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        • KCI등재후보

          Soft Computing을 이용한 배열 센서 시스템의 제어 성능 개선

          나승유,안명국 한국센서학회 2003 센서학회지 Vol.12 No.2

          In this paper, we propose a method to obtain a linear characteristic using soft computing for systems which have array sensors of nonlinear characteristics. Also a procedure utilizing the pattern information of array sensors without additional sensors is proposed to reduce disturbance effects. For a typical example, even a single CdS cell for CdS array has nonlinear characteristics. Overall linear characteristic for CdS array is obtained using fuzzy logic for each cell and overlapped portion. In addition, further improvement for linearization is obtained applying genetic algorithms for the parameters of membership functions. Also the effect of disturbing external light changes to the CdS array can be reduced without using any additional sensors for calibration. The proposed method based on fuzzy logic shows improvements for position measurements and disturbance reduction to external light changes due to the fuzziness of the shadow boundary as well as the inherent nonlinearity of the CdS array. This improvement is shown by applying the proposed method to the ball position measurements of a magnetic levitation system. 본 논문에서는 비선형 특성을 갖는 센서 배열을 사용하는 시스템에서, 센서 배열에 soft computing을 이용하여 선형적인 특성을 얻고, 배열의 특성을 이용하여 외란의 영향을 감소시켜 시스템의 성능을 향상시키는 방법을 제안한다. 대표적인 예로 배열에 사용된 광전도 센서인 CdS는 단일 CdS 셀조차도 비선형적인 특성을 갖고 있기 때문에 비선형 특성을 소속 함수로 표현하는 퍼지 변수를 사용한다. 배열로 사용되는 센서에 각 단일 센서의 소속 함수와 특성을 이용하는 퍼지 논리를 적용하여 전체적으로 선형화된 센서 특성을 얻는다. 각 센서의 비선형적 요소를 표현하는 소속 함수의 파라미터들에 유전 알고리즘을 사용하여 최적화된 선형 특성을 얻어 시스템의 성능을 향상 시킬 수 있다. 또한 보정을 위한 센서를 추가하지 않고 센서 배열의 특성을 이용하여 광전도 센서가 민감한 영향을 받는 외란을 보정하여 시스템의 외란 제거 성능을 향상 시킬 수 있다. CdS 센서 배열의 자체 비선형성 뿐만 아니라 입력되는 물체의 그림자는 경계가 뚜렷하지 않고 흐릿하므로 퍼지 논리를 이용하는 방법이 거리측정과 외부 광원에 의한 외란에 대해 향상된 결과를 보인다. 제안된 방법을 적용한 센서 배열을 자기부상(Magnetic Levitation System)에서 볼의 거리 측정에 적용하여 성능을 검증한다.

        • KCI등재후보

          PCB 다층 적층기술을 이용한 마이크로 플럭스게이트 자기 센서

          최원열,황준식,최상언 한국센서학회 2003 센서학회지 Vol.12 No.2

          To observe the effect of excitation coil pitch on the micro fluxgate magnetic sensor, two sensors are fabricated using multi layer board process and the pitch distance of excitation coil are 260 m and 520 m, respectively. The fluxgate sensor consists of five PCB stack layers including one layer of magnetic core and four layers of excitation and pick-up coils. The center layer as magnetic core is made of a Co-based amorphous magnetic ribbon with extremely high DC permeability of ~100,000 and has a rectangular-ring shape to minimize the magnetic flux leakage. Four outer layers as excitation and pick-up coils have a planar solenoid structure and are made of copper foil. In case of the fluxgate sensor having the excitation coil pitch of 260 m, excellent linear response over the range of -100 T to +100 T is obtained with sensitivity of 780 V/T at excitation sine wave of 3Vp-p and 360 kHz. The chip size of the fabricated sensing element is 7.3 5.7 mm2. The very low power consumption of ~8 mW is measured. This magnetic sensor is very useful for various applications such as: portable navigation systems, telematics, VR game and so on. 본 논문은 마이크로 플럭스게이트 자기 센서 (micro fluxgate magnetic sensor)의 여자코일 선폭에 따른 자계 검출 특성 변화에 관한 것이다. 센서 제작을 위해 PCB 다층 적층기술을 사용하였으며, 연자성 코어를 둘러싼 여자코일 선폭을 각각 260 m와 520 m로 센서를 구현하였다. 센서는 모두 5층의 기판을 적층 하였으며, 가운데 (3번째)기판을 자성체 코어로, 자성체 코어 외부 (2번째와 4번째)기판을 여자코일로, 최외부 (1번째와 5번째)기판을 검출코일로 제작하였다. 연자성 코어로는 약 100,000의 큰 DC 투자율 (permeability)을 갖는 코발트 (Co)가 주성분인 아몰퍼스 재료를 사용하였으며, 자속 누설을 최소화하기 위해 사각 링 형태를 유지하였다. 솔레노이드 형태의 여자코일과 검출코일은 구리 재질로 제작되었다. 260 m 여자코일 선폭을 갖는 자기센서는 여자조건이 360 kHz, 3 Vp-p의 정현파일 경우에 780 V/T로 매우 우수한 감도를 보이고 있으며, -100 T ~ +100 T 영역에서 매우 우수한 선형특성을 보이고 있다. 자기 센서의 크기는 7.3 5.7 mm2이며, 소비전력은 약 8 mW이다. 이런 초소형 자기센서는 휴대용 네비게이션 시스템, telematics, VR 게임기 등 다양한 응용분야에 적용할 수 있다.

