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전기회로 설계 실습 8 인덕터(Inductor), RL회로의 과도응답(Transient Response) 예비 보고서 평가A+최고예요

설계 실습 8. 인덕터(inductor), RL 회로의 과도 응답(Transient Response)실험 날짜 : 2012.11.08제출 날짜 : 2012.11.08조원 : 이정훈, 김남호, 신승법20071361 신승법1. 목적 : 주어진 시정수를 갖는 RL회로를 설계하고 이를 측정하는 방법을 설계한다.2. 실험 준비물DMMOscilloscopeFunction Generator탄소 저항 : 1 kΩ, 5 %, 1/2 W 1개인덕터 : 10 mH, 5 %, 1개점퍼선 : 10 cm 5개3. 설계 실습 계획서3.0 Time constant가 10 ㎲ 인 RL 직렬회로를 설계하여 제출하라.3.1 FG(+) – 저항 – 인턱터( 10 mH ) – FG(-) 의 순서로 연결된 회로에서 time constant를 10 ㎲ 로 하고자 할 때 저항을 계산하여라. FG의 출력을 0.5 V 의 사각파(high = 0.5 V, low = 0 V, duty cycle = 50 %)로 할 경우 time constant를 scope로 측정하려면 주파수는 얼마정도로 하는 것이 좋은지를 결정하고 이 결과를 이용하여 저항전압(=전류X저항), 인덕터전압의 예상 파형을 그래프로 그려서 제출하라.RL 회로에서 시정수 τ 는 이고 시정수가 10 ㎲ 이므로 이를 이용해 저항의 크기를 계산할 수 있다.Time constant를 scope 로 측정하려면, 인덕터의 전압이 초기 전압의 36.8 % 까지 떨어지는 시간을 측정해야 한다. 따라서 사각파가 0.5 V 인 동안에 인덕터 전압이 0.5X0.368 인 0.184 V 까지 떨어질 수 있어야 하므로 사각파의 반주기를 위에서 주어진 τ 의 이론값, 즉 10 ㎲ 로 하면 된다. 따라서 사각파의 주기는 2 τ = 20 ㎲ 가 되고 주파수는 주기의 역수이므로 정도로 하는 것이 좋다.저항전압과 인덕터전압의 파형을 그려보면 다음과 같다.위의 오른쪽 그림인 인덕터 전압의 그래프를 보면 t 가 10 ㎲ 인 지점에서 약 0.18 V 정도까지 감소하는 것을 볼 수 있다.위 그래프는 MATLAB 을 이용하여 그렸고 사용한 식은 다음과 같다.3.2 실험 3.1의 회로에서 FG출력(CH1)과 인덕터전압(CH2)을 동시에 관측할 수 있도록 회로와 scope의 연결상태를 그리고 제출하라. Scope의 Volts/DIV 와 Time/DIV 는 얼마로 하는 것이 좋은가? (수평축은 10 DIV, 수직축은 8 DIV 로 나뉘어져 있다.)위의 그림은 실험 3.1의 회로에서 FG출력과 인덕터전압을 CH1 과 CH2 에서 동시에 관측하기 위해 설계한 회로이다. 위와 같이 설계하면 CH1에는 FG의 출력전압의 파형이, CH2에서는 인덕터 전압의 파형이 나오게 된다.Volts/DIV 의 경우, 수직축은 8 DIV 로 나뉘어져 있으므로 0.1 Volts/DIV 로 설정하면 한칸당 0.1 V 가 되고 FG 의 출력이 0.5 V 인 것을 감안하면 이와 같이 한 칸당 0.1 V 로 설정하면 적당하다고 생각한다. Time/DIV 는 3.1에서 MATLAB을 이용해 그린 그림을 참고해 보면 인덕터 전압과 저항 전압이 각각 0.5 V 와 0 V 에 도달하는데 60 ㎲ 이상이 걸린다. 따라서 Time/DIV 는 한 칸당 10 ㎲ 로 설정해 100 ㎲ 정도까지 관찰하면 충분히 관찰할 수 있을 것 같다.3.3 FG출력(CH1)과 저항전압(CH2)을 동시에 관측할 수 있도록 회로와 scope의 연결상태를 그려서 제출하라.위의 그림과 같이 3.2의 회로와 똑같이 설계한 다음 CH2를 INVERT 한 다음 ADD단자를 눌러 CH1의 신호와 더한다. 