반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

로옴(ROHM, www.rohm.co.kr) 그룹의 카이오닉스(Kionix, http://ko.kionix.com/)는 산업기기 및 웨어러블 기기 등 저소비 전력으로 고정밀도 모션 센싱을 실행하는 애플리케이션에 최적화된 가속도 센서, KX132-1211 및 KX134-1211을 개발했다.

이 제품은 산업기기의 모터 진동 해석 등 머신 상태 모니터링에 최적인 3축 가속도 센서다. 독자적인 ADP(Advanced Data Path)를 탑재하여 기존에는 마이컴 측에서 실행한 센서 신호의 처리 및 노이즈 필터링을 가속도 센서 측에서 실행할 수 있어 마이컴의 부하를 경감하고, 애플리케이션의 전력소비 저감과 성능 향상에 기여한다.

또한 산업용 기기의 사양에 부합하도록 센싱의 주파수 대역은 최대 8,500Hz, 가속도는 최대 ±64g까지의 고주파(고속 진동) 및 고정밀도 가속도 검출이 가능하며, 동작온도 범위도 105℃까지 높였다. 또한 센서 자체로도 카이오닉스 기존 제품 대비 절반 이하의 소비전류(저소비 모드 시 0.67µA)를 실현했다. 전력의 저소비화에 기여하는 웨이크업 기능과 슬립모드로의 전환 기능을 탑재함으로써 웨어러블 기기 등 배터리로 구동하는 기기의 센싱에도 대응한다.

최근 대부분의 공장에서 고효율화와 더불어 인력 사용을 줄이는 추세가 있다. 또한 산업용 기기의 결함이 현저하게 나타나기 전에, 이상 상태를 미리 검지하는 예측유지보수 개념이 확대되고 있다. 이에 따라 머신 상태 모니터링이 주목을 받게 되었으며, 상태 검지를 위한 디바이스로서 센서의 중요도는 나날이 증대하고 있다. 카이오닉스는 지금까지 모바일 기기용 소형 가속도 센서를 중심으로 개발해 왔지만 산업용 기기를 위한 라인업을 확충함으로써 폭넓은 요구에 대응해 나가고 있다.

ADP는 마이컴의 필터링 기능을 대체하는 카이오닉스의 독자적인 새로운 기능이다. 구체적으로는 센서에 대한 사용자 지정이 가능한 2가지 주파수 필터를 내장하여 자유도가 높은 필터를 구축함으로써 불필요한 노이즈 신호를 제거하고 필요한 신호만을 추출한다. 또한, 각각의 필터는 온/오프 전환이 가능하여 유연하게 운용이 가능하다. 기존에는 마이컴 측에서 실행하던 센서 신호의 FFT(Fast Fourier Transform) 해석을 통한 주파수 해석이나 노이즈 필터링 역할을 가속도 센서 측에서 실행함으로써 원하는 데이터만을 전송할 수 있으므로 마이컴의 부하를 경감하고, 애플리케이션의 전력소비를 절감하고, 성능 향상에 기여할 수 있다.

KX132-1211은 최대 주파수 대역 4,200Hz, 가속도(g) 범위 ±2g~±16g를 검출할 수 있다. 상위 제품인 KX134-1211은 최대 주파수 대역 8,500Hz, 가속도(g) 범위 ±8g~±64g까지 검출 가능하다. 또한 동작온도는 기존 제품이 85℃까지인 반면, 신제품은 105℃에서도 정상 동작을 제공한다. 고온 시에도 동작 가능한 라인업으로 주파수와 가속도 검출에 폭넓게 대응이 가능해 산업용 기기의 모터 진동 해석을 비롯한 머신 상태 모니터링에 최적이다.

이 제품은 카이오닉스 기존 제품 대비 절반 이하의 소비전류를 실현했다. 또한 가속도 검출 시에 슬립 모드에서 자동 기동하는 웨이크업 기능과 더불어 반대로 가속도가 일정 기간 검출되지 않을 경우 마이컴에 대해 저전력 모드로 전환을 촉진하는 슬립모드로의 전환 기능을 새롭게 내장하여 마이컴 측의 저소비 전력화가 가능하다.

이와 같이 가속도 센서뿐만 아니라, 대기 상태인 마이컴의 저소비 전력화도 실행함으로써 애플리케이션 전체의 고효율 동작이 가능하며 웨어러블 기기 및 자동차용 스마트키 등 배터리로 구동하는 애플리케이션의 장시간 운용에 기여한다.