센서의 개요

센서(Sensor)의 정의

아두이노의 센서키트.

어떤 대상의 정보를 수집하여, 기계가 취급할 수 있는 신호로 치환하는 소자 및 장치.

센서는 환경에 대한 변화나 특정 이벤트를 감지하여 그것을 관측하는 사람이 읽거나 판단할 수 있도록 변환된 출력 결과를 보여준다. 사람의 감각기관 처럼 어떠한 기계 장치도 센서로부터 얻은 정보를 이용하여 원하는 동작을 처리한다.

센서는 사물인터넷, 클라우드 컴퓨팅 등과 같은 통신 기술의 핵심 구성요소이다.

 

센서(Sensor)의 분류

일반적으로 모든 유형의 센서는 수동센서(passive sensor), 능동센서(active sensor)로 분류 할 수 있다.

센서의 분류	특징	예
수동센서 (Passive Sensor)	별도의 에너지원이 필요하지 않으며, 대상자체로 부터 발생하는 에너지를 출력신호로 얻는다.	열, 전기장 감지, 화학, 적외선 및 지진 감지 등
능동센서 (Active Sensor)	출력신호를 생성하기 위해서는 외부에서 에너지를 가하여 그 대상으로부터 가해진 반사, 굴절, 산란, 흡수 등에 의해 변형된 에너지를 받는다.	레이더, 라이다, 레이저 고도계 등

아날로그,디지털과 같은 감지 특성을 기반으로 분류하기도 한다.

센서의 분류	특징	예
아날로그 센서 (Analog Sensor)	온도, 속도, 압력, 변위, 전류, 전압 등 시간의 변화에 따라 연속적으로 변화하는 신호나 전압을 생성 보통 수 마이크로 볼트에서 수 밀리볼트로 매우 낮으므로 어떤 형태로든 신호를 증폭하는 과정이 필요하다.	서모커플(열전대), RTD, 서미스터
디지털 센서 (Digital Sensor)	논리 1 또는 0의 바이너리 출력 신호를 생성한다. 디지털 신호는 bit 또는 byte 형태의 데이터를 비연속적으로 생성한다.	광센서

현실에 존재하는 거의 모든 측정 매개변수는 아날로그 형태이다.

아날로그 센서는 일반적으로 측정 가능한 적절한 크기의 전기 신호를 생성하기 위해서 외부 전원 공급 장치와 신호를 추가 증폭하거나 필터링할 수 있는 회로가 필요하다. 단일 회로 내에서 증폭과 필터링을 모두 처리하는 가장 좋은 방법 중 하나는 연산 증폭기를 사용하는 것이다.

아날로그 디지털 변환기(ADC)는 센서가 생성한 신호를 이진데이터로 변환한 뒤 중앙처리 장치 또는 마이크로프로세서 전달되어 처리된다.

센서(Sensor)와 액추에이터(Actuator)

전자회로나 시스템이 특정 작업이나 기능을 수행하기 위해서는 센서와 변환기가 필요하다.

어떤 특성의 물리적 변화를 감지하고 이것을 전기 신호로 변하는 것을 센서라고 하며,

출력 기능을 수행하는 장치들은 일반적으로 액추에이터 라고 한다.

ADC(Analog Digital Converter)의 분해능

마이크로컨트롤러는 대부분 ADC 컨트롤러를 포함하고 있으며, 일반적으로 8비트,10비트,12비트 분해능을 가진 ADC가 장착되어 있다. 만약 10비트 ADC라면 10비트를 사용하여 나타낼 수 있는 갯수 2^10 = 1024 이고, ADC는 기준 전압을 1023 등분하여 1024개의 디지털 값으로 아날로그 신호를 표현한다.

12비트는 2^12=4096으로, ADC 기준 전압을 4095등분할 수 있으므로 ADC 분해능이 높을수록 아날로그 신호를 더 세밀하게 디지털 신호로 변환할 수 있다.