운 해결책은 알고리즘으로 해결하는 것이 그나마 좋은 해결방법이다. 그렇지만 Micom IC를 사용하므로 생산단가가 상승하게 되는 단점이 있다. 다른 방법이 있다면 Sensor Module Case 내부에 전자파 방것 또한 많은 문제점이 있다. 예를 들면 Ultrasonic Sensor로서 한다면 어느 정도 복잡한 영역을 감지 할 수 있다. Ultrasonic Sensor는 공기의 흐름이나 바람의 영향을 상당히 많이 받으므로 이러한 방식의 경보기를 설치하였다면 경보기 동작시 창문이나 외부의 바람이 유입되지 않아야 하는데 현실적으로 어려운 문제이다.일본의 많은 경보기 메이커에서 Ultrasonic Sensor을 사용하고 있으나 소비자들의 불만이 그리 많지 않다. 그 이유는 선진국의 소비자는 Ultrasonic Sensor를 적용한 제품은 어느 정도 오동작을 하는 것에 대해 인정하고 있기 때문에 우리나라하고는 상황이 다르다.11. PIR SensorPIR Sensor의 응용 범위는 상당히 광범위하며 현재 적용되는 제품 또한 많다.현재 모든 전자, 기계등의 제품은 실제적으로 성능에는 한계에 도달하였다. 그러면 그러한 제품에 적용하여 보다 편리성을 강조한 제품이 현재의 시장을 주도하고 있는 것 또한 사실이다. 현재 실용화된 제품을 보면, 가장 많이 응용되고 있는 분야는 조명과 경보기 분야이며 공기청정기, 에어콘, 정수기,TV, 자동차, 광고판, 전화기, 냉장고,전자렌지 등 가전제품에 응용되고 있다. 국내 가전업체에서도 점차 적용이 가속화 되고 있는 실정이다.?② IC LM324센서의 미약한 신호를 증폭하고 Low pass filter와 비교기 등 다용도로 사용 가능한 OP-AMP이다. 14핀 칩에 4개의 OP-AMP가 내장되어있고, 동작 가능한 전원전압의 범위가 넓고 구하기 쉬우며 저렴하여 널리 사용되는 IC 이다. 성능면에서는 매우 우수하지 않으나, 웬만한 용도에는 사용에 손색이 없다. LM324는 전 세계 반도체 회사에서 동등품을 생산하는데 KIA324, NJM324, KA324, HA17324 등이있다.③ IC 78L088V가 출력되는 정전압 IC이다. 78L08이 입수가 어려우면 7808을 사용하는것도 무방하나 입력/출력의 핀 순서가 다르므로 확인하고 사용해야된다. 78 = {V _{o}} over {V _{i}} =- {R _{7}} over {R _{6}} = {470㏀} over {47㏀} =-102㏁`일`경우`이득``A _{v} = {V _{o}} over {V _{i}} =- {R _{7}} over {R _{6}} = {2㏁`} over {47㏀} =-42.5R7센서 반응 거리1㏁약 10㎝470㏀약 5㎝2㏁약 15㎝3. 출력신호 유지 실험을 한다.(128 및 138쪽 참조)그림 (6-3)의 콘덴서 C8 값을 10㎌ 교체할 때 유지시간을 기록한다.그림 (6-3)의 콘덴서 C8 값을 33㎌ 교체할 때 유지시간을 기록한다.C8LED 유지시간2.2㎌약 5.4초10㎌약 13초33㎌약 44초① LPF(Low Pass Filter) 및 증폭기이 부분은 2개의 OP-AMP로 구성하였다. 센서에서 감지된 신호는 매우 미약하므로 증폭을 하여 신호의 크기를 크게 하는 것은 당연하다. 