[아두이노] 전기전자란? (feat. 알아야 하느니라.)

 

 

아두이노는
프로그래밍도 알아야 하지만
전기회로도 구성해야 한다!

기초적인 전기회로에 대해 알아보자!

 

잠깐!

전기회로를 알아보기 전에
굳이. 왜. 어려운.
전기회로를 알아야 할까?

아두이노는 일반회로보다

훨씬! 안전하지만

저항값을 넣지 않으면

비싼 아두이노가 고장 날 수 있기 때문이다..

 

일반 회로였다면 불이 났을 것이다!

(이미 나는 불낸 적이 있다...)

 

 

 

 

자 이제 들어가 보자..

 

먼저, 전기란?

‘전하가 이동하면서 열과 빛을 내는 것’

 

전하란?

‘전기장 내에서 전기현상을 일으키는 것’

 

전하 안에는 수많은

+ 전자와  - 전자가 있다. 

 

전하는 자석처럼

같은 극은 서로 밀어내고

다른 극은 서로 끌어당기는 성질이 있다.

 

 

 

- 전자를 자유전자라고도 부르는데

외부의 충격을 받아

자유전자는 이동하게 된다.

 

건전지 같은 외부 에너지가

충격을 주는 것이다!

그 충격을 전압이라고 한다.

 

 

그래서 전압의 역할은

전하를 흐르게 하는 힘이다.

 

 

 

 

충격을 받은 전자는 이동하며

전류가 생긴다!

 

전자의 이동방향과

전류의 이동방향은

완전히 반대이다.

 

 

 

 

 

보통 전기의 성질을 이야기할 때

수로를 비유해서 설명한다.

 

화질이 좋지 않지만.. 봐주세요!

 

 

1. 펌프는 전지와 같다.

(건전지 같은 것이다!)

 

 

2. 물처럼 전류가 흐른다.

 

 

3. 위에서 떨어지는 수압처럼

높은 전압에서 낮은 전압으로 떨어진다.

이것으로 인해 수위차, 전위차가 발생한다.

 

 

4. 수압의 차이로 작동되는 물레방아처럼

전압의 차이로 전구가 작동된다.

 

 

여기서 물레방아가 잘 돌아가지 않는 물레방아라면

저항이 강한 물레방아인 것이다.

 

 

https://opentutorials.org/module/4391/26923

 

 

치약과 같은 예시도 있다.

 

 

 

 

이러한 관계를 옴의 법칙이라고 한다.

전압, 전류, 저항을

V=IR

이라고 정의한다!

 

전기 회로 안에

다수의 저항기가 있을 경우

전압이 분배된다.

 

이를 전압 분배 법칙이라고 말한다.

 

6V가 흐르는 회로에

2옴, 4옴의 저항기가 연결되어 있다.

각 저항에는 저항 값에 비례한 전압이 걸리게 되며,

각 지점에 서로 다른 전압이 분배된다.

 

아까 예시로 들었던 수전처럼

높았던 전압이 점점 낮아지는 것이다.

 

 

 

이를 통해 우리는
저항값을 계산해서 회로를 구성할 수 있다!

 

 

 

 

 

 

위의 내용이 이해가 되었다면

우리가 사용하는 전기로 넘어가 보자.

 

 

집에서 노트북을 충전하려 한다.
어떻게 하는가?

노트북을 충전하기 위해서

아래의 어답터를 가져올 것이다.

 

 

그다음 220V 콘센트에 연결해서

충전하려고 할 것이다.

 

 

 

왜 굳이 어답터가 필요할까?

 

건전지와 집의 220V는

"전류의 종류가 다르기 때문이다."

 

 

건전지의 전류는 왼쪽과 같이

일정한 전류가 흐르는 직류이고

 

집에서 사용하는 전류는

곡선의 교류이기 때문이다.

 

 

우리가 사용하는 대부분의 전자제품은

직류로 작동이 된다.

 

전자제품 안의 각 부품들은

일정한 전기나 세기 양이 정해져 있기 때문이다.

 

 

 

그래서 어답터는

직류를 교류로 바꾸어준다.

 

자세히 들어가면 어답터에

아래와 같은 회로가 들어있다.

(굳이 몰라도 된다)

어답터 원리

브릿지 회로

 

 

 

왜 집에서 사용하는 전류는 교류일까?

직류는 일정한 세기로 흐르는 전기이기에
멀리 송전할수록 전기량이 손실되는 문제가 있다.

그래서 직류를 공급하려면
가까운 지역에 발전소를 설치해야 했다.


교류를 시간에 따라 음극과 양극을
빠르게 움직이는 전기이기에
거리가 아무리 멀어도 전기 소모량이 적다.

안전하고 효율적이게 이동이 가능해서
전기를 싸고 편리하게 공급할 수 있다.




일상에서 사용되는 전기는
대부분 수력, 화력, 원자력 등의 발전소에서
만들어진 후 재가공되어
가정이나 공장 등으로 공급된다!

이것이 나라마다 110V, 220V 등
콘센트 모양이 다른 이유이다.
(우리나라는 AC 220V 60Hz로 표기)

 

 

 

 

 

이제 마지막으로!

디지털 신호와 아날로그 신호의 차이를 알아보자!

 

 

디지털 신호

특정 값을 단위로

불연속적으로 변하는 신호이다.

 

컴퓨터, 휴대폰 등의 현대 문명에서 사용된다.

정보의 저장과 전달이 쉽다.

 

 

아날로그 신호

빛, 소리와 같이

연속적으로 변하는 신호이다.

 

LP판, 온도계처럼 보다 과거 문명에서 사용된다.

세밀한 표현이 가능하다.

 

 

 

 

 

아날로그 신호를 디지털로 바꾸면

원래의 정보를 그대로 기록할 수 없다.

 

 

 

 

소리에 예민한 사람들은

LP판과 디지털 음원의 차이점을

단번에 알 수 있다.

 

 

 

 

 

기초적인 전기회로를 알았으니
이제 아두이노를 직접 만들어보자!

 

 

 

 

 

다음 글은 아두이노 사용법에 대해 작성할 예정입니다.