소개글
"자동제어 3"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 기자재 및 Tool
2. 초음파 센서
2.1. 초음파 센서의 원리
2.2. SRF05 초음파 센서의 특성
2.3. SRF05 초음파 센서의 거리 측정 원리
3. 기울기 센서
3.1. 기울기 센서의 원리
3.2. SA1 기울기 센서의 특성
4. 초음파 센서 실험
4.1. 실험 내용 및 방법
4.2. 실험 결과
4.3. 실험 분석 및 고찰
5. 참고 문헌
본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 목적
실험 목적은 다음과 같다.
초음파 센서와 기울기 센서의 원리를 이해하고, 이를 활용한 물체감지 및 거리 측정, 그리고 기울기 측정 방법을 익히는 것이다. 초음파 센서는 물체와의 거리를 측정할 수 있고, 기울기 센서는 물체의 기울기를 감지할 수 있다. 이번 실험을 통해 각 센서의 동작 원리와 특성을 살펴보고, 실제 거리 및 기울기 측정 실험을 수행함으로써 이들 센서 활용 능력을 높이고자 한다.
1.2. 실험 기자재 및 Tool
실험 기자재 및 Tool은 다음과 같다.
PC는 실험을 위한 메인 컴퓨팅 장치이다. NI ELVIS II는 실험 보드로, 다양한 실험 회로 구현과 계측을 지원한다. SRF05는 초음파 센서 모듈로, 거리 측정을 위해 사용된다. SA1은 기울기 센서로, 물체의 기울기를 측정하는데 활용된다. 서보모터는 실험 장치 구동을 위해 필요하다.
이와 같은 실험 기자재와 Tool을 활용하여 초음파 센서와 기울기 센서의 특성을 분석하고, 실험을 통해 센서의 동작 원리와 성능을 확인할 수 있다.
2. 초음파 센서
2.1. 초음파 센서의 원리
초음파는 사람의 귀로 들을 수 없는 20kHz 이상의 소리파이다. 초음파 센서는 이러한 초음파를 이용하여 물체와의 거리를 측정하는 센서이다. 초음파 센서는 크게 두 개의 압전소자(또는 한 개의 압전소자와 금속판)로 구성되어 있다. 압전소자는 압력을 가하면 전기가 발생하는 성질을 가지고 있으므로, 초음파가 입사하면 압전소자가 진동하여 전압을 발생시킨다. 반대로 압전소자에 전압을 가하면 초음파가 발생된다.
초음파 센서는 센서 고유의 진동 주파수와 같은 주파수의 전압을 인가하면 더 효율적인 초음파를 발생시킬 수 있다. 이렇게 발생된 초음파가 물체에 부딪혀 반사되어 돌아오면 압전소자에서 전압이 발생된다. 이 전압 신호를 감지하여 초음파가 왕복하는 시간을 측정함으로써 물체와의 거리를 계산할 수 있다.
초음파 센서에는 크게 대향형과 반사형이 있다. 대향형은 송파기와 수파기를 마주보게 하여 송파기에서 방출된 초음파가 물체에 의해 차단되면 수파기에서 이를 감지하는 방식이다. 반사형은 송파기와 수파기를 한 단위로 구성하여, 송파기에서 발생한 초음파가 물체에 반사되어 수파기로 돌아오는 것을 감지하는 방식이다.
2.2. SRF05 초음파 센서의 특성
SRF05 초음파 센서의 특성은 다음과 같다.
SRF05 초음파 센서 모듈은 40kHz의 음파를 발생시킨 후 물체에 부딪혀 되돌아오는 신호를 검출하여 거리를 계산하는 방법으로 동작한다. 이 모듈은 입력전압 +5Vdc, 소비전류 4mA의 사양을 가지며, 40kHz의 주파수로 동작한다. 최대 측정 거리는 4m이고, 최소 측정 거리는 1cm이다. 초당 20회의 거리 측정이 가능하다. 입력 신호로는 10μs의 트리거 펄스를 사용하며, 출력 신호는 +TTL 레벨의 에코 펄스이다. 에코 펄스의 폭은 물체와의 거리에 비례한다. 따라서 에코 펄스의 폭을 측정하여 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 에코 펄스의 폭이 1.5...
참고 자료
자동화를 위한 센서 공학, 김원회, 김준식 공저, 7.1 초음파센서 p.299
인터넷자료, 초음파센서의 원리, http://juke.tistory.com/194
아주대학교 자동제어실험 강의 노트 (2021)
Franklin 외 2인 공저, 『Feedback Control of Dynamic Systems』, 제 7판, 2014
alldatasheet, (2021.09.18.), (2021.09.18.),
‘SRF05’, https://www.alldatasheet.co.kr/datasheet-pdf/pdf_kor/78851/KODENSHI/SG-207.html
‘SA1’, https://www.alldatasheet.co.kr/datasheet-pdf/pdf_kor/78837/KODENSHI/SG-2BC.html
유틸전자, (2021.09.18.), (2021.09.18.),
‘SRF05’, http://util.co.kr/product/detail.html?prnum=623&hcode=48&mcode=98
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DeviceMart, (2021.09.18.), (2021.09.18.), ‘개방형 초음파 센서’, https://www.devicemart.co.kr/goods/view?no=1376561
Sensonic, (2021.09.18.), (2021.09.18.), ‘고주파 초음파 센서’, http://sensonic.co.kr/web/home.php?go=Bmenu_01&code=01&item_num=53
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