자동화가 점차 확대되면서, 우리가 매일 이용하는 기술도 끊임없이 변화하는 환경적 요인을 감지하고, 그에 대응해야 한다. 예를 들어, 진공 로봇 청소기는 가구 배치에 따라 작동해야 하며, 자동문은 사람들의 움직임에 따라 열리거나 닫혀야 한다. 즉, 대상의 행동 또는 색상, 크기에 상관없이 대상과의 거리 및 대상의 유형에 따라 반응해야 한다.
한 가지 좋은 소식은 어떤 모니터링 환경에서도 사용할 수 있는 근접센서의 종류가 초음파 및 광학 ToF, 밀리미터파 센서 등으로 다양해서 선택의 범위가 넓다는 것이다. 적합한 센서를 고르는 것이 항상 쉬운 일만은 아니므로, 이번 기고에서는 설계 요구 사항에 가장 적합한 근접 센서를 선택하는데 필요한 가이드라인을 제시하고자 한다.
빠른 비교를 위해서는 근접 센서 기술 인포그래픽을 참고하면 된다.
초음파 센서
초음파 센서는 햇빛이 들거나 투명한 곳, 액체상태, 밝거나 어두운 환경에 특히 강하다. 초음파 센서는 광파가 아닌 음파를 사용하기 때문에 주변 밝기에 상관없이 작동한다. 때문에 초음파 센서는 주변 조명이나 밝기 조건으로 인해 다른 센서 기술이 작동하지 않는 외부 환경에서 사용하기에 더욱 유리하다.
그림 1에서 볼 수 있듯이, TI의 PGA460은 연기와 가스가 가득한 환경에서 뿐만 아니라 고체 및 투명한 유리 표면에서도 효과적이고 비용 효율적인 근접 및 장애물 감지 기능을 제공한다.
그림 1. PGA460 기능 다이어그램
광학 ToF 센서
광학 ToF 센서는 높은 온도, 습도 및 기압 상태에서도 우수한 성능을 제공하는 등 다른 장점이 있다. 또한, 정전식 또는 전자기유도 센서 등 다른 유형의 근접 센서와는 달리, 광학 ToF 센서는 20m 이상의 원거리도 측정할 수 있다. 원거리 측정과 더불어 시야를 좁혀 목표물에 정확히 포커스를 맞춘다. 따라서 광학 ToF 센서는 이동식 송신기와 드론 착륙 시스템과 같은 응용 분야에 적합하다.
그림 2에서 볼 수 있듯이, TI OPT3103는 최대 3대의 개별 방출기를 지원해 다중 영역 탐지가 가능하다. 다중 영역 탐지는 대상의 위치를 특정해, 대상의 방향 및 거리에 대한 데이터를 제공한다. 이 정보를 바탕으로 설계 엔지니어는 사람이 키오스크에 접근하는지 또는 그냥 지나가는지와 같은 대상의 행동을 판단할 수 있다.
그림 2: OPT3101 기능 다이어그램
밀리미터파(mmWave) 센서
밀리미터파 센서는 밀리미터 수준의 정확도로 어떤 환경 조건에서도 개인 사생활을 침해하지 않고 물체나 사람을 감지하는 시스템을 가능하게 한다. 밀리미터파 센서는 범위, 속도, 각도를 비롯해 탐지한 물체나 사람에 대한 매우 고유한 데이터까지 제공하는 등 성능이 뛰어나다. 이러한 정보를 제공할 수 있는 센서는 밀리미터파 센서가 유일하다. 밀리미터파 센서는 다음의 세 가지 핵심 영역에서 뛰어난 정확도를 제공한다.
• 모든 환경 조건에서 감지가 가능하고 사람의 위치를 정확하게 파악해 안면 인식을 위한 광학 솔루션과 더 수월하게 통합
• 인간과 가까운 위치에서 작동하는 협동 로봇이 사람이 접근할 때 멈출 필요 없이, 속도를 낮추거나 조절해 작업을 지속
• 자동문을 이용하지 않고 지나쳐가는 행인에는 반응하지 않고 누군가가 정확한 각도로 접근했을 때만 자동문 또는 출입문이 열려 전력과 에너지 절약
TI 밀리미터파 센서는 비용 및 전력, 공간을 아끼기 위해 시스템 내에 프로세서를 추가할 필요가 없도록, 애플리케이션 알고리즘이 밀리미터파 장치 자체에서 실행될 수 있는 프로세싱 엔진을 통합했다. 이를 통해 TI 밀리미터파 센서는 향상된 성능의 앞서 언급된 기능들을 제공한다.
자율주행 차량, 스마트 빌딩부터 초소형 시계까지, 모든 시스템은 실시간으로 감지한 정보를 바탕으로 실행 결정을 내린다. TI의 인포그래픽 및 추가 자료를 참고하면 데이터 기반의 선택을 내리는데 도움을 얻을 수 있다.
추가 자료
• PGA460 평가 모듈 주문하기
• “제로에서 전문가로: ToF 트레이닝 시리즈” 시청하기
• 기술 원고 “초음파 감지로 새로운 길을 개척하다” 확인하기
• 기술 노트 “자동 진공로봇청소기의 초음파 감지 기능” 다운받기
• 기술백서 “안테나-온-페키지 설계로 건물과 공장의 밀리미터파 감지 디자인을 간소화하는 방법” 확인하기
• 기술백서 “밀리미터파 레이더: 가장자리에서 지능적 자율성을 더욱 확장하다” 확인하기
• 기술백서 “밀리미너파 센서의 기본 원리” 확인하기
라흐랜드 고든(Rahland Gordon)/ TI 제품 마케팅 엔지니어
로버트 퍼거슨(Robert Ferguson)/ TI 산업용 레이더 비즈니스
