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Corn Shelling Machine

What Is a Corn Shelling Machine?

A corn shelling machine, also known as a corn thresher, is designed for harvesting and shelling corn. Corn, an annual plant in the grass family, is a vital food source for humans and livestock feed. It is cultivated worldwide, with its harvesting season stretching from summer to fall. Beyond food, corn is also used for producing starch, oil, isomaltulose, and bioethanol.

The corn sheller plays a crucial role during harvest, with types varying from those combining harvesting and shelling, to those dedicated solely to shelling. These machines, which may also shell other crops like wheat and sunflowers, vary in size from large to small.

Uses of Corn Shelling Machine

Corn shelling machines are essential in corn farms. Smaller farms typically use manual picking and stationary shellers, while large-scale farms employ mechanized shellers, which may be towed or self-propelled, often with corn or reel headers for simultaneous harvesting and shelling.

Principle of Corn Shelling Machine

1. Harvesting

Machines designed for harvesting corn kernels often use a combine with a corn header for both harvesting and shelling. The corn header grasps the stalk, cuts the stem and leaves, and then separates the female ears for shelling.

2. Shelling

Shelling involves separating the kernels from the cob using a stainless steel cutter and airflow to remove debris, leaving clean corn.

Features of Corn Shelling Machine

1. Efficient Operation

These machines enable high-speed harvesting, with typical speeds ranging from 1 to 2 m/s, increasing efficiency.

2. High Precision Harvesting

They precisely separate female ears, minimizing loss and ensuring accurate separation.

3. Accommodates Lodging

The machines can harvest corn affected by wind or rain, capable of handling left-lodging, right-lodging, and opposite-lodging harvesting.

Types of Corn Shelling Machine

1. Classification by Mobility

  • Self-Propelled: Combines with corn headers or reel headers, designed for simultaneous corn harvesting and shelling. Some use crawlers for movement.
  • Towed: Wheeled machines towed by trailers, performing both harvesting and shelling, powered via PTO.
  • Stationary: Designed for shelling manually harvested ears, these are often human-powered and smaller in size.

2. Classification by Header Type

Corn shelling machines use different headers, such as corn headers for efficient high-speed harvesting and reel headers for versatility but with more stalk lodging and ear loss.

Choosing a Corn Shelling Machine

1. Harvesting Capacity

Consider both the harvesting and drying capacity, especially since corn kernels have high moisture content and require drying to prevent mold or decay.

2. Cost

A corn shelling attachment to a combine can be cost-effective. For sweet corn, tractor-compatible attachments are available.

3. Harvesting Method

Choose between corn headers and reel headers based on the desired harvesting method, with corn headers being more efficient for high-speed processing.

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Capacitive Touch Sensor

What Is a Capacitive Touch Sensor?

A capacitive touch sensor is a device that detects changes in capacitance in an electric field.

Capacitance refers to the amount of stored charge in a conductor, like a capacitor. The human body, being a conductor capable of carrying an electric current, generates capacitance when a part of it, such as a fingertip, approaches a touch panel’s surface. This interaction between the body and the sensor’s electrodes allows capacitive touch sensors to support multi-touch gestures with multiple fingers. These sensors are widely used in various products, including smartphones, due to their ability to function on curved surfaces, flexibility, and excellent water resistance.

Uses of Capacitive Touch Sensor

Capacitive touch sensors find extensive use in devices like smartphones, tablets, gaming consoles, ATMs, ticket vending machines, and wearable devices. They serve functions such as detecting if wireless earphones are worn and measuring the remaining liquid in high-precision devices like alcohol dispensers. Kits and modules for capacitive touch sensors are often used as switch modules or film sensors in various applications.

Principle of Capacitive Touch Sensor

Capacitive touch sensors work by detecting changes in capacitance when a conductor, such as a human touch, interacts with sensor electrodes. Indium-Tin Oxide (ITO) electrodes are commonly used in these sensors. The sensor operates by forming a pseudo capacitor between the conductive object and the electric field, registering the capacitance increase as a touch.

1. Self-Capacitance Method

The self-capacitance method involves a single sensor electrode. It is highly sensitive and can function through thick covers. However, this method may mistakenly recognize untouched areas as touch points in multi-touch scenarios, particularly in projection-type setups, which use XY electrode rows or columns for determining touch positions.

2. Mutual-Capacitance Method

The mutual-capacitance method uses separate transmitting and receiving electrodes. It detects touch by noting changes in the electric field between these electrodes when a hand interferes with the field. This method is used in projection-type capacitive touch sensors, which support multi-touch and allow intuitive operations like zooming and pinching.

Types of Capacitive Touch Sensors

1. Surface-Type

Surface-type sensors have electrodes at the substrate’s corners, detecting touch through changes in capacitance on the surface. They are durable, resistant to contaminants, and cost-effective, but do not support multi-touch.

2. Projection-Type

Projection-type sensors, with orthogonally arranged ITO electrodes, detect changes in capacitance at specific coordinates. They are suitable for multi-touch but are more complex and may be susceptible to noise, requiring controller ICs for optimal performance.

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Cable Locator

What Is a Cable Locator?

A cable locator is a device used to detect the position and depth of buried electric and communication cables, both underground and within walls.

