(1) 컴퓨터 이용 계측 및 제어실험 기초지식1)실험 목적-실험을 통하여 컴퓨터의 구성을 이해하고 컴퓨터와 외부기 기간의 인터페를 이해한다. 그리고 대화상자 기반의 윈도우 프로그램 작성의 기초지식을 습득한다.2)실험 예비사항a)중앙처리장치(CPU): 중앙처리장치는 컴퓨터 시스템의 모든 장치를 제어하고 명령을 실행하는 역할을 한다.?제어장치 : 명령, 제어를 담당-주기억장치에 있는 프로그램을 해독하고 각 장치에 명령 신호를 보내며 데이터의 입출력과 연산을 제어한다.-프로그램의 명령과 자체적인 기능으로 컴퓨터의 모든 장치들의 작동을 지시하고독, 통제하는 장치이다.-프로그램 카운터 - 다음에 수행될 명령어의 주소를 기억하는 레지스터이다.-명령레지스터 - 수행중인 명령의 내용을 기억하는 레지스터이다.?연산 장치(ALU : Arithmetic and Logic Unit) : 계산을 담당한다.-연산 장치는 산술 연산 및 논리 연산을 수행하는 장치이다.-누산기(AC : Accumulator) : 산술 연산 및 논리 연산의 결과를 일시적으로 기억하는지스터이다,-인터럽트(Interrupt) : 프로그램의 실행 중에 예기치 않은 일이 발생했을 경우 현재 실행 중인 프로그램을 일시 중단하고 미리 정해진 인터럽트 처리 루틴에 의해 일을 처리 한 후 복귀하여 원래의 프로그램을 계속 수행하는 기능.-버스(BUS) : 컴퓨터 내에서 데이터가 오고가는 통로이다.b).기억장치?버퍼: 컴퓨터의 처리과정에서 프로그램이나 자료의 일부를 저장하는데 사용되는 고속 의 일시적인 기억영역.? 채널(Channel)-중앙처리장치 대신에 입출력 조작의 역할을 담당하는 입출력 전용 프로세서-중앙처리장치와 입출력 장치 사이에 속도차를 줄일 수 있으므로 시스템의 처리속가 향상된다.? 가상메모리(Virtual Memory) : 가짜 메모리-소프트웨어적인 방법으로 보조기억장치의 일부를 주기억 장치처럼 사용하여 주기억장치의 용량을 확대하는 방법? DVD (Digital Video Disk / Digital Versat광부가 한 디바이스에 설치되어 있다. 이 센서는 발광부에서 발생된 광빔이 반사경에 부딪혀 수광부에 되돌아 올 때 감지가 된다. 물체는 센서와 반사경 사이를 지나갈 때 광빔이 간섭을 일으킬 때 감지가 된다.*직접반사형 : 직접반사형 모드는 감지대상 물체가 센서 정면을 지날 때 발광된 빛이 한 디바이스 내에 설치되어 있다.b)광전센서의 사용 예광석의 분류에 사용색채선광 : 광석입자의 품위를 사람의 눈에 의해 판별하는 방법은 주로 이물질 등을 제거하는데 이용하는 보조적인 선별법이다. 따라서, 사람의 눈 대신, 광전센서를 이용하여 판별한 결과에 따라 노즐로 부터 압축공기를 분사하여 입자를 개별적으로 선광할 수 있다. 분리대상이 되는 목적광물입자 색채의 특징이 명확한 경우 색채선광은 매우 효과적이다.승강장 도어 시스템 제어전동차의 출입문 개,폐시 발생하는 장애물감지, 정위치 정차 오차범위 초과시에도 승 객의 안전을 최우선으로 운영할 수 있는 시스템을 구현카메라용 광전센서를 설치한 주차설비차량입고실의 좁은 공간에서도 카메라 촬영거리를, 차량이 적당한 위치를 지날 때 를 감지하여 차량 전체형상의 영상관리를 용이하게 함.