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1. 조선대 메카트로닉스 설계
1.1. 메카트로닉스 기술의 정의 및 구성요소
1.1.1. 하드웨어와 소프트웨어의 통합
하드웨어와 소프트웨어의 통합이다. 메카트로닉스 기술은 하드웨어와 소프트웨어를 기본요소로 갖는 기술이다. 하드웨어는 전자/기계장치의 몸체이며, 소프트웨어는 프로그램이다. 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 통해 다양한 제품과 산업에 메카트로닉스 기술이 활용되고 있다. 예를 들어, 구동기는 하드웨어 장치 또는 제어 프로그램으로 다른 장치를 제어하거나 조절하며, 센서는 물리량을 검출하여 전기신호로 변환한다. 또한 변환기는 한 형태의 에너지 신호를 다른 형태로 바꾸어주는 역할을 한다. 이처럼 하드웨어와 소프트웨어의 유기적인 통합을 통해 메카트로닉스 기술이 구현된다.
1.1.2. 구동기, 센서, 변환기의 기능
구동기는 하나의 다른 장치를 제어하거나 조절하는 하드웨어 장치 또는 프로그램(소프트웨어)이다. 예를 들면, 회선 구동기는 하드웨어 장치이며 장치 구동기는 제어 프로그램이다. 센서는 측정 대상물로부터 물리량을 검출하고 검출된 물리량을 전기적인 신호로 변환시켜주는 소자이다. 센서의 종류에는 온도 센서, 압력 센서, 유량 센서, 자기 센서, 광 센서, 음향 센서, 미각 센서, 후각 센서 등이 있다. 변환기는 보통 한 형태의 에너지로 표현된 신호를 다른 형태의 에너지로 표현된 신호로 바꾸어 준다. 정보의 방향에 따라 센서, 액추에이터, 양방향 변환기로 나뉜다. 센서는 물리계로부터 나오는 신호를 계에 대한 정보를 나타내는 신호로 변환시킨다. 액추에이터는 에너지를 운동에너지로 변환시킨다. 양방향 변환기는 물리현상을 전기신호로, 전기신호를 물리현상으로 변환시킨다.
1.2. 메카트로닉스 응용사례
1.2.1. 하이패스 시스템
하이패스 시스템은 무선통신을 이용하여 30km/h 이하의 무정차 주행으로 통행료를 지불하는 최첨단 전자요금 수납시스템이다. 하이패스 시스템은 단말기(OBU), 통합 차로 제어기, 안테나(RF/IR), 차량 감지 장치(레이저 스캐너)로 구성되어 있다.
단말기(OBU)에 하이패스카드(선/후불)를 삽입하면 무선통신을 통해 하이패스 차로에서 통행료를 자동으로 결제할 수 있다. 통합 차로 제어기는 단말기(OBU)와 통신하여 얻은 데이터를 관리하고 차로시스템 주변기기를 제어한다. 안테나(RF/IR)는 단말기(OBU)로부터 수신된 신호를 시스템에 전송하는 장치이다. 차량 감지 장치인 레이저 스캐너는 차량의 접근을 감지하여 통행료 결제 과정을 원활하...