Cable locators are designed to accommodate various depths. Some models are capable of detecting cables in challenging areas such as roads or locations with obstacles. In addition to identifying the position and depth of cables, they can also detect damaged areas. By applying the means of cable position detection, cable locators can also detect other objects such as rebar, water pipes, and bracing.

Uses of Cable Locator

Cable locators are primarily used for the following purposes:

1. Detection of Power Cables and Communication Cables

Cable locators are used to examine the position, depth, and breakage points of high and low-voltage power cables. The detection of power cables is crucial for the maintenance, development, and troubleshooting of power transmission networks.

They are also used to investigate the position, depth, and connection status of communication cables such as telephone lines, coaxial cables, and LAN cables. Detecting communication cables is essential for the maintenance, development, and troubleshooting of communication networks.

2. Detection of Gas Pipes and Water Pipes

Cable locators are employed not only for cable detection but also for detecting other objects. For example, they are useful for examining the position, depth, and leakage points of metal gas pipes and water pipes. Detecting gas pipes and water pipes is crucial for the maintenance, development, and response to leaks in piping networks.

Principle of Cable Locator

Cable locators primarily comprise a transmitter, a receiver, and a display unit. The transmitter sends an electrical signal to the target cable, while the receiver picks up this signal to obtain information about the cable. If the target cable is exposed, the transmitter can be directly connected to it for signal transmission. If the cable is buried underground or within a wall, the transmitter is placed on the ground or the wall surface to transmit the electrical signal indirectly.

The electrical signal sent from the transmitter flows through the cable. During this process, weak electromagnetic waves are generated around the cable. By detecting these waves as probing signals, the receiver can determine the position and depth of the cable. It’s important to note that the transmitter emits an alternating current signal with specific frequency and intensity.

The receiver is equipped with an antenna and detects the weak electromagnetic waves around the cable. By moving the receiver, it is possible to detect the position and depth of the target cable. The results are displayed on the display unit.

Other Information about Cable Locators

1. Reasons Why Cable Locators Can Detect Pipes

Cable locators can detect metal gas pipes and water pipes. Since metals are conductive, applying an electric current to each pipe generates weak electromagnetic waves around them, similar to cables.

By detecting these electromagnetic waves as probing signals, it is possible to determine the position and depth of each pipe. Furthermore, if there is a leak, the probing signal in that area changes, allowing the identification of the leak location.

2. Functions of Cable Locators

Cable locators are equipped with various functions, including two fundamental ones as follows:

Continuous Depth Measurement Function
This function continuously measures depth in real time. The depth is displayed on the screen in real-time, providing insight into the depth variation. Sudden changes in depth can be easily identified.

Peak Hold Function
When using a cable locator to search for pipes, for example, the probing signal is maximum (peak value) directly above the targeted pipe. Therefore, cable locators have a peak hold function that memorizes this peak value.

By storing the peak value, the cable locator can notify the operator if they pass the target pipe, making it user-friendly even for inexperienced users.

3. Rental of Cable Locators

Cable locators are specialized measuring instruments and expensive devices. Additionally, the required type and performance vary depending on usage frequency and purpose. Therefore, cable locator rental services are available, offering various types and performance levels at a lower cost. Users can rent cable locators and receive instructions on usage and precautions, making these rental services widely utilized.

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Automatic Welding Helmet

What Is an Automatic Welding Helmet?

An automatic welding helmet is a type of protective gear worn by operators during arc welding, designed to automatically adjust the light transmission.

In arc welding, intense light harmful to the eyes is generated, and without protective measures, various hazards can occur to the eyes. Additionally, sparks generated during welding pose a risk of burns when they come into contact with the skin.

Therefore, operators engaged in arc welding are required to wear protective gear to safeguard their eyes and face. Types of protective gear include handheld, head-worn, and automatic welding helmets. The automatic welding helmet is a high-performance protective gear that reacts to the ignition of the arc, creating a shading film using a liquid Crystal Filter to protect the eyes from harmful light.

Uses of Automatic Welding Helmet

The automatic welding helmet is used to protect the eyes and face of workers during welding operations. Harmful effects on the human body during welding include damage to the eyes from intense spatter light, burns from spatter, and inhalation of welding fumes.

Spatter is metal particles that splatter when heated during arc welding, emitting intense light along with heat. Ultraviolet radiation in the wavelength range of 200nm to 380nm and visible light in the range of 400nm to 570nm are particularly harmful to the eyes. Additionally, spatter can cause burns to the skin due to its high temperature.

The automatic welding helmet is a head-worn facegear that covers the entire area above the neck, protecting the head and face. The facial shield automatically darkens upon sensing the arc light, protecting the head, face, and eyes from heat and harmful light.

Certain automatic welding helmets also offer protection against welding fumes.

Welding fumes are metal particles that become airborne when metal spatter during welding cools and forms clusters of metal microparticles. Welding fumes, appearing as white smoke, can accumulate in the body when inhaled, leading to severe health issues such as lung cancer and neurological disorders.

Principle of Automatic Welding Helmet

The automatic welding helmet includes sensors that detect the ignition of the arc, a facial shield with an embedded liquid crystal filter, and batteries, solar cells, or both for driving the system.

Sensors are mounted on the automatic welding helmet, ranging from one to several. When the sensors detect the ignition of the arc, a signal is instantly sent to the liquid crystal filter, forming a shading film to reduce the light transmission. The degree of shading varies among products, and some helmets allow adjustment to several levels of shading.

