텀프 보고서 수정본

소개글

텀프 보고서 수정본에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 동기 및 목적
2. 사용한 부품
3. 블록 다이어그램과 플로우 차트
4. 회로도
5. 관련이론
6. 시뮬레이션 및 실험결과 분석
7. 실험 사진(PCB기판)

본문내용

(모터) 점등
-3대를 제어하기 위해 2bit로 카운터를 구성하였다.
만차 시 모터 정지하고 카운트 정지
차량 1대 출차 시 세그먼트 3 -> 2 하강 및 OUT gate LED(모터) 점등
차량 1대 출차 시 세그먼트 2 -> 1 하강 및 OUT gate LED(모터) 점등
차량 1대 출차 시 세그먼트 1-> 0 하강 및 OUT gate LED(모터) 점등
모터 제어 회로도
-555 Timer 의 Astable 모드를 통해서 74LS73에 클락을 넣어74LS73에 들어오는 Limit 스위치의 입력이 유지되도록 한다.
-포토센서를 통한 입력을 통해 H-Bridge 구조로 연결된 모터를정방향 역방향 제어할 수 있는 모습의 회로이다.
동작 안한 기본 회로도
입력 포토센서를 통한 정방향 제어일 때 모습
리밋스위치를 통한 정방향 차단일 때 모습
출력 포토센서를 통한 역방향 제어일 때 모습
리밋스위치를 통한 역방향 차단일 때 모습
6. 관련이론
H-Bridge
H-bridge 회로는 전류를 제어하는 목적에서 사용되며 전기 모터의 회전 방향을 제어하기 위해 사용되는 전자 회로 구조이다. 회로 모양이 H 모양과 유사한 점에서 H-bridge라고 불리며 옆에 있는 사진과 같이 4개의 스위치로 구성되며 이 스위치들은 전기 모터의 양단에 전류를 공급하여 모터의 회전 방향을 바꾸는 데 사용된다. 사진에서 보이듯이 스위치가 열리는 것에 따라 전류를 양방향으로 제어할 수 있다. 이런 스위치들은 이번 실험에서 사용되는 MOSFET 트랜지스터나 릴레이와 같은 반도체 스위칭 장치로 구성된다.
우리 회로에서 사용된 IRF540 또한 MOSFET 트랜지스터이다.
이 회로에서 주의할 점은 아래 사진의 양방향 제어에서 스위치를 1,2,3,,4로 둘 때 1,3 번이 열리면 정방향, 1,4번이 열리면 역방향으로 돈다고 한다. 이 스위치가 양쪽이 모두 켜지게 되면 ‘슈팅 스루‘현상으로 모든 전류 길이 열려 과도한 전류가 흘러 회로가 손상되는 경우이다. 이를 조심해야 한다.
NE-555 Astable[비안정 모드]
비안정 모드에서는 불안정한 멀티 바이브레이터의 출력이 펄스열을 생성하여 로우와 하이 사이에서 지속적으로 전화 된다. 안정적인 상태가 없으며 외부 트리거를 적용하지 않고 두 상태 사이를 지속적으로 전환한다.
때문에 우리의 회로에서 JK FF로 들어오는 리밋스위치의 입력을 유지하기 위해 CLK에 지속적으로 펄스가 주기 위해 사용하였다.
FSM의 설계
수업시간에 배운 74LS192 카운터는 00 -> 01 -> 10 -> 11 -> 00 으로 반복된다. 주차장의 입출차를 제어하기 위해서는 00 -> 01 -> 10 -> 11 -> 11 로 업하는 카운터와 11-> 10-> 01 -> 00 으로 다운하는 카운터를 만들어야 하며 3대 까지 모터를 ON 시키고 초과하면 모터를 OFF 시키는 회로를 만들어야 한다.
state diagram
state table
