IT공학기초실험

[책속으로 이어서]

1.2. 직류전원 공급기



직류전원 공급기는 테스트 및 회로제작에 필요한 직류전원을 공급해주는 장치이며, 채널수에 따라 공급할 수 있는 전원의 수가 정해진다. 직류전원을 얻으려면 일반적으로 배터리와 같은 직류전원을 사용하면 되지만 직류전압의 크기가 변하는 경우의 회로 특성을 실험하기 위해서는 배터리만으로는 어렵다. 직류전원의 전압크기를 일정 범위 내에서 자유롭게 가변하여 공급하기 위해서는 아래의 그림 1.6과 같은 직류전원 공급기를 사용한다. 일반적인 직류전원 공급기는 2개의 직류전원을 공급할 수 있는 출력단자를 가지고 있다.

이제 전원공급기의 각 기능을 살펴보자. 본 교재에서는 GW Instek GPS-2303 모델을 기준으로 설명하며, GPS-2303 장비는 0~30V, 0~3A, 180W 가변전원 2채널로 구성된다. 그림 1.7은 직류전원 공급기의 전면 패널을 보여준다. 직류전원 공급기의 전원단자 및 LCD창에 대한 설명은 다음과 같다.

다음으로 직류전원 공급기의 단자에 대한 설명은 다음과 같다.



ㆍ 전원 스위치(①) : 직류전원 공급기의 Power ON/OFF

ㆍ LCD창(②~⑤) : 채널 1과 채널 2에 대한 출력전압, 출력전류 표시

ㆍ 전압조절 다이얼(⑥, ⑧) : 채널 1과 채널 2의 출력전압 크기 조절

ㆍ 전류조절 다이얼(⑦, ⑨) : 채널 1과 채널 2의 출력전류 크기 조절

ㆍ 채널 1 출력단자(⑩, ⑪) : 채널 1의 (+) 전압 출력단자와 (-) 전압 출력단자

ㆍ 채널 2 출력단자(⑫, ⑬) : 채널 2의 (+) 전압 출력단자와 (-) 전압 출력단자

ㆍ 접지(GND)단자(⑭) : 접지용 단자

ㆍ 동작모드 스위치(⑮) : 세 가지 동작모드 선택 스위치



직류전원 공급기는 2개의 채널을 이용하여 그림 1.8와 같이 세 가지 동작 모드를 제공한다. 세 가지 동작 모드는 독립전원 동작(independent operation), 직렬전원 동작(series tracking operation), 병렬전원 동작(parallel tracking operation) 으로 구분된다. 직류전원 공급기는 세 가지 동작 모드를 활용하여 4가지 형태의 전원 공급을 제공할 수 있다.



독립전원 공급



독립전원 동작 모드를 선택하는 경우, 그림 1.9과 같이 2개의 채널별로 독립적인 직류전원을 공급한다. 독립전원을 공급하는 절차는 다음과 같다.



1. 독립전원 동작 모드를 선택한다.

2. 전압조절 다이얼과 전류조절 다이얼을 이용하여 원하는 출력전압과 출력전류를 설정한다.

3. 직류전원 공급기의 전원을 끈다.

4. 회로의 (+) 극성을 전원공급기 채널 1(또는 채널 2)의 빨간색(+) 출력단자에 연결한다.

5. 회로의 (-) 극성을 전원공급기 채널 1(또는 채널 2)의 검정색(-) 출력단자에 연결한다.



단일전원 공급



직렬전원 동작 모드를 선택하는 경우, 단일전원을 공급하거나 양전원과 음전원을 제공할 수 있다. 직렬전원 동작 모드에서는 채널 2의 빨간색(＋) 단자와 채널 1의 검정색(－) 단자가 내부적으로 연결되며, 채널 1의 전압조절 다이얼을 통해 채널 1과 채널 2의 출력 전압이 동시에 정해진다.

직렬전원 동작 모드 중에서 단일전원 공급을 제공하고자 하는 경우, 그림 1.10과 같이 2개의 채널을 이용하여 단일전원을 공급한다. 단일전원을 공급하는 절차는 다음과 같다.



1. 직렬전원 동작 모드를 선택한다.

2. 채널 2의 전류조절 다이얼을 시계방향으로 돌려서 최대값으로 설정한다.

3. 채널 1의 전압조절 다이얼을 이용하여 원하는 출력전압을 정한다. 단일전원 공급 모드의 출력전압은 LCD창에 표시된 채널 1의 출력 전압의 2배가 된다.

4. 직류전원 공급기의 전원을 끈다.

5. 회로의 (＋) 극성을 전원공급기 채널 1의 빨간색(＋) 출력단자에 연결한다.

6. 회로의 (－) 극성을 전원공급기 채널 2의 검정색(－) 출력단자에 연결한다.



양전원과 음전원 공급



직렬전원 동작 모드 중에서 양전원과 음전원 공급을 제공하고자 하는 경우, 그림 1.11과 같이 2개의 채널을 이용하여 (+) 전원, 그라운드(GND) 전원, (－) 전원을 공급한다. 양전원과 음전원을 공급하는 절차는 다음과 같다.



1. 직렬전원 동작 모드를 선택한다.

2. 채널 2의 전류조절 다이얼을 시계방향으로 돌려서 최대값으로 설정한다.

3. 채널 1의 전압조절 다이얼을 이용하여 원하는 출력전압을 설정한다.

4. 직류전원 공급기의 전원을 끈다.

5. 회로의 (＋) 극성을 전원공급기 채널 1의 빨간색(＋) 출력단자에 연결한다.

6. 회로의 GND 극성을 전원공급기의 채널 1의 검정색(－) 출력단자에 연결한다.