The faster the shading speed from the detection of the arc to the formation of the shading film, the shorter the time the eyes are exposed to potential damage. Shading speeds can be as fast as 0.1 milliseconds.

When the arc is no longer detected, the time taken for the shading film to disappear is called the return speed. The return speed is considerably slower, ranging from tens to about 200 milliseconds, compared to the shading speed.

Additionally, ultraviolet filters (UV filters) and infrared filters (IR filters) are stacked in front and behind the liquid crystal filter. This provides a certain level of eye protection even when the shading film is not active. As a result, the facial shield of the automatic welding helmet is tinted like sunglasses when the liquid crystal filter is not in operation, reducing the transmission of harmful light to some extent.

How to Choose an Automatic Welding Helmet

When selecting an automatic welding helmet, consider factors such as shading level, response speed, weight, and comfort.

The shading level must be chosen appropriately. Insufficient shading against arc light can lead to eye damage due to accumulated exposure. Conversely, excessive shading can make it difficult to see the work area, reducing efficiency. The selection should consider the intensity of the arc during work and the ambient lighting conditions.

Some automatic welding helmets come with a shading adjustment feature.

The faster the response speed, the shorter the time the eyes are exposed to potential damage. Therefore, it is advisable to choose a helmet with a fast response speed.

Furthermore, since automatic welding helmets are worn on the head and may not be frequently removed during extended work periods, it is essential to choose a lightweight helmet with good weight balance to minimize strain on the neck.

レターケース

レターケースとは

レターケースとは、郵便物や手紙をクリアファイルなどで整理し、収納するための封筒です。

レターパックや厚紙封筒と呼ばれることも多いです。表面に光沢のある厚紙を使用していることが多く、表面に宛先住所や宛名を記入します。レターケースを使用することで、重要な文書を郵送することが可能です。

また、他人が郵便物や手紙にアクセスできないように保護する役割も果たします。書類を収納して封をすることで、配達員を含む他人が書類を取り出すことができなくすることが可能です。これにより、機密文章や個人的な手紙を安全に郵送することができます。

厚紙の光沢紙を使用するため、雨や雪などから郵便物を守る役割もあります。郵便書類の損傷を防ぐことができ、郵便の信頼性を向上させることが可能です。

レターケースの使用用途

レターケースの主な使用用途は下記の通りです。

1. ビジネス書類の送付

ビジネス関連の文書や書類を送付するために使用される場合の具体例として、請求書や見積書、プレゼンテーション資料などがあります。封筒には会社のロゴや住所、差出人情報が印刷されることも多いです。

2. カタログ・パンフレット送付

製品カタログやサービスパンフレットなどのビジネス関連資料を送付する際にも使用されます。封筒に受取人の住所を印刷し、郵便事業者を介して送付することが多いです。これにより、お互いに人員が行き来する手間を削減し、プレゼンテーションを向上させます。

3. 写真・アート作品の送付

イベントなどで撮影された写真や、アート作品を収納・送付するために使用されることもあります。レターケースは厚紙で製作されることが多いため、輸送時の雨・雪から写真を保護することが可能です。送付する写真・作品を保護することで、郵送の信頼性を向上させる際に有利です。

レターケースの原理

レターケースは平面的に切断した厚紙用紙を、のりなどで組み立てることで製造されます。封筒のデザインに従って、封筒の前後のパネルとフラップを切り出します。切り出されたパネルは封筒の形状に折り畳まれ、封筒の基本的な形に成形される仕組みです。

折りたたんだ封筒のフラップ部分に、接着剤が塗布されます。ゴム接着剤や自己接着剤を使用されることが多いです。接着剤が触れ合う部分が圧縮され、封筒が密封されます。

必要に応じて、封筒に印刷やデザインが施されます。企業のロゴや郵便番号枠などが印字される部分の一例です。その後、印刷品質や接着剤の密閉性などがチェックされて完成します。

レターケースの選び方

レターケースを選ぶ際に、考慮すべき重要な要因は下記の通りです。

1. サイズと形状

レターケースのサイズは、内部に収納するアイテムのサイズに合わせて選びます。一般的なサイズには、A4 (210mm x 297mm) やA5 (148mm x 210mm) などがあります。特に大判の書類などを送付する場合、適切なサイズを選ぶことが重要です。

また、長方形が一般的ですが、正方形や特殊な形状の封筒も選ぶことができます。形状は文書や送付物のデザインに合わせて購入することが重要です。

2. 厚紙の質

レターケースは様々な素材で作られています。質感や耐久性を考慮して素材を選ぶことが大切です。一般的な素材にはクラフト紙やリサイクル紙、光沢紙などがあります。

厚紙の重さは、封筒の堅牢さと外観に影響を与えます。重い紙は堅牢で高級感がありますが、軽い紙はコストを抑えることが可能です。

3. カラー・デザイン

レターケースは様々なカラーオプションで利用可能です。送付物がビジネス文書の場合は白やクリーム、明るい色調が選ばれます。招待状などの場合、カラフルなデザインが選択されることもあります。

