LabVIEW 와 센서(범용 DAQ를 활용하는)
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본 교재에서는 LabVIEW를 사용한 Data Acquisition system에 직접 사용 가능하도록 H/W와 센서를 활용하는 방법을 상세히 기술하였습니다. 지금까지 약 17년간 강의실에서 학생들에게 LabVIEW를 강의하고 Term project를 통해 아이디어를 현실화하는 과제를 진행하면서 학생들이 가장 힘들어 했던 부분이 바로 LabVIEW와 센서와의 연결이었는데 본 교제에서 그 해답을 제시하였습니다.
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출판사 리뷰
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LabVIEW는 Flexibility가 아주 큰 프로그램이므로 시중에서 많은 종류의 LabVIEW 관련 서적이 출판되었습니다. 그러나 종래 시중에서 볼 수 있는 교재들은 대부분 S/W 활용에 주안점을 두었기에 실제 센서 등을 활용하는 방법이 제시되지 않아 활용에 어려움이 있었습니다.
수년전 myDAQ을 이용한 센서관련 LabVIEW 교재를 발행한 적이 있었으나, myDAQ라는 특수 H/W에 국한되어 활용성이 떨어졌었습니다. 본 교재에서는 LabVIEW를 사용한 Data Acquisition system에 직접 사용 가능하도록 H/W와 센서를 활용하는 방법을 상세히 기술하였습니다.
지금까지 약 17년간 강의실에서 학생들에게 LabVIEW를 강의하고 Term project를 통해 아이디어를 현실화하는 과제를 진행하면서 학생들이 가장 힘들어 했던 부분이 바로 LabVIEW와 센서와의 연결이었는데 본 교제에서 그 해답을 제시하였습니다.
NI USB-6343과 같은 범용 DAQ 시스템들은 주로 전압만을 입력 받아 물리량을 분석하기에 myDAQ와 같이 저항을 직접 측정할 수 없다는 한계가 있어 초보자들이 센서를 활용하여 계측제어시스템을 구현하는데 어려움이 있었습니다. 그러나 본 교재에서는 Thermistor나 CdS와 같이 입력 물리량이 저항의 변화로 나타나는 센서들의 출력을 직접 전압으로 변환하여 범용 DAQ 시스템에서 활용할 수 있도록 전위차계 등의 회로 사용법을 소개하였습니다. 따라서 저항 변화를 전압의 변화로 변환하거나, 12V 또는 24V를 NI H/W가 받아들일 수 있는 10V 이내의 값으로 변환할 수 있도록 하였습니다.
이를 활용하여 본 교재에서는 NI USB-6343이라는 Data Acquisition H/W를 사용하여 손쉽게 각종 센서의 원리와 활용방법을 학습하도록 하였습니다.
본 교재에서 활용한 센서들은 산업 현장에서 가장 활발하게 사용하는 센서들입니다. 이러한 센서들을 활용하는 방법을 사용하면 개개인들의 아이디어를 실제로 동작하도록 만들어 보는데 큰 도움이 될 것으로 생각합니다.
여기에서 사용한 센서들은 대부분 시중에서 디바이스마트 (www.devicemart.co.kr), 엘레파츠 (www.eleparts.co.kr) 등을 통하여 대부분 손쉽게 구할 수 있는 것들입니다.
마지막 장에 본 교재에서 언급한 각종 센서 들을 사용하여 종합적으로 구현 할 수 있는 아이디어를 몇 가지 제시하였고 본 과제를 잘 마친 사람은 어렵지 않게 종합시스템을 완성할 수 있으리라고 생각됩니다.
수년전 myDAQ을 이용한 센서관련 LabVIEW 교재를 발행한 적이 있었으나, myDAQ라는 특수 H/W에 국한되어 활용성이 떨어졌었습니다. 본 교재에서는 LabVIEW를 사용한 Data Acquisition system에 직접 사용 가능하도록 H/W와 센서를 활용하는 방법을 상세히 기술하였습니다.
지금까지 약 17년간 강의실에서 학생들에게 LabVIEW를 강의하고 Term project를 통해 아이디어를 현실화하는 과제를 진행하면서 학생들이 가장 힘들어 했던 부분이 바로 LabVIEW와 센서와의 연결이었는데 본 교제에서 그 해답을 제시하였습니다.
