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김호원

부산대정보보호및 IoT 연구실,블록체인보안전문연구실,사물인터넷연구센터

2018.9.

전체목차

센서기술소개

목차

2

• 가속도센서 원리• 온도센서• 광센서

I. 센서기술

I. 센서기술

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1. 주요센서 기술- 가속도센서(Accelerometer)- 온도센서- 광센서등

4

Accelerometer

I. 센서기술

• Sensor Technology Handbook by Wilson p.146• https://www.pcb.com/testmeasurement/accelerometers/Sensing_Technologies

Accelerometer (가속도센서)

가속도센서

가속도센서는 움직임(가속, 진동, 충격, 기울임, 회전)이 있을때, 압전소자혹은 커패시터

등의원리를 통해전기적 출력을 발생시키는센서

검출된가속도는 그 크기(힘)에비례하는전기적 신호로변환됨

I. 센서기술

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Reference: 안드로이드 센서 이야기

기울임


변위와속도, 가속도의관계

가속도센서를 사용하여, 가속도에 비례하는신호, 속도에 비례하는신호, 변위에 비례하는

신호를얻을 수있음

I. 센서기술

6

참고: contents.kocw.net/KOCW/document/2016/chungnam/chahanju


변위와속도, 가속도의관계

Hook의 법칙 :

용수철과같이 탄성이 있는물체가 외력에의해 늘어나거나줄어드는 등변형되었을때자신의원래 모습으로 돌아오기위해, 저항하는 복원력의크기 및변형의 정도관계식

점성력 :

속도에비례함

뉴튼제2법칙:

F = ma

I. 센서기술

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https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9A%A9%EC%88%98%EC%B2%A0

https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%83%84%EC%84%B1


Hook의법칙 : 변위에비례

I. 센서기술

8참고: http://www.sharetechnote.com/html/EngMath_DifferentialEquation.html

점성력(Viscous Force) : 속도에비례


Newton의법칙 : 가속도에비례

I. 센서기술

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참고: http://www.sharetechnote.com/html/EngMath_DifferentialEquation.html


Spring-Damper

I. 센서기술

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Mass-Spring-Damper (추-스피링-댐퍼) 시스템

• 가속도는 추-스피링-댐퍼의기계적 움직임을유발 가속도센서는 이를전기적 신호로

바꿔서가속도 정보 얻음

I. 센서기술

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외부 힘이 작용하여 가속운동 발생시, 추에의해 스피링은 일정비율로 늘어나며, 이는스프링의 탄성계수(k)와 추의 질량(M)을통해 가속도를 산출함

Capacitive Accelerometer

• Sensor Technology Handbook by Wilson p.146• https://www.pcb.com/testmeasurement/accelerometers/Sensing_Technologies

정전용량형가속도센서동작원리

두개의고정 금속판 사이에움직이는 전극판(movable plate)으로 구성됨

movable plate이 가속도를 받으면, 변위를일으킴(d1, d2의 간격 변화생김)

이때문에 movable plate과 고정 금속판사이의 정전용량(capacitance) 값이 바뀜

이정전용량 변화를 측정함

I. 센서기술

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간격1: d1

간격2: d2

Capacitive Accelerometer

• Sensor Technology Handbook by Wilson p.146

정전용량형가속도센서동작원리 Capacitive accelerometer 의 mass가 움직일때, capacitance 값변화함

이를감지하는 회로 필요(아래참조)

I. 센서기술

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1. AC 신호가 입력되며, 가속도 센서의 mass 이동에 의해, C1, C2 값이 변화됨

2. 그러면 C1, C2에 저장된 전압 V2, V3는 각capacitance 용량에 따라 차이가 있음 (파형2,3 참고)

3. V2 신호는 D1, D2에 의해 C4에 값이 정류되어 저장되며,

4. V3 신호는 D3,D4에 의해, C5에 저장됨(반대극성값 저장됨)

5. C4, C5는 서로 다른 극성의 DC값(V4+, V5-)저장됨 V6는 이에 대한 합의 값

6. 이를 증폭하여 V7을 얻으며, LPF를 통해noise가 제거된 V8 신호 얻음

* V8 값은 결국 센서의 간격 d1, d2의 차이를의미함. 얼마나 많이 흔들렸는지에 대한 값을알려줌

D1

D2

D3

D4

C4

C5

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ADXL78 (from Analog Device)

• Mass spring type (output acceleration in G)

• Measure the capacitance to create output

I. 센서기술

http://www.analog.com

http://www.analog.com/

Sensors (v.5e)15

ADXL330 accelerometer for measuring accelerations in three (X,Y,Z ) directions

• 3D accelerometer

• Can also measure the direction ofdistance

velocity

onaccerelati2

2

dtxx

dtxx

dt

dxx

Recover velocity and distance by integration

Problem: noise may be integrated

I. 센서기술

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온도센서

I. 센서기술

온도센서

• Sensor Technology Handbook by Wilson p.146

온도센서종류 RTD(Resistance Temperature Detector)

• 온도변화에 따른금속의 전기저항값 변화이용

Thermistor

• 반도체저항값이 온도에 따라변화는 특성활용한 센서

IC 온도 센서

• 다이오드나트랜지스터 기반 온도센서

I. 센서기술

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온도센서• contents.kocw.net/KOCW/document/2016/chungnam/chahanju

RTD(Resistance Temperature Detector) 온도변화에 따른금속의 전기저항값 변화이용

전기저항특성:

전기저항과온도의 관계 : 온도에따라 저항값증가함

I. 센서기술

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온도센서• contents.kocw.net/KOCW/document/2016/chungnam/chahanju

RTD(Resistance Temperature Detector)

I. 센서기술

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광센서

I. 센서기술

• contents.kocw.net/KOCW/document/2016/chungnam/chahanju

광센서

빛의성질

I. 센서기술

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광센서

빛의성질

I. 센서기술

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광센서

빛의성질

I. 센서기술

23• contents.kocw.net/KOCW/document/2016/chungnam/chahanju

광센서

빛의성질

I. 센서기술


광센서

광센서분류

I. 센서기술


광센서

광센서종류

I. 센서기술


포토다이오드

광기전력효과

I. 센서기술


포토다이오드

구조및동작원리

I. 센서기술


포토다이오드

전류/전압특성

I. 센서기술


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