물로켓. 어디까지 날려봤니 ?기계공학과 200810211 신 호 영1. 물로켓. 왜 날아가는가 ?하늘로 날으는 물로켓을 본 많은 사람들은 왜 물로켓이 날아가는가를 알지 못한다. 물로켓은 엔진도 없을 뿐더러, 화약으로 발사하지도 않았다. 아이삭 뉴턴 경은 물로켓을 전혀 몰랐지만 그 답을 발견하였다. 우리가 존경하는 이 과학자는 세가지의 법칙을 발견하였다.힘을 받지 않은 물체는 같은 속도를 갖고, 같은 방향으로 계속해서 움직일 것이다.(관성의 원리)F = m×a, 힘 F는 질량 m 이 일정하면 가속도 a에 정비례한다.만약 제1의 물체가 제 2의 물체에 충돌하여 힘을 주면, 제 2의 물체는 반대 방향이면서 제1의 물체와 같은 힘을 갖는다.로켓 안에 압축공기는 스프링처럼 작용하여 로켓을 위로 올리고, 물은 아래로 내려간다. 압축공기가 로켓을 위로 올린다면 왜 물은 필요한가? 그 이유는 로켓의 관성(무게)은 공기의 관성(무게)보다 훨씬 크기 때문이다. 압축 공기는 로켓을 위로 올리지만, 로켓 역시 압축 공기를 아래로 내린다. 이것이 로켓이 얼마간의 속도에 도달하는 어느 시간까지 방출 되어야 하는 공기는 이미 로켓의 밖에 있을 것이고(이 공기는 상대적으로 작은 질량 때문에 보다 큰 가속도를 갖는다), 그래서 이미 추진력은 없어서 로켓은 더 높이 날지 않는 이유이다.2. 물로켓. 발사할 때 가정 ?우리는 공기가 이상 기체로 가정한다. 물론 이상 기체는 존재하지 않지만, 이상 기체는 통상의 압력과 온도를 갖는 일반 기체에 대한 매우 좋은 접근이다. 역시 다른 기체 법칙은 우리가 알지 못하는 모든 종류의 상수와 법칙이 필요하다는 것을 의미한다.공기에 관한 다른 가정은 발사와 로켓이 텅 비는 순간 사이의 시간이 매우 짧아서 압축 공기는 그 대기와 열을 교환할 수 없다는 사실이다. 이런 종류의 기체 팽창은 단열 팽창이라 불린다. 그리고 이것은 우리가 로켓의 비행을 계산하는 사용할수 있는 다른 식을 제공한다.공기와 관한 우리의 마지막 가정은 온도이다. 로켓 안으로 펌핑 된 공기는 로켓 밖에 있는 공기와 같은 온도이다라는 가정을 할 수 있다. 그 이유로써 공기는 꽤 천천히 펌핑되고(발사 시 공기가 방출되는 시간과 비교해서), 물은 냉매로써 작용할 수 있다는 사실을 들 수 있다. 이런 가정을 하게 되는 다른 이유로써 공기가 압축 상태 일 때 공기가 다시 냉각되기 전에 상당히 빠르게 온도를 측정해야 하기 때문에 병 안에 있는 온도를 측정할 수 없다는 사실을 들 수 있다. 그러나 우리가 이것을 할 수 있는 기회를 갖는다면 우리는 확실한 식을 유도할 수 있을 것이다.다른 가정은 물에 관해서 이다. 복잡해지는 것으로부터 식을 지키기 위해서 우리는 물이 압축할 수도 없고, 다소간의 마찰도 없는 이상 유체라고 가정해야 한다. 이 가정에 의해 우리는 베르누이(Bernouilli)의 법칙을 사용할 수 있는 장점을 얻을 수 있다.공기가 로켓 안으로 펌핑 된 후에 발사대는 닫힌다는 가정이 필요하다. 그렇지 않으면 모든 호스의 부피를 알아야 하기 때문이다. 발사대에 떨어지는 물의 양은 얼마나 되는가? 발사대에 압력은 그 위쪽과 같기 때문에 오직 중력이 발사대로 물을 잡아 당길 것이다. 모든 것이 수십 분에 1초 내에 발생하기 때문에 발사대에 떨어지는 물의 양은 매우 적고, 우리는 하여간 그 물의 양은 계산할 수 없다.3. 물로켓. 끝까지 봤니 ? (종류)물로켓 제작 킷트로 탄두, 날개 및 노즐이 제공된다 가정하고 설명하고자 한다. 이러한 킷트 부품을 직접 만든다면 더욱 창의적인 물로켓을 만들 수 있고, 특히 날개는 페트병으로 만들 수 있는데 과정이 조금 어렵기는 하나, 로켓 원리를 고려해서 그 크기 등을 자유로이 조절할 수 있어서 좋다. 페트병을 이용한 날개 만드는 법은 별도의 설명 필요하다.기본형 물로켓더블 물로켓비행기형 물로켓자동차형 물로켓4. 물로켓 제작 과정.페트병 각 부위 명칭탄두 앞탱크 연결탄두, 앞탱크, 연료탱크 연결물로켓 날개완성
Digital Engineering and Lab/ 디지털공학 및 설계_2011_기계공학과Dept. of Mechanical Engineering.('11.3.17(목))(오전, 오후)반, 성명: 신호영 학번: 200810211 제출마감: '11.4.1 (금)20:00[Lab.1]ED-1000BS Logic Lab Unit 사용법, LED구동, 555timer IC의 Astable MV회로 실습[1]학습목표a)ED-1000BS Logic Lab Unit 사용법을 익힌다.b)555 timer IC를 사용하여 Astable MV 펄스발생 회로를 구성하고 동작을 이해한다.c)2N3904 NPN TR을 이용한 LED구동회로를 구성하고 이해한다.d)고정저항의 색 코드 읽기, 저항, 콘덴서, breadboard, TR 등 소자의 기초 지식을 학습한다.