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경북대 기초전자실험 (센서) A+레포트 입니다.

기계공학부 8조 B반실험 1 광센서1. 실험목적여러 색깔의 시편에 따른 투과형 광센서의 특성을 이해하고 그 원리를 파악할 수 있다.2. 이론 및 실험방법2-1. 이론‘광센서’는 사람의 눈에 해당하는 장치로, 기본적으로 물체의 빛을 감지할 수 있다. 하지만, 모듈형 광센서는 빛 자체를 정량적으로 검출하기보다는 빛을 이용하여 물체의 유무를 검출하거나, 속도나 위치의 결정에 이용되기도 하며, 레벨검출, 특정 표시의 식별 등에 많이 이용하고 있다.이와 같이 광센서의 응용 분야는 넓은데, 그 만큼 종류도 여러 가지로 나눌 수 있다. 투광부(sender or emitter)와 수광부(receiver)의 구성 여부에 따라 일체형과 분리형으로 나눌 수 있고, 감지할 수 있는 방식에 따라 반사형, 투과형로 나눌 수 있다. 이중 일체형은 직접 반사형파 거울 반사형 두 가지로 나눌 수 있다. 물론 주변 환경에 의한 영향(온도, 기계적 변형)이 우려되거나 미소 부분의 검출에 사용되는 광파이버(Optical Fiber)센서도 이들의 형태로 나눠진다.투과형 광센서 모듈 Proximity Photo Sensor (OS6900-9,10)투과형 광센서는 빛을 내보내는 투광부와 빛을 받아들이는 수광부가 서로 다른 몸체로 구성되어 있다. 투광부와 수광부가 서로 마주한 상태에서 광축을 맞추어 놓고 이 사이를 물체가 통과함에 따라 빛의 차단과 전달이 이루어지게 하여 출력신호를 만들어내는 센서이다.이러한 형태의 센서는 투명한 물체의 검출은 곤란하며 여러 개의 센서를 상하에 수직적으로 배치되어 사용할 때는 빛의 확산에 의한 오류를 가져 올 수 있으므로 유의하여야한다.투과형 광센서 실험 실습을 위한 운용프로그램 화면3-1. 실험방법① 작업용 프로파일에 ED-6831, ED-6832, PS-7400-2, OS6900-9,10을 배치한다.② AC220V 전원 선을 이용하여 ED-6831과 PS-7400-2에 전원을 연결한다.③ Serial Cable 을 이용하여 PC와 ED-6831을 연결하고, ED-68{C _{a} ```+``C _{b}} 이와 같이, 센서에 사람이 침입하면 센서전극과 대지사이의 정전용량은 크게 증가한다. 정전용량형 근접센서(스위치)의 특징을 요약하면 다음과 같다.(1)장점 : 유도형 근접센서와 달리 전계가 검출매체로 사용되므로 금속뿐만 아니라 유전체도 검출할 수 있다. 또 유전체의 차이로 검출하므로 비금속 용기(종이, 유리, 플라스틱) 속에 들어있는 물체검지가 가능하다. 또, 검출물의 표면상태(광택, 색) 영향을 받지 않으며, 투명체의 검출도 가능하다.(2)단점 : 유도형에 비해 응답속도가 다소 늦다. 현재는 젖은 검출물체를 오동작 없이 검출 할 수 있는 정전 용량형 근접센서가 개발되고 있다.2)유도형 근접센서유도형 또는 고주파 발진형 근접센서는 금속물체(metallic object)의 검출에 사용되며, 특히 자성체에 대해서는 검출 감도가 양호하고, 검출 거리도 길다.페라이트 코어에 감긴 검출코일이 고주파 발진회로(oscillator circuit)의 일부를 구성하고 있다. 검출 코일에 교류전류를 흘려 고주파 자계를 발생시키고, 이 자계내부로 금속물체가 들어오면, 전자 유도 작용에 의해 금속도체 내부에 와전류(渦電流 : eddy current)가 흐르고, 열손실이 발생한다. 그로 인해 검출코일의 손실저항과 인덕턴스가 변한다. 이 변화를 발진회로의 발진 주파수 또는 발진진폭의 변화로 출력한다.2-2. 실험방법① 작업용 프로파일에 ED-6831, ED-6832, PS-7400-2, PS6900-1, SU6900-41을 배치한다.② AC220V 전원 선을 이용하여 ED-6831과 PS-7400-2에 전원을 연결한다.③ Serial Cable을 이용하여 PC와 ED-6831을 연결하고, ED-6831의 전원을 켠 후 운용 프로그램을 실행 시킨다.④“유도형 근접센서의 실험 실습 배선도”를 보고 회로연결 케이블을 이용하여 배선도에맞게 각 모듈을 연결한다.⑤ PS-7400-2의 전원을 켜고 ED-6832의 Select 스위치를 NPN TYPE에 설정한로 결과를 측정하는 방식이었지만 그 이용방안은 군사용, 산업용, 생활용 등등 매우 무궁무진하다고 할 수 있다. 또한 그 중요도 또한 높을 것이다.5. 활용유도형 근접센서는 측정하고자 하는 물체의 금속성의 유무를 판별하는데 아주 유용하게 활용될 수 있다. 예를 들면 땅속에 묻힌 지뢰나 금속성 보물, 공항 검색대에서 폭탄이나 위험한 흉기류 등을 색출해낼 때 쓸 수 있다. 또한 리니어 압축기의 압축기내 피스톤의 위치에 따른 인덕턴스의 변화를 활용하여 정확한 위치를 알아내는 공장 자동화(FA)의 용도로도 활용할 수 있다. 그리고 자성체·비자성체 금속 검출의 발진형과 비금속 검출이 가능한 정전 용량형의 근접 센서. 내환경·내열·내약품·내수 타입 등의 다양한 상품 군이 있다.실험 3 로드 셀(Load Cell)1. 실험 목적하중의 변화에 따른 LOAD CELL의 특성을 이해하고 원리를 파악할 수 있다.2. 