광전센서를 적용한 엘리베이터의 부하감지광전센서를 이용하여 비접촉식으로 카의 부하량을 감지함으로서 정확한 부하량 센싱 과 함께 광전센서를 보호하여 카의 안전운행을 보장할 수 있도록 하는 광전센서를 적용한 엘리베이터의 부하감지장치를 제공하는 것으로, 카측에 설치된 히치플레이트에 로프와 연결되는 복수의 로프샤클이 설치되고, 이 로프 샤클에는 스프링시트와 함께 샤클스프링이 설치되어 로프샤클의 하부가 고정판을 통하여 복수의 고정너트로 고정되며, 상기 고정판에는 부하감지봉이 조절너트로 체결되고, 그 상부는 히치플레이트를 관통하여 위치되고 상단에는 부하감지판이 설치되고 상기 부하감지판과 히치플레이트 사이에는 리턴스프링이 설치된 것에 있어서, 상기 히치플레이트에 설치된 스위치 고정판을 매개로 설치되어 정격하중에 따라 상기 부하 감지판을 비접촉식으로 센싱하여 정격하중을 감지하면 경고음을 발생시켜 하차하려는 운전자 및 승객에게 주의를 환기시키므로 도어 개방시 발생할 수도 있는 충돌로부터 도어의 손상과 운전자 및 승객의 부상을 방지한다.자동차 충돌 및 접근 경보 방법 및 표시장치자동차에 접근하는 물체를 감시하여 충돌을 방지할 목적으로 자기의 자동차로부터 물체까지의 거리를 측정하기 위하여 자동차에 설치된 렌즈장치 내에 위치한 결상렌즈를 통과한 광속이 CCD에 맺은 상을 광전변환하고 양자화시켜 CPU에 의하여 합초가 되는 위치를 검출하므로써 구한 결상렌즈의 광심으로부터 물체의 상이 맺어지는 위치까지의 거리와 결상렌즈 고유의 초점거리를 이용하여 자동차 충돌 및 접근 경보 방법.자동차용 중앙차선 감지 장치중앙 차선의 검지를 목적으로 하여 중앙선의 색인 노란 색을 판별하기 의해 광원을 장치하고, 광원에서 피사체를 향하여 조사된 빛의 반사를 수광하여 중앙 차선의 색을 감지하는 색 감지센서를 사용하여 색을 감지하고, 감지의 결과로 중앙 차선의 침범여부를 판단하여 침범시 경보기 또는 사람의 촉감에 직접적인 자극을 줄 수 있는 장치를 작동할 수 있도록 구성된 자동차용 중앙선 감지 및 경보장치3)실험 장비-컴퓨터 및 주변기기-다기능 DAQ 보드(COMI-SD104)-교육용 키트(COMI-EDKIT1)/광전센서[광전센서 인터페이스 및 터미널 보드와의 연결도]4)실험 방법-교육용 키트(COMI-EDKIT)의 PHOTO SENSOR 영역에 있는 GND & DI 단자 를 터미널보드의 GND & DI0 단자와 연결한다.-전원코드를 연결하고 교육용 키트의 전원스위치를 ON시킨다.-센서에 물체를 위치시킬 때와 제거할 때 광전센서의 상태가 ON과 OFF상태로 변하는지 아래의 LED 디스플레이를 통하여 관찰한다.5) 실험 결과광전센서의 출력물 체(유)ON물 체(무)OFF(3) 디지털 출력(D/0)을 이용한 LED 제어(구동)실험1)실험 목적-실험을 통하여 LED의 원리 및 작동 방법에 대하여 이해하고, 디지털 출력의 기능을 이 용하여 LED를 제어(구동)하는 방법 한 방법으로 구동하게 되는 것이다. 그림의 예와 같이 스캔라 인과 데이터라인으로 구성되어 스캔라인에 의해 각 행 또는 열을 1행씩 스캔하면서 이터라인에 의해 동기된 데이터를 출력하는 방식이다.b)디지털 출력의 기능-출력장치란, 컴퓨터에서 편집하고 그 결과를 인쇄할 수 있는 모든 장치를 출력장치라고 할 수 있으나, 스크린인쇄에 사용되는 제품은 고 해상도로 필름에 데이터를 기록해서 출력물을 만드는 장치를 말한다.3)실험 장비-컴퓨터 및 주변기기-다기능 DAQ 보드(COMI-SD104)-교육용 키트(COMI-EDKIT1)/LED 4)실험 방법-교육용 키트(COMI-EDKIT)의 PHOTO SENSOR 영역에 있는 GND & DI 단자를 터미널보드의 GND & DI0 단자와 연결한다.-전원코드를 연결하고 교육용 키트의 전원스위치를 ON시킨다5)실혐 결과-DO0에서부터 DO7까지 하나씩 눌렀을때 차례대로 켜젔다. 