『ROBOT 이론/실무 정리』

1. 저항 읽는 법

DIP 타입은 저항의 띠 색상으로 저항 값을 확인할 수 있다.
SMD 타입은 표기하는 여러가지 방식이있다방식이 있다.
ㄱ. 숫자 3개: 331 = 330Ω
ㄴ. 숫자 4개: 3920 = 392Ω
ㄷ. 숫자 중간에 R표기: 5R6 = 5.6Ω

구글에 많은 자료가 있으니 설명은 생략한다.

2. 저항 표

회로를 설계할 때, 저항 값을 계산했지만 자신이 원하는 저항 값이 없다면 사용할 수 없다. 이 경우에는 아래의 표를 보고 저항을 선택하자.

예를 들어 23.7kΩ이 필요하다면 E48의 237저항을 사용해야한다. 하지만 경우에 따라 0.3kΩ 차이나는 E24의 24kΩ을 사용해도 괜찮다.

E48보다 E24의 저항을 선택하는 이유는 비교적 손쉽게 구할 수 있으며, 가격이 저렴하기 때문이다.

그 중에서 저항은 주로 E24(±5%)와 E96(±1%) 계열을 많이 사용한다.

3. 오차율

오차율에 관해 이야기 하자면,

예를 들어 E24 330Ω의 저항을 사용한다면 330의 ±5%, 즉 313.5~346.5의 값 중 무작위로 부품을 사용할 수 있다는 것이다.

따라서 오차율이 적어야하는(정밀도를 요구하는) 상황에서는 보통 F급(1%)의 E96을 사용한다.
전압 분배와 같은 경우를 예시로 들 수 있다.

F혹은 J등급의 저항을 많이 사용하기 때문에,

회로 도면에 F등급만 표기하도록 하자. (F표기가 없으면 J등급)

1kF - F등급, 1k - J등급

4. 저항 선정하는 방법

제조사: KOA, TYCO, ROHM, VISHAY, HOURNS, SAMSUNG

Ex) KOA
다양한 회사와 제품들이 있지만 KOA 회사의 경우, 오차율에 따라 RK73B와 RK73H로 나눌 수 있다.

RK73B Spec. Link: https://www.koaspeer.com/products/resistors/general-purpose/rk73b/

RK73H Spec. Link: https://www.koaspeer.com/products/resistors/general-purpose/rk73h/

RK73B는 J급, RK73H는 F급으로 사용한다.

저항 값 표기는,
J등급은 숫자 3개, F등급은 숫자 4개를 사용한다.

온도와 전력 등을 비교하여 선정할 수 있다.

#설계 TIP#

TIP 1)

IC Pin에 신호를 주어 MODE, GAIN을 변경하는 칩이 굉장히 많다.

실제로 테스트를 하고 입력하는 신호를 정하면 가장 좋지만,

추후에 변경될 가능성이 있다면 아래와 같이 설계해보자.

회로도에는 저항 두 개를 연결했지만 NMT(No Mount), 부품을 납땜하지 않는다는 것이다.

그렇게 되면 PWB에는 라우팅이 되어있지만, 추후 부품을 납땜하는 위치를 변경하여 기능도 변경할 수 있는 것이다.

TIP 2)

MCU I/O 신호를신호를 다른 부품과 연결하게 되는데, 이때 중간에 0Ω, 33Ω등의 값이 작은 저항을 연결해보자.

아래와 같이 선택적으로 납땜하여 기능을 선택할 수 있다.

또한, 고전류가 흘러 MCU로 들어오는 전류를 차단하여 퓨즈 역할을 할 수 있다.

소비전력 테스트

• 평가 목적
-. 제품의 소비전력을 확인하고 사양서에 기재하기 위함

• 평가 방법
-. 전원 아날라이저에 저장된 피상전력 VA 값을 기록한다.

• 측정 장비:
-. 전원 아날라이저 HIOKI社 PQ3100 x1EA
-. 전압 프로브 HIOKI社 L1000-05 x3EA
-. 전류 프로브 HIOKI社 CT7136 x2EA

• 측정 방법:
-. 3상 각 전원에 전압 프로브를 연결한다.
-. 3상 중 2상에 전류 프로브를 프로브 표시 방향에 맞추어 연결한다.
-. 전원 아날라이저의 [MONITOR] 키를 눌러 전력량을 확인한다.
-. 이상이 없을 시, [START/STOP] 키를 눌러 설정을 한 후 기록을 시작한다.

