[오제이 튜브 임베디드 강의] 4강. 전기 기본 상식

1. 기초 상식

1. 부품 or 소자(저항, 캐패시터, ic 칩 등)이 견딜 수 없는 전압이 가해지면, 부품은 타버린다
   - 부품마다 견딜 수 있는 전압(정격 전압)이 있음
   - 하나의 공급 전원을 시작으로 모든 부품이 동작할 수 있게 맞추는 작업 해야함
   
   
2. 전압 (힘의 세기로, V로 표현)
   - 물이 들은 두 개의 실린더를 뒤집어놓으면 맨 위의 빈 공간은 압력으로 차있을 때, 이 두 개의 실린더 사이에 호스를 연결하면 물이 더 많은 실린더가 더 적은 쪽으로 물이 흐르게 되는데 이때 물의 차이를 전압이라 함 (물의 흐름은 전류)
   - 전압의 차이가 나면 날수록 힘(전류의 크기)이 너무 세서 그 중간다리는 견디기 힘들다
3. 실제 활용
   : 발전소에서 터빈을 돌려 전기 대량 생산(전압이 매우 높은 상태) → 변압과정 → RST(전류 종류) 삼상 + N상 → 가정에 220V 공급 → 어댑터 통해 220V 교류를 직류로 바꾸어 임베디드에 사용
   
   
4. 전류 

• (+) -> (-) 방향. 자유 전자의 흐름의 반대방향. 단위 : A(암페어)
• 전류는 Current나 I로 표기
  • Intensity of current. 전류의 세기의 약자

• 20세기 전까지는 전자를 발견하지 못해 원자가 흐른다고 생각함
• 나중에서야 전자는 (-)에서 (+)로 흐른다는 사실이 뒤늦게 밝혀짐
  • 하지만 이미 (+)에서 (-)로 흐른다는 가정하에 많은 제품들이 만들어져 그 이론을 그대로 사용함
  • 즉 (+) -> (-) 방향으로 흐른다고 가정

설명 : https://youngseong.tistory.com/46

[오제이 튜브의 임베디드 실전 강의] 3강 전기 기본 상식 - 모르면 보드 태워먹는다

 

• 대부분의 기기들은 자기가 필요한 A만큼 가져다 쓴다.
  ex) 청소기가 24V, 2A가 필요한 경우 어댑터가 줄 수 있는 게 3A인 경우 
  => 청소기는 어댑터로부터 2A만큼 빨아들이기에 문제 X
  ex) 청소기가 24V, 2A가 필요한 경우 어댑터가 줄 수 있는 게 1A인 경우
  => 고장
• 즉, V가 맞고 A는 넉넉하게 쓰는 경우가 대부분(하지만 예외도 존재)

5. 직류와 교류

1. 직류(DC, Direct current) : 전류의 흐름과 전압이 일정해서 항상 같은 방향으로 흐른다 => 대부분의 임베디드 전자제품은 직류 사용
2. 교류(AC, Alternating current) : 전류의 흐름과 전압이 바뀌기에 전류 흐르는 방향이 계속 왔다갔다해서 고장이 난다

=> 어댑터를 이용하면 교류를 일정한 직류로 흐르게 할 수 있다.
 
6. 공식

• W == A * V (힘 = 전류 X 전압)
• Kwh == A * V * 3600 * 1000 ( 1000 : K, 3600 : 1시간을 초단위로)

7. 그라운드와 접지
7-1. 그라운드
: 그라운드는 '기준점'을 의미하며 회로에서 전압을 측정할 때 기준점이 된다. 항상 0V는 아니다

: 위처럼 +극과 - 극의 차이가 3V일 경우, 전압 측정은 그라운드를 기준으로 하나, 그 그라운드 점이 0V는 아님(전압차가 3V)
 
7-2. 접지(Earth Ground)
: 땅에 연결하여 0V의 전위를 가짐

• 신호 접지: 회로상의 접지
• 샤시 접지: 자동차 등에 사용, 땅에 집적적으로 닿지 않고 자동차 자체가 도체 역할을 함
• 접지는 누전을 방지하기 위해 전기기기를 비롯한 도체를 전기용량이 상대적으로 큰 지구에 연결시키는 것
• 그라운드와 접지는 다르다

8. 퓨즈(소모성 소자)
: 일정량 이상의 전류가 흐르면 내부 선이 타버려 전류를 차단하여 제품 보호 
 
9. 쇼트
ex) 배터리(1.5v 직류)를 (+)와 (-) 사이에 어떠한 저항(전류 흐름을 방해하는 정도)도 없이 선 연결하면 엄청난 열 발생 (= 쇼트 발생)
 
10. 멀티미터(전기 테스트기): 전류/ 전압/ 저항 측정, 쇼트 테스트

1. 전류 측정
   • 소비 전력 측정
   • 임베디드 제품을 배터리로 구동할 경우 배터리의 용량은 한정적이므로
     소비 전력을 측정해서 배터리로 얼마나 쓸 수 있는지 측정
   • 비싼것이 더 정확히 측정됨 (더 미세한 전류를 측정할 수 있음)
2. 전압 측정 
   • 회로도의 구간 구간마다 올바른 전압이 공급되었는지 확인
   • 아답터의 출력 전압 체크 (명시된 만큼의 전압이 흐르는가)
   • (+), (-) 찾기 (전류 방향 확인) 
   • GPIO 동작 확인 등
3. 저항 측정
   • 각 구간마다 저항 값 측정, 저항값의 변화로 센싱된 값을 표현하는 아날로그 센서 검증시 사용
   • ex) 어느 쇳덩어리가 25도일 때 저항값이 얼마, 30도일 때 저항값이 얼마 방식으로 저항값이 일정 : 온도 센서로 사용. 테스터기로 각 온도에서 맞는 저항값이 나오는지 확인
4. 쇼트 테스트
   • 실제 PCB상에 도선의 연결을 확인할 때 (연결의 끝단들을 찾을 때), 망가진 부품을 찾을 때

 

2. 정리

1. 높은 전압을 공급하면 고장난다
2. 모든 가전기기는 DC(직류)에서 동작한다
3. 직류에서 (+), (-)를 반대로 연결하면 고장난다
- 아답타는 연결 뱡향이 바뀌면 안된다
4. 교류에서는 (+), (-)를 반대로 연결해도 된다 -> 교류는 방향이 계속 바뀌므로
- 콘센트는 연결 방향이 상관 없다
=> (+)는 발전소로부터 온 선, (-)는 발전소로 돌아가는 선으로 생각하자