그러나 DO7에서부터 DO0 으로 눌렀을때, 불이 꺼지지 않았고, 다시 DO0에서부터 하나씩 차례대로 눌렀을 때에 만 불이 차례대로 꺼졌다.(4) 디지털 출력(D/0)를 이용한 7-세그먼트 구동실험1)실험 목적-실험을 통하여 7-세그먼터의 원리 및 작동 방법에 대하여 이해하고, 디지털 출력의 기능을 이용하여 7-세그먼트를 제어하는 방법을 익히는데 있다.2)실험 예비사항-LED도 일종의 디스플레이 장치 중 하나 이지만 2진 데이터를 출력하기 때문에 사람 눈에는 익숙하지 못하다. 좀 더 직관적인 디스플레이 장치로 많이 사용되는것이 7-세그먼트이다. 7-세그먼트를 제어하기 위해서는 8개의 포트가 필요하다. 즉, ATmega 8535에는 32개의 포트가 있기 때문에 총 4개의 7-세그먼트를 제어 할 수 있다. LED의 위치에 따라 Common Cathode와 Common Anode로 나뉜다. Common Cathode는 Common 포트에 GND를 주고 A ~ G, DP 포트에 VCC (High)를 주면 불이 켜진다. 반대로 Common Anode는 Common 포트용토록 규정되어 있으며 열전대의 백금선과 로듐선에 보호관을 씌워 산화되지 않도록 하여 사용한다.방사(복사) 온도계측정대상물의 표면에서 발생하는 열방사(복사)를 이용한 것으로 비접촉식이며 단색 파 장대복사와 2개 파장대 복사를 이용하는 방식이 있다. 철강, 요업에서 많이 사용하며 최근에는 저온복사온도계가 실용화되어 열전대들을 대체해가고 있다.IC 온도센서서미스터나 열전대의 단점인 직선성, 감도, 기준온도 등을 보완한 것이 IC온도센서이다. 이것은 온도에 따라 P-N접합부의 전류전압특성이 변하는 것을 이용한 것으로 전압 출력형과 전류 출력형이 있다.(b)브리지회로-전기회로의 하나. 전기회로에서 직렬접속이나 병렬접속으로 볼 수 없는 회로를 말한다. 저항, 인덕턴스, 커패시턴스 등의 회로 소자의 값이나, 주파수 측정, 계기의 온도보상, 제어용 기기의 각종 검출부 등에 널리 이용되는 것으로 중요한 성질을 가지는 회로이다.-종류휘스톤 브리지브리지회로는 다양한 형태로 존재한다. 이것은 작은 양의 값을 정밀하게 측정하는데 쓰이게 된다. 브리지회로에는 여러 가지가 있지만 여기에서는 가장 전형적인 브리지인 휘트스톤 브리지이다. 휘트스톤 브리지는 저항 값을 측정하는 브리지회로이다. 또한 이 것은 매우 정밀하게 미지의 저항 값을 측정할 수 있는 도구이기도 하다. 먼저 아래 그림1을 보면 => 그림1을 다시 그리면 그림2와 같이 된다미끄럼선 브리지-휘트스톤 브리지의 기지저항을 공통의 미끄럼저항 선으로 한 브리지회로이다.콜라우슈브리지-미끄럼선 브리지의 전원을 가청주파수의 교류(약 1kHz)로 하고 검출기도 수화기(리시버)나 매직아이로 한 것이다. 전해액의 저항 측정이나 대지의 전기전도율 또는 접지저항 등과 같이, 직류 전원 으로 측정하면 전극면에 역기전력이 생기는 성극작용이 나타나거 나 기포이온층이 생기거나 하여 정확 한 측정이 불가능한 경우에 이용할 수 있다.교류브리지-임피던스의 값이나 주파수를 정확하게 측정할 수 있는 브리지회로이다. 측정 대상에 따라 여러 종류가 있다. 교류브리지은