[2]부품 및 실습기기명 칭모델 및 사양수량명칭모델 및 사양수량Logic-Lab UnitED-1000BS1 setresistor(R)1501 eaIC555 timer1 ea"3902 eaTR(NPN)2N39041 ea"1, 10, 470각 1eaLED diode적색, 황색각 1 eacapacitor(C)1, (0.1, 2.2)1 eawire브레드보드 용다수nipper소형1 ea[3]기초 학습(A) ED-1000BS Logic Lab Unit의 전원과 여러 스위치와 단자, 포트 등의 각 기능을 숙지한다.(매뉴얼 참고)(B) LED(Light Emitting Diode) 발광다이오드가)구성: 기본적으로 PN 접합 다이오드로 구성되어 있다?순방향으로 다이오드에 바이어스가 걸리게 되면 PN접합을 통해 전류가 흘러 빛을 내게 되고, 이 빛은 플라스틱 렌즈에 모아져서 외부에서 볼 수 있게 된다.?반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상은 전기 루미네선스[전기장 발광]라고 하며, 1923년 탄화규소 결정의 발광 관측에서 비롯되었고, 비소화갈륨 PN접합에서의 고발광 효율이 발견되면서부터 연구가 활발하게 진행되었다. 1960년대 말에 실용화이다.나)특징;1) 발광효율이 높고 저전류에서 고출력을 얻을 수 있다2) 응답속도가 빠르고 펄스동작 고주파에 의한 변조가 가능하다3) 전류제어로 광 출력을 용이하게 변화시킬 수 있다4) 직류, 교류 어떤 것으로도 동작 가능하다5) 소형 경량으로 수명이 길고 소비전력이 적다1.Chip2.Lead frame3.Gold wire4.Epoxy5.Cathode6.Anode다) LED회로의 전류제한 저항 값 구하기: 150~ 380?LED segment에 흐르는 전류가 5~20범위가 되도록 저항값을 구한다. 즉○ 전류 제한용 저항은 :여기서,: 전원 전압,: LED 양단간 전압강하(약 2V),: LED에 흐르는 순방향 전류[예]전원 전압이 5V이고 LED에 8, 10, 20의 전류를 각각 흘리고자 할 때:전류제한 저항값은:,,이다(C)고정저항의 색 코드: (암기하여 실습시간에 활용한다)? 저항 색 코드 보는 법;색제1위 수제2위 수승수허용 오차색제1위 수제2위 수승수허용 오차흑색갈색적색등색황색록색청색012**************************105106-±1%±2%±0.05%-±0.5%±0.25%자색회색백색금색은색무789---789---10710810910-110-2-± 0.1%--±5%±10%±20%(예) 저항의 색 코드가 적색, 적색, 등색, 은색이면 :2 2 000Ω = 22kΩ, ±10%를 의미한다.? 저항의 허용전력; 일반적으로 1/8W(0.125W), 1/4W, 1/2W, 1W, 2W, 3W, 5W, 10W... 중에서 선택한다.(예) 저항 양단의 전압이 3V, 저항에 흐르는 전류가 10mA일 때, 전력은 P=3V×10mA=30mW=0.03W가 된다.? 저항치 결정 : 일반적으로 E24계열의 수열에 따라 결정한다.E24계열: 100, 110, 120, 130, 150, 160, 180, 200, 220, 240, 270, 300, 330, 360, 390, 430, 470,510, 560, 620, 680, 750, 820, 910(보는 방법) 예로 므로, 엄격한 전류제한의 경우는 약간 큰 820Ω 저항으로 선정한다.(D) 555IC timer IC : Astable multi-vibrator(free-running clock) 회로 구성○인터넷에서 555 timer IC의 datasheet를 찾아보자.(예) http://www.alldatasheet.comhttp://www.analog.comhttp://www.intersil.comhttp://www.national.comhttp://www.semicon.toshiba.co.jp외?Pin configuration;?Astable multi-vibrator circuit;◎Free-running clock(Astable MV) frequency;? 충전시간(출력 H): 0.685(R1+R2)C, 방전시간(출력 L): 0.685(R2)C? 주기(충전시간+방전시간): 0.685(R1+2R2)C○따라서, 주파수:? 제한조건으로 R1+R2: 최대 3.3MΩ, R1 or R2: 최소 1kΩ, C: 최저 500pF(E)Transistor(TR) :가) 기호 및 TR lead 보기(a) NPN type TR(b) PNP type TR(예) 2N3904, 2SC1815(예) 2N3906, 2SA1015NPN 형PNP 형TR 2N3906(PNP)나)용도: 트랜지스터는 소신호용, 전력증폭용, 스위칭용 등 다양한 용도로 사용된다. 