또 사람이 있는지 없는지를 감지하는 것보다 사람의 움직임이 있을 때 감지하는 것이므로 사람의 움직임에 따른 전압의 변화를 출력하도록 하기 위하여 LPF를 사용한다. 회로에서 C2, C3, C6 등의 값이 LPF와 관련된 것이다. 초단의 OP-AMP는 LPF(Low Pass Filter)의 기능과 함께 약 100배(40dB)증폭을 한다. 초단의 입력회로는 센서에 내장된 FET에 직접 접속되었으며 입력전압 0V 근처에서 동작하므로 단전원으로 동작하도록 하는 OP-AMP의회로에 적합하다.② 비교기(Comparator)OP-AMP의 +,- 두 개의 입력전압을 비교하여 출력하는 부분이다. 회로에서 R8,R9,R10,R11에 의해 분압된 전압은 2V, 4V, 6V 이며, IC LM324의 5번, 12번, 9번에 가해진다. 7808에 의한 전원전압은 8V이고 47㏀ 저항 4개로 분압되므로 계산도 간단하게 2V, 4V, 6V 이다.LM324 출력 14번은 4V를 기준으로 상하로 움직이게 된다. 이때 14번의 전압이 6V이상이면 8번이 High가 되고 2V 이하이면 7번어당겨 접점이 붙게 되어 전구가 점등 됩니다. 반대로 OUT1에 전류가 흐르지 않으면 코일에도 전류가 흐르지 않게 되어 전구는 소등 됩니다.여기서 코일에 연결된 다이오드는 릴레이가 OFF 될 때 릴레이의 코일에서 발생되는 역기전력을 바이패스하여 주변의 소자가 망가지거나 오동작 되는 것을 방지하는 역할을 합니다. 그렇기 때문에 반드시 부착하여야 합니다.☞ 반도체 스위치를 사용한 센서등ㄱ. 반도체 스위치란?반도체 릴레이 (solid state relay, SSR)는 전기기계 릴레이와 다르게 움직이는 부품을 포함하지 않는 전자 스위치이다. 무접점 릴레이라고도 한다. 반도체 릴레이의종류는 빛에 반응하는 반도체 릴레이, 전압에 반응하는 반도체 릴레이와 두가지모두 반응하는 반도체 릴레이가 있다. 빛에 반응하는 반도체 릴레이는 부하에서광학적으로 분리된 상태이며 낮은 전압 신호로 제어한다. 일반적으로 빛에 반응하는 반도체 릴레이에서 제어 신호는 빛에 반응하는 다이오드가 동작하도록 발광 다이오드에 전압을 가한다. 광다이오드가 턴온되면, 연속된 사이리스터, 실리콘 제어정류기, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터의 스위치가 부하에 연결된다.SSR은 입력에 5V의 전압이 공급되면 내부의 LED가 켜지고 그 빛을 CdS 또는 포토 트랜지스터가 감지하여 트라이액을 ON 시켜 동작하게 된다.ㄴ. 트라이액을 사용한 전등 제어 회로여기서 MOC3021과 BTA06 그리고 1㏀ 저항 2개를 조합한 것이 SSR이라고 말할 수 있다. BTA06은 교류전원을 스위칭하는 트라이액이며 MOC3021의 제어를 받는다.SSR은 입력에 5V의 전압이 공급되면 내부의 LED가 켜지고 그 빛을 CdS 또는 포토 트랜지스터가 감지하여 트라이액을 ON 시켜 동작하게 된다.② 사람이 접근하면 열리는 자동문위 회로는 사람이 접근하면 자동문이 열리고 얼마간의 시간이 경과 후 자동으로 닫히는 자동문을 안테나를 이용하여 꾸며본 것이다.위 그림에서 안테나의 “Control” 은 센서모듈의 OUT2와 연결되어있다. 안테나 한다.