I. Physical Sensor (물리센서) 실험 :초음파센서 및 MEMS 가속도 센서를이용한 차량의 가속도 측정1. 실험목적기술의 발달로 점차 차량은 지능화 되어 가고 있으며 많은 센서들이 차량에 장착되고 있다. 특히 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 기술의 발달로 보다 작은 센서가 제작 가능해 졌으며 기존의 센서들이 MEMS 기반의 센서로 대체되어가고 있다. 이에 따라 본 실험에서는 초음파센서 및 MEMS 기반의 가속도 센서의 원리를 이해하고 실제 차량에서 어떻게 사용되는지 실험을 통하여 이해해 보도록 한다.2. 실험 전 습득사항(1) 초음파사람의 귀가 들을 수 있는 음파의 주파수는 일반적으로 16Hz ~ 20kHz의 범위다. 주파수가 20kHz를 넘는 음파를 초음파라고 한다.(2) MEMSMEMS란 Micro Electro Mechanical Systems의 약자로 기계부품, 센서, 엑츄에이터, 전자회로를 하나의 실리콘 기판 위에 집적화한 장치를 가리킨다. 현재 대표적으로 제품에 시판되고 있는 것으로서는 잉크젯 프린터의 헤드, 프로젝터 등이 있으며 자동차에서도 압 력센서, 가속도센서 등 활용분야가 확대되고 있다.(3) 초음파 센서의 작동 원리본 실험에서 사용된 초음파 센서는 40kHz의 초음파를 이용하여 3cm ~ 2m의 거리를 감 지한다. 송신부에서 초음파를 전송하여 물체에 반사되어 다시 돌아오는 시간을 구하면 물 체와의 거리를 구할 수 있다.(4) 가속도 센서의 작동원리가속에 의해 미세질량을 포함하는 미세 구조물이 움직임으로써 정전용량의 변화를 발생시키며 이를 통하여 가속의 크기를 측정한다. 즉, 마주보는 면의 면적과 떨어진 거리에 따라 정전용량이 변화하므로 정전용량의 변화에 따라 가속도 값을 계산해 낸다.3. 실험원리(1) 보정(Calibration)온도, 압력, 힘, 유량 등의 측정에 사용되는 계측기에서는 검출기 혹은 검출 소자로부터 정보를 출력할 때, 일반적으로 전압을 이용하는 경우가 많다. 따라서, 보정이터페이싱 할 수 있는 포트를 갖추고 있다.● 초음파센서 : 40kHz의 초음파를 이용하여 3cm ~ 2m의 거리를 감지한다. 송신부에서 초음파를 전송하여 물체에 반사되어 돌아오는 시간을 출력하여 준다.5. 실험방법* 실험 시 주의사항실험 절차가 복잡하고 까다로우니 차근차근 순서대로 따라 할 것!!초음파 센서의 경우 초음파가 직진성을 띄지 않고 사진과 같이 약간 퍼져서 나가는 것이 특징이다. 따라서, 실험자는 센서의 뒷부분에 위치하여 실험하여야 하며, 실험장치 옆 약 1m 주위에는 아무것도 없는 것이 좋다. 실험자들은 실험장치 앞쪽에 위치하도록 한다.5-1 보정(1) Robomaster의 전원을 연결하여 Robomaster를 켠다. (Power 버튼과 관계없이 전원을 연결하면 켜지고 전원을 제거하면 꺼진다.)(2) 초음파 센서가 Robomaster INT port의 I1에 연결되어 있는지 확인한다.(3) Robomaster Mode1 스위치를 눌러 창에 U1 값이 나오는지 확인한다. (U1 값은 초음 파 센서에서 출력되는 Calibration이 되지 않은 거리의 값이다.)(4) 표시된 위치를 이용하여 측정되는 U1 값과 실제 거리값을 비교하여 보고 출력값과 실 제 거리값 사이와 관계식을 찾는다.5-2 초음파 센서를 이용한 가속도 측정(1) 컴퓨터 바탕화면의 EZ-CPU 3.0을 실행시킨다.(2) EZ-CPU 터미널 창을 켜고 Robomaster 본체의 Reset 버튼을 눌러 다음과 같은 message를 확 인한다. (Serail port가 연결되어 있는지 확인한다.)혹시 다음과 같은 message가 출력되지 않는다면 도구 → 포트찾기를 통하여 포트를 변경시켜가며 Robomaster의 reset 버튼을 눌렀을 때 위의 화면과 같은 message가 터미널 창에 출력되는지 확인한다.