전자 기기 측정 연습 (충북대 일반물리학및실험2)

문서 내 토픽

1. 직류와 교류

직류(direct current, DC)란 전지에서의 전류에서와 같이 항상 일정한 방향으로 흐르는 전류를 말한다. 반면에 교류(alternating current, AC)는 시간에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 전류이다. 사인파형이 가장 전형적이며 사각파나 삼각파 등으로 변형이 가능하다.
2. 오실로스코프 사용법

실험 1에서는 오실로스코프를 사용하여 DC와 AC 신호를 분석하였는데 직류 모드와 교류 모드에서 측정한 결과가 다르게 나타났다. analogwrite 아두이노의 DC 모드에서는 평균 전압이 1.007V, 1.011V로 측정되었는데, 직류 전류의 평균 전압은 실제로 유지되는 전압을 반영하여 신호가 거의 일정하게 유지되는 특성을 보여주었다. 반면 AC모드로 측정하였을 때의 평균 전압은 0.05356V와 0.05776V로 측정되어 거의 0에 가까운 전압이 측정되었다.
3. 디지털 멀티미터 사용법

실험 2에서는 디지털 멀티미터를 이용하여 전압을 측정하였는데 3.3V 전압, 5V 전압 측정결과 DC 모드에서는 3.303V, 4.960V로 아두이노의 출력과 매우 근접한 값이 나타났는데, 디지털 멀티미터가 직류 전압 측정을 정확하게 할 수 있다는 것을 보여주며, AC 모드에서는 0.000V와 0.001V로 측정되었는데 이는 직류 전압을 교류 모드로 측정하여 직류 신호의 평균값을 제거 했기 때문에 0에 근접한 결과값이 나오는 것으로 해석할 수 있었다.
4. PWM(펄스폭 변조)

아두이노의 ~10에서 ~는 PWM이라는 뜻인데, PWM은 사각파의 펄스폭 변조이다. PWM은 펄스폭을 조절하여 평균값을 변화시키기 때문에 아날로그 전압처럼 사용할 수 있게 된다. 이는 아두이노의 명령어인 analogwrite 함수를 통해 출력 핀의 전압을 0~5V 사이로 설정할 수 있다.
5. 실험 오류 분석

실험 1에서 오실로스코프의 Coupling mode 설정에 따라 신호의 특성을 반영하여 보여주었는데, 특히 5V 설정에서 비정상적인 측정값이 나타난 것은 회로 연결 오류, 설정 오류, 장비 자체의 오작동 등이 신호가 올바르게 측정되지 않은 원인으로 생각해 볼 수 있을 것 같다. 실험 2에서 실험 방법을 제대로 숙지하지 않아 집게전선을 이용하지 않은 채 손으로 디지털 멀티미터와 점프선을 연결하였는데, 이로 인해 미세한 오차가 발생했을 가능성이 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 직류와 교류

직류(DC)와 교류(AC)는 전기 회로에서 매우 중요한 개념입니다. 직류는 전류와 전압이 일정한 방향으로 흐르는 것을 말하며, 교류는 전류와 전압이 주기적으로 방향을 바꾸는 것을 말합니다. 이 두 가지 전기 신호는 각각 다른 특성을 가지고 있어 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 직류는 배터리, 태양전지 등에서 발생하며 주로 전자 기기의 전원 공급에 사용됩니다. 교류는 발전소, 송전선, 가정용 전기 등에서 사용되며 전력 전송에 적합합니다. 이 두 가지 전기 신호의 이해와 활용은 전기 및 전자 공학 분야에서 매우 중요한 기초 지식입니다.
2. 오실로스코프 사용법

오실로스코프는 전기 회로에서 발생하는 전압 신호를 시각적으로 관찰할 수 있는 중요한 측정 장비입니다. 오실로스코프를 사용하면 전압 파형의 진폭, 주기, 주파수 등을 쉽게 확인할 수 있어 회로 분석과 디버깅에 매우 유용합니다. 오실로스코프 사용법을 익히는 것은 전기 및 전자 공학 분야에서 필수적인 기술입니다. 오실로스코프의 주요 기능과 조작법, 측정 방법 등을 충분히 숙지하면 다양한 전기 회로를 효과적으로 분석할 수 있습니다. 또한 오실로스코프를 활용하여 실험 데이터를 수집하고 분석하는 능력은 실험 설계와 결과 해석에 큰 도움이 됩니다.
3. 디지털 멀티미터 사용법

디지털 멀티미터는 전압, 전류, 저항 등 다양한 전기 특성을 측정할 수 있는 필수적인 계측 기기입니다. 디지털 멀티미터를 사용하면 아날로그 멀티미터에 비해 정확도와 편의성이 높아 전기 회로 분석과 문제 해결에 큰 도움이 됩니다. 디지털 멀티미터의 주요 기능과 사용법을 익히는 것은 전기 및 전자 공학 분야에서 매우 중요합니다. 측정 대상, 측정 범위, 측정 모드 등을 적절히 선택하여 사용하면 회로의 전기 특성을 정확히 파악할 수 있습니다. 또한 디지털 멀티미터를 활용하여 실험 데이터를 수집하고 분석하는 능력은 실험 결과의 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있습니다.
4. PWM(펄스폭 변조)

PWM(Pulse Width Modulation)은 디지털 신호를 이용하여 아날로그 신호를 생성하는 기술로, 전자 기기와 제어 시스템에서 널리 사용됩니다. PWM은 일정한 주기의 펄스 신호에서 펄스 폭을 변화시켜 평균 전압을 조절하는 방식으로, 이를 통해 모터 속도 제어, 조명 밝기 조절, 전력 변환 등 다양한 응용이 가능합니다. PWM 기술의 이해와 활용은 전기 및 전자 공학 분야에서 매우 중요한 역량입니다. PWM 신호의 생성 원리와 특성, 그리고 다양한 응용 사례를 학습하면 전자 회로 설계와 제어 시스템 구현에 큰 도움이 될 것입니다.
5. 실험 오류 분석

실험 오류 분석은 실험 결과의 정확성과 신뢰성을 높이기 위해 매우 중요한 과정입니다. 실험 오류에는 측정 오차, 실험 환경 변화, 실험 방법의 문제 등 다양한 요인이 있을 수 있습니다. 실험 오류를 체계적으로 분석하고 이를 최소화하는 방법을 익히는 것은 전기 및 전자 공학 분야에서 필수적입니다. 실험 오류 분석 기법을 활용하면 실험 결과의 정확성을 높이고, 실험 설계와 수행 과정을 개선할 수 있습니다. 또한 실험 오류 분석 능력은 실험 데이터의 해석과 결과 도출에도 큰 도움이 됩니다. 이를 통해 실험의 신뢰성과 타당성을 확보할 수 있습니다.