기호는 EIAJ에 등록된 기호들이나 편의상 다른 기호도 많이 사용되고 있다.AF(저주파 증폭), Conv(저주파 변환), Ch(쵸퍼), Diff(차동증폭), IF(중간주파수 증폭),LM(저잡음 증폭), Mix(주파수 혼합), Osc(발진), PA(전력증폭), RF(고주파 증폭), SW(스위칭)(/) 디지털공학 및 설계_2011_기계공학과다)TR 표기법 : 2S[문자1][숫자][문자2] 예) 2SC244A[문자1] A - PNP 형 고주파용 C - NPN 형 고주파용B - PNP 형 저주파용 D- NPN 형 저주파용[숫자] 등록번호[문자2] 개량품종 M(단접한 트랜지스터), J(P-채널 FET), K(N-채널 FET), M(트라이액) 등이다. 이 외 다른 경우도 많으므로, 각 메이커의 데이터를 참고하여야 한다.한국산 제품의 경우 KS를 붙여 사용하는 경우도 있고, 또한 2N과 같은 첫 글자를 가지고 있으므로, 2SA, 2SB, 2SC, 2SD형 이외에도 많은 트랜지스터가 있다.[4]실습(1)앞의 기초 학습에서 정리한 자료를 잘 이해하고 활용한다. 먼저 회로도의 각 IC 모델과 핀 번호를 확인하고(2)회로도를 참고하여 전원, 입력, 출력 등에 해당하는 IC핀을 breadboard에 하나씩 확인하며 잘 연결한다.[실습0] ED-1000BS Logic Lab Unit의?Logic Lab Unit의 사용법과 기능을 설명에 따라서 확인한다. 전원, 스위치, 표시장치, 펄스, 가변저항, 부저 등[실습1] LED 점등회로?그림과 같이 breadboard에 회로를 구성하고, 입력 측에 High(+5V), Low(GND) 입력을 반복하여 접속하면서 LED 점등상태를 기록한다.? 아래 회로도에 대하여 MultiSIM 프로그램으로 시뮬레이션하고 결과 그림을 표 아래쪽에 캡쳐하여 첨부한다.(a) (b)입력 신호LED상태(On/Off표시)HIGH일 때OnLOW일 때OffY점입력신호LED 상태(On/Off표시)HIGH 일 때상 : Off하 : OnLOW 일 때상 : On하 : Off실습1 (a)(b)(b)High출력일 때, LED는 On상태가 된다.High 출력일 때, R1에 해당하는 LED가 On상태가 된다.Low 출력일 때, R2에 해당하는 LED가 On상태가 된다.[실습2]2N3904 NPN형 TR을 이용한 LED 점등회로 ?아래 회로를 TR의 E(Emitter), B(Base), C(Collector) 핀을 잘 구분하여 breadboard에 구성하고 TR의 base(B) 논리에 따른 LED 점등 상태를 확인하여 기입하시오.?동일 회로도에 대하여 MultiSIM 프로그램으로 시뮬레이션하고 결과 그림을 표 캡쳐하여 첨부하시오[실습3] 555 timer IC를 이용한 Astable Multi-vibrator 회로 연습 실습3?breadboard에 회로를 구성하고, 출력 핀(#3번)에 LED를 연결하여 1분 동안의 On/Off 점등 수를 측정하고 1초당 펄스의 수를 계산하여라.?Free-running clock (Astable MV) frequency 구하는 식:을 이용하여 주파수를 구해 본다.회로에서 주어진 식의 값은 각각,,에 해당하며, 정확한 값을 얻기 위해서는 저항 및 콘덴서 값을 LCR meter(또는 DMM)로 측정하고 그 값을 대입하여야 계산한다. 결과를 비교할 때 오차는 어느 정도인가??회로의 캐패시터(C) 값을 바꾸어 동일한 방법으로 LED 점등 회수를 세어 보았을 때 캐패시터 값이 증가하면 주파수는 어떻게 변하는가?. (1분 동안 LED 점등을 세어서 60으로 나누면 주파수(Hz)가 된다)Capacitor점등 횟수주파수(점등횟수/60)f(Hz)=1.44/(RA+2RB)C실제 주파수 : 1.5(Hz)오차1.0㎌671.117(Hz)+0.3832.2㎌350.583(Hz)+0.917?동일한 회로도에 대하여 MultiSIM 프로그램으로 시뮬레이션하고 LED 및 오실로스코프에 나타난 그림을 캡쳐하여 첨부한다.[5]결론a) 디지털 신호에 따른 LED On/Off 회로, 트랜지스터와 LED 회로의 동작에 대하여 요약 정리하시오b) 555 IC를 이용한 Free-running MV 인터페이스 회로에서 주파수 계산식을 써보시오.c) 실습에 임하는 자세와 주의할 사항은 무엇이라고 생각하는가 ?- ED-100BS와 Breadboard 이용시 회로구성에 관한 배경지식이 필수적이다.- 실습에 활용되는 각 IC들의 기능과 특징(2N3904, 고정저항의 색 코드, 저항, 콘덴서, TR)을 알아야 한다.[과제] 다음 지시에 따라 과제를 작성하여 이 위치에 정리하시오.[1]555timer IC의 datasheet (pdf 파일) 자료를 찾아 핀 번호, astable multi-vibrator 회로시오.