NI USB-6343과 같은 범용 DAQ 시스템들은 주로 전압만을 입력 받아 물리량을 분석하기에 myDAQ와 같이 저항을 직접 측정할 수 없다는 한계가 있어 초보자들이 센서를 활용하여 계측제어시스템을 구현하는데 어려움이 있었습니다. 그러나 본 교재에서는 Thermistor나 CdS와 같이 입력 물리량이 저항의 변화로 나타나는 센서들의 출력을 직접 전압으로 변환하여 범용 DAQ 시스템에서 활용할 수 있도록 전위차계 등의 회로 사용법을 소개하였습니다. 따라서 저항 변화를 전압의 변화로 변환하거나, 12V 또는 24V를 NI H/W가 받아들일 수 있는 10V 이내의 값으로 변환할 수 있도록 하였습니다.
이를 활용하여 본 교재에서는 NI USB-6343이라는 Data Acquisition H/W를 사용하여 손쉽게 각종 센서의 원리와 활용방법을 학습하도록 하였습니다.
본 교재에서 활용한 센서들은 산업 현장에서 가장 활발하게 사용하는 센서들입니다. 이러한 센서들을 활용하는 방법을 사용하면 개개인들의 아이디어를 실제로 동작하도록 만들어 보는데 큰 도움이 될 것으로 생각합니다.
여기에서 사용한 센서들은 대부분 시중에서 디바이스마트 (www.devicemart.co.kr), 엘레파츠 (www.eleparts.co.kr) 등을 통하여 대부분 손쉽게 구할 수 있는 것들입니다.
마지막 장에 본 교재에서 언급한 각종 센서 들을 사용하여 종합적으로 구현 할 수 있는 아이디어를 몇 가지 제시하였고 본 과제를 잘 마친 사람은 어렵지 않게 종합시스템을 완성할 수 있으리라고 생각됩니다.
목차
목차
1 개요
2 센서 변환
2.1 변환회로 3
2.2 전위차계(Potentiometer) 3
2.3 전압 강압 5
2.4 LED 점등 방법 6
3 Noise 처리법
3.1 잡음(Noise) 9
3.2 Hardware를 사용하는 방법 9
3.3 전원접지 및 연장선 11
3.4 Software를 사용하는 방법 11
4 신호의 종류
4.1 아나로그 신호 15
4.2 디지털 신호 16
4.3 트리거링 17
5 아나로그 입출력
5.1 아나로그 입력 19
5.2 아나로그 출력 28
6 Solar cell 활용
6.1 사용센서: Solar cell 31
6.2 동작원리 31
6.3 목적 31
6.4 실험 사항 31
6.5 소요 장비 및 센서 리스트 32
6.6 프로그램 시 구현할 기능 32
6.7 센서 연결 32
6.8 프로그램 작성 33
6.9 프로그램 완성 33
연습문제 34
7 Thermocouple을 이용한 온도 측정 시스템
7.1 사용 센서: thermocouple(K type) 35
7.2 동작원리 35
7.3 목적 36
7.4 실험 사항 36
7.5 소요 장비 및 센서 리스트 36
7.6 프로그램 시 구현할 기능 37
7.7 센서 연결 37
7.8 프로그램 작성 39
7.9 프로그램 완성 46
연습문제 47
8 CdS 활용
8.1 개요 49
8.2 사용센서: CdS 49
8.3 동작원리 50
8.4 목적 50
8.5 실험 사항 50
8.6 소요 장비 및 센서 리스트 50
8.7 프로그램 시 구현할 기능 50
8.8 연결 51
8.9 프로그램 작성 51
8.10 프로그램 완성 60
연습문제 61
9 Thermistor를 이용한 온도 측정 시스템
9.1 개요 63
9.2 사용센서 63
9.3 동작원리 63
9.4 목적 64
9.5 실험 사항 64
9.6 소요 장비 및 센서 리스트 64
9.7 프로그램 시 구현할 기능 64
9.8 센서 연결 64
9.9 프로그램 작성 65
9.10 추세선을 이용한 온도환산 66
9.11 프로그램 70
연습문제 72
10 RTD를 이용한 온도 측정 시스템
10.1 개요 73
10.2 사용센서: RTD (Pt100) 73
10.3 동작원리 73
10.4 목적 74
10.5 실험 사항 74
10.6 소요 장비 및 센서 리스트 74
10.7 프로그램 시 구현할 기능 74
10.8 센서 연결 74
10.9 프로그램 작성 75
10.10 프로그램 완성 78
연습문제 80
11 Photo interrupter 활용
11.1 사용 센서 81
11.2 동작원리 81
11.3 목적 82
11.4 실험 사항 82
11.5 소요 장비 및 센서 리스트 82
11.6 프로그램 시 구현할 기능 82
11.7 전압 강압 82
11.8 센서 연결 84
