본 논문에서는 자기저항 센서를 이용하여 자율주행 시스템에서 필요로 하는 자석의 종류에 따른 자계의 특성을 분석하였다 분석결과 거리에 따라 자계의 특성이 변화하고, 자석에 근접할수록 자계의 변화가 급격하게 나타난다. 센서가 자석에서 멀어질수록 지자계의 값에 가까워진다 또한 페라이트자석 보다 네오디뮴 자석의 자계특성이 우수함을 보였다.
Proximity magnetic sensor is able to detect the object target accurately in close range and it has been widely used in the underwater guided weapon system because there is no countermeasures from the target. In order to increase the damage of target by shock wave due to explosion of the underwater guided weapon system, the maximum detection range of the proximity magnetic sensor needs to be increased. In this paper, we describe the techniques of the optimum transmitting and receiving coils design using the Finite Element Method for the output power enhancement of the transmitter and the sensitivity improvement of the receiver. Finally, the proposed design techniques of the transmitter and the receiver were verified using a experimental setup and a prototype.
자기부상열차의 효율적인 추력제어 및 안전성 높은 운행을 위해서 고성능의 속도/위치 검출 시스템이 중요한 역할을 한다. 일반열차는 바퀴가 선로에 접촉하여 주행하므로 차축의 회전속도를 측정해서 열차의 선로위를 일정한 간격을 두고 부상하여 주행하므로 비접촉식 측정방법을 사용해야만 한다[1-5]. 특히, 고속으로 주행하는 자기부상열차의 속도를 측정하기 위해서는 응답속도가 빠른 센서시스템을 개발하며, 또한 열차주행에 수반되는 자기장의 영향을 극소화하도록 센서시스템을 설계해야만 한다. 본고에서는 전형적인 자기부상열차인 일본의 HSST 시스템(주행속도 100km/h)과 독일의 Transrapid 시스템(주행속도: 400km/h)에 적용되고 있는 속도/위치 검출 시스템의 작동원리를 상세히 설명한다. HSST 시스템은 유도무선(inductive radio system) 방법을 이용하고 Transrapid 시스템은 와전류근접센서(eddy-current proximity sensor)를 이용한다.
본 논문은 자계센서를 이용하여 원격 가스 검침 시스템을 구현하였다. 현재까지 개발되고 있는 스캔 방식은 온도, 습도, 분진, 진동에 영향을 많이 받는다. 이런 문제점을 해결하기 위하여 본 논문은 가스의 유입량에 따라 회전하는 체인지기어의 가장자리에 영구자석을 부착하고, 계량기 몸체의 외벽에 영구자석의 자기장을 측정할 수 있는 홀 소자를 설치하였다. 체인지 기어에 의해 영구자석이 회동하여 홀 소자에 근접할 때 자기장을 검출하고, 그 검출된 신호를 카운트함으로써 가스 사용량을 검침하였다. 이 방식은 온도, 습도, 분진, 진동에 영향을 받지 않았으며, 높은 정확도를 나타내었다.
본 논문은 물류창고와 같은 실내 공간에서 RFID와 초음파 센서등을 이용하여 이동로봇이 자율적으로 자신의 위치를 파악하고 관리자가 지정한 목표 물체를 인식하여 간단한 업무를 보조할 수 있는 기법을 제안한다. 실내공간엔 RFID를 지면과 목표물체에 설치하고 로봇은 RFID의 리더기와 물체 접근시 활용이 가능한 추가적 센서를 갖춤으로써 이동시 자기 위치를 실시간으로 파악하고 물체로부터도 고유정보를 얻는다. 초음파 센서 신호의 귀환시간을 활용하여 근접한 물체와의 상대 거리를 추출하고 바닥의 RFID로부터 이미 획득한 자기 위치를 조합하여 목표 물체의 절대 위치를 구한다. 이는 이동 로봇을 중심으로 한 경로지도를 실시간으로 작성하며 동시에 실내의 이동 가능 구조 및 목표 물체의 파악이 가능하여 이동로봇의 자율적 탐색을 위한 최적 경로 계획 수립에 활용 가능하다.
자기적 원리를 이용한 Magnetic Sensor는 자기를 전기로 변환하는 Element로서 산업분야, 대학 및 연구소 등에서 대단히 폭 넓게 사용되고 있으나 아직 국내에서 체계적으로 양산 되고 있지 않은 상태이고 제작기술 수준 역시 선진국에 비해 저조하며 Excitation Current, Excitation Frequency, 코어의 투자율 등의 변화에 의해 센서 출력에 왜곡현상이 나타나거나 부하현상이 발생하여 이 때문에 최소 측정 범위가 제한된다. 따라서 양호한 출력신호를 감지하기 위해서는 신호변환장치 의 성능이 뒷받침되어야 한다. 본 논문 에서는 유도성 근접 센서를 이용 하여 신호변환장치 회로를 설계하여 금속표면에 페인트 두께를 마이크로 단위로 검출, 측정 하는 제어 시스템을 연구하는데 그 목적을 둔다.
철도 신호제어시스템에서 열차의 위치 및 점유 유무를 검지하기 위하여 궤도회로 이외에 axle counter적용 사례가 증가하고 있는 추세이다. 이에 본 연구에서는 열차검지 및 차축계수의 신뢰성을 높이기 위해 axle counter의 센서 방식을 지자기 센서 방식과 근접센서 방식을 비교하였으며, 그에 따른 차이점과 결과를 제시하였다. 또한, 정확한 차축검지를 위한 센서부의 취부조건 등을 고려한 설치에 대해 현장 경험을 기반으로 적용된 결과를 제시한다. 본 연구에서는 차축검지의 신뢰성 향상을 위해 센서의 위상차를 판단할 수 있도록 설계 변경한 결과 차축검지 기능뿐만 아니라 다양한 기능까지(열차의 방향검지, 열차속도검지 등) 수행할 수 있는 확장성을 확보하였다. 또한 열차의 종별, 무게 등의 특성에 종속되지 않았으며, 자체적으로 제작한 차축검지를 위한 모의차축 이송장치와 Test Bed를 구축하여 Lab. 테스트를 수행한 결과 350km/h의 속도에서도 차축 검지의 누락이 발생하지 않았음을 확인하였다. 이를 통해 열차의 검지뿐만 아니라 통과하는 열차의 속도와 편성 수, 선로전환기 통과 시 철사쇄정 조건 그리고 건널목 장치에도 적용할 수 있는 기반을 마련하였으며, 향후 철도 신호제어 시스템 전반에 확대 적용하게 되면 열차안전운행에 많은 기여를 할 것으로 판단된다.
Nowadays, the axle counter has been developed to the wide range of the track circuit blocks as well as the wheel detection device. The axle counter, as becoming an important device for the high speed railway, must be guaranteed in accordance with the safety. With considering the safety and the high speed, performance evaluation a wheel detection sensor is described in this paper. To increase the safety, digital proximity sensor instead of analog is employed in the wheel detection sensor. Therefor the wheel detection sensor can minimize noisy signals caused by the harsh railway environments. And, to meet the high speed railway requirements, the performance of the wheel detection sensor is also successfully verified using the speed simulator at the velocity 500Km/h.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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