유도 센서를 이해하기 위해 알아야 할 사항

유도 센서는 코일의 자체 인덕턴스와 상호 인덕턴스의 변화를 통해 전자기 유도 법칙을 이용하여 비전기적 측정을 구현하는 장치입니다. 인덕턴스의 물리적 특성을 이용하여 측정 대상과 직접 접촉하지 않고 변위, 진동, 압력, 유량 등의 신호를 측정할수 있다는 특징이 있습니다.

1. 유도 센서의 분류

유도 센서는 작동 원리에 따라 자체 인덕턴스형, 상호 인덕턴스형, 와전류형의 세 가지 유형으로 나뉩니다.

1.1 자체 인덕턴스 센서

자체 인덕턴스 센서는 자체 인덕턴스 계수를 변화시키는 센서입니다. 코일, 철심, 전기자로 구성되며, 철심과 전기자 사이에는 공극 δ와 공극 자기 투자율 단면적 S0이라는 두 가지 매개변수가 존재해 쉽게 변화시킬 수 있습니다.

자기 유도 센서의 자기 회로의 총 자기 저항은 특정 수식으로 표현할 수 있습니다. 두 개의 반대 방향 기본 자기 유도 센서를 사용하여 차동 자기 유도 센서를 구성할 수 있으며, 이는 기본 자기 유도 센서의 전자기 효과를 향상시키고 전기 브리지를 통해 감도를 두 배로 높이며 비선형성도 보상합니다.

1.2 상호 유도 센서

상호 유도 센서는 코일, 철심, 가동 전기자 세 부분으로 구성됩니다. 코일은 1차 코일과 역방향으로 연결된 두 개의 2차 코일로 이루어집니다. 1차 코일에 교류 여자 전압이 입력되면 2차 코일에 유도 기전력 e1과 e2가 발생합니다. 두 2차 코일의 극성이 반전되어 있으므로 센서의 출력 전압은 두 기전력의 차이, 즉 ey=e1-e2입니다.

1.3 와전류 센서

와전류 효과를 이용하여 만든 센서를 와전류 센서라고 합니다. 도체 내 와전류의 침투 방식에 따라 센서는 고주파 반사형과 저주파 투과형으로 나눌 수 있지만, 기본 작동 원리는 유사합니다.

와전류 센서의 가장 큰 특징은 변위, 두께, 표면 온도, 속도, 응력, 재료 손상 등을 비접촉 방식으로 연속 측정할 수 있다는 점입니다. 또한 소형, 고감도, 넓은 주파수 응답 특성을 지니고 있어 널리 사용되고 있습니다.

2. 유도 센서의 응용 분야

위치 피드백 요소로서 유도 센서는 거의 모든 산업 자동화 제어 분야에서 널리 사용되고 있으며, 검출 및 자동 제어 시스템의 안정적인 작동에 핵심적인 역할을 합니다.

1 가공 분야

유도 센서는 변위, 크기, 압력 등의 물리량 측정에 활용됩니다. 유도 센서를 통해 공작물의 고정밀 가공, 가공 공정 자동화, 공작물 결함 감지 등을 구현할 수 있습니다.

2.2 로봇 분야

유도 센서는 자기 속도 스위치, 기어 수명 측정, 스프로킷 톱니 속도 감지 등에 활용할 수 있습니다. 예를 들어 로봇 팔의 이동 궤적을 정밀하게 제어해야 하는 경우, 내부 기어의 회전 속도와 위치를 모니터링해 로봇 팔의 안정적인 동작을 확보합니다. 이 외에도 스프로킷 톱니 속도 감지, 체인 컨베이어 속도 및 거리 감지, 기어 수명 계수 타코미터, 자동차 보호 시스템 제어, 배관 시스템 내 소형 물체 감지, 배출 제어, 전선 단선 감지, 부품 식별, 두께 및 위치 제어 등에 사용됩니다.

2.3 지능형 기계 분야

유도 센서는 체인 컨베이어 속도 및 거리 감지, 기어 수명 계수 타코미터, 자동차 보호 시스템 제어 등에 활용됩니다. 예를 들어 트럭 하역 작업 시 버킷의 위치와 상승 범위를 제한해야 하는 경우, 근접 센서로 버킷 상승 높이를 감지하고 유압 시스템을 제어해 위치를 제한합니다.

2.4 기타 응용 분야

유도 센서는 연삭 가공의 능동 측정, 길이 변위 측정, 전자 마이크로미터 제작 등에도 적용됩니다.