공대남의 정보수용소

안녕하세요? 이번 글에서는 풀업과 풀다운 저항에대하여 알아보도록 하겠습니다.

풀업과 풀다운이라고 하면 보통 아두이노를 통해서 접하시는 분들이 많이계실 것 입니다.

혹은 디지털회로를 공부하시다가 접하신 분들도 많이 계실 것 입니다.

그럼 풀업, 풀 다운저항이 왜 생겨났고 풀업 저항과 풀 다운 저항이 무엇이 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. 플로팅 현상

플로팅 현상이란 플로팅을 직역하자면 떠있다는 뜻 입니다.

위의 그림을 통해 플로팅 현상을 간단하게 설명하자면, 스위치가 연결되면 전류가 정상적으로 흐르게 됩니다.

근데 스위치가 연결되지 않은 상태에서 전류가 흐르는지 않흐르는지 알 수 없는 상태가 된 것이 플로팅현상입니다.

플로팅 현상이 생기는 이유는 다음과 같습니다.

디지털 핀을 입력 상태로 설정하면 5V값은 HIGH 0V값은 LOW로 인식합니다.

그런데 핀자체의 칩에서는 0V, 5V인지 1V인지 인식할 수가 없어서 플로팅현상이 생기게됩니다.

입력 단자 주위에 정전기나 잡음에 의해서 오류가 생기게 되는 것 입니다.

그래서 이를 방지하기 위해 풀업 저항이나 풀 다운 저항을 회로에 연결해주면 해결할 수 있습니다.

2. 풀업 저항

저항을 앞에 붙여줘서 플로팅현상을 해결 하는 방법이 풀업(PULL UP)저항 입니다.

풀업 저항에서 스위치가 열린 상태일 때는 입력 핀으로 전류가 흐르게 되고 전원 전압과 같은 5V전압이 걸리게 됩니다.

그래서 입력 핀에는 HIGH값이 읽히게 됩니다.

풀업 저항에서 스위치가 닫힌 상태가 되면 모든 전류는 GND 쪽으로 흐르게 됩니다.

그렇게 되면 입력핀에는 0V 전압이 걸리게 됩니다.

즉, 정리하자면 풀업 저항에서는 다음과 같습니다.

3. 풀다운 저항

풀다운 저항은 풀업 저항과는 반대로 밑에다가 저항을 연결하는 방식입니다.

위의 그림을 보겠습니다. 스위치가 열린상태에서는 어디에도 전류가 흐르지 않고

입력핀에는 0V 전압이 걸리게 됩니다.

다음은 스위치가 닫힌 상태 입니다. GND 쪽에 저항이 연결되어 있습니다.

밑의 저항으로 인해 전류는 모두 입력핀 쪽으로 흐르고 입력핀에는 전원 전압과 같은 5V가 걸리게 됩니다.

다음과 같이 저항을 연결하여 플로팅 현상을 해결하는 것이 풀업, 풀다운 저항입니다.

표로 정리하면 다음과 같습니다.

-

오늘은 플로팅현상이 무엇인지 그리고 이를 해결하는 방법인 풀업 저항과 풀다운 저항에 대하여 알아보았습니다.

플로팅현상은 입력핀에서 값을 제대로 읽지못하는 현상이 었고 풀업, 풀다운 저항을 연결하여 값을 제대로 읽게하는 방법이었습니다.

그 외에 아두이노에는 코드에 직접 풀업저항이라고 코딩을 해주는 방법도 있습니다.

다음번에는 좀 더 유익한 정보로 찾아뵙겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요. 이번 글에서는 포토커플러에 대하여 간단히 알아보도록 하겠습니다.

전자공학과 이거나 공학도이면 포토커플러를 접하신 적이 있을 것 입니다.

처음에 들을때는 생소하지만 널리 많이 쓰이고 있습니다.

쉽게 설명하자면 포토커플러란 전기신호를 빛으로 전달 시킬 수 있는 부품입니다.

그러면 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. 포토커플러의 뜻과 원리

위의 그림은 포토커플러를 가장 간단하게 표현한 회로입니다.

앞서 말했듯이 포토커플러란 전기신호를 빛으로 전달 시키는 역할을 합니다.

포토커플러는 빛을 전달해주는 발광 다이오드와 스위치 역할을 해주는 다이오드(트랜지스터)로 구성됩니다.

다음과 같이 발광소자, 수광소자로 구성됩니다.

여기서 발광소자는 빛을 전달하는 발광 다이오드이고, 수광소자는 스위치 역할을 해주는 다이오드입니다.

동작원리는 다음과 같습니다.

일반적인 트랜지스터 같은 경우에는 Base에 전류가 흐르면 Collector 에서 Emitter 로 강한 전류가 흐르게 됩니다.

여기서 포토커플러는 Base에 전류가 흐르는 대신 발광소자이 IRED 광출력을 Photo TR에 신호를 보내서 스위치 역할을 하게 합니다.

즉, 전기신호를 빛을 이용하여 전달하는 것 입니다. 

그러면 전기신호를 빛으로 전달하면 무엇이 좋고 포토커플러의 용도가 무엇인지 알아보겠습니다.