공학/기술| 2014.01.12| 19페이지| 2,000원| 조회(654)

초전센서, 멜로디, 자동문, 부저, 인체감지센서

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홀센서를 이용한 자석으로 열리는 자동문 / 자석으로 닫히는 자동문

1. 실습 제목 : 자석으로 열리는 자동문 / 자석으로 닫히는 자동문2. 목적 : 안테나를 자동문으로 삼고, 자동문을 원하는대로 제어하여 동작되게하기 위해 안테나의 동작조건을 살펴본다.또, 홀 센서를 이용해 자석이 가까이 있음을 인식하여 자동으로 열리거나닫히는 회로를 꾸며보고, 홀 센서의 동작 원리를 이해하며, 캐패시터 값을조정하여 안테나에 어떤 영향을 미치는지 실험을 통해 알아본다.3. 사전지식(1) Hall Sensor홀 소자는 옆의 그림과 같이 반도체편에 리드선을 4 개 부착한 간단한 구조이다. 반도체에 전류 I 를 흘리고 전류에 직각인 방향으로 자계 B를 가하면 전류와 자계의 양자에 직각 인 방향으로 전압 V 를 발생하는 홀효과(Hall Effect)가 이 소자의 동작 원리이며, 이중 입력 단자가 전류 단자이고 출력 단자가 홀 전압 단자로 표시된다.홀 소자용의 반도체 재료로는 Ge, Si, InAs, InSb, GaAs 등이 이용된다. 이 중에서도 GaAs 재료를 이용한 홀 소자가 용도 특성이 우수하여 주목받고 있다.홀 소자의 구조로서는? 단결정 재료를 박편화한다.? 반절연 재료에 에피텍시얼법과 이온 주입법으로써 활성화 영역을 만든다.? 진공 증착으로서 박막 소자를 IC기술을 이용하여 제작한 것 등이 있다.홀 소자 이용법에는 다음의 3 가지가 있다.? 센서에 일정 전류를 흘려 놓고 자계와 자계로 변환된 다른 물리량을 검출하는 방법? 센서에 흐르는 전류, 자계의 양자를 바꾸어 2가지 양의 승산 작용을 이용하는 방법? 정자계로써 입력 단자에 전류를 흘렸을 때의 센서 출력과 같은 방향의 전류를 출력단자에 흘리면 입력 단자에 최초의 전류는 역방향의 홀 전압이 유기되는 현상을이용하는 방법홀 소자의 구동 방식에는 정전류 방식과 정전압 구동 방식이 있는데 정전류 방식은 홀 전압이 반도체 기판의 전자 밀도에 의존하고, 정전압 구동 방식은 전자 이동도에 의존한다.홀 소자의 동작원리는 다음과 같다.홀 소자의 특징은 다음과 같다.? 용도 변화에 따라 특성 변화가 크다.? 소형화할 수 있다.? 자계의 비례성이 양호하다.홀 소자는 VTR과 레코드 플레이어, 플로피디스크에 사용되고 있는 각종 브러시리스 모터의 응용 이외에 자속계, 전류계, 자기 기록용 헤드, 전위계, 회전계, 속도계, 전력계, 주파수 변환기, 아이솔레이터, 자이레이터 등 다방면에 응용되고 있다.(2) Hall ICSi 홀 소자는 자계 감도가 10~2OmV/KOe 정도이고, 다른 재료를 사용한 것보다 감도가 낮은 결점이 있다. 