1. 센서의 정의
| 제 1 장 센서의 개요 제 1 절 센서 센서(sensor)는 인간이 외계, 즉 신체의 외부로부터 정보를 얻는데 없어서는 안 되 는 도구이다. 인간은 감각 기관을 통하여 외계로부터 정보를 얻고 있는데, 이 감각 기 관의 기능은 어떠한 기계도 미치지 못할 만큼 우수하다. 그러나, 현대 사회는 공업 제 품의 생산 효율을 높이거나 5감으로 느낄 수 없는 분야에 관한 정보를 더욱 필요로 하게 되었다. 이러한 필요에 의해 센서가 인간의 감각 기관을 대신하여 그 기능을 보 완하게 되었다. 센서는 프로세서 공업, 기계 공업, 전자 공업 등의 각종 분야로부터 가전 제품이나 안전, 방제 기기 등 넓은 분야에서 사용되고 있으며, 겉으로는 나타나지 않지만 큰 역 할을 담당하고 있다. 또한 전자 기술이 뒷받침된 신호 처리, 정보 처리 기술, 특히 마 이크로 프로세서의 급속한 발전으로 센서와 마이크로 프로세서를 결합한 고기능의 제 품 생산이 가능해짐으로 센서 기술이 각광을 받게 되었다. 센서는 정보를 받아들일 대상과 어떠한 형태로든지 관련된 신호를 출력하고 있지만, 그 신호는 표시, 기록 등 에 편리한 것이 아니면 안 된다. 이러한 필요에 의해 많은 센서들은 전기적 신호(전 압, 전류 등)를 출력하도록 되어 있다. 또한 센서에 입력되는 정보는 전기적 양 이외 에 물리적 양의 것이 많아, 이들을 변환하기 위한 기술들이 사용되고 있다. 일반적으로 자동화된 기계는 외부의 에너지를 공급받아 일을 하는 부분인 액추에이 터(actuator : 작동 요소)와 액추에이터의 작업 완료 여부 및 상태를 감지하여 신호를 제어기(controller)에 공급하여 주는 센서, 그리고 센서로부터 입력되는 제어 정보 신 호를 분석 처리하여 필요한 제어 명령을 내려주는 제어 신호 처리 장치(signal processor)의 세 가지로 구성되는 하드웨어(hardware) 기술과, 시스템 구성을 위한 네 트워크(network)기술 및 소프트웨어(software) 기술로 구성된다. 자동화 문제를 해결 하기 위해서는 어느 한 분야에 관한 깊은 지식도 필요하지만 각 분야의 지식을 유기 적으로 활용하는 것이 더욱 중요하다. |
1. 센서의 정의
1960년대 센서(sensor)라는 말이 처음 사용되기 시작한 이래 여러 가지 표현으로 센
서가 정의되어 왔다. 현재까지도 엄격한 의미로서 체계적으로 통일된 정의는 없지만
대체적으로 다음과 같이 정의하고 있다. 간단한 의미로“측정 대상물로부터 감지 또
는 측정하여 그 측정량을 전기적인 신호로 변환하는 장치(device)” 로 정의되며, 좀더
세부적으로는“온도, 압력, 유량, pH 등과 같은 물리량이나 화학량의 절대치나 변화,
또는 소리, 빛, 전파의 강도를 감지(sense)하여 유용한 신호(signal)로 변환(convert)
하는 소자 또는 장치” 로 정의한다.
센서 이외의 용어로서 트랜스듀서(transducer), 검출기, 감지기, 상태 정보의 검출 장
치 등이 사용되고 있는데, 이들과 센서를 엄격히 구분하여 사용하기란 용이하지 않다.
그러나 본 교재에서는 센서를 계측 대상의 상태에 관한 정보를 획득하는 장치로, 트
랜스듀서를 계측 대상의 상태량에 대응하여 측정 가능한 물리량의 신호로 변환하는
장치로 규정하도록 한다. 따라서 특히 트랜스듀서로서 강조하고 싶은 경우를 제외하
고는 모두 센서라는 표현을 사용하도록 한다. 센서의 기능을 동물의 감각 기관과 대
비하여 <표 1-1>과 [그림 1-1]에 나타내었다.
즉 어떤 기계 장치나 측정 대상물의 센서를 동물의 감각 기관에 대비하여 보면 동
물의 감각 기관은 외계로부터 수용기(receptor)에 주어지는 자극(stimulation)을 수용
기에서 전기 신호로 변환하고, 신경(nerve)을 통해 이 신호를 뇌에 전달하여 정보화한
다. 이에 비해 센서는 외계로부터 받은 작용(action)을 트랜스듀서에 의해 적당한 에
너지 형태의 신호로 변환하고, 신호 전송로(transmission line, lead wire)를 이용하여
정보 처리 장치인 컴퓨터(computer)에 전달하여 제어나 감시에 사용되는 정보로 변
환하여 출력한다. 따라서 센서도 동물의 오감과 같이 측정 대상물의 특성을 나타내는
물리량이나 화학량을 전기적인 신호로 변환하여 이용 가능한 정보를 제공하는 기능을
가진다.
