20150227-23번-우대희 - 패러데이법칙,AVR

H / W

<패러데이 법칙>

물리학에서 전기장과 자기장의 상호간 유도현상을 설명하는 것이 패러데이 법칙

1820년에 외르스테드(Oersted)는 전류가 흐르는 도선에 의하여 자기가 만들어진다는 사실을 발견. 패러데이

(Faraday)와 헨리(Henry)는 코일에 단순히 자석을 넣었다 뺐다 함으로서 도선에 전류가 흐를 수 있다는 사실을

발견. 이와같이 코일내의 자기장을 변화시켜 전압이 유도되는 현상을 전자기유도.

< 1 >                                                                       < 2 >

                  

 < 3 >

시뮬레이션 :  < https://www.youtube.com/watch?v=hScJuy6NpRA >

유튜브 동영상 : < https://www.youtube.com/watch?v=1Axzz6i5X7Q >

자기장내에서 움직이는 구리도선의 수가 많으면 많을수록 보다 큰 전압이 유도

감긴도선의 수가 두 배인 고리 도선에 자석을 밀어 넣을 때 유도되는 전압은 두 배.

도선의 수가 10배  이면 전압이 10배가 됨. 그러나 고리수가 많을수록 자석을 밀어 넣기기가 힘들어 짐.

따라서 큰 전압을 유도하기 위해서는 보다 많은 일을 해야 함.

유도전압의 크기는 얼마나 빨리 자기력선이 코일에 들어가고 나갔는지에 의존.

 

코일에 전압을 유도하는 세 가지 다른 방법

1. 자석 가까이에서 코일을 움직이기

2. 코일 가까이에서 자석을 움직이기

3. 코일 가까이에서 다른 코일에 흐르는 전류를 변화시키기

세 가지 방법 모두 코일내 자기장의 양을 변화시킨다는 점 중요

발전 - Faraday의 유도 법칙

자기장 B안에 있는 주어진 표면을 지나는 자기 선속 Φ는

Φ = BA

( Φ : 자기 선속 Weber    ,    B : 자기장 T    ,    A : 자기장이 지나는 면적 )

과 같이 나타냄.

N번 감은 코일에 dt동안 dΦ의 자기장 변화가 있다고 할 때의 유도 기전력은 다음과 같음.

  ( E : 유도된 기전력 V        ,    dΦ : Φ의 변화량 Weber    ,    dt : 시간 s

 

<변압기>

변압기의 원리 : 송전 과정에서 전압을 변화시키는 장치는 변압기다. 간단한 소형 변압기는 그림과 같이 두개의

코일로 구성. 교류 입력 전원이 연결된 전자석 부분이 1차 코일, 1차 코일의 자기장 변화에 의한 유도 전류가 흐

르며 전기 기구가 연결되어 사용 되는 부분이 2차 코일.

1차코일에 자기장의 변화가 생기면 2차 코일에 전압이 유도됨.

1차코일과 2차코일 내에 철심을 넣으면 자기장은 철심에 집중되어 자기장의 변화에 더 민감하게 반응.

만약 2차코일에 감은 도선의 수가 1차코일의 반이면 출력전압도 반으로 줄어듬.

반대로, 2차코일에 감긴 횟수가 1차코일보다 많으면 이차코일의 전압이 일차코일보다 커짐.

따라서, 변압기는 교류전원의 전압을 변경할 목적으로 사용.

코일의 감은 횟수와 1차 전압에 따라 2차 전압이 어떻게 바뀌는지 보고싶다면?

< http://yjh-phys.tistory.com/68 >

 

<저항 코일(인덕터), 축전기(캐피시터)>

코일은 기존의 성질을 유지하려는 관성을 가지고 있다. 전류가 흐름으로써 자기장이 발생하면 이에 역기전력을

발생시켜 관성을 유지하려고 한다. 이 역기전력 때문에 전류는 서서히 증가하게 된다. 이러한 관성 때문에 전류

와 전압의 흐름이 일정한 직류 전류를 계속 공급하는 반면에 교류는 전류를 통과시키지 못한다.

  축전기는 도선의 일부가 끊어진 형태로, 직류전기를 흘려 보내면 축전기가 충전되는 동안에는 전류가 흐르지

만 충전이 완료되면 전류가 더 이상 흐르지 않게 된다. 하지만 교류전기를 흘려보내면 충전과 방전이 번갈아가

며 일어나기 때문에 전류는 계속 흐를 수 있게 된다.

	코일	축전기
직류	흐름	흐르다가 충전되는 멈춤
교류	전류 방향이 일정할때만 흐름	흐름
주파수	높을수록 안 흐름	높을수록 잘 흐름

 

<임피던스(Impedence)> 교류 회로의 합성저항을 말한다.

◎ 저항(Register) : 직류(DC) 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 성질 R

◎ 임피던스(Impedance) : 교류(AC) 회로에서 전류의 흐름을 방해하는 성질 Z

    이는 교류에서 전압&전류의 상대적인 크기뿐만 아니라 상대적인 위상까지 표현한 것

    DC에서 저항의 개념을 교류(AC)로 확장 시킨 것.