카르노맵
회로도(schematic)를 작성
5. 타이밍 다이어그램
n1
n0
p1
p0
- n1, n0는 다음 상태를 뜻하고 p1, p0는 현재 상태를 뜻한다. en은 입차 시 ex는 출차 시 입력을 뜻하고 ingate는 입차 시 모터 동작, Outgate는 출차 시 모터 동작을 뜻한다.
[ UP 카운터 일 때 타이밍 다이어그램]
[ UP , Down 카운터 타이밍 다이어그램]
풀업 풀다운
풀다운의 의미는 플로팅 상태의 값을 다운시켜버린다는 의미를 가지고 있다. 그렇기 때문에 스위치가 열려있을 때의 값은 다운이 되므로 0이 된다.
<스위치가 열려있을 때> <스위치가 닫혀있을 때>
- 스위치가 열려있게 되면 VCC와 회로는 단절되기 때문에 입출력핀에서 흐르는 전류는 GND로 향하게 된다. 따라서 입출력핀에는 0(LOW)을 출력한다.
- 스위치가 닫히게 되면 열려있을 때 단절됐던 VCC부분이 회로와 연결된다. 하지만 원래 VCC에서 흐르는 전류는 GND로 흘러야 하지만 GND부분에 설치된 저항으로 인해 전류는 GND로 흐르지 못하고 입출력핀으로 흐르게 되므로 입출력핀에서는 1(HIGH)이 출력된다.
7. 시뮬레이션 및 실험결과 분석
모터제어회로
- 실험 결과 센서를 통한 입력이 들어와 모터가 정방향으로 도는 것을 확인하고 리밋스위치를 눌렀을 때 회전이 멈추는 것을 확인하였다. 그런 후 다음 광센서가 들어오면 역회전을 하고 역회전 하는 것을 확인 후 리밋스위치를 눌러 역회전이 멈추는 것을 확인하였다.
- 원상태로 복귀하여 다음 차량도 받을 수 있는 것을 확인함
시뮬레이션 회로
실험 회로
실험 영상 및 결과
세그먼트 제어 회로도
- 광전 센서와 리밋스위치 대신 4구 스위치를 사용하여 en, ex 입력과 74LS74 CLK을 주었다. 또 ingate, outgate 모터 대신 LED를 이용하여 전압이 들어오는지 확인하였다.
ex, en 스위치에 따라 ingate, outgate의 동작이 잘 되고 clk 버튼을 주면 카운터가 증가 혹은 감소 함을 실험을 통해 확인 할 수 있다.
실험 회로
시뮬레이션 회로
실험 영상 및 결과
입차시 세그먼트
출차시 세그먼트
모터 정역회전
8. 실험 사진, 동영상
PCB
9. 결론 및 고찰
트랜지스터 타버리는 현상
- IRF540 트랜지스터를 이용한 H-bridge 만들어 정역 제어를 했었다. 트랜지스터 특성상 열에 너무 약하다. 만능기판으로 만들었을 때 모터제어 회로에서 쓰레기값을 해결하지 못하여 트렌지스터가 열을 받아 타버리는 현상이 나타났다. 이때 해결방법은 풀업, 풀다운을 했어야 했다. 지금 회로에서는 풀다운을 줘서 기본 0V가 나오게 해야한다. 당시에는 쓰레기값을 처리하지 못해 모터제어 회로에서 센서를 a접점이 아닌 b접점으로 두면서 시뮬레이션과 다른 결과가 나온 것으로 예상된다.
2bit-> 3bit 주차대수 3->7대 로 증가시킨 회로
- 주차대수를 3대에서 7대로 증가시키려면 2bit -> 3bit 회로를 만들면 된다. 시뮬레이션으로 7대 주차가 가능한 입출자 제어 회로를 만들어 보았다.
- 7대를 제어하기 위해 3bit로 카운터를 구성하였다.
위 회로를 따라가기 보다 FSM 설계를 따라가서 카르노맵을 만들면 된다.

키워드

전자공학과,   텀프로젝트,   디지털논리회로실험