Speaker 설비쌤
일곱 번째 센서입니다.
설비보전기능사 필기 이론 강의로 센서의 정의, 특성, 분류 및 주요 센서와 스위치의 작동 원리를 상세히 설명합니다.
Key Takeaways
- 센서의 특성과 분류를 정확히 이해하는 것이 설비보전기능사 시험 대비에 필수적이다.
- 능동형 센서와 수동형 센서의 차이점과 대표 센서를 구분할 수 있어야 한다.
- 접촉식과 비접촉식 센서 및 스위치의 기능과 용도를 명확히 숙지해야 한다.
- 아날로그와 디지털 센서의 장단점을 이해하고 적절히 구분할 수 있어야 한다.
- 유도형 센서, 용량형 센서, 광 센서 등 주요 센서의 작동 원리와 특징을 기억해야 한다.
Summary
- 센서의 정의와 전기 신호 변환 원리 설명
- 센서의 주요 특성: 감도, 동작 범위, 직선성, 안정성, 응답 속도, 히스테리시스 등
- 센서 분류: 역학 센서, 물리 센서, 화학 센서별 대표 센서 소개
- 동작 방식에 따른 능동형 센서와 수동형 센서 구분 및 예시
- 접촉식과 비접촉식 센서 및 스위치 분류와 대표적 센서 설명
- 출력 신호에 따른 아날로그 센서와 디지털 센서의 특성 비교
- 센서 재료 및 유접점 스위치 종류와 기능 설명
- 유도형 센서와 용량형 센서의 작동 원리와 특징
- 광 센서, 리드 스위치, 리밋 스위치 등 다양한 센서 및 스위치 종류 소개
- 시험 출제 빈도가 높은 센서 분류 및 특성에 대한 학습 중요성 강조
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Speaker 설비쌤
센서라고 하는 것은 측정 대상물로부터 감지 또는 측정해서 그 검출량이나 측정량을 전기적인 신호로 변환하는 장치를 센서라고 하는데요.
Speaker 설비쌤
모든 정보 및 에너지의 변화를 검출 대상으로 삼고 물리적인 수단, 화학적 수단, 생물학적 수단을 사용하여 감지한 후에 일반적인 전기 신호로 변환하는 것을 우리가 센서라고 합니다.
Speaker 설비쌤
센서의 특성에는 얼마나 잘 감지하는지를 나타내는 성질인 이 감도의 특성이 있고요.
Speaker 설비쌤
센서가 작동하는 입력 범위인 동작 범위, 그리고 입력과 출력의 비례적 관계가 어느 정도인지 비례 관계를 나타내는 직선성 성질도 있습니다.
Speaker 설비쌤
출력이 어느 정도 일정한가를 나타내는 안정성이라는 특성도 가지고 있고요.
Speaker 설비쌤
얼마나 빨리 응답하느냐에 따른 특성인 응답 속도도 있습니다.
Speaker 설비쌤
동일한 입력값에 대해서 출력값이 동일하지 않은 현상.
Speaker 설비쌤
즉 입력과 출력간 오차를 얘기하는 히스테리시스.
Speaker 설비쌤
오차라는 특성도 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
이런 센서의 특성들 중요한 내용이니까요.
Speaker 설비쌤
꼭 숙지하고 넘어가시길 바랍니다.
Speaker 설비쌤
다음은 센서의 분류입니다.
Speaker 설비쌤
센서는 우선 측정량에 따라서 분류를 할 수가 있는데요.
Speaker 설비쌤
크게 역학 센서, 물리 센서, 화학 센서 세 가지로 분류를 할 수가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
우선 역학 센서라고 하는 것은 물리적인 움직임, 힘, 가속도, 압력, 진동 등의 역학적 변화를 감지하는 센서가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
변위와 길이를 감지하는 센서에는 대표적으로 스트레인 게이지가 있고요.
Speaker 설비쌤
속도와 가속도를 감지하는 센서에는 회전형 속도계, 동전형 가속도계 센서가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
회전수와 진동을 감지하는 센서에는 리졸버와 압전형 검출기가 대표적으로 있겠고요.
