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IoT 실습으로 배우는 센서공학
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IoT 실습으로 배우는 센서공학

  • 정보권
  • |
  • 생능출판
  • |
  • 2022-07-18 출간
  • |
  • 608페이지
  • |
  • 190 X 260 mm
  • |
  • ISBN 9788970505336
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




이 책의 구성과 특징

이 책은 센서의 기본적인 원리와 특징을 이해한 뒤에 실제 활용 가능한 센서를 제어하는 데 초점을 두고 실제 센서가 어떤 식으로 동작하고 어떤 특성을 가졌는지 동작하는 결과를 보고 이해하도록 한 부분이 다른 센서공학 책들과의 차이점이라 할 수 있으며, 일상생활이나 산업현장에 적용할 가능성을 보고 어떻게 활용할지 스스로 탐구할 수 있는 생각을 가지게 하는 데 목적을 두고 있다.
이론적인 부분은 잘 알려진 분류 기준으로 장을 구분했고, 일부 센서들은 임의로 묶어 설명한 부분이 있다. 대부분 센서는 설명해야 하는 내용이 너무 방대하여 오히려 그 내용을 줄이는 데 어려움이 있었다. 국내·외 센서 제조사의 웹 페이지 또는 논문 등을 참고하여 꼭 필요하다고 생각되는 부분으로 개념을 전달하고자 했다. 각 장 마지막 부분의 센서 모듈을 이용한 실습 부분은 아두이노를 이용하여 비교적 쉽게 구할 수 있는 센서를 가장 기초적인 코딩으로 제어했을 때 어떤 동작이 출력되는지를 실습하는 데 초점을 두었다. 욕심을 내어 본서에 실제 산업현장에서 사용되고 있는 센서 모듈과 각종 제어 모듈을 소개하고 이를 다양하게 응용하는 내용 등을 포함한다면 센서공학 학습을 시작하는 데 또 다른 장애 요인이 될 수 있어서 실습에 사용되는 모듈은 기본적으로 디스플레이 소자 중 가장 기본적인 C-LCD 모듈을 제외하고는 부담 없는 가격으로 쉽게 구할 수 있는 센서만 사용하려고 했으며, 누구나 쉽게 이해할 수 있는 프로그램 코드로 설명하고자 했다.
만약 프로그래밍 언어를 한 번도 배우지 않아 어렵다고 느껴진다면 코드를 읽고 왜 그렇게 코딩해야 하는지 정도만 이해하면 된다. 센서 모듈의 하드웨어적인 부분과 코드 내용에 대해 좀 더 상세한 정보가 필요하다면 인터넷에서 관련된 정보를 찾는 방식으로 부족한 부분을 채워나가는 것도 필요한 과정이다. 그리고 마지막 프로젝트에서는 온·습도 센서를 이용하여 사물인터넷 시스템을 구현해 보는 과정이 포함되어 있으며, 이 과정을 통해 하나의 프로젝트를 처음부터 최종 동작까지 만들어 보면 스스로 뭔가 만들 수 있다는 자신감이 생길 것이다. 마지막에 제시된 프로젝트를 이해한 뒤에 본인이 적용해 보고 싶은 다른 센서를 이용하여 더 나은 응용 프로젝트로 발전시켜 나갈 수 있으면 된다.
국내에서 출간된 센서공학 도서 중에 특정 분야에 국한된 센서나 마이크로컨트롤러 실습보드를 함께 엮는 사례가 일부 있었지만, 범용적인 실습 도구를 이용하여 제어 중심으로 센서공학을 설명하고자 한 책은 국내에서 본서가 처음이며, 독자가 직접 다뤄볼 수 있는 센서 모듈을 이렇게 많이 소개한 책으로도 처음이다. 따라서 목적으로 한 부분이 센서공학 이론이 아닐 때는 아두이노를 이용하여 장마다 소개된 센서 모듈이나 유사한 센서 모듈을 이용하여 실습해 보는 것도 좋고, 제시된 마지막 프로젝트를 좀 더 발전시켜 보는 것도 의미가 있다.