/디지털공학 및 설계_기계공학과_2011Digital Engineering & Lab.Dept. of Mechanical Engineering(2011.4.28(목))오후반 성명 : 신 호 영 학번 : 200810211 제출마감: 2011. 5.12(목) 20:00[Lab.#4]74LS147 10-line to 4-line Encoder, 7-Segment LED Display, 74LS47 BCD to 7-segment LED Display Decoder-driver, 74LS90 Decade counter 실습[1]학습 목표:a)Anode Common and Cathode Common 7-segment LED display의 segment 핀 번호와 기능을 이해한다.b)TTL74LS147 10-line to 4-line encoder IC를 이용하여 BCD코드 발생을 실습하고 기능을 이해한다.c)TTL 74LS47 BCD to 7-segment LED decoder-driver IC 인터페이스 회로를 구성하여 숫자를 표시하는 실습으로 기능을 이해한다.d)TTL74LS90 decade counter IC 기능을 이해하고 2자리의 10진 표시기 구성회로를 실습한다.e)실습을 통하여 회로구성 능력과 응용력을 향상시킨다.[2]사용 부품 및 기기부 품사 양수량부 품사 양수량Logic Lab UnitED1000BS1ea7-Segment LED DisplayAnode common2eaIC: 74LS47BCD to 7-seg LED decoder/driver1ea7-Segment LED DisplayCathode common1eaIC: 74LS90Decade Counter2earesistors15014eaIC: 74LS14710-to 4 line Encoder2eawiresAWG#22 for breadboard필요량DMMKEW1018H1ea공구nipper or stripper1ea[3] 기초 학습;(A)BCD(Binary Coded Decimal) system :?2진수ecoder/driver IC2)Common Cathode(CC) type 7-segment LED display :?LED (-)단자가 공통으로 GND에 접속되어야 한다.(예) FND500, SND510, SND513, SND610, HDSP5303?Driver IC: 74LS48 BCD to 7-segment LED decoder IC▷Segment 명칭 부여:?다음 그림과 같이 위에서부터 시계방향으로 a, b, c, d, e, f, g 세그먼트와 dp(소숫점)의 8개▷7-segment 핀 번호:?그림과 같이 놓고 아래 왼쪽부터 반시계방향으로 1, 2, ..., 9, 10 핀 번호 부여▷전원 및 GND 연결:?Common Anode(CA): 핀 3번, 또는 8번 핀 : +5V에 연결한다.?Common Cathode(CC): 핀 3번, 또는 8번 핀: GND에 연결한다.(C) TTL 74LS147 IC: 10-line to 4-line Priority Encoder1)1~9까지 9개의 데이터 라인을 4개의 8421BCD라인으로 Encode 한다.2)두 숫자가 동시 입력할 경우에는 큰 수가 우선하여 출력된다.3)해당 10진수의 active-Low 입력에서, BCD 코드의 반전 출력이 되고 있다.(D)TTL 74LS47 IC: BCD to 7-Segment LED Display Decoder-Driver (for Anode Common type)▷Anode 공통 7-segment LED Display 디코더/드라이버 IC 이다▷입력 : 4비트 BCD코드로 입력된다, 즉 D(=), C(=), B(=), A(=) 입력으로 작용한다.▷출력 : BCD코드를 십진수로 표기되도록 7비트의 7-segment LED decode/drive 신호 출력Segment outputs(Active-Low) :▷Lamp Test(): 회로구성 후 7-segment display의 구동 여부를 동시에 확인하는 입력 핀(Active-Low)▷Ripple Blanking Input(): 10clock input to 1/5 section (하강에지 Active-low)MR1, MR2 : Master Reset(clear) inputsMS1, MS2 : Master Set(Preset-9) inputs: Output from 1/2 section,,: Outputs from 1/5 section[4]실습※다음 회로도를 브레드보드에 구성하고 동작을 확인하면서 소자 기능을 이해하고 회로도에 숙달되도록 실습한다.시간을 절약하고 오류를 줄이기 위해 먼저 회로도에 표시된 소자의 핀 번호를 찾아서 기입한 후 보드에 구성한다.[실습#1]TTL 74LS147 10 line to 4 line Encoder IC 실습1)74LS147 IC의 출력은 Logic Lab 위 쪽에 있는 LED를 8, 4, 2, 1순서로 연결하고 옆 스위치를 Anode common으로 전환한다.