[2호]왕초보 전자회로 강좌특집 2부 – 3
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왕초보 전자회로 강좌특집 2부 – 3
글 |스네일앤 스네이크 ※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를 |
두번째 회로 만들기 / 스위치, 다이오드
이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 두번째로 다이오드의 특성을 이해할 수 있는 회로입니다.
회로의 부품중에 스위치와 다이오드가 추가로 사용되어 이 부품들도 함께 설명합니다.
(공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
그림“회로도 이해하기 (4)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서도 마찬가지입니다.
※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.
▶ 회로설명
회로의 스위치(S1)가 닫히면 (눌리면) LED1은 켜지고 LED2는 꺼진 채로 남아 있습니다. 그 이유는 다이오드의 전류특성 때문입니다. (R1, R2는 전류제한용 저항) 이러한 다이오드의 선택적 특성은 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 많은 회로에 응용되고 있습니다.
※ D1, D2 실리콘 (Si) 다이오드에는 애노드의 전압이 캐소드의 전압보다 (0.6V 이상) 높은 경우에 다이오드를 통해 전류가 흐른다. 반대로 캐소드의 전압이 애노드의 전압보다 높으면 전류는 흐르지 않는다. (다이오드 설명참조)
※ 회로에서 사용한 스위치는 “택 스위치”로 접점이 2 개인 2 극 스위치이다. (스위치 설명참조)
▶ 추가실험
이 회로의 속에는 첫번째 회로가 사용되고 있는 것은 볼 수 있습니다. 이와같이 모든 회로는 보다 큰 회로의 부분집합으로 사용될 수 있습니다. D2 다이오드를 뒤집어 연결하고 스위치(S1)을 닫으면 LED2도 점등될 것입니다.
▶ 부품설명 : 스위치 (Switch)
스위치는 일견(一見) 간단해 보입니다. 그러나 세상만사가 겉보기와는 다른 경우도 비일비재 합니다. 스위치가 바로 이런 경우에 해당합니다. 반도체(Tr, FET)를 스위치로 동작시켜 (1과 0의 상태만으로 사용) 논리회로에 적용하면 디지탈 회로가 됩니다. 우리는 컴퓨터가 디지탈 회로를 발전시켜나간 결과임을 알고 있습니다. 그렇다면 논리적으로 추론하여 컴퓨터도 스위치를 응용한 것이라는 말이 됩니다. 재미있는 사실은 실제로 컴퓨터는 방대한 스위치의 집합이라는 것입니다. 지금 우리가 전자회로를 공부하는 것도 디지탈 회로의 꽃인 마이컴의 세계로 여행하는데 필요한 과정이기 때문입니다.
디지탈의 세계는 본질적으로는 스위치로 이루어져 있기 때문에 스위치의 “열림”과 “닫힘”이라는 두 가지 상태만이 존재합니다. 이러한 논리적으로 두가지 상태를 디지탈 회로에 대응시키면, 열림과 닫힘은 물리적으로 각각 전압의 최저값과 최고값에 해당하게 됩니다. 전압의 최저값은 항상 0V 이며, 최고값은 공급되는 전원전압의 크기와 같게 됩니다. (디지탈 회로가 5V 전압을 사용하는 경우에 최고값은 5V, 최저값은 0V 이다)
간단히 사용하기 위해 최고값은 1 혹은 H, 최저값은 0 혹은 L 로 사용하기로 약속하고 있습니다. 디지탈의 세계가 1과 0의 세계 혹은 H 와 L의 세계라고 불리우는 것은 이런 이유가 있기 때문입니다.
▶ 부품설명 : 다이오드 (Diode)
다이오드는 회살표 모양의 심볼로 표시됩니다. 심볼에는 화살표의 끝 부분에 세로 띠가 있는데 실제 부품에도 한 쪽 끝에 “띠”표시가 있습니다. 그러므로 쉽게 방향을 구분할 수 있지요. 다이오드는 역방향 전압의 크기와 통과시켜 흘릴 수 있는 순방향 전류의 크기로 정격이 정해 진답니다. (작은 다이오드라도 100V 내압에 1A 전류는 거뜬히 흘릴 수 있습니다. 이 말은 다이오드에 거꾸로 걸리는 전압이 100V 까지 O.K 라는 뜻입니다. 우리 실험회로에서 다이오드 D2에 걸리는 역방향 전압은 당근 6V가 되겠습니다)
※ 순방향 전압 : 애노드가 +, 캐소드가 _전압인 경우 (순방향 전류가 흐른다)
※ 역방향 전압 : 애노드가_, 캐소드가 + 전압인 경우 (역방향으로 전류가 흐르지 않는다)
세번째 회로 만들기 / 콘덴서
이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 세번째로 콘덴서의 특성을 이해할 수 있는 회로입니다.
