Top 31 초음파 센서 활용 The 161 Detailed Answer

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일반 응용 분야 초음파 센서는 일반적으로 용기의 액위를 감지하는 데 사용됩니다. 이 센서는 감지되는 액체의 색상(또는 부족)에 영향을 받지 않으므로 이 응용 분야에 특히 적합합니다. 또한, 액체에 접촉하지 않기 때문에 휘발성 물질을 검출할 경우 안전 문제가 없습니다.

[Arduino] LED Control by Measuring Distance with Ultrasonic Sensor

초음파 센서 활용

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Most searched keywords: Whether you are looking for 초음파, 생활 곳곳 적용사례 ‘가지각색’ < 정책·사회·종합 < 뉴스 < 기사본문 - 테크월드뉴스 - 이나리 기자 피부과에 가면 고강도의 집적 초음파를 주름, 탄력 개선과 같은 피부 미용 목적으로 사용하는 초음파 시술 기기도 만날 수 있다. 인위적으로 수컷모기 ... ‘초음파’라고 하면 많은 이들이 산부인과에서 진찰받는 산모의 모습을 떠올린다. 일상에서 초음파를 가장 쉽게 접하는 상황 중 하나가 바로 산모가 병원에 ‘초음파 진단 받으러 간다’고 말하는 때이기 때문.실제로 움직이는 태아의 상태를 살피거나 부드러운 조직, 종양 등을 분석할 때는 사진으로 보는 X선 대신 영상을 볼 수 있는 초음파가 주로 사용된다. 이 외에 초음파가 쓰이는 다른 곳은 또 없을까?'울트라 소닉(Ultra-Sonic)' 혹은 ‘울트라 사운드(Ultra-Sound)’로도 불리는 초음파는 주파수가 높아 인간이
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초음파, 생활 곳곳 적용사례 '가지각색' < 정책·사회·종합 < 뉴스 < 기사본문 - 테크월드뉴스 - 이나리 기자 — 초음파, 생활 곳곳 적용사례 ‘가지각색’ < 정책·사회·종합 < 뉴스 < 기사본문 - 테크월드뉴스 - 이나리 기자

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초음파 센서 활용

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1. 초음파 센서 사용하기 - Adventure Design — 1. 초음파 센서 사용하기 – Adventure Design

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아두이노와 초음파센서를 활용한 초음파거리계

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아두이노와 초음파센서를 활용한 초음파거리계 | 싸이피아SCIPIA

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mic+초음파 센서

mic 초음파 센서

wms 초음파 센서

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bks+ 초음파 엣지센서

bks 초음파엣지 센서

dbk+4 초음파 이매 검출센서

dbk+5 초음파 이매 검출센서

esf-1 초음파 라벨 과 이매 접착 검출 센서

esp-4 라벨 이매 접착 검출센서

ews ultrasonic through-beam sensor

LCA-2

SyncBox1 and SyncBox2

설치 액세서리

변향기

커넥터와 케이블

모든 어플리케이션에 대한 적합한 솔루션

Presence detection

Path edge control

Double sheet control

Checking diameter

Installation for a foil extruder

Through-beam barrier

Label detection

Foil tear monitoring

레벨 제어 (Level control)

압력환경에서의 레벨 제어 (Level control under pressures)

Filling level monitoring in small containers

Detecting obstacles

높이 및 폭 측정 (Height and width measurements)

Edge detection of flat objects

인체 검출 (People detection)

자동기계장치 감지(Robotic sensing)

위치 제어 (Positioning)

품질 관리 (Quality control)

루프 제어 (Loop control)

Splice detection

Wire break detection

Stacking height control

Monitoring of trays

Ultrasonic barrier

Sonic reflector

상자 레벨 제어 (Crate inspection)

Volumen flow

초음파센서란 / 응용 예 / microsonic – Ultrasonic Sensors

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초음파 센서의 이해

작성자: Jeff Smoot, CUI Devices의 애플리케이션 엔지니어링 및 동작 제어 부문 부사장

초음파 센서의 수명과 인기는 이 센서가 저렴하고 고도로 적응 가능하며 다양한 응용 분야에서 사용 가능하다는 사실에 기인할 수 있습니다. 이 센서의 적응성은 최근에 자율 주행 차량, 산업용 드론 및 로봇 장비와 같은 최신 기술에서도 사용된다는 것을 의미합니다. 이 기사에서는 초음파 센서의 작동 원리를 설명하고 장점과 단점을 고려하며 가장 일반적인 응용 분야를 검토합니다.