(3) 도구 → 옵션 → 직렬포트에서 터미널 캡쳐 위치와 파일명을 확인한다. (조별로 변경하 되 되도록 파일이름은 영문으로 작성)(4) 모형 자동차를 경사면에 표시된 곳에 위치시킨다.(5) 값이 0.1초마다 시간에 따른 변 위량임에 주의!5-3 계산에 의한 가속도 측정(1) 각도계를 이용하여 경사면의 경사도를 확인(2) 3. 실험원리를 참조하여 계산에 의하여 가속도 계산5-4 가속도 센서에 의한 가속도 측정(1) 바탕화면의 ZSTAR3 GUI를 실행한다.(2) 컴퓨터의 USB Port에 USB Stick을 연결한다.(3) 가속도 센서의 흰색 버튼 3개를 동시에 누른다.(4) ZSTAR3 GUI 밑에 Comprt에 ZSTAR Triaxial Demo를 찾아서 선택한다.(5) Comport 옆에 Open 버튼을 클릭한다.(6) 윗부분에 General Sensortasks를 클릭한다.(7) 모형차량을 경사면 출발점에 위치시킨다.(8) 모형차량을 경사면에 위치시킨 상태에서 General Applications의 Calibrate를 클릭한다. 그리고 Run AutoCalibration process를 클릭한다. 반드시 모형 차량을 경사면 출발점에 위치시킨 상태에서 Calibration을 실시해야 한다.(9) 모형차량은 계속 경사면에 위치시키고 있어야 한다. 성공했다는 메시지가 뜨면 위에 Exit Calibration 버튼을 눌러 General Applications 화면을 나가 후 Acquire Data 버튼 을 누른다.(10) Start Acquire Data를 클릭하여 실행 후 모형차량을 손에서 놓아 주행하게 한 후 주행 이 멈추면 Stop Acquire Data를 클릭하여 멈춘다.(11) 컴퓨터 화면에 보면 새로운 엑셀화면이 떠 있을 것이다. 여기서 X Acceleration(g)에 대하여 꺾은선형 그래프를 통하여 가속도 값을 확인한다. 여기서 그래프를 통하여 가 속도 값을 확인하는 이유는 값 하나하나를 직접 확인하기에는 정확한 경향성이 보이지 않는다.(12) 5-2 및 5-3을 통하여 구한 가속도 값과 비교하여 본다.6. 실험결과 및 고찰6-1 Calibration실제 거리 값(Y)센서 신호 값(X)신호 및 거리 관계식20 cm18Y=X+225 다 거리를 측정하였기 때문에 6-3 이론에 의한 가속도 값(1) 이론에 의한 계산식 및 가속도 값각도계를 이용하여 경사면의 경사도를 측정- 측정 각도 θ : 15°이론에 의한 가속도 값,6-4 가속도 센서에 의한 가속도 측정- 가속도 측정 데이터 값(1) Excel에서 출력 한 가속도 그래프측정된 가속도 값충돌에 의한 가속도 값- X축: 실험 번호 (0.03초마다 가속도를 측정)- Y축: 가속도 (가속도 센서에서 측정된 데이터 값)? 충돌 전까지의 가속도 값은 측정된 가속도 값 경향성으로 구한다.가속도값의 경향성을 보면 약 0.3에 정도에서 최대값을 보이며 자주 나타난다.나머지 감소된값들은 마찰이나 다를 요인 때문으로 간주하고 그값을 가속도데이터의 대푯값으로 설정하면 다음과 같다.측정 데이터 값:? 위의 그래프에서 갑자기 음의 r값으로 떨어지는 데이터 값을 확인 할 수 있는데 이것은 충돌에 의하여 급격하게 가속도 값이 떨어지고 그로 인해 정지하게 되는 것을 나타낸다.충돌 시 가속도 값 :? 충돌 전까지의 가속도 값의 평균과 충돌 시 가속도 값이 크기는 같고 방향은 반대라는 것 을 알 수 있다.(2) 가속도 측정값이 왜 그러한 형태가 되었는지 가능한 상세한 분석실험을 통해 얻은 데이터를 통해 나타낸 그래프를 보면 그래프가 파동처럼 올라갔다 내려갔다하는 것을 볼 수 있다. 