2023. 6. 25. 05:23ㆍArduino
1. 아두이노란?
Arduino(아두이노)는 코딩이 가능한 간단한 컴퓨터라고 할 수 있습니다.
온습도 센서나 LED와 같은 센서나 전자 부품을 장착하여 동작시킬 수 있습니다.
가전 제품 사용을 곰곰히 생각해보면 온도 센서나 LED, 스피커, 버튼 조작 등등 이러한 것들을 자주 볼 수가 있는데 아두이노와 같은 장치에 연결하여 코딩을 한 후 제품에 장착되어 있는 것입니다.
2. 전압 / 전류 / 저항
전자 부품을 잘 사용하기 위해서는 전압 / 전류 / 저항에 대해서 잘 이해해야 합니다. 그 이유는 정말 쉽게 이해할 수 있습니다. 여러분 양손에 쇠젓가락을 들고 콘센트로 가보면 알 수 있습니다. 두 손을 그대로 꽂으면 사망할 수 있으니 절때로 해서는 안 됩니다.
전자 부품도 마찬가지 입니다. 제품별로 허용되는 전압과 전류가 정해져 있습니다. 이러한 범위를 초과한다면 부품은 타거나 망가질 것 입니다. 또한 범위 보다 적은 양이 들어온다면 제품이 정상 동작하지 않을 수 있습니다.
때문에 전압 / 전류 / 저항에 대해서 잘 이해하고 있어야 하는데 역시나 깊게 들어가면 아두이노 써보기도 전에 하기 싫어질 수 있습니다. 아두이노를 잘 사용할 수준 정도로 쉽게 설명하도록 하겠습니다.
2-1. 전압
전압(Voltage)은 전기가 흐르는 원인 입니다. 전압 때문에 도체 안에 있는 전자들이 움직일 수 있는 것 입니다. 그래서 전압을 높이면 전자들이 더 많이 움직일 수 있습니다. 전압의 단위는 V(볼트)를 사용하고 있습니다.
2-2 전류
전류(Current)는 전자들이 움직이는 양을 말합니다. 단위는 A(암페어)를 사용합니다. 여기서 1000mA는 1A를 말합니다. LED를 사용 할 때 전자가 많이 흐르면 즉 전류가 높으면 밝기가 밝아집니다. 그러나 또 너무 많으면 바로 고장납니다.
2-3 저항
저항(Resistor)은 전자의 이동을 방해하는 요소입니다. 전자의 이동을 방해하면 전류는 내려가게 됩니다. 단위는 Ω(옴)을 사용합니다.
3. 옴의 법칙
위에서 전압 전류 저항에 대해서 설명한 부분을 수학식으로 표현하면 다음과 같습니다.
전압(V) = 전류(I) x 저항(R)
일차 방정식에 대해서 이해했다면 이 식을 다음과 같이 변형할 수도 있습니다.
전류(I) = 전압(V) / 저항(R)
저항(R) = 전압(V) / 전류(I)
옴의 법칙을 적용하는 예를 들어보겠습니다.
LED를 킨다고 할 때 필요 전압은 2.1V, 필요한 전류는 20mA라고 가정합니다. 그런데 6V의 건전지로 LED를 킨다고 할 때 그냥 연결하면 다시 불키는 것을 볼 수 없습니다.
정상적으로 동작하려면 정상적인 전압과 전류를 공급할 수 있도록 계산해야 합니다.
6V를 공급하기 때문에 3.9V를 깍아줘야 합니다. 그래서 다음의 식처럼 계산됩니다.
공급 전압 - 필요 전압 = 필요 전류 x 저항
6V - 2.1V = 0.02A x R
간단한 일차 방정식 문제입니다. R의 값은 195Ω 입니다.
그러면 회로에 195Ω을 추가로 장착하여 사용하면 가능한데 보통은 안정적으로 사용하기 위해 계산된 값 보다 조금 큰 값을 사용하게 됩니다.
이런 식으로 전자 부품의 스펙과 내가 출력할 수 있는 전압을 파악 후 올바르게 사용해야 잘 사용할 수 있습니다.