초음파 센서란?

초음파라는 용어는 인간의 청력 범위(20kHz)를 벗어난 오디오 주파수를 나타냅니다. 초음파 센서는 이러한 주파수를 사용하여 존재를 감지하거나 원격 물체에 대한 거리를 계산합니다.

초음파 센서의 작동 방식

초음파 센서의 기본 작동은 박쥐가 비행 중에 곤충을 찾기 위해 반향 위치를 사용하는 방법과 유사합니다. 송신기는 23kHz ~ 40kHz 사이의 주파수를 포함하는 ‘처프’라는 고주파 음파의 짧은 버스트를 방출합니다. 이 소리의 펄스가 물체에 부딪히면 일부 음파는 수신기로 다시 반사됩니다. 센서가 초음파 신호를 송신한 후 수신할 때까지의 시간을 측정하여, 다음 방정식을 통해 물체까지의 거리를 계산할 수 있습니다.

여기서,

d = 거리(미터)

t = 송신부터 수신까지의 시간(초)

c = 소리의 속도(343미터/초)입니다.

d는 음파가 양방향으로 이동한 거리를 측정한 값입니다. 한 방향으로 이동하는 시간을 계산하려면 0.5를 곱해야 하며, 이는 궁극적으로 물체까지의 거리와 같습니다.

가장 간단한 초음파 센서는 송신기와 수신기가 서로 인접하도록 구성됩니다(그림 1). 이 배열은 송신기에서 직선으로 이동하는 소리의 양을 최대화하고 수신기로 다시 직선으로 반사하므로 측정 오차를 줄이는 데 도움이됩니다.

초음파 트랜시버는 단일 인클로저 내에 송신기와 수신기를 결합합니다. 이는 측정 정확도를 더욱 향상시키면서(송신기와 수신기 사이의 거리를 최소화하여) 기판 공간을 줄이는 추가적인 이점을 갖습니다.

그림 1: 기본 초음파 송신기/수신기 배열. (이미지 출처: CUI Devices)

센서의 판독값을 기준으로 물체까지의 거리를 계산할 경우 여러 요인을 고려해야 합니다. 소리는 자연스럽게 모든 방향(세로 및 가로)으로 이동하므로 음파가 송신기에서 멀리 이동할수록 더 넓은 영역으로 퍼질 가능성이 커집니다. 이는 마치 손전등에서 빛이 퍼지는 것과 비슷합니다(그림 2).

이러한 이유로 초음파 센서는 표준 감지 영역이 아니라 빔 각도 또는 빔 폭에 대해 사양이 지정됩니다. 일부 제조업체는 송신기의 센서 빔을 전체 각도 편차로 지정하는 반면 다른 제조업체는 직선 편차로 지정합니다. 서로 다른 제조업체의 센서를 비교할 때 센서 빔 각도를 지정하는 방법을 아는 것이 중요합니다.

그림 2: 빔 각도는 센서 선택을 이해하는 데 중요한 사양입니다. (이미지 출처: CUI Devices)

빔 각도는 또한 초음파 센서의 작동 범위와 정확도에 영향을 미칩니다. 좁고 집중된 빔을 전송하는 센서는 더 넓은 빔을 생성하는 센서보다 물리적으로 더 멀리 있는 물체를 감지할 수 있습니다. 빔이 감지하기에 너무 넓게 확산되기 전에 더 먼 거리를 이동할 수 있기 때문입니다. 또한 이를 통해 센서가 더 정확하게 물체를 감지할 수 있으며 원격 본체가 존재한다는 잘못된 표시를 제공할 가능성이 적어집니다. 와이드 빔 센서의 경우, 정확도는 떨어지지만 더 넓은 영역에서 범용 물체 감지를 필요로 하는 응용 분야에 사용하는 데 적합합니다.

