[전기 기초] 벡터와 스칼라

스칼라(scalar)
- 크기만 가진 물리량
- 스칼라량(scalar quantity)
- 시간, 길이, 질량, 온도, 면적, 체적, 일, 에너지, 전력, 밀도, 속력, 저항, 전하량 등
- 기호 A, B, C ... 등을 사용

벡터(vector)
- 크기와 방향을 가진 물리량
- 벡터량(vector quantity)
- 변위(거리, displacement), 힘, 토크, 모멘트, 속도, 가속도, 전계, 자계 등
- 다음과 같은 기호 사용



끝.

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

공압 속도 제어: 미터인 vs 미터아웃

이미지
Understanding Flow Controls: Meter-In vs Meter-Out 에어실린더에 작용하는 힘은 압력조절기(pressure regulator)에 의해 결정됩니다. 그리고 피스톤이 움직이는 속도는 속도제어(flow control) 밸브를 통해 이루어집니다. 실린더의 각 포트마다 속도제어 밸브가 설치되어 인출과 인입 속도를 제어하게 됩니다. 아래는 속도제어 밸브의 구조입니다. 위 그림에 대한 기호는 아래와 같이 표기됩니다. 미터아웃(Meter-Out) 방식의 실린더 속도제어 아래 그림은 미터아웃 방식에 대한 도식입니다. 미터인(Meter-In) 방식의 실린더 속도제어 아래 그림은 미터인 방식에 대한 도식입니다. 끝.
Read more »

[PLC] PLC 아날로그 입출력 기본

이미지
 PLC 아날로그 입출력 개념 및 결선  아날로그 신호가 PLC로 들어오면 우선 A/D 컨버터(Analog-Digital Converter)를 거치게 됩니다. A/D 컨버터는 아날로그 형태의 신호를 PLC에서 처리 가능하도록 디지털 형태로 변환시켜 줍니다.  PLC에서 다루는 아날로그 신호는 아래와 같은 형태가 있습니다. - 전압(Voltage) - 전류(Current) - 저항(Resistance) 신호의 형태에 따라 신호가 취급되는 값의 범위가 있습니다. 가장 흔히 사용되는 형태는 전류 형태이며 4-20mA 값을 주로 사용합니다. A/D 컨버터가 아날로그 값을 디지털로 변환할 때 사용되는 bit수를 분해능이라 합니다. 일반적으로는 16bit 길이가 사용됩니다. 다시말해 4-20mA 사이의 16mA를 16bit로 쪼개어 표현한다는 의미입니다. 따라서 분해능에 사용된 bit수가 많을수록 더 세밀한 단위를 취급할 수 있습니다. 아래 그림은 4-20mA 출력을 가지는 온도 트랜스미터(temperature transmitter)의 예입니다. 온도 트랜스미터와 온도센서가 연결되어 있습니다. 온도 정보는 트랜스미터에서 섭씨 0~100도로 계량화(calibrated) 됩니다. 즉, 섭씨 0도는 4mA, 섭씨 100도는 20mA가 되는 것입니다. 위 그림에서 온도 정보는 PLC로 바로 들어오지 않고 트랜스미터를 거쳤습니다. 온도 정보를 PLC가 바로 해석하기 보다는 트랜스미터에서 해석하여 전압이나 전류 형태로 변환하여 PLC의 전압/전류 아날로그 카드로 연결됩니다. 만약 트랜스미터가 없다면, 온도센서의 정보를 해석하기 위해 PLC에는 온도입력 모듈이 별도로 필요하게 됩니다. 전압/전류 아날로그 입력카드를 사용하면, 온도센서가 아니더라도 다양한 형태의 아날로그 데이터를 트랜스미터 전압/전류 형태로 취급할 수 있으므로, 좀 더 유현한 구조가 됩니다. 아날로그 입력 모듈의 결선법은 입력 신호가 전압인지, 전류인지에 따라 다릅니다. 전압/전류은 저항과 연...
Read more »

[아두이노] 가변저항(Potential Divider)과 전압분배(Voltage Divider)