防水ボックス

監修:フィボックス株式会社

防水ボックスとは

防水ボックスとは、防水・防塵機能を始めとする保護機能を持った電気機器等の収納ケースのことです。

電気機器や配電盤等を屋内外に設置する際には、防水、防塵対策を始め、関係者以外の不用意な接触を防ぐ目的などから、堅牢なケースに入れて保護しなければなりません。

設置場所に固定できる、機器につながる配線の引き出し口がある、開け閉めのためのドアと鍵があるなどの特徴があり、使用条件に合わせて適切なものを選べます。また、個別の要求に応じた防水ボックスを製造するメーカーがあります。

防水ボックスの使用用途

防水ボックスは、配電盤、無線装置、ブレーカー、メーター類などの電気機器やそれにつながるケーブル類を長期間に渡って保護するために使用します。

屋外では電柱や建物の壁などに取り付けられており、よく見かける例としては、信号機の支柱に信号機の操作盤を収納している防水ボックスなどがあります。その他では、携帯電話の中継用アンテナの下部にも関連機器が収納されています。

また、工場などの屋内では監視機器や制御機器などの機器を不用意な操作から守るために使われます。場所によっては機械から飛び散る水滴や粉塵から電気機器類を守ることも可能です。

このように、防水ボックスには防水・防塵の役目のみならず、機器類を故障や損傷、誤動作やいたずらから防護するためなど、広い範囲で機器を保護するために使用されます。

防水ボックスの原理

防水ボックスには、中に機器類を固定するための台、収納した機器類を操作するための開閉可能な扉や蓋、鍵、防水ボックス自体を固定するためのネジ穴等が備わっています。また、電気機器類で使用する電源コードや信号ケーブル、場合によっては水や空気を通す配管などのために、扉とは別の部分に穴が空いています。

長期に渡り中の機器を守り続ける防護力と気密性が要求されるため、防水ボックスに対しては、各国で様々な規格が定められており、それに基づいた認証試験が実施されています。

良く知られた規格に国際電気標準会議 (英: International Electrotechnical Commission, IEC) によって定められたIP規格 (英: Ingress Protection) があります。IP規格ではIPに続く2桁の数字で防塵性能と防水性能を表現しています。左側の数字が防塵性能に対する等級、右側の数字が防水性能に対する等級を現し、数字が高くなるほど保護性能が高いです。

一般的な防水ボックスは、防塵性能と防水性能の両方を求められるので、「IP34」など両方の等級が表示されています。また、防塵か防水のどちらかの認証を受けなかった場合にはxで表現されます。例えば、防塵規格の認証を受けていない場合には、防水性能のみをIPx7というように表現しています。

防水ボックスの種類

防水ボックスには、樹脂 (プラスチック) 製のものと金属製のものがあります。

樹脂製は電波を透過するため、IoTなど無線データ通信用機器を使用したい場合に最適です。また、防水機能が高く、軽くて加工しやすいです。金属製の防水ボックスは、ステンレス製やアルミニウム製、鋼鉄製で防錆塗装を施したものがあります。信号機の制御盤など、特に防犯の面から堅牢さが要求される場合には金属製の防水ボックスが使用されています。

形状や大きさは様々で、鍵を数本収納できる大きさのキーケースから、大型の配電盤を収納できるものまであります。また、ケーブル穴の位置や大きさも様々で、ケーブルを両方向に通すために2か所に穴をあけたもの等があります。

付加機能を持った製品では、扉を開けずに中の計器類が確認できるようにするために、扉の部分が透明なプラスチックになっているものや、アース線を接続するグランド端子を持ったもの等があります。

防水ボックスの選び方

防水ボックスを選択の際には、必要な防水性能と防塵性能を確認することが大切です。

使用場所によっては規格に基づいた使用が定められている場合があるため、規格を満たしたものを選ぶ必要があります。

また、ECサイトなどで既製品を購入する場合と、オーダーメイドで作成する場合があります。防護性能や形状に最適なものを求める場合や、独自の機能を付加したい場合、市販品の中に条件に合ったものが見つからない場合には、オーダーメイドの防水ボックスの制作を依頼することが可能です。

本記事は防水ボックスを製造・販売するフィボックス株式会社様に監修を頂きました。

フィボックス株式会社の会社概要はこちら

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파티클 센서

파티클 센서란?

파티클 센서는 일정 시간 동안 흡입한 공기 중의 미립자 수를 계수하는 장치를 말합니다.

주로 클린룸에서 사용됩니다. 여기서 ‘파티클’은 미립자 이물질을 의미하며, 특히 반도체 제조에서 이물질은 불량 발생 및 수율 저하의 원인이 되므로 관리가 필요합니다.

비슷한 장치로 파티클 카운터가 있는데, 용도는 거의 동일합니다. 다만, 파티클 센서는 연속 측정이 가능한 반면, 파티클 카운터는 연속 측정이 불가능한 경우도 있습니다.

파티클카운터는 파티클센서보다 측정 정확도가 높고, 장비의 크기가 큰 편이며, 공기 중뿐만 아니라 액체 중에도 사용할 수 있는 모델이 많습니다. 고성능 모델에서는 0.1㎛ 이상의 미립자를 측정할 수 있습니다.

파티클 센서의 사용 용도

파티클 센서는 주로 클린룸 내에 설치하여 룸 내 청정도 모니터링에 사용됩니다. 구체적으로 자동차 도장 공정의 청결도 모니터링, 반도체 제조 공장의 클린룸 관리 등입니다.

