Smart Controller

제어 기초(3월 4일)

실기 : 반파 정류회로 구성(20점), 전파 정류회로 구성(16점)

필기 : AVR 특성 (20점),  ARM 특성(20wja), 레지스터 개념(12점), 정류 개념(12점)

디지털 제어(4월 1일)

실기 : 전가산기 회로 결선(50점), 동작 결과(10점)

필기 : 전가산기 도면 작성(주관식 30점), 반가산기 도면 작성(주관식 10점)

회로 설계 기초(회로도를 그리기 전에 알아야 할 상식)

//이전에 했던 내용과 중복이 있지만 복습한다는 생각으로 학습에 임하면 된다.

목차

- 전원과 그라운드

- 전기 전자 전류 전압의 용어

- 전기의 흐름, 직류와 교류

- 규칙적 변화, 주기와 주파수

- 저항

- 축전기

<전원과 그라운드>

전류 : 전기라고 부르는 것에 흐르고 있는 것들

전기의 방향은 전원에서 그라운드로 쪽으로 움직인다.

전원에서 전기를 공급받고 그라운드로 내보낸다.

그라운드는 전압의 기준점으로써 +와 -의 전위차를 전압이라고 한다.

<용어: 전기, 전자, 전류 전압>

전기는 물질 안에 있는 전자 또는 공간에 있는 자유 전자나 이온의 움직임 때문에 생기는 에너지의 한 형태

전기는 음전기와 양전기 두 가지가 존재하며, 같은 종류의 전기는 서로 밀어내고 다른 종류의 전기는 끌어당기는 힘이 있다.

전자는 음전하 성질(-극성)을 가진 입자이다. 전기가 흐르는 것은 전자가 이동하기 때문이다. 전자는 -극에서 +극으로 흐른다.

//전하는 물질이 가지고 있는 전기의 양이다.

<전기의 흐름, 진류와 교류>

직류: 시간에 관계없이 전류의 방향과 크기가 일정한 전기의 흐름을 직류전류라고 한다.

교류: 시간에 따라서 전류의 방향과 크기가 주기적으로 변하는 전류. 전압이 계속 바뀌므로 방향이 계속 바뀐다.

<규칙적 변화, 주기와 주파수>

주파수: 전파나 음아가 1초 동안 진동하는 횟수, 교류 전기에서 1초 동안 전류의 방향이 바뀌는 횟수

// 우리가 쓰는 전기는 60hz

//AC ~, DC - 파형의 모양을 따라 이와 같이 표현해 준다.

// 전류의 단위는 암페어(A)

// 교류는 극성이 필요 없기에 +/- 표시가 없다.

주기: 같은 현상이나 특징이 한번 나타나고부터 다음 번 되풀이되기 까지의 기간. 회전하는 물체가 한 번 돌아서 본래의 위치로 오기까지의 기간. 진동하는 물체가 한 방향으로 움직였다가 다시 반대 방향으로 그 만큼 움직여 본래의 자리로 돌아오는데걸리는 시간.

주기와 주파수의 관계는 반비례이다.

저항: 전기적 흐름을 강제로 방해하는 소자. 전류가 흐르는 것을 방해하여 전기적 위치 에너지의 차이를 만든다. 전기적 흐름을 제어하여 원하는 만큼의 전류를 흐르게 한다.

//저항 읽는 법 재학습하기

1005타입 이하의 저항은 저항 값이 표시되지 않는다. 왜냐하면 표시해도 보이지 않기 때문이다.

옴의 법칙: 회로의 흐르는 전류의 크기는 저항에 비례하고, 저항에 반비례한다.

저항의 직렬 연결: 다수의 저항을 일렬로 한 개의 선으로 연결한 것. 합성 저항의 값은 직렬로 연결된 저항 값을 합한 값.

저항의 병렬 연결: 저항을 옆으로 연결시켜 놓은 것. 합성 저항 값은 각 저항의 값의 역수를 합한 값의 역수.

// 저항을 읽는 단위는 옴이다.

회로적 의미와 용도: 전류의 제어. 회로블럭이 손상되는 것을 막아준다.

전압의 분배

// 저항이 0가 되면 전류가 무한대가 됨으로 저항은 반드시 있어야 한다.

// embeded에서 쓰는 전압은 5, 3.3, 1.8V이다.

전력: 전류가 단위 시간(1초)에 하는 일, 단일 시간에 사용되는 에너지의 양. 값은 전압과 전류의 곱으로 나타난다. 단위는 w와 kW

P = I * V = I제곱 * R = V제곱/R

전력은 전류의 제곱에 비례, 전압의 제곱에 비례, 저항의 반비례

전력량: 실제 시간에 따른 전력 소비량을 계산한 것. 전력에 시간을 곱하여 계산한다.