이 때 나오는 파형이 저항전압의 파형이다.3.4 3.3의 상태에서 FG의 출력을 low = -0.5 V, high = +0.5 V, 즉 DC offset을 0으로 하였을 때 예상 파형을 그래프로 그려서 제출하라.위 그림은 FG출력을 low = -0.5 V, high = +0.5 V 로 했을 때의 저항 전압의 파형이다.먼저, 초기 전류는 0 A 이므로 사각파의 처음 반주기(T/2) 동안은 3.1에서의 그래프와 동일하다. 하지만 T 부터는 FG출력이 +0.5 V 에서 -0.5 V, -0.5 V 에서 +0.5 V 로 바뀔 때마다 출력전압의 변화량이 1 V 이고 전압이 바뀌는 순간에도 회로에는 의 전류가 흐르고 있다. 따라서 인덕터 전압과 저항 전압의 변화폭도 2배가 된다. 즉, -0.5 V 에서는이 식을 이용해서 작성한 위 그래프의 스크립트 파일은 다음과 같다.왼쪽의 스크립트를 보면 처음 0.5 V 반주기를 제외하고는 전부 exponential 함수의 계수가 0.5가 아닌 1인 것을 알 수 있다. 이는 초기전압이 0 V 였던 처음을 제외하고는 전부 출력전압값의 변화량이 1 V 이기 때문이다.3.5 FG(+) – R – L – FG(-)의 순서로 연결하고 저항의 양단에 scope의 단자(CH1만 사용)를 연결하였을 때 파형이 어떻게 될 것인가를 설명하라.FG, 저항, 인덕터의 순서로 연결하고 저항의 양단에 scope의 단자를 연결하면 인덕터로 전류가 흐르지 않고 FG의 (+) 단자 -> 저항 -> scope 의 접지 -> 전원선의 접지선 -> FG의 접지 순으로 전류가 흐르므로 FG의 출력전압이 그대로 Scope 에 나타날 것이다.3.6 위에서 계산한 τ 가 주기인 사각파를 RL회로에 인가했을 때 예상되는 저항, 인덕터의 전압을 대충 그리고 그 이론적 근거를 설명하라.위의 그래프는 2τ 가 주기인 사각파를 RL회로에 인가했을 때의 저항전압, 인덕터 전압의 파형이다. 주기가 2τ 인 사각파를 인가한 이유는 주기가 τ 인 사각파를 인가하기 전에 먼저 인덕터 전압과 저항전압의 파형의 개형을 알아보기 위함이다. 위의 그래프를 보면 저항전압과 인덕터 전압은 주기가 12τ(주기가 12τ 이상이 되야 사각파의 반주기가 6τ 이상이 되고 인덕터 전압이 0에 근접할 수 있다.) 일 때와 그래프 개형이 비슷하다. 하지만 주기가 2τ 이므로 인덕터 전압이 0에 근접하게 도달하기 전에 출력전압이 0이 되고 t가 3τ 일 때도 마찬가지로 인덕터전압이 0에 근접하기 전에 FG출력전압이 0으로 변한다. 따라서 위의 그림과 같이 저항전압은 지수함수 형태로 커졌다 작아졌다를 반복하지만 그래프의 극소점이 조금씩 커지면서 그래프도 점점 수직축값인 전압이 커지게 된다. 인덕터 전압은 사각파의 출력이 0.5 V 일때는 0.5-(저항전압) 이고 사각파가 0 V 일때는 –(저항전압) 이므로 그래프가 점점 수평축에서 멀어지게 된다. (왜냐하면 KVL에 의해 다음과 같은 식이 성립하기 때문이다.)사각파의 주기가 τ 일 때는 사각파의 반주기가 τ/2 이므로 위 그림과 비슷하나 저항전압과 인덕터 전압의 그래프는 다음과 같다.5. 정리인덕터 전압을 커패시터 전압 그래프와 비교해 보면, 인덕터 전압은 커패시터 전압과 그래프 개형이 반대라는 것을 알 수 있다. 이는 커패시터와 인덕터의 회로에서의 특성이 정반대이기 때문이다. 예를 들면, 직류전압이 인덕터와 커패시터에 각각 오랜 시간 인가되면, 커패시터는 그 부분이 끊어진 것(open)처럼 작동하지만 인덕터는 그 부분에 아무것도 없는 것(short)처럼 작동한다. 반대로 인덕터와 커패시터에 전압이 갑자기 인가되면 그 순간 인덕터는 끊어진 것(open)같이 작동하고 커패시터는 아무것도 없는 것(short)처럼 작동할 것이다. 실험을 하면서, 위에서 그린 그래프와 실제 scope에 나오는 파형이 동일한 지를 확인해 보면 위 문제들에서의 가정과 예측들이 맞는지를 확인할 수 있을 것이다.