동등하게 중요한 고려 사항은 아날로그 센서를 사용할 것인지 또는 디지털 센서를 사용할 것인지 선택하는 것입니다. 아날로그 센서는 초음파 처프를 생성하고 해당하는 에코를 수신하는 역할만 합니다. 이 에코는 이후에 물체 거리 계산을 수행하는 시스템 마이크로 컨트롤러에서 사용할 수 있도록 디지털 형식으로 변환되어야 합니다. 시스템 설계자는 계산 시 아날로그에서 디지털로의 변환 지연에 대한 허용을 고려해야 합니다. 오디오 신호를 생성하고 수신하는 것 이외에, 디지털 초음파 센서 모듈에는 통신 버스를 통해 마스터 시스템 마이크로 컨트롤러로 이 수치를 전송하기 전에 거리 계산을 수행하는 슬레이브 마이크로 컨트롤러도 포함되어 있습니다.

또한 시스템 엔지니어는 별도의 송신기 및 수신기(다른 이산 부품과 함께)를 사용하여 맞춤형 센서를 설계할지 아니면 완전히 통합된 트랜시버를 사용할지 결정해야 합니다(그림 3). 개별 송신기 및 수신기와 비교하여, 통합 초음파 트랜시버는 크기가 작고(따라서 PCB 공간이 절약됨), 사용이 간편하고, 일부 응용 분야에서 정확도가 향상된다는 장점이 있습니다. 그러나, 센서가 응용 분야에 맞게 설계되는 방식을 조정할 수 있는 자유도가 떨어지고 제약 조건이 더 커집니다.

그림 3: 별도의 초음파 송신기 및 수신기와 통합 초음파 트랜시버 모듈. (이미지 출처: CUI Devices)

이점

다른 유형의 근접/존재 감지 센서 대신 초음파 센서를 사용할지에 대한 결정은 대개 응용 분야에 따라 달라집니다. 그러나 초음파 센서는 다음과 같은 여러 장점을 제공합니다.

광학 센서 및 IR 센서와 달리 초음파 센서는 색상에 독립적으로 작동합니다. 즉, 물체의 색상이 측정 정확도에 영향을 미치지 않음을 의미합니다.

마찬가지로, 유리 및 물과 같이 반투명하거나 투명한 재료도 성능에 부정적인 영향을 미치지 않습니다.

넓은 범위에 걸쳐(대개 수 센티미터에서 수 미터에 이르는 범위) 물체 감지 및 거리 측정을 위한 뛰어난 유연성을 제공하지만 최대 20미터까지 작동하도록 맞춤 설계할 수 있습니다.

일관되고 안정적으로 수행할 수 있는 복잡하지 않은 물리적 원칙을 기반으로 하여 세월의 시험을 견뎌냈습니다.

정교하지는 않지만 측정 오차가 1% 이하로 놀라울 정도로 정확합니다.

초당 여러 번의 측정이 요구되는 응용 제품에서 높은 ‘재생률’로 작동하도록 설계할 수 있습니다.

쉽게 구할 수 있고 상대적으로 저렴한 부품을 사용하여 구성할 수 있습니다.

전기적 잡음에 대해 높은 내성을 제공하며, 배경 음향 잡음의 영향을 극복하기 위해 특별히 인코딩된 정보로 ‘처프’를 전송하도록 설계할 수 있습니다.

제한 사항

초음파 센서는 다른 센서 유형에 비해 많은 이점과 장점을 제공하지만 몇 가지 단점도 있습니다.