이론 및 실험방법●LOAD CELL금속 재질의 탄성체에 스트레인 게이지를 부착하여, 하중에 따른 탄성체의 변형률을 전기적 신호로 변환시켜 출력하는 센서를 로드셀(LOAD CELL)이라 한다. 상용화된 로드셀은 인장과 압축이 발생하는 4개의 스트레인 게이지를 휘트스톤 브리지 형태로 결선하면서 각 접합 점에 영점보상, 온도보상 및 영(Young)율 보상용 저항을 부가하여 구성하며, 방습 및 기밀을 유지할 수 있는 구조로 제작한다.대부분의 로드 셀에는 초기저항이 350Ω인 스트레인 게이지가 많이 사용되고 있으며, 정밀도는 1/1000 ~ 1/5000 정도이다. 브리지 인가전압 1V에 대하여 최대하중에서 1 ~ 4 ㎷의 감도를 나타내며, 인가전압은 10 ~ 20 V 정도가 일반적이다. 정격부하에서의 변형 량은 0.2mm 이내가 되도록 설계하고 있으며, 고유진동수는 대부분 300㎐ 미만이다.한편, 로드 버튼에 가해지는 하중이 변형체에 수직방향이 아닌 경우에는 편 하중으로 인한 오차가 발생하게 되는데, 이때, 각도에 따른 측정 오차는 0.05 ~ 1 %/deg 정도로 나타난다.2과를 이용한다. 발생된 전압은 전류와 자장의 세기에 비례하며, 전류가 일정할 경우 자장의 세기에 비례하는 출력을 발생하지만 전압이 약하기 때문에 증폭하여 사용한다.2.1. 실험방법① 작업용 프로파일에 ED-6831, ED-6832, PS-7400-2, HS6830-8, AM6900-38, 6900-41을 배치한다.② AC220V 전원 선을 이용하여 ED-6831과 PS-7400-2에 전원을 연결한다.③ Serial Cable을 이용하여 PC와 ED-6831을 연결하고 ED-6831의 전원을 켠 후 운용프로그램 을 실행시킨다.④“Hall Sensor의 실험 실습 배선도”를 보고 회로연결 케이블을 이용하여 배선도에 맞게 각 모 듈을 연결한다.⑤ PS-7400-2의 전원을 켜고 ED-6832의 Select 스위치를 VOLTAGE에 설정한다.⑥ 운용 프로그램에서 Run ? Remote ? Reset 버튼을 차례대로 클릭한 후 DSO 화면에 흰색선 이 나타나는지 확인한다. (최종 세팅 시 Run과 Remote 버튼은 On된 상태로 표시된다.)⑦ 실험 Tab 중 “자기센서 ? Hall 소자”를 선택한 후 실험시작 버튼을 클릭하여 실험을 시작한 다.⑧ 시편세트(DS6900-40)에서 자석시편을 꺼내서 슬라이드 유닛(SU6830-41)에 고정하고, Amplifier Module(AM6900-38)의 OFFSET 조정볼륨을 이용하여 기본 출력 전압을 7.5[V]에 설정한다. ( Amplifier Mudule의 적색 스위치는 모두 OFF시킨다. )⑨ 슬라이드 유닛(SU6900-41)을 이용하여 자석을 Hall Sensor에 가까이 접근하도록 해보자. 자 석의 극성이 검출되는가? 자석을 반대로 고정하여 이 과정을 반복해 본다.⑩ 슬라이드 유닛(SU6900-41)을 이용하여 자석과 Hall Sensor 거리를 변화시켜가며 Hall Sensor의 출력 값을 기록한다.3. 실험 결과거리 ( ㎝ )출력 전압 ( S )출력 전압 ( N )23.85 [V]11.35 [V]45.05 [V]9파 센서는 음파의 메아리 현상을 이용한 것으로 기본적인 원리를 살펴보면, 음파를 발생시키는 송신 부분이 있어 음파가 되돌아온 시간차를 분석하여 물체의 유무를 감지하거나 대상물의 거리를 측정한다. 초음파 센서의 구성은 트랜스듀서, 분석기, 및 출력회로로 대별할 수 있다.초음파 센서의 거리 측정원리는 센서에서 발사된 초음파 펄스가 측정물의 표면에서 반사되어 되돌아 올 때까지의 지연 시간을 측정하고, 공기 중에서 초음파의 온도에 따른 음속을 보상하여 거리를 산출하는 방법을 사용한다. 음파의 전파 속도는 공기 중에서 340m/sec이고, 수중에서는 1480m/sec이다. 초음파는 온도에 민감하며, 매질의 온도를 고려하여야 한다. 일반적으로 공기 중에서의 음속은 다음의 식으로 구할 수 있다.V``=`331.5``+`0.607T 여기서, T는 섭씨온도이고, 이 식으로부터 공기 중에서 온도가 1℃ 변함에 따라 음속은 0.17%씩 변화하기 때문에 온도를 측정하여 음속을 보상하여야 한다. 대상물까지의 거리를 측정하기 위한 관계식은 다음과 같다.L``=`(0.5)Vt2.2. 실험방법① 작업용 프로파일에 ED-6831, ED-6832, PS-7400-2, US6830-15, SD6900-25,MC6900-37을 배치한다.② AC220V 전원 선을 이용하여 ED-6831과 PS-7400-2에 전원을 연결한다.③ Serial Cable을 이용하여 PC와 ED-6831을 연결하고 ED-6831의 전원을 켠 후 운용프로그램 을 실행시킨다.④ "초음파 센서의 실험 실습 배선도”를 보고 회로연결 케이블을 이용하여 배선도에 맞게 각 모 듈을 연결한다.⑤ PS-7400-2의 전원을 켜고 ED-6832의 Select 스위치를 VOLTAGE에 설정한다.⑥ 운용 프로그램에서 Run ? Remote ? Reset 버튼을 차례대로 클릭한 후 DSO 화면에 흰색선 이 나타나는지 확인한다. (최종 세팅 시 Run과 Remote 버튼은 On된 상태로 표시된다.)⑦ 실험 Tab 중 “음향센서 ? 초음파센서”를다.

