[기계공학실험]자기부양 실습장치

소개

[기계공학실험]자기부양 실습장치
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목차

시스템의 개요

기본 이론
◎초전도 현상 (超傳導現象)
◎초전도체의 특징
◎ 초전도 현상의 근원
◎ 초전도체의 임계값들
◎ 초전도체의 종류
◎ 초전도체의 응용
◎초전도 디지털 전자소자 응용
◎　자성 (magnetism) <2>
◎　자기 부상열차의 원리

실험 결과
[실험 1] 태양 전지판의 특성
● 실험목적
● 결론
[실험 2] 전자석의 특성
● 실험목적
● 결론
[실험 3] 아날로그 PD 제어를 이용한 자기부상 실험
● 실험목적
● 결론

고찰

참고 자료.

본문내용

시스템의 개요
자기 부상 시스템 (Magnetic Lavitation system)은 자기력을 이용하여 금속구를 공중에 띄움으로써 자기 부상 열차, 자기 베어링 등에 이용되는 자기 부상의 원리를 직접 눈으로 확인해 볼 수 있는 실험 장치이다. 이것은 전자석의 자기력, 광센서(태양전지)를 이용한 금속구의 물리시스템의 모델링과 제어 이론에 대한 실험 교육에 적합하게 제작되었다.
Position Sensor에서는 금속구의 부양 위치에 따라 Sensor의 검출량이 변하게 되고, 이 측정값은 A/D converter를 통해 PC로 전달된다. 그리고 PC에서는 PID제어 알고리즘으로 계산된 제어값을 D/A converter를 통해 전압을 출력시킴으로써 전자석의 세기를 제어하여 금속구를 공중에 부상시킬 수 있게 된다.
이러한 입출력과 되먹임 과정의 오차 검출과 PID 제어상태는 PC에 의해 모니터에 그래픽을 표시되며 또한 C언어를 사용하여 쉽게 사용자가 제어 알고리즘을 구현할 수 있도록 하고 있다.

기본 이론
◎초전도 현상 (超傳導現象)
superconductivity
여러 금속이 특정 온도 이하로 냉각되면 전기저항이 완전히 사라지는 현상.
이 온도를 전이온도라고 하며 물질에 따라 다른 값을 갖는데 대개 20K(－253℃) 이하이다.
초전도 현상은 1911년 네덜란드의 물리학자인 헤이케 카메를링 오네스가 수은에서 최초로 발견했다. 이와 유사한 현상이 납·주석 등 약 25개의 원소와 수 천 종류의 합금·화합물에서도 발견되었다. 이들을 제외한 나머지의 물질은 0.1K 이하까지 전류에 대해서 통상적인 저항을 보여준다.
자석에 초전도체를 이용하는 데는 약간의 제한이 따른다. 이 물질이 전이온도 이하에서 잘 견딜 수 있다 하더라도 어떤 특정한 세기(물질의 종류에 따름) 이상의 강한 자기장에 의해 초전도체가 보통의 도체상태로 환원되기 때문이다. 저항이 사라지는 현상 외에 초전도체의 기본성질로는 외부의 자기장이 초전도체의 내부로 침투하는 것을 방지하는 성질이 있다. 즉 완벽한 반자성체로서 작용하게 된다.

참고자료

· http://kss.super.or.kr/linkinfo2.html
· 참고 : D. C. Mattis, The Theory of Magnetism I : Statics and Dynamics
· replogle-globes.com
· http://kss.super.or.kr/