[45] 230303 Ch. 4 라즈베리 파이를 위한 전자 기초 배우기: 1. 알기 쉬운 전자회로, 2. 데이터시트와 회로를 참고하여 전자 부품 알아보기 [K-디지털 트레이닝 45일]

230303 Fri 45th class

Ch. 4 라즈베리 파이를 위한 전자 기초 배우기
진도: p. 108 ~ (교재: IoT 사물인터넷을 위한 라즈베리파이 4 정석, 저자: 최주호 , 김재범 , 정동진)
교재 코드 깃허브: https://github.com/codingspecialist/RaspberryPi4-Book-Example
교재 소스 및 PPT: http://jspstudy.co.kr/main/main.jsp
저자 카페: https://cafe.naver.com/metacoding

IoT 사물인터넷을 위한 라즈베리파이 4 정석 | 최주호 - 교보문고

오늘 배운 것 중 기억할 것을 정리했다.

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Ch. 4 라즈베리 파이를 위한 전자 기초 배우기

책의 목차
01 _ 알기 쉬운 전자회로
01-1 옴(Ohm)의 법칙
01-2 키르히호프(Kirchhoffs)의 법칙

02 _ 데이터시트와 회로를 참고하여 전자 부품 알아보기
02-1 브래드보드
02-2 저항
02-3 LED
02-4 푸시 버튼 스위치
02-5 콘덴서
02-6 트랜지스터(Transistor)
02-7 다이오드(Diodes)

1. 알기 쉬운 전자회로

전기 회로

- 회로가 연결되어 있을때 닫힌회로(Closed Circuit) 또는 폐회로

- 반대로 전선이 끊어진 회로를 열린회로 (Open Circuit)

전압 전류 저항

- 전압: 전류가 흐를때의 힘을 나타내는 물리량

- 전류: 전선을 통해 흐르는 전기의 물리량

- 저항: 전기의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 물리량

- 전압이 높을수록 저항이 작을수록 전류가 많아진다.

1.1 옴(Ohm)의 법칙

v(전압) = i(전류) *  r(저항)

r(저항) = v(전압)/i(전류)

옴의 법칙

참고:https://blog.naver.com/roboholic84/220968629584

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1.2 키르히호프(Kirchhoffs)의 법칙

(1) 전류의 법칙

폐회로의 접속점(Node)을(Node) 통해 들어오는 전류와 나가는 전류의 합은 같다.

Σ I in = Σ I out

I₁ + I₂ +I₃ = I₄ + I₄

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(2) 전압의 법칙

폐회로의 전원전압의 합은 폐회로 내의 전압 강화의 합과 같다.

Vₛ = V₁ + V₂ = IR₁ +IR₂ = I(R₁ +R₂)

Vₛ = IRₜ (Rₜ : 폐회로 내 전체저항)

Rₜ = (R₁ + R₂)

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2. 데이터시트와 회로를 참고하여 전자 부품 알아보기
2.1 브래드보드

- 브레드보드의 양쪽 끝의 + - 표시에 전원을 연결한다.

- 보드의 연결은 오른쪽 그림과 같이 안쪽의 5칸씩 연결되어 있다.

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2.2 저항

v(전압) = i(전류) *  r(저항)

r(저항) = v(전압)/i(전류)

1ma = 0.001A
20mA = 0.02A
150 = 3 / 0.02

저항의 용량을 읽는 방법

저항 Color Code

갈(1) + 검(0) + 갈(X10)
    => 100 Ω

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2.3 LED

LED의 극성

+ 극(Anode) : 다리가 긴쪽
- 극(Cathod): 다리가 짧은 쪽

 

LED와 저항 회로 구성

우선 브레드보드에 5V 전원 연결

LED와 저항 회로 구성

LED의 데이터시트에서VF 값과 IF 값을 확인
 Vբ = 2V

 Iբ  = 20ma

LED와 저항 회로 구성

키르히호프의 전압의 법칙에 따라서 저항 R에R 걸리는 전압의 값은
5V – 2V = 3V

옴의 법칙에 따라서
R = V / I = 3V / 0.02A = 150Ω

그러므로 저항은
150 ~ 220 Ω

실제 브레드보드에 동작

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2.4 푸시 버튼 스위치

Tact 스위치는 4개의 다리핀 중 거리가 먼 쪽만 연결되어 있음
스위치를 누르는 순간 떨어져 있던 가까운 핀들도 연결됨

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2.5 콘덴서

콘덴서 : 전기를 저장할 수 있는 장치

축전기( Capacitor : 커패시터) 또는 콘덴서(condenser)라고 부르며 직류전압을 걸면 음극에는 (-) 전하가 양극에는 (+) 전하가 모여 전기 에너지가 저장됩니다.

직류에서 콘덴서 동작

콘덴서에 직류전원을 극성(+ , - )이 맞게 연결했을 일정시간 충전되다가 콘덴서의 용량이 다 차면 더 이상 충전이 되지 않아서 전류가 흐르지 않는다.

교류에서 콘덴서 동작

콘덴서에 교류전원을 연결하면 콘덴서는 충전과 방전을 반복하면서 전류가 흐르게 됩니다. 그래서 콘덴서의 특성이 직류는 차단하고 교류는 통과하는 것입니다.

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2.6 트랜지스터(Transistor)

여러 종류의 트랜지스터

트랜지스터: 게르마늄, 규소 등의 반도체를 이용하여 전자 신호 및 전력을 증폭하거나 스위칭하는 데 사용되는 반도체 소자입니다.

트랜지스터의 기능
- 증폭 기능
- 스위치 기능

밸브와 트랜지스터 비교

 

밸브와 트랜지스터 비교

콜렉터(Collector) : 밸브의 물이 들어가는 입구
에미터(Emitter)    : 밸브의 물이 나가는 출구
베이스(Base)       : 밸브를 열어주는 손잡이

베이스의 밸브를 돌려서 열면 물이 나오는 것처럼 트랜지스터의 B에서 E로 전류를 흐르게 하면 막혀있던 C와 E가 연결되어서 C에서 E로 전류가 흐르게 된다.

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2.7 다이오드(Diodes)

다이오드는 애노드(+극)에서 캐소드(-극)로 전류를 흐르게 하고 그 반대로는 전류가 흐리지 않게 합니다. 즉, 순방향으로는 전류가 잘 흐르지만 반대로 역방향으로는 전류가 흐르지 않도록 막습니다.

다이오드는 한쪽 방향으로만 전류가 흐를 수 있게 만들어서 정류 작용을 하거나 역전류를 방지해서 회로를 보호하는 역할을 합니다.

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순방향 전압강하(Forward Voltage: VF)

다이오드의 순방향으로 전류가 흐를 때 실제 다이오드에서 전압이 0.2V ~ 0.7V 정도 떨어지는 전압강하가 일어납니다.

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항복전압(Breakdown Voltage)

다이오드에 역방향으로 매우 큰 전압이 걸리면 다이오드가 견디지 못하고 역방향으로 전류를 흘리게 되는 역 전압을 항복전압

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