온도 및 습도가 소리의 속도에 영향을 줍니다. 이는 환경 조건이 거리 측정의 정확성과 안정성에 영향을 미칠 수 있으며 추가로 보상 회로망이 필요할 수도 있음을 의미합니다.

초음파 센서는 거리 측정 또는 물체 감지를 제공하는 데만 사용할 수 있으며 물체 위치를 나타내거나 물체의 모양 또는 색상에 대한 정보를 제공하지 않습니다.

산업용 및 자동차용 제품에는 적합하지만 작은 내장형 응용 제품에서는 크기가 문제가 될 수 있습니다.

대부분의 센서와 마찬가지로 습도, 극한의 온도, 열악한 조건에 취약하여 성능에 부정적 영향을 미치거나 사용 불가능한 상태가 될 수도 있습니다.

소리는 이동할 수 있는 매체가 필요합니다. 즉, 진공 상태에서 작동하는 응용 제품에서는 초음파 센서를 사용할 수 없습니다.

일반 응용 분야

초음파 센서는 일반적으로 용기의 액위를 감지하는 데 사용됩니다. 이 센서는 감지되는 액체의 색상(또는 부족)에 영향을 받지 않으므로 이 응용 분야에 특히 적합합니다. 또한, 액체에 접촉하지 않기 때문에 휘발성 물질을 검출할 경우 안전 문제가 없습니다.

단순성과 상대적으로 저렴한 비용 덕분에 범용 물체 감지 응용 제품에서도 일반적입니다. 이러한 응용 분야에 대한 몇 가지 예에는 차량 및 사람 감지가 포함됩니다(그림 4). 또한 팔레트/박스 분류를 위한 공장, 음료 충전 기계 및 생산 라인의 물체 카운팅에도 사용됩니다.

그림 4: 자율 진공 청소기는 초음파 센서를 사용하여 충돌을 회피할 수 있습니다. (이미지 출처: CUI Devices)

송신기 및 수신기는 특정 응용 제품에서 독립적으로 사용될 수도 있습니다. 고주파 처프는 동물(인간보다 청력 임계값이 더 높음)이 들을 수 있으므로 동물 제지 응용 제품에 사용할 수도 있습니다. 반면에 수신기는 보안 시스템의 일부로 소리 감지에 사용할 수 있습니다.

요약

성숙하고 잘 알려진 물리적 원리에 기반한 상대적 단순성 및 다목적성과 저렴한 비용을 결합한 초음파 센서는 세월의 시험을 견딜 수 있었습니다. 다양한 소비자 및 산업 응용 분야에서 거리 측정 및 존재 감지에 일반적으로 사용되는 초음파 센서는 앞으로도 더 새롭고 더 까다로운 응용 분야에서 계속 사용될 것임을 보여주었습니다.

초음파, 생활 곳곳 적용사례 ‘가지각색’

‘초음파’라고 하면 많은 이들이 산부인과에서 진찰받는 산모의 모습을 떠올린다. 일상에서 초음파를 가장 쉽게 접하는 상황 중 하나가 바로 산모가 병원에 ‘초음파 진단 받으러 간다’고 말하는 때이기 때문.

실제로 움직이는 태아의 상태를 살피거나 부드러운 조직, 종양 등을 분석할 때는 사진으로 보는 X선 대신 영상을 볼 수 있는 초음파가 주로 사용된다. 이 외에 초음파가 쓰이는 다른 곳은 또 없을까?

‘울트라 소닉(Ultra-Sonic)’ 혹은 ‘울트라 사운드(Ultra-Sound)’로도 불리는 초음파는 주파수가 높아 인간이 들을 수 없는 영역대의 음파를 말한다. 통상 가청(可聽)범위를 넘는 주파수 16kHz 이상의 음파를 초음파라고 한다. 이는 전자레인지나 휴대전화, 군사용 레이더 등으로부터 발생되는 전자파와는 다른 개념이다.

귀에 들리지는 않지만 알고 보면 초음파는 생각보다 우리 생활과 밀접하게 연관돼있다. 들리지 않아 몰랐던, 생활 곳곳에서 도움을 주는 초음파에 대해 알아보자.