• 주의사항
-. 전원 아날라이저의 전원 아답터를 연결한 후 사용할 것
-. 고압에 주의할 것
-. 전류 프로브 방향을 주의할 것

회생저항 테스트

• 평가 목적
-. 세 가지 회생 저항 30Ω (200W, 300W, 400W)의 전력과 온도를 확인하여 회생 저항을 선정하기 위함

• 평가 방법
-. 테스트 후 기준 확립 필요

• 측정 장비:
-. 전원 아날라이저 HIOKI社 PQ3100 x1EA
-. 전압 프로브 HIOKI社 L1000-05 x2EA
-. 전류 프로브 HIOKI社 CT7136 x1EA
-. 온도 데이터로거 PICO社 TC-08 x1EA
-. 온도 프로브 PICO社 SE000 x4EA

• 측정 방법:
-. 회생 저항 양단에 전압 프로브를 연결한다.
-. 모터 앰프 포트와 연결되는 회생 저항 라인에 전류 프로브를 프로브 표시 방향에 맞추어 연결한다.
-. 전원 아날라이저의 [MONITOR] 키를 눌러 전력량을 확인한다.
-. 이상이 없을 시, [START/STOP] 키를 눌러 설정을 한 후 기록을 시작한다.
-. 데이터로거를 회생저항, 외부 프레임 표면, 제품 내부, 제품 외부에 부착 혹은 고정한다.
-. 위의 전력 기록과 함께 PC로 해당 온도를 저장한다.

• 주의사항
-. 전원 아날라이저의 전원 아답터를 연결한 후 사용할 것
-. 고압에 주의할 것
-. 전류 프로브 방향을 주의할 것

온도 테스트

• 평가 목적
-. 제품의 온도를 확인하고 FAN 사용여부를 결정하기 위함

• 평가 방법
-. 테스트 후 기준 확립 필요

• 측정 장비:
-. 온도 데이터로거 PICO社 TC-08 x1EA
-. 온도 프로브 PICO社 SE000 x4EA

• 측정 방법:
-. 온도 프로브를 아래 9가지 항목에 부착하여 온도를 확인한다.
1) 제품 내부
2) 제품 외부
3) 모터 앰프 상단 x 3
4) 회생저항 x 3
5) 회생저항 상단 프레임 외부

• 주의사항
-. 고압에 주의할 것

• 제조사 이름, 주소
• 모델 번호
• S/N
• 제조 년,월
• 중량
• 전기, 유공압 사양
• 인양 지점
• 부하 능력

2중 모니터링

ISO 13849-1의 카테고리 3, PL = d 를 만족하는 안전 회로(이중화 회로) 구성

Power Relay를 활용한 Safety Function

* 컨트롤러의 Servo ON 신호를 입력받아 각 장치의 메인전원을 스위칭하는 역할
* 제품명: G7Z-4A-11Z-R
https://www.ia.omron.com/data_pdf/cat/g7z_j160-e1_4_1_csm1001495.pdf?id=1767

저항과 캐패시터(스너버회로)

* 스너버 회로: 과전압에 의한 릴레이 손상을 막기 위한 회로
* RC 부품이 내부에 함께 몰딩된 부품을 스파크 킬러라고 부름
* RC회로 연결방법
  - DC 코일을 사용할 때, RC는 코일과 병렬로 연결할 것.
  - AC 코일을 사용할 때, RC는 코일과 직렬로 연결할 것.

* 참고) AC 코일을 DC와 같이 병렬로 연결하면,
캐패시터 성분이 주파수에 대한 임피던스 성분을 갖게 되어 코일을 동작하지 않아도 회로가 동작할 수 있음.

다이오드

* 1N4002 (ON Semiconductor)

(원문 번역)
* 트랜지스터가 G7Z를 구동하면 누설 전류를 점검하고 필요한 경우 출혈 저항을 연결하십시오.
* 작동 전압이 작동하려면 릴레이 전기자의 최소값이며 연락처가 켜져 있습니다.
따라서 전압 변동 및 코일 온도 상승으로 인한 코일 저항의 증가를 고려하여 코일에 정격 전압을 근본적으로 적용하십시오.
* 코일이 꺼져있을 때 코일에 의해 생성 된 카운티 전압 전압은 반도체 소자를 파괴하거나 오작동을 일으킬 수 있습니다. 코일의 양단에 서지 흡수 다이오드를 대책으로 부착하십시오. 특히, 반도체 소자로 G7Z를 구동 할 때는 항상 서지 흡수 다이오드를 부착하십시오.
릴레이 리셋 시간은 확장되므로 실제 사용 조건에서 구현을 확인한 후에 항상 사용하십시오.
최소 600V 역 전압 저항 및 약 1A의 순방향 전류를 갖는 서지 흡수 다이오드를 사용하십시오.
G7Z는 코일 극성이 없으므로 극성이 코일의인가 된 전압과 반대되도록 서지 흡수 다이오드를 부착하십시오.

(추가 설명)

 * 릴레이 코일을 제어하는 신호가 ON/OFF가 될 때, 코일의 전류 변화가 커지게 된다.
이러한 과도전류로 인해 릴레이 코일과 제어하는 TR이나 부품이 손상될 수 있다.-> 1N4002 onsemi 부품 사용
 * 코일의 전원이 ON->OFF가 될 때, 300V이상의 전기가 흐를 수 있어 코일이 손상이 될 수 있다.
따라서 다이오드를 코일과 병렬로 연결하여 전류를 순환하게 해준다.
또한 다이오드의 극성을 코일의 전원과 반대로 연결한다.
위의 Datasheet와 같이 600V/1A의 순방향 다이오드를 선정하여 연결할 수 있도록 한다.