        • KCI등재

          손목 피부 온도에 의한 맥센서 어레이(array)의 신호 변동 및 보정

          전민호 ( Min-ho Jun ),전영주 ( Young Ju Jeon ),김영민 ( Young-min Kim ) 한국센서학회 2017 센서학회지 Vol.26 No.2

          A pressure sensor in pulse measurement system is a core component for precisely measuring the pulse waveform of radial artery. A pulse sensor signal that measures the pulse wave in contact with the skin is affected by the temperature difference between the ambient temperature and skin surface. In this study, we found experimentally that the signal changes of the pressure sensors and a temperature sensor were caused by the temperature of the wrist surface while the pressure sensor was contacted on the skin surface for measuring pulse wave. To observe the signal change of the pulse sensor caused by temperature increase on sensor surface, Peltier device that can be kept at a set temperature was used. As the temperature of Peltier device was kept at 35°C (the maximum wrist temperature), the device was put on the pulse sensor surface. The temperature and pressure signals were obtained simultaneously from a temperature sensor and six pressure sensors embedded in the pulse sensor. As a result of signal analysis, the sensor pressure was decreased during temperature increase of pulse sensor surface. In addition, the signal difference ratio of pressure and temperature sensors with respect to thickness of cover layer in pulse sensor was increased exponentially. Therefore, the signal of pressure sensor was modified by the compensation equation derived by the temperature sensor signal. We suggested that the thickness of cover layer in pulse sensor should be designed considering the skin surface temperature.

        • KCI등재

          종방향 전기장 근접 감지 방식 수액 주입 측정 센서

          김영철 ( Young Cheol Kim ),세이크파이잘아마드 ( Sheikh Faisal Ahmad ),김현덕 ( Hyun Deok Kim ) 한국센서학회 2017 센서학회지 Vol.26 No.2

          A novel intravenous (IV) infusion monitoring sensor is presented to measure the drop rate in the drip chamber of an IV infusion set. It is based on a capacitive proximity sensor and detects the variation of the longitudinal electric field induced by the drop falling into the drip chamber. Unlike the conventional capacitor sensor with two semi-cylindrical conductor plates, the proximity sensor for IV monitoring is composed of a pair of conductor rings which are mounted on the outer surface of the drip chamber with a specific gap between them. The characteristics of the proximity sensor for IV monitoring were investigated through three dimensional electrostatic simulations. It showed quite superior performances in comparison with the conventional capacitor sensor. Especially, the proposed proximity sensor exhibits consistent sensitivity regardless of its mounting position on the drip chamber, operates normally though the drip chamber is tilted and shows robustness to the changes of the drop size and the drip factor of the IV infusion set. Thus, the proximity sensor for IV monitoring is more suitable for use in actual environment of IV therapy compared with the conventional capacitor sensor.

        • KCI등재

          살모넬라와 면역글로블린(hIgG)의 항원-항체반응 감지를 위한 표면 플라즈몬 공명형 센서시스템의 특성

          엄년식,고광락,함성호,김재호,이승하,강신원,Um, N.S.,Koh, K.N.,Hahm, S.H.,Kim, J.H.,Lee, S.H.,Kang, S.W. 한국센서학회 1998 센서학회지 Vol.7 No.4