W = V X I X time

저항에서 전력을 알아야 하는 이유는 전력은 일을 한 양이므로 필연적으로 열이 발생한다. 이 열 때문에 정격 전력을 알아야 한다. 정격 전력이란 저항에서 버틸 수 있는 전력의 크기이다.

권선저항: 단순히 도선을 길게 만들어서 만든 저항이다. 구조가 단순하다는 장점이 있지만 고 저항값의 제작은 비효율적이고, 고주파 회로에 적용 시 잡음이 많이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 주 사용처는 매우 정밀한 회로나 고주파에 사용 된다.

탄소 피막 저항: 저항 중에가장 흔하고 저렴한 저항이다. 세라믹을 이용하여 봉을 만든 후 탄소계의 저항체를 붙여 만들며, 이때 저항체로 사용되는 피막을 나선형으로 홈을 만들어 저항의 크기를 조절한다. 온도에 따른 저항 값의 변화가 크고 미세한 노이즈가 있어서 정밀한 신호 회로에 사용되지 못한다는 단점이 있다. 하여 주로 디지털 회로에 사용 된다. 보통 DIP 타입으로 제작된다.

금속 피막 저항: 탄소피막 저항과 제조 방식 및 구조 동일하나 소재가 금속이라는 차이가 있다. 온도에 따른 저항 값의 변화가 적다. 때문에 정밀함이 필요한 아날로그 회로에 사용 된다.

가격이 저렴하고 도장형, 박막형 등 여러 가지 타입이 존재한다. 보통 DIP타입으로 제작된다.

칩 저항: 내부에 탄소계 저항체를 넣고 전연체로 포항하여 만든다. 구조가 단순하고 매우 작다. 잡음이 많이 발생하고 고 전력을 견디지 못하고 아날로그 회로나 전력 회로에는 부적절하다. 대부분 디지털 회로에 많이 사용 된다.

네트워크 저항(Array 저항)

여러 개의 저항을 하나로 묶어 만든 저항이다. IC 주변 회로에 많이 사용 된다. 내부 구조가 다양하게 존재하기 때문에 반드시 데이터시트를 봐야 한다.

가변 저항: 값이 변하는 저항

가변 저항의 예는 아날로그식 TV 볼륨이다.

DIP 타입의고정 저항 값을 읽는 방법은 띠가 4줄(J급)인 경우와 5줄인 경우가 있다.

//검, 갈, 빨, 주, 노, 초, 파, 보, 회, 흰 의 순서로 0부터 9까지 표현된다. (남은 뺀다)

칩 저항의 고정 저항 값 읽기

R은 소수점을 의미한다.

저항체의 크기가 클수록 wage 값도 크다.

저항 설계 시 고려해야 할 사항

1. 정확한 의도를 가지고 설계에 반영

2. 저항의 특성

3. 저항의 가격

<Capacitor>

Capacitor란 무엇인가?

전류를 저장하고 그 저장된 전류를 방출하는 소자(축전기, 콘덴서)이다. 전류의 흐름을 안정화 시켜야 할 때 Capacitor를 사용하여 흐름이 원활할 때 저장해 놓고 흐름이 원활하지 못할 때 전류를 흘려줌.

병렬전류를 직렬로 변환할 때 발생하는 ripple(잔류)를 방지하기 위해 사용된다.

Capacitor의 원리는 두 도체 간에 절연체를 채우고 전기적으로 연결되지 않도록 한다.

양단에 전압이 걸리면서 도체에 전하가 모이게 된다. 전하가 모이게 되면 전류가 충전 되고 이때 충전되는 전하량은 Q이다.

(Q는 전하량, C는 정전용량, V는 전압 , A는 단면적, L은 두판 사이의 거리, ε는 절연체의 비유전율)

Q = CV[C]

이 때 Capacitor의 정전용량 C는 단면적과 거리에 영향응ㄹ 받는다.

Q = εA/L

단면적이 넓을수록 두 극판 사이에 거리가 가까울수록 정전용량이 크다.

Capacitor의 직렬 연결

전체 Capacitor의 용량 값의 역수는 각 Capacitor의 용량 값 역수의 합과 같다.

Capacitor의 병렬 연결

전체 Capacitor의 용량 값은 각 Capacitor의 용량 값의 합과 같다.

