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LC공진소자를 이용한 변위센서
Displacement Sensor Fabricated with LC Resonators 원문보기

韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society, v.25 no.1, 2015년, pp.27 - 30  

신광호 (경성대학교 정보통신공학과)

초록
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본 연구에서는 새로운 타입의 변위센서를 개발하기 위한 목적으로, 페라이트코어를 이용한 인던턴스와 외부 캐패시턴스를 이용하는 LC공진자를 제작하고 특성을 검토하였다. 개별 공진자의 임피던스의 주파수의존성을 분석하였고, 두 개의 공진자가 인접해 있을 때 자체 인덕턴스와 상호 인덕턴스에 부합하는 주파수에서 각각의 공진이 일어나는 것을 알 수 있었다. 공진주파수는 5~17 mm의 변위에 대해서 선형적으로 변화하였으며, 제안된 방법으로 정밀한 변위를 측정할 수 있음을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the LC resonators were fabricated with ferrite cores and external capacitors, and then their characteristics were investigated for the purpose of developing new displacement sensor. The frequency dependence of impedance of single resonator was estimated. There were two resonance peaks...

주제어

#변위센서   #페라이트 코어   #공진주파수  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 문제를 해결하기 위해서 변위에 따르는 전압 값을 출력하는 것이 아니라 주파수의 변화를 출력하는 센서를 사용할 수 있다. 본 연구에서는 두 개의 LC공진소자를 이용한 새로운 타입의 변위 센서에 대하여 실험적으로 검토하였다. 두 공진소자의 공진주파수는 상대적 거리(변위)에 의존하기 때문에 상대적 위치(변위)를 계측할 수 있다.
  • 본 연구에서는 새로운 타입의 변위센서를 개발하기 위해서, 페라이트코어와 SMD타입의 캐피시터를 이용하여서 LC공진기를 제작하고 그 특성을 분석하였다. 개별 공진기의 주파수 특성을 분석한 결과 외부 캐피시턴스를 이용하여서 공진주파수를 조정할 수 있음을 알 수 있었다.

가설 설정

  • 포화 자계는 자성체의 자기적인 특성뿐 아니라 형상에도 의존하지만 포화 자속밀도에 상응하는 자계보다 큰 자계를 인가하는 경우 형상에 상관없이 자성체는 포화된다. 본 실험에서 사용한 페라이트의 포화 자속밀도가 0.35T(진공에서 = 3500 Oe)이었기 때문에 104 Oe의 인가자계에 의해서 포화되었다고 가정할 수 있다. LC공진기의 공진특성을 정확히 알기 위해서는 인덕턴스의 값과 함께 캐피시턴스의 값을 정확히 알아야 한다.
  • 4는 공진소자의리액턴스를 계산한 결과이다. 자체 인덕턴스는 1.4 mH, 캐피시턴스는 10 nF, 상호인덕턴스는 3 mH로 가정하여 계산하였다. Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
변위센서는 어떤 방식으로 제안되어 왔는가? 변위를 측정하는 센서는 측정 대상물의 정적인 위치나 동적인 이동을 측정하는 소자이다. 변위센서는 정전용량식, 와전류식, 광학식, 전자유도식, 자기센서식, 초음파식, 가변저항식 등 다양한 방식으로 제안되어 있고[1-5], 현재 정밀계측 분야의 핵심소자로 활약하고 있다. 다양한 변위센서 중에서 전자유도식 변위센서는 시야가 확보되지 않는 작업공간에서 비접촉으로 변위의 측정이 가능하기 때문에 공장자동화를 포함한 다양한 응용에서 사용되고 있다.
다양한 변위센서 중에서 전자유도식 변위센서의 문제점은? 다양한 변위센서 중에서 전자유도식 변위센서는 시야가 확보되지 않는 작업공간에서 비접촉으로 변위의 측정이 가능하기 때문에 공장자동화를 포함한 다양한 응용에서 사용되고 있다. 그러나, 다양한 주파수의 노이즈가 존재하는 공간, 예를 들어, 다수의 모터가 작동 되고 있으며 전원 노이즈가 심각한 공간에서는 전자유도식 변위센서가 오동작을 일으킬 우려가 있다[6]. 이러한 문제를 해결하기 위해서 변위에 따르는 전압 값을 출력하는 것이 아니라 주파수의 변화를 출력하는 센서를 사용할 수 있다.
변위를 측정하는 센서란? 변위를 측정하는 센서는 측정 대상물의 정적인 위치나 동적인 이동을 측정하는 소자이다. 변위센서는 정전용량식, 와전류식, 광학식, 전자유도식, 자기센서식, 초음파식, 가변저항식 등 다양한 방식으로 제안되어 있고[1-5], 현재 정밀계측 분야의 핵심소자로 활약하고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. P. B. Kosel, G. S. Munro, and R. Vaughan, IEEE Trans. Instrum. Meas. IM-30, 114 (1981). 

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  2. Mohammad Reza Nabavi and Stoyan N. Nihtianov, IEEE Sensors J. 12, 3346 (2012). 

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  3. N. Lagakos, T. Litovitz, P. Macedo, R. Mohr, and R. Meister, Applied Optics 20, 167 (1981). 

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  4. James S. Martin, Douglas J. Fenneman, Fabien T. Codron, Peter H. Rogers, Waymond R. Scott, Jr., Gregg D. Larson, and George S. McCall II, Proc. SPIE 4742, Detection and Remediation Technologies for Mines and Minelike Targets VII, 606 (2002). 

  5. M. M. Miller, P. Lubitz, G. A. Prinz, J. J. Krebs, and A. S. Edelstein, IEEE Trans. Magn. 33, 3388 (1997). 

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  6. M. R. Nabavi and S. N. Nihtianov, IEEE Sensors J. 12, 3346 (2012). 

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  7. D. Howard Dellinger, L. E. Whittmore, and R. S. Ould, National Bureau of Standards (C74, Retrieved 2009-09-07) (1924), pp. 249-249. 

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