소개글
"슬라이더"에 대한 내용입니다.
목차
1. 전기 및 디지털 회로 실험
1.1. 실험 개요
1.2. 이론 조사
1.2.1. 브릿지 회로
1.2.2. Y-Delta 회로 변환
1.2.3. 중첩의 원리
1.2.4. 밀만의 정리
1.3. 실험 기기
1.4. 예비보고서 문제 풀이
1.5. 실험 순서
1.5.1. 브릿지 회로
1.5.2. Y-Delta 회로 변환
1.5.3. 중첩의 원리
1.5.4. 밀만의 정리
1.6. 참고 문헌
2. 센서 응용 공학
2.1. 포텐시오미터를 이용한 위치 센싱 회로 설계
2.2. 서미스터를 이용한 브리지 회로 형태의 습도 센서 설계
2.3. 포토다이오드, 저항, 트랜지스터를 이용한 광센서 회로 설계
3. GeoGebra를 이용한 이차곡선 작도
3.1. GeoGebra 소개
3.2. 이차곡선의 정의에 따른 작도
3.2.1. 원의 작도
3.2.2. 포물선의 작도
3.2.3. 타원의 작도
3.2.4. 쌍곡선의 작도
3.3. 매개변수를 이용한 이차곡선 작도
3.3.1. 원의 작도
3.3.2. 포물선의 작도
3.3.3. 타원의 작도
3.3.4. 쌍곡선의 작도
3.4. 느낀 점 및 향후 발전 계획
4. 참고 문헌
본문내용
1. 전기 및 디지털 회로 실험
1.1. 실험 개요
대부분 회로의 해석은 일반적으로 키르히호프의 법칙을 적용하여 그 해를 얻을 수 있지만, 어떤 유형의 문제들은 일반적인 방법을 거치지 않고도 비교적 쉽게 풀어내는 것이 가능하다. 여기서는 브릿지 회로, Y-Δ회로의 변환, 중첩의 원리 및 밀만의 정리 등 몇 개의 예에 대한 실험을 행함으로써 회로의 해석에 대한 이해를 심화하고 분석능력을 기르도록 한다.
1.2. 이론 조사
1.2.1. 브릿지 회로
브릿지 회로는 전류와 전압을 동시에 측정하여 간접적으로 저항값을 확인할 수 있는 방법이다. 가장 정확한 측정방법은 저항값을 이미 알고 있는 정밀저항기와 저항값을 측정하고자 하는 저항기를 비교하는 것이다.
브릿지 회로는 병렬 결선된 2개의 분압기로 구성되며, 그중 하나는 저항값을 측정해야 할 저항 RX와 비교저항 RV가 직렬로 결선되어 있다. 다른 하나의 분압기는 전위차계(potentiometer) 또는 탭(tap)이 달린 슬라이드 와이어(slide wire)이다. 브릿지 회로의 중앙에는 정밀도가 높은 전압계가 설치되어 있다.
전압계의 지침이 어느 방향으로도 편향되지 않고, 중앙(0점)에 위치하게 하면 브릿지는 평형 된다. 브릿지의 평형은 전위차계 또는 슬라이더의 탭을 돌려서 달성한다. 이때 전압 UX는 전압 Ua와 같고, 전압 UV는 전압 Ub와 같게 된다. 측정결과는 전원전압(U)과는 무관하다. 그 이유는 전원전압(U)의 변화는 브릿지회로에서의 전압강하비(voltage-drop ratio)에 영향을 미치지 않기 때문이다.
슬라이드 와이어 회로에서 슬라이드 와이어는 전 길이에 걸쳐서 직경이 일정하고, 저항값은 와이어의 길이에 비례한다. 따라서 슬라이더는 정확하게 저항을 분할하게 된다. 비교저항 RV는 절환이 가능한 보통 저항(normal resistor)이다. 따라서 비교저항 RV는 미지의 저항 RX와의 편차가 그리 크지 않다. 즉, 브리지 평형 시에 슬라이더는 슬라이드 와이어 중앙으로부터 그리 멀리 위치하지 않게 된다. 슬라이드 와이어의 양단 가까이에 슬라이더가 위치하면, 측정오차는 커진다.
휘트스톤 브릿지(Wheatstone bridge)를 이용하면, 약 1Ω~10MΩ까지의 저항을 오차 ±0.01% 범위 내에서 측정할 수 있다. 브릿지회로를 이용한 저항측정기는 노브(knob)를 돌려 슬라이더의 위치를 조정할 수 있으며, 슬라이더는 측정값을 직접 판독할 수 있도록 스케일(scale) 상에 설치된다.
1.2.2. Y-Delta 회로 변환
Y-Delta 회로 변환은 전기 회로 분석을 간단하게 할 수 있는 수학적 기술 중 하나이다. 이 변환은 1899년 아서 에드윈 케넬리에 의해 처음 발표되었으며, 오늘날 3상전력 회로 분석에서 광범위하게 사용되고 있다.