프로그래밍 언어의 종류와 역사 그리고 제어문(if문)

#1. 프로그래밍 언어의 종류와 역사

//늦게 들어온 학우들을 위해 그리고 교양을 위해 프로그래밍을 위한 기초에 대해 알아본다.

컴퓨터언어 종류와 역사

알골, Basic, 포트란, 코볼 등이 1970년 전에 만들어진 주요 프로그래밍 언어이다.

GW-Basic은 마이크로스프트사가 컴팩을 위해 개발한 베이직의 일종이다.

포트란은 과학 계산 용도로 코볼은 상업 계산을 주 대상으로 한 언어였다.

알골은 1950년대 미국에서 만들어진 포트란에 대항하여 유럽을 중심으로 개발된 프로그래밍 언어이다.

C형 언어의 주요 언어의 흐름을 보면 C(1972) -> C++(1980) -> Java(1995)로 볼 수 있다.

C는 구조적 프로그램이라하고 이것은 절차에 따라 프로그램을 짜는 것이다.

객체지향적 언어는 기능 위주로 프로그램을 짜는 것이다.

C프로그램에 객체지향을 도입한 것이 C++이고 이를 만든 사람이 Bjarne Stroustrup이다. C를 객체지향으로 만듦으로써 생기는 문제점을 해결하려고 만든 것이 Java이다.

RAD(Rapid Application Development) 짧은 시간에 프로그래밍을 만들 수 있게 만들어주는 도구이다. 대표적인 도구로 Visual Basic이 있다.

언어계층으로 보면 최하위층부터 기계어, Assembly어, C, C++/Java, RAD가 있다.

프로그래밍은 단순히 해당 언어의 문법을 배우는 것이 아니라 문법을 활용한 실제 프로그래밍 콘텐츠에 달렸다.

#2. C 문법의 유래

컴퓨터 언어들은 다른 언어들로부터 많은 기능을 빌려 오는데 C 또한 파스칼에서 많은 기능을 차용해 왔다.

ex) 명령어 끝에 세미콜론이 붙는 것은 파스칼에서 온 것이다.

C 문법은 다른 프로그래밍 언어의 문법을 고루 차용해 왔기 때문에, C언어를 익히는 다른 프로그래밍을 언어 문법에 쉽게 적응할 수 있다.

변수에 숫자 0이 들어가 있는 것을 null이라고 한다.

#3. 제어문: if/if~else문

메모리에 0이 들어가 있는 경우를 ASCII 코드로 ‘null'이라고 한다.

문자가 나열되다가 ‘0’이 나오는 경우는 ‘문자열’이라 하고 문자가 지속되는 경우를 ‘문자배열’이라고 한다.

문자열을 출력하고 싶은 경우에는 '%s'를 입력하여 문자열을 입력해 주면 된다. 이것은 사람의 편의를 위해 제공된다.

// 배열도 Java와 문법이 동일하다.

제어문: if/if~else문

우리가 사용하는 프로그래밍 언어인 C는 순서를 가지고 순차적으로 코딩한 명령어가 시행된다. 이 때 이러한 순서의 흐름을 바꿔주는 역할을 제어문이 수행한다.

제어문 'if'을 배우기 전에 우선 논리연산에 대하여 알아보자.

논리연산은 참(1)과 거짓(0)을 가지는 연산이다.

비교 논리 연산자는 ‘==’이고 이것은 우측과 좌측이 같은지 비교한다.

!는 not이라는 뜻이다.

//0이 아니면 다 참으로 본다.

대소 연산자를 >, <, >=, <=로 참(1) 또는 거짓(0) 여부를 %d로 출력해 볼 수 있다.

선언된 변수에 값이 들어가는 경우는 참으로 인식되고, 값이 들어가지 않은 경우는 거짓으로 인식된다.

또한 변수 앞에 !를 붙이는 경우는 해당 변수에 값이 들어갔는지(1) 0이 들어 있는지(0)를 묻는 논리 연산이 되어 버린다.

대소 비교 시 ‘=’표시는 항상 오른쪽에 와야 한다.

// 대입 연산자를 여러개를 쓸 수 있다.

// ex) iNum3 = iNum2 = iNum1 = 50

#4. 제어문: if/if~else문

//printf("%d\n", 2<1);도 논리연산으로 확인해 볼 수 있다.

IF문

문법 :

if () //()안에 논리연산의 내용을 적는다.

{

“내용”

}//{}안에 참일 때 실행할 내용을 적는다.

If ~ else문

if값이 참이 아닐 경우 else를 붙혀 거짓일 경우의 값을 실행한다.

문법 :

if ()

{

"내용“

}

else

{

"내용“

}