Speaker 설비쌤
압력을 감지하는 센서로는 대표적으로 로드 셀 센서가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
그리고 힘과 토크를 감지하는 대표적인 센서에는 토션 바가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
여기에서 천칭은 이 저울과 같은 의미라고 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
다음 물리 센서에는요.
Speaker 설비쌤
온도를 감지하는 대표적인 센서로는 열전대, 서미스터, 온도계가 있고요.
Speaker 설비쌤
빛과 색을 감지한 센서에는 포토 다이오드가 대표적으로 있습니다.
Speaker 설비쌤
자기를 감지하는 센서로는 대표적으로 홀 센서, 자기저항 센서 등이 있고요.
Speaker 설비쌤
나머지는 읽어 보시면 됩니다.
Speaker 설비쌤
화학 센서로는 이렇게 습도와 가스, 이온을 감지하는 센서들이 있습니다.
Speaker 설비쌤
이렇게 측정량에 따른 분류에서는 이렇게 센서가 역학적 센서와 물리적 센서, 화학적 센서 중에 어느 센서에 속하는지에 대한 문제가 많이 출제가 됐고요.
Speaker 설비쌤
이게 대표적인 센서들을 이렇게 체크를 했는데 이러한 체크된 센서에 대한.
Speaker 설비쌤
특징들도 많이 출제가 됐었습니다.
Speaker 설비쌤
여기에서는 역학 센서, 물리 센서, 화학 센서를 분류하는 것이 중요하겠습니다.
Speaker 설비쌤
다음은 동작에 따른 분류입니다.
Speaker 설비쌤
우선 동작에 따라서 능동형 센서와 수동형 센서로 구분을 할 수가 있는데.
Speaker 설비쌤
능동형 센서는 외부에서 에너지를 공급받아서 스스로 신호를 생성하는 센서로서.
Speaker 설비쌤
신호를 우선 보내고 반사된 데이터를 가지고 감지하는 센서가 되겠고요.
Speaker 설비쌤
그와 반대로 수동형 센서라고 하는 것은 외부 환경에서 발생하는 신호를.
Speaker 설비쌤
직접적으로 감지하는 센서가 수동형 센서가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
그래서 능동형 센서는 외부 전원이 공급이 필요하고요.
Speaker 설비쌤
수동형 센서는 외부 전원 공급이 필요하지 않다는 특징을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
여기서 능동형 센서와 수동형 센서를 구분하는 문제가 자주 출제가 됐었는데요.
Speaker 설비쌤
이 책에 나와 있는 센서들 외에도 능동형 센서가 굉장히 많습니다.
Speaker 설비쌤
포토 트랜지스터, 서미스터, 측온 저항체, 스트레인 게이지 더불어서 포토 커플러, 레이저.
Speaker 설비쌤
그리고 자율주행 자동차에 사용되는 레이더 센서, 라이다 센서 등이 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
수동형 센서에는 열전대가 대표적으로 있고요.
Speaker 설비쌤
적외선 센서.
Speaker 설비쌤
근데 여기서 적외선 센서라고 하는 것은 두 가지로 얘기를 할 수가 있는데.
Speaker 설비쌤
적외선 센서가 IR 센서로 얘기를 할 수가 있고요.
Speaker 설비쌤
혹은 우리가 모션 감지하는 그런 센서가 있을 수가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
이 IR 센서는 앞서 능동형 센서를 설명할 때 말씀드렸다시피.
Speaker 설비쌤
반사된 데이터를 가지고 측정 감지하는 센서가 능동형 센서였잖아요.
Speaker 설비쌤
이 IR 센서는 반사된 데이터를 가지고.
Speaker 설비쌤
센싱을 하는 센서이므로 이것은 능동형이라고 보고요.
Speaker 설비쌤
모션 감지하는 것은 그 자체로 센싱이 되기 때문에 수동형 센서로 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
그러므로 여기에 나와 있는 적외선 센서는 모션 감지하는데 사용되는 센서로 인식을 해주시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
그래서 능동형 센서와 수동형 센서 구분하는 문제 굉장히 자주 나오니까요.