11.9 동작 설명 85
11.10 프로그램 작성 86
연습문제 89
12 근접센서를 이용한 물체 접근 감지 장치
12.1 사용 센서 91
12.2 원리 91
12.3 개요 92
12.4 소요 장비 92
12.5 동작내용 92
12.6 목적 92
12.7 실험 사항 92
12.8 소요 장비 및 센서 리스트 92
12.9 프로그램 시 구현할 기능 92
12.10 센서 결선 93
12.11 프로그램 작성 93
12.12 프로그램 완성 95
연습문제 96
13 Loadcell을 이용한 하중 측정 시스템
13.1 사용 센서 97
13.2 원리 97
13.3 개요 97
13.4 소요 장비 98
13.5 동작내용 98
13.6 목적 98
13.7 실험 사항 98
13.8 소요 장비 및 센서 리스트 98
13.9 프로그램 시 구현할 기능 98
13.10 센서 결선 98
13.11 프로그램 작성 100
13.12 프로그램 완성 101
연습문제 102
14 LVDT를 이용한 변위 측정 시스템
14.1 사용 센서 103
14.2 원리 104
14.3 개요 104
14.4 소요 장비 104
14.5 동작내용 104
14.6 목적 105
14.7 실험 사항 105
14.8 소요 장비 및 센서 리스트 105
14.9 프로그램 시 구현할 기능 105
14.10 센서 결선 105
14.11 프로그램 작성 106
연습문제 108
15 적외선 변위센서를 이용한 거리 측정 시스템
15.1 사용 센서 109
15.2 원리 110
15.3 개요 110
15.4 소요 장비 110
15.5 동작내용 110
15.6 목적 110
15.7 실험 사항 110
15.8 소요 장비 및 센서 리스트 110
15.9 프로그램 시 구현할 기능 111
15.10 센서 결선 111
15.11 프로그램 작성 111
15.12 프로그램 완성 116
연습문제 117
16 적외선 근접 센서를 이용한 근접 감지장치
16.1 개요 119
16.2 사용센서 119
16.3 동작원리 119
16.4 목적 119
16.5 실험 사항 120
16.6 소요 장비 및 센서 리스트 120
16.7 프로그램 시 구현할 기능 120
16.8 센서 연결 120
16.9 프로그램 작성 121
16.10 프로그램 완성 123
연습문제 124
17 습도센서 활용
17.1 사용 센서 125
17.2 원리 125
17.3 개요 126
17.4 소요 장비 126
17.5 목적 126
17.6 실험 사항 126
17.7 소요 장비 및 센서 리스트 126
17.8 센서 결선 126
17.9 채널 설정 128
17.10 사용자 스케일 설정 129
17.11 프로그램 완성 134
연습문제 135
18 Hall sensor 활용
18.1 사용 센서 137
18.2 원리 138
18.3 개요 138
18.4 소요 장비 138
18.5 동작내용 138
18.6 목적 138
18.7 실험 사항 138
18.8 소요 장비 및 센서 리스트 139
18.9 프로그램 시 구현할 기능 139
18.10 센서 결선 139
18.11 프로그램 작성 142
18.12 프로그램 완성 143
연습문제 144
19 PWM(Pulse Width Modulation)소자를 이용한 DC motor속도 제어
19.1 사용 모듈 145
19.2 원리 145
19.3 개요 145
19.4 소요 장비 146
19.5 동작내용 146
19.6 목적 146
19.7 실험 사항 146
19.8 소요 장비 및 센서 리스트 146
19.9 프로그램 시 구현할 기능 147
19.10 결선 147
19.11 프로그램 작성 154
19.12 프로그램 완성 156
연습문제 157
20 LED 점등
20.1 사용 센서 159
20.2 원리 159
20.3 동작내용 159
20.4 목적 159
20.5 실험 사항 160
20.6 소요 장비 및 센서 리스트 160
20.7 프로그램 시 구현할 기능 160
20.8 LED 점등 회로 160
20.9 결선 161
20.10 프로그램 161
20.11 프로그램 완성 164
연습문제 165
21 SSR(Solid State Relay)를 이용한 220V전원 on/of
21.1 사용 소자 167
21.2 원리 167
21.3 개요 168
21.4 소요 장비 168
21.5 동작내용 168
21.6 목적 168
