온도를 임피던스로 변환시키는 요소는?
- 측온저항
- 광전지
- 광전다이오드
- 전자석
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 온도를 임피던스 즉 전기적 저항으로 변환하는 소자를 묻고 있다. 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 측온저항체(RTD, resistance temperature detector)는 온도를 저항(임피던스 성분)으로 직접 변환하는 센서이다.
온도에 따라 저항값이 변하는 측온저항(RTD)이 온도를 임피던스(저항)로 변환한다.
개념 한 쪽
승강기기사 유량계 — 공정 변수 검출과 센서 매칭
유량계는 파이프를 흐르는 유체의 양을 측정하는 기기로 공정 제어에서 핵심적인 검출기기이다. 제어 대상인 온도, 압력, 유량, 액위 등 공정 변수를 올바르게 대응시키는 것이 센서 선택의 핵심이다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「유량계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 공정 변수와 검출기기 대응 | 1 | 프로세스 제어의 주요 변수에 맞는 검출기를 고르는 능력 평가 |
| 물리량→전기신호 변환 소자 식별 | 1 | 온도나 회전각 등 물리량을 어떤 전기 신호로 변환하는지 구별하는 능력 |
| PLC 출력부의 적합성 판단 | 1 | PLC 출력부에 설치되는 구동기와 보호기 구분 능력 검사 |
뜻
프로세스 제어는 공장이나 설비에서 일어나는 일련의 공정 변수를 자동으로 조절하는 것을 말한다. 이때 제어 대상은 온도, 압력, 유량, 액위 등으로 정의되며, 각 물리량을 측정하는 기기가 프로세스 제어용 검출기기이다. 유량계는 유체의 흐름량을 직접 측정하므로 공정 변수 중 유량을 담당하는 대표적 검출기기이다.
센서의 역할은 측정하려는 물리량과 센서 출력 신호의 형태를 매칭하는 것이다. 예컨대 온도를 전압으로 변환하는 소자는 열전대이며, 온도를 임피던스로 변환하는 소자는 측온저항(RTD)이다. 회전각을 전압으로 변환하는 위치 검출기는 전위차계(포텐셔미터)이며, 광전형 센서는 빛을 전기 신호로 변환하는 장치이다.
공기압 제어계에서는 입력과 출력을 구분하여 이해해야 한다. 노즐 플래퍼는 미세한 기계적 변위를 공기압 신호로 변환하는 입력 변환 요소이고, 벨로즈나 다이아프램은 공기압을 기계적 변위로 바꾸는 출력 요소이다. PLC의 출력부는 시그널 램프나 솔레노이드밸브 등 구동기를 제어하는 역할을 하며, 보호용 장치인 열동계전기는 출력부의 구동 장치가 아니다.
센서 기출 문제는 주로 물리량과 변환 요소를 올바로 대응시키는지를 묻는다. 따라서 각 센서의 작동 원리(예: 열전효과, 광전효과, 저항 변화 등)를 구분하여 기억하면 문제 풀이가 쉬워진다.
예제
문제에서는 '프로세스 제어용 검출기기'를 묻는 출제 의도가 있을 때, 온도·압력·유량·액위를 떠올려 해당 물리량을 측정하는 장치를 고르면 정답이 된다. 예를 들어 제시된 선택지에 전압검출기, 전위차계, 속도검출기, 유량계가 있으면 공정 변수인 유량을 측정하는 유량계를 선택해야 한다는 원리로 접근한다.
또 다른 예로 '온도를 전압으로 변환'하는 소자를 묻는 경우, 열전대가 대표적 정답이므로 열전대를 연결해 판단한다. '온도→임피던스'라는 표현이 나오면 측온저항(RTD)을 떠올려 선택지를 좁힌다. PLC 출력부에 설치하는 장비를 묻는 문제에서는 구동기(시그널 램프, 솔레노이드 등)와 보호기(열동계전기 등)를 구분하여 출력부에 적합한 것을 골라야 한다.
대표 기출 3문항
더미스터는 온도가 증가할 때 그 저항은 어떻게 되는가?
- 증가한다.
- 감소한다.
- 임의로 변화한다.
- 변화가 전혀 없다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 서미스터의 온도 증가에 따른 저항 변화를 묻고 있다. 서미스터 중 온도가 증가하면 저항이 감소하는 음(−)의 온도계수를 가지는 NTC 서미스터가 일반적으로 사용되므로 저항은 감소한다.
PLC(Programmable Logic Controller)의 출력부에 설치하는 것이 아닌 것은?
- 전자개폐기
- 솔레노이드밸브
- 열동계전기
- 시그널 램프
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 PLC 출력부에 직접 연결되어 구동되는 장치를 고르는 문제이다. PLC 출력부는 외부의 액추에이터나 표시등 등 전기적 구동부를 직접 제어하는 쪽이며 솔레노이드 밸브, 전자개폐기, 시그널 램프 등은 출력 신호로 구동되는 부하에 해당한다.
열동계전기는 과전류 시 바이메탈의 열변형으로 접점을 동작시키는 보호 기기이므로, PLC 출력부의 구동 장치로 설치되지 않는다.
자주 묻는 물음
- 프로세스 제어용 검출기기는 무엇을 기준으로 고르나요?
- 프로세스 제어에서는 온도, 압력, 유량, 액위 같은 공정 변수를 제어하므로 측정하려는 물리량에 대응하는 센서를 선택하면 된다. 유량을 측정할 때는 유량계가 적합하다.
- 온도를 전기 신호로 바꾸는 대표적인 소자는 무엇인가요?
- 온도를 전압으로 변환하는 대표 소자는 열전대이며, 온도를 저항으로 변환하는 소자는 측온저항(RTD)이다.
- PLC 출력부에 설치하지 않는 장치는 무엇인가요?
- 열동계전기는 과전류 보호용 장치로서 PLC 출력부의 구동 장치가 아니므로 설치하지 않는다. PLC 출력부에는 시그널 램프, 솔레노이드밸브, 전자개폐기 등 구동 장치를 연결한다.
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