Speaker 설비쌤
꼭 숙지하시고 넘어가시길 바랍니다.
Speaker 설비쌤
다음은 접촉 방식에 따른 분류가 있겠는데요.
Speaker 설비쌤
접촉을 했을 때 전기적 신호를 변환해 주는 스위치, 리밋 스위치가 대표적으로 있겠고요.
Speaker 설비쌤
이것은 실린더의 변위를 나타낼 때, 즉 실린더가 전진한 상태인지 후진한 상태인지.
Speaker 설비쌤
위치를 알려주기 위해서 사용하는 센서로 대표적인 센서로 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
나머지는 비접촉식 센서로 보시면 되는데요.
Speaker 설비쌤
반향 센서, 배압 센서, 에어 베리어 같은 경우에는.
Speaker 설비쌤
모두 공압 센서입니다.
Speaker 설비쌤
공압 센서는 비접촉식으로 감지를 하게 되고요.
Speaker 설비쌤
대표적으로 유도형 센서, 정전 용량형 센서 이런 것들이 모두 근접 센서로 우리가 분류를 하죠.
Speaker 설비쌤
근접 센서는 비접촉식 센서입니다.
Speaker 설비쌤
그리고 빛으로 감지하는 광전 센서.
Speaker 설비쌤
이런 것들이 비접촉식 센서로 분류할 수가 있겠습니다.
Speaker 설비쌤
다음은 출력 신호에 따른 분류입니다.
Speaker 설비쌤
아날로그 센서, 디지털 센서로 우리가 구분을 할 수가 있는데요.
Speaker 설비쌤
아날로그 센서 같은 경우에는 응답 속도도 좋고 감도가 좋은 특성을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
분해능은 제한적으로 약 0.1%가 한계라고 나와 있는데요.
Speaker 설비쌤
잡음에 약하다는 특성을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
여기서 분해능이라고 하는 용어가 처음 나왔는데요.
Speaker 설비쌤
이 분해능이라고 하는 것은 서로 떨어져 있는 물체를 서로 구별할 수 있는 능력이 분해능이 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
디지털 센서는 그에 비해서 전송이 더 용이하고 재현성이 우수하고요, 신뢰도와 정확도가 높다는 특성을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
하지만 감도면에서는 아날로그 센서에 비해서 낮고 지능형 센서 시스템에 적합하다는 특성을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
바로 개념 잡기 문제 풀어보도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
수동형 센서에 속하는 것을 고르라고 했네요.
Speaker 설비쌤
수동형 센서라고 하는 것은 외부 신호를 직접 감지하는 센서가 수동형 센서였고요.
Speaker 설비쌤
반사된 데이터를 가지고 감지하는 센서가 능동형 센서가 됐었습니다.
Speaker 설비쌤
여기서 1번 포토 커플러, 거의 포토가 들어가는 센서는.
Speaker 설비쌤
모두 능동형 센서라고 보시면 되겠고요.
Speaker 설비쌤
2번도 마찬가지로 포토가 들어가 있으므로 능동형 센서로 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
여기서 레이저 센서도 마찬가지로.
Speaker 설비쌤
레이저를 쏴준 다음에 반사된 데이터를 가지고 감지를 하기 때문에 능동형 센서로 분류를 할 수 있겠고요.
Speaker 설비쌤
이 적외선 센서 여기 나와 있는 것은 모션 센서라고 생각하시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
모션 감지 센서, 앞서 설명드렸다시피 적외선 센서는 IR 센서와 모션 센서로 나눌 수가 있는데.
Speaker 설비쌤
여기 지금 보기 선택지를 보니까 모두 능동형 센서가 나와 있으므로.
Speaker 설비쌤
여기 4번 보기가 수동형 센서로 보면 되겠네요.
Speaker 설비쌤
답은 4번이 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
세 번째 센서 재료입니다.
Speaker 설비쌤
센서 재료에 의해서 아래와 같이 구분을 할 수가 있는데요.
Speaker 설비쌤
책의 내용 참고하시면 될 것 같고요.
