IoT 중간고사 예상 문제

1. 플로팅 현상의 풀업과 풀다운에 대해서 설명하시오

- 풀다운: 입력 핀의 전압을 평상 시 high 한쪽에 고정시켜줘야 한다.

버튼이 안눌렸을 때 입력 핀과 그라운드 핀이 저항을 사이에 두고 연결된다.

평상 시 입력 핀에 흐르는 작은 전류가 모두 그라운드 핀으로 빠져나가 입력 핀의 전입이 low가 된다.

 

- 풀업: 입력 핀의 전압을 평상 시 high에 고정시키는 것이다.

평상 시 5v 전원핀과 입력핀이 중간에 저항을 두고 연결된다.

풀다운 때와 마찬가지로 10k 옴 정도의 큰 저항이 사용된다.

5v 전원 핀과 연결되어 있기 때문에 전압은 high가 된다.

 

 

2. 아두이노는 대표적인 오픈소스 하드웨어 입니다. 오픈소스 하드웨어에 대해서 기술하시오.

- 하드웨어 설계도를 다른 사람이 자유롭게 보고 수정할 수 있도록 한 것이다.

일부는 원한다면 설계도를 이용해 똑같이 만든 뒤 다시 다른 사람에게 팔 수 도 있다.

 

 

3. 외인성 반도체에 대해서 기술하시오.

- 진성 반도체만으로만 반도체 소자나 광센서를 만들 수 없다.

그래서 진성 반도체에 고의로 특정 불순물을 첨가하는데, 이 반도체를 외인성 또는 불순물 반도체라 부른다.

첨가하는 불순물의 종류에 따라 n-형 반도체, p-형 반도체가 있다.

 

 

4. IoT 개념을 설명하시오.

- 사물 인터넷은 각종 사물에 센서와 통신 기능으로 인터넷과 연결하는 기술이다.

즉, 유/무선 통신을 통해 각종 사물을 연결하는 기술을 의미한다.

사물 인터넷에 연결되는 사물들은 자신을 구별할 수 있는 유일한 IP를 가지고 

인터넷으로 연결되어야 하며, 

외부 환경으로부터 데이터 취득을 위해 센서를 내장할 수 있다.

 

 

5. 광전효과와 광도전 효과에 대해서 기술하시오.

- 광전 효과: 광 에너지나 광자가 금속 표면에 충격을 받으면

금속의 자유 전자가 여기되어 튀어 나와 전자 흐름이나 전류가 발생할 수 있다.

 

- 광도전 효과: 반도체에 빛을 조사하면,

가전자대에 있는 전자가 에너지를 얻어 전도대로 천이하여 전자, 정공 쌍이 발생하고,

그 부분의 전기 전도도가 증가하는데, 이것을 광도전 효과라고 한다.

 

 

6. 포토트랜지스터 정의에 대해서 기술하시오.

- 증폭이 있는 광 다이오드라고 할 수 있다.

포토다이오드와 트랜지스터를 조합시킨 것으로 생각할 수 잇어

트랜지스트의 증폭 작용에 의해 고감도의 광 센서가 얻어진다.

 

 

7. 적외선 센서의 정의

- 적외선을 이용해 온도, 압력, 방사선의 세기 등의 물리량이나 화학량을 감지하여 

신호처리가 가능한 전기량으로 변환하는 장치이다.

발광부 출력(적외선)이 물체에 반사되어 수광부에 얼마나 많은 양이 

돌아오냐 따라 전기량 변화를 측정한다.

이 측정값 가지고 물체의 거리와 반사량을 파악한다.

방범, 화재감지, 방사선의 세기 측정 등에 사용한다.

 

 

8. 적외선 센서의 특징

- 장점: 반도체 에너지 밴드 갭에 해당하는 파장 선택성을 갖는다.

응답 속도 매우 빠르고 감지 우수하다.

- 단점: 근적외선 파장 이외의 장파장 적외선을 감지하고자 할 때 주변 온도에 의해 야기되는

전자-정공 쌍의 형성을 억제하는 냉각장치를 필요로 한다.

 

9. 자기 센서란?

- 자계의 세기를 검출하는 센서이다.

오늘날 자기 센서는 지구로부터 발생되는 자계뿐만 아니라 

영구자석, 자회된 연철자석, 뇌파활동, 전류로부터 발생되는 자계의 존재 유무, 

강도 방향 등을 검출하는 데 광범위하게 사용되고 있다.

 

10. 온도센서란?