공학/기술| 2018.04.22| 15페이지| 1,500원| 조회(240)

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경북대 기초전자실험 (Active Filter) A+레포트 입니다. 평가A+최고예요

기계공학부 8조 B반1. 실험 목적1)Active Filter 회로의 특징을 안다.2)Active Filter 회로를 통해 입력 주파수와 출력 전압과의 관계를 도출한 뒤, ‘실험-1 저역 통과 여파기(LPF)’ 에서는 입력 주파수가 증가할수록 출력 전압이 감소하는 경향을 보이는 것을 확인하고, ‘실험-2 고역 통과 여파기(HPF)’ 에서는 입력 주파수가 증가할수록 출력 전압도 증가하는 경향을 보이는 것을 확인한다.3)스위치를 다르게 연결할 때, 출력 전압-입력 주파수 그래프의 모양이 변하는 이유를 이해한다.2. 이론전기전자공학에서, Filter(필터)란 특정 주파수는 통과시키고 그 외 주파수는 차단하는 회로를 의미한다. 필터를 이용하여, 우리가 원하는 주파수는 통과시키고, 원하지 않는 주파수는 통과시키지 않도록 할 수 있다.Filter에는 구성요소에 따라 RC 필터, LC 필터 등으로 나뉜다. 여기서 R은 저항(Resistance)을 의미하고, L은 코일(Inductor), C는 축전기(Capacitor)를 의미한다. 이 중 L과 C의 주파수 특성에 대해 알아보자.왼쪽은 인덕터(L)의 주파수 특성 중 S21, 즉 주파수통과 특성을 보여준 그래프이다. 자세히 보시면 아시겠지만, 주파수가 높아질수록 잘 통과하지 못하고 있다. 그리고 L값이 높아질수록 더더욱 통과하지 못하고 있다. 인덕터는 (L값에 따라) 고주파 신호의 통과를 억제하고 있다. 그리고 오른쪽은 캐패시터(C)의 주파수 특성 중 S21, 즉 주파수통과 특성을 보여준 그래프이다. 인덕터와는 정반대로 주파수가 낮을수록 잘 통과하지 못하고 있다. 그리고 C값이 높아질수록 저주파는 물론 고주파 성분이 더 많이 통과하고 있다. 캐패시터는 (C값에 따라) 고주파 신호를 더 잘 통과해내고 있다.옆 그림은 'OP AMP'를 나타낸 것이다. RC회로에서, R과 C의 개수에 따라 ‘~차’라는 말을 앞에 붙인다. 예를 들어, 그림 10-1 (a)의 경우에는 '1차 Low Pass Passive Filter(RC)'(저역 통또는 차단 주파수)f _{c}(Cut off frequency)는f _{c} = {1} over {2 pi sqrt {R _{1} R _{2} C _{1} C _{2}}}(R _{1} ,`R _{2} : 저항,C _{1} ,`C _{2} : 축전기의 전기 용량)가 된다. 식을 좀 더 간단하게 하려고 그림 8-2에서처럼R _{1} =R _{2} =R,C _{1} =C _{2} =C(이것을 동치라고 한다)라 하면,f _{c} = {1} over {2 pi RC}라고 할 수 있다.저역 통과 여파기(LPF)를 통해 주파수와 출력 전압과의 관계를 대략적으로 알아보면 그림 10-4 (b)와 같이 된다. 10-4 (b)는 입력 전압이2V인 경우이고, OP AMP를 사용하지 않아 초기 상태의 입력 전압과 출력 전압은2V로 서로 같다.{V _{o}} over {V _{i}} = {1} over {sqrt {2}}일 때 응답은 3dB 만큼 감소하는데, 이때의 주파수 값을f _{c}라고 한다.고역 통과 여파기(HPF)는 특정 주파수 이상의 주파수를 통과시키는 필터를 말한다. LPF와의 차이는C와R의 위치를 바꾼 것이라 할 수 있다.위 그림은 R과 L을 사용한 Passive HPF 회로인데 여기서V _{i}와V _{0}의 관계는 다음과 같다.{V _{0}} over {V _{i}} = {i omega L} over {R+i omega _{0} L} = {i omega {L} over {R}} over {1+i omega {L} over {R}} 여기서 주파수가 감소하여 일정한 값f _{c}보다 작게 되면V _{0}/V _{i}는 0에 가까워지는 것을 알 수 있다. 따라서 위 식을V _{0}에 관한 식으로 바꾸면V _{i}의 주파수가f _{c}보다 작아질수록V _{0}는 0에 가까워지고V _{i}에서 높은 주파수 성분만이V _{0}에 나타나는 것을 알 수 있다. HPF는 이런 원리로 작동되는 것이다.그림 8-5와 같은 2차 VCVS 고역 통과 여파기(HPF) 동치 회로에서도 차단 주IS-1400에 인식시키는 데에 이용② M-8 ACTIVE FILTER : LPF, HPF, BPF가 짜여져 있는 회로 판③ CBIS(Computer Based Instrument System)-1400 : 컴퓨터를 통해 Active Filter 회로구성을 설정하는데 이용④ DS1410, CBIS-1400 관련 소프트웨어3-2. 실험 방법1) 실험을 시작하기 전에(1) M-8 ACTIVE FILTER를 DS-1410에 끼우고, DS-1410과 CBIS-1400의 전원을 켠다.(2) CBIS-1400과 연결된 컴퓨터를 실행시키고, CBIS-1400 장비와 연결한다.2) 실험-1 저역 통과 여파기(Low Pass Filter, LPF)그림 8-3(1) 그림 8-3처럼, SW1-1과 SW1-2를 a지점에 위치하여C _{1-1} =0.033 mu F,C _{1-3} =0.033 mu F가 연결된 회로를 구성한다.