이미지
위 그림에서 (a)는 전압분배(Voltage Divider), (b)는 가변저항(Potential Divider)입니다. 전압분배는 고정된 두개의 저항으로 구성됩니다. 가변저항은 전압분배와 구조적으로 비슷하나 하나의 저항을 특정 지점을 기준으로 둘로 나누게 되며, 이 특정 지점은 임의로 조절 가능한 구조로 되어 있습니다. 위 그림에서 전압분배나 가변저항 모두 두 저항 사이에 Vd 포인트가 위치하고, 저항 R1, R2 크기를 조절할 수 있느냐 없느냐가 차이점입니다. 전압분배와 가변저항 둘 모두, 직렬로 연결된 두 저항의 크기에 따라 인가되는 공급 전압이 달라지는 원리를 이용하며, 공급전원을 원하는 크기로 출력하기 위해서 사용합니다. 아래 그림은 동일한 저항값을 가지는 R1, R2가 직렬로 연결되어 있는 회로입니다. Vin은 총 전압이고, R1, R2에 나누어 인가됩니다. 결론적으로 Vout은 Vin과 다른 전압을 가지게 됩니다. 각 저항 R1, R2에 얼마의 전압이 인가될지는 두 저항의 상대적인 크기와 총 저항의 크기로 결정됩니다. 그 공식은 아래와 같습니다. 아래 회로를 봅시다. Vin이 5V이고 R1 is 1KΩ and R2 is 10KΩ인 경우 Vout에 인가되는 전압은 얼마일까요?  가변저항은 다양한 저항값을 가진 제품들이 있습니다. 예를 들어 10KΩ 가변저항의 경우 0Ω에서 최대 10KΩ까지 저항값을 변경할 수 있습니다. 그럼 아두이노와 가변저항을 이용하여 LED의 밝기를 조절해 보겠습니다. 우선 가변저항은 아래와 같은 구조를 가집니다. 3개의 핀으로 구성되어 있고, Vref-Ground 핀을 통해서 공급전원을 인가하면 ouput 쪽으로 가변저항에 의해 조정된 출력전압이 인가됩니다. 우선, 아두이노 우노와 220옴 저항, LED를 이용하여 위와 같은 회로를 구성합니다. 그리고 아두이노 IDE를 이용하여 아래와 같이 코드를 입력합니다. const int ledPin = 9;  //pin 9의 PWM 기능을 이용합니다. ...
Read more »

Industrial Control with Relay: 파워릴레이와 범용릴레이

이미지
Relay: Power Relay vs General-Purpose Relay 릴레이는 크게 두 부분으로 구성됩니다. 주접점과 보조접점으로 구성된 파트와 이 점접들을 움직이게 하는 코일과 코어로 구성된 전자석 + 복귀 스프링 파트입니다. 코일(coil)이 감긴 코어(core)에 전류를 흘리면 자석이 되어 접점을 코일쪽으로 당기게 되고, 떨어져 있던 두 접점(electric contact)이 붙게 되면서 부하(load)쪽에 전류가 흐르게 됩니다. 보조회로(auxiliary circuit)과 전력회로(power circuit)은 물리적으로 분리되어 있기 때문에 전기적으로 서로 간섭하지 않습니다. 결과적으로 보조회로에 전류를 흘리고 차단함으로써, 전력회로에 연결되어 있는 부하(load)를 ON-OFF할 수 있게 되는 것입니다. 보조회로는 상대적으로 매우 작은, 수 mA 정도의 전류로 구동됩니다. 보조회로와 대조적으로 전력회로에는 매우 큰 전류가 흐를수 있습니다. 감당할 전류의 양이 클수록 릴레이의 크기 또한 커지게 됩니다.  보조회로로 전자석을 구동시킬 때 전압강하(voltage drop)가 일어납니다. 전압강하는 전선의 길이가 길어질수록 커지고, 전선의 두께가 클수록 작아집니다. 보조회로에 적정한 전압이 인가되도록 전선의 길이와 두께에 유의해야 합니다. 보조회로는 교류 외에도 직류로 구동 가능한 모델도 있습니다. 코일이 소모하는 에너지는 릴레이의 크기에 비례하여 커지며, 대개는 몇 Watt 수준입니다. 코일이 구동되면서 내부 접점이 붙기 위해서는 기계적인 움직임이 필요하고, 이로 인해 부하쪽으로 통전되기까지 10-50 msec 수준의 지연이 발생합니다. 이와 같이 전기적인 파츠와 기계적인 파츠가 결합되어 있는 릴레이를 전기기계식(electro-mechanical) 릴레이라 합니다. 이는 반도체로 만들어지는 solid state relay와 대조됩니다. 파워릴레이 (Power Relays) 파워릴레이는 모터와 같이 상대적으로 부하가 큰 장치들을 구동시키기 위...
Read more »