Y-Delta 변환은 3개의 선으로 연결된 서로 다른 모양의 회로망이 실제로는 같은 것임을 보여준다. 3개의 말단부 공통 노드에 전력을 공급하는 능동소자가 하나도 없을 경우, 임피던스 변환을 통해 노드를 없앨 수 있다. 회로가 등가임을 보이기 위해서는 두 회로망의 양 끝단 사이 총 임피던스가 항상 같아야 한다. 이때 주어진 방정식은 실제로 복잡한 임피던스일 경우에도 해당된다.
Δ에서 Y로의 변환은 다음과 같이 표현할 수 있다. Y 회로의 양단 임피던스 RY은 Δ 회로에서의 인접 노드로의 임피던스 R', R"를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.
RY = RDELTA / (R' + R" + R''')
여기서 RDELTA는 Δ 회로에서의 모든 임피던스를 의미한다. 이 식을 통해 각각의 임피던스를 구할 수 있다.
Y에서 Δ로의 변환은 다음과 같이 표현할 수 있다. Δ 회로에서 임피던스 RDELTA를 구하는 식은 다음과 같다.
RDELTA = RP / (Ropposite)
여기서 RP = R1R2 + R2R3 + R3R1은 Y 회로에서 모든 임피던스 쌍의 곱의 합이며, Ropposite는 RDELTA와 정 반대에 있는 양 끝단의 Y 회로의 노드 임피던스이다. 이를 통해 구한 각각의 모서리의 임피던스는 다음과 같다.
R' = RP / (R2 + R3)
R'' = RP / (R1 + R3)
R''' = RP / (R1 + R2)
이처럼 Y-Delta 변환은 임피던스 변환을 통해 회로 분석을 간단하게 할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 복잡한 임피던스를 가진 회로라도 이 변환을 이용하면 해석이 용이해지기 때문에, 3상전력 회로 분석에 널리 활용되고 있다.
1.2.3. 중첩의 원리
중첩의 원리(重疊原理, Superposition principle)는 선형 미분 방정식의 해의 선형 결합(Linear combination of linear differential equation's solution)이 선형 미분 방정식의 또다른 해(Another solution of linear differential equation)가 된다는 원리이다.
물리학에 등장하는 많은 미분 방정식들, 예를 들어 파동 방정식, 라플라스 방정식, 슈뢰딩거 방정식, 맥스웰 방정식 등은 선형 방정식이므로, 주어진 문제의 해를 이미 알고 있는 여러 개의 기본적 해의 중첩으로 나타낼 수 있다. 이를 통해 회로 해석에 있어 편리함을 제공한다.
중첩 원리는 여러 개의 독립된 전원(Several independent source)이 존재하는 선형 회로망(Linear network)을 해석하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 여러 개의 전원을 갖는 임의의 선형수동회로(Linear passive circuit)에서 임의의 저항에 인가되는 전압과 흐르는 전류는 각 독립된 전원에 ...
참고 자료
[참고 문헌]
[1] 광운대학교 전기공학과, 전기공학실험, 79p-87p이다. 이 문헌에서는 전기회로 실험에 대한 개요, 브릿지 회로, Y-Delta 회로 변환, 중첩의 원리, 밀만의 정리 등의 이론적 배경과 실험 순서를 자세히 설명하고 있다.
[2] [네이버 지식백과] 저항기를 이용한 브릿지(bridge) 회로 (최신자동차공학시리즈 3 - 첨단자동차전기전자, 2012. 9. 5., 김재휘)이다. 이 문헌에서는 브릿지 회로의 원리와 구성, 그리고 저항 측정에 활용되는 과정을 자세히 설명하고 있다.
[3] 위키백과, Y-Δ 변환이다. 이 문헌에서는 Y-Δ 변환의 기본 원리와 수학적 계산식을 제공하고 있다.
[4] 위키백과, 중첩의 원리이다. 이 문헌에서는 중첩의 원리의 개념과 회로 해석에서의 활용 방법을 설명하고 있다.
[5] [네이버 지식백과] 밀만의 정리이다. 이 문헌에서는 밀만의 정리의 개념과 회로 계산에서의 활용 방법을 자세히 다루고 있다.광운대학교 전기공학과, 전기공학실험, 79p-87p
[네이버 지식백과] 저항기를 이용한 브릿지(bridge) 회로 (최신자동차공학시리즈 3 - 첨단자동차전기전자, 2012. 9. 5., 김재휘), https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1982257&cid=42331&categoryId=42334
위키백과, Y-Δ 변환, https://ko.wikipedia.org/wiki/Y-%CE%94_%EB%B3%80%ED%99%98
위키백과, 중첩의 원리, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A4%91%EC%B2%A9_%EC%9B%90%EB%A6%AC
[네이버 지식백과] 밀만의 정리, https://terms.naver.com/entry.naver?docId=755209&cid=42341&categoryId=42341
저항과 상대 습도의 관계 그래프, https://m.blog.naver.com/iotsensor/221161192417
포토트랜지스터 사진, Intelligent power conversion laboratory
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12