센서의 작동 방식과 종류!

센서의 작동방식과 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

1. 센서란?

센서(영어: Sensor)는 다양한 물리량 또는 물질의 농도 등을 감지하는 기기입니다. 검지기라고도 불리며, 모든 전자 기기에 내장되어 눈, 귀, 코 등의 감각 기관에 해당하는 역할을 담당하고 있습니다. 측정물을 단지 탐지할 뿐만 아니라 장비의 다음 동작을 결정하거나 안전을 위해 장비 작동을 멈추기 위해 사용됩니다.

검출기(영어: Detector)와 같은 의미로 사용되지만, 엄밀한 단어의 정의로서는 검출기는 단순히 측정물을 검지하기 위한 것인데 반해 센서는 앞에서 설명한 것처럼 감지한 뒤에 뭔가 특정 반응을 나타내는 것을 가리키므로, 검출기에 뭔가 기능성을 더한 것을 특히 센서라고 부릅니다.

센서는 빛이나 열과 같은 물리적 정보를 전기적인 정보로 변환하는 것으로, 전기 회로에 내장하면 전기 기기의 자동 운전이 가능합니다. 예를 들어 에어컨에는 온도 센서가 설치되어 있지만 에어컨을 특정 설정 온도로 설정하면 에어컨의 온도 센서가 온도를 감지합니다. 이 정보가 마이크로 컴퓨터에 전달되어 실내 온도와 설정 온도가 같아지도록 에어컨을 운전합니다. 

 

2. 센서의 작동 방식

예로서 온도 센서의 구조를 소개합니다. 온도 센서는 온도를 감지하여 접점이 작동하거나 전기 저항이 변화하는 장치입니다. 온도에 따라 접점을 작동하는 장치에는 서모 스탯이라고하는 온도 센서가 있습니다. 열팽창이 다른 2종류의 금속판을 붙여, 온도 변화가 일어나면 금속판이 빠지는 구조로 되어 있습니다.

서모 스탯은 접점에서 직접 히터의 절입을 하기 때문에, 세세한 온도 제어는 할 수 없습니다. 전기 저항이 변화하는 장치에는 서미스터라는 온도 센서가 있습니다. 서미스터는 약간의 온도 변화에도 전기 저항이 크게 변화하는 특성이 있습니다. 그 때문에 예를 들면 난방 기기에 이용하면, 실온이 상승하면, 출력을 서서히 약하게 해 가는 세세한 제어가 가능하게 됩니다.

 

3. 센서 종류

센서가 검지하는 것은 열이나 압력, 소리나 빛, 거리나 유량 등 다양한 것이 있습니다만 측정물에 따라 다른 센서의 종류가 있어 측정 원리도 다릅니다.

친숙한 것으로 말하면 스마트폰에는 다양한 센서가 내장되어 있습니다. 터치 패널 에는 손가락의 접촉이나 움직임을 감지하는 센서가 탑재되어 있으며 카메라에는 빛을 감지하여 영상화하는 센서가 탑재되어 있습니다. 통화와 AI 어시스턴트에 대한 전화는 마이크를 통해 이루어지고 있으며, 이것도 소리를 감지하는 센서입니다.

최근에는 IoT의 급속한 보급으로 스마트 홈 등을 도입하는 사람도 늘어나고 있습니다. 예를 들면, 사람의 접근을 검지하고 라이트를 켤 수 있다고 하는 경우, 적외선을 이용한 인감 센서 로 사람의 접근을 검지하고 있습니다. 또, 귀가 중에 집에 가까워지면 에어컨을 붙이거나 하는 경우는, GPS 센서를 이용해 위치를 검지하고 있습니다. 쾌적한 거주 공간을 실현하기 위해서는 온도·습도 등의 관리가 중요합니다만, 여기에서도 온도 센서· 습도 센서 가 사용됩니다.

센서의 종류는 인간의 5감으로 분류할 수 있습니다. 　

• 눈 (시각)
  광 센서 (포토 다이오드, CCD, CMOS 등) 　
• 귀 (청각)
  사운드 센서 (압전 소자, 커패시터 마이크 등) 　
• 피부 (촉각)
  온도 센서 (열전대, 서미스터 등), 압력 센서 (다이어프램, 반도체 압력 센서 등)
• 코 (후각)
  냄새 센서 (반도체 가스 센서, 바이오 케미컬 소자) 
• 혀 (미각)
  맛 센서 (PH 센서, 입자 센서)