임베디드 구현을 위한 센서 메커니즘

임베디드에서 센서 구현을 위한 메커니즘을 정리하고자 한다.

1. 아날로그 신호 (센서 출력의 근본은 아날로그 신호)

센서 출력의 예시

센서는 자극의 변화에 따라 비례하는 전압이나 신호를 출력한다.

현실에 존재하는 거의 모든 측정 매개변수는 아날로그의 형태이며, 그에 따른 센서 출력은 전압(저항)의 변화, 전류의 변화로 구분 할 수 있겠다.

RTD(저항변화) / 열전대(전압변화)

가장 대표적인 온도센서 RTD센서와 열전대 센서의 출력 특성만 보아도 아날로그 출력임을 알 수 있다.

AD 변환기와 OPAMP

정확한 센싱 데이터를 얻기 위해서는 사실상 아날로그적 변화를 정확하게 감지할 수 있어야겠다.

이는 정확한 저항 측정과 전압 측정과도 같다고 할 수 있겠다. (저런 아날로그 신호는 정확한 디지털 측정을 목적으로 한다.)

그렇기 때문에 ADC (아날로그 디지털 컨버터)와 미세한 신호를 증폭할 수 있는 OPAMP등을 사용하여 정확한 아날로그 신호 측정 회로를 만들 필요가 있겠다.

 

2. 디지털 신호 (feat. 센서모듈)

PWM 신호 / 통신 디지털 신호

항상 센서 신호 출력의 근본은 아날로그 신호라는 것을 잊지 말아야 한다.

우리가 임베디드를 구현하면서 볼 수 있는 모듈형태 센서들은 근본적인 아날로그 신호를 편하게 데이터를 취득 할 수 있도록 디지털 신호로 바꾸어 출력한다는 것이다.

다양하고 많은 센서들을 일일히 MCU로 구현할 때마다 정밀한 디지털 신호로 변환하는 회로를 구현하기 귀찮고 번거롭지 않은가? 센서 회사들도 이를 아주 잘 알고 있다. 

당연하게도 센서의 형태가 임베디드 구현/개발에 있어서 쉽다면 그 해당 센서를 자주 구매하게 될 것이고, 많이 팔 수 있을 것이다. 그렇기 때문에 대부분의 센서회사들은 개발자들이 구현하기 쉽게 센서 형태를 디지털신호로 바꾼 모듈 형태로 판매하게 되는 것이다.

사실상 센서모듈에서 디지털신호 인터페이스를 제공해준다면 센서의 작동원리나 회로등을 신경 써주지 않고 편하게 데이터를 가져올 수 있겠다. (즉 개발시간의 단축을 가져올 수 있다.)