김진님의 글
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안녕하세요 레이저를 이용한 광센서 제어에 대한 원론적인 내용을 알고 싶어서 이렇게 글을 올립니다 훌륭하신 분들의 많은 도움을 부탁 드립니다...

----------------- [답 변] -------------------
안녕하십니까?

레이저를 이용한 제어문제는 크게 광스위치로 이용하는 경우와 아날로그/디지탈 적으로 제어에 사용하는 방법이 있습니다.
(Laser에 한정하지 않고 LED를 포함한 제어문제를 말씀드리겠습니다.)

1. 광스위치로 사용(on-off제어)
쉽게 생각하시면 레이저나 LED에서 나온 빛이 검출기(photodetector, photo transistor)에 들어가는 가, 들어가지 않는가의 여부(on-off)를 판단하여 레이저와 검출기 중간에 존재하는 물체의 유무를 판단하는 장치입니다. 흔히 포토커플러나 포토인터럽터등이 사용됩니다.

흔히 조립 공장에서 콘베이어 밸트 위를 움직이는 물체의 통과 상태를 검출하거나, 미싱 바늘의 정지위치를 제어하거나, 레코드 플레이어의 아암의 위치를 제어하는 등의 방법에 사용됩니다.

on-off제어의 재미있는 예로서 음악의 "자동선곡"이 있습니다. 이는 레코드 상에서 곡이 녹음되어 있는 장소는 빛이 난반사하여 수광량이 감소하는 반면 곡과 곡사이에는 한개의 긴홈이 있어 수광량이 증가하므로 이를 이용해서 자동선곡을 할 수 있게한 장치입니다.

2. 아날로그적 사용
포토다이오드(photodiode)나 포토 트랜지스터는 레이저나 LED에서 나온 빛의 수광량에 비례하는 전류가 흐르게 되는데 이를 이용한 제어방법 입니다(여기에 저항을 연결하여 전압으로 검출하기도 합니다).

대표적인 것은 자동 세탁기(washing machine)에서 세탁 물(water)을 통과한 빛을 수광기에서 검출하여 검출된 전류나 전압에 따른 크기로 빛의 투명도를 판단하고 세탁시간을 조절하거나 강도를 조절하는 방법입니다.

연기센서 등도 하나의 예인데 빛중에 연기 미립자에 의한 산란광을 픽업하거나 연기를 통과하면서 수광량이 감소하는 정도를 검출하여 화재경보 등에 사용될 수 있습니다.

3. 디지탈적인 이용
레이저나 LED에서 발광한 빛의 수광량의 크기는 문제삼지 않고 보통 포토센서가 빛을 수광하였는가 수광하지 않았는가로 판단하는 장치인 경우에 해당합니다. 이는 광스위치를 보다 고차원적인 제어에 사용하는 방법입니다.

대표적인 것은 레이저를 CD/DVD 픽업에 이용하는 방법입니다. 이는 레이저를 이용하여 CD나 DVD를 읽고 쓰는 작업을 할 수 있습니다. 다른 예로서 NC공작기계에서 사용하는 디지탈 엔코더의 경우 슬릿을 통과한 빛이 만드는 출력펄스 수를 카운트하여 회전수를 제어하거나 위치를 검출하는데 사용합니다.

4. 기타
He-Ne Laser를 이용한 공작기계의 오차 보정이나 초정밀 공작기계의 정밀위치제어 등에 사용됩니다. 최근 광화이버를 이용한 자이로(gyro) 센서등에 이용되고 있습니다.

개론적으로 말씀드렸는데 답변이 되었는지요?

더욱 자세한 내용은 다른 전문가 분이 답변해 줄 것으로 생각합니다.

감사합니다.