RES CAP

1. 아두이노 우노 I/O 핀 출력 전류

Arduino Uno Board에 사용되는 ATmega328p에 대한 PIN Mapping입니다. 즉, 아두이노의 I/O Port관련된 출력 전류나 허용할 수 있는 전압 혹은 전류는 ATmega328p DataSheet에서 확인하실 수 있습니다.

ATmega328p에 I/O Port 전류는 40mA입니다. 이 말은 아두이노 I/O출력 또한 40mA임을 뜻합니다. 그래서, 이번자료에는 I/O Port를 이용해서 40mA이상의 제품을 구동시킬 방법을 다루고자 합니다.

2. 사용 소스 코드

사양할 소스코드는 매우 간단합니다. 기존에 사용하시는 코딩이 있으시고 전류만 높게 사용하실 분들은 기존 코드에서 회로만 약간 수정하시면 됩니다.

코드는 7번스위치 입력을 받아 12pin으로 출력하는 소스입니다.

3. I/O Port 40mA사용시 구성도

I/O Port 40mA사용시 구성도 입니다.별도로 외부전원 없이 Pin에서 다이렉트로 신호를 뽑아서 사용 하시면 되나, 그 이상의 전류가 필요한 제품은 동작하지 않습니다.

위 동영상은 40mA 이상의 전류가 필요한 펜을 2개로 연결 하였습니다. 전류가 부족하여 멈칫거리나 동작은하지 않습니다.

4. I/O Port 100mA~450mA사용시 구성도

100mA~450mA정도는 USB전원을 트랜지스터 컬렉터(C)로 받고, 베이스(B)쪽에 아두이노 출력 포트를 넣어주는 방법입니다.(USB PORT규격 및 컴퓨터 마다 정격 및 기준이 다르기에 100~450mA라고 표시함)

저는 C3203이라는 제품을 사용했습니다. 위 사진은 C3203 Pin Map입니다. 꼭, C3203이 아니더라도 NPN 트랜지스터를 사용하시면 되니 쉽게 구할 수있는 부품입니다.(단, 부품 품번마다 PIN MAP이 다르니 DATASHEET를 숙지하시고 사용하세요)

트랜지스터를 이용하여 외부전원없이 모터 3개를 구동했습니다. 대략적으로 전류는 200mA정도 됩니다.

5. I/O Port 450mA이상 사용시 구성도

마지막 방법으로는 외부전원과 트랜지스터를 이용하는 방법입니다. 4번과 같은 상태에서 USB전원이아닌 외부 아답터나, 1.5V건전지 3개를 이용하는 방법으로 그 전원의 용량 (EX) 5V 3A면 3A만큼의 제품을 구동가능)으로 구동하게 되는 것입니다.

 즉 위처럼 몇개의 제품을 연결하 더라도 외부전원 용량 만큼 사양하게 되는 것입니다. 하지만, 여기서 주의하셔 야할 점은 에미타(E)부분에 저항을 달아서 전류 보호를 해주어야 합니다.

6. 온도센서를 이용한 회로도 첨부

7. 4번 방식을 이용한 온도센서 첨부 구성도

1. Block Diagram 실행시키는 법

전에 작성한 프로젝트생성 및 VI생성을 진행했습니다. 추가로 중요한 부분이 몇 가지 있어 보충설명합니다.

작업을 중지하고 프로젝트를 다시 실행시키면 Blcok Diagram이 보통은 나타나지 않습니다. 작업을 이어서 진행할때나 수정할때 필요하기에 Block Diagram은 위 사긴과 같이 [window] -> [Show Block Diagram]을 선택하거나, [Ctrl + E]단 축키로 실행이 가능합니다.(보통 단축키를 많이 사용)

2. 도구 기능설명 확인

C1은 A+B, C2는 A-B 블록다이어그램을 예시로 만들었습니다. 보통 +,-기능에 대해서는 쉽게 알 수 있지만 카운터나 플리플롭 장비 혹은 통신에 대한 도구를 불러올때는 기능에 대한 설명을 확인할 필요가 있기에 아래와 같은 기능이 있습니다.

-기능에 대한 설명인데 X,Y2개의 입력을 넣어 X-Y로 계산되어 출력 값을 얻을 수 있다는 블록도설명이 나옵니다.

단축키는 [CTRL+H]이며, 설명을 보고자하는 도구를 클릭하고 단축키를 눌러주시면 확인할 수 있습니다.

3. 객체 정렬

Controls 박스에서 [Sliver -> Boolean -> buttons]를 실행시키면 여러가지 객체 버튼들을 불러올 수 있습니다.

위와 같이 객체들을 임의로 배치했습니다. 물론 하나하나 객체를 라인에 맞추어 정렬할 수 있지만 labview기능 자체에 정렬을 할 수 있는 기능이 있습니다.

위 객체들에서 가장 밑에이는 객체 stop에 밑에 라인이 중심이되어서 정렬을 하게 됩니다. 왼쪽 첫번째에 가장 위쪽 개체인 Back에 윗면을 선택하거나, 중앙을 중심으로 잡아도 됩니다. 2번 째라인은 수직 으로 정렬할때 사용 합니다.