(확인 요)2)74LS147 IC 입력 십진수 단자를 1, 2, ~ 8, 9까지 차례로 Active-Low가 되도록 앞에 표시한 진리표에 의하여 Low/High 논리를 연결하면서 출력의 LED 점등 결과를 확인한다.3)출력이 모두 0000인 경우의 입력은 어떻게 되어 있는 상태인가 ? 또 두 개의 수가 동시에 입력되면 결과는 어떻게 동작하는가 ?-출력이 모두 0000인 경우 입력은 전부 1 이다. IC회로가 Active-Low이기 때문이다. 또 두 개의 수가 동시에 입력된다면, 74147 인코더는 우선순위 특징을 가지고 있기 때문에, 둘 중 오직 큰 수만이 부호화된다.[실습#2]7-segment LED Display구동과 각 segment의 핀 번호 찾기1)다음 회로에서 Anode Common 7-Segment LED Display 각 핀에 대응하는 segment를 찾아 표를 정리한다.-먼저 아래 그림과 같이 #3핀(또는 #8핀)에 +5V를 연결하고, 150저항을 거쳐 GND와 segment 핀을 하나씩 연결하여 출력을 확인하면서 아래 표를 정리한다.핀 번호12345678910비 고Segment(An자가 공통으로 -극인 GND에 연결되어 있다.- LED의 회로 보호를 위하여 저항 연결에 매우 주의하여야 한다.- 7-segment LED 사용을 위해서는 위 표를 작성하여 활용하여야 한다.※ MultiSIM의 7-segment는 실험에 사용된 7-segment와 핀 배열에 있어 약간의 모양차이가 있었고 decimal point가 없었다.[실습#3]74LS47 BCD to 7-Segment LED Decoder/Driver IC를 사용한 1의 자리수 십진수 표시 구동회로1) [실습 #1]에서 찾은 자료를 이용하여 다음 회로도에 핀 번호를 먼저 기입하여 정리한다.2) 구성된 회로의 7447IC의(pin #3)을 Active-Low로 하였을 때 7-segment LED display는 어떤 결과가 나타나는가?3) 7447IC 입력에 BCD코드를 순서대로 0000부터 0001, ... , 1001까지 입력하여 7-Segment LED 구동을 확인한다.4)아래와 같이 7447 IC에 7개의 펄스를 순선대로 입력시킬 때 7-segment LED display의 출력 값을 실습으로 확인하시오.펄스(BCD) 입력비 고7-segment display0출력 없음28539- 7447 IC는 4개의 입력을 7개의 출력으로 변환하여 7-segment를 구동하는데 이용한다.- 4개의 입력은 1, 2, 4, 8 으로 0~15까지의 16진수로 표시할 수 있다. 11부터 15까지는 위에 도식표를 참고하여 해석하면 된다.[실습#4]TTL 74LS90 Decade counter를 이용하여 펄스 입력을 십진수 한 자리 숫자로 표시하기?아래 회로를 구성하고 7490 IC의 #14 핀에 1Hz(또는 10Hz) 펄스를 입력시키고 출력을 확인한다. 임의 숫자 표시에 대하여 디지털카메라로 구동 사진을 촬영하여 첨부한다.- 7490 IC를 이용하여 100Hz clock을 입력하여 0~9까지를 100Hz로 보여준다. Hz는 1초당 100회 진동을 하는 것이기 때문에 빠른속도로 바뀌게 된다. 하지만 멀티심 하고 MultiSIM 동작 결과를 첨부하시오.2)4번째 디지털공학실습을 마무리한 소감을 써보세요.- 4번째의 실습까지만 해도 실습하는 데에 너무나 어려움이 뒤따랐다. 이론은 있으나, 실습은 마음대로 되지 않고, 보고서를 작성하는 데에도 Multi-Sim이 제대로 작동되지 않아서 곤란할 때가 많았다. 하지만 실습이 거듭될 수록 논리라는개념이 머릿속을 차지 하기 시작했고, Multi-Sim 프로그램도 익숙해지기 시작했다. 다음은 어떤 실습이 기다리고 있을지 모르겠지만, 이전 실습보다는 더 기대가 된다.3)TTL 74LS47, 74LS90, 74LS147 IC Data sheet를 찾아 요점을 정리하시오.4)[설계문제]우리 생활에서 경험했던 7-세그먼트 표시장치의 편리했던 점, 응용하면 좋을 아이디어를 찾아보세요.▼7세그먼트 디스플레이도 엘리먼트의 종류에 따라 여러가지가 있다. 모두 동작 시키는 방법이 다르다.자기식 : 코일에 전류만 흘리면 해당 세그먼트가 뒤집어져서 그 segment의 페인트의 색이 바뀐다.전류가 크고 응답은 느리지만 대형으로 만드는 것이 가능하다.LED식 : 소형은 세그먼트 LED에 전류를 흘려주면 빛이 난다. 멀티테스터의 저항레인지에서 공통단자와 세그먼트 단자 사이에 테스터 봉으로 전류를 인가하여 쉽게 동작을 시켜 확인해 볼 수도 있다.액정식 : 전압구동방식인데 단순히 전압만 동작하는 것이 아니고 전주파의 교번펄스를 인가해야 액정이 편광 작용으로그림자가 생긴다.진공관식 : VFD나 니키시키관이 여기에 속한다. 구동방법은 3극관의 구동방법과 똑같다.Cathode와 Annode 사이에 고압을 걸고 필라멘트를 달구어 준 다음 해당 세그먼트의 그리드에 저전압을 걸어주면 세그먼트에 발라진 형광물질이 형광 되어 빛을 발합니다.▼전자 시계전자 시계의 숫자를 자세히 들여다보면 숫자 하나가 서로 분리된 일곱 개의 막대로 구성돼 있음을 알 수 있습니다. 예컨대 8이 표시될 때에는 일곱 개의 막대 모두가 까맣게 변하고, 0이 표시 될 때는 가운데 하나를 제외한 여니다.