7. 회로의 (－) 극성을 전원공급기 채널 2의 검정색(－) 출력단자에 연결한다.



병렬전원 공급



병렬전원 동작 모드를 선택하는 경우, 그림 1.12와 같이 2개의 채널을 병렬로 연결하여 직류전원을 공급한다. 병렬전원 동작 모드에서는 전류 공급 용량이 2배로 증가하며, 채널 1의 출력단자만 사용된다. 병렬전원을 공급하는 절차는 다음과 같다.



1. 병렬전원 동작 모드를 선택한다.

2. 채널 1의 전압조절 다이얼을 이용하여 원하는 출력전압을 설정한다. 채널 1의 전류조절 다이얼을 이용하여 원하는 출력전류를 정한다. 이때, LCD창에 표시된 출력전류보다 2배 큰 전류가 공급된다.

3. 직류전원 공급기의 전원을 끈다.

4. 회로의 (＋) 극성을 전원공급기 채널 1의 빨간색(＋) 출력단자에 연결한다.

5. 회로의 (－) 극성을 전원공급기 채널 1의 검정색(－) 출력단자에 연결한다.



다음으로, 전원공급기의 중요한 표시등인 정전압(CV: Constant Voltage)과 정전류(CC: Constant Current) 표시등에 대해 알아보자.



ㆍ 정전압(CV) 모드

전원공급기의 출력 전압이 부하가 변해도 전위가 일정하게 유지되며, 채널의 설정 전압보다 커지면 CV 표시등(녹색 LED)가 켜진다.



ㆍ 정전류(CC) 모드

부하에 전원을 연결한 상태에서 CC 표시등(적색 LED)이 켜졌다는 것은 부하에 흐르는 전류보다 설정된 전류값이 작을 경우이다. 전원공급기는 설정전류까지만 흐르도록 동작하며 공급전압이 낮아지게 된다. 회로를 구성하고 회로에 흐르는 전류값보다 여유롭게 공급전류를 설정했는데도 불구하고 CC표시등에 불이 들어온다면, 회로에 단락이 일어났거나 구성상 문제가 있음을 의심해 볼 필요가 있다.

1. 실험의 기초 지식

1.1. 실험도구 / 11

1.2. 직류전원 공급기 / 15

1.3. 디지털 멀티미터 / 20



2. 저항, 콘덴서, 전압 및 전류의 측정

2.1. 저항 / 27

2.2. 콘덴서 / 31

2.3. 저항, 콘덴서, 전압 및 전류 측정법 / 33



3. 직렬회로와 병렬회로

3.1. 오옴의 법칙 / 44

3.2. 직렬회로와 키르히호프의 전압법칙 / 45

3.3. 병렬회로와 키르히호프의 전류법칙 / 46

3.4. 직류 전력 / 48



4. 교류신호와 함수발생기

4.1. 교류신호 / 55

4.2. 교류전력 / 57

4.3. 함수발생기 / 58



5. 오실로스코프

5.1. 오실로스코프 / 65

5.2. 오실로스코프의 단자별 기능 / 67

5.3. 직류전압과 교류전압 측정 / 70

5.4. 정현파의 주기와 주파수 측정 / 72



6. 연산증폭기

6.1. 연산 증폭기의 특성 / 79

6.2. 반전 증폭기 / 80

6.3. 비반전 증폭기 / 82



7. 아날로그 디지털 신호변환

7.1. 아날로그 디지털 변환 / 93

7.2. 8비트 AD변환기(ADC0804) / 98

7.3. 디지털 아날로그 변환 / 99

7.4. 8비트 DA변환기(DAC0808) / 100



8. 아두이노 실행하기

8.1. 아두이노 소개 / 109

8.2. 아두이노 특징 / 110

8.3. 아두이노 종류 / 111

8.4. 아두이노 관련 모듈 / 116

8.5. 아두이노 통합개발환경(Arduino IDE) 설치 / 117

8.6. 아두이노 환경 설정 및 드라이버 설치 / 120

8.7. 예제 프로그램 작성 및 컴파일 / 123



9. 아두이노 기본 문법

9.1. 아두이노 스케치 / 135

9.2. 아두이노 제어 구문 / 138

9.3. 변수 및 추가 문법 / 145

9.4. 상수 / 155

9.5. 아두이노 지원 함수 / 161



10. 디지털 LED 제어

10.1. 디지털 핀의 구성 / 174

10.2. 디지털 입출력 함수 / 176

10.3. LED 제어 / 177

10.4. 스위치를 이용한 LED 제어 / 179



11. 아날로그 LED 제어

11.1. 아날로그 핀의 구성 / 197

11.2. 아날로그 입출력 함수 / 198

11.3. 가변저항(Joystick) / 200

11.4. 조도 센서(CdS Sensor) / 203

11.5. 조명 제어 / 205



12. 거리 측정

12.1. 적외선 거리 센서 / 225

12.2. 주차공간 확인 시스템 / 228

12.3. 초음파 거리 센서 / 231



13. 온습도 측정 및 DC 모터 제어

13.1. 온습도 센서 / 253

13.2. DC 모터 / 256

13.3. 무인 온도 조절 시스템 / 261

13.4. 주차장 출입 차단기 / 265



14. LCD Key 및 키패드 제어

14.1. LCD Key / 294

14.2. 4×4 키패드 / 302



15. 불루투스 및 WiFi 통신

15.1. 블루투스 통신 / 317

15.2. WiFi 통신 / 319

최수일 1999 한국과학기술원 전기및전자공학과 (박사)

1999~2004 한국전자통신연구원 선임연구원

2004~현재 전남대학교 전자공학과 교수