◇ ‘고주파’ 통해 매장 내 진입 손님에게만 ‘띵동’ 혜택 알림 전송

서점 ‘반디앤루니스’ 내 설치된 얍비콘과 모바일 화면 속 얍 앱의 모습

산 위에 올라 크게 ‘야호’를 외치면 메아리가 되돌아온다. 이는 소리가 물체로부터 반사되는 성질이 있기 때문이다. 초음파 역시 마찬가지다. 한 걸음 더 나아가 초음파가 얼마나 빨리 반사돼 돌아오는지를 계산하면 전방에 어떤 물체가 있고, 어느 정도 떨어져있는지 알 수 있다. 초음파의 주된 용도 중 하나가 거리와 위치 측정인 이유가 바로 여기에 있다.

‘띵동’ 하고 울리는 스마트폰 앱의 혜택 알림에도 위치를 세밀하게 측정하는 초음파 기술이 숨어있다. 위치기반 통합 O2O커머스 플랫폼 얍(YAP)은 블루투스와 고주파가 결합된 하이브리드 비콘을 사용한다. 하이브리드 비콘 구동의 핵심은 초음파다.

벽을 뚫지 못하는 초음파는 매장에 진입한 고객의 스마트폰을 선택적으로 인식해 할인 쿠폰 등 혜택 정보 푸시 알림을 발송한다. 길거리에서 살포되는 전단지처럼 무작위로 푸시 알림을 보내는 것과 비교했을 때 피로도가 훨씬 낮아 점주와 앱 사용자들로부터 호평을 받고 있다.

스타벅스의 선(先)주문 서비스 앱 ‘사이렌 오더’에도 초음파 기술이 적용되고 있다. 해당 앱으로 음료를 미리 구매하면 매장에 진입하는 순간 자동으로 주문이 접수돼 줄을 설 필요가 없다. 이 서비스를 가능케 한 핵심 기술 역시 얍의 하이브리드 비콘이다.

일반적인 블루투스 비콘을 사용하면 A라는 매장에서 커피를 받아 가고 싶은 고객이 B매장 앞을 지나기만 해도 B매장 판매 관리 시스템에 음료 추출 명령이 전송된다. 실내외의 사용자를 구분하게 돕는 초음파의 원리가 줄을 서고 주문하는 시간을 대폭 줄여 준 셈.

◇ 드론, 로봇청소기 등 IT기기 주요 기술도 초음파 원리 기반

최근 3040 남성들의 트렌디한 취미생활 중 하나로 떠오르는 ‘드론’ (DJI 제품)

최근 30~40대 남성들이 선망하는 취미 생활로 떠오른 드론(Drone)에서도 초음파의 거리 측정 원리가 활용되고 있다. 구체적으로는 드론이 호버링(hovering, 공중에서 제자리에 떠 있는 상태)하는데 이 초음파가 쓰인다.

송신부와 수신부, 두 부분을 갖춘 센서를 통해 송신부에서 초음파를 쏘면 수신부에서 수신 후 거리를 측정하여 고도를 유지하도록 돕는 원리다. 이 과정에서 초음파는 GPS와 협력해 안정성을 극대화 한다.

집안을 자동으로 청소해주는 로봇청소기도 비슷한 식으로 작동한다. 일례로 LG전자의 로봇청소기 ‘로보킹’의 경우 3개의 초음파 센서가 전면 180도까지 감지해 장애물과의 충돌은 최소화하고 사각지대 없는 말끔한 청소가 가능하도록 설계됐다. 이 역시 소리가 반사되는 성질을 이용한 것이다.

◇ 음파 자체의 ‘진동’ 성질로 세척, 미용, 용접 등 응용 분야 다양

반사 외에 초음파가 가진 또 다른 성질 중 하나는 진동이다. 초음파의 진동 성질이 밀접하게 적용되는 생활 분야는 바로 ‘세척’이다. 음파로 때를 씻어내는 원리는 빨랫감을 문지르거나, 방망이로 때리는 것과 유사하다.