제너 다이오드에 저항을 연결하는 이유

이미지
Why do we connect a resistor before a Zener diode? 아래 회로를 통해 저항의 크기를 변화시키면 어떠한 패턴이 발생하는지 살펴보겠습니다. 아래 그림에서 3개의 병렬회로에는 각각 12V가 인가됩니다. 그리고 동일한 제너 다이오드가 연결되어 있고 각각의 제너 다이오드 앞단에 60R, 6R, 0.6R 저항이 연결되어 있습니다. 그림에서 알수 있듯이 저항의 값을 줄이면 제너 다이오드에 걸리는 전류값이 증가합니다. 제너 다이오드에 흐르는 전류가 증가하면 덩달아 제너 다이오드에서 소비전력이 높아질 것이고, 과열로 인하여 다이오드가 손상될 것입니다. 따라서 제너 다이오드 앞단에 연결된 저항은 다이오드에 과전류가 흐르는 것을 막기 위해 사용합니다. 아래 데이터시트를 통해 좀더 구체적인 예를 들어 보겠습니다. 첫번째 항목인 P D 는 손실전력을 의미합니다. 위 시트상 P D =500mW입니다. 제너 전압 V Z 가 결정되어 있다면 아래 조건을 만족하도록 저항을 선택해야 합니다. 예를 들어 제너 전압이 V Z =5.1V 인 경우, 아래와 같이 최대 전류를 구할 수 있습니다. 이제 98mA를 초과하지 않도록 적절한 저항을 선택하여 제너 다이오드 앞단에 연결해 주면 됩니다. 끝.
Read more »

전력(kW) 계산하기 (직류, 교류 단상, 교류 삼상)

전력(kW) 계산하기 (직류, 교류 단상, 교류 삼상) 전류(A)와 전압(V)를 알고 있는 경우, 전압원이 종류에 따라 전력(kW)을 어떻게 계산하는지 보겠습니다. DC amps to kilowatts calculation (직류) 직류는 단순히 전류와 전압을 곱하고 1000으로 나누면 kW 단위의 전력을 구할 수 있습니다. P (kW) = I (A) × V (V) / 1000 AC single phase amps to kilowatts calculation (교류 단상) 교류 단상의 경우 역률(Power Factor)를 곱한 뒤, 전류와 RMS 전압을 곱하고, 1000으로 나누면 kW 단위의 전력을 구할 수 있습니다. P (kW) = PF × I (A) × V (V) / 1000 AC three phase amps to kilowatts calculation (교류 삼상) Calculation with line to line voltage (상간 전압 이용시) 교류 삼상의 상간 전압을 이용하여 전력을 구하는 경우, √3과 역률(Power Factor)을 곱하고, 위상 전류(phase current)와 두 활선 사이의 RMS 전압을 곱합니다. 그리고 1000으로 나누어 kW 단위의 전력을 구합니다. P (kW) = √3 × PF × I (A) × V L-L(V) / 1000 Calculation with line to neutral voltage (활선-중립선 이용시) 교류 삼상의 활선-중립선 전압을 이용하여 전력을 구하는 경우, 3과 역률(Power Factor)을 곱하고, 위상 전류(phase current)와  두 활선 사이의 RMS 전압을 곱합니다. 그리고 1000으로 나누어 kW 단위의 전력을 구합니다. P (kW) = 3 × PF × I (A) × V L-N(V) / 1000 끝.
Read more »