우리가 한 실험은 등가속도 실험으로 이론대로라면 그래프는 일직선에 형태가 나와야 한다.에서 가속도는로 중력가속도는 일정하고 실험에서 각도의 값을 변화시키지 않았기 때문에 가속도 a의 값은 일정해야 한다. 그러나 실험을 해보니 가속도의 값은 일정하게 나오지 않았다.이런 이유는 실험을 하는 동안 미니 자동차에 작용하는 마찰과 외부 충돌에 의한 결과이다. 실험을 하는 동안 트랙에는 마찰이 작용하고 미니 자동차가 내려가는 동안 트랙에 부딪치면서 일정한 가속도의 값을 가질 수 없게 된다.그리고 그래프를 보면 갑자기 음의 값으로 확 떨어지는 부분이 보인다. 이 부분은 미니자동차가 트랙의 끝부분에서 정지벽에이 트랙에 닿으면서 미니자동차의 일정한 운동을 방해한다. 이외에도 공기의 저항이 있을 수도 있고 미니자동차를 출발시키는 사람의 손이 일정하지 못한 것도 원인이 될 수 있다고 생각한다. 하지만 무엇보다도 가장 큰 원인은 미니자동차가 운동하는 동안에 작용하는 마찰이라고 생각한다. 마찰에 작용만 줄여도 오차의 값은 작아질 것이라 생각된다.다음으로 초음파 센서를 이용한 측정 실험에서의 오차원인을 보면 센서 주변의 요인들의 방해를 생각해 볼 수 있다. 매뉴얼에도 보면 실험장비 주변 1m에는 아무것도 있지 않게 하라고 나와있다. 하지만 실험장비가 놓여있는 주변 장소가 협소하고 실험의 측정을 위해 주변에 서 있는 조원들이 있기 때문에 정확한 측정값이 나올 수는 없었다. 실험과정에서 실험에 필요한 최소한의 인원만 실험장비에서 최대한 떨어져 실험 하고 센서 주변에서 실험동안 최대한 움직임을 줄였다. 센서 주변에 움직임이 오차의 원인을 발생시켰다고 볼 수 있다.가속도 센서를 이용한 측정실험과 초음파 센서를 이용한 측정실험에 값을 비교해 보면 초음파 센서를 이용한 실험이 좀 더 이론값에 가까운 것을 볼 수 있다. 이것은 초음파를 이용한 측정 실험은 오류데이터 값을 지우는 단계가 존재하지만 가속도 센서를 이용한 실험은 이런 단계가 존재하지 않아 초음파 센서를 이용한 실험이 좀 더 이론값에 가까운 데이터를 얻지 않았나 생각 된다.7. 고찰이번 실험은 고등학교 물리시간에 처음 부분쯤에 배우는 물체의 운동 중 가속도의 값을 구해보는 실험이었다. 가속도의 값을 초음파 센서와 가속도 센서를 통해 이론적인 계산이 아닌 실험을 통한 테이터 값의 분석을 통해 구해 보았다. 우리가 잘 알고 있는 내용이고 이론적인 내용도 잘 알고 있다보니 실험을 하는 동안 큰 어려움은 없었다.실험을 통해 나온 결과값들을 분석해 그래프도 그려보고 오차의 원인도 분석해 보았다. 실험과정을 반복하면서 실험 데이터 값의 정밀도를 높이려고 했지만 실험과정에 여러 요인들로 인해 정밀도가 좋은 실험은 아니었던 것 같다.이번 실다.
목적이번 실험은 PWM을 이용하여 스텝 보터를 구동해 보고, 주파수 변화에 따른 모터의 동착 특서을 관찰하며 이론적 특성과 실험적 결과를 비교 검증 하고자한다. 그리고 포토 센서를 이용하여 대략적인 모터의 속도를 측정해보는 실험이다.실험장치DC전원공급기큐블록RS232 Cable스테핑 모터 펄스 구동모듈스테핑모터전선포토센서실험방법실험에서 모든 것은 큐블록 프로그램에 의해서 이루어진다.본 실험은 스테핑 모터와 모터 드라이브를 이용하여 모터의 구동을 해보고 주파수 변화에 따른 모터구동 특성을 알아보는 실험인데 이때 모터의 구동 주파수 변화를 알 수 있는 프로그램이 큐블록이다.실험책에 있는 그대로 큐블록을 실행하여 코딩을 한다.