가속도센서란? (What is Accelerometer)
그림1은 Kislter(키슬러)사의 가속도 센서를 나열한 것이다. 국내에는 팜테크에서 키슬러사의 가속도 센서를 판매하고 있다. (www.famtech.co.kr) 제품의 상세 스펙은 아래 링크를 참조하길 바란다. (Measuring range, Frequency response, operating temperature) https://www.kistler.com/fileadmin/files/divisions/sensor-technology/test-and-measurement/t-m-_acceleration/900-380a.pdf
가속도 센서는 진동 센서(vibration sensor) 종류 중에서 현재까지 가장 유명한 타입이라고 할 수 있다. 명칭에서 알 수 있듯이 가속도 센서는 가속도(acceleration) 값을 측정하고 일반적으로 g 로 표기 한다. (g는 중력 가속도로 9.81m/s^2와 동일).
적용하는 application에 따라 가속도 보다는 속도(velocity)나 변위(displacement) 값이 필요할 때가 있다. 이때는 가속도를 적분하여 구할 수 있다. 주의할 점은 주기성을 가지는 신호들은 적분을 하면 문제가 없지만 랜덤하거나 갑작스럽게 변하는 충격신호는 적분시 에러값이 발생할 수 있다. 최적의 방법은 주기성을 가지는 작은 시간 간격에서 적분을 하여 속도와 변위를 구하는 것이다.
가속도 센서 종류
- Piezoelectric
- Peizoresistive
- Piezo Star
- Capacitive MEMS
피에조라고도 하고 압전현상이라고 하는 이 특성은 압력이 가해지면 피에조 물질에서 전하가 발생하는 방식이다. 이 전하량을 측정해서 가속도를 측정하는 것이다. Piezo Star는 키슬러(Kistler)사에서 자체 개발한 피에조 물질을 이용해서 고온에서 강한 내성을 가지고 정밀도가 높은 가속도 센서로 다른 제품에 비해 가격은 조금 더 비싸다. 그 외 piezo와 MEMS는 가속도 센서 회사들이 일반적으로 가지고있는 제품 군이다. 제품에 대한 설명은 아래에 하겠다.
Piezoelectric 가속도센서
피에쪼 가속도센서는 가장 많이 사용되는 가속도 센서이다. AC값과 coupling되어서 정적인 중력값을 측정할 수 없다. 그러므로 가속도 값이 변하는 동적인 값을 측정하기에 유리하다. 가속도 마다 자체 공진 값이 있는데 datasheet를 살펴보고 공진을 피하여 측정 범위를 정해주는데 이를 보고 가속도센서를 선정하면 된다. 일반적으로 하나의 축을 측정하는 1축 또는 3개의 축을 동시에 측정하는 3축이 있다. 가격은 1축에 300불에서 3000불까지 정밀도와 범위에 따라 결정된다.
Piezoresistive 가속도센서
Piezoelectric이 전하가 가속도의 결과로 나오는 반면 Peizoresistive 가속도센서는 저항값의 변하로 가속도를 측정한다. 그리고 Piezoelectric에 비해 가속도 측정 범위가 더 넓다. 가격은 일반적으로 Piezoelectric에 비해 2~5배 정도 비싸다.
Capacitive MEMS
MEMS는 기계적인 특성을 이용한 측정방법이다. 내부에 마이크로 빔을 두고 가속도 변하에 따라 빔이 움직이면 capacitance가 변하게 된다. 이를 이용한 가속도 측정 방법이다.
Capacitive MEMS 는 가격면에서 가장 장점이 크다 일반적으로 10불 이하의 가격이다. 그리고 PCB 보드에 실장되어서 보통 제공된다. 단점은 가속도 측정 값에 노이즈(noise)가 Piezoelectric 가속도 센서에 비해 많이 발생한다. 그리고 측정 주파수 범위가 몇백 Hz 이하이다.
아래 테이블은 가속도센서의 장점 단점을 테이블로 간단히 작성하였다. 제조사도 표기 하였으니 관심있으면 제조사 검색을 통해 구매할 수 있다.
| Accelerometer 제조사 | Accelerometer 장점 | Accelerometer 단점 |
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