NPN, PNP 트랜지스터 차이점

이미지
Difference Between an NPN and a PNP Transistor 위 그림에서 기호는 아래 의미입니다. B: BASE C: COLLECTOR E: EMITTER NPN, PNP 둘다 BJT(bipolar junction transistor: 접합형  트랜지스터)입니다. 전류를 이용하여 제어가 되며, 전류를 증폭하는 기능이 있습니다. base에 전류가 흐르면, emitter와 collector 사이에는 더 많은 전류가 흐르게 됩니다. 즉, base는 emitter-collector 간 전류를 흐르게 하는 스위치 역할과 더불어 전류 증폭기 역할을 하게 됩니다. 이는 NPN, PNP 구분에 상관없이 동일한 특성입니다. NPN, PNP 트랜지스터의 차이는, 트랜지스터 핀에 전원이 인가되는 방법의 차이에 기인합니다. NPN 트랜지스터는 collector와 base에 양전압을 연결합니다.  NPN 트랜지스터의 base에 양전압이 인가되면 emitter 방향으로 전류가 공급(sourcing, 소스)가 되면서 collector-emitter간 연결이 만들어지고, 전류도 흐르게 됩니다. 다시 정리하자면, base에 임계전압인 0.7V이상의 전압이 인가되면 전류는 base에서 emitter로 흐르게 되고, 덩달아 collector-emitter간에 흐르는 전류도 점차 증가하게 되는 형태입니다. PNP 트랜지스터는 emitter에 양전압을 연결하고, base에 음전압(또는, emitter에 인가된 전압보다 낮은 전압)을 연결합니다. PNP 트랜지스터는 base에 음전압이 인가되면 base에서 ground 방향으로 전류가 빠지면서(sink, 싱크) emitter-collector간 연결이 만들어지고 전류가 흐르게 됩니다. NPN, PNP 트랜지스터는 emitter-collector간 전류의 방향이 다르기 때문에, 위 그림에서 확인할 수 있듯이 부하(load)가 연결되는 위치 또한 다르게 됩니다. 끝.
Read more »

[PLC] 프로그래밍 - SFC Conversion 기법 (1)

이미지
PLC 프로그램 작성시 직관에 의존하여 프로그램 입력을 시작하며, 특정한 설계방법 없이 수정을 반복하여 원하는 결과가 나올때까지 반복하게 됩니다. 물론 이러한 방법이 잘못된 것은 아니지만, 향후 수정 및 분석시 어려움을 주는 원인임은 분명합니다. 프로그램을 작성하기 전에 설계-구현 방법을 정립한 후 프로그램을 작성하게 되면, 향후 유지보수가 좀 더 수월합니다. 이 글에서는 SFC(Sequential Function Chart)를 이용한 설계와 래더 다이어그램을 이용한 구현방법에 대해 소개하고자 합니다. 일부 PLC는 SFC를 프로그래밍 언어로 지원하기 때문에 SFC로 설계한 내용을 그대로 프로그램 형태로 옮길 수 있지만, 대다수 현장에서는 래더 다이어그램을 주로 사용하기 때문에 구현 언어는 래더 다이어그램으로 진행합니다. 래더 다이어그램으로 작성된 프로그램은 분석이 어려운 단점이 있지만, 설계-구현 방법이 정립되어 있다면, 래더로 구현된 프로그램으로부터 설계를 추론할 수 있게 됩니다. 이 글에서는 SFC에 대한 설명은 생략하고, SFC로 기술된 작업 프로세스를 어떻게 래더로 구현하는지에 대해 설명합니다. 우선 아래는 SFC로 기술된 작업 프로세스의 예입니다. 첫번째 열에서 나타난 숫자들은 스탭번호를 의미하고, 두번째 열에는 해당 숫자의 스텝에서 행해지는 내용을 설명합니다. "C0.1=RESET"은 스텝0에서 스텝1로 전이(TRANSITION)되는 조건을 의미하며, 여기서는 RESET 버튼을 누르면 스텝이 0에서 1로 전이된다는 뜻입니다. 아래 그림은 각 스텝에서 솔레이노이드 동작을 기술하는 타이밍 다이어그램입니다. 아래 그림은 작업 프로세스를 구현하는 래더 다이어그램 프로그램 패턴입니다. 각 스탭에 해당하는 릴레이 코일이 존재하고, 해당 코일을 구동시키는 조건과 코일 자기유지가 해제되는 조건을 SFC와 대조하면서 분석하면 구현 패턴이 이해가 되실 겁니다. 아래 그림은 솔레노이드 구동용 래더 다이어그램입니다. 여러 래더 다이어그램 구현 방법중,...
Read more »