회로의 부품중에 콘덴서가 추가 되었으므로 이 부품도 함께 설명합니다
(공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다) 그림_“회로도 이해하기 (5)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다.
이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.
※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.
▶ 회로설명
약간 복잡해 보이는 회로입니다. 제작할 때는 주의하여야 합니다. 그러나 가만히 살펴보면 3개의 독립된 회로가 한꺼번에 그려져 있어 복잡하게 보일 뿐이라는 사실을 알아낼 수 있습니다. (S4는 공통이며, D1, C1, S1, R1, LED1이 하나, D2, C2, S2, R2, LED2가 또 다른 하나, D3, C3, S3, R3, LED3가 하나의 독립된 회로입니다) 회로의 목적은 전기를 충전하는 콘덴서의 특성을 실험해 보는 것입니다.
S4를 눌러서 C1, C2, C3에 6V (전원)전압을 한꺼번에 충전해 둡니다. (금방 충전되므로 잠깐만 눌러도 O.K) 준비가 끝나면 S1, S2, S3를 하나씩 각각의 LED가 완전히 꺼질때 까지 누릅니다. LED는 S4 때문에 회로가 전원으로부터 끊어져 있으므로, 콘덴서(C)로부터만 전기 에너지를 공급받습니다. 사용하는 전해 콘덴서는 큰 용량을 갖고 있지만, 이 정도의 용량으로는 금방 에너지가 바닥 나 버립니다. (그 결과 LED는 점차 희미해지고 마침내 꺼지고 맙니다) 사용한 콘덴서의 크기에 따라 LED가 켜져있는 시간이 달라지는 것을 확인하시기 바랍니다.
▶ 추가실험
전원용 전지는 (화학적으로 전기 에너지를 공급하는) 아주아주 커다란 용량의 충전된 콘덴서와 같습니다. 회로에 사용된 다이오드는 왜 필요할까요? (다이오드가 없으면 C1, C2, C3에 충전된 전하가 섞여 버립니다. 다이오드는 전원에서 콘덴서로 전류가 흘러 들어가는 것은 허용하지만, 반대 방향으로 콘덴서에서 전류가 역류하는 것은 막아 버립니다)
▶ 부품설명 : 콘덴서 (Capacitor, 정격 단위는 패럿 [F로 표기] ) – 1 편
콘덴서는 사용할 수 있는 주파수 영역에 따라 여러가지 종류가 사용되고 있읍니다. 전자부품 중에서 형태가 가장 다양하고 색상도 다채로운 부품입니다. (우리 실험회로에서는 저주파 대용량인 전해콘덴서를 사용) 콘덴서에는 +, _극성이 구분되는 종류와 극성이 없는 2 가지 종류가 있습니다. (대용량 콘덴서는 큰 용량을 만들기 위해 내부에 전해물질을 사용하므로 반드시 +극의 전압이 _극 보다 높은 상태로 사용해야 합니다. 극성이 틀리면 정격내압보다 낮은 전압에서 연기를 내면서 파손되기도 합니다)
※ 극성이 없는 종류 : 세라믹 콘덴서, 마일러 콘덴서, 스티콘 콘덴서, 마이카 콘덴서, 페이퍼 콘덴서 등등
※ 극성이 있는 종류 : 전해 콘덴서, 탄탈 콘덴서 등등
▶ 부품설명 : 콘덴서 (Capacitor, 정격 단위는 패럿 [F로 표기] ) – 2 편
콘덴서의 용량값을 표시하는 방법은 ① 직접표기법 ② 10의 다음에 이어지는 0의 갯수로 표기하는 법의 두가지가 있습니다. 보통 0.1㎌ 보다 큰 용량은 직접표기를 선택하며, 반대로 0.1㎌ 보다 적은 용량의 콘덴서는 ②의 표기법을 사용합니다. (극성이 표시된 콘덴서는 직접표기법을 이용)
용량표시에서 사용 단위인 패럿(F)은 사용하기에 너무 크므로, ㎌(10＾_6, 0.000001F)이나 ㎊(10＾_12, 0.000000000001F)을 실용적인 단위로 사용합니다. 일반적으로 사용되는 콘덴서의 허용오차는 ±10%로 저항의 ±5% 보다는 큽니다. 중요한 것은 저항은 ±1%의 정밀급도 많이 사용되고 있으나, 콘덴서는 ±10%보다 정도가 높은 제품은 구입하기 어렵다는 점입니다. 콘덴서 용량값은 측정할 수 있는 계측기가 흔하지 않습니다. (저항값은 테스터로 측정 가능합니다) 그 결과 콘덴서는 적혀있는 용량값을 측정으로 확인할 수가 없어서 답답할 때가 많습니다. 이런 이유로 시중에는 콘덴서 용량측정기 킷트가 시판되고 있습니다.
다음편에서 계속 됩니다.