21.7 실험 사항 168
21.8 소요 장비 및 센서 리스트 168
21.9 프로그램 시 구현할 기능 168
21.10 결선 169
21.11 프로그램 작성 170
21.12 프로그램 완성 172
연습문제 172
22 종합 예제 아이디어
22.1 미니 에어하키 게임 173
22.2 홀센서를 사용한 자력선
강도 측정기 173
22.3 외부인 감지 및 외출
정보 알리미 174
22.4 물건 도난 분실 알리미 174
22.5 온도조절 텀블러 174
22.6 숙면 도우미 175
22.7 비닐하우스 피해 방지
시스템 175
22.8 복합 세면대 176
22.9 흙먼지 떨이 발판 176
22.10 Smart Fitting Room 176
찾아보기 179
2 센서 변환
2.1 변환회로 3
2.2 전위차계(Potentiometer) 3
2.3 전압 강압 5
2.4 LED 점등 방법 6
3 Noise 처리법
3.1 잡음(Noise) 9
3.2 Hardware를 사용하는 방법 9
3.3 전원접지 및 연장선 11
3.4 Software를 사용하는 방법 11
4 신호의 종류
4.1 아나로그 신호 15
4.2 디지털 신호 16
4.3 트리거링 17
5 아나로그 입출력
5.1 아나로그 입력 19
5.2 아나로그 출력 28
6 Solar cell 활용
6.1 사용센서: Solar cell 31
6.2 동작원리 31
6.3 목적 31
6.4 실험 사항 31
6.5 소요 장비 및 센서 리스트 32
6.6 프로그램 시 구현할 기능 32
6.7 센서 연결 32
6.8 프로그램 작성 33
6.9 프로그램 완성 33
연습문제 34
7 Thermocouple을 이용한 온도 측정 시스템
7.1 사용 센서: thermocouple(K type) 35
7.2 동작원리 35
7.3 목적 36
7.4 실험 사항 36
7.5 소요 장비 및 센서 리스트 36
7.6 프로그램 시 구현할 기능 37
7.7 센서 연결 37
7.8 프로그램 작성 39
7.9 프로그램 완성 46
연습문제 47
8 CdS 활용
8.1 개요 49
8.2 사용센서: CdS 49
8.3 동작원리 50
8.4 목적 50
8.5 실험 사항 50
8.6 소요 장비 및 센서 리스트 50
8.7 프로그램 시 구현할 기능 50
8.8 연결 51
8.9 프로그램 작성 51
8.10 프로그램 완성 60
연습문제 61
9 Thermistor를 이용한 온도 측정 시스템
9.1 개요 63
9.2 사용센서 63
9.3 동작원리 63
9.4 목적 64
9.5 실험 사항 64
9.6 소요 장비 및 센서 리스트 64
9.7 프로그램 시 구현할 기능 64
9.8 센서 연결 64
9.9 프로그램 작성 65
9.10 추세선을 이용한 온도환산 66
9.11 프로그램 70
연습문제 72
10 RTD를 이용한 온도 측정 시스템
10.1 개요 73
10.2 사용센서: RTD (Pt100) 73
10.3 동작원리 73
10.4 목적 74
10.5 실험 사항 74
10.6 소요 장비 및 센서 리스트 74
10.7 프로그램 시 구현할 기능 74
10.8 센서 연결 74
10.9 프로그램 작성 75
10.10 프로그램 완성 78
연습문제 80
11 Photo interrupter 활용
11.1 사용 센서 81
11.2 동작원리 81
11.3 목적 82
11.4 실험 사항 82
11.5 소요 장비 및 센서 리스트 82
11.6 프로그램 시 구현할 기능 82
11.7 전압 강압 82
11.8 센서 연결 84
11.9 동작 설명 85
11.10 프로그램 작성 86
연습문제 89
12 근접센서를 이용한 물체 접근 감지 장치
12.1 사용 센서 91
12.2 원리 91
12.3 개요 92
12.4 소요 장비 92
12.5 동작내용 92
12.6 목적 92
12.7 실험 사항 92
12.8 소요 장비 및 센서 리스트 92
12.9 프로그램 시 구현할 기능 92
12.10 센서 결선 93
12.11 프로그램 작성 93
12.12 프로그램 완성 95
연습문제 96
13 Loadcell을 이용한 하중 측정 시스템
13.1 사용 센서 97
13.2 원리 97
13.3 개요 97
13.4 소요 장비 98
13.5 동작내용 98
13.6 목적 98
13.7 실험 사항 98
13.8 소요 장비 및 센서 리스트 98
13.9 프로그램 시 구현할 기능 98