단, 이 작업을 수행하실 때에는 정렬하실 모든 객체를 선택하셔야 됩니다.

edge만 선택하여 정렬하게 되면 객체들이 겹치게 되므로 2번째 작업인 수평중심을 선택해주어야 위와 같이 객체들이 정렬이 됩니다.

마지막 으로, Visible Label 표시를 지우는 방법 입니다. 보통 객체를 불러오면 객체 위에 버튼에 대한 Name이 나와 있습니다. 표시가 된게 좋으신 분들은 넘어가도 되는 부분이지만 걸리적 거리신다면 Lable을 지우고자 하는 객체를 선택후 [마우스 오른쪽 ->  Visible Items -> Lable표시 check 해제]를 해주시면 됩니다. 

LabView는 미국 NI(Natioanl Insstrumebts)사에서 제작한 시스템 디자인 입니다.

전자장비들을 블록도로 그려 손쉽게 제어가능 하기에 생산라인, 기술연구소에서 TEST프로그램으로 많이 사용 합니다.

회사에 LabView License기 1copy가 있어서 사용해보려고 합니다.

1. 프로젝트 생성(Create Project)

프로젝트 생성 버튼을 누르면 위와 같은 창을 띄울 수 있습니다. 기본적으로 [Blank Project], [Blank VI] 를 자주 사용합니다.일단, 새 프로젝트를 생성 해줍니다.

프로젝트 생성 버튼을 누르면 [파일]을 어디에 저장할 건지 선택하주는 창이 뜹니다. 사용하시기 편한 위치에 프로젝트 이름과 위치를 설정합니다.

파일경로를 설정하고 저장하게 되면, 위와 같이 프로젝트가 생성 된걸 확인 할 수 있습니다.

2. VI 만들기

랩뷰 프로그래밍은 프로젝트 안에 VI를 생성하여 개발을 진행 합니다. 프로젝트 생성 없이 VI생성은 가능하지만, 여러 VI와 컨트롤, 변수 등을 통합하여 프로젝트로 관리하기 때문에 프로젝트 안에 VI생성을 하도록 하겠습니다.

내 컴퓨터에서 [NEW] -> [VI]를 통해서 새 VI를 생성합니다.

프로젝트 만들때와 마찬가지로 VI파일도 Name과 파일 경로를 설정하여 저장 합니다.

3. 숫자형을 이용하여 덧셈 프로젝트 만들기

VI생성을 진행하면 블록다이어 그램과 프린트 패널이라는 창이 뜹니다. 두 개의 창은 서로 연동되어 있습니다. 위 이미지 처럼 프론트 패널 창에서 마우스 우측을 누르게 되면, 컨트롤 박스가 나오게 됩니다. 숫자형을 선택하는데 선택한 숫자형 옆에 있는 tool은 출력에 사용 되며, 빨간색 네모 상자 안에있는 tool은 입력에 사용 됩니다.

2개의 숫자형을 프론트 패널에서 생성하게 되면 블록 다이어그램 창에도 2개의 입력 숫자형이 생성 됩니다.

블록 다이어그램 창 Function에서 +기능을 추가합니다.

위와 같이 숫자형 출력까지 설정해주면, 2개의 임의의 숫자를 입력시에 덧셈하여 출력되게 만들 수 있습니다. 

문1. 5000[Kcal/kg]의 발열량을 가진 석탄을 [1ton]연소시켜 발전할 수 있는 전력량은 약 몇 [kwh]인가? 단, 효율은 35[%]이다.

화력발전소 전력량은 

η = 효율,  w = 발열량, c= 연소질량 입니다.

문2. 유효낙차 100[m], 최대 사용수량 20[m^3/x], 설비 이용률 70[%]의 수력 발전소의 연간 발전량[kwh]은 얼마인가? 단, 효율은 85[%]이다.

발생 전력량 : P = 9.8 QHηUT [kW]  을 이용하여 문제를 풀 수 있습니다.

Q= 최대사용 수량, H = 유효낙차, U=설비이용률, η = 효율, T = 연, 월 시간이라고 생각하시면 되는데. 단 문제에서 T = 연간 발전량이기 때문에 365 X 24를 해주어야 합니다.

연간 발생 전력량 = 9.8 X 20 X 100 X 0.85 X 0.7 X 365 X 24 가 되므로

=> ∴ 100 X 10^6[kwh]가 됩니다.

1. 문제 . R=100[옴], C=50[uF]의 직렬회로에서 f=60[Hz],100[V]교류전압을 인가할때 전류 약 몇 [A]인가?

전류 I를 구하는 문제이므로  옴의 법칙을 적용하면 R은 임피던스로 변환하여 용량성 컨덕턴스 허수부와 실수 저항분으로 아래와 같이 표시합니다.

R과 V값은 주어 졌으므로 Xc 용량성 컨덕턴스 값만 구하면 됩니다.

오메가 w=2πf 이므로 아래와 같은 수식으로 나타낼 수 있습니다.

Xc값은 54.34[옴]의 값 이므로

전류는 약 0.87[A]를 구할 수 있습니다.

Z 임피던스의 공식과, Xc 용량성 리액턴스 공식을 요구하는 문제였습니다.