사용 용도의 폭이 넓어지고 있는데, 예를 들어 인체에 영향이 우려되는 PM2.5를 측정하기 위한 차량용 파티클 센서도 있습니다. 초소형 타입으로 상당히 작은 기종이 인기를 끌고 있으며, DIN 레일에 설치할 수 있는 타입이나 벽걸이형도 있습니다.

파티클 센서의 원리

파티클 센서의 원리는 크게 광 산란 방식과 광 차폐 방식의 두 가지 작동 원리가 있습니다. 둘 다 공기를 흡입하는 펌프가 내장되어 있어 일정한 속도로 연속적으로 측정하지만, 각각의 입자를 검출하는 방식이 빛의 산란을 이용하느냐, 통과에 의한 감쇠를 이용하느냐에 따라 달라집니다.

1. 광산란 방식

광산란 방식의 입자 센서는 보통 레이저가 공기 중의 미립자에 부딪혀 빛이 산란하는 모습을 포토다이오드로 감지하여 산란광을 전기 신호로 변환하는 검출 방식입니다. 이 방식에서는 빛의 산란에 의한 전기 신호의 횟수와 강도의 차이로 미립자의 크기와 개수를 계산할 수 있습니다.

2. 광차폐 방식

광차폐 방식의 파티클 센서는 항상 빛을 포토다이오드에 조사하여 광원과 포토다이오드 사이의 공기 중 미립자가 빛을 통과할 때 약화된 부분을 전기신호로 감지하여 미립자의 크기와 개수를 계수하는 방식입니다.

입자 센서는 측정 정확도 설정에 주의를 기울여야 합니다. 광 산란, 광 차폐 방식과 마찬가지로 클린룸의 청정도에 비해 입자 센서의 측정 정밀도가 너무 높으면 측정 오차가 커지는 경향이 있습니다.

클린룸의 청정도 관리를 위해 원하는 측정 오차 범위 내에서 파티클 센서를 사용하려면 적절한 측정 범위의 모델을 선택해야 합니다.

파티클 센서에 대한 기타 정보

1. 분진계와의 차이점

분진계와 파티클 센서 또는 파티클 카운터의 가장 큰 차이점은 측정 대상인 미립자의 농도입니다. 분진계는 보통 0.01mg/m3 이상의 고농도 미립자 농도 측정을 대상으로 하며, 미립자의 양이 아닌 무게로 농도를 평가합니다. 반면, 파티클 센서나 파티클 카운터는 미립자 수로 계측을 정량화한다는 차이가 있습니다.

특히 파티클카운터는 저농도, 청정도가 높은 환경 측정에 견딜 수 있도록 단발성 측정이 주를 이루며 사양도 Class1부터 Class9까지 세분화되어 있는 반면, 분진계의 경우 연속 측정으로 측정 가능한 농도 범위도 비교적 넓습니다.

2. 휴대용 입자센서

최근 청정도가 요구되는 환경과 산업이 다양하고, 그 측정 장소도 클린룸뿐만 아니라 다양해짐에 따라 휴대가 편리한 파티클 센서에 대한 수요가 많습니다.

리튬이온 배터리 구동으로 USB 등을 통해 PC와 연결하여 데이터 분석이 가능한 모델, 다점 모니터링 시스템에 연결할 수 있는 모델, 카메라가 탑재된 모델 등 사용자의 편의성 향상을 위해 각 제조사들은 다양한 파티클 센서 개발에 힘쓰고 있습니다.

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산업용 내시경

산업용 내시경이란?

산업용 내시경은 좁은 공간이나 구불구불한 관 등 육안으로 확인할 수 없는 부분의 모습을 관찰할 수 있는 장비입니다.

길쭉한 프로브 끝에 카메라가 달려 있어 확인하고자 하는 부위에 카메라를 배치하여 접안렌즈를 통해 내부를 관찰하거나, 본체 모니터나 PC 등에 영상을 띄워 실시간으로 내부를 관찰할 수 있습니다.

해상도와 초점 깊이, 프로브와 본체의 길이, 프로브의 유연성, 광원의 수, 작동 가능 온도 범위 등 관찰 대상과 용도, 사용 환경에 따라 적절한 것을 선택해야 합니다. 또한 영상을 녹화할 수 있는 기능도 있어 추후 확인 및 데이터 관리에도 도움이 됩니다.

또한 최근 산업용 내시경은 고성능 카메라와 LED 조명을 탑재하여 보다 선명한 영상을 제공할 수 있습니다.

산업용 내시경의 사용 용도

자동차, 항공기, 발전소, 가스 및 수도 인프라 등의 산업 분야에서 널리 활용되고 있습니다.

1. 자동차, 항공기, 철도, 선박 분야

엔진, 유압부품, 분사노즐, 터빈 등의 내부 검사

2. 전력 분야

원자력, 화력발전소 응축기, 배관, 터빈 등의 유지보수 점검

3. 토목-건축 분야

교량 유지보수, 철골 진단, 바닥 및 천장 하부 등 관찰

4. 인프라 분야

수도, 가스 설비 배관의 녹, 부식, 막힘 등 점검

산업용 내시경의 원리

내시경은 조명기구, 카메라 및 영상처리 기능의 3점 구성입니다. 내시경의 끝에는 거울과 광학 렌즈가 배치되어 있으며, 이를 통해 이미지가 카메라로 전송됩니다. 빛을 전송하기 위해 단단한 튜브 또는 유연한 외피로 보호된 광섬유를 사용합니다.