Speaker 설비쌤
바로 스위치 넘어가도록 하겠습니다.
Speaker 설비쌤
유접점 스위치라고 하는 게 있는데요.
Speaker 설비쌤
우선 유접점 스위치에는 푸시 버튼 스위치, PBS라고 우리가 보통 표기를 하죠.
Speaker 설비쌤
누름 버튼 스위치입니다.
Speaker 설비쌤
유지형 스위치라고 하는 것도 있는데요.
Speaker 설비쌤
보통 우리가 생각하는 토글 스위치 생각하시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
푸시 버튼 스위치라고 하는 것은 시퀀스 제어 회로에서 주로 시동용 스위치나 정지용 스위치로 사용되는 스위치로 내가 누르고 있을 때만 전기적 신호가 나가는 스위치가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
유지형 스위치라고 하는 것은 조작 후 손을 떼어도 조작 부분이 조작 시의 상태를 계속 유지하는 기능을 가진 스위치가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
즉 누르고 떼어도 이 입력 신호를 그대로 유지하고 있는 스위치가 유지형 스위치가 되겠죠.
Speaker 설비쌤
비상 스위치나 셀렉터 스위치, 토글 스위치가 그 대표적인 예가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
검출 스위치로는 접촉형, 비접촉형으로 나눌 수가 있는데 앞서 설명드렸다시피 대표적으로 리밋 스위치와.
Speaker 설비쌤
터치 스위치 이런 것들이 있고요.
Speaker 설비쌤
비접촉형으로는 근접 스위치, 근접 스위치에 유도형 스위치와 정전 용량형이 있죠.
Speaker 설비쌤
그리고 빛을 감지하는 광전 스위치.
Speaker 설비쌤
이런 스위치들이 있었습니다.
Speaker 설비쌤
접촉형 스위치는 마이크로 스위치와 리밋 스위치, 매트 스위치가 있는데요.
Speaker 설비쌤
이런 것들 읽어 보시면 되겠고요.
Speaker 설비쌤
여기에서는 접촉형 스위치와 비접촉형 스위치를 구분하는 문제가 자주 출제가 되니까.
Speaker 설비쌤
구분하는 내용에 중점 두고 공부 학습을 하시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
이렇게 비접촉형 스위치에는.
Speaker 설비쌤
이렇게 리드 스위치라는 것도 있는데요.
Speaker 설비쌤
비접촉형 검출 스위치로서 자기적 성질을 이용해서 전기적 신호로 변환하는 물체를 감지했을 때.
Speaker 설비쌤
전기적 신호로 변환하는 그런 리드 스위치가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
근접 스위치에도 이렇게 유도형과 정전 용량형이 있는데요.
Speaker 설비쌤
이 유도형 센서가 자주 나옵니다.
Speaker 설비쌤
이 유도형 센서는 금속만 감지를 한다는 그런 특징을 가지고 있고요.
Speaker 설비쌤
정전 용량형은 감지하는 거리가 좀 짧지만 금속과 비금속 모두 감지한다는 특성을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
이렇게 광전 스위치도 있고요.
Speaker 설비쌤
그 외에 많은 센서들이 쭉 있습니다.
Speaker 설비쌤
여기에서 온도 센서가 굉장히 중요하고요.
Speaker 설비쌤
측온 저항체 이런 것들도 굉장히 많이 출제가 됩니다.
Speaker 설비쌤
압력 센서도 굉장히 많이 출제가 되는 내용이 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
온도 센서로는 우선 열전쌍.
Speaker 설비쌤
즉 열전대라고 하는 이런 센서가 되겠는데요.
Speaker 설비쌤
기전력이 다른 두 금속을 접합해서 온도차를 주고 반응하도록 한 것이 열전쌍.
Speaker 설비쌤
즉 열전대가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
저항이 온도에 따라서 변환하는 성질을 이용한 전기적 장치가 서미스터가 되겠는데요.
Speaker 설비쌤
이 내용도 뒤에 자세하게 기술이 되어 있습니다.
