01. 제어계의종류 1) 개-루프제어계 (Open loop system) 1 제어동작이출력과관계없이순차적으로진행되는제어계 2 구조가간단하고경제적 2) 폐-루프제어계 (Close loop system)- 피드백제어계 1 출력신호를입력신호로되돌려서제어량이목표값과비교하여정확한제어가가능하도록한제어계 2 정확하고대역폭이증가하지만구조가복잡하고설치비가많이든다. 3 계의특성변화에대한입력대출력비에대한감도가감소한다. 4 비선형과왜형에대한효과는감소한다. 5 전기다리미
02. 피드백제어계의구성과용어 용어 목표값 기준입력요소 ( 장치 ) 설명 제어량이어떤값을갖도록목표를설정하여외부에서주어지는신호 목표값을제어할수있는기준입력신호로변환하는장치 기준입력 ( 신호 ) 제어계를동작시키는기준 ( 목표값에비례 ) 동작신호기준입력신호와주궤환신호의편차신호 ( 제어동작을일으키는신호 ) 제어요소조작량외란제어량검출부 조절부와조작부로구성, 동작신호를조작량으로변환시키는요소제어요소가제어대상에주는량외부에서가해지는신호로서제어량의값을변화시키는요소제어대상이속하는량제어대상으로부터제어량을검출하고기준입력신호와비교하는부분
03. 자동제어장치의종류 1) 제어량에의한분류 [ 제. 프. 서. 자 ] 분류 프로세스제어 ( 공정제어 ) 서보제어 ( 추종제어 ) 자동조정제어 ( 정치제어 ) 설명 플랜트 ( 석유, 화학공업 ) 및생산공정등의상태량제어유량, 액면, 온도, 압력등 [ 프 ( 공 ). 유. 액. 온. 압 ] 기계적변위를제어물체의자세, 방위, 위치등 [ 서. 자. 방. 위 ] ex) 대공포포신, 미사일유도 전기적또는기계적인양을제어전압, 전류, 주파수, 회전속도등 ex) 자동전압조정기 (AVR), 조속기 2) 목표값에의한분류 분류 정치제어 추치제어 설명 목표값이시간에대하여변화하지않는제어프로세스제어, 자동조정제어 ex) 연속식압연기 목표값이시간에따라변화하는제어추종제어, 프로그램제어, 비율제어 3) 제어목적에의한분류 분류추종제어프로그램제어비율제어 설명 목표의변화를추종하여목표값이변화하는제어 ex) 대공포포신, 자동아날로그선반 사전에정해진프로그램에따라제어량을변화시키는제어 ex) 열차운전, 산업로보트운전, E/L 자동조정 목표값이다른량과일정한비율롸변화하는제어 ex) 보일러자동연소장치
4) 조절부의동작에의한분류 연속제어 분류 비례제어 (P 동작 ) 미분제어 (D 동작 ) 적분제어 (I 동작 ) 비례미분제어 (PD 동작 ) 비례적분제어 (PI 동작 ) 비례적분미분제어 (PID 동작 ) 불연속제어 on-off 제어 (2 위치제어 ) 설명잔류편차 (off-set) 발생오차가커지는것을미연방지, 진동억제잔류편차 (off-set) 제거오버슈트 (overshoot) 감소, 응답속도개선잔류편차를제거하여정상특성개선, 간헐현상발생 PI+PD, 가장최적의제어동작
01. 배율기와분류기공식유도 분류회로도공식유도 ㆍ전압분배법칙적용 배율기 ( 전압계와직렬접속 ) 여기서, : 측정하고자하는전압 [V] : 전압계의최대눈금 [V] : 배율기저항 [Ω] : 전압계의내부저항 [Ω] 여기서, : 배율기배율 ㆍ전류분배법칙적용 분류기 ( 전류계와병렬접속 ) 여기서, : 측정하고자하는전류 [A] : 전류계의최대눈금 [A] : 전류계의내부저항 [Ω] : 배율기저항 [Ω] 여기서, : 분류기배율 02. 3 전압계법과 3 전류계법공식유도 분류회로도및벡터도공식유도 3 전압계법 cos cos cos 소비전력 cos cos 3 전류계법 cos 소비전력 cos
03. 자기저항배수공식유도 1) 자기저항관련공식 여기서, : 기자력 [AT], : 코일권수, : 전류 [A] : 자계의세기 [AT/m], : 자로 ( 자기회로 ) 의길이 [m] 여기서, : 자속 [Wb], : 전속밀도 [Wb/m 2 ], : 단면적 [m 2 ] : 투자율 [H/m], : 진공의투자율 = : 비투자율 [ 단위없음 ] - 주어지지않거나공극이면 1 : 자기저항 [AT/Wb], : 공극을가진자기저항 [AT/Wb] : 자기저항배수, : 공극의길이 [m], : 자로 ( 자기회로 ) 의길이 [m] 2) 자기저항배수공식유도 자기저항배수 공극
01. 반도체정의및종류 1) 정의 1 전기가잘통하는도체와통하지않는부도체 ( 절연체 ) 의중간정도의전기적성질을나타내는물질 2 반도체는순수한상태에서는부도체와비슷하지만불순물을첨가할경우도체와비슷해진다. 3 일반적으로온도가상승하면저항이작아지는특징이있다. 2) 종류 1 순수반도체 ( 진성반도체 ) - 최외각전자 4개인 4족원소인저마늄 (Ge), 실리콘 (Si) 으로구성 2 불순물반도체 - 진성반도체에불순물을추가 ( 도핑 ) 하여전기전도성을높인반도체 (1) N형반도체 a 진성반도체에최외각전자가 5개인 5족원소인인 (P), 비소 (As) 를첨가하여전자의수를증가시킨반도체 b 진성반도체에 5족원소를불순물로첨가하면실리콘원자와공유결합후, 전자가남는상태, 즉잉여전자가생긴다. 이상태에서실리콘결정에전압을걸어주면제자리를못찾는잉여전자는자유전자가되어전류가흐르게된다. c N형반도체를만들기위해사용되는불순물을도너라고한다. (2) P형반도체 a 진성반도체에최외각전자가 3개인 3족원소인붕소 (B), 갈륨 (Ga) 를첨가하여정공의수를증가시킨반도체 b 진성반도체에 3족원소를불순물로첨가하면실리콘원자와공유결합후, 전자가비어있는상태, 즉정공이생긴다. 이상태에서실리콘결정에전압을걸어주면정공이이동하면서전류가흐르게된다. c P 형반도체를만들기위해사용되는불순물을억셉터라고한다.