내시경은 내부 부품 및 구조물의 상태를 평가하기 위해 비파괴 검사에 사용되며, 검사 중에 실시간으로 이미지를 표시할 수 있습니다.

작동 난이도가 매우 높기 때문에 전문적으로 훈련된 기술자가 조작해야 합니다.

산업용 내시경의 종류

산업용 내시경은 본체와 프로브로 구성되며, 모니터가 있는 것, PC와 연결되는 것, 접안렌즈를 들여다보는 것 등이 있습니다.

산업용 내시경에는 비디오스코프, 파이버스코프, 경성경 등의 종류가 있습니다.

1. 비디오스코프

프로브 끝에 소형 전용 카메라가 장착되어 있어 실시간으로 전용 디스플레이나 스마트폰 등으로 영상을 볼 수 있는 것이 특징입니다. 동시에 정지화면을 촬영할 수 있고, 대상물의 길이를 측정할 수 있는 제품도 있습니다.

또한, 방수 성능이 있을 뿐만 아니라 수중 기기나 배관 등의 내부를 살펴볼 수도 있습니다.

2. 파이버스코프

주로 비파괴 검사 및 수리에 사용됩니다. 수천에서 수만 개씩 묶은 유연성 있는 프로브를 사용하는 것이 특징입니다.

한 가닥 한 가닥의 유리섬유가 빛을 모아 반대편 접안렌즈로 상을 얻을 수 있습니다. 유리섬유 한 개 한 개가 카메라 역할을 하기 때문에, 얻어지는 이미지에는 유리섬유 벌집 구조의 그림자가 비춰집니다.

3. 경성경

대물렌즈로 얻은 이미지를 릴레이 렌즈로 전송합니다. 릴레이 렌즈의 프로브 부분은 금속 튜브이기 때문에 구부릴 수 없습니다. 구조가 간단하고 조작 방법도 간단한 것이 특징입니다.

경성경은 광원, 광섬유, 렌즈, 그리고 카메라로 구성되어 있으며, 수술이나 치료, 병변 부위 관찰 등 의료 분야에서 사용됩니다.

산업용 내시경의 특징

1. 다양한 기능

산업용 내시경에는 여러 가지 편리한 기능이 탑재되어 있습니다. 일부는 모니터 상에서 줌이 가능하거나 카메라 케이블 끝에 온도 센서와 알람 기능이 탑재된 제품도 있습니다.

그 외에도 핸즈프리 마이크를 통해 음성 및 동영상 저장이 가능하고, 초 고휘도 백색 LED가 탑재되어 피사체의 밝기를 임의로 설정할 수 있으며, LED를 이용한 플래시 기능을 갖춘 제품도 있어 용도에 맞게 기능을 선택할 수 있는 편리한 기기입니다.

또한, 많은 제품들이 PC나 TV 모니터로 데이터 출력이 가능해 여러 명이 함께 영상을 공유할 수 있습니다.

2. 높은 내열성

산업용 내시경은 배관 내부나 기계 내부 등의 관찰에 적합한 내열성을 갖춘 제품도 있습니다. 예를 들어, 자동차 엔진 오일의 온도는 때때로 100℃를 크게 초과할 수 있으며, 200℃까지 내열성을 가진 내시경을 사용하는 것이 바람직합니다.

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액면계

액면계란?

액면계는 용기나 탱크 내부의 액면 높이를 측정하는 기기입니다.

경우에 따라서는 분말의 잔량을 측정할 수도 있습니다. 레벨계라고 부르기도 합니다.

측정 대상이나 사용 조건 등에 따라 플로트식, 튜브식, 초음파식 등 다양한 측정 방식이 개발되어 있습니다. 액면계는 정확도와 신뢰성이 중요합니다.

잘못된 수위 측정은 생산 공정에 영향을 미치기 때문에 정기적으로 수위계를 유지 관리하고 교정해야 합니다. 적절한 관리를 통해 장기간에 걸쳐 정확한 수위 측정을 할 수 있습니다.

액면계 사용 용도

액면계는 다양한 업종과 용도에 사용됩니다.

1. 석유 산업

석유 산업에서는 연료의 재고 관리와 배송 스케줄을 결정하기 위해 액면계를 사용합니다. 연료 누출을 감지하는 센서로도 활용됩니다.

2. 식품 산업

식품 산업에서는 우유, 치즈 등의 제조 과정에서 액면계가 사용됩니다. 제품의 품질 관리 및 용기 만수량 판단 등에 활용되어 생산 라인 전체의 효율성 향상에 기여합니다.

3. 화학 산업

액면계를 통해 액체 화학물질 용기의 액면을 측정할 수 있습니다. 공정 제어 및 품질 관리에 활용됩니다.

액면계의 원리

액면계는 부력, 압력, 전기적 위상차 등을 활용하여 액면을 측정합니다. 이러한 원리를 조합하거나 응용하여 더욱 정밀한 액면계가 개발되고 있습니다.