(2) FG(Function Generator : 함수 발생기)를 TP1-1에 연결한다.(3) DSO(또는 OSC) Channel-1을 TP1-1로 연결하여 입력전압을, Channel-2를 TP1-3로 연결하여 출력전압을 관찰한다.(4) 편의상, 입력 전압을 약1 V로 맞춘다.(5) FG의 출력을 sine파 200Hz, 1Vp-p(peak to peak : (+)최대값과 (-)최대값 사이의 전압)가 되도록 설정한다.(6) 출력전압의 크기를 DSO(또는 OSC)를 이용하여 측정하고 에 기록한다. (은 아래 실험결과 참조)(7) 와 같이 FG를 이용하여 주파수를 변화해 가면서 출력전압을 측정한다. 측정한 값을 에 기록한다.(8) 그림 8-4처럼, SW1-1과 SW1-2를 b지점에 위치하여C _{1-2} =C _{1-4} =0.068 mu F이 연결된 회로를 구성한다.(9) 과정 (2)~(7)을 반복하여 결과 값을 의 해당 칸에 기록한다.3) 실험-2 고역 통과 여파기(High Pass Filter, HPF)(1) 그림 8-6과 같이, SW2-1과 SW2-2를 a지와 연결,R _{2-2} =R _{2-4} =10k OMEGA 일 때f _{c4} image 482.3Hz (3) 입력voltage : 1.438V입력주파수 [Hz]*************k1.2k1.4k1.6k1.8k2k출력 [V]a-a 연결0.1050.3500.7421.1601.5281.7901.9542.0562.1142.155b-b 연결0.3971.2731.8742.1092.1912.2202.2382.2472.2552.2565. 고찰 및 추가 조사Active LPF (1), (2)의 그래프를 보면, 그림 10-4 (b)처럼, 입력 주파수가 증가할수록 출력 전압은 감소하는 경향을 보인다. 즉, 실험이 제대로 이루어졌다고 할 수 있다. 마찬가지로, Active HPF (1), (2)의 그래프를 보면, 그림 10-5 (b)처럼 입력 주파수가 증가할수록 출력 전압도 증가하는 경향을 보인다.하지만 Active LPF (1)에서와는 달리, Active LPF (2)에서는 입력 주파수가 증가함에 따라 출력 전압이 감소하는 폭이 더 작아야한다. LPF에서f _{c} = {1} over {2 pi sqrt {R _{1} R _{2} C _{1} C _{2}}}이므로,- Active LPF (1)f _{c1} = {1} over {2 pi sqrt {R _{1-1} R _{1-2} C _{1-1} C _{1-3}}} = {1} over {2 pi sqrt {4.7k OMEGA TIMES 4.7k OMEGA TIMES 0.033 mu F TIMES 0.033 mu F}} image 1026.144Hz(f _{c1} : Active LPF (1)에서의 차단 주파수, 참고로{1} over {OMEGA BULLET F} =1Hz)- Active LPF (2)f _{c2} = {1} over {2 pi sqrt {R _{1-1} R _{1-2} C _{1-2} C _{1-4}}} image 497.982Hz(f _{c2} : Active LPF (2)에서의 차단 주파수)에서f _{e LPF의 경우에서와 같은 방법으로 설명될 수 있다. 즉,C _{2-1} C _{2-2}는 일정하고,R _{2-1} R _{2-3} PREC R _{2-2} R _{2-4}이므로f _{c3} SUCC f _{c4}이다. (f _{c3} : Active HPF(1)에서의 차단 주파수,f _{c4} : Active HPF(2)에서의 차단 주파수)- 실험결과 그래프로 실험 1, 2의f _{c}를 구하는 방법 (dB 개념 포함, 3dB의 의미)dB, 즉 Decibel의 정의는 어떤 수치값 X에 대해 10 * log x 한 값이다.10 * log 10 = 10 dB10 * log 100 = 20 dB10 * log 1000 = 30 dB10 * log 10000 = 40 dB결국 dB 값이란 대상수치를 10을 밑수로 한 지수 값 * 10 값을 말하는 것이다. 한마디로 dB란 측정값 (전압, 전력)을 log스케일로 본 값이다.Filter의 -3dB 지점은 입력의 힘 또는 파워 (전압과 전류의 곱)가 출력으로 전달됐을 때, 절반으로 줄어드는 지점으로 차단주파수의 지점 또는 대역폭의 지점 선정에 사용된다.즉,P _{IN} TIMES {1} over {2} =P _{OUT} 이 되는 시점을 차단되는 지점이라 정의된 것이다. 이것을 좀 더 수식을 써서 정리를 하면10log(0.5)=10 TIMES (-0.301)=-3.01dB 가 된다. 이를 힘이 아닌 전압의 시점에서 바라본다면P=V TIMES I 인데 힘이 절반으로 감소 시, 전압과 전류가 같은 비율로 감소하므로P= {1} over {sqrt {2}} V TIMES {1} over {sqrt {2}} TIMES I=V _{out} TIMES I _{out} 이다.I 를 1이라 놓으면I _{out} = {1} over {sqrt {2}} 가 되고V=1 이면V _{out} = {1} over {sqrt {2}} 이다. 전압 dB로 정리하면10log LEFT ( {1} over {sqrt {2}} RIGHT ) image -3d