이미 장치는 연결되있으므로 전원만 키고 모든 코딩을 정확히 한다.P2를 누르면 모터가 작동 P3를 누르면 모터의 방향이 반대로 변하고 P0와 P1을 눌러서 주파수를 변화하며 모터의 속도 변화를 알 수 있다.고찰주파수를 올리면 모터의 구동 속도가 증가하고 주기가 짧아지는 것을 볼수 있엇다.또한 눈으로 모터가 도는 속도가 빨라지는 것을 확인하고 큐블록의 모터의 속도도 확인하려했지만 계속 1rpm으로 정지하여 있었다. 코딩을 잘못한줄 알고 다시 코딩을 시작해보았다.3시간정도 확인 재확인 했지만 역시 되질 않았다. 그래서 조원과 협의한결과 모터의 회전수와 그시간을 측정하여 모터속도를 계산하여 결과에 적었다.실험책에는 오실로스코프라는 것이 있는데 거기서 주파수를 측정하여 우리가 측정한 주기와 모터속도에 따른 부록의 있는 표를 이용한 주파수를 구해서 비교해야 하는데 실험 설명을 받은 적이 없어서 그에 대한 점은 알수가 없었다.결론은 주파수가 증가하면 주기가 작아지고 모터의 구동속도가 증가한다는 것이다.주기주기를 이용하여 계산한 주파수（부록에 있는 표 참조）포토 센서를 이용하여 측정한 모터속도７５００３０７．４１９Ｈｚ４６ＲＰＭ６８００３３９．０２４Ｈｚ５０ＲＰＭ５０００４６１．０２８Ｈｚ７０ＲＰＭ３７００６２９．３７５Ｈｚ９０ＲＰＭ２７００８５３．５４８Ｈｚ１２５ＲＰＭ스테핑모터 [stepping motor]펄스 신호를 줄 때마다 일정한 각도씩 회전하는 모터.입력 펄스 수에 대응하여 일정 각도씩 움직이는 모터로, 펄스모터 혹은 스텝모터라고도 한다. 입력 펄스 수와 모터의 회전각도가 완전히 비례하므로 회전각도를 정확하게 제어할 수 있다. 이런 특징 때문에 NC공작기계나 산업용 로봇, 프린터나 복사기 등의 OA 기기에 사용된다. 메카트로닉스 기계에서 중요한 전기 모터의 한 가지이다. 특히 선형운동을 하는 것을 리니어 스테핑모터라고 한다.
열전도란 고온부에서 이것과 접하고 있는 저온부로 열이 전달되어 가는 현상을 말한다. 금속바의 한쪽이 뜨거워지면 연속적으로 열이 전달되어 서서히 뜨거워 지는 현상이 그 예이다. 또한 온도가 다른 물체가 만났을 때 서로 열이 전달 되는 현상 또한 맞다. 참고로 고체는 위와 같고 기체는 대류현상으로 열을 전달한다.열전도에 의한 물체 내부에서의 열의 전달속도는 물질 내부에서의 온도기울기(단위길이당의 온도차)에 비례하지만, 물질의 종류에 따라 큰 차이가 있다. 금속 중 철과 같은 것 도체는 열이 빨리 전달 되고 고무 같은 절연체는열의 전달이 더디다. 열전도가 위와 같이 물질마다 다르기 때문에 우리는 그정도를 열전도도라고 하고 두께 1 cm의 물질층의 양면에 1 ℃의 온도차를 두었을 때, 그 층의 1 cm^2의 넓이를 1초 사이에 통과하는 열량을 말한다.이번 실험은 위의 성질을 이용하여 금속바의 온도구배로부터 열전도도를 구해여 이론식에 의한 값과 비교하고 , sample바의 변화에 따른 열전도, 열관류계수 , 온도구배(기울기), 열전달률을 구하여 그 결과를 비교하는 것 이다.실험원리1단순바위 식을 Fourier's law 라고한다.이 식을 이용하여 우리는 온도 차이와 열전달률의 관계를 알 수 있다.2복합바복합 bar에서의 전열량은 벽면이 연속적이기 때문에 Fourier's law의 연속식이 성립한다.즉,실험 장치받침대 위의 선형, 방사상 테스트 부(센서가 있는 황동 표본)황동 표본(큰)황동 표본(작은)스테인리스 스틸 표본서미스터 센서전기제어판순환 모터튜브(냉각수)실험방법우리조는 열전도 첫실험이라서 조교님이 장치또한 센서가 많이 망가졌다고건들지말고 그냥 되는 채로 실험을 하라고 하셨다. 원래는 각 센서를 번호순으로 꽂고 히터와 쿨러를 켠후 전력계를 20,25,30W 순으로 변화시켜 실험을 한다. 