1. 부력식

부력식은 액체에 떠 있는 부체를 이용하여 액면을 측정합니다.

2. 위상차식

위상차식은 고주파 전기 신호를 액체에 보내 액면과 기체의 경계면에서 반사된 신호의 위상차를 측정하여 액면을 측정합니다.

3. 압력식

압력식은 액체의 무게에 의해 발생하는 압력을 측정하여 수위를 측정합니다.

액면계의 종류

액면계는 측정 방법의 차이에 따라 다양한 종류가 존재합니다. 아래는 액면계의 종류에 대한 예시입니다.

1. 플로트식 액면계

플로트라는 부유물로 수위를 측정하는 액면계입니다. 자석 등을 내장한 플로트가 액면을 떠서 신호를 출력합니다. 측정 원리는 수세식 화장실 등에 사용되는 볼탭과 유사하며, 제어에 사용할 수 있도록 전기 접점 출력을 갖는 경우가 많습니다.

플로트식 액면계는 크게 권선식과 비권선식으로 나뉩니다. 권선식에는 스프링 밸런스식, 카운터웨이트식, 비권선식에는 암 플로트식, 볼 플로트식 등이 있습니다.

2. 튜브식 액면계

액면 높이와 연동되는 튜브를 용기 외부에 장착하여 액면을 측정하는 액면계입니다. 튜브를 유리로 만들면 외부에서 육안으로 수위를 확인할 수 있습니다. 탱크나 용기를 설계할 때 액면계 설치를 고려해야 합니다.

보일러나 수조의 수위 측정용 등 다양한 용도로 사용되는 액면계입니다.

3. 초음파식 액면계

액면을 향해 초음파를 발신하여 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 액면을 측정하는 방식입니다. 액면계와 측정 대상 액체가 접촉하지 않고 측정할 수 있다는 점과 설치가 용이하다는 점이 특징입니다.

초음파식에서는 신호를 액위로 변환해야 하기 때문에 연산용 제어기판 등이 함께 제공되는 경우가 일반적입니다. 연속 측정이 가능하며, 아날로그 출력 신호가 있는 경우가 많습니다.

4. 차압식 액면계

측정 대상 탱크 등의 바닥과 상면의 압력차를 측정하여 액면으로 변환하는 액면계입니다. 액체 밀도를 알고 있는 것이 사용 조건이며, 탱크 바닥 등에 측정용 호출구가 필요하기 때문에 쉽게 후부착할 수 없습니다.

그러나 밀폐된 탱크에도 사용할 수 있기 때문에 보일러 등의 압력 탱크에 널리 사용됩니다.

5. 정전식 액면계

탱크 내에 전극을 삽입하여 전극의 정전 용량 변화를 감지하여 액위로 변환합니다. 고온, 고압 등 열악한 환경에서도 사용할 수 있는 것이 특징입니다.

액면계 선택 방법

액체의 종류와 성질에 맞는 액면계를 선택하는 것이 중요합니다. 액체가 부식성이 있거나 고온, 고압인 경우에는 내구성이 높고 정밀도가 높은 압력식 액면계가 적합합니다. 반면 액체가 휘발성일 경우 부력식 액면계나 위상차식 액면계가 적합합니다.

측정 정확도도 중요한 요소 중 하나입니다. 측정 대상 액체의 성질, 온도 등에 따라 필요한 측정 정확도가 달라집니다. 액면계를 선택할 때 적절한 측정 정밀도를 선택하는 것이 중요합니다.

설치 장소에 따라서도 액면계의 종류를 선택해야 합니다. 좁은 공간에 설치하는 경우 소형 액면계가 적합합니다. 또한 탱크의 복잡한 모양에 맞는 특수한 모양의 액면계도 있습니다.

또한, 액면계의 기능적 측면도 고려해야 합니다. 원격 조작 및 데이터 기록 기능이 있는 액면계를 선택하면 효율적인 조작 및 모니터링이 가능합니다.

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포토 트랜지스터

포토 트랜지스터란?

포토트랜지스터는 빛을 감지하기 위한 반도체 소자입니다.

포토다이오드와 트랜지스터가 결합된 구조로 되어 있습니다. 또한, 패키지에 따라 다양한 형태의 제품이 있기 때문에 용도에 따라 적절한 선택이 필요합니다.

포토트랜지스터의 사용 용도

그림 1. 포토 트랜지스터의 사용 용도

포토트랜지스터는 수광 센서로 광범위하게 사용되고 있습니다. 특히 800nm 부근에 감도 피크가 있기 때문에 적외선의 수광을 목적으로 사용하는 것이 일반적입니다.

구체적인 포토 트랜지스터의 용도 예로는 ‘빛의 강도 측정’, ‘적외선 리모컨의 수신부’, ‘광전 센서 수신부’, ‘광통신’ 등을 들 수 있습니다. 특히 TV나 에어컨 리모컨 등에서 적외선 LED와 함께 사용되는 경우가 많습니다.

광통신 용도로는 인터넷 사업자가 제공하는 기가인터넷 광통신 서비스가 있습니다. 이 통신의 수광부에는 통신에 최적화된 고속 광트랜지스터가 사용됩니다.

또한, 포토트랜지스터는 자동문의 센서로 사용되기도 합니다. 또한, 빛을 감지하여 전류를 발생시키기 때문에 빛으로 구동하는 스위치로 사용되는 등 사용 용도가 매우 다양합니다.