공학/기술| 2013.10.06| 7페이지| 1,000원| 조회(219)

transient response, 인덕터(Inductor), RL회로의 과..

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전기회로 설계 실습 7 RC회로의 시정수 측정회로 및 방법설계 예비 보고서

설계실습 7. RC회로의 시정수 측정회로 및 방법설계실험 날짜 : 2012.11.01제출 날짜 : 2012.11.01조원 : 이정훈, 김남호, 신승법20071361 신승법1. 목적 : 주어진 시정수를 갖는 RC회로를 설계하고 이를 측정하는 방법을 설계한다.2. 실습 준비물전압안정 직류전원(0~15 V)DMMOscilloscopeFunction generator탄소저항 : 22 MΩ, 5 %, 1/2 W 1개1 kΩ, 5 %, 1/2 W 1개커패시터 : 22 ㎌ 전해 1개10 ㎋ ceramic 1개Switch : SPST(single pole single throw) 2개또는 SPDT(single pole double throw) 2개시계 : digital 또는 초침이 있는 analog 시계3. 설계 실습 계획서3.1 전압안정 직류전원과 22MΩ의 저항, 전압측정 mode로 설정한 DMM을 직렬로 연결한 후 전압안정 직류전원의 전압을 5V로 설정한다.그리고 DMM에서 측정되는 전압을 측정한다.DMM에서 측정되는 전압을 라 하면, 22MΩ 에는 5- 의 전압이 걸리게 되고 직렬 연결의 경우 각 소자에 흐르는 전류는 동일하므로 다음과 같은 식이 성립한다.따라서 를 측정하여 이 식에 대입하면 DMM의 내부 저항인 R(DMM)을 구할 수 있다.3.2위의 그림같이 회로를 설계한 후 SPDT 스위치를 1번에 연결하여 capacitor를 충전시킨다.R1은 capacitor에 너무 높은 전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 것이다.이 회로를 이용하면 capacitor의 충전시간, 방전시간을 여러번 측정할 수 있을 것이다.3.1에서 측정한 DMM의 내부저항에 C를 곱한 것이 RC time constant 이므로 구한 time constant만큼 측정시간이 나오는지를 비교해 보면 실험이 올바르게 이루어졌는지를 알 수 있을 것이다. Time constant는 FG에서 출력전압을 10 V 로 설정했을 경우, 3.68 V 까지 떨어지는 시간, 즉 10 V 의 36.8 % 까지 떨어지는 시간이 RC time constant 가 된다.3.3위 그래프는 MATLAB 을 이용하여 그린 것이다. 코드는 다음과 같다.3.4, 3.53.3의 맨 위의 회로에 오실로스코프를 연결한 그림도 같이 그렸다. CH1 에는 FG의 전압파형, CH2 에는 커패시터 전압의 파형이 나오게 된다. 따라서 Scope에 FG 전압과 저 항전압이 나오게 하고 싶으면, 3.3의 회로를 설계한 후 CH2 를 INVERT한 후 ADD 단자를 눌러 두 신호를 더하면 되고 FG전압과 커패시터 전압이 나오게 하고 싶으면 3.3의 회로 상태로 실험을 진행하면 된다.Scope의 Volts/DIV 와 Time/DIV 는 파형을 완전히 관찰하려면 10 τ 정도를 관측해야 하므로 Time/DIV 는 τ/10 인 s 로 하는 것이 좋고 Volts/DIV 는 FG의 출력전압이 0.5 V 이므로 (0.5/8) V 로 하는 것이 좋다.3.6FG, 저항, 커패시터의 순서로 연결하고 저항의 양단에 scope의 단자를 연결하면 커패시터로 전류가흐르지 않고 FG의 (+) 단자 -> 저항 -> scope 의 접지 -> 전원선의 접지선 -> FG의 접지 순으로 전류가 흐르므로 FG의 출력전압이 그대로 Scope 에 나타날 것이다.3.7FG에서 출력전압으로 주기가 τ 인 사각파가 인가되는 경우, 위의 그림처럼 커패시터 전압과 저항전압이 출력된다. 이 때 주기가 τ 이므로 사각파에서 네모난 부분은 τ/2 가 된다. 따라서 커패시터에는 0.5*(1-exp(-1/2)) = 0.1972 V 까지 충전되었다 방전되었다를 반복한다. 저항전압의 경우, FG의 출력전압에서 커패시터 전압을 빼면 되므로 위의 두번째 그래프처럼 전압이 출력된다.