Speaker 설비쌤
측온 저항체라고 하는 것은 저항과 온도와의 관계를 이용해서 온도를 측정하는 온도 센서가 되겠는데요.
Speaker 설비쌤
이 내용도 뒤에 자세하게 기술이 되어 있습니다.
Speaker 설비쌤
그래서 압력 센서에는 스트레인 게이지, 하중을 감지하는 스트레인 게이지와 로드셀.
Speaker 설비쌤
저항 감지하는 로드셀 센서가 대표적으로 있겠고요.
Speaker 설비쌤
여기에서는 압력 센서, 그리고 온도 센서, 적외선 감지기, 광전 스위치 이런 것들을 분류하는 것이 가장 중요하겠습니다.
Speaker 설비쌤
유도형 센서가 굉장히 중요하다고 말씀드렸었죠.
Speaker 설비쌤
그래서 강자성체가 연구 자석에 접근하면 코일 내 자속의 변화율에 따라서 출력 단자 사이에 전압을 발생시켜 물체의 유무를 판단하는 센서.
Speaker 설비쌤
그러니까 금속만 감지한다.
Speaker 설비쌤
이 내용이 중요했고요, 고주파 LC 발진기에 의해서 센서 표면에 전자계를 형성한다는 내용도 숙지하고 계시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
특성으로는 전력 소모가 적고 자석 효과가 없으며 감지 물체 안에 온도 상승이 없다는 것.
Speaker 설비쌤
금속 재료 감지용으로 사용한다는 게 가장 중요한 특성이었죠.
Speaker 설비쌤
다음은 용량형 센서입니다.
Speaker 설비쌤
용량형 센서라고 하는 것은 물체의 거리를 비접촉 상태로 검출하는 근접 센서입니다.
Speaker 설비쌤
정전 용량의 변화를 이용하는 센서인데요.
Speaker 설비쌤
이 정전 용량이라고 하면 오른쪽에 용어 정리 보시면 도체가 전기를 축적하는 능력의 정도를 나타내는 양.
Speaker 설비쌤
나타내는 양이 정전 용량이 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
그 정전 용량의 성질을 그리고 변화를 이용하는 센서가 용량형 센서가 되겠고요.
Speaker 설비쌤
우선 비접촉이라는 것이 가장 큰 특성이고 물, 유리, 플라스틱, 금속.
Speaker 설비쌤
모든 전도성 및 비전도성 물질을 감지한다는 특성을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
세 번째는 광 센서가 또 있는데요.
Speaker 설비쌤
빛을 이용해서 물체 유무를 검출한 센서가 광 센서가 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
여기에서는 검출 방식에 따라서 투과형, 직접 반사형, 거울 반사형 이렇게 세 가지로 검출 방식에 따라서 구분한다.
Speaker 설비쌤
알아두시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
광 센서 종류에는 이렇게 참고해서 황화 카드뮴 센서, CDS라고 하죠.
Speaker 설비쌤
포토 커플러, 포토 다이오드 이런 것들도 있으니까 읽어 보시면 되겠습니다.
Speaker 설비쌤
네 번째는 리드 스위치가 있는데요.
Speaker 설비쌤
리드 스위치는 자석에 발생하는 자력에 의해서 스위치를 작동시킵니다.
Speaker 설비쌤
그래서 검출하는 자기형 근접 감지기.
Speaker 설비쌤
즉 비접촉 센서죠.
Speaker 설비쌤
굉장히 소형, 경량이라는 특성을 가지고 있고요.
Speaker 설비쌤
스위칭 시간이 짧다는 특성을 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
회로 구성이 간단하다는 특성도 가지고 있습니다.
Speaker 설비쌤
마지막으로 리밋 스위치인데요.
Speaker 설비쌤
리밋 스위치와 리드 스위치는 사실 접촉형인지 비접촉형이지만 분류를 하시면 되는데.
Speaker 설비쌤
리밋 스위치가 접촉형 스위치의 가장 대표적인 스위치 및 센서가 되겠고요.
Speaker 설비쌤
비접촉식 센서로는 리드 스위치가 있다라고 이렇게 구분하시고 넘어가시면 되겠습니다.
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