          본 연구에서는 특정한 생물학적 의미를 갖는 물질들간의 결합 및 분리과정을 실시간에 측정하기 위해 빠른 응답특성과 높은 감도를 갖는 표면 플라즈몬 공명 (Surface Plasmon Resonance, SPR) 현상을 이용한 센서 시스템을 제작하였다. SPR 시스템의 프리즘 표면에 일정 두께의 금 박막이 진공증착된 센서칩을 두고 이 아래에 위치한 시료충전셀에 살모넬라 (salmonella) 항체를 주입시켜 항체가 센서칩 표면에서 자기집합 (self-assembly) 함에 따라 공명각이 변화하는 현상을 측정하였다. 이후 분석대상물질인 살모넬라 항원을 주입하여 항체와의 결합 상태를 일정 시간 간격을 두고 공명각의 변화로서 측정하고 이 결과를 분석하였다. 또한 human Immunglobulin G (hIgG)를 항원으로 한 항원-항체 반응 역시 살모넬라의 경우와 같은 방법으로 측정하였다. 그 결과 살모넬라의 항체는 센서칩 표면에서 약 10분 동안 자기집합하고 반응이 포화됨을 공명각의 변화를 통해 볼 수 있었으며, hIgG의 항체의 경우는 약 60분 동안 반응을 하고 포화됨을, 그리고 살모넬라와 hIgG의 항원 (분석대상물질) 은 모두 각각의 항체에 대해서 약 1분 이내에 결합하고 포화됨을 볼 수 있었다. Surface Plasmon Resonance (SPR) sensor system, has rapid response and high sensitivity, can be applicable for detecting reaction times of many biospecific interactions. A SPR sensor system was constructed to detect the antigen-antibody reactions of salmonella and hIgG (human immunoglobulin G). Sensor chips made of gold thin film were used for detecting biological bindings of antigen and antibody reactions. The antigen and antibody reactions for salmonella and hIgG were carried out with various time intervals to observed characteristics of these reactions using SPR sensor system. The resonance angle shift changes were clearly observed at the time of salmonella or hIgG antibody injection into sample cell since each antibody was self-assembled on gold chip surface of the sensor. It was found that the antibodies of salmonella and hIgG reacted with its sensor chip surface in 10 minutes and 60 minutes respectively. And the antigens of both salmonella and hIgG were bound to its antibody within 1 minute.

        • KCI등재

          중증뇌졸중환자의 발목재활로봇을 위한 힘센서 설계

          김한솔 ( Han Sol Kim ),김갑순 ( Gab Soon Kim ) 한국센서학회 2016 센서학회지 Vol.25 No.2

          This paper describes the design and fabrication of a two-axis force/torque sensor and an one-axis force sensor with parallel plate beams(PPSs) for measuring forces and torque in an ankle rehabilitation exercise using by a lower rehabilitation robot. The two-axis force/torque sensor is composed of a Fy force sensor and Tz torque sensor and the force sensor detects x direction force. The two-axis force/torque sensor and one-axis force sensor were designed using by FEM(Finite Element Method), and manufactured using straingages. The characteristics experiment of the two-axis force/torque sensor and one-axis force sensor were carried out respectively. As a test results, the interference error of the two-axis force/torque sensor was less than 1.56%, the repeatability error and the non-linearity of the two-axis force/torque sensor were less than 0.03% respectively, and the repeatability error and the non-linearity of the one-axis force sensor were less than 0.03% and 0.02% respectively.

        • KCI등재

          손가락 힘측정장치의 3축 힘센서 설계

          이경준 ( Kyeong Jun Lee ),김갑순 ( Gab Soon Kim ) 한국센서학회 2016 센서학회지 Vol.25 No.2

          This paper describes the design and fabrication of a three-axis force sensor with three parallel plate structures(PPSs) for measuring force in a finger force measuring system for a spherical object catch. The three-axis force sensor is composed of a Fx force sensor, Fy force sensor and a Fz force sensor, and the elements of Fx force sensor and Fy force sensor are a parallel plate structure(PPS) respectively and Fz force sensor is two PPS. The three-axis force sensor was designed using FEM(Finite Element Method), and manufactured using strain-gages. The characteristics test of the three-axis force sensor was carried out. As a test results, the interference error of the three-axis force sensor was less than 1.32%, the repeatability error of each sensor was less than 0.04%, and the non-linearity was less than 0.04%.