- 온도를 측정할 수 있는 센서를 말한다.

측정 방법에 따라 크게 접촉식 센서와 비접촉식 센서로 나뉜다.

 

11. 온도 센서의 종류인 접촉식과 비접촉식에 대해서 기술하시오.

- 접촉식: 센서를 측온 대상의 물체(고체, 액체, 기체)에 직접 접촉시키면 

측정 점의 온도가 열전도에 의해서 센서에 전달된다.

- 비접촉식: 멀리 떨어져 있는 센서가 측온 대상으로부터 방사되는 열(적외선)을 검출하여 온도를 측정한다.

 

12. RTD의 장점을 기술하시오.

1) 매우 정확하고 반복성 우수

2) 장기간에 걸쳐 매우 안정

3) 온도 범위가 넓음

4) 선형성이 비교적 우수

5) 면적 또는 점 측정이 가능

6) 호환성이 있음

7) 산업계 표준화가 확립되어 있음

 

13. 음향파 초음파 센서란?

- 음파나 초음파를 검출하는 센서이다.

매질을 구성하는 입자들이 물리적 진동으로 매질을 통하여 어떤 주파수로 전파되는 파동을 음향파라고 한다.

공기를 매질로 하는 음파나 탄성체의 표면을 따라 전파되는 표면 탄성파가 대표적이다.

일반적으로, 초음파란 인간의 귀로는 들리지 않는 음이라고 정의되지만,

초음파 기술에서는 가청음으로라도 듣는 것을 목적으로 하지 않을 경우 이를 초음파라고 부른다.

 

14. 초음파의 특징에 대해서 기술하시오.

1) 초음파의 속도는 전파보다 느리다.

2) 포음파의 파장이 짧다.

(음속이 전자파의 속도보다 10의 5승 정도 늦으므로 파장도 필연적으로 짧아진다.)

3) 매질의 다양성

(기체 뿐 아니라 액체, 고체도 대상이 된다.)

4) 사용이 용이하다.

 

15. 위치 변위 센서란?

- 절대위치는 선택된 기준점에 대해서 물체의 좌표를 결정하는 것을 의미한다.

변위란 한 위체에서 다른 위치로 특정 거리 또는 각도만큼 이동하는 것을 말하며,

변위를 전기적 신호로 변환하는 센서를 변위센서라고 한다.  

 

16. 저항식 변위센서란?

- 흔히 퍼텐쇼미터라고 부른다.

가장 간단한 변위센서로, 

양 단자에 전압을 가한 상태에서 피측정 물체가 연결된 와이퍼가 저항체 위를 

이동하여 변위에 대응하는 전압을 얻는다.

퍼텐쇼미터에는 직선변위와 회전변위 측정용의 2 종류가 있으며, 그 측정 원리는 동일하다.

 

17. 점유 근접 센서란?

- 미리 설정된 특정의 위치에 사람이나 물체의 존재 유무를 검출하는 센서이다.

물체가 정지해 있건 이동하건 관계없이 신호를 발생시킨다.

현재 광전 센서, 근접 센서 등이 주로 사용되고 있다.

 

18. 광전센서 특징에 대해서 기술하시오.

- 장점:

1) 검출 거리가 수 mm ~ 백 mm 정도로 광전 센서 중에서 가장 길다.

이것은 렌즈의 크기에 의존한다.

2) 작은 부품을 검출할 수 있다.

3) 먼지, 습도 등 오염된 환경에서도 신뢰성 있는 동작이 가능하다.

4) 불투명 물체에 대해서 가장 이상적이다.

5) 검출 확도가 높다

- 단점

1) 투명한 물체의 검출이 불가능하다.

2) 2개의 하우징이 필요하고, 따라서 2개의 별도의 전원이 요구된다.

3) 검출거리가 10m 이상으로 광축의 정렬이 곤란할 수 있다.

 

19. 비접촉식 온도 측정의 특징에 대해서 기술하시오.

1) 멀리 떨어져 잇는 센서가 측온 대상으로부터 방사되는 열(적외선)을 검출하여 온도를 측정한다.

2) 측정이 신속하여 시간이 절약된다. 더 많은 측정과 데이터 축적이 가능하므로 온도장을 결정할 수 있다.

3) 이동 물체의 온도 측정을 용이하게 한다. 

4) 위험하거나 물리적으로 접근할 수 없는 물체의 온도 측정이 가능하다.

5) 측정 물체 표면에 어떠한 오염이나 기계적 손상을 입힐 위험이 없다.