The configuration of the main components and the physical structure of the Taguchi sensor, the first ceramic gas sensor mass produced, has remained virtually unaltered since its appearance 40 years ago. This device owns an excellent combination of the quality factors but is non-selective. The research efforts carried out to enhance the selectivity in this resistive gas sensor are briefly reviewed. A novel design, Capillary-attached Gas Sensor (CGS), is introduced, which employs the same ceramic components used for the fabrication of a classical Taguchi sensor but in altered geometries. CGS presents remarkable advantages from the view point of selectivity over the original design. While the steady state response of a CGS has the same significance as that of the Taguchi sensor, its transient response presents valuable diagnostic information. Fabrication and test of a prototype CGS is reported.
This paper presents the development of a collocated capacitance sensor and its application to the controller design for magnetic bearing supported rotor systems. The main feature of the sensor is that it is made of a compact printed circuit board(PCB) so that it can be built into the actuator coil of the magnetic bearing unit. The singnal processing unit hax been also developed. The experi- mental results of the sensor performance evaluation on sensitivity, bandwidth and resolution are presented. Then, simulation study shows the advantages of the collocated sensor for magnetic bearings over the nonco- llocated sensor. Finally, the experimental result on the performance of the collocated sensor based contrl- ler for a magnetic bearing rotor system is presented.
This paper describes the design and manufacture of a ankle two-axis force sensor of a walking assist robot for hemiplegic leg patient. The walking assist robot for the hemiplegic leg patient can safely control the robot by detecting whether the foot wearing the walking assist robot is in contact with the obstacle or not. To do so, a two-axis force sensor should be attached to the robot's ankle. The sensor is used to measure the force of a patient's ankle lower part. The two-axis force sensor is composed of a Fx force sensor, a Fy force sensor and a pulley, and they detect the x and y direction forces, respectively. The two-axis force sensor was designed using by FEM(Finite Element Method), and manufactured using by strain-gages. The characteristics experiment of the two-axis force sensor was carried out respectively. The test results indicated that the interference error of the two-axis force sensor was less than 1.2%, the repeatability error and the non-linearity of the two-axis force sensor was less than 0.04% respectively. Therefore, the fabricated two-axis force sensor can be used to measure the force of ankle lower part in the walking assist robot.
Piezoresistive pressure sensor have become the successfully-commercialized MEMS product and the related technologies have been well developed over the past decades. Regarding the design methodology, however, the coupled-physics FEM analyses of the transducer itself and the signal-processing circuitry design based on the conventional EDA are separated and both of the analyses were sequentially processed for the full design of the pressure sensor. For the fast and effective R&D, new design methodology is proposed in this paper where the FEM results are linked to the EDA environment and therefore most of the design works can be done in the EDA environments, which means the time-consuming FEM analyses can be minimized. In order to verify the proposed approach, a typical piezoresistive pressure sensor having the silicon diaphragm and piezoresistors was modeled and analyzed based on the proposed methodology. The verification results showed that the simulated results were matched well with the measured data within the 7% difference while the simulation time was reduced less than 5% compared to the conventional methodology. Through the proposed approach, various types of the piezoresistive pressure sensors can be developed in more effective way.
This paper describes the design of a two-axis force sensor with two step plate beams for measuring forces in an upper-limb rehabilitation robot. The two-axis force sensor is composed of a Fz force sensor and a Ty torque sensor. The Fz force sensor measures the force applied to a patient's arm pushed by a rehabilitation robot and the force of patient's arm. The Ty torque sensor measures the torque generated by a patient's arm motion in an emergency. The structure of sensor is composed of a force transmitting block, two step plate beams and two fixture blocks. The two-axis force sensor was designed using FEM (Finite Element Method), and manufactured using strain-gages. The characteristics test of the two-axis force sensor was carried out. as a test results, the interference error of the two-axis force sensor was less than 1.24%, the repeatability error of each sensor was less than 0.03%, and the non-linearity was less than 0.02%.
In this paper, a robust wireless sensor network configuration design method is proposed to develop the optimal configuration under the consideration of sensor failure and energy consumption. A malfunctioned sensor in a wireless sensor network may lead to data transmission failure of the entire sensing cluster, inducing severe deterioration in system identification performance. The proposed method determines a wireless sensor network configuration that is robust against sensor failure. By utilizing Bayesian inference, we introduce a robust indicator to evaluate the impact on estimation accuracy of sensor configurations with various malfunctioned sensors. Moreover, a network formation strategy is proposed to optimize the energy efficiency of the wireless sensor network configuration. Therefore, the resultant robust wireless sensor network configuration can operate with the minimum energy consumption while the measurement information of the sensor network with malfunctioned sensors can be guaranteed. The proposed method is illustrated by designing the robust wireless sensor network configurations of a truss model and a bridge model.
