(전자회로) 초음파센서 레포트

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본문 1. 초음파센서 개요 초음파 센서는 음파가 물체에 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 음파의 속도를 이용하여 거 리를 계산하는 센서입니다. 음파의 속도는 온도에 따라 다소 차이가 있지만 대개 334m/s 정도 의 값을 이용합니다. 초음파 센서의 종류에는 여러가지가 있는데 송수신 일체형과 송수신 분리 형이 있습니다. 송수신 일체형은 Transceiver라고 부르는데 이것은 하나의 센서로 송신 및 수신을 하게 됩니 다. 장점은 센서가 차지하는 공간이 작다는 것이고 단점은 회로를 분리형에 비해 구성하기가 약간 어려울 수 있다는 것입니다. 요즘에는 송수신 일체형은 좀처럼 찾아보기가 쉽지 않습니다. 예전에 MA40B7이라는 무라타의 센서를 사용했었는데 그 이후로 이 센서도 단종이 되었습니 다. 송수신 분리형은 Transmitter와 Receiver가 분리되어 있는 것으로 분리되어 있는 만큼 회로 구성은 간단하지만 센서가 차지하는 공간은 작습니다. 그러나 송수신 분리형 센서 자체가 작게 나오는 편이라 공간은 그다지 비교대상이 되지는 않을 것 같습니다. 이러한 센서로는 무라타에 서 다량의 송수신 분리형 센서를 제조하고 있고 폴라로이드 6000 시리즈 등이 대표적인 센서 입니다. 2. 초음파 센서를 선택할 때 고려해야할 사항은 1. 초음파 센서의 측정 거리 - 대개는 3-4m 정도이고 초음파 주파수가 높아질 수록 거리는 짧 아지는데 대개 40KHz 요즘 많이 사용합니다. 2. 초음파 센서의 Beam angle - Beam angle이라는 것은 음파가 퍼지는 각도를 의미하는 것인 데 이것은 어느쪽이 꼭 좋다고는 말할 수 없습니다. Beam angle이 작으면 직진성이 좋다는 것 으로 narrow beam angle의 특성을 갖습니다. 즉 beam이 퍼지는 각도가 작다는 것입니다. 직 진성이 좋으면 넓은 범위에서 감지가 어렵습니다. 반대로 퍼짐이 좋으면 wide beam angle의 특성이라고 하는데 대신 직진성이 나쁘기 때문에 반사되어 돌아오는 신호가 어디에서 왔는지를 추측하기가 어렵습니다. 음파가 반사체에 반사되어 돌아올 때 반사점이 명확치 않기 때문에 이 것은 RCD (Region of Constant Distance)라고 나타내기도 합니다. 3. 초음파 센서의 전원 - 초음파 센서에 따라 작게는 10Vp-p 내외의 송신 전압을 필요로하는 것도 있고 폴라로이드 센서처럼 100V DC 바이어스를 필요로 하는 것도 있습니다. 무라타 센 서의 경우 대체로 40Vp-p 또는 60Vp-p의 송신 펄스를 가하는 것을 권장하기도 합니다. 그 러나 높은 전압을 생성하는 것은 쉽지도 않고 효율도 좋지 않기 마련이기 때문에 application 에 적합 한 전압을 고려해야 합니다. 대개 application은 5V 정도의 전원을 이용하는데 이러한 전원으 로부터 높은 전압을 생성하기 위해 Step Up DC-DC converter가 많이 이용이 됩니 다. 제가 사용한 것은 5V에서 48V 전원을 만드는 것을 사용하여 무라타 센서에 송신 펄스를 가해주었 습니다. DC-DC converter는 www.maxim-ic.com 에서 많이 보실 수 있으며 sample을 요청하여 test를 해 보실 수 있습니다. 초음파 센서에서 음파를 내보낸 후 물체에 반사되어 돌아오는 시간을 TOF (Time Of Flight) 라 고 부릅니다. 음파의 속도를 v, 반사되어 돌아오는데 걸리는 시간을 TOF라고하면 물체까지 의 거리는 왕복 시간에 해당하므로 다음의 식으로 계산이 됩니다 Distance = TOF*v/2 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 센서, 초음파, 송수신, 송신, 분리, 무라타