- 회로의 부품중에 코일이 추가 되었으므로, 아래에 설명합니다. (공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는
법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
아래의 "회로도 이해하기 (9)"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 : 실험에 사용한 555 Timer IC 회로는 (여섯번째 회로와 같은) 펄스열 발생회로 입니다. 그러므로 555 IC의 3 번
출력핀에서는 주기(T)가 약 1.4초 간격인 펄스열이 발생됩니다. 발생된 펄스를 전압으로 관측하면 주기 T의 구형파(square wave)
가 나타납니다. 이 출력전압에 의한 전류는 2 줄기로 나누어져 GND(0V)로 흘러갑니다. ( ① R2 → LED1 ② D1 → L1, C2 → R3 → LED2 )
한 줄기의 전류는 R2를 거쳐 LED1으로 전달되므로 LED1은 약 1.4초의 간격으로 점등/소등을 되풀이합니다. 다른 줄기의 전류는 D1을
거친 후에 L1과 C2로 구성된 로우패스 필터 (LPF)에서 직류로 변환됩니다. 이 직류전압에 의한 전류가 R3을 거쳐 LED2로 흐르므로
LED2는 (점멸하지 않고) 켜져있게 됩니다.
회로에서 코일(L1)은 C2와 함께 로우패스 필터 (LPF)를 구성합니다. 펄스(pulse)의 출력값은 시간에 따라 변합니다. LED1이 이 사실을
증명해 줍니다. 깜박깜박... 그러므로 펄스는 교류입니다. 로우패스 필터 (LPF)는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환시키는 역할을 합니다.
로우패스 필터링의 결과는 LED2가 증명하고 있습니다. (무심히) 켜져만 있거든요... ^^ (직류는 시간이 경과해도 크기가 변하지 않습니다)
※ D1의 역할은 C2에 모여진 전압이 555의 출력핀으로 역류하는 것을 막아줍니다.
※ 전자회로에서 사용되는 필터의 종류는 로우패스 필터 (LPF), 하이패스 필터 (HPF), 밴드패스 필터 (BPF)등이 있습니다.
▶ 추가실험 : L, C로 구성된 로우패스 필터 (LPF)를 낮은 주파수에서 동작하게 만들려면 L과 C를 곱한 값이 매우 커져야 합니다.
실험에 사용된 L1은 쉽게 구입할 수 있는 반면에 크기가 330μH로 너무 작습니다. (코일값이 커지면 따로 주문해야 하므로 소량으로 구입하기
어렵습니다) 그 때문에 회로의 필터에서 코일이 담당하는 역할이 콘덴서의 역할에 비해 너무 미미해 졌습니다. 그 결과로 LC 로우패스
필터(LPF)의 우수한 점이 우리 회로에서는 확실히 나타나지 않습니다. -_-
R과 C의 부품으로 구성되는 로우패스 필터를 만드려면 코일만 저항으로 바꾸면 됩니다. 실험을 위해 코일자리를 100Ω 미만 값의 저항으로
대치하여 (바꾸어서) 동작을 확인해 봅니다. LED2의 동작은 LC 필터와 같은 결과를 보여줍니다. ^^
▶ 부품설명 : 코일 ( Inductor, 정격 단위는 헨리 [H로 표기] )
- 코일은 신기한 부품입니다. 전선을 길게 쭉 뻗어 놓으면 아무 일도 일어나지 않습니다. ^^ 그러나 전선을 같은 방향으로 둘둘 감아
놓으면 교류 에너지를 저장하는 코일이라는 부품이 됩니다. 코일 값을 크게 하려면 코일 가운데 페라이트(ferrite) 코아를 넣습니다.
(페라이트 코아의 모양은 I형, O형이 있습니다)
코일은 전자회로에서는 필터회로, 안테나 회로등에 사용되는 정도지만, 발전기, 변압기, 모터등의 전력용 기기에서는 전기 에너지와
기계 에너지를 상호교환 하는 핵심부품으로 중요한 역할을 수행합니다. 코일에 전류가 흐르면 코일 주변에는 자기장이 형성되는데,
하나의 자기장이 영구자석이나 또 다른 코일의 자기장과 상호작용하는 과정에서 힘이나 토오크가 발생됩니다. 이런 이유로 힘이나
토오크를 발생시키는 장치를 설계하거나 성능을 개선하기 위해 코일이 발생하는 공간자속의 분포를 해석하는 작업이 매우 중요하게
되었습니다. 인터넷에 찾아보면 PC를 사용하여 코일의 자기장을 계산하는 finite element analysis (FEA) 공개 프로그램을
발견할 수 있을 것입니다. ^^
※ FEA 에 관심있는 분은 David Meeker의 free modelling package, FEMM v4.0 을 참조하십시요.
From http://www.devicemart.co.kr/mart7/circuitry/bbs.php?table=beginner&query=view&uid=24&p=1
