12 포토인터럽트를 이용한 전기설비의 경보회로 설계 (예비레포트)

소개글

12 포토인터럽트를 이용한 전기설비의 경보회로 설계 (예비레포트)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적
2. 관련이론
3. 설계내용
4. 연구과제

본문내용

전계에의해 가속되고 전자는 N층으로 정공은 P층으로 이동하게 한다. 또 전자와 정공쌍이 P층과 N층에서 발생한 경우에는 P층의 전자와 N층의 정공은 확산하게 되는데, 공핍층에 이르게 되면 전계에 의해 더욱 가속되고 각각 P층, N층에 들어와 전하가 축적되게 된다. 이 때 외부의 부하를 단자에 접속하면 빛에너지를 전기 에너지의 형태로 얻을 수 있다.
② 포토 트랜지스터 동작원리 - 트랜지스터의 베이스와 컬렉터 사이의 p-n접합에 빛을 조사하면 전자와 양공이 발생하고, 전기장을 따라서 이동하여 광전류를 발생시킨다. 이 광전류를 직접 트랜지스터 작용으로 증폭시킨 것이 포토트랜지스터인데, 특히 수광면이 넓게 만들어져 있다. 포토트랜지스터는 보통의 트랜지스터와 마찬가지로 3단자로 쓰는 것과 베이스 전극을 제거한 외견상 2단자인 것이 있는데, 양자 모두 동작은 거의 비슷하다. 포토트랜지스터의 빛의 파장특성은 반도체의 금지대폭에 의해 결정되므로, 상한은 게르마늄에서는 0.7 eV에 상응하는 1.5 ㎛, 실리콘에서는 1.1 eV에 상응하는 0.97 ㎛가 된다. 이 부근에서 최고감도가 얻어지는데, 이 이상이 되면 감도는 급속히 저하된다. 이보다 짧은 파장에서는 빛의 에너지는 충분히 커지지만 반도체 표면에서의 빛의 흡수가 커져서 감도가 내려간다. 광전류는 조명도에 비례하여 증대하는데, 입사광이 너무 크면 발열의 영향으로 증가율은 내려간다. 포토트랜지스터는 감도는 좋으나, 입출력 사이의 직선성이 떨어지므로 광스위칭소자로 이용된다. 외광의 검출 외에 발광 다이오드와 짝지어 포토커플러, 포토인터럽터로 이용되기도 한다.
3) 포토인터럽트를 이용하면 모터의 회전수를 측정할 수 있다. 측정 원리를 설명하시오.
슬롯이 있는 원판을 모터의 축에 연결하여 모터의 회전을 측정한다. 포토 인터럽트는 발광소자와 그 빛을 받는 포토트랜지스터가 왼쪽의 그림과 같이 하나의 패키지로 되어있다. 발광소자와 포토트랜지스터는 얼마간의 간격을 두고 있으며, 그 사이를 통과하는 물체의 유무를 판단한다. 모터의 회전수를 측정하기 위해 모터의 축에 슬롯이 있는 원판을 장착하고 그 밑에 포토 인터럽트를 사용한다. 측정원리를 살펴보면,
① 원판이 회전할 때 슬롯이 발광소자 앞에 오면 빛이 슬롯을 통과하여 포토트랜지스터를 구동시키게 되고 출력은 0이 된다.
② 슬롯을 통과하지 않을 경우에는 포토트랜지스터는 동작하지 않기 때문에 출력은 1이 된다.
③ 원판의 슬롯 수를 지정하면 펄스 수를 카운터 하여 모터의 속도를 측정할 수 있다.
④ 원판에 속도 측정용 슬롯 외에 반경이 다른 슬롯을 만들어 기준 위치를 설정하면 또 다른 1개의 포토 인터럽트를 이용하여 전원 인가 시 모터를 기준 위치로 복귀할 수도 있다.
포토인터럽트 내부에 있는 수광 트랜지스터는 트랜지스터의 베이스 부분을 넓게 만들어 그 부분에 광이 입사되면 수십 배에서 수백 배의 전류가 이미터로 흐르게 한다. 따라서 포토인터럽트의 장점은 LM324와 같은 별도의 신호 처리 회로가 필요 없이 게이트나 프로세서에 직접 연결해도 된다는 것이다.

키워드

포토인터럽터 다이오드 트랜지스터,   빛 차단회로의 동작원리,   기설비의 경보회로,   빛은 입자와 파동의 성질 ,   포토인터럽터