2. 포토커플러의 용도

포토커플러를 사용하게된 배경은 다음과 같습니다.

동작 전원이 다른 두 회로의 경우

예를 들어, PLC의 메모리의 경우 5v를 쓰고 입력 출력은  24v를 쓰게 되니 신호를 전달하면 많이 손상됩니다.

그래서 빛으로 전기 신호를 주고 받게 된 것 입니다.

그래서 포토커플러의 용도는

첫번째로 전원이 다른 두 회로를 완전히 분리 시키는 것 입니다.

발광소자와 수광소자 사이에는 절연 물질이 있기때문에 전류가 흐르지 않기 때문입니다.

두번째로 잡음에 아주 강합니다. 

전기신호를 빛으로 전달하고, 첫번째 경우와 같이 절연물질로 인해서 회로가 잡음으로 부터 안정적이게 됩니다.

세번째로, 회로가 아주 간단해지고 신뢰성이 높아집니다.

이번 글에서는 포토커플러에 대해서 간단히 알아보았습니다.

가장중요한 점은, 정리하자면 포토커플러는 전기신호를 빛으로써 전달시킬 수 있게 해주는 소자이고

이로 인해 회로가 간단해지고 전원이 다른 두 회로가 아주 안정적이고 신뢰성이 높아진다는 것 입니다.

참고로 포토커플러(photocoupler)는 Photo Isolator, Opto Coupler, Opto Isolator 라고도 합니다.

다음번에는 좀 더 유익한 글로 찾아뵙도록 하겠습니다. 감사합니다.

안녕하세요? 오늘은 수학에서 자주 쓰이는 대표적인 좌표계에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

가장 대표적인 3차원 좌표계를 알아보도록 할 것 입니다.

이 세가지는 직교좌표계, 원통좌표계, 구면좌표계 입니다.

다들 한번씩은 보거나 들어보셨을 것 입니다.

각각 상황에 따라서 유용한 것이 다르기 때문에 잘 알아두신다면 유용할 것 입니다.

1. 직교좌표계

가장 대표적이고 많이 사용하는 좌표계입니다.

좌표계는 x,y,z로 구성되어 있고 이들은 각각 독립적입니다.

즉, 하나의 변수가 다른 변수의 영향을 주지 않습니다.

i, j, k 벡터는 각각 축의 방향을 나타내는 방향벡터로써 크기가 없고 방향만 있는 단위벡터 입니다.

이렇게 단위벡터를 이용하여 직교좌표계에서 벡터를 표시할 수 있습니다.

2. 원통좌표계

원통좌표계는 극좌표계에 높이를 더한 것 이라고 보면 됩니다.

극좌표계를 3차원 공간으로 나타낸 것 입니다.

원통좌표계의 좌표는 r, θ, z로 표현됩니다.

x = rcosθ, y = rsinθ, z = z의 관계를 가지며 좌표계를 r, θ, z로 표현합니다.

위에 식을 보면 알 수 있듯이 r, θ는 서로 종속관계에 있습니다.

즉, 하나의 값이 변하면 다른 하나의 값에 영향을 끼치게 됩니다.

원통좌표계의 경우에는 한 축을 중심으로 대칭성을 가지는 경우에 유용합니다.

가령 직교좌표계에서 x^2+y+2 = r 이라고 표현되는 것이 원통좌표계에서는 r = c 로 표현됩니다.

원통좌표계의 단위벡터는 다음과 같이 나타냅니다.

앞서 말했듯이 r, θ 는 서로 종속 관계에 있다는 것을 알 수 있습니다.

-

3. 구면좌표계

구면좌표계도 원통좌표계와 같이 극좌표계를 3차원 공간으로 확장한 것 입니다.

구면좌표계의 경우에는 구대칭이 있는 경우에 아주 유용하게 사용할 수 있습니다.

구면좌표계는 r, θ, Φ로 표현됩니다.

r은 원점에서 부터 구면까지의 거리를 나타냅니다.

θ는 원점에서 양의 방향의 z축과 이루는 각도입니다.

Φ는 z축을 중심으로 x축과 이루는 각도입니다.

직교좌표계를 구면좌표계로 고치면 다음과 같습니다. 위 식을 보면 알 수 있듯이,

r, θ, Φ 각각의 변수들은 서로 종속 관계에 있습니다.

구면좌표계의 경우에는 같은 점을 표현하는 식이 다양하게 표현될 수 있습니다.

(1, 0°, 45°), 과 (-1, 180°, 270°) 같이 여러 표현 방법이 있을 수 있다는 점이 있습니다.

이번에는 가장 대표적인 좌표계에 대하여 알아보았습니다.

보통은 직교좌표계를 많이 사용하지만 특수한 경우에는 원통좌표계나 구면좌표계를 사용하는 경우가 더 쉬울 수 있습니다.

기본적으로는 직교좌표계, 극좌표계에서 발전한 방식입니다.

이러한 좌표계에 대한 개념을 알아두면 동역학과 같은 역학문제를 풀 때 유용하게 사용하실 수 있습니다.

감사합니다.