(Datasheet 참고)

포장 관련 규격

Machinery Directive 2006/42/EC

-> 1.1.5 참고

라벨 관련 규격

EN IEC 60204-1:2018

-> 16.4 참고

경고 라벨 선정 및 위치

IEC 60417, ISO 7000

참고) 구매 링크

많은 고객사용 라벨을 판매하는 곳

https://www.kslabel.co.kr/shop/

Safety 이중화 회로 / 성능수준 (PL)

ISO 10218-1

 -> 한국어 버전: KS B ISO 10218-1

ISO 13849-1

 -> 한국어 버전: KS B ISO 13849-1

EMO, EMS 스위치

IEC 60947-5-5

Enable 스위치

IEC 60947-5-8:2020

참고) Direct Opening

Enable Switch의 Direct Opening의 경우에 13849-1, 13849-2의 규격에 근거하여 Well-tried components(신뢰성 있는 부품)를 사용하게 되어있습니다.

아래의 표를 보시면, Well-tried component란 Direct Opening 인증을 받은 부품을 의미합니다.

귀사 Enable Switch의 경우에 Direct Opening에 관해서는 인증을 받지않은것으로 확인됩니다. Direct Opnening을 인증받은 Enable Switch로 변경 요청드립니다.

참고 규격: 13849-1, 13849-2, IEC 60947-5-1:2003

PPM

PPM은 주파수 오차를 의미함.

예를 들어,

25MHz 20PPM의 크리스탈이라면,

25*20Hz = +-500Hz의 오차를 가진다.

따라서 24,999,500Hz ~ 25,000,500Hz의 범위로 Clock을 확인할 수 있다.

TVS 다이오드와 제너 다이오드의 차이점

TVS 다이오드

역방향 특성
서지(과도 전압)로 부터 보호
ESD(정전기) 방지
빠른 응답시간
지속적인 서지 전압은 보호하지 못함

제너 다이오드

역방향 특성
안정적인 전압을 만듦 (정전압 용도) -> Clamp Voltage

무료 열람 방법

인증 검색 & 무료 열람

e-나라 표준인증

https://e-ks.kr/KSCI/standardIntro/getStandardSearchList.do?menuId=919&topMenuId=502&upperMenuId=503

유료 규격서 구매

표준(규격서) 구매

KSSN 한국표준정보망

https://www.kssn.net/

1. 사용 목적

디지털 신호의 High, Low를 입력받거나,

아날로그 신호를 입력받아

-> 원하는 전압의 High, Low를 출력하고 싶을 때

2. 입력에 대한 출력 방식

1. V+ > V- → Vout = Vs+
2. V+ < V- → Vout = Vs-

3. 저항 선정에 따른 히스테리시스 계산

• R1, R2, R3 저항과 입출력 전압 값을 활용하여 히스테리시스를 계산할 수 있음
• 아래 계산 사이트에서 쉽게 계산 가능

4. 비교기 히스테리시스 계산 사이트

http://sim.okawa-denshi.jp/compkeisan.htm

5. 계산 표 예시

• 3V3 전압으로 3V3 출력 제어하기
• 저항 값을 비교하여 히스테리시스 차이를 확인해봄

6. 회로 설계 예시

• 각 부품의 저항 값을 활용하여 출력을 확인할 수 있음
• 아래와 같이 간단한 시뮬레이션을 통해 High, Low를 확인 가능
  (시뮬레이션 사이트와 데이터는 아래 참고)

• 24V 입력 - Low 출력

• GND 입력 - High 출력

7. 부품 선정 리스트

• 각 부품의 Spec과 비용, Package 등을 확인하고 선정함

8. 시뮬레이션 Data

http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html

https://zrr.kr/47GG

(이전 글 참고)

RC 값 변경에 따른 출력 실험

• 표 1번 실험:

R/C 값으로 인해 U3(SN74LV)의 Output(Q)가 PWM으로 출력됨

Fan이 동작하지 않는다는 Error로 간주될 수 있어 R/C 값을 변경하여 Q 출력을 조절해야 함

1번 실험(10k, 104) - RC 입력

1번 실험(10k, 104) - Q 출력

• 표 3번 실험:

동일한 CAP(104)를 병렬로 연결하여 Table 4와 같이 구현함

하지만 R/C 값의 그래프가 변하지만 Q 출력은 여전히 PWM으로 확인됨

3번 실험(10k, 104x2EA) - RC 입력

3번 실험(10k, 104x2EA) - Q 출력

• 표 4번 실험:

TEST 1에서 부착한 CAP과 기존 CAP을 제거하고 105 CAP을 연결

R/C 값이 LOW로 확인되며 출력 Q는 On/Off 신호로 변경됨

FAN의 동작유무에 대한 Error 값 출력 확인 완료

4번 실험(10k, 105) - RC 입력

4번 실험(10k, 105) - Q 출력