음파가 수만 번 진동을 되풀이하면 세척물 표면에서 물분자를 밀고 당기는 현상이 반복적으로 일어나는데, 이 때 물분자의 응집력이 파괴되며 수많은 미세한 공동(空洞)이 발생한다. 이것이 진공청소기처럼 세척물 표면에서 때를 빨아들이는 역할을 하게 되는 것.

에미넨트’ 음파 칫솔 (좌측) / 새한 안경렌즈 세척기 (우측)

구체적 사례로는 음파 진동이 만들어 내는 미세 기포로 칫솔모가 닿지 않는 곳의 세균을 씻어내는 초음파 칫솔을 들 수 있다. 물리적 마찰이 없어 치아가 잘 마모되지 않는다는 장점이 있다. 안경점에 가면 쉽게 볼 수 있는 렌즈 세척기에도 같은 원리로 초음파가 이용된다.

초음파 식기세척기는 초음파에 의해 발생한 미세 기포가 폭발하며 그릇과 음식찌꺼기를 분리시켜 세척하는 원리다. 일반 수압식 대비 전기와 물 소비량을 크게 절약할 수 있고 찬물로도 세척이 가능해 친환경적이라는 평을 받고 있다. 설거지 거리가 대량으로 나오는 식당에서 주로 사용한다.

이 외에도 초음파의 진동이 만들어 내는 열을 이용해 비닐, 반도체 부품의 도선, 귀금속 등의 물건을 용접하는 초음파 용접기가 있다. 피부과에 가면 고강도의 집적 초음파를 주름, 탄력 개선과 같은 피부 미용 목적으로 사용하는 초음파 시술 기기도 만날 수 있다. 인위적으로 수컷모기 소리를 냄으로써 피를 빠는 암컷모기를 쫓아내는 초음파 모기퇴치기는 이미 많이 알려진 예다.

[아두이노 Sensor 다루기] 초음파 센서 응용하기

안녕하세요. 디바이스마트입니다. 이번 시간에는 초음파 센서를 통해 횡단보도를 만들고자 합니다. 초음파 센서에 대해서는 들어 보셨나요?

초음파란? (출처 – 네이버 백과)

사람의 귀가 들을 수 있는 음파의 주파수는 일반적으로 16Hz~20kHz의 범위다. 주파수가 20kHz를 넘는 음파를 초음파라고 한다.

생활 속의 초음파

초음파세척에 많이 이용한다. 물속에서 초음파를 발생시키면 음파의 진동에 의해 수많은 거품들이 발생한다. 이때 거품이 진공청소기 같은 역할을 해서 물체 표면에 붙어 있는 이물질을 떼어낸다. 또한 음파가 1초에 수만 번 물을 진동시키기 때문에 마치 빨랫방망이로 두드려서 세탁하는 효과를 나타내기도 한다.

즉, 초음파를 통해 거리측정, 세척 등에 주로 사용합니다. 오늘 사용할 센서는 HC-SR04로서 범용적이고 저렴한 센서입니다. 해당 센서를 잘 활용하여 멋진 작품을 만들어 보셔도 좋을 것 같습니다.

※ 준비물

1) 아두이노 보드

2) 초음파 센서(HC-SR04) : http://www.devicemart.co.kr/1076851

3) LED(알림도구)

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초음파 센서 활용

초음파, 생활 곳곳 적용사례 ‘가지각색’ < 정책·사회·종합 < 뉴스 < 기사본문 - 테크월드뉴스 - 이나리 기자

[아두이노 Sensor 다루기] 초음파 센서 응용하기 : 네이버 블로그

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초음파 센서 활용

1. 초음파 센서 사용하기 – Adventure Design

아두이노와 초음파센서를 활용한 초음파거리계 | 싸이피아SCIPIA

초음파센서란 / 응용 예 / microsonic – Ultrasonic Sensors

초음파 센서의 이해

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