센서 활용 기술(1) - 근접 센서

센서란?

센서(Sensor)는 우리가 느끼는 오감과 물리적 데이터를 디지털화하여 전기 신호로 바꾸어 주는 역할을 한다.

감각	감각기관	센서의종류
시각	눈	광센서
청각	귀	음향센서
촉각	피부	압력,온도,진동 센서
후각	혀	맛 센서
미각	코	지르코니아 센서

다양한 전자적 소자를 이용하여 우리가 온도, 습도, 압력, 진동, 음향과 같은 물리량을 특정 목적에 맞도록 전기 신호로 바꾸어 준다. PLC에서는 액츄에이터에서 나오는 이상신호나 정보들을 검출하여 PLC에 넘기는 역할을 하며 PLC는 이 전기적 신호를 가지고 특정 제어를 한다.

 

검출거리와 히스테리시스

그림을 보면 근접센서는 물체가 가까워지면 전기적 신호를 보낸다. 물체가 멀리서부터 점점 다가올 때 전기적 신호가 발생하는 거리를 검출거리라고 한다. 또한 물체가 OFF될떄는 검출거리보다 좀 더 긴 복귀 거리를 갖는데 이 복귀 거리와 검출거리의 차를 응차 거리라고 하며 이런 ON과 OFF시 차이를 만드는 것을 히스테리시스라고 한다. 

PNP와 NPN의 회로 구성

PNP 출력형과 NPN 출력형은 다른 포스팅이나 용어를 보면 베이스(B) 이미터(E) 등의 소자의 관계로 정의되지만, 수업시간에 이해한 바로는 DC 3 선식의 경우 갈색이+ 역할을 청색이 -역할을 흑색은 PNP와 NPN 출력방식에 따라 +,-역할이 바뀐다. PNP의 경우 흑색은 +역할을 하게 되어 부하의 반대쪽은 -로 연결해주어야 하며, 반대로 NPN의 경우 흑색은 -역할을 하게 되어 부하의 반대쪽을 +로 연결해주어야 한다.

 

SMPS와 터미널 그리고 램프

SMPS

우리가 사용한 SMPS는 220V 50~60HZ 가정용 전압을 공급받아 24VDC 전압의 출력을 뱉는 변압기 역할을 한다. 우리가 가정에서 사용하는 전기는 3상이기 때문에 L과 N선에 어디에 어떤 선을 바꿔 끼던 상관이 없다.

터미널

터미널은 같은 라인에 있는 소켓들 끼리 전기적으로 연결해주는 역할을 한다. 만약 내가 빨간색에 SMPS에서 나오는 24V선을 꽂는다면 나머지 빨간색 소켓은 모두 24V의 선과 같은 역할을 할 수 있다. 마찬가지로 파란색 터미널에 접지 부분을 연결하면 나머지 소켓들은 다 접지 역할을 할 수가 있다.

 

통전실험

램프

아래에 보면 두개의 소켓이 있다. 각각 +,- (방햐은 상관없다고 한다)에 연결하여 주면 불이 들어오게 된다.

 

근접센서

1) 유도형(고주파 발진형)

유도형(고주파 발진형)은 전자유도를 통해 대상물체를 검출하는 방식이다. 보통 금속물체를 검출하는데 쓰인다. 

 

유돟형 근접센서

 

위 영상은 비 금속물체에 근접했을 떄 센서가 작동하지 않다가 금속물체에 반응하는 영상을 나타낸 것이다.

다음은 해당 근접센서의 스펙이다. 물체의 한 변의 길이에 따라 근접거리가 달라지는 것을 볼 수가 있다.

그래서 직접 검출물체를 다르게 했을때 거리가 달라지는지 실험해 보았다.

 

 

 

2) 정전용량형 근접센서

정전용량형은 분극현상을 이용한 근접센서이다. 비금속 물체에 대해서도 검출이 일어나는 것을 볼 수가 있다.

 

또한 안에 어떤 물체가 차 있는지에 따라 검출거리가 달라지는 현상을 이용해 안에 물이 차있는지 여부도 알 수가 있다.

요번 시간에는 근접센서에 대해서 알아보았다. 앞으로 다양한 센서를 실습할 것 같은데 원리가 전자적인 요소가 많아서 너무 어렵지만. 아직까지는 괜찮다!.