기초 실험용기초 실험용

계측장비 사용법계측장비 사용법

박 재 병

Intelligent Systems & Robotics Lab.

학습 목표

Ohm’s Law

실험에서 자주 사용되는 장비의 사용법과 동작원리 이해

아날로그 및 디지털 멀티미터

오실로스코프

함수발생기

직류전원 공급장치직류전원 공급장치

브레드보드

2

Ohm’s Law

Ohm’s Law

임의의 저항을 통해 흐르는 전류와 저항의 곱은 그 저항의 양단 사이의 전위차와 임의의 저항을 통해 흐르는 전류와 저항의 곱은 그 저항의 양단 사이의 전위차와

같다.

IRV

R

+ -VI

3

Ohm’s Law

직렬 저항

V V21 RR

VI

21 RR

IVRtotal

VRR

RRIV 111

RR 21

VRR

RRIV21

222

4

Ohm’s Law

병렬 저항

2211 RIRIV

11 VRR

III )11(21

21

111 RRV

21

21

21

11RR

RRRRI

VRtotal

IRR

RIRR

RRRR

VI21

2

21

21

111

1

IRR

RIRR

RRRR

VI21

1

21

21

222

1

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아날로그 멀티미터

전류계

동작 원리 동작 원리

자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘은 전류의 크기에 비례하는 성질을 이용

ld

측정 방법

C

BlIdF

적당한 전류 범위 선택

측정하고자 하는 회로에 직렬로 삽입하여 측정

큰 범위부터 차례로 작은 범위로 선택

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아날로그 멀티미터

분류기

측정 범위 확대 측정 범위 확대

저항을 전류계와 병렬로 삽입

RMI IM

와 의 관계

RS

M

I 와 IM 의 관계

M M MI R R 1M M M

M MS S

I R RI I IR R

측정 범위가 만큼 증가1 /M SR R

7

아날로그 멀티미터

전압계

동작 원리 동작 원리

전류계 내부 저항에 측정된 전류값을 곱하여 전압 측정

측정 방법 측정 방법

적당한 전압 범위 선택

측정하고자 하는 회로에 병렬로 삽입하여 측정

큰 범위부터 차례로 작은 범위로 선택

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아날로그 멀티미터

분압기

동작 범위 확대 동작 범위 확대

저항을 전압계와 직렬로 삽입

RSRM

VM

M

V 와 VM 의 관계V

M

M

SMS

M

MM R

RVR

RVVV 1

측정 범위가 만큼 증가1 /S MR R

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아날로그 멀티미터

교류 전류/전압계

동작 원리 동작 원리

전류/전압을 정류하여 직류값 측정

측정값은 실효치

2 2

0 0

1 1( ) , ( ) T T

rms rmsI i t dt V v t dtT T

정현파의 경우

0.707 , 0.7072 2P P

rms P rms PI VI I V V

측정 방법

직류 전류/전압계와 동일

2 2

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아날로그 멀티미터

저항계

동작 원리 동작 원리

저항에 일정한 전류를 흘리고 저항에 걸리는 전압 측정

측정 방법 측정 방법

적당한 저항 범위 선택

저항을 회로에서 떼어낸 다음 측정

큰 범위부터 차례로 작은 범위로 선택

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아날로그 멀티미터

아날로그 멀티미터

테스터 테스터

조절 스위치와 눈금

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디지털 멀티미터

전압계/전류계/저항계

측정된 값을 A/D 변환기를 이용하여 디지털로 변환시켜 숫자로 표시 측정된 값을 A/D 변환기를 이용하여 디지털로 변환시켜 숫자로 표시

측정 순서 : 아날로그 멀티미터와 동일

제품

RIGOL DIGITAL MULTIMETR DM3051

사용 방법

전류(AC/DC), 전압 (AC/DC), 저항 선택

측정 범위 선택

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디지털 멀티미터

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오실로스코프

동작 원리

오실로스코프의 내부 구조 오실로스코프의 내부 구조

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오실로스코프

제품

Tektronix Digital Oscilloscope TDS2002 (60 MHz) Tektronix Digital Oscilloscope TDS2002 (60 MHz)

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오실로스코프 화면

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오실로스코프

사용 방법

프로브 보상 프로브 보상

수직 조정

수평 조정

트리거 조정

AC/DC/GND

주파수 측정

NT : 한 주기의 눈금 수

TD : 눈금당 시간

주기와 주파수

DT TNT

f 1

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Tf

오실로스코프 단자

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오실로스코프 프로브

프로브

관찰하고자 하는 회로의 노드 전압을 오실로스코프에 전달 관찰하고자 하는 회로의 노드 전압을 오실로스코프에 전달

측정 전압의 감쇠

1X 모드 : 그대로 전달

10X 모드 : 전압이 1/10 로 감쇠되어 전달

⇒ 인가된 전압은 측정된 전압의 10배

⇒ 1X 모드 보다 측정 대역폭이 10배 증가함.

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함수발생기

동작 원리

아날로그 방식에서는 먼저 삼각파를 발생시키고 이를 처리하여 구형파와 정현파 아날로그 방식에서는 먼저 삼각파를 발생시키고, 이를 처리하여 구형파와 정현파

생성

삼각파 : 전류원을 커패시터에 인가하여 적분

구형파 : 삼각파를 미분

1( ) Iv t Idt tC C

구형파 삼각파를 미분

정현파 : 비선형 정형회로를 이용

제품

RIGOL FUNCTION GENERATOR DG2021A

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함수발생기

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함수발생기

사용 방법

주파수 조정 주파수 조정

크기 조정

Duty 조정

직류 옵셋 조정

출력

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전원공급장치

동작 원리

220 V를 변압기를 이용하여 강압시킨 후 정류회로를 이용하여 맥류로 만든 후 정 220 V를 변압기를 이용하여 강압시킨 후 정류회로를 이용하여 맥류로 만든 후 정

전압 회로를 통과시켜 리플을 감소시키고 원하는 안정한 전압을 얻는다.

LPF DCAC 정류회로

최대 허용 전류를 제한하는 전류 제한 보호회로 내장

두 개의 독립된 전압 출력

제품

Protek REGULATED DC POWER SUPPLY PWS-3003TP

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직류전원 공급장치

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전원공급장치

사용 방법

전압 조정 전압 조정

전류 조정

5 V 전용 출력

(+), (-) 전압 생성

GND+- - +

접지(-) 전압 (+) 전압

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브레드 보드

구조

납땜을 하지 않고 전기적으로 연결 가능 납땜을 하지 않고 전기적으로 연결 가능

작은 구멍들이 격자 모양으로 배열

DIP(Dual In-line Package) 핀 간격과 동일 (DIP IC 사용 가능)

사용 방법

전원과 접지는 2열 구멍 사용 전원과 접지는 2열 구멍 사용

전체적인 회로 배치 설계

회로의 선이 짧게 부품 배치

전원 및 접지 배선 확인

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브레드 보드

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브레드 보드

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실험 안전 수칙

실험 장비를 다룰 때 반드시 손보다 머리가 앞설 것전원의 출력이 단락되지 않도록 주의할 것

전해 콘덴서의 극성에 주의할 것

오실로스코프가 넘어지거나 떨어지지 않도록 주의할 것

장비 사용 후 반드시 전원을 내릴 것

실험 후 모든 실험 도구들을 제자리에 정리하고 청소할 것

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