[전기 기초] 전력공식 P=VI 유도

이미지
전력 공식 P=VI가 유도되는 간단한 방법을 공유합니다. 우선 전력(Power)의 정의는 아래와 같습니다. p = 전력, 단위 W(와트) w = 에너지, 단위 J(줄) t = 시간, 단위 s(초) 즉, 전력은 단위 시간 당 에너지의 양입니다. 다시 말해, 시간 당 얼마 만큼의 에너지를 전달할 수 있는지 나타내는 척도입니다.  그리고 전류의 정의는 아래와 같습니다. i = 전류, 단위 A(암페어) q = 전하량, 단위 C(쿨롬) t = 시간, 단위 s(초) 즉, 단위 시간 당 전하량입니다. 전압의 정의는 아래와 같습니다. v = 전압, 단위 V(볼트) w = 에너지, 단위 J(줄) q = 전하량, 단위 C(쿨롬) 즉, 단위 전하량 당 에너지 양입니다. 전력 정의식은 아래와 같이 변형이 가능합니다. 위 식에 전류와 전압의 식을 대입하면 아래와 같이 정리됩니다. p = 전력, 단위 W(와트) v = 전압, 단위 V(볼트) i = 전류, 단위 A(암페어) 즉, 전력은 전압 곱하기 전류입니다. 끝.
Read more »

[스마트팜] 코코피트 수경재배

  코코피트 수경재배: 탑 드립 방식과 배수층 구성을 위한 최적의 조합 실내에서 토마토, 고추, 바질 등 다양한 채소를 재배하고자 하는 분들에게, 코코피트 는 이상적인 수경재배 배지로 손꼽힙니다. 코코피트는 뿌리 활착이 좋고 수분을 잘 유지하며, 배수성도 우수한 특성을 가지고 있습니다. 이번 글에서는 탑 드립 방식 과 배수층 구성 을 위한 최적의 소재들에 대해 알아보겠습니다. 1. 탑 드립 방식이란? 탑 드립 방식 은 수경재배에서 점적 관수 시스템 으로, 일정한 시간 간격으로 물이나 영양액을 드립으로 공급하는 방식입니다. 이 방법은 과습을 방지 하고, 정확한 수분과 영양 공급 이 가능하여, 뿌리 환경을 최적화할 수 있습니다. 코코피트 에 적합한 방식으로, 뿌리의 수분과 영양 공급을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 장점 : 정밀한 수분 공급, 자동화 용이, 과습 방지 단점 : 설치 초기에는 세밀한 관리 필요 2. 배수층/필터의 중요성 배수층은 수경재배에서 과습 방지 와 산소 공급 의 중요한 역할을 합니다. 배수층 을 제대로 구성하지 않으면 뿌리가 물에 잠겨 뿌리 부패 를 초래할 수 있습니다. 또한, 배수층 아래 필터 역할 을 하는 소재를 사용하여 코코피트 가 빠져나가지 않도록 해야 합니다. 추천 배수층 소재 펄라이트 (Perlite) 배수성, 통기성 우수 가볍고, 사용이 용이 단점 : 자주 관리해야 하고, 시간이 지나면 입자가 미세해질 수 있음 레카볼 (LECA) 배수와 공기층 을 동시에 형성 재사용 가능 한 소재로 환경 친화적 단점 : 가격이 상대적으로 비쌈 피트모스 혼합용 마사토 구조 지지력 강함 배수성 도 적당 단점 : 다소 무겁고, 배수성을 위해 조정이 필요함 부직포 (Non-woven Fabric) 코코피트 유실 방지 물은 통과시키며, 과도한 배수를 막아줌 단점 : 과도하게 두껍게 깔면 물빠짐 저하 3. 배수...
Read more »