공학/기술| 2013.10.06| 6페이지| 1,000원| 조회(308)

RC회로의 시정수 측정회로, RC회로의 시정수, 방법설계 예비 보고서

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전기회로 설계 실습 7 RC회로의 시정수 측정회로 및 방법설계 결과 보고서

설계실습 7. RC회로의 시정수 측정회로 및 방법설계실험 날짜 : 2012.11.01제출 날짜 : 2012.11.08조원 : 이정훈, 김남호, 신승법20071361 신승법1. 목적 : 주어진 시정수를 갖는 RC회로를 설계하고 이를 측정하는 방법을 설계한다.2. 실습 준비물전압안정 직류전원(0~15 V)DMMOscilloscopeFunction generator탄소저항 : 22 MΩ, 5 %, 1/2 W 1개1 kΩ, 5 %, 1/2 W 1개커패시터 : 22 ㎌ 전해 1개10 ㎋ ceramic 1개Switch : SPST(single pole single throw) 2개또는 SPDT(single pole double throw) 2개시계 : digital 또는 초침이 있는 analog 시계3. 설계 실습 내용 및 분석3.1 출력 전압이 5 V 가 되도록 직류전원을 정확히 조정한 후 (+) 단자에만 22 MΩ 저항을 연결하고 DMM 으로 22 MΩ 나머지 단자와 직류 전원의 (-) 단자 사이의 전압을 측정하라. 그 결과를 이용하여 DMM의 내부 저항을 계산하여 제출하라. DMM의 내부저항의 크기가 이 정도라면 실제로 DMM을 사용하여 전압을 측정할 경우 무엇을 조심해야 하는가?DMM의 내부저항은 약 10 MΩ 으로 매우 큰 저항값이다. 이 경우, 만약 회로에서 전압을 측정하고자 하는 저항의 크기가 꽤 커서 DMM의 내부저항과 별로 차이가 나지 않을 경우, 측정되는 전압과 실제 전압이 크게 달라질 수 있으므로 이를 유의해야 한다. 전압 측정을 하는 경우 회로에 병렬로 연결하여 측정하는데 이는 DMM의 큰 내부저항에 의해 DMM쪽으로 전류가 거의 흐르지 못하므로 측정값과 실제값이 같다고 할 수 있는 것이다. 하지만 측정하고자 하는 저항이 커지면 커질수록 측정값은 실제값과 달라지게 된다.4.2 DMM의 내부 저항과 2.2 ㎌의 커패시터를 이용하여 RC time constant를 측정하고자 한다. 시계를 이용하여 충전시간을 측정하거나 방전시간을 측정하는 방법으로 RC time constant를 측정하여 제출하라. (스위치를 사용하는 것이 바람직하며 한번만 측정하지 말고 여러 번 여러 시간에 대해 측정하여 평균을 내도록 한다.) DMM과 시계를 사용한 τ의 측정에 있어서 본인이 계획한 측정방법과 실제 측정 방법에 차이가 있는 경우 그 차이를 분석하라. 계산한 τ와 실험한 τ의 오차(%)는 얼마인가? 오차의 원인은 무엇이라고 생각하는가?Stop watch 를 이용하여 출력 전압인 10 V 가 3.68 V 까지 떨어지는 시간을 측정하였더니 약 26.3초가 나왔다. 사용한 커패시터의 측정값은 2.437 이었다.사용한 DMM의 내부저항은 4.1에서 측정, 계산하였고 그 값은 10.398 MΩ 이었다.이 값들을 토대로 Time constant τ 를 계산하면 아래와 같다.오차의 원인으로는, 우선 초를 잴 때 3.68 V 에 도달하는 시간을 육안으로 정확히 측정할 수는 없으므로 오차가 발생할 수 밖에 없다. 