13.10 센서 결선 98
13.11 프로그램 작성 100
13.12 프로그램 완성 101
연습문제 102
14 LVDT를 이용한 변위 측정 시스템
14.1 사용 센서 103
14.2 원리 104
14.3 개요 104
14.4 소요 장비 104
14.5 동작내용 104
14.6 목적 105
14.7 실험 사항 105
14.8 소요 장비 및 센서 리스트 105
14.9 프로그램 시 구현할 기능 105
14.10 센서 결선 105
14.11 프로그램 작성 106
연습문제 108
15 적외선 변위센서를 이용한 거리 측정 시스템
15.1 사용 센서 109
15.2 원리 110
15.3 개요 110
15.4 소요 장비 110
15.5 동작내용 110
15.6 목적 110
15.7 실험 사항 110
15.8 소요 장비 및 센서 리스트 110
15.9 프로그램 시 구현할 기능 111
15.10 센서 결선 111
15.11 프로그램 작성 111
15.12 프로그램 완성 116
연습문제 117
16 적외선 근접 센서를 이용한 근접 감지장치
16.1 개요 119
16.2 사용센서 119
16.3 동작원리 119
16.4 목적 119
16.5 실험 사항 120
16.6 소요 장비 및 센서 리스트 120
16.7 프로그램 시 구현할 기능 120
16.8 센서 연결 120
16.9 프로그램 작성 121
16.10 프로그램 완성 123
연습문제 124
17 습도센서 활용
17.1 사용 센서 125
17.2 원리 125
17.3 개요 126
17.4 소요 장비 126
17.5 목적 126
17.6 실험 사항 126
17.7 소요 장비 및 센서 리스트 126
17.8 센서 결선 126
17.9 채널 설정 128
17.10 사용자 스케일 설정 129
17.11 프로그램 완성 134
연습문제 135
18 Hall sensor 활용
18.1 사용 센서 137
18.2 원리 138
18.3 개요 138
18.4 소요 장비 138
18.5 동작내용 138
18.6 목적 138
18.7 실험 사항 138
18.8 소요 장비 및 센서 리스트 139
18.9 프로그램 시 구현할 기능 139
18.10 센서 결선 139
18.11 프로그램 작성 142
18.12 프로그램 완성 143
연습문제 144
19 PWM(Pulse Width Modulation)소자를 이용한 DC motor속도 제어
19.1 사용 모듈 145
19.2 원리 145
19.3 개요 145
19.4 소요 장비 146
19.5 동작내용 146
19.6 목적 146
19.7 실험 사항 146
19.8 소요 장비 및 센서 리스트 146
19.9 프로그램 시 구현할 기능 147
19.10 결선 147
19.11 프로그램 작성 154
19.12 프로그램 완성 156
연습문제 157
20 LED 점등
20.1 사용 센서 159
20.2 원리 159
20.3 동작내용 159
20.4 목적 159
20.5 실험 사항 160
20.6 소요 장비 및 센서 리스트 160
20.7 프로그램 시 구현할 기능 160
20.8 LED 점등 회로 160
20.9 결선 161
20.10 프로그램 161
20.11 프로그램 완성 164
연습문제 165
21 SSR(Solid State Relay)를 이용한 220V전원 on/of
21.1 사용 소자 167
21.2 원리 167
21.3 개요 168
21.4 소요 장비 168
21.5 동작내용 168
21.6 목적 168
21.7 실험 사항 168
21.8 소요 장비 및 센서 리스트 168
21.9 프로그램 시 구현할 기능 168
21.10 결선 169
21.11 프로그램 작성 170
21.12 프로그램 완성 172
연습문제 172
22 종합 예제 아이디어
22.1 미니 에어하키 게임 173
22.2 홀센서를 사용한 자력선
강도 측정기 173
22.3 외부인 감지 및 외출
정보 알리미 174
22.4 물건 도난 분실 알리미 174
22.5 온도조절 텀블러 174
22.6 숙면 도우미 175
22.7 비닐하우스 피해 방지
시스템 175
22.8 복합 세면대 176
22.9 흙먼지 떨이 발판 176
22.10 Smart Fitting Room 176
찾아보기 179
저자
저자
강대진
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