공학/기술| 2018.04.22| 9페이지| 1,500원| 조회(404)

실험보고서, 결과보고서, 기계공학부, Active Filter 회로, 경북대 기..

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경북대 기초전자실험 (RLC회로) A+레포트 입니다. 평가A+최고예요

실험 보고서담당교수님 : 박일석 교수님담당조교님 : 김대곤 조교님실험날짜 : 2017-09-19실험제목 : RLC회로제출날짜 : 2017-09-268조 B반1. 실험 목적(1) R-L-C 직렬회로에 일정한 전압를 가한 뒤 오실로스코프를 이용하여 위상의 변화를 알아보고 임피던스, 리액턴스 공진주파수와 ?3dB, 3dB가 되는 주파수의 값과 3dB의 BW값을 알아본다.(2) R-L-C 병력회로에 일정한 전압를 가한 뒤 오실로스코프를 이용하여 위상의 변화를 알아보고 어드미턴스, 리액턴스 공진주파수와 ?3dB, 3dB가 되는 주파수의 값과 3dB의 BW값을 알아본다.2. 관련 이론용어 설명? 위상각 : 정현파의 시간적 변화를 나타내는 데 그림과 같이 시간의 기점을 정했을 때 φ로 나타내어지는 각도를 말한다. 이 때 정현파는 다음 식으로 나타내어진다. v＝Vm sin(ωt＋φ)φ의 단위는 rad 또는 도(度)이다.? 캐패시터 - C : 캐패시턴스(전하를 축적 또는 저장하는 장치의 능력의 척도)? 인덕터 - L : 코일의 인덕턴스(자기장 내에서 에너지를 저장하는 능력의 척도) Henrys = H 상사시켜서 측정 용이하게 만든다.? 오일러 항등식페이저 표시법의 기본: 복소수와 실수부를 표현? 리액턴스복소수로 나타내는 교류저항의 복소수 부분위상이 빠르면 유도성 리액턴스, 위상이 늦으면 용량성 리액턴스? 저항 (옴의 법칙)? Low pass Filter? R ? L - C 직렬회로의 공진과 대역폭? 평균값형식적으로 신호의 평균값을 계산하는 연산은 어떤 시간에 대해 신호파형을 적분? 실효값 : 교류의 크기를 교류와 동일한 일을 하는 직류의 크기로 바꿔 나타낸 값 교류파형을 갖는 전압을 편리하고 유용하게 측정하는 방법? 임피던스전기적인 방해물 이라는 뜻으로서 저항과 비슷한 의미복소 저항 회로 내에서 소스 전압이 다음과 같이 정의 한다.? 어드미턴스임피던스의 역수(逆數)이며, 직류회로의 컨덕턴스에 해당한다. 회로 내의 직류저항 ·자기 인덕턴스 ·커패시턴스 등과 주파수에 의해서 그 항 값이 커지며 전압위상이 전류위상보다 90도 빠르다.* 콘덴서는 주파수가 높을수록 저항 값이 작아지며 전류위상이 전압위상보다 90도 빠르다.즉, 코일과 콘덴서의 특성은 서로 정 반대의 성격을 갖는다.* 코일과 콘덴서를 직렬로 연결하고 주파수를 가변 하다보면 2개의 저항 값이 똑같은 주수가 있는데 이 주파수를 공진주파수(f0)라고 한다.* 저항 값이 같고 위상이 180도(90도+90도)차이가 남으로 합성저항은 "0" 이 되므로 전류는 최대가 된다.① 공진 조건 :② 공진 임피던스 : Z=R[Ω]③ 공진 시 전류 : I0=V/R [A]④ 직렬공진일 때 임피던스 Z=R 이 되어 임피던스는 최소, 전류는 최대가 된다.⑤ 공진 주파수 :⑥ 공진 곡선 : 공진회로에서 주파수에 대한 전류변화를 나타낸 곡선.⑦ 선택도 : 회로에서 원하는 주파수와 원하지 않는 주파수를 분리하는 것.? 대역폭 (Bandwidth = BW)증폭기에서 상한주파수와 하한 주파수 사이의 주파수폭을 말한다. 바꾸어 말하면 주파수 특성에 있어서 이득이 그 최댓값에서 3dB 저하하는 2점간의 주파수폭이다. 오실로스코프에서는 기준 주파수의 대응에 대하여 그 응답이 0.707(-3dB)이 되는 상한 주파수와 하한 주파수의 차를 말한다. 통상은 주파수차보다도 오히려 상한 주파수와 하한 주파수가 사양으로 된다.2-1. R-C 회로그림 8-2와 같이 저항R[Ω]과 캐패시턴스C [F]가 직렬로 접속된 회로에 각 주파수omega [rad/s],V[V]의 정현파 교류 전압을 인가했을 때R,C 에 흐르는 전류를I 라 하고,R,C 양단의 전압을 각각dot{V} _{R`} ,` dot{V _{C}} 이라고 하면 다음의 관계가 성립한다.dot{V _{R}} `=RI,``` dot{V _{C}} ``=`jX _{C} ` dot{I````} =`-j {1} over {omega C} ` dot{I````}##dot{V`````} =` dot{V _{R`}} `+` dot{V _{C}} `=`R` dot{I````} -j {1} C}} `=` {dot{V````}} over {R-jX _{C}} [A]##dot{Z```} `=`R`-j {1} over {omega C} ` 여기서,dot{Z```} =`R-j {1} over {omega C}를 회로의 임피던스(impedance)라 하고 전압과 전류와의 위상차theta 는theta =`tan ^{-1} {X _{C}} over {R} =`tan ^{-1} {1} over {omega CR}로 된다. 또dot{V` _{R}} `,` dot{V _{C}} ``,` dot{V````}의 위상관계를 나타내면 위의 그림과 8-2(b)와 같은 벡터도가 된다. 여기서V _{R}는dot{I````}와 동상이고,dot{V _{C}}는dot{I````}보다 90°늦으므로dot{V _{R}}과dot{V _{L}}의 벡터합인dot{V````}는dot{I````}보다theta 만큼 뒤지고 있음을 보여준다.