목차


CHAPTER 01 센서의 개요
1.1 센서의 정의와 종류
1.2 센서의 특성
1.2.1 전달 함수
1.2.2 스팬
1.2.3 정확도
1.2.4 교정
1.2.5 히스테리시스
1.2.6 비선형성
1.2.7 분해능
1.2.8 포화
1.2.9 반복성
1.2.10 불감대
1.2.11 신뢰성
1.2.12 출력 특성
1.2.13 임피던스
1.2.14 여기
1.2.15 동적 특성
1.2.16 정밀도
1.2.17 환경 요인
1.2.18 불확실성
1.3 아날로그 디지털 변환기
1.4 센서 모듈 실습 준비
1.4.1 아두이노 IDE
1.4.2 라이브러리

CHAPTER 02 레벨 센서
2.1 레벨 센서 개요
2.2 정전용량식 레벨 센서
2.3 광학식 레벨 센서
2.4 도전율식 레벨 센서
2.5 진동식 레벨 센서
2.6 플로트 스위치
2.7 압력식 레벨 센서
2.8 초음파 레벨 센서
2.9 레이더 레벨 센서
2.10 레이저 레벨 센서
2.11 방사선 레벨 센서
2.12 레벨 센서 실습
2.12.1 비접촉식 레벨 센서 모듈(XKC-Y25-PNP)
2.12.2 도전율식 레벨 센서 모듈
2.12.3 플로트 스위치

CHAPTER 03 유량 센서
3.1 유량 센서 개요
3.2 차압 유량계
3.3 용적 유량계
3.4 전자 유량계
3.5 초음파 유량계
3.6 와류 유량계
3.7 터빈 유량계
3.8 질량 유량계
3.9 가변면적 유량계
3.10 유량 센서 실습
3.10.1 유량 센서 모듈(YF-S201)
3.10.2 유량 센서 모듈 응용

CHAPTER 04 광센서
4.1 광센서 개요
4.2 광도전형
4.2.1 광도전 효과
4.2.2 포토레지스터
4.3 광기전력형
4.3.1 광기전력 효과
4.3.2 포토다이오드
4.3.3 포토트랜지스터
4.4 광전자 방출형
4.4.1 광전자 방출 효과
4.4.2 광전관
4.4.3 광전자증배관
4.5 복합형
4.5.1 포토커플러
4.5.2 포토인터럽터
4.6 광센서 실습
4.6.1 불꽃 감지 센서 모듈(KY-026)
4.6.2 포토 레지스터 모듈(KY-018)
4.6.3 포토인터럽터 모듈
4.6.4 자외선 센서 모듈(ML8511)
4.6.5 적외선 라인 트래킹 센서 모듈(KY-033)
4.6.6 장애물 감지 센서 모듈(KY-032)
4.6.7 컬러 센서 모듈(TCS3200)
4.6.8 미세먼지 센서 모듈(PPD42NJ/PPD42NS)
4.6.9 미세먼지 센서 모듈(GP2Y1010AU0F)
4.6.10 미세먼지 센서 모듈(PM-D4)
4.6.11 혈중 산소포화도 및 심박 수 측정 센서 모듈(MAX30102)
4.6.12 제스처 센서 모듈(APDS-9960)

CHAPTER 05 온·습도 센서
5.1 온도 센서
5.1.1 온도 센서 개요
5.1.2 열전대
5.1.3 RTD
5.1.4 서미스터
5.1.5 서모파일
5.1.6 광학 고온계
5.2 습도 센서
5.2.1 습도 센서 개요
5.2.2 정전용량식 습도 센서
5.2.3 저항식 습도 센서
5.3 온·습도 센서 실습
5.3.1 온도 센서(TMP36)
5.3.2 온·습도 센서(DHT11)
5.3.3 적외선 동작 감지 센서 모듈(HC-SR501)
5.3.4 비접촉 적외선 온도 센서 모듈(GY-906)
5.3.5 NTC 서미스터 모듈(KY-013)
5.3.6 방수 DS18B20 디지털 온도 센서 모듈
5.3.7 K형 열전대 모듈(MAX6675)

CHAPTER 06 거리 센서
6.1 거리 센서 개요
6.2 초음파 센서
6.2.1 음파
6.2.2 초음파
6.2.3 압전 효과와 유니모르프 압전 초음파 변환기
6.3 적외선 센서
6.4 레이더 센서
6.4.1 레이더
6.4.2 펄스 레이더
6.4.3 연속파 레이더
6.4.4 주파수 변조 연속파 레이더
6.5 라이다
6.5.1 레이저
6.5.2 펄스 라이다
6.6 거리 센서 실습
6.6.1 적외선 거리 감지 센서 모듈(E18-D80NK)
6.6.2 초음파 센서 모듈(HC-SR04)
6.6.3 마이크로파 레이더 모션 감지 모듈(RCWL-0516)
6.6.4 ToF 거리 센서 모듈(VL6180X)
6.6.5 ToF 거리 센서 모듈(TOF10120)
6.6.6 초음파 센서 모듈(GY-US42V2)
6.6.7 적외선 거리 센서 모듈(GP2Y0A21YK0F)
6.6.8 라이다 센서 모듈(TFmini Plus)

