아두이노 해보기 #1

아두이노 키트는 아두이노 보드를 중심으로 다양한 센서와 액추에이터(모터, LED 등)를 포함한 종합적인 세트입니다. 마치 레고 블록처럼, 이러한 구성품들을 조합하여 자신만의 창의적인 전자 기기를 만들 수 있도록 도와주는 도구를 이용할것 입니다.

Arduino

 

□ 아두이노 키트의 구성 요소

• 아두이노 보드: 키트의 중심이 되는 마이크로컨트롤러 보드입니다. 컴퓨터와 연결하여 코딩을 통해 다양한 전자 기기를 제어할 수 있도록 해줍니다.
• 센서: 빛, 온도, 습도 등 다양한 환경 정보를 감지하는 장치입니다. 센서를 통해 얻은 정보를 바탕으로 아두이노 보드가 동작하도록 프로그램할 수 있습니다.
• 액추에이터: 모터, LED, 스피커 등 아두이노 보드의 명령에 따라 움직이거나 소리를 내는 장치입니다. 센서가 감지한 정보에 따라 액추에이터를 제어하여 다양한 동작을 구현할 수 있습니다.
• 부가적인 부품: 저항, 콘덴서, 브레드보드 등 회로를 구성하는 데 필요한 다양한 부품들이 포함될 수 있습니다.

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아두이노 호환 보드	BREADBOARD

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□ 전기란?

전기는 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 에너지의 한 종류입니다.  마치 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯이, 전기도 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 성질이 있습니다. 이렇게 흐르는 전기를 전류라고 합니다. 전기는 직류전기, 교류전기로 나눌수 있습니다. 

▷ 전기의 특징

• 에너지의 한 종류: 전기는 빛, 열 등과 마찬가지로 일을 할 수 있는 능력을 가진 에너지입니다.
• 다양한 형태로 변환: 전기는 빛, 열, 소리 등 다른 형태의 에너지로 변환될 수 있습니다. 예를 들어, 전구에 전기를 연결하면 빛과 열이 발생하고, 스피커에 전기를 연결하면 소리가 나옵니다
• 멀리 보낼 수 있습니다: 전선을 통해 멀리까지 전기를 보낼 수 있어서 우리 생활 곳곳에서 전기를 사용할 수 있습니다.

▷ DC/AC

. 직류전기(DC) 

직류 전기는 전류가 항상 일정한 방향으로 흐르는 전기를 말합니다. 마치 강물이 한쪽 방향으로 꾸준히 흐르는 것처럼, 직류 전기는 플러스극에서 마이너스극으로 끊임없이 흐릅니다.

직류 전기의 예시

• 건전지: 가장 대표적인 직류 전원입니다.
• 태양광 발전: 태양광 패널에서 얻은 전기도 직류입니다.
• 자동차 배터리: 자동차 시동 및 전자 장치에 사용됩니다.

. 교류전기(AC)

교류 전기는 전류의 방향과 크기가 주기적으로 바뀌는 전기를 말합니다. 마치 시계추가 왔다 갔다 하는 것처럼, 전류가 플러스극과 마이너스극을 번갈아 가며 흐릅니다

교류 전기의 예시

• 가정용 전력: 우리가 집에서 사용하는 전력은 대부분 교류 전기입니다.
• 발전소에서 생산되는 전기: 발전소에서 생산되는 전기는 대부분 교류 전기입니다.
• 산업용 전력: 공장이나 대형 건물에서 사용되는 전력도 교류 전기입니다.

 

10. 직류전기(DC)와 교류전기(AC) 차이

 

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□ 옴의 법칙

옴의 법칙은 전기 회로에서 가장 기본적이고 중요한 법칙 중 하나입니다. 간단히 말해, 도체에 흐르는 전류는 전압에 비례하고, 저항에 반비례한다는 것을 나타내는 법칙입니다.

▷ 옴의 법칙 공식

V = I × R

V: 전압 (Volt, 볼트)
I: 전류 (Ampere, 암페어)
R: 저항 (Ohm, 옴)

▷ 옴의 법칙 의미

• 전압이 높아지면: 전류도 비례하여 증가합니다. 마치 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 빠르게 흐르는 것과 같습니다.
• 저항이 커지면: 전류는 감소합니다. 마치 물이 좁은 구멍을 통과할 때 속도가 느려지는 것과 같습니다.

▷ 옴의 법칙 예시

• 전구: 전구에 더 많은 전압을 가하면 더 밝게 빛납니다. 이는 전압이 증가하면 전류도 증가하여 전구 필라멘트가 더 뜨거워지기 때문입니다.
• 전열기: 전열기에 더 많은 전압을 가하면 더 뜨거워집니다. 이 역시 전압이 증가하면 전류도 증가하여 열이 더 많이 발생하기 때문입니다.

▷ 옴의 법칙 활용

옴의 법칙은 전기 회로를 설계하고 분석하는 데 필수적인 도구입니다. 

• 회로 설계: 원하는 전류를 얻기 위해 적절한 저항을 선택하거나, 특정 전압에서 작동하는 회로를 구성할 때 사용됩니다
• 고장 진단: 회로에 문제가 발생했을 때, 옴의 법칙을 이용하여 어느 부분에 문제가 있는지 파악할 수 있습니다.

옴의 법칙은 전기 회로를 이해하는 데 있어 가장 기본적인 개념입니다. 이 법칙을 바탕으로 더 복잡한 전기 회로를 분석하고 설계할 수 있으며, 전자 기기 작동 원리를 파악하는 데에도 도움이 됩니다.

[옴의 법칙]

□ 전압 분배  법칙

전압 분배 법칙은 여러 개의 저항이 직렬로 연결되어 있을 때, 각 저항에 걸리는 전압을 계산하는 데 사용되는 법칙입니다. 마치 물이 여러 개의 좁은 관을 차례대로 지나면서 각 관에서 압력이 달라지는 것처럼, 전압도 여러 개의 저항을 지나면서 각 저항에서 걸리는 전압이 달라지는 것을 설명합니다.

▷ 전압 분배 법칙의 공식

두 개의 저항 R1과 R2가 직렬로 연결되어 있고, 전체 전압이 V라고 할 때, R2에 걸리는 전압 V2는다음과 같은 식으로 계산할 수 있습니다.

V2 = V * (R2 / (R1 + R2))

즉, R2에 걸리는 전압은 전체 전압에 R2와 전체 저항의 비율을 곱한 값과 같습니다.

 

2. 직렬과 병렬 그리고 전압분배법칙, 전류분배법칙의 이해하기

 

▷ 전압 분배 법칙의 활용 예시

• 볼륨 조절: 스피커의 볼륨을 조절하는 회로에서 가변 저항을 이용하여 전압을 분배하여 소리를 크게 하거나 작게 할 수 있습니다.
• 센서 출력 조절: 센서에서 나오는 전압이 너무 크거나 작을 경우, 전압 분배기를 이용하여 적절한 범위로 조절할 수 있습니다.
• LED 밝기 조절: LED의 밝기를 조절하기 위해 전압 분배기를 이용하여 LED에 공급되는 전압을 조절할 수 있습니다.

 

어렵지만 재미있는 회로 이론