이 결점을 개선하기 위해 IC 기술을 사용해 신호 처리 회로를 센서와 일체화 시킨 것이 Si Hall IC 이다.현재 많은 온도 센서, 압력 센서, 광센서 등의 제품이 IC 화되었지만 그 중에서 Si Hall IC 는 최초로 IC 화된 센서이다.Hall IC의 특징은 다음과 같다.? 전자 회로와 일체화되어 있으므로 센서 전체적으로 감도가 높다.? IC 제조 기술을 이용하고 있으므로 생산이 용이하다.? 목적에 맞는 신호 전압이 얻어진다.? 불평형 전압이 크고 처리가 곤란하다.홀 IC 에는 출력이 자계 강도에 비례하는 리니어형 센서와 임계값 이상의 자계로써 ON/OFF 하는 스위치형 센서의 2종류가 있다. 스위치형은 스위치 동작을 확실히 하기 위해 고의로 히스테리시스 현상을 갖게 하고 있다.홀 소자의 제조 기술에는 바이폴러와 MOS 기술이 사용되고 있지만 상품화되고 있는 센서는 바이폴러형이다. Hall IC는 자기 인터럽터, Hall 모터, 무접점 디스트리뷰터, 자속계, 전력계, 전위계, 변위계, 회전계, 스위치, 키보드 스위치 등에 널리 활용되고 있다.4. 실험 준비물자석으로 열리는 자동문명 칭수 량명 칭수 량DC SUPPLY1러그판1소형TEST기1인두기1안테나1인두 받침대1홀센서A31441납?TR (2SD947)1점퍼선?캐패시터(10㎌)1니퍼1캐패시터(33㎌)1스트리퍼1저항 (470Ω)1롱로우즈 플라이어1저항 (1㏁)1자석으로 닫히는 자동문명 칭수 량명 칭수 량DC SUPPLY1러그판1소형TEST기1인두기1안테나1인두 받침대1홀센서A31441납?TR (KTA1266)1점퍼선?캐패시터(10㎌)1니퍼1캐패시터(10㎌)1스트리퍼1저항 (470Ω)1롱로우즈 플라이어1저항 (33㏀)1● 자석으로 열리는 자동문< 실험순서 >1. 회로와 같이 제작한 후(Emitter) A점의 전압을 측정한다.* 안테나가 동작할 때 동작하지 않을 때 (자석을 센서에 접근)2. 센서에 자석을 가까이하여 동작을 시작한 후 안테나가 원위치 할 때 까지의 시간을측정한다.3. 시간 (시정수)을 조정하는 콘덴서C _{1}값을 33㎌ 로 교체한 후 2번 항의 실험을 한다.측정항목측정값1. A점 전압값동작할 때 (ON) 8.36 V동작하지 않을때 (OFF) 0 V2. C값이 10㎌일 때 시간7.74 sec3. C값이 33㎌일 때 시간28.74 sec< 자석으로 열리는 자동문 촬영 >● 자석으로 닫히는 자동문< 실험순서 >1. 회로를 조립하고TR _{1}의 P점 (콜렉터)의 전압을 측정한다.콘덴서자석10 ㎌100 ㎌근접할 때11.3 V11.1 V멀리할 때0 V0 V2. 자석을 근접 시킬 때 A점과 P점 전압 측정콘덴서 10 ㎌ 일 경우측정지점자석A 점P 점근접할 때0 V11.13 V멀리할 때11.2 V0 V콘덴서 100 ㎌ 일 경우측정지점자석A 점P 점근접할 때0 V11.13 V멀리할 때10.6 V0 V3. 전해 콘덴서 100㎌ 16V의 값을 작게한 후 변화 상태를 관찰한다.(10㎌ 16V)