수동회로 소자를 단독으로 사용하는 경우는 드물다 회로의 손상을 줄이기 위해 복수의 회로 소자를 사용.

전원을 끌 때는 회로가 손상되는 것이 아니라 CPU에서 데이터 손상 및 오작동이 일어날 수 있다.

수동소자에서 레지스터는 전류를 막연하게 소모하는 것이고 인덕터(L)와 캐피시터(C)는 에너지를 충전하고

방전한다.

 

<다이오드Diode> 다이오드란 전류를 한쪽 방향으로만 흘리는 반도체 부품.  －▶|－

(+) 극성을 가진 p형 반도체와 (-) 극성을 가진 n형 반도체를 접합하여 만든 것임

전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 특성을 이용하여 교류를 직류로 바꾸는 정류 회로에 이용함

on-off 스위치의 부품으로 사용된 다이오드는 전류를 차단하거나 흐르게 하는 역할을 함

다이오드의 용도는 전원장치에서 교류 전류를 직류 전류로 바꾸는 정류기로서의 용도, 라디오의 고주파에서 음

파를 꺼내는 검파용, 전류의 ON/OFF를 제어하는 스위칭 용도 등, 매우 광범위하게 사용

다이오드 작동 원리

다이오드는 전자가 n형 반도체에서 p형 반도체로만 이동하므로, 순방향 전압을 걸어 주면 전류가 잘 흐르나,

역방향 전압을 걸어 주면 전류가 잘 흐르지 않음

p형 단자에 양(+) 전압을, n형 단자에 음(-) 전압을 연결하면 전류가 흐름

p형 단자에 음(-) 전압을, n형 단자에 양(+) 전압을 연결하면 전류가 흐르지 않음

어째서 다이오드는 한쪽방향으로만 전류가 흐를까요?

< http://mully.net/lee/2000/diode/diode.html >

 

<트랜지스터(Transistor)> 일반적으로 트랜지스터는 '증폭기능'을 함

일반적으로 트랜지스터는 '증폭기능'을 함, 증폭이란 미약한 전기 신호를 큰 전압과 전류로 키워주는 것을 말함.

라디오와 같이 방송국에서 보낸 전파에서 뽑아낸 전기 신호는 매우 약함. 이를 우리가 들을 수 있는 큰 소리

로 키워주어야 하는데, 이것이 바로 증폭기능, 흔히 '앰프'라고 하는 오디오기기는 증폭작용

최근 활발해진 디지털 기기 속에서 트랜지스터는 '증폭기능' 뿐만 아니라, '제어기능'의 역할도 함.

작은 전기 신호로 큰 신호를 제어할 수 있게 되면서, 이를 조합한 다양한 전기신호의 조작이 가능.

 

 

 작은 전류로 큰 전류를 제어하는 방법

<채터링(Chatterinig)> 전원을 켜고 끌 때 발생하는 아크, 잡음 등의 현상

사전적 의미로는 전자회로 내의 스위치나 계전기의 접점이 붙거나 떨어질 때 기계적인 진동에 의해 실제로는

매우 짧은 시간안에 접점이 붙었다가 떨어지는 것을 반복하는 현상으로 회로에 좋지않은 영향을 끼치므로 없애

는게 좋아

실제 회로에서는 스위치의 과도 현상으로 인해 나타나는 전류의 단속 현상

Capacitor를 이용한 채터링 방지

 

 

S/ W

<AVR> RISC 구조의 마이크롤 컨트롤러

Power 전원

레귤레이터Regulator  특정한 전류를 받으면 일정한 전류를 보내주며, 일종의 어뎁터 역활          

   

1. 푸쉬 스위치 : 리셋 (키보드,마우스등)

2. RISC 구조 마이크로컨트롤러 ATmega128 : 128KBytes의 ISP가 가능한 플래시 메모리(단종)

3. 오실레이터 : 크리스탈 수정 발진자(일정한 클럭,신호발진)cpu의 심장, 특별한 단위가 없으면 mhz

4. 칩(chip) LED?            5. 저항            6. 핀헤더

부품은  SMD타입(노이즈에 강함) Atmel AVR 8-bit and 32-bit microcontrollers는 atmega를 칭하는 말

예) 를 들면 걷기 위해서는 명령어를 내린다는 가정.

RISC: 무릎을 굽혀라 [디테일하게 할수있다] 명령어체계가 간단하다. 

CISC: 걸어라 [크게 볼수있다] 명령어체계가 복잡해질수 있다.

결과적으론 RISC를 더 찾긴한다 각각 장단점이 있다. 

컴파일러가 좋을수록 RISC의 성능은 최적화가 된다.

<포인터>

int num = 50;

int *ip = *num;

num은 50   ip는 2천번지 주소

2000번지 *ip = 100;

이라고 적으면 값을따라가서 * 2000주소 = 100;

*(개수)2000 = 100;

매크로

main 상단에 #define를 사용해 변수명과 변수값을 지정하여 출력할 수 있다.