또한dot{I````}와dot{Z````}의 절대 값을 구하면LEFT | dot{I````} RIGHT | =I= {V} over {sqrt {R ^{2} +( {1} over {omega C} ) ^{2}}} [A]##LEFT | dot{Z````} RIGHT | =Z= sqrt {R ^{2} +( {1} over {omega C} ) ^{2}} [ OMEGA ] 이 된다.위 그림에서 용량 리액턴스X _{C}에 걸리는 전압을V _{C}, 저항R에 걸리는 전압을V _{R}라 하면, 다음 식들이 성립된다.I``=` {V _{R}} over {R} [A]``또는`I`=` {V _{C}} over {X _{C}} [A]X _{C} =` {V _{C}} over {I} [ OMEGA ]`또는`X _{C} ``=` {V _{C}} over {V _{R}} R[ OMEGA ]V`=` sqrt {V _{R} ^{2} +V _{C} ^{2}}[V]theta `=`tan ^{-1} {V _{C}} over {V _{R}}[°]자세한 설명 : 위 그림의 회로는 AC 전원에 저항 위상차는 0°가 되며, 이것은 일반적으로 동상이라고 일컬어진다. 반면에 만약 회로가 완전히 캐패시터로만 되어있다면, 인가된 전압과 회로 전류사이의 위상차는 -90°가 된다. 저항과 캐패시턴스 두 성분이 모두 존재할 때의 위상차는 0°와 -90°사이가 된다.? R 양단 전압 : VR=IR, VR은 전류 I와 동상? 전류는 전압보다 θ[rad]만큼 위상이 앞선다.? 2-2. R-L 직렬 회로R-L회로에 쓰이는 소자 'L' : Inductor, [H], [mH], 유도성 임피던스지상회로 (전류가 전압보다 뒤진다)그림 8-1과 같이 저항R[Ω]과 인덕턴스L [H]가 직렬로 접속된 회로에 각 주파수omega [rad/s],V[V]의 정현파 교류 전압을 인가했을 때R,L 에 흐르는 전류를dot{I} 라 하고,R,L 양단의 전압을 각각dot{V _{R`}} ,` dot{V _{L}} 이라고 하면 다음의 관계가 성립한다.여기서 공급전압dotV는dot{V} _{R}과dot{V _{L}}의 합이므로가 되고여기서 를 회로의 임피던스라 하고 전압과 전류와의 위상차theta 는이 된다. 또dot{V} _{R},dot{V _{L}},dotV의 위상관계를 나타내면 그림 9-1(b)와 같은 벡터도가 된다. 여기서dot{V} _{R}는 와 동상이고dot{V _{L}}는theta 보다 90 빠르므로dot{V} _{R}와dot{V _{L}}의 벡터합인dotV는dot{I}보다 만큼 앞서고 있음을 보여주고 있다. 또한I}와Z의 절댓값을 구하면이 된다.그림 8-1(a)에서 유도 리액턴스X_{ L}에 걸리는 전압을{V _{L}}, 저항R에 걸리는 전압을V _{R}라 하면, 다음 식들이 성립된다.자세한 설명 : 위 그림의 회로는 AC 전원에 저항과 인덕터가 직렬로 연결되어있다. 이 회로의 전체 임피던스는 페이저R과 의jX _{L}합이 되어Z=R+jX _{L}으로 쓸 수 있다. R-L직렬회로는 페이저도 상에서 양의 부분인 제1사분면에 나타난다. R-L 직렬회로의 인덕터 양단 전압이R을 기준으로X _{LR=IR, VR은 전류 I와 동상? L 양단 전압 : VL=XLI=ωLI, VL은 전류 I보다 π/2[rad]만큼 앞선 위상? 전류는 전압보다 θ[rad]만큼 위상이 뒤진다. (지상회로-유도성)? 2-3. R-L-C 직렬 회로그림 9-1 과 같이 저항R [ Ω ], 인덕턴스L [H], 캐패시턴스C [F]가 직렬 회로에 각 주파수omega [rad/s]V [V]의 정현과 교류 전압을 정현파 교류 전압을 인가했을 때 R, L, C에 흐르는 전류를 I라 하고 R, C 양단의 전압을 각각dot { V} _{ R} ,dot { V _{ L} } ,dot { V _{ C} } 이라고 하면 다음의 관계가 성립한다.V = dot { V _{ R } }+dot { V _{ L} } +dot { V _{ C} }=R dot { I}+j omegaL dot{I}-j { 1} over {omegaC }dotI=[R +j(omegaL-{1}over{omegaC})]dotI =[R+j(X_L -X_C )]dotI=dotZ DOTIdotZ = R+j(X_L -X_C )=R+j(omegaL-1overomegaC )여기서,dotZ = R+j(X_L -X_C ) 를 회로의 임피던스(impedance)라 하고 전압과 전류와의 위상차theta는theta `=`tan ^{-1} {( omega L`-` {1} over {omega C} )} over {R}[rad]로 된다. 또dot{V _{R}} `,` dot{V _{L}} `,` dot{V _{C}} ``,` dot{V````} `의 위상관계를 나타내면 위의 그림 9-1 (b)와 같은 벡터도가 된다. 여기서 함성 리액턴스X`=` omega L`-` {1} over {omega C}의 값에 따라 전류의 크기와 위상각이 변화되며, 다음의 세 가지 경우를 생각 할 수 있다.(1)omega L``>` {1} over {omega C} 인 경우 : X > 0,theta > 0 이면 유도성 회로가 되며, 전압은 전류보다theta 만큼 앞선다.(2)omeg{L}

