본문내용
1. 침입자 경보기의 회로
1.1. 회로의 작동 원리
회로의 작동 원리는 다음과 같다"
1. 회로도에서 창문의 전선이 끊어졌을 때 트랜지스터의 베이스와 이미터 간의 전압이 0.6V 정도 되면 컬렉터와 이미터 간의 도통이 되어 전압강하가 0.1V로 낮아진다. 이때 나머지 8.9V의 전압이 부저에 걸려 부저가 울리게 된다.
2. 창문의 전선이 연결되어 있을 때는 검출 전선이 연결되어 있는 상태이다. 트랜지스터의 베이스 전압과 전지의 0V 사이에 검출 전선이 연결되어 베이스전압이 0V가 된다. 이에 따라 트랜지스터의 전위 장벽을 넘지 못하기 때문에 검출 전선으로 전류가 흐르지 않아 부저가 울리지 않는다.
1.2. 실험 회로도
실험 회로도는 직접 브레드보드에 구현한 회로도(그림2)와 Pspice를 이용하여 구현한 회로도(그림3)로 구성되어 있다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 침입자 경보기의 회로는 트랜지스터, 저항, 부저로 구성되어 있다.
회로의 작동 원리는 다음과 같다. 창문의 전선이 끊어졌을 때 트랜지스터의 베이스와 이미터 사이의 전압이 0.6V 정도가 되면 컬렉터와 이미터 사이가 도통되어 전압강하가 0.1V로 낮아진다. 그러면 나머지 8.9V의 전압이 부저에 걸려 부저가 울리게 된다. 반대로 창문의 전선이 연결되어 있으면 검출 전선이 연결되어 트랜지스터의 베이스 전압이 0V가 되어 전류가 흐르지 않아 부저가 울리지 않는다.
1.3. 실험 부품
트랜지스터(2SC2120)
2SC2120은 실리콘 NPN접합구조의 트랜지스터이다. 이 트랜지스터는 순방향 전류가 흐를 때 약 0.6V정도의 전위장벽을 넘어야 한다. 전위장벽이란 정해진 기준의 전압보다 낮으면 전류가 흐르지 않도록 막아주는 턱을 뜻한다.
저항 (22KΩ)
이번 실험에서는 22KΩ의 저항 1개를 사용하였다. 이 저항의 색 띠는 [빨강 빨강 주황]이며, 저항측정기로 한 번 더 측정하여 실험에 사용하였다.
부저
부저는 전자석과 같은 원리로 작동한다. 발진회로에 의해 철심의 코일에 전류가 가변될 때 전류가 흐르면 철심이 전자석이 되어 진동판을 당기고, 이 때 접점이 떨어져 전류가 흐르지 않아 다시 접점이 붙는 것이 반복되어 진동판이 움직이면서 소리가 나게 된다.
1.4. 측정 및 실험 결과
회로도에서의 전압 측정 부위에서 작성한 결과를 자세히 살펴보면, 1번 전압은 커서 1에서 720mV로 측정되었고, 2번 전압은 커서 2에서 1.4V로 측정되었다. 오실로스코프를 이용하여 측정한 결과, 회로에서의 주기와 주파수를 확인할 수 있었다. 측정한 TRIANGLE t의 값은 392μs이며, 이를 통해 계산된 주파수는 2.551kHz이다.
이번 실험을 통해 매우 간단한 실험이었음을 알게 되었고, 오실로스코프 사용법에 미숙함을 느꼈지만 실험 결과가 다시 머릿속에 남게 되었다. 또한 브레드보드에 회로를 구성할 때 신중을 기해야 한다는 것을 깨달았다. 저항의 색깔별 값이 다른 것은 알고 있었지만, 트랜지스터의 고유번호를 찾아봐야 한다는 것이 새로운 사실이었다. 부저라는 소리를 담당하는 회로 부품도 알게 되었다.
1.5. 고찰 및 토의
실험을 하다보니 매우간단한 실험이라는 것을 알게 되었고 아직 오실로스코프 장치를 사용하는법이 미숙했지만 다시 머릿속에 남게 되었으며 브레드 보드에 회로를 만들때에는 실수하지 않도록 신중히 해야겠다. 그리고 저항은 색깔별로 값이 다르다는 것을 알고있었는데 트랜지스터는 고유번호를 구글링으로 찾아서 알아봐야 한다는게 조금 신기했다. 또 부저라는 소리를 담당하는 회로 부품을 알게되었다.
2. 광센서
2.1. 투과형 광센서
2.1.1. 실험방법
실험방법은 다음과 같다.
작업용 프로파일에 ED-6831, ED-6832, PS-7400-2, OS6900-9,10을 배치한다. AC220V 전원 선을 이용하여 ED-6831과 PS-7400-2에 전원을 연결한다. Serial Cable을 이용하여 PC와 ED-6831을 연결하고, ED-6831의 전원을 켠 후 운용 프로그램을 실행시킨다. "투과형 광센서의 실험 실습 배선도"를 보고 회로연결 케이블을 이용하여 배선도에 맞게 각 모듈을 연결한다. PS-7400-2의 전원을 켜고 ED-6832의 Select 스위치를 NPN TYPE에 설정한다. 운용 프로그램에서 Run ? Remote ? Reset 버튼을 차례대로 클릭한 후 DSO 화면에 흰색선이 나타나는지 확인한다. 실험 Tab 중 "광센서 투과형"을 선택한 후 실험시작 버튼을 클릭하여 실험을 시작한다. 광센서를 서로 마주보게 배치하고 현재 광센서가 동작하는지 확인한다. 제공된 시편 중 여러 색의 아크릴을 번갈아가며 센서에 접근시켜 색상에 따른 광센서의 검출특성과 동작 특성을 확인하고, 시편의 종류와 재질에 따른 감지여부를 표에 기록한다. 투과형 광센서의 출력을 PNP로 바꾸고 ED-6832의 Select 스위치를 PNP TYPE로 설정하고, 위의 과정을 반복하여 실험하여 본다. 투과형 광센서의 출력을 Lamp & Buzzer 모듈 (LB6900-35)이나 카운터 모듈 (CM6900-36)에 연결하여 실험하여 본다.
2.1.2. 실험결과
실험 결과 시편으로는 청색, 적색, 투명색, 백색, 흑색 아크릴을 각각 사용하였다. 청색, 적색, 투명색, 백색 아크릴의 경우 투과형 광센서가 이들 시편을 감지하지 못하였다. 하지만 흑색 아크릴의 경우에는 센서가 이를 감지할 수 있었다. 이는 흑색 아크릴이 빛을 잘 흡수하여 수광부에 도달하는 빛의 양이 줄어들었기 때문이다.
2.1.3. 고찰
이번 실험은 투과형 광센서 실험으로 원래는 NPN타입 PNP타입 두 가지 실험을 다해야하지만 우리는 NPN타입 실험만 진행 하였다. 실험을 하기위해 전원을 키자 곧바로 전압이 공급됨을 확인 할 수 있었다. 발광부와 수광부 사이에 다양한 색상의 아크릴 판을 가져가 출력의 변화를 확...
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