/디지털공학 및 설계_기계공학과_2011Digital Engineering and Lab.Dept. of Mechanical Engineering2011.05.12(목)오후반, 성명 : 신 호 영 학번 : 200810211 제출마감: 2011. 5. 20(금)[Lab.#5]Flip Flop, 4-bit Latch 실습[1]학습목표a)순차 논리회로의 개념, NAND gate R-S Flip Flop, D-type Flip Flop, J-K Toggle형 FF의 동작을 이해한다.b)트리거링 개념, 동기 및 비동기 입력과 출력에 대한 동작을 이해한다.c)TTL 74LS74 D-type FF, 74LS75 4-bit Latch, 74LS76 J-K FF의 동작을 이해한다.d)논리기호, 파형도, 진리표, 동작모드 및 비동기 신호 PS와 CLR 이해와 회로구성 능력을 배양한다.[2]부품 및 기기부 품수량부 품수량ED1000BS Logic Lab Unit1setIC: 74LS75 4-bit Latch1eaIC: 74LS00 Quad 2-input NAND gate1eaIC: 74LS76 Dual J-K FF with Set and Clear1eaIC: 74LS74 Dual 2-Input D-type Flip Flop1eawires다수[3]기초 학습a)R-S FF, CLK을 가진 R-S FF, D-type FF, J-K FF에 대한 논리기호, 진리표, 동작모드, 파형도를 이해한다.(아래 표를 검토하여 논리기호와 진리표를 통하여 동작모드를 확인하기 바람)NAND 게이트를 이용한 R-S FFCLK을 가진 R-S FFD-type FFb)각 IC의 논리회로도, 핀 배치와 특성 등을 이해하고 실습에 활용하도록 이해하자TTL 74LS74, 74LS75, 74LS76① TTL 74LS74 : Dual D-type Positive Edge triggered FF with PS(preset) and CLR(clear)- 한 package에 2개의 독립된 Positive edge-clocke입력 상태가 Q출력에 나타난다.- 비동기 입력 CLR나 PS입력은 정상상태에서는 ‘1’로 SET하여 사용한다.- 비동기 CLR 입력이 ‘0’으로 되면 Q출력은 ‘0’으로 Clear되고출력은 ‘1’ 이 된다.- 비동기 PS 입력이 ‘0’이 되면 무조건 Q출력은 ‘1’로 Preset 되고,출력은 ‘0’이 된다.② TTL 74LS75 : 4-bit D Latch-4개의 기억소자가 있다. (-,-,-,-)-Vcc(핀#5) 및 GND(핀#12) 핀의 위치에 주의한다.-기억소자는 2개씩 묶어서 각각에 대응하는 enable로 제어한다. (:#13,:#4)-만일 Enable 입력이 "1" 이면 Data enable이고, 출력 Q 는 입력 D와 같다.-4-비트 latch로 사용하려면 2개의 enable 단자를 묶어야 한다.-입력을 그대로 유지하려면 Enable 입력을 "0", 즉 latch enable로 바꾸면 출력은 data가 그대로 유지된다.-CLK으로 동작되는 소자가 아니다.-shift-register로 사용할 수 없고, 각 단을 종속 접속해서 사용할 수 없다.③TTL 74LS76 : Dual J-K Flip Flop with PS and CLR-한 package에 2개의 독립적인 edge-triggered J-K 플립플롭이 있다-Vcc(핀#5)와 GND(핀#13) 핀 위치를 주의한다.-CLK이 ‘1’→‘0’(↓)로 떨어질 때만 J, K 입력에 따라서 출력 상태가 바뀐다.(negative edge trigger)-입력이 J=K='0' 이면 CLK을 가해도 출력은 변하지 않는다.-입력이 J=K='1' 이면 출력은 CLK에 의해서 계속 반전된다.-CLK으로 동기 트리거할 때, 비동기 입력 CLR와 PS는 ‘1’ 상태로 하여야 한다.-비동기 CLR 입력이 ‘0’이면 출력 Q는 무조건 ‘0’이 되고,출력은 ‘1’ 이 된다.-비동기 PS 입력이 ‘0’이면 출력 Q는 무조건 ‘1’이 되고,출력은 ‘0’ 이 된다.[4]FF and Latch IC 회로구성 및 동작모드 이해 실습[실습 같은 R-S FF logic symbol에 해당하는 회로를 구성하기 위하여 TTL 74LS00 NAND gate IC의 전원, 입력, 출력 핀 번호를 먼저 기입하고 회로를 브레드보드에 구성한다.b)우측 표의 입력에 따라 출력 결과와 동작모드를 확인하면서 빈 칸을 완성한다.