포토트랜지스터의 구조

그림 2. 포토 트랜지스터의 구조

포토트랜지스터는 NPN 구조를 가진 반도체 소자입니다. 이 NPN 구조로 인해 포토트랜지스터는 포토다이오드에 비해 출력 신호를 크게 얻을 수 있다는 특징이 있습니다. (그림 2 왼쪽 그림 참조)

포토트랜지스터의 NPN 구조는 포토다이오드의 출력을 트랜지스터로 증폭합니다. 반도체의 에너지 갭에 해당하는 빛이 입사하면 원자가대 전자가 전도대로 여기됩니다.

이로 인해 N층으로의 이동이 일어나고, 홀은 P층으로 이동합니다. 이 N층에서 P층으로의 이동으로 접합부에서 순방향 바이어스가 발생하여 전류가 흐르는 구조입니다. (그림 2 오른쪽 그림 참조)

포토트랜지스터에 이용되는 트랜지스터는 베이스 전극이 없는 것이 특징입니다. 하지만 수광에 의해 발생하는 광전류가 베이스 전류가 되고, 이 베이스 전류를 컬렉터에서 증폭합니다.

포토 트랜지스터의 특징

베이스 전류의 증폭은 다른 트랜지스터와 마찬가지로 hFE(트랜지스터의 증폭율)배입니다. 그러나 포토트랜지스터의 특성으로 비슷한 hFE배라도 상대적으로 큰 hFE를 가진 것이 사용되는 경향이 있습니다.

이렇게 하면 미세한 포토다이오드 부분의 신호를 큰 컬렉터 전류로 뽑아낼 수 있지만, 컬렉터-베이스 접합부에서는 항상 전류가 누설되고, 이 누설 전류도 증폭된다는 점에 유의해야 합니다.

즉, 포토트랜지스터는 완전히 어두운 환경에서도 미약한 전류가 흐르고 있는 상태입니다. 이렇게 어두운 환경에서도 흐르고 있는 미약한 전류를 암전류라고 합니다. 광트랜지스터에서 발생하는 암전류는 광센서로서 내부 노이즈가 됩니다. 하지만 이 내부 노이즈를 억제하는 것은 가능합니다.

암전류는 온도가 높으면 증가하고, 반대로 온도가 낮으면 감소하는 특성이 있습니다. 따라서 이 특성을 이용하여 소자를 냉각시킴으로써 내부 노이즈를 억제할 수 있습니다.

포토트랜지스터의 기타 정보

1. 포토다이오드와 트랜지스터

그림 3. 포토다이오드와 트랜지스터

포토다이오드는 그림 3의 왼쪽 그림과 같이 빛이 닿으면 빛의 세기에 따라 IV 특성이 아래쪽으로 이동합니다(파란색 선이 녹색 선으로 바뀝니다). 이 IV 특성 변화가 빛의 강도를 측정하는 기준이 됩니다. 그러나 그 출력 전류는 uA 단위이기 때문에 그대로 출력하면 후단의 회로가 복잡해진다.

포토트랜지스터는 포토다이오드와 트랜지스터를 조합하여 포토다이오드에서 수광할 때 발생하는 광전류를 트랜지스터의 직류 전류 증폭률 hFE의 2배로 증폭할 수 있습니다. 따라서 포토트랜지스터가 포토다이오드보다 감도가 좋고, 포토트랜지스터의 출력 전류는 mA 단위가 되기 때문에 후단 회로의 단순화를 실현할 수 있습니다. (그림 3 오른쪽 그림 참조)

포토트랜지스터의 감도는 포토다이오드의 수백 배에 달하며, 더 높은 감도가 필요한 경우 달링턴 접속된 포토트랜지스터를 사용하면 수백 배 x 수백 배의 감도를 얻을 수 있습니다. 이를 통해 수 Lux의 밝기를 감지할 수 있습니다.

2. CDS와 포토 트랜지스터의 차이점

CDS는 CDS 셀 또는 광전도 셀이라고도 하며, CDS는 받는 조도에 반비례하여 저항값이 감소합니다. 즉, 조도가 어두울 때는 저항값이 높아지고, 조도가 밝을 때는 저항값이 낮아지는 특성입니다.

일반적인 CDS의 경우 조도가 어두울 때는 약 1MΩ, 밝을 때는 약 10kΩ으로 저항값이 변화하는데, CDS의 장점은 ‘분호감도 특성이 인간의 시각에 가깝다’, ‘구조가 간단하다’, ‘감도가 높다’, ‘가격이 저렴하다’는 점으로 CDS는 다양한 기기의 검출기로 사용되고 있습니다.

예를 들어, ‘조도계’, ‘카메라 노출계’, ‘자동점멸용 밝기 감지용’ 등이 있습니다. 하지만 CDS의 소자로 사용되는 주요 소재인 황화카드뮴은 환경에 악영향을 미치는 물질입니다. 이 때문에 CDS는 최근 들어 사용 빈도가 줄어들고 있습니다.

반면 광트랜지스터는 조도에 비례하는 출력 전류를 얻을 수 있습니다. 포토다이오드와 트랜지스터가 결합된 구조이기 때문에 감도가 높다는 것도 장점 중 하나입니다.