또한, 계산에 사용한 DMM의 내부저항과 커패시터의 크기도 측정에 의해 구한 값이므로 오차가 생길 수 있다.4.3 FG의 출력을 0.5 V의 사각파( high = 0.5 V , low = 0 V , duty cycle = 50 % ) 로 하라. 설계 실습 계획서 3.4(a) 에서 설계한 대로 입력사각파(CH1)와 저항전압을 동시에 관측할 수 있도록 연결하고 파형을 측정하여 제출하라. 계산한 τ와 실험한 τ의 오차(%)는 얼마인가? 오차의 원인은 무엇이라 생각하는가?이므로되도록, 즉 초록색 그래프 (저항전압) 의 최대값이 약 0.193 V 가 되로록 출력전압의 주파수를 조절하였다. 이 때의 주파수는 50 kHz 이고 따라서 주기 T는4.4 FG, 저항, 커패시터의 순서로 연결하고 저항의 양단에 scope의 단자를 연결하였을 때의 파형을 측정하고 스케치하라. 왜 이러한 파형이 나타나는가? 이 측정으로 무엇을 알았는가?교류전원은 플러그 뒤쪽의 회로에서 이미 그라운드로 서로 연결되어 있으므로 별도의 연결선이 없어도 scope와 FG의 접지는 연결되어있다. 그리고 oscilloscope와 function generator 의 BNC connector의 외측단자는 접지선과 연결되어 있으므로화면에는 저항에 걸리는 전압이 나타나지 않고 출력전압이 그대로 나타나게 된다.4.5 FG의 출력을 1 V (peak to peak)의 사각파( high = 0.5 V , low = -0.5 V , duty cycle = 50 % )로 하고 실험 4.3을 반복하라. 저항에 걸리는 전압파형이 왜 이런 모양이 나오는지 설명하라.위 그림에서 노란색 그래프는 출력전압, 초록색 그래프는 커패시터 전압, 분홍색은 저항전압 그래프이다. 그림에서 먼저, 출력 전압이 -0.5 V 인 경우를 보면, 커패시터 전압도 –방향으로 증가하고 전류에 저항을 곱한 저항 전류도 –값을 보인다. 저항전압과 커패시터 전압이 다른 점은, 커패시터 전압은 초기에 커패시터에 충전된 전압에서부터 -0.5 V 가 될 때까지 (–)값으로 증가하고 저항전압의 경우, 출력전압이 (-)이므로 전류의 초기값이 (-)값이고 저항전압은 출력 전압값인 -0.5 V에서부터 감소하기 시작한다. 출력전압이 0.5 V 인 구간으로 넘어가면 커패시터 전압은 출력전압인 0.5 V 와 같아질 때까지 증가하게 되고 저항전압은 0.5 V 에서부터 0을 향해 감소하게 된다.4.6 실험 4.3에서 τ가 주기인 주파수를 가진 사각파를 입력하여 R, C 에 걸리는 전압을 측정하여 스케치하라. 이러한 파형이 나오는 이유를 설명하라.FG에서 출력전압으로 주기가 τ 인 사각파가 인가되는 경우, 위의 그림처럼 커패시터 전압(초록색)과 저항전압(분홍색)이 출력된다. 이 때 주기가 τ 이므로 사각파에서 네모난 부분은 τ/2 가 된다. 따라서 커패시터에는 V 까지 충전되었다 방전되었다를 반복한다. 저항전압의 경우, FG의 출력전압에서 커패시터 전압을 빼면 되므로 위의 분홍색 그래프처럼 전압이 출력된다. 식으로 살5. 결론전체적으로 실험은 매끄럽게 진행되지 못했다. 중간에 파형을 잘못 측정하기도 하고 중간에 회로를 설계한 판이 고장이 나서 예상한 값이 계속 나오질 않아 실험을 진행하는데 어려움이 많았다. 그래서 파형도 예상한 파형처럼 온벽히 나오지 못한 것 같다. 이번 실험에서도 역시나 설계 실습 보고서의 중요성을 알 수 있었으며 이번 실험이 매끄럽게 진행되지 못한 이유도 설계 실습 보고서에서 작성한 실험 계획을 사전에 익혀 두지 못했기 때문인 것 같다.

