설비보전기능사 필기 이론｜PART 01 공유압 및 자동제어｜센서(2) — Transcript

여섯 번째 기타 센서입니다.

첫 번째로 온도 센서 보시겠습니다. 열전 온도계, 열전쌍이라고도 하고요. 열전대라고도 합니다.

이 열전 온도계라고 하는 것은 서로 다른 두 금속이 접합한 상태에서 온도 차이가 발생을 하면 열 기전력이 발생하는 원리를 이용한 온도계가 되겠습니다.

접합한 상태에서 온도를 가하면 열 기전력이 발생하는 원리라고 하는 것은 이 제백 효과라고 하는데요. 이 제백 효과를 이용한 온도 센서가 무엇이냐?

자 이러한 문제들이 많이 출제가 됐었습니다. 굉장히 중요한 내용으로 열전 온도계에 대한 정의 그리고 어떤 원리를 활용한 온도계인지 이 제백 효과에 대한 내용 꼭 숙지하고 넘어가시기 바랍니다.

열전대 검출기에 어 종류도 굉장히 많은데요. 여기에서 어 특징을 물어보는 어 문제가 가끔 출제됐었습니다.

먼저 B형 열전대입니다. 우선 B형 열전대는 굉장히 초고온의 온도 범위를 가지고 있다는 것이 특징이 되겠습니다. 로듐 함량이 높기 때문에 용융점 및 기계적 강도가 굉장히 높다는 특성을 가지고 있고요. 그래서 B형은 가장 초고온의 범위에서 사용을 한다. 그래서 베스트라고 생각하셔서 앞에 B를 생각해 주면 되겠습니다.

다음은 R형 열전대입니다. R형 열전대의 특성으로는 우선 산화 및 비활성 분위기 내에서 지속적으로 사용시 추천하기에 좋은 열전대이고요. 내열성이 비교적 좋습니다. 대개 1000°C 이상에서 사용된다는 특성을 가지고 있습니다.

우리는 조금 더 쉽게 기억을 하게 하려면 비교적 내열성이 좋고 이 부분을 따서 Relative 비교적이라는 뜻을 가지고 있는 Relative 단어의 앞 글자 R을 따서 R형 열전대를 떠올리시면 좋을 것 같습니다.

다음은 S형 열전대입니다. S형 열전대는 우선 표준 열전대로 널리 쓰인다는 것이 가장 큰 특징이 되겠습니다. 표준이라고 나와 있으므로 표준 영어로 Standard죠. Standard의 S, S를 생각하시면 되겠습니다.

다음은 K형 열전대인데요. 이 K 열전대는 신뢰성이 굉장히 높아서 산업용 열전대로 많이 사용이 된다는 특성을 가지고 있습니다. 그래서 이것은 산업용 열전대로 많이 사용이 되기 때문에 우리나라 산업 규격 KS의 앞 글자 K로 우리가 떠올리면 좋을 것 같습니다.

다음은 기전력 특성이 가장 높은 자 E형 열전대입니다. 이것은 에너지의 E자를 따서 떠올리면 좋겠죠.

그래서 B형 열전대, R형 열전대, S형 열전대, K형 열전대, E형 열전대 이렇게 기억하기 쉽게 앞 글자를 좀 따서 특성과 관련시킨 암기법 소개해 드렸습니다.

열전대 구비 조건도 이렇게 참고 부분에 나와 있는데요. 열 기전력이 당연히 크고 특성의 분산이 작아야겠죠. 그리고 특성이 연속적이고 직선적이면 가장 좋을 것 같고요. 기계적으로 안정되고 가공이 쉽고 가격이 저렴해야 좋겠죠. 그래서 열전대 구비 조건도 가끔 출제가 되었으니 짚고 넘어가시면 좋을 것 같습니다.

바로 다음 넘어가도록 하겠습니다.

다음은 서미스터라는 온도 센서입니다. 서미스터라고 하는 것은 저항값이 변화하는 소자를 서미스터라고 하는데요. 서미스터는 반도체 소자를 사용한다는 특징을 가지고 있습니다.

여기 핵심 키에 보시면 서미스터의 종류가 나와 있죠. 종류는 NTC, PTC, CTR 3개의 종류를 가지고 있습니다.

NTC라고 하는 것은 자 부특성으로서 Negative가 되겠죠. NTC는 부특성을 가지고 있기 때문에 온도가 상승하면 저항이 감소하는 부특성을 가지고 있습니다.

PTC는 온도가 상승하면 저항이 같이 상승하는 정특성 특성을 가지고 있고요.

자 CTR이라고 하는 것은 NTC 서미스터와 비슷한 성향을 가지고 있는데 이런 어떤 특정한 온도에 이르게 되면 전기 저항이 급격하게 낮아지는 특정 어느 한 부분에서 급격하게 저항이 낮아지는 그런 특성을 가진 소자가 되겠습니다.

그렇게 해서 서미스터는 이렇게 부특성 서미스터 NTC 그리고 정특성을 가진 PTC 그리고 CTR 이렇게 세 가지 종류가 있다는 거 중요한 내용입니다.

다음은 측온 저항체 RTD라고 하는데요. 측온 저항체는 온도에 따라서 전기 저항이 변화하게 되는데 이 성질을 이용해서 온도를 측정하는 접촉식 온도 센서가 되겠습니다.