=입 력출 력동작모드S R1 01 10 11 101Reset01Hold10Set10Holdc) 위에서 완성한 표를 이용하여 아래 그림의 R-S FF에 입력되는 펄스열에 대한 출력 결과를 빈칸에 채운다.Pulse inputOutput()100110동작 모드SetResetHoldSetHoldReset실습 결과 : 7400게이트를 이용하여 만든 플립플롭 회로로 각 Pulse Input을 Set, Reset, Hold의 3가지논리의 Output값을 얻을 수 있다. 이는 이후에 나올 카운터 원리의 가장 기초적인 역할을 한다고 생각된다.[실습 2]_NAND gate 회로를 이용한 CLK 있는 R-S Flip Flop 회로a)그림과 같은 회로에서 NAND gate 핀 번호를 기입하고 CLK있는R-S FF 회로를 구성한다.b)각 R,S입력에 대한 single pulse(CLK)의 up edge, 즉 ‘0’→‘1’(↑) trigger에 따라서 동작을 확인한다.(이 때, R, S 입력을 먼저 인가한 상태에서 CLK을 동작시킨다. CLK 신호는 Logic Lab Unit 아래쪽에 있는 토글 스위치를 활용한다.)=CLKS R동작모드↑↑↑↑0 10 01 00 001Reset01Hold10Set10Holdc) 앞에서 완성한 표를 이용하여 아래의 CLK 있는 R-S FF에 입력되는 펄스열에 대한 출력과 mode를 확인하여 빈칸을 채운다.Pulse inputOutput11001동작 ModeSetHoldResetHoldSet실험 결과 : NAND 게이트를 이용한 CLK 있는 R-S FF에서 10Hz의 clock 신호에 맞추고 Output 값이 출력 됨을알 수 있다. c) 실험에서 보면 CLK 상향 신호에 맞추어 멀티심의 이를 이용해 일정한 간격의 신호를 두며 논리 구성을 할 수 있다고 생각한다.[실습 3] TTL 74LS74 Dual D-type Positive Edge triggered FF with PS(preset) and CLR(clear) IC 회로 실습a)그림과 같이 74LS74 D-type Flip Flop IC 회로의 핀 번호를 기입하고 breadboard에 회로를 완성한다.(IC에는 2개의 FF이 있으므로 임의로 하나를 택하여 그림과 같은 회로의 핀 번호를 잘 확인하고 wire를 연결한다)b)각 펄스 입력에 대한 출력을 찾아서 아래 점선 위에 파형도를 그리고 진리표와 비교하여 그 결과를 확인한다.c)아래 표의 빈칸에 각 펄스에 대한 출력 값과 동작모드를 기입한다.PulseData output,10101동작 ModePresetResetSetClearSet실습 결과 : 7474게이트는 Preset과 Clear의 두 개의 다른 비동기 입력을 추가 했다. Preset은 0으로 인에이블 될 때 출력 Q를 1로 세트하고, Clear은 0으로 인에이블될 때 출력 Q를 0으로 클리어한다. 또한 이 비동기 입력은 D와 CLK 입력을 무시한다. D 입력은 CLK 입력이 싱크되었을 때 1 이면 Set, 0 이면 Reset을 출력한다.[실습 4] TTL 74LS76 Dual J-K Flip Flop with PS and CLR 실습a)아래 그림과 같이 74LS76 J-K Flip Flop 회로의 핀 번호를 찾아 기입하고 브레드보드에 회로를 완성한다.(IC에는 2개의 FF이 있으므로 임의로 하나를 택하여 그림과 같은 회로의 핀 번호를 잘 확인하고 wire를 연결한다)b)각 펄스 입력에 대한 출력을 찾아 파형도를 아래 점선에 따라 그리고, 진리표와 비교하여 그 결과를 확인한다.c)아래 표의 빈칸에 각 펄스에 대한 출력 값과 동작모드를 기입한다.PulseOutput10001011동작 ModePresetTriggerResetClearSetTriggerTriggerHold실습 결과 : 비동 두 개의 J와 K 입력 이 존재한다. J, K입력 순서대로 0, 0 이면 Hold, 1, 0 이면 Set, 0, 1 이면 Reset, 1, 1 이면 Toggle 이다. 해당 게이트에서 CLK은 하향모서리 트리거를 사용한다. 이는 여러 디지털 회로에 폭넓게 사 용되는데 특히 카운터에 주로 사용한다.[실습 5] 74LS75 4-bit D Latch실습a)그림과 같이 74LS75 4-bit latch 회로의 핀 번호를 기입하고 breadboard에 회로를 구성한다.b) Enable 조건을 먼저 세팅한 후 Data input을 변경하여 출력을 확인하여 진리표를 이해한다. (data enable, 또는 latch enable을 선택한 후 data 입력 변화를 확인토록 한다.)c)아래의 각 펄스 입력에 대하여 Enable mode와 2진 출력을 찾아서 표의 빈칸에 정리한다. (2진 데이터 값은 Logic Lab Unit 아래 부분에 있는 토글 스위치에 연결하여 활용한다)Pulse inputInput Data(D3D2D1D0순서)0*************00011100110000E0-1, E2-3 입력 값1001100Enable 모드Data EnabledData LatchedData LatchedData EnabledData EnabledData LatchedData LatchedBinary output(Q3Q2Q1Q0순서로)0*************0*************[5] 결론1) 다섯 번째 디지털공학 실습을 마친 소감을 적어 보자.