공학/기술| 2013.10.06| 8페이지| 1,000원| 조회(260)

RC회로의 시정수 측정회로, RC회로의 시정수, 방법설계 결과 보고서

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전기회로 설계 실습 6 계측장비 및 교류 전원의 접지상태의 측정방법 설계 결과 보고서

설계실습 6. 계측장비 및 교류전원의 접지상태의 측정방법 설계실험 날짜 : 2012.10.18제출 날짜 : 2012.11.01조원 : 이정훈, 김남호, 신승법20071361 신승법,1. 목적 : 측정에 의해 DMM, Oscilloscope와 Function Generator의 접지상태, 즉 내부연결상태를 유추하는 방법을 설계하고 이를 사용하여 계측장비의 정확한 사용법을 익힌다.2. 실습준비물DMMOscilloscope: analog방식 dual channel (digital방식을 사용하더라도 analog 방식은 적어도 1대 이상.)Probe : 2개Function Generator (sin파, 삼각파(sawtooth), 사각파(squarewave)출력)BNC cable : 51 Ω, 1 m, 2개 (한쪽 끝은 BNC connector 다른 쪽은 2개의 집게)51 Ω, 1 m, 2개 (양쪽 BNC connector)저항 : 3.3 kΩ, 6.8kΩ 5 % 1/2 W가변저항 : 5 kΩ 2 W점퍼선 : 10 cm 5개3. 설계 실습 내용 및 분석3.2 FG 의 출력 파형을 정현파(sinusoidal wave)로, 최대값을 0.5 V 로, 주파수를 100 Hz 로, FG의 DC offset을 off 또는 0 V 인 상태로 조정하라. 위와 같은 상태에서 주파수만 100 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 1 MHz 로 바꾸면서 크기를 DMM (ac, voltage mode) 과 scope 로 측정하여 기록하라. 동시에 주파수를 scope로 읽어 기록하라.a) 주파수를 x축으로 하고 DMM으로 측정한 전압(y1)과 scope로 측정한 전압(y2)를 그래프로 그려서 제출하라.b) scope로 측정한 전압을 기준으로 하여 두 측정치 사이의 차이를 % 그래프로 표현하여 역시 그래프로 그려 제출하라.c) 오차의 원인은 무엇이라 생각하는가. 무엇이 더 정확한 값인가? 무슨 근거로 그렇게 생각하는가?DMM의 경우 측정 전압의 주파수가 수십 kHz 이상이 되면 측정값이 감소하는 결과를 보였다. 즉, 상대적으로 높은 주파수인 100 kHz 부터는 DMM으로 측정하게 되면 그 값이 계속 작아지는 것을 관찰할 수 있었다. 1 MHz 의 경우, 그 오차가 77 %로 매우 크게 나왔다. 하지만 scope로 측정한 경우 주파수가 100 Hz 일때와 1 MHz 일 때의 측정값의 차이가 그리 크지 않았다. 따라서 고주파수의 교류전압을 측정할 경우 DMM 보다 scope로 측정하는 것이 훨씬 정확하다는 것을 알 수 있었다.4.3 Oscilloscope 의 trigger 의 이해FG의 출력파형을 정현파(sinusoidal wave)로, 주파수를 1 MHz로, FG의 DC offset을 off 또는 0 V 인 상태로 조정하라. CH1의 coupling은 DC로, trigger source는 internal 또는 CH1 으로, trigger mode는 AUTO로 setting한다. Scope의 CH1에서 읽어 FG의 출력전압이 0.5 V 가 되도록 조정하고 파형이 움직이지 않게 조정한 후 다음과 같은 순서로 trigger point의 변화를 관찰한다.① sine 곡선을 오른쪽으로 평행이동 하여 출발점이 화면이 보이도록 한다.②(a) trigger level 을 조정하여 trigger point가 변하는 것을 관찰하고 그 현상을 서술하여 제줄하여라. 이 사실로부터 무엇을 알 수 있는가?Trigger level을 증가시키면 파형이 왼쪽으로 이동하고 감소시키면 파형이 오른쪽으로 이동한다. 이 사실로부터 trigger level조절을 통해 trigger전압, 즉 화면 좌측에서 처음 시작하는 전압을 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다.(b) Trigger mode를 NORM으로 바꾸고 trigger level을 조정하여 화면의 변화를 관찰하여 그 현상을 서술하여 제출하라. 이 사실로부터 무엇을 알 수 있는가?실험시 사용한 scope에 NORM mode가 없어서 실험을 진행하지 못하였다.③ slope를 +,-로 바꾸면서 파형의 변화를 파형의 변화를 관찰하여 그 현상을 서술하여 제출하여라.Slpoe를 –로 바꾸었더니 파형이 반전되었다. 즉, 기울기가 – 인 점에서 파형이 시작되었다.④ CH2에서 FG의 출력을 인가하고 sine 곡선이 scope의 화면상에 움직이지 않는 상태로 잡히도록 조정한다. (trigger source를 CH2로 바꾸어야 한다.)4.4 DMM을 이용한 DC+AC 신호의 측정① FG의 offset을 조정하면서 파형의 변화를 관찰하여 그 현상을 서술하여 제출하여라. 이 사실로부터 무엇을 알 수 있는가?