Aerodynamic design of the vane type multi-function probe was tried by using CFD and wind tunnel test for the MALE UAV and small business jets. The present multi-function probe can measure total pressure, static pressure and angle of attack by using rotating vane. Therefore major performances are determined by aerodynamic characteristics of vane. In oder to design the sensor compatible to the requirement, aerodynamic characteristics of sensors was investigated by using CFD and dynamic response analysis was also performed for trasient performance. The final aerodynamic performance was measured by the wind tunnel test at Aeorsonic and the results successfully used for the design of vane type multi-function air data sensor.
USN(Ubiquitous Sensor Network)을 이용한 많은 시범사업들이 진행되었으며, 최근에는 환경감시 분야에서 활용이 많은 관심을 받고 있다. USN의 센서노드로부터 정보를 획득하기 위해서는 RF 송수신기가 반드시 필요하다. 본 논문은 IEEE 802.15.4의 규격을 만족하면서 2.4GHz 대역에서 동작하는 센서노드용 RF 송수신기의 설계에 대해서 기술한다. 본 논문에는 구현하려는 송수신기의 구조와 IEEE 802.15.4의 요구 규격이 기술되어 있으며, 이 규격으로부터 도출된 RF 송수신기의 설계 파라미터로써 수신기의 잡음지수, 필터의 선택도, 주파수합성기의 위상잡음, 송신기의 선형성과 스펙트럼 마스크가 기술되어 있다.
본 논문에서는 위치 불확실성이 최소화되도록 중첩 초음파 센서 링을 최적 설계하는 방법과 이를 향상된 해상도의 장애물 탐지에 응용하는 방안에 대해 기술하도록 한다. 기본적으로 일군의 초음파 센서들이 일정 간격으로 상호 빔 폭이 중첩되도록 원형으로 배치된다고 가정한다. 첫째, 빔 폭 중첩 상태를 활용함으로써 초음파 센서 고유의 위치 불확실성을 현저히 감소시킬 수 있음을 보인다. 둘째, 반경이 영인 이상적인 중첩 초음파 센서 링에 대해, 위치 불확실성을 나타낼 수 있도록 유효 빔 폭의 개념을 도입하고, 유효 빔 폭을 최소화하기 위해 필요한 초음파 센서의 최적 개수를 구한다. 셋째, 일정 반경의 실제 중첩 초음파 센서 링을 대상으로, 위치 불확실성 정도를 표현하는 설계 지수를 정의하고, 상용 저지향성 초음파 센서를 구성되는 중첩 초음파 센서 링의 최적 설계 예를 제시한다. 넷째, 초음파 센서의 측정 거리로부터 이동로봇 중심 기준 장애물의 위치를 산정하기 위한 기하학적 방법을 기술한다. 마지막으로, 한 쪽이 열린 평면 장애물 탐지 실험을 통해, 자체 제작된 초음파 센서 링의 장애물 탐지 해상도가 향상됨을 입증한다.
Proper seat design is critical to the safety, comfort, and ergonomics of automotive driver's seats. To ensure effective seat design, quantitative methods should be used to evaluate the characteristics of automotive seats. This paper presents a system that is capable of simultaneously monitoring body pressure distribution and surface deformation in a textile material. In this study, a textile-based capacitive sensor was used to detect the body pressure distribution in an automotive seat. In addition, a strain gauge sensor was used to detect the degree of curvature deformation due to high-pressure points. The textile-based capacitive sensor was fabricated from the conductive fabric and a polyurethane insulator with a high signal-to-noise ratio. The strain gauge sensor was attached on the guiding film to maximize the effect of its deformation due to bending. Ten pressure sensors were placed symmetrically in the hip area and six strain gauge sensors were distributed on both sides of the seat cushion. A readout circuit monitored the absolute and relative values from the sensors in realtime, and the results were displayed as a color map. Moreover, we verified the proposed system for quantifying the body pressure and fabric deformation by studying 18 participants who performed three predefined postures. The proposed system showed desirable results and is expected to improve seat safety and comfort when applied to the design of various seat types. Moreover, the proposed system will provide analytical criteria in the design and durability testing of automotive seats.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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