        • KCI등재

          2차원 Magnetic Fluxgate 센서의 구현에 관한 연구

          박용우,김남호,류지구 한국센서학회 2002 센서학회지 Vol.11 No.2

          본 연구에서는 페라이트 링 코어를 이용한 2차원 fluxgate 센서를 제안하였으며, 본 fluxgate센서 시스템은 2차원 자장을 측정할 수 있는 센서와 그 센서를 구동하기 위한 구동회로, 그리고 신호처리회로 등으로 구성하였다. 신호 검출 방법으로는 우수고조파 성분 검출을 위해 PSD(phase sensitivity detector) 회로를 사용하였으며, 기존의 제 2고조파 검출법과 비교하기 위해서 pick-up 코일 출력전압의 제 2고조파 성분을 FFT 스펙트럼 분석기를 사용하여 측정하였고, 이렇게 측정된 제 2고조파 성분의 전압과 PSD 단의 출력전압을 비교하였다. 그 결과 여자전류의 증가에 따라 센서의 출력전압도 증가하였으며 구동주파수에 따른 PSD 단의 출력전압은 주파수가 1.5[kHz]일 때가지는 증가하였지만, 그 이상의 주파수에서는 감소함을 보였다. 그리고 pick-up 코일의 제 2고조파 성분의 전압은 계속 증가함을 보였다. 센서의 최대감도는 구동주파수 1.5 [kHz], 구동전류 2 [App]에서 최대값을 보였으며 감도는 약 1580 [V/T]였다. 센서의 비선형계수는 3 [G]이내에서 제 2고조파 성분의 전압인 경우 약 1 [%]이내 였으며, PSD 단 이후는 약 2.3 [%]이내였다. 그리고 각도오차는 약 ± 2 [%/FS]이내였다. We have presented a 2-dimensional fluxgate sensor with ferrite core, excitation, and pick-up coil. This fluxgate sensor system consists of a sensing element, driving circuits for excitation coil and signal processing for detecting second harmonic frequency component which is proportional to the DC magnetic to be measured. The sensor core is excited by a square waveform of voltage through the excitation coil of 80 turns. The second harmonic output of pick-up coil(x and y axis: 100 turns) is measured by FFT spectrum analyzer. This result is compared with output of PSD(phase sensitive detector) unit for detecting the second harmonic component. The measured maximum sensitivity is about 1580 V/T at driving frequency of 1.5 kHz and excitation current of 2 App. The nonlinearity of this system is measured about 2.3 %(PSD) and about 1 %(second harmonics of the pick-up). The angle error of the system is ±2 %/FS.

        • KCI등재

          차량용 통합 센서 모듈 제어를 위한 시뮬레이터 개발

          전진영,박정연,변형기 한국센서학회 2013 센서학회지 Vol.22 No.1

          The integrated sensor module of vehicle combines the functions of rain sensor, auto defog sensor, and sun angle sensor into a single module. These functions originally were applied to work separatively. This integrated sensor module should meet the each performance which appears from the individual modules up to the same level or higher. Therefore, it is important to verify the stability and the accuracy considering the characteristics of the integrated sensor module according to various situations. For the verification, we need to use the actual data of integrated sensor module measured but, a lot of time and money is needed to collect data measured under various circumstances when operating. Thus, through the development of this simulator for the control of the integrated sensor module, we can use it effectively for the initial verification of integrated sensor module by implementing the various situations. In this paper, the simulator for controlling the integrated sensor module which combines vision-based rain sensor, auto defog sensor, auto light sensor, and sun angle sensor has been developed.

        • KCI등재

          유전체 (Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄) 멤브레인 위에 제작된 크로멜-알루멜 열전 유량센서

          이형주,김진섭,김여환,이정희,최용문,박세일 한국센서학회 2003 센서학회지 Vol.12 No.3

          Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄ 열차단막을 이용한 크로멜-알루멜(chromel-alumel) 열전(thermoelectric) 유량센서를 제작하였다. 백금 박막 히터의 저항온도계수는 약 0.00397/℃이었고, 크로멜-알루멜 열전쌍(thermocouple)의 Seebe다 계수는 약 36 μN/K이었다. 기체의 열전도도가 증가할수록 유량센서가 나타내는 열기전력은 감소하였으며, 히터의 온도가 증가하거나 히터와 열전쌍 사이의 간격이 감소할수즉 유량센서의 N₂유량에 대한 심도는 증가하였다. 히터 전압을 약 2.5 V로 하였을 때 유량센서의 N₂ 유량에 대한 감도는 약 1.5 ㎷/sccm^(1/2)이었고, 열 응답시간은 약 0.18초이었다. 크로켈-알루켈 열전 유량센서의 유량감도에 있어서 신형 범위가 Bi-Sb 유량센서의 것보다 더 넓게 나타났다. A chromel-alumel thermoelectric flow sensor using Si₃N₄/SiO₂/Si₃N₄thermal isolation membrane was fabricated. Temperature coefficient of resistance of thin film Pt-heater was about 0.00397/℃, and Seebeck coefficient of chromel-alumel thermocouple was about 36 ㎶/K. The sensor showed that thermoelectric voltage decreased as thermal conductivity of gas increased, and N₂-flow sensitivity increased as heater voltage increased or the distance between heater and thermocouple decreased. When heater voltage was about 2.5 V, N₂-flow sensitivity and thermal response time of the sensor were about 1.5 ㎷/sccm^(1/2) and 0.18 sec., respectively. Linear range in flow sensitivity of the flow sensor was wider than that of Bi-Sb flow sensor.

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