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실험보고서, 결과보고서, RLC 회로, 경북대 기초전자실험

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01. 실험목적 게르마늄과 실리콘 다이오드의 특성에 대하여 알아본다.02. 배경이론2-1. 다이오드의 이론적 배경순방향과 역전방 전압이 인가된 접합 다이오드 게르마늄이나 규소로 만들며 발광, 정류(교류를 직류로 변환) 특성 등을 지니는 반도체 소자를 말한다. 최초의 다이오드는 진공관으로 만들어졌다. 진공관(또는 방전관) 다이오드와 반도체 다이오드가 있으며, 진공관의 경우는 2극관 또는 2극진공관이라고도 한다. 셀렌 정류기와 같은 전자현상을 이용한 이른바 금속정류기 등도 다이오드의 일종이지만, 보통 정류기라고 한다. 다이오드는 한 방향으로만 전류를 흐르게 한다. 이것은 순방향 저항은 낮은 반면에 역방향 저항은 매우 높기 때문이다. 모든 반도체 다이오드는 대체적으로 단 방향적 특성을 가지고 있다. 이런 다이오드의 성질을 이용하여 교류를 직류로 변환하는 정류작용이나 방송 전파 내에 포함되어 있는 음성 신호를 검파하는 데 이용하기도 한다. 대부분의 반도체 다이오드는 p-n 접합으로 두개의 전극을 갖는 반도체 결정체이다.<중 략>2-1. 제너 다이오드의 원리 및 이론적 배경제너 다이오드는 다이오드와 마찬가지로 PN접합 반도체로 이루어져 있다. 제너 다이오드의 PN접합 반도체 안에는 일반 다이오드의 PN접합 반도체보다 더 많은 불순물이 들어있다. 이것이 제너다이오드와 일반 다이오드의 가장 큰 차이점이라고 볼 수 있다. PN반도체 안에 들어있는 불순물의 함량에 따라서 항복전압이 높아지고 낮아지게 된다. 보통 다이오드는 역전압이 걸려있을 때는 전류가 통과하지 않는다. 다이오드는 역전압을 흐르지 못하게 하는 댐과 같은 역할을 한다. 그렇게 열심히 전류를 막고 있던 다이오드도 소자인지라 높은 전압을 가해주면 망가지거나 그쪽으로 누설전류가 흘러 들어가게 된다. 구멍이 없어 흐르지 못하던 전류들이 약간의 구멍이 생겨 들어갈 수 있는 틈이 생기면 소량의 전압을 높여도 높은 전류가 흘러버리게 된다. 우리는 그 시점의 전압을 항복 전압이라고 한다.

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기계공학부, 다이오드 특성, OP-AMP 실험, 제너 다이오드 특성 실험, 경북..

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경북대 기초전자실험 (스트레인게이지) A+레포트 입니다. 평가A+최고예요