온도가 변화하지 않는 시간을 파악해서 그때의 온도 모두 적고 sample을 교체하여 같은 실험을 반복한다.실험 데이터단순보ｗａｔｔ ｍｅｔｅｒT1－１T1－2T1－3T1－4T1－5T2－1T2－2T2－3T2－420W5*************10825W717*************930W848276686249191510구간1구갖2구간3구간4구간5구간6구간7구간820W일 때 k값101.8681.487203.718135.8131.3445.27135.86203.7225W일 때 k값509.295127.324169.765101.85931.83163.588169.765127.32330W일 때 k값305.577101.859152.78847.01220.371152.788122.330103.256복합보watt meterT1-1T1-2T1-3T2-2T2-3T2-420W75747020171325W86837822181430W929185252015면적변화watt meterT1-1T1-2T1-3T2-2T2-3T2-420W7*************W90888423201530W1009894252216고찰이번 실험의 목적은 열전달 과목에서 이미 배운 열전도에 관한 개념을 직접 실험으로 행하고 기본법칙인 Fourier's law을 이해하는데 있다.첫 번째 실험에서 간단한 Bar를 이용하여 열전도도(k)를 구한 결과 열면적이 일정하고 전달된 heat power를 달리한 결과 heat power에 비례하다는 것을 알았다.두 번째 실험에서는 여러 가지 재료로 구성된 복합바에 대하여 실험을 행하였다. 그러나 복합바(stainless steel)의 경우는 온도측정이 불가능했다. 복합바의 온도측정 장치를 꽂을곳이 없어서 온도를 측정할 수는 없었으나, 복합바에서의 온도변화를 예측한다면 간단한 bar에서 보다 열이 전달되는 현상(즉,전도)이 느려질 것 같다.세 번째 실험에서는 단면적을 첫 번째 실험보다 작게하여 온도를 측정하였다. 그러나 이것도 마찬가지로 온도측정 장치를 꽂을수 있는 곳이 없어서 측정할수 없었다. 만약 예측한다면 이미 열전도 기본법칙인Fourier's law에서 살펴보았듯이 열전도 속도는 빨라질 것이다. 이유는 면적이 넓을수록 열의 이동 넓게 퍼져나가야 하므로 이동속도는 느리게 되는 것이 당연할 것이다.1)대류,복사 (열전달)의 개념, 이론식, 적용예를 조사하시오.대류대류는 물이나 공기 같은 유체(흐를 수 있는 유동적인 물질)가 가열될때열에 의해 상하가 뒤바뀌며 순환하는 현상.유체가 부분적으로 가열되어 온도가 높아지면(물의 4℃ 이하와 같은 경우는 제외), 그 부분이 팽창하여 밀도가 작아지기 때문에 부력이 생겨 위로 올라가고, 대신 위에 있던 온도가 낮고 밀도가 큰 부분이 내려온다. 이러한 과정을 되풀이함으로써 물질 자신의 운동에 의해 열을 전달하는 현상을 말한다.예) 라면을 끓일때 보면가운데부분은 물이 올라오고 가장자리부분은 밑으로 내려감..구름이 생성되는것도 공기의 대류에 의해 일어나는 현상.(지표면에서 공기덩어리가 가열되면 대류현상에 의해 주변공기보다 상승하게 되고 구름이 만들어질수있는 높이까지 올라가면서 구름으로 변하게됨)복사복사는 어떤 에너지가 직접 이동하는 현상.(대표적인예 태양 복사 에너지)태양과 지구 사이에는 아무것도 없는 우주 공간에서 매질없이 태양에서 나온 에너지가 직접 지구까지 전해져 오는게 바로 태양복사 에너지이다.예) 겨울에 전기난로를 쬘때도 난로의 열에너지가 손까지 느껴지는것도 복사의 원리.
컴퓨터를이용한계측실험
