『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.

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

(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

1. 설계 목적

• FAN의 동작 유무를 판단하여 I/O 출력을 하는 회로를 구성
• FAN은 3Pin(VCC, GND, TACHO) 제품을 사용하여 구현

2. 제품 목록

단안정 멀티바이브레이터 (ex, SN74LV123)
: 디지털 펄스를 지속하거나 스위치의 시간을 지연할 때 사용

3. 회로도 및 특징 설명

• FAN의 동작 유무에 따라 에러를 출력하는 회로
• FAN의 TACHO는 1초에 약 200개 펄스를 출력하여 이를 입력받아 처리함
• PWM 펄스가 지속되거나 정지되면 R/C 필터를 통해 High 또는 Low를 출력할 예정
• 하지만 RC 필터의 영향으로 Error가 PWM으로 출력되는 현상이 있어 RC 값을 계산하고 테스트할 필요가 있음
• 이후 RC 필터의 C값을 변경하며 출력 확인

4. RC 필터

• 단안정 멀티바이브레이터 IC에서 출력 신호를 제어하기 위해 RC 필터가 사용됨
• RC 값에 따라 펄스, High, Low가 출력됨
• 해당 기능은 펄스가 아닌 High, Low로 출력하기 위해 적정 R, C 값을 선정함

• B, CLR = 3.3V
• trr은 A의 한 펄스 주기
• tw는 유지되는 시간
• 펄스가 발생하면 총 tw(+trr) 시간 동안 유지됨
• 이러한 기능을 활용하여 High, Low로 출력이 가능함

• Trr과 tw를 계산하기 위해 데이터시트의 표를 참고함
• Trr = 1/(rpm/60/2)*1000000000
  -> rpm: 7000, 60: rpm to rmsec, 2: 1주기에 두개 펄스 발생, *: ns to sec
• K 값은 그래프를 참고하여 약 1.01로 작성

• trr은 FAN의 스펙에 따라, tw는 RC 필터 스펙에 따라 조정할 수 있음
• FAN의 RPM은 최대 7,000(@24V)이며 전압에 따라 낮아질 수 있음
• 즉, trr 값은 최소 4ms이며 입력 12V일 때 약 3,000 RPM으로 나타남
• FAN의 RPM을 최대 7,000 / 최소 3,000이라고 가정하면, 모두 Error를 검출할 수 있도록 tw값을 10ms 이상으로 설정해야 함
  (실험 참고)

• 표의 1번과 같이 RC를 10k, 104로 정한다면 tw가 1ms로 설정되며, 게이트의 출력 Q가 PWM 출력되게 됨
• 따라서 RC 시정수를 늘려 tw값을 10ms 이상으로 설정하려면, 2번 혹은 4번과 같이 R, C를 변경해야함

• 표 1번의 경우 1.00E+06, 2번의 경우 1.00E+07로 나타남

• 최종적으로 표 1번의 trr+tw 값 1ms를 10ms이상으로 변경하기 위해, 저항 10k옴에서 100k옴으로 변경함