공학/기술| 2014.01.12| 8페이지| 1,500원| 조회(912)

자석, 센서공학, 홀센서, 자동문

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cds셀을 이용한 어두워 졌을 때 부저가 울리는 회로, LED가 점등되는 회로

1. 실습 제목 : 어두워 졌을 때 부저가 울리는 회로 / LED가 점등되는 회로2. 목적 : CdS 셀을 이용하여 그 동작 특성을 파악하고, 부저와 LED를 작동 시키는 실험을 한다.3. 사전지식CdS 셀기기의 눈으로 활약하는 광전 변환 소자는 현대 인류 생활에서 뗄 수 없는 중요한 비중을 차지하고 있다. 그 중에서도 CdS 셀(Cadmium Sulfide Cell)로 대표되는 광도전 소자는 그 특성을 알기 쉽고, 소형이고, 견고하며 사용하기 쉬워 가장 폭 넓게 쓰이고 있다. CdS 센서는 황하카드뮴의 약자이며, 한마디로 빛을 감지하는 센서이다. 어두운 곳에서는 높은 저항 값을 가지고 있다 빛이 밝아질수록 내부 저항 값이 낮아지는 성질을 이용한 것이다. 이 CdS 셀은 카메라에서 적성 노출을 검출하고, 건물 내부에 설치하여 연기를 감지하게 되면 화재를 알린다던가, 굴뚝에서 뿜어내는 연기를 제어하여 공해 방지를 하는 등 인간의 눈을 대신하여 모든 분야의 구석 구석에서 활약하고 있다.가장 많이 이용되고 있는 제조 방법은 소결법이며, 다결정의 박막을 만들어 광도전성을 얻고 있다. 이것은, 절연체인 세라믹 기관 위에, 소정의 불순물을 첨가한 CdS 원료 분말을 도포하여 약 600℃의 불활성 가스 등의 분위기 속에서 소결하여 만들어 진다. 얻어진 광도전층은 진공 증착법 등으로 전극이 붙여지고, 빛을 도입하기 위해 투명한 용기에서 봉입, 최종적인 모양으로 다듬어 진다. 일례로써, 메탈 봉입형의 분해도를 그림 18-10에 보인다.?CdS 셀은 빛의 강약에 따라 그 양단 저항치가 변화하는데, 빛이 셀 때는 저항이 낮아지고, 빛이 약해지면 저항이 증가한다. 암흑 상태에서는 거의 절연 상태에 가까운 저항값이 되는데 그 실험식은 다음과 같다.??L(빛의 강도)을 횡축에, R(CdS 셀의 저항치)을 종축에, 각각 대수 눈금으로 잡으면 거의 직선적으로 저항치의 변화가 나타난다. 그림 18-11은 그 예로서 회로 설계상 빛의 레벨이 가장 중요하다. 600W의 전등에서 1m 떨어진 곳에서는 약 100룩스가 된다. 위식에서 γ는 그림 중의 직선의 경사를 보이는 지표로써, 시판 CdS 셀 가운데에는 1에서 1/2까지의 것이 있다. 다음은 파워의 문제인데 CdS 셀은 빛의 존재를 무시하고, 파워 계산을 할 수 없다. 왜냐하면 빛의 변화에 따라서 시시각각 그 저항치가 변화하기 때문이다. 그 관계를 그림 18-12에 보였다.4. 실험 준비물명 칭수 량명 칭수 량DC SUPPLY1 대제너다이오드 1N47401 개CdS 셀1 개트랜지스터 2SC31982 개저항 10㏀1 개트랜지스터 2SA5621 개저항 4.7㏀1 개LED 적색1 개저항 15㏀1 개부저1 개저항 1㏀2 개회로 기판1 개저항 470Ω1 개인두기1 개저항 3.3㏀1 개LUX METER1 개저항 22㏀1 개납약 간가변 저항 1㏀1 개점퍼 선약 간캐패시터 3.3㎌1 개소형 테스터기1 대5. 실험회로?부품 배치 사진제작 패턴 사진6. 실험순서? Cds에 광(빛)이 입사될 때 저항 값을 측정한다.? Cds를 가지고 (검은색) 빛을 차단할 때 저항 값을 측정한다.? 회로에 따라 부품배치도를 작성하고 조립한다.? 전원을 ON시킨 상태에서 가변저항 CR1을 조정한다.(적색 LED가 동작하기 시작할 때 까지)? Cds 투명창을 가지고 빛을 차단할 때 LED의 동작여부를 확인한다.? 실내를 어둡게 한(전등 소등) 후 광량을 LUX METER로 측정한다.7. Data sheet항 목측 정 값1. 빛이 입사될 때 Cds 양단 저항903 Ω2. 빛을 차단할 때 Cds 양단 저항5.81 ㏀3. 전원을 ON시키고, LED가 켜질 때 Es값4.38 V전원을 ON시키고, LED가 켜질 때 입사광량338 Lux전원을 ON시키고, LED가 켜질 때 R2 양단전압5.44 V4. 실내 전등 소등 후 LED 꺼질 때 광량 측정21 Lux실내 전등 소등후 LED 꺼질 때 R2 양단전압

공학/기술| 2014.01.12| 5페이지| 1,000원| 조회(820)