- 네 번째 실습 보고서에서도 기록했지만, 실습이 점점 손에 익어간다. IC의 기능과 구성도를 보고 활용할 수 있는 지혜가 생기고, 실습값에 따라 결과를 기록하는 방법도 익숙해졌다. 이번 실습은 NAND게이트를 이용했는데, 몇 달전에 배운 내용을 다시 상기할 수 있었다. 이런 지식들을 가지고 학기 말에 있을 조 발표에서도 충분히 활용할 수 있기를 기대해본다.3)자료를 검색하여 Self Study한 학습 내용을 정리해 보자.5)다음IC 본다.
유체역학1 및 연습 과제물 보고서담당교수윤 석 주 교수님분 반1분반제출일시2011.3.24학 번200810211성 명신 호 영■ 쓰나미(Tsunami)지진해일을 뜻하는 일본어. 해안을 뜻하는 쓰(Tsu), 파도의 나미(nami)가 합쳐진 항구의 파도란 말로 선착장에 파도가 밀려온다는 의미. 일본에서는 1930년경부터 사용되기 시작했다.해일이란 거대한 파도가 밀려오는 현상. 지진, 폭풍, 화산 활동, 빙하의 붕괴 등에 의해 생길 수 있다. 이 중 지진에 의해 발생된 지진 해일이 쓰나미이다. 바다 밑의 해양 지각에서 지진이 발생하여 지각의 높이가 달라지면 지각 위에 있던 물의 해수면도 굴곡이 생겨 해수면의 높이가 달라지게 된다. 달라진 해수면의 높이는 다시 같아지려 하므로 상하방향으로 출렁거림이 생겨나게 된다. 해수의 이런 출렁거림, 즉 파동은 옆으로 계속 전달되어 가는데, 이것이 바로 지진 해일인 쓰나미를 발생시킨다.http://navercast.naver.com/commonsense/principle/2912참조? 정의 및 원인? 부가적인 원인불의 고리라고 불리우는 환태평양의 지진대에 위치해 있기 때문.뉴질랜드-뉴기니-필리핀-일본-얄루샨열도를 지나 미 대륙 서쪽 해안가로 이어짐. 아이티 역시 이 위치에 있음. 이번 지진은 태평양 판과 유라시아판 필리핀판 북미판 교차점에 위치해 있어 지진의 빈도가 높음. 영국 일간 데일리메일에서는 수퍼문(수퍼문은 천문학자 Richard Nolle이 사용한 말에서 유래하고 있다.) 때문에 자연재해가 일어나는 것이 아니냐는 우려의 목소리를 9일 보도했었는데, 이때 19일 지구와 달의 거리가 22만 1567마일까지 좁혀지면서 1992년 이래 가장 가까워지고 기상이변이나 지진, 화산 활동 같은 자연 참사를 일으킬 것이라 했다.수퍼문의 영향 - 달의 인력은 지구의 조수간만의 차를 만든다. 이것은 유체를 끌어당겨 형태를 일그러뜨리기 때문에 생기는 현상인데, 지구의 유체는 바닷물만 있는 것이 아니다. 지구 내부의 외핵도 유체의 일부이다. 따라서 수퍼문이라는 것은 평소 달의 인력보다 세지는 것이라고 볼 수 있는데, 이로 인해 외핵에도 영향을 미쳐서 지진이나 화산 활동이 심해질수 있다라고 하는 것이다.http://blog.naver.com/cniedu?Redirect=Log&logNo=120125988294참조? 현상해저에서 일어나는 지각변동으로 해수가 상하로 진동하고, 그것이 대규모의 파동(波動)이 되어 외부로 퍼진다. g(9.8m/s2)를 중력가속도, h(m)를 수심이라 하면, 지진해일의 전파속도 v (m/s)는 v(m/s)=3.1√h로 표시된다. 또 h와 v 의 단위를 각각 km와 km/h로 나타내면 v (km/h)=11.3√h가 된다. 이때의 파동은 심해에서는 파장과 비교하여 파고(波高)가 작아 눈에 잘 띄지 않지만, 해안 근처의 얕은 곳에서는 갑자기 커져서 해안을 내습하여 큰 피해를 입힌다. 지진해일이 만내에 들어오면 파고가 갑자기 커지는데 특히 리아스식해안에서는 이 경향이 뚜렷하다.? 대비책①파도에서 발생하는 파장을 상쇠 시킬수 있는 반대적인 진동 및 파장 발생- 지진이 발생할때는 지진파가 발생하는데, 지진 및 해일이 해안에 도달하기까지는 상당한 시간이 걸린다. 따라서, 해안에 도착하는 지진파를 분석하여 그것을 상쇄 시킬수 있는 반대적인 진동 및 파장을 진원지 방향으로 보내게 된다면 해일 즉 쓰나미를 어느 정도는 막을 수 있다.②해수밑 방파제 설치- 해일은 먼 해저에서 강진이 발생해 단층의 고저가 생겨 바닷물의 불균형을 초래하는데, 수평을 이루기 위해 단층의 고저가 생긴 수백 또는 수천킬로 평방미터의 바닷물이 순간적으로 수면위로 올라간다. 이때 거대한 파도가 생기게 되고 육지로 바닷물이 밀려들어온다. 이러한 이유 때문에 해저밑에 방파제를 설치하면 큰 파도가 생기기전에 바닷물의 유입을 막을 수 있다.
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