기계공학부 8조 B반1. 실험목적외력이나 자중에 의하여 재료는 미소한 변형을 발생하게 되고 어느 수준을 넘어서면 재료는 구조용으로 부적합하게 되며, 파손 및 재해의 원인이 된다. 스트레인의 측정 범위는 정적인 측정에서 동적인 측정까지 미치는 것으로 본 실험에서는 스트레인 게이지의 원리 및 측정법을 익히는 한편 응력을 구하는 방법을 습득하는 데 있다.실험기를 다루는 요령 습득 및 스트레인 게이지의 작동 원리를 이해한다. 한쪽 끝이 고정되어 있는 보에서 실험에 의한 처짐과 이론식에 의한 처짐과 비교해 본다.2. 관련이론? 스트레인 게이지의 원리전기저항 스트레인 게이지 원리는 전기전항의 변화는 단위길이에 대한 거리에 비례한다. 전기 저항의 변화와 길이의 변화의 비를 Gauge Factor(GF) 라고 하며 다음과 같다. 스트레인 게이지의 저항값 변화를 측정하려면 보통 Wheatstone Bridge를 사용한다.그림 1 Wheatstone BridgeG에 전류가 흐르지 않도록 조절하면 다음과 같다.{R _{1}} over {R _{3}} = {R _{2}} over {R _{x}} 즉R _{1} TIMES R _{x} =R _{2} TIMES R _{3}(1)The Quarter Bridge그림 5-1의 Wheatstone Bridge에서 다른 저항은 그대로 두고 한 개의 저항만 바꾼다. 그러면 스트레인이 걸리는 한 개 gauge 만이 active gauge가 되고 다른 저항은 inactive gauge가 된다.(2)The Half Bridge만일 두 개의 gauge가 active gauge로 작용한다면 그러한 Bridge를 Half Bridge라 한다.(3)The Full BridgeBridge가 4개의 active gauge를 가지면 Full Bridge이다.그림 5-2과 같이 스트레인 게이지는 가는 금속 그리드 형태로 구조물에 완전하게 접착하면, 외부 하중에 따른 구조물 변형에 따라 같이 변형을 일으킨다. 스트레인 게이지의 변형은 금속 그리드의 저항을 변화시킴.over {A ^{2}} {dA} over {dR}양변에dR#을 곱하고,{rho L} over {A}로 나누어서 정리하면{dR} over {R} = {d rho } over {rho } + {dL} over {L} - {dA} over {A},한편varepsilon _{a} = {dL} over {L} ,`` varepsilon _{t} =- nu varepsilon _{a} =- nu {dL} over {L}{dA} over {A} =-2 nu {dL} over {L} ,`````` {dR} over {R} = {d rho } over {rho } + varepsilon _{a} LEFT ( 1+2 nu RIGHT ){dR} over {R} / varepsilon _{a} + {d rho } over {rho } / varepsilon _{a} + LEFT ( 1+2 nu RIGHT ) =S _{g}{dR} over {R} / varepsilon _{a} =S _{g} (dR:변화된 저항,R:초기 저항,varepsilon _{a}:변형률,S _{g}:게이지 상수)3.실험 장치스트레인 게이지는 변형게이지가 어떻게 작동하는가 그리고 그것을 어떻게 올바르게 사용하는 가를 측정하여 보여주는 장치이다. 이것은 여러 가지 방법으로 어떻게 변형을 측정하는가에 따라 다른 자재와 구조에서 이론적 변형과 전시된 변형을 비교할 수 있다.-tension system: 축에 따른 스트레스로 인한 변형을 보여준다. 따라서 이 결과로 얼마나 많은 하중이나 힘이 구조의 부분에 영향을 주는지 알 수 있다.-torsion system: 단단한 원통 단면의 비틀림 막대기이다. 하나 또는 두개의 고정점은 작은정도로 독립적으로 서로 회전되거나 비틀려진다.-bending system: 견고하고 켄틸레버한 막대기로 아래로 구부려 인장변형과 압력변형을 측정한다.변형 디스플레이는 금속 박스로 디스플레이, 제어 그리고 입력 소켓을 가진다. 입력소켓은 스트레인게이지 장치의 3 가지 다른 시스템에서 색 코드록한다.5) 게이지 연결법에 따른 실험값의 특성을 분석한다.6) 동일한 방법으로 TENSION과 BENDING SYSTEM 실험을 진행한다.5.실험 결과torsion 장치게이지 인수 : 2.04시편규격(폭과 두께) : 10mm , 10mm시편 단면적 78.65mm²영의 계수 : 0.08Mpa하 중 (g)힘 (N)디스플레이된인장변형 (με)계산된 인장스트레스 (MN.m?²)계산된 인장 변형00000500.49-20.364.51000.98-40.769.51501.47-71.1214.12001.96-91.4818.62502.45-111.8823.63002.94-142.2428.13503.34-162.6032.74003.92-193.0037.74504.41-213.3642.25004.90-243.7747.4tension 장치청색과 녹색 게이지하중 (kg)힘 (N)표시된 변형 (με)00019.810219.611329.422439.233549.033658.844768.655878.455988.2661098.077풀 브리지하중 (kg)힘 (N)표시된 변형 (με)00019.811219.613329.425439.236549.038658.849768.6510878.4513988.26141098.0717bending 장치⑴ 빨 1m(g)*************00strain(με)265277103130voltage(㎶)*************0⑵ 노 1m(g)*************00-25-51-77-101-128-70-140-209-276-347⑶ 노 2m(g)*************00255070138⑷ 빨 1, 노 2m(g)*************0*************1*************1⑸ 노 1, 빨 2m(g)*************00-25-135⑹ 노 1, 빨 4m(g)*************0000⑺ 빨 1, 파 4m(g)*************0*************1*************2⑻ 빨 초 노 파m(g)*************002553642.25004.900.74247243.7747.46.실험 고찰이번 실험에서는 스트레인게이지를 이용하여 half bridge, quarter bridge, full bridge의 특성에 따른 torsion, bending, tension의 변형관계에 대해 알아보고, 또 스트레인게이지의 색과 연결하는 소켓위치에 따른 관계를 알아보았다.먼저 Torsion System에서는 Bending과 다르게 로제트가 결합되어 있었다. 그 이유는 Torsion이 두 개 이상의 다른 방향을 측정해야하기 때문이다. 이러한 로제트를 통한 측정값으로 변형의 형태를 알 수 있었는데, 먼저 쿼터 브릿지에서 노란색과 빨간색 게이지를 1번 소켓에 연결하였을 때 크기는 비슷하고 부호가 반대인 결과가 나왔다. 변형률의 이론에 따라 양수는 인장, 음수는 압축이라 할 수 있다. 그러므로 빨간색게이지는 인장 변형, 노란색게이지는 압축 변형을 나타내는 것을 알 수 있다. 또 시간상 초록색과 파란색게이지의 변형은 실험하지 못하였지만, 스트레인게이지트레이너에 연결된 게이지 색의 위치로 초록색은 인장 변형, 파란색은 압축 변형 게이지라는 것을 예측해 볼 수 있다. 이를 바탕으로 하프 브릿지에서는 인장게이지 빨간색과 압축게이지 파란색을 R1과 R2, 즉 반대 암에 연결하였을 때 서로 다른 힘의 방향으로 상쇄되어 출력전압이 0이였다. 따라서 반대 암에서는 힘의 방향이 다르면 상쇄된다는 것을 알 수 있었고, 힘의 방향이 서로 다른 노란색과 초록색 게이지 또한 이와 같은 값이 나타날 것이라고 예측 할 수 있었다. 그리고 빨간색과 파란색 게이지를 R1 과 R2 에 열결 하였을 때, 빨간색과 파란색 게이지의 연결 순서에 따라 양수와 음수값의 출력값이 나왔지만, 같은 힘의 방향인 빨간색과 초록색을 연결하였을 때는 상쇄되어 출력전압이 0이었다. 파란색과 노란색 또한 이와같음을 예측 할 수 있다. 하프브릿지의 실험결과 반대 암에서는 힘의 방향이 빈대이면 상쇄가되고, 옆의 암에서는 힘의 방향이 같으면 상쇄됨을 알았고, 게이지와 초록 게이지는 음의 값이고 빨간 게이지와 노란 게이지는 양의 값으로 값의 차이가 앞의 Bending과 Torsion이랑은 다르게 많이 났고, quarter bridged에서의 실험값과 다르게 나온 것을 확인 할 수 있었다.세 번째 실험인 bending system은 우리가 실험을 하지 않고 다른 조원들이 실험을 한 후 마무리 한 것을 토대로 해서 생각을 해봤다. bending system에서도 torsion과 유사한 방법으로 실험으로 실험을 했다고 한다. 하지만 결과 값으로 봤을 때 값이 조금 다르게 나왔다. 그 이유는 위에서 말했듯이 측정 게이지의 차이이고, torsion system은 비틀림의 영향을 받지만, bending system은 오직 하중에 의한 압축과 인장의 영향을 받기 때문인 것 같다. 극성모멘트와 관성모멘트를 이용하여 응력을 구하고, 영의 계수(young's modulus) 식에 응력을 이용하여 변형률을 계산 후에 결과를 보니 하중이 증가하면 응력과 변형률 또한 증가함을 확인할 수 있었다. 그리고 미리배운 이론을 통해서 영의 계수(young's modulus) 식이 응력/변형률(stress/strain)이라는 것을 이용해 자재의 강도가 강할수록 응력에 따른 변형률의 변화가 작기 때문에 Young’s Modulus가 더 큰 값일 것을 알 수 있었다. 그 다음 bridge의 특성을 비교해 보았을 때, quarter bridge, half bridge, full bridge는 측정값이 2배씩 증가하였다. 이것은 게이지 연결 형태에 따라 출력전압크기가 바뀌는 휘스톤브릿지의 이론을 적용시켜 볼 수 있었다. 그리고 게이지 연결형태에 따른 출력과의 관계는 위의 torsion과 비슷한 방법으로 비교 예측하였을 때, 빨간색과 파란색이 인장변형 게이지, 노란색과 초록색이 압축변형 게이지임을 알 수 있었다. bending system 실험에서도 오차가 당연히 발생하였을 것으로 생각이 들어 그 오차 원인을 실험을 해보진 않았지만 한번 생각해 보았다. 선 변같다.

공학/기술| 2018.04.22| 9페이지| 1,500원| 조회(390)

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