LED, 회로, 센서, 센서공학, 부저, cds셀, LED 점등, 센서 계측

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센서의 종류

우리 주변에서 쉽게 접할 수 있는 센서② 휴대폰㉠ 가속도센서 - 움직임을 감지하는 센서예를 들면 휴대폰 카메라를 이용하여 촬영한 사진을 나열하여, 휴대폰을 기울이면 다음 사진으로 차례로 넘어가는 기능을 들 수 있고, 또한 휴대폰을 세로에서 가로로 움직이면 화면이 그에따라 맞춤 조절 되거나, 제스처를 이용해서 전화걸기 등 오늘날 다양하게 응용되고 있습니다.㉡ 조도 센서 - 주변의 빛의 양에 따라 밝기를 조절해주는 센서날이 밝을 때는 LCD 화면을 더욱 밝게하여 빛에서도 화면이 잘 보일 수 있도록 하며, 반대로LG CYON 뉴 초콜릿폰어두울 때는 LCD 밝기를 낮춰 전력소모를 줄이는 기술로, 이를위해 조도센서가 휴대폰에 장착되고 있는 추세입니다.㉢ 터치 센서 - 화면을 직접 선택하여 이용할 수 있는 센서휴대폰 시장의 트렌드는 최근들어 터치스크린형이 인기를 끌고있습니다. 이 터치스크린을 이용한 휴대폰에는 터치 센서가 적용되어있습니다. 미세한 전류를 흘려 전류가 흐름에 반응하는 정전식 터치 센서와, 누르는 힘을 인식하여 작동하는 감압식 터치 센서가 있습니다.㉣ 근접 센서 - 얼굴이 가까워지면 터치스크린이 차단되는 센서터치스크린 휴대폰을 이용하여 전화통화시에 귀에 스크린이 닿는 경우가 있는데 이때 오작동을 막기위해 터치스크린을 차단시키는 근접 센서도 함께 탑재되고 있습니다.② 보일러가스보일러와 온도조절기난방용 보일러는 사용자가 임의로 스위치를 On/Off 하는 방법, 자동으로 On/Off 하는 방법이있으며 자동 On/Off경우 아래와 같이 3가지 방법이 있습니다.◈ 타이머에 의한 자동 On/Off◈ 실내온도 조절기의 실내온도 감지에 의한 On/Off◈ 보일러의 난방수온도 제어에 의한 On/Off위와 같이 3가지 방법에 의하여 자동 On/Off가 이루어지고, 실내온도 조절기와 난방수온도 제어기는 온도센서에 의해 보일러가 가동/중지됩니다.일정 온도 이하로 내려가게되면 자동으로 보일러를 가동시켜 온수를 이용할 수 있게 한다던지, 방 안을 따뜻하게 할 수 있습니다.③ 자동문적외선 센서가 이용된 자동문우리가 주변에서 흔히 볼 수 있는 자동문에도 센서가 들어가있습니다.먼저 출입문 앞에 깔린 매트 아래에 얇고 넓은 모양의 스위치를 장치해 이를 밟으면 작동되도록 하는 방식이 있습니다. 이는 구조가 간단하지만, 지나치게 무거운 물체가 통과하면 스위치가 망가질 수 있다는 문제가 있습니다.두번째로는 최근에 많이 사용되는 것으로 천장에 센서를 부착하는 방식이 있습니다. 이 방식은 다시 감지범위에 들어온 사람의 체온(파장 10μm정도의 원적외선)을 검출하는 방식과 적외선이나 초음파를 발사해 사람의 몸에 반사돼 들어오면 작 동하는 방식, 광선을 발사해 이것이 무언가에 의해 가로막히면 이를 감지해 작동하는 방식 등으로 나뉩니다.세번째로는 땅 밑에 검지판이나 고리 모양의 전선을 5cm 정도의 얕은 깊이로 묻어 두고 그 위를 지나가는 물체에 자기장에 변화가 생기면 문이나 차단기가 열리도록 하는 것으로, 주로 자동차 주차장 등에서 많이 사용되고 있다고 합니다.④ 리모콘리모콘리모콘의 원리는 버튼을 누를 때의 신호를 적외선에 실어 TV의 수신부로 보내는 방식입니다. TV수신부에는 포토다이오드(photo-diode)라는 것이 있어서 들어온 적외선을 전기신호로 바꾸어줍니다. 이 신호는 증폭과 검파 등의 회로를 거쳐 ON/OFF나 채널의 변환, 음량 조절 등 여러 가지 동작을 수행하게 됩니다.보통 우리가 쓰는 TV리모콘은 작용 범위가 대략 5미터 안팎이고, 금속 등 다른 물체에 의한 오작동이 없는 적외선 방식을 쓰고 있습니다. 작용범위가 너무 넓으면, 다른 기계에까지 영향을 미쳐서 위험을 초래할 수 있고, 초음파방식을 쓰면 금속의 스침이나 잡음만으로 잘못 작동하기 쉽기 때문이다. 이처럼 적정거리와 오작동방지에 적합한 것이 바로 적외선방식입니다. 적외선이란 가시광(可視光)과 전파 사이에 존재하는 전자파로서 리모콘용으로는 파장이 짧은 근적외선이 사용됩니다.