측온 저항체로 쓰이는 재료에는 백금, 구리, 니켈 이런 순금속 등이 사용이 되고요. 고온 측정이 불가능한데 구조가 복잡하고 형상이 크고 응답 속도가 느리다는 특성을 가지고 있습니다.

다음은 적외선 센서도 있는데요. 읽어보시면 되겠습니다. 비접촉식 센서라는 게 가장 큰 특징으로 볼 수 있겠습니다.

다음 두 번째로 압력 센서입니다. 압력 센서에는 이 스트레인 게이지와 로드셀이 있는데요. 물체의 압축이나 인장으로 인한 변형률을 측정을 해서 전기 신호로 변환하는 장치가 스트레인 게이지가 되겠습니다.

로드셀이라는 센서도 있습니다. 이 로드셀 센서라고 하는 것은 힘, 하중과 무게를 전기 신호로 변환하는 센서가 되겠습니다. 스트레인 게이지가 내장되어 있는 경우도 있는데요. 이렇게 스트레인 게이지를 이용해서 물체 하중을 정밀하게 측정하는 장치가 되겠습니다.

참고 부분에 보시면 이렇게 저항 변형형 센서 종류 세 가지가 나와 있는데요. 저항이 변함으로 인해서 어떤 물질의 양을 센싱하는 센서의 종류에는 스트레인 게이지, 서미스터, 포텐셔미터 이렇게 세 가지가 있겠습니다.

다음은 변위 센서입니다. 변위 센서는 일반적으로 거리를 측정하는 센서가 되겠고요. 직선 변위를 측정하는 센서에는 포텐셔미터, 정전 용량형 변위 센서 등이 있겠고요. 회전 변위를 측정하는 센서, 포텐셔미터, 싱크로, 리졸버, 로터리 인코더 등이 있겠습니다.

자기 센서입니다. 자기 센서라고 하는 것은 자계를 측정하는 센서를 뜻하는데요. 종류로는 홀 센서가 있겠습니다. 홀 센서라고 하는 것은 홀 효과라고 하는 것을 이용한 센서가 되겠는데요. 이 홀 효과라고 하는 것은 우선 전류를 흐르게 합니다. 전류를 흐르게 한 뒤에 수직한 자기장을 가하게 되면 전압이 발생하게 됩니다. 이 효과가 홀 효과가 되겠는데요. 이 홀 효과를 이용해서 자계를 측정하는 센서가 홀 센서가 되겠습니다.

그럼 이런 이런 것들로 위치, 속도, 전류를 우리가 감지할 수 있는 거죠. 자기 저항 소자라는 것도 있습니다. 반도체의 물리적 특성 가운데 자기 저항 효과를 이용한 소자가 자기 저항 소자가 되겠는데요. 이 자계의 크기를 저항이 변화하는 그런 물질이나 소자를 뜻합니다.

꼭 알아두시고요.

다음은 초음파 센서입니다. 이 초음파 센서라고 하는 것은 25에서 300kHz 정도를 사용을 하는데요. 물체의 유무 검출이나 특정 물체까지의 거리 등을 측정하는 센서로 많이 사용이 됩니다. 자동차 후방 감지 센서 등에 사용되는 파이로 센서 등을 예로 들 수 있겠고요. 초음파 센서의 특징으로는 비교적 검출 거리가 길다는 특징이 있습니다. 투명체도 검출이 가능하고요. 먼지나 분진 연기에도 둔감합니다. 특정 형상이나 재질, 색깔을 검출할 수 있다는 특징을 가지고 있습니다. 이 특징도 중요한 내용이니까요. 꼭 알고 넘어가시기 바랍니다.

다음 각도 검출용 센서 있습니다. 싱크로, 로터리 인코더, 리졸버, 포텐셔미터. 이 각도 검출용 센서에 대한 종류도 많이 물어보니까요. 알아두시고요.

포텐셔미터라고 하는 것은 이 직선 변위와 회전 변위를 둘 다 전기 저항으로 바꿀 수 있는 가변 저항기가 되겠습니다. 이 직선 변위와 회전 변위는 둘 다 바꿀 수 있다는 것이 가장 큰 특징이 되겠고요.

타코미터라는 센서는요. 회전 속도를 지시하는 계량기 및 측정기가 되겠습니다. 그리고 리졸버, 이거는 회전자 각도를 나타내는 센서고요.

싱크로라고 하는 센서는 회전 각도 변위를 전기 신호로 변환해서 회전체를 검출하는 수신기가 되겠습니다.

바로 서보 센서, 서보 센서의 리졸버, 타코미터, 포텐셔미터 이런 것들이 있겠네요.

바로 개념 잡기 문제 풀어보도록 하겠습니다. 열전대 종류 중 내열성이 좋고 산화성 분위기 중에서도 강하며 대개 1000°C 이상에서 사용되는 것은? 여기서 내열성이 좋다. 비교적 내열성이 좋다고 기억을 하시면 좋겠다고 전에 말씀드렸는데요. 그래도 비교적을 뜻하는 영어 자 Relative라는 것을 떠올려서 이 R형, R타입의 열전대가 비교적 내열성이 좋고 산화성 분위기 중에서도 강하다. 1000°C 정도에서 사용이 된다. 이렇게 우리가 암기를 했었죠. 답은 2번, R 열전대가 되겠습니다.