학문
반도체 센서의 신호 처리 방식은 어떤 식으로 ?
센서에서 얻어진 신호는 그대로 사용하기보다는 전자회로를 통해 처리되는 경우가 많습니다.
센서는 외부 정보를 어떤 방식으로 감지하고 전기적 신호로 처리하나요?
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
센서는 온도, 빛, 압력, 움직인 같은 외부 변화를 먼저 전기적인 변화로 바꾸는 장치입니다. 어떤 센서들은 온도가 변하면 저항 값이 달라지고, 압력센서 같은 것은 힘을 받으면 전압이나 전하가 변하는 방식으로 반응합니다.
이렇게 나온 신호는 아주 작거나 잡음이 섞여 있을 수 있기 때문에 증폭시키고 불필요한 잡음들을 걸러주는 회로를 거친 이후, 아날로그 신호를 숫자로 바꾸는 변환기를 통해 마이크로컨트롤러나 프로세서가 이해할 수 있는 데이터로 만들어집니다.
센서는 외부 변화를 전기신호로 바꾸고, 전자회로가 그 신호를 다듬고 계산해서 우리가 사용할 수 있는 정보로 만드는 구조라고 생각하시면 되겠습니다.
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채택된 답변안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
반도체의 센서는 온도나 압력 같은 물리량이 닿으면 내부의 전기적 손실 변합니다. 그래서 자극이 오면은 저항이나 전압 값이 미세하게 달라지죠. 그리고 이 변화가 약한 아날로그 신호로 바뀌는 겁니다.
그런데 이 신호는 너무 약하고 노이즈도 많습니다. 그래서 바로 쓰기가 어렵죠. 그래서 증폭기로 신호를 키우고 필터로 잡음을 걸러 주는 작업이 필요합니다. 결국에는 이 값을 변환기로 디지털로 바꿔야만 시스템이 제대로 쓸 수가 있는 겁니다.
안녕하세요.
반도체 센서는 빛이나 온도, 압력 같은 외부 변화를 감지해 전기적 신호로 바꾸는 장치예요.
여러가지 방식들이 있는데, 빛을 받으면 전류가 달라지는 소자나, 온도에 따라 전기적 특성이 변하는 소자 같은 것들이 이용하죠. 이렇게 얻은 신호는 크기가 작거나 잡읍이 섞일 수 있어 증폭기와 필터를 거쳐 필요한 정보만 추출하게 돼요. 이후 아날로그 신호를 디짙털 값으로 변환하면 마이크로 컨트롤러가 데이터를 분석하고 제어에 활용할 수 있어요.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
반도체 센서는 온도 압력 빛 등 외부의 물리 화학적 자극을 감지하여 물질의 저항이나 정전용량 변화를 통해 아날로그 전기 신호로 변환합니다. 센서에서 출력된 원시 신호는 매우 미세하고 노이즈를 포함하고 있으므로 증폭기와 필터 회로를 거쳐 신호의 크기를 키우고 잡음을 제거합니다. 이어서 아날로그-디지털 변환기를 통해 마이크로프로세서가 연산할 수 있는 디지털 데이터로 변환됩니다. 변환된 디지털 신호는 온도 보상이나 비선형성 교정 등의 디지털 신호 처리 과정을 거쳐 측정의 정확도를 높입니다. 최종적으로 정밀하게 보정된 데이터는 제어 시스템이나 디스플레이로 전송되어 다양한 산업 및 전자기기에서 실시간으로 활용됩니다
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
센서는 물리량을 전기 신호로 바꾸고 증폭,필터,ADC,보정을 거쳐 MCU가 바로 쓸 수 있는 디지털 데이터로 변환된답니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
반도체 센서는 외부 물리량이 반도체의 전기적 성질 하나를 바꾸도록 만들어져 있어요. 압력 센서는 실리콘 얇은 막이 휘면 그 위에 새긴 저항의 값이 바뀌는 압저항 효과를, 스마트폰 가속도 센서는 미세한 추가 움직일 때 빗살 모양 전극 사이 간격이 변하는 정전용량 변화를 써요. 빛은 포토다이오드에서 광자가 전자-정공 쌍을 만들어 전류로 바뀌고, 자기장은 홀 효과로 전류가 흐르는 반도체 옆면에 전압이 생기는 걸로 읽어요.
이렇게 나온 신호는 아주 작고 잡음과 온도 영향이 커요. 압력 센서라면 저항 4개를 휘트스톤 브리지로 묶어 수 mV 수준의 차동 전압을 만들고, 계측 증폭기로 100배 이상 키우면서 양쪽 선에 함께 실린 잡음은 지워요. 저역 통과 필터로 고주파 잡음을 걸러낸 뒤 16~24비트 ADC가 디지털 숫자로 바꿔요.
디지털로 바뀐 뒤에는 보정이 들어가요. 반도체 저항은 온도에 따라 크게 변하니 칩 안에 온도 센서를 같이 넣어 출고 때 측정한 보정 계수로 영점과 감도를 맞추고, 비선형 구간을 다항식으로 펴줘요. 평균으로 잡음을 줄인 값은 I²C나 SPI 통신으로 마이크로컨트롤러에 보내는데, 요즘은 이 처리 회로까지 한 패키지에 넣은 스마트 센서가 많아 단위까지 환산된 숫자를 바로 받아 써요 :)