⑤ 자동차자동차에는 기술이 발전함에 따라 해가 거듭할수록 첨단기술이 채용되고 있습니다. 그에따라 다양한 센서들도 추가되고 있는 상태입니다. 하지만 지난 도요타자동차 사태처럼 다양한 기술이 추가된다고 좋은 것 같지는 않습니다. 여러 시스템의 충돌로 인한 오류나 결함으로 인해 사고가 많이 나는 것 같기 때문입니다.대표적인 자동차 센서afs(에어플로우센서) : 공기의 질량을 계측합니다.aps(에어템프센서) : 공기의 온도를 계측합니다.map : 공기량을 계측, 공기의 밀도를 측정합니다tps : 운전자의 악셀링에 따른 스로틀밸브 개도를 측정합니다.wps(워터템프센서) : 자동차 냉각수의 온도를 측정합니다.o2센서 : 자동차 배기가스내의 산소량을 측정합니다.cps : 크랭크축의 회전에 따른 파형으로 각 실린더의 위치를 측정합니다.no1tdc 센서 : 캠축의 회전에 따라 1번 실린더 상사점을 계측합니다.aps(악셀포지션센서) : 1.2로 구성되어있으며 운전자의 악셀링에 따른 페달 정도를 측정하며 2번은 고장을 감시하는 역할을 합니다.휠스피드센서 : 각 바퀴안쪽에 장착되어 바퀴의 슬립을 감지합니다 (abs시스템)노크센서 : 실린더 벽면에 장착되며 실린더 내의 노킹을 감지합니다.mps(모터포지션센서) : (구형차량의 경우) 스로틀바디에 장착된 모터가 현재얼만큼의 위치에 작동되고 있는지 모니터링하는 센서입니다차속센서 : 차량의 속도를 측정하여 엔진및 밋션 ecu로 보내줍니다.유온센서 : 밋션 오일의 온도를 계측하여 밋션 컴퓨터로 보내줍니다.pg-a.b :각각 출력과 입력쪽에 위치하여 밋션내의 입,출력 속도를 밋션 컴퓨터에 보내줍니다.aqs센서 : 자동차 앞 범퍼 안에 부착되며 외부온도의 오염정도를 계측합니다.(에어컨관련)g센서 : 차량 내부에 장착되어 차량의 기울기를 계측하는 역할을 합니다. (eps관련)충돌감지센서 : 역시 차량내부에 부착되며. 이 센서의 감지와 2차기계적 스위치가 붙어야 에어백이 점화됩니다.차고센서 : ecs장착차량에 적용되며 차체의 높이를 감지하여 차속과 연계, 차체의 높이를 조절하는 기준 신호를 줍니다.이외에도 굉장히 많은 센서들이 차량 안에 탑재되어 있습니다.⑥ 엘리베이터승강기 바닥부분에 감지 센서가 설치됩니다. 정원 초과를 감지하기 위함인데,통상적으로 마이크로 스위치를 사용합니다. 스위치는 승객이 탑승하는 공간을 지탱하는 틀에 고정이 됩니다.이 상자가 일정무게에 도달하여 받힘부분으로 내려 가게되면 받힘 부분에 설치된 스위치는 동작을 합니다. 1명이 타도 눌려지지만 방진고무와 같은 것으로 쉽게 눌리지는 않고 순전히 무게에 의한 눌림으로 동작을 하는 것입니다.또, 전류에 의한 감지를 하는 것도 있습니다.하지만 이 모든 감지장치는 우리가 영화에서 보는 빔을 이용한다던가 하는 것은 아니고 순전히 기계적 전기장치를 이용해서 감지한다고 합니다.이뿐만 아니라, 버튼에도 센서가 사용되는데, 열감지센서를 이용하여, 손 끝에 살짝 닿기만 해도 선택되는 엘리베이터가 있는데 이는 센서를 활용한 사례라고 볼 수 있습니다.⑦ 센서등적외선 센서등아파트의 엘리베이터에서 내리면 천장에 등이 달려 있습니다.주변이 어두워지고 사람이 주위에 다가서면 저절로 등이 켜지게 됩니다.또한 이러한 등은 아파트나 주택의 현관에 많이 설치되어 있으며, 적외선 센서를 이용합니다.전등은 계속 적외선을 내보내고 수광부에서는 주변의 벽 등에 부딪혀 들어오는 적외선을 계속 감지하고 있습니다.사람이 엘리베이터에서 내리거나, 현관문을 열고 나오면 벽에 부딪히던 적외선이 사람에 반사되므로 수신되는 적외선에 변화가적외선 센서등 원리나타납니다.이러한 변화를 감지하여 전등에 일정시간 동안 불이 들어오게 합니다.이것은 일정한 거리 안에 새로운 물체가 있는지를 알 수 있도록 해 줍니다.등이 켜진 후 우리가 움직이지 않고 가만히 있으면 정해진 시간 후에 커진 등은 다시 켜지지 않습니다.

공학/기술| 2013.04.05| 8페이지| 1,000원| 조회(851)

센서, 감지기, 센서의 종류

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