02. PN 접합다이오드 (Diode) 1) 정의 1 P 형반도체와 N 형반도체를접합하여만든것 양의전하를띠는정공과음의전하를띠는자유전자는서로끌어당길수밖에없지만 P형과 N형사이에경계면때문에서로만나지는못하고끌어당기기만한다. 그렇게되면그경계면부분은부도체처럼작동한다. 2 기호 3 작용 - 정류작용 2) 작동원리 1 순방향바이어스 ( 순방향전압인가 ) (1) 순방향바이어스는 P형반도체에 + 전압을 N형반도체에는 -전압을걸어주는것이다. (2) P형에있는정공 (+) 은음극으로이동하고 N형에있는자유전자 (-) 는양극으로간다. (3) P형반도체의다수캐리어인정공에 + 전압을가해주게되면정공들은척력이발생하여 N형반도체쪽으로밀리게되고 N형반도체의다수캐리어인자유전자에 -전압을가해주게되면자유전자들은척력이발생하여 P형반도체쪽으로밀리게된다. 이렇게되면, 공핍층이줄어들게되며, 정공과전자가서로중화되더라도순방향바이어스에의해전자와정공이계속공급이되므로정공과전자의이동으로전류가계속흐르게된다. 2 역방향바이어스 ( 역방향전압인가 ) (1) 역방향바이어스는 P형반도체에 -전압을 N형반도체에는 + 전압을걸어주는것이다. (2) P형반도체의다수캐리어인정공에 -전압을가해주게되면정공들은인력이발생하여 P형반도체쪽으로밀리게되고 N형반도체의다수캐리어인자유전자에 + 전압을가해주게되면자유전자들은인력이발생하여 N형반도체쪽으로밀리게된다. 이렇게되면, 공핍층이넓어지게되며, 공핍층증가로인해 P형반도체와 N형반도체의거리는점점더멀어지게되어전류가흐르지않는상태가된다. 3) 전지의접속과다이오드전압
순방향 ( 같은방향 ) 순방향 일때전류는 + 에서 - 로흐른다. 전류가흐른다는의미는저항이없다는의미로다이오드양단전압은 0 이된다. 전지 역방향 ( 다른방향 ) 역방향 일때전류는흐르지않는다. 전류가흐르지않는다는의미는저항성분이되어서다이오드양단에전압이모두걸린다. 03. 트랜지스터 (Transistor) 1) 정의 1 트랜지스터는 P 형과 N 형반도체 3 개를교대로접합하여만든것 ( 다이오드 2 개를접속한것 ) 2 기호 pnp 트랜지스터 npn 트랜지스터 3 작용 - 증폭작용, 스위칭작용 2) 작동원리
pnp 트랜지스터 npn 트랜지스터 3) 전류증폭지수유도 기호 공식유도 ㆍ KCL 법칙적용 ㆍ이미터접지전류증폭지수 ㆍ베이스접지전류증폭지수 이상적인베이스접지전류증폭율 는 1 이다.
04. 사이리스터 (Thyrister) 1) 정의 1 사이리스터는제어단자 (G) 로부터음극 (K) 에전류를흘리는것으로, 양극 (A) 과음극 (K) 사이를도통 ( 導通 ) 시킬수있는 3단자의반도체소자이다. 실리콘제어정류기 (Silicon Controlled Rectifier,SCR) 라고도불린다. PNPN의 4중구조를하고있으며 P형반도체로부터게이트단자를꺼내고있는것을 P게이트, N형반도체로부터게이트단자를꺼내고있는것을 N게이트라고부른다. PNP 트랜지스터와 NPN 트랜지스터를조합한복합회로와등가이다. 2 기호 N 게이트 ( 에노드측에서제어 ) P 게이트 ( 캐소드측에서제어 ) PUT(Programmable Unijunction Transistor) 기호동일 RCT(Reverse Conducting Thyristor 역도통사이리스터 ) 기호동일 2) 종류 명칭심벌용도 SCR 3 단자단반향사이리스터 DC 전력제어용 TRIAC 3 단자쌍방향사이리스터 AC 전력제어용 DIAC 2 단자쌍방향사이리스터쌍방향트리거다이오드트리거소자 GTO 3 단자단방향사이리스터 Gate turn off thyristor