NPN 베이스 전압은 0.7V 이상부터 전류가 흐르기 시작하고 PNP 베이스 전압은 VCC-0.7V 이하부터 전류가 흐르기 시작합니다. PNP 타입을 사용할 때, VCC가 9V나 12V라면 5V의 AVR로 PNP TR을 직접 구동하지 못합니다. 아래처럼 NPN 회로를 추가 해줘야합니다. (LED 구동이라면 위 왼쪽 NPN 회로를 사용하면 편하겠죠) 무시하고 AVR로 직접 구동하면 AVR포트에 9V나 12V가 걸려서 TR과 AVR포트가 고장나게 됩니다. VCC = 저항에걸리는전압 + LED정격전압 + Vce 저항에걸리는전압 = VCC - ( LED정격전압 + Vce ) 저항값 = 저항에걸리는전압 / 0.02A (20mA로 구동하는 경우) 저항값 = 저항에걸리는전압 / 0.01A (10mA로 구동하는 경우) 저항소모전력W = 저항에걸리는전압 * 0.02A (20mA인 경우) 저항소모전력W = 저항에걸리는전압 * 0.01A (10mA인 경우) FND 구동은 이 그림이 나을겁니다. (저항과 LED는 직렬이라서 위치가 바뀌어도 상관없습니다.) _____________________________________________________________________________ 아두이노 엘렉트로닉스 코딩의 목적은 그 자체로 Fading 방식에 의한 LED 의 점등이다. 즉 LED가 서서히 켜지도록 하기 위해서서 아두이노 코딩에서는 analogWrite( PWM_digital_pin#, brightness) 명령을 사용하여 밝기 즉 brightness 값을 0∼255까지 코딩으로 조절했다. 바로 이와 유사한 효과를 내는 전자회로이다.
첫 번째 스위치를 on 하게 되면 9V 전지로부터 전류가 빨간색으로 표시된 회로를 따라 흐르게 된다. 100KΩ 정항을 통과하여 분기점에 다다르게 된다. 분기점에서 전류 흐름은 2곳으로 나뉘어 질 수 있다. 하지만 현재 트랜지스터(TR)는 꺼져 있는(OFF) 상태이므로 그림에서 스위치로 해석하게 되면 스위치를 누르지 않은 상태이므로 분기점에서의 전류는 대부분 비어 있는콘덴서로 흘러 전하를 축적하게 됨과 동시에 빨간 이중 동그라미 친 부분의 전압이 점차 상승하게 된다. 이와 같은 점차 상승하는 현상은 아날로그 패널 핀에 의한 전압 측정을 통해서 시리얼 플로터 기능을 사용하여 가시화 할 수 있다.
분기점의 전압을 측정하기 위해서 아래의 사진에서처럼 점퍼선 2개를 설치한다. 검은색 점퍼선 하나는 GND 에 점퍼선 반대 쪽은 아두이노 GND에 연결한다. 주황색 점퍼선 하나는 분기점에 설치하고 반대 쪽은 아두이노 아날로그 핀 A0에 연결한다. 분기점에서의 전압 변동을 측정하기 위한 아두이노 코드는 극히 간단하다. 통신 속도는 9600 으로 설정한다. 분기점에서 측정하게 될 전압 v 는 전원 측정값이 비록 4.9V 이지만 5.0 볼트로 가정하고 다음과 같이 환산이 가능하다. float v = 5.0*analogRead(A0)/1023; 참고로 analogRead() 명령은 0∼1023 까지의 정수형으로 결과를 출력한다. 따라서 1023으로 나눈 후 아두이노 전압 5.0V를 곱하면 환산이 가능하다. void setup() { Serial.begin(9600); } 업로드 후 시리얼모니터를 켜 보면 추력 값이 0.0 이 나와야 하지만 0 이 아닌 작은 0.2V 정도의 값이 출력 될 수 있음에 유의하자. 시리얼 모니터 껏음을 확인하고 시리얼플로터를 켜도록 한다. 아울러 회로의 스위치를 눌러 on 시켜면 십초 정도에 걸쳐서 분기점의 전압 변동 상황을 가시적 그래프로 볼 수 있다.
이러한 과정이 결국 에미터 회로의 LED 에 Fading 현상과 함께 서서히 불이 들어오게 된다. 동영상을 참조해 보자.
느린 속도로 스위치를 꾹 눌러 on OFF를 반복하면 시리얼 플로터에서 다음과 같은 전압 프로파일이 얻어진다.
이렇게 작은 값의 전류가 흐르도록 회로를 설계한 이유는 베이스(B) 전류가 작더라도 TR 이 스위칭되어 컬렉터에서 에미터로는 큰 값의 전류가 흘러 전기적 부하를 작동 시키기 위함이다. 즉 지렛대의 원리 정도로 보면된다. 한편 OFF 할 때가 전압 떨어지는 속도가 좀 빠르긴 해도 그래도 서서히 빠지는 이유는 비록 스위치가 꺼진 상태가 되면 9V 전지에서 전기 공급이 차단되지만 거꾸로 아래의 회로도에서처럼 전하를 머금은 컨덴서가 9V 배터리를 대신하여 역류해서 전류를 흘려준다.
만약 아두이노 아날로그 핀을 사용하여 100KΩ 양단에 가해지는 전압을 측정하려면 양의 전압에서 음의 값을 가지는 전압을 즉 교류전압을 측정할 수 있어야 하나 아두이노 아날로그 핀의 측정 범위 한계는 양의 범위 즉 0∼1023 이므로 음의 값을 가지게 되는 영역 즉 전압의 방향이 바뀌게 되는 시점부터는 0.0의 값만을 주게 되어 측정이 불가능하다. 따라서 그 측정값을 보기 위해서는 전압 방향을 고려하여 전압 측정 배선을 바꾸어야 한다. 아래 측정 결과에 의하면 스위치 on 하면 음의 값을 측정 못하므로 0.0 을 출력하다가 스위치를 OFF 시키는 시점부터 콘덴서에 충전된 남아 있는 전압 대략 0.6V 수준에서 시작하여 콘덴서 전하가 방전되기 시작하여 전압이 떨어진다. 즉 역류가 일어난다는 뜻이다.
void setup() { Serial.begin(9600); } |