(offset 전압을 0.05 V 로 조정하였음.)AC coupling mode 의 경우 offset을 조정해도 변화가 없지만, DC coupling mode 일 경우 평균전압이 offset의 2배만큼 증가하였다.② (a) FG의 출력이 DC+AC가 되도록 조정하라. CH2의 coupling을 AC, DC, GND로 바꾸면서 파형의 변화를 관찰하여 평균전압(DC성분), AC성분 전압의 최대값을 읽고 기록하라.또 DC, Voltage 측정 mode에 setting 하고 측정하여 기록한다. 이 결과를 다음 표로 작성하여 제출하여라.ScopeDMM DC mode (A)DMM AC mode (B)DC 성분AC성분최대값실효값(계산치)88.4mV496mV350.7mV97.3mV353.25mV366.29mVb) 위 표로부터 DMM이 DC Voltage mode일 때와 DMM이 AC Voltage mode일 때 측정된 값이 무엇을 의미하는지를 설명하라.DC Voltage mode 일 때는 97.3 mV로 평균전압인 DC성분(88 mV)와 비슷하게 나왔다. AC Voltage mode 일 때는 계산한 실효값인 350.7 mV 에 근접한 353 mV 가 나왔다. 따라서 DC Voltage mode 일 때는 평균전압을 의미하고 AC Voltage mode 일 때는 실효치 전압을 의미한다는 것을 알 수 있다.③ CH2의 coupling을 DC로 둔 상태에서 INVERT로 바꾸고 파형의 변화를 관찰하고 그 현상을 설명하라.파형이 뒤집힌다. 즉, 모든 전압의 부호가 바뀌었다. 이를 통해 INVERT 기능이 파형을 반전시켜 준다는 것을 알 수 있었다.4.5 Oscilloscope의 접지의 이해, XY mode의 이해FG의 출력파형을 정현파(sinusoidal wave)로, 주파수를 1 MHz로, FG의 DC offset을 off 또는 0 V 인 상태로 조정하라. CH1,2의 coupling은 DC로, trigger source는 internal 또는 CH1으로, trigger mode는 AUTO로 setting한다. 두 channel의 0 (V) 선을 일치시킨다. 파형이 움직이지 않게 조정한 후 scope의 CH1에서 FG의 출력전압이 0.5 V가 되도록 조정하라.① 그림 1(a)와 같이 회로를 구성하고 FG의 출력을 CH1에, 6.8 kΩ 에 걸리는 전압을 CH2에 그림 1(a)과 같이 연결하고 scope로 관측하라. 화면의 파형을 그리거나 사진으로 찍어 제출하라. (최대전압값을 그림에 기록하라.)②CH1, CH2의 Volts/DIV 를 같은 값으로 하고 scope를 XY mode로 setting하라. 화면의 파형을 제출하라. XY mode 를 제거하여 ①의 상태로 돌아가라.③3.3 kΩ 에 걸리는 전압과 6.8 kΩ 에 걸리는 전압을 측정하기 위해 scope를 그림1(b)와 같이 연결했다면 이 때의 CH1과 CH2의 파형을 제출하라. (이것은 올바른 측정법이 아니며 왜 이런 파형이 나오는지 설명하라.)교제의 그림1 (a) 와 같이 연결하면 CH1이 전원선의 GND와 연결되어있고 이 GND 가 FG의 GND 와 연결되어 있으므로 위와 같이 파형이 나온다.④그림 1(a)와 같은 연결상태에서 CH2를 INVERT하고 파형의 변화를 설명하라. 그 후 ADD단자를 눌러 두 신호를 두 신호를 더하라. 이 때의 파형이 3.3 kΩ 에 걸리는 전압파형이다. 화면의 파형을 제출하라.⑤ 그림 1(a)에서 저항의 위치를 서로 바꾼 후 CH1의 probe의 두 단자를 3.3 kΩ 에 연결하여 전압을 scope로 관측하라.(CH2를 CH1과 같은 위치에 연결하라.)(a) 화면의 파형을 그려라. CH1, CH2 모두 ④의 파형과 같아야 한다. CH1, CH2의 Volts/DIV 를 같은 값으로 하고 scope를 XY mode로 setting하라.(b) 화면의 그림을 제출하여라.(c) 왜 이런 모양이 나오는가? ②의 모양과의 차이를 설명하라. XY mode를 제거하라.4.5의 5번의 (a)의 그림은 노란색 그래프가 CH1의 그래프로, 즉 3.3 kΩ 의 전압파형을 의미한다. 이 때 초록색 그래프는 출력전압의 그래프이고 CH1의 파형을 INVERT시켜서 ADD기능을 이용해 6.8 kΩ 의 그래프를 구했고 그 파형이 분홍색 그래프이다. 이 상태에서 XY mode 를 사용하여 그래프를 나타내면 CH1의 파형이 INVERT되어 있으므로 기울기가 (-) 인 직선 그래프가 나타나게 된다.5. 결과보고서실험을 진행하면서 먼저, 오실로스코프를 이용해 출력전압파형과 저항에 걸리는 전압파형을 동시에 나타낼 경우 scope의 연결방법에 대해 알 수 있었다. 그 외에서 XY mode 기능, trigger조절 기능, DC coupling 과 AC coupling 의 차이점 등을 알 수 있었고 또 DMM에서는 주파수가 너무 놓은 경우는 교류전압의 측정이 제대로 이루어지지 않는다는 것도 알 수 있었다. 실험은 전체적으로 무난하게 진행되었다고 생각한다. 파형도 scope화면에 나오는데 큰 어려움이 없었다. 설계실습 계획서도 실험 결과와 내용이 일치일치하는 것 보아 잘 작성되었다고 할 수 있다. 다만, scope를 사용하는 것이 익숙치 않아서 실험 중간중간에 기능을 익히면서 하느라 실험이 매끄럽게 진행되지 못하였던 점을 미루어 보아 새삼 예비보고서의 중요성을 느낄 수 있었다.