CHAPTER 07 압력 센서
7.1 압력 센서 개요
7.2 스트레인 게이지
7.3 정전용량식 압력 센서
7.4 압전식 압력 센서
7.5 전위차계 압력 센서
7.6 유도식 압력 센서
7.7 가변 자기저항 압력 센서
7.8 진공 센서
7.9 무게 센서
7.10 압력 센서 실습
7.10.1 FSR 압력 센서 모듈(GY19782)
7.10.2 로드 셀과 HX711 모듈

CHAPTER 08 다이나믹 센서
8.1 가속도 센서 개요
8.1.1 압전식 가속도 센서
8.1.2 정전용량식 가속도 센서
8.1.3 압저항식 가속도 센서
8.1.4 터널링 가속도 센서
8.2 자이로스코프
8.2.1 자이로스코프 개요
8.2.2 기계식 자이로스코프
8.2.3 광학식 자이로스코프
8.3 다이나믹 센서 실습
8.3.1 노크 센서 모듈(KY-031)
8.3.2 충격 센서 모듈(KY-002)
8.3.3 6축 자이로 가속도 센서 모듈(GY-521)

CHAPTER 09 전자기 센서
9.1 전기 센서 개요
9.1.1 전류 센서
9.1.2 전압 센서
9.2 자기 센서 개요
9.2.1 홀 센서
9.2.2 자기 저항 센서
9.2.3 거대 자기 임피던스 센서
9.2.4 자속 게이트 센서
9.2.5 초전도 양자 간섭계
9.3 전자기 센서 실습
9.3.1 자기 리드 스위치 모듈(KY-025)
9.3.2 자기 홀 센서 모듈(KY-024)
9.3.3 전압 센서 모듈
9.3.4 전류 센서 모듈(ACS712)
9.3.5 지자기 센서 모듈(GY-271)

CHAPTER 10 화학 센서
10.1 화학 센서 개요
10.2 가스 센서
10.2.1 반도체 가스 센서
10.2.2 전기화학 가스 센서
10.2.3 접촉 연소 가스 센서
10.2.4 광화학 가스 센서
10.3 바이오 센서
10.3.1 효소 센서
10.3.2 면역 센서
10.3.3 핵산 센서
10.4 화학 센서 실습
10.4.1 MQ-x 가스 센서와 측정 방법
10.4.2 MQ-4 가스 센서
10.4.3 MQ-3 가스 센서
10.4.4 MQ-5 가스 센서
10.4.5 MQ-6 가스 센서
10.4.6 MQ-7 가스 센서
10.4.7 MQ-8 가스 센서
10.4.8 MQ-9 가스 센서
10.4.9 MQ-135 가스 센서
10.4.10 비분산 적외선 이산화탄소 센서 모듈(MH-Z19x)

CHAPTER 11 기타 센서 실습
11.1 적외선 수신 센서 모듈(KY-022)과 적외선 송신 리모컨
11.2 토양 수분 센서
11.3 기울기 스위치 센서 모듈(KY-020)
11.4 진동 센서 모듈(SW-420)
11.5 수은 기울기 스위치 모듈(KY-017)
11.6 마이크 센서 모듈(KY-037)
11.7 금속 터치 센서 모듈(KY-036)
11.8 정전식 터치 센서 모듈(TTP223B)
11.9 4×4 정전식 터치 키패드 모듈(TTP229)

CHAPTER 12 IoT 온·습도 모니터링 시스템 프로젝트
12.1 프로젝트 개요
12.1.1 온·습도 데이터 수집 및 전송
12.1.2 데이터 관리 서버
12.1.3 온·습도 모니터링 및 관리
12.2 ESP32 개발 보드
12.2.1 데이터 관리 서버로 사용한 ESP32 개발 보드
12.2.2 ESP32 보드 개발환경 구축
12.2.3 ESP32 개발 보드와 아두이노 보드 간 시리얼 통신
12.3 IoT 시스템 구현을 위한 기초
12.3.1 ESP32 보드 웹 서버 구현
12.3.2 SPIFFS를 이용한 소스 코드 분리
12.3.3 아두이노 보드의 EEPROM에 데이터 저장하기
12.3.4 NTP 서버로부터 시간 데이터 읽기
12.3.5 SQLite를 이용한 파일 기반 데이터베이스 구성
12.3.6 Firebase 데이터베이스 구성
12.4 IoT 온·습도 모니터링 시스템
12.4.1 아두이노 우노로 구현한 온·습도 데이터 수집 및 전송
12.4.2 ESP32 Web Server + SQLite로 구현한 데이터 관리 서버
12.4.3 ESP32 Web Server + Firebase로 구현한 데이터 관리 서버
12.4.4 웹을 통한 온·습도 모니터링 및 관리
12.4.5 원격지에서 ESP32 데이터 관리 서버에 접속

부록
실습에 사용한 센서
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