공학/기술| 2013.10.06| 10페이지| 1,000원| 조회(396)

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전기회로 설계 실습 13 발전기와 변압기의 특성측정방법설계예비 보고서

설계실습 13. 발전기와 변압기의 특성측정방법설계제출 날짜 : 12.12.13조원 : 이정훈, 신승법, 김남호20071361 신승법1. 목적 : 인덕터의 동작원리인 Faraday’s Law를 실험적으로 확인하고 이를 통하여 발전기, 인덕터, 변압기를 실험적으로 이해한다. 발전기와 변압기의 코일저항의 효과를 실험적으로 확인하고 변압기의 주파수응답을 실험하여 이해한다. 임피던스정합 소자로서의 변압기를 실험적으로 이해한다.2.실습준비물Oscilloscope, Function Generator저항 : 탄소저항 3.3 Ω, 1/2 W, 5 %탄소저항 10 kΩ, 1/2 W, 5 %탄소저항 100 Ω, 1/2 W, 5 %가변저항 : 50 kΩ 2 W점퍼선 : 10 cm 5개변압기 : From 100 V, 200 V to 3, 6, 9, 12 V, 300 mA(HT-501, 대성 elec.co)막대자석코일 : 교재 113 p 의 그림 참조3. 설계 실습 계획서[3.1] 10 turn 과 20 turn, 30 turn 코일 내부로 자석이 통과할 때 코일에 유기되는 전압을 가능한 한 정확하게 재현성이 있도록 측정하기 위한 방법을 설계하라.코일을 세워 놓고 자석을 위에서 떨어뜨린다. 자석은 자유낙하 운동을 하면서 코일을 통과하게 되고 코일로 들어갈 때와 나올 때의 속력의 차이는 거의 나지 않을 것이다.[3.2] (a) 자석을 넣을 때와 뺄 때 발생전압의 극성은 같을 것인가, 다를것인가?다르다. 자석을 넣을 때와 뺄 때의 자속의 변화량은 그 부호가 반대이다.(b) 자석을 케이스 속으로 넣었다 빼는 동작을 일정한 속도로 반복할 때 10 turn과20 turn, 30 turn 코일에서 유기되는 최대전압(peak to peak)의 비는 얼마나 될 것인가?유도기전력(emf)는 코일의 turn 수에 비례하므로 1 : 2 : 3 이 될 것이다.[3.3] 위에서 측정한 30 turn 코일에서 유기된 최대전압을 이라 하고 30 turn 코일의 저항이 일 때 부하저항으로 을 연결했을 경우 에 걸리는 최대전압을 수식으로 표현하라.[3.4] 변압기의 turn수 비를 어떻게 측정할 수 있을 것인가? 측정방법을 설계하라.일정한 전압을 1차측에 걸어준 후 1차측과 2차측에 흐르는 전류를 DMM으로 측정하여비교한다. 이 때 1차측과 2차측의 저항이 다를 경우 저항의 비도 고려해야 한다.[3.5] 변압기 1차측, 2차측 권선의 인덕턴스를 측정하는 방법을 설계하라. 즉, (a) 어떤 입력파형을 사용할 것인가? (b) 회로의 연결은 어떻게 할 것인가? (c) 무엇을 측정하여 어떤공식을 사용할 것인가? (d) 권선의 인덕턴스가 수십 H라 가정했을 때 10 kΩ 저항을 사용한다면 입력 주파수는 얼마 정도가 되어야 하는가? (e) 정확한 측정을 위해서는 무엇을고려해야 하는가?(a) 정현파를 사용한다.(b) 변압기의 1차측 0 V 와 100 V 단자 사이에 FG를 연결하여 정현파를 입력전압으로 한다. 실험에서 사용할 변압기의 1차측과 FG를 연결하고 2차측의 0 V , 12 V 단자를scope와 연결한다.(c) 변압기 1차측의 입력전압의 주파수를 60 Hz 에서 2 MHz까지 변화시키면서 2차측의 출력전압의 최대값을 scope에서 관찰하여 기록한다. 그 다음 2차측을 open시키고 1차측의 100 V 와 1 V 사이에 저항을 연결하여 저항에 걸리는 전압을 측정한 후아래의 공식을 이용하여 L을 구한다.(d) 위 공식에서 제곱근 안의 괄호가 제대로 계산되려면, 이 때 인덕턴스가 수십 H 라면주파수도 저항의 단위에 맞추어 kHz단위가 되어야 한다. 주파수가 너무 작거나 너무 크면 제곱근 안의 이 0 이 되어 버리거나 너무 커지기 때문이다.(e) 변압기의 코일의 내부 저항을 고려한다.[3.6] 증폭기의 출력 임피던스가 27.7 kΩ, 부하의 임피던스가 100 Ω 일 때 부하에 최대전력을 공급하기 위해 변압기를 사용하려 한다. 실험 준비물에 있는 변압기를 사용하여회로를 구성하라.

공학/기술| 2013.10.06| 3페이지| 1,000원| 조회(321)

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