Programming for Real-World

Why do we connect a resistor before a Zener diode? 아래 회로를 통해 저항의 크기를 변화시키면 어떠한 패턴이 발생하는지 살펴보겠습니다. 아래 그림에서 3개의 병렬회로에는 각각 12V가 인가됩니다. 그리고 동일한 제너 다이오드가 연결되어 있고 각각의 제너 다이오드 앞단에 60R, 6R, 0.6R 저항이 연결되어 있습니다. 그림에서 알수 있듯이 저항의 값을 줄이면 제너 다이오드에 걸리는 전류값이 증가합니다. 제너 다이오드에 흐르는 전류가 증가하면 덩달아 제너 다이오드에서 소비전력이 높아질 것이고, 과열로 인하여 다이오드가 손상될 것입니다. 따라서 제너 다이오드 앞단에 연결된 저항은 다이오드에 과전류가 흐르는 것을 막기 위해 사용합니다. 아래 데이터시트를 통해 좀더 구체적인 예를 들어 보겠습니다. 첫번째 항목인 P D 는 손실전력을 의미합니다. 위 시트상 P D =500mW입니다. 제너 전압 V Z 가 결정되어 있다면 아래 조건을 만족하도록 저항을 선택해야 합니다. 예를 들어 제너 전압이 V Z =5.1V 인 경우, 아래와 같이 최대 전류를 구할 수 있습니다. 이제 98mA를 초과하지 않도록 적절한 저항을 선택하여 제너 다이오드 앞단에 연결해 주면 됩니다. 끝.

 PLC 아날로그 입출력 개념 및 결선  아날로그 신호가 PLC로 들어오면 우선 A/D 컨버터(Analog-Digital Converter)를 거치게 됩니다. A/D 컨버터는 아날로그 형태의 신호를 PLC에서 처리 가능하도록 디지털 형태로 변환시켜 줍니다.  PLC에서 다루는 아날로그 신호는 아래와 같은 형태가 있습니다. - 전압(Voltage) - 전류(Current) - 저항(Resistance) 신호의 형태에 따라 신호가 취급되는 값의 범위가 있습니다. 가장 흔히 사용되는 형태는 전류 형태이며 4-20mA 값을 주로 사용합니다. A/D 컨버터가 아날로그 값을 디지털로 변환할 때 사용되는 bit수를 분해능이라 합니다. 일반적으로는 16bit 길이가 사용됩니다. 다시말해 4-20mA 사이의 16mA를 16bit로 쪼개어 표현한다는 의미입니다. 따라서 분해능에 사용된 bit수가 많을수록 더 세밀한 단위를 취급할 수 있습니다. 아래 그림은 4-20mA 출력을 가지는 온도 트랜스미터(temperature transmitter)의 예입니다. 온도 트랜스미터와 온도센서가 연결되어 있습니다. 온도 정보는 트랜스미터에서 섭씨 0~100도로 계량화(calibrated) 됩니다. 즉, 섭씨 0도는 4mA, 섭씨 100도는 20mA가 되는 것입니다. 위 그림에서 온도 정보는 PLC로 바로 들어오지 않고 트랜스미터를 거쳤습니다. 온도 정보를 PLC가 바로 해석하기 보다는 트랜스미터에서 해석하여 전압이나 전류 형태로 변환하여 PLC의 전압/전류 아날로그 카드로 연결됩니다. 만약 트랜스미터가 없다면, 온도센서의 정보를 해석하기 위해 PLC에는 온도입력 모듈이 별도로 필요하게 됩니다. 전압/전류 아날로그 입력카드를 사용하면, 온도센서가 아니더라도 다양한 형태의 아날로그 데이터를 트랜스미터 전압/전류 형태로 취급할 수 있으므로, 좀 더 유현한 구조가 됩니다. 아날로그 입력 모듈의 결선법은 입력 신호가 전압인지, 전류인지에 따라 다릅니다. 전압/전류은 저항과 연...

전력 공식 P=VI가 유도되는 간단한 방법을 공유합니다. 우선 전력(Power)의 정의는 아래와 같습니다. p = 전력, 단위 W(와트) w = 에너지, 단위 J(줄) t = 시간, 단위 s(초) 즉, 전력은 단위 시간 당 에너지의 양입니다. 다시 말해, 시간 당 얼마 만큼의 에너지를 전달할 수 있는지 나타내는 척도입니다.  그리고 전류의 정의는 아래와 같습니다. i = 전류, 단위 A(암페어) q = 전하량, 단위 C(쿨롬) t = 시간, 단위 s(초) 즉, 단위 시간 당 전하량입니다. 전압의 정의는 아래와 같습니다. v = 전압, 단위 V(볼트) w = 에너지, 단위 J(줄) q = 전하량, 단위 C(쿨롬) 즉, 단위 전하량 당 에너지 양입니다. 전력 정의식은 아래와 같이 변형이 가능합니다. 위 식에 전류와 전압의 식을 대입하면 아래와 같이 정리됩니다. p = 전력, 단위 W(와트) v = 전압, 단위 V(볼트) i = 전류, 단위 A(암페어) 즉, 전력은 전압 곱하기 전류입니다. 끝.

공압제어에서 방향제어밸브는 핵심요소입니다. 공압회로에서 방향제어밸브를 의미하는 기호에는 밸브의 상세한 내용이 표현됩니다. 기호는 엑츄에이터의 종류, 위치(position)의 개수, 공기가 흐르는 경로(flow path) 그리고 포트(ports)들에 대한 정보를 포함합니다. 공압회로에서 방향제어밸브 기호를 읽는 방법에 대해서 간략히 정리합니다. 밸브(Valve) 기호 대다수의 밸브 기호는 아래 그림과 같이 기본적으로 3가지 항목은 포함하고 있습니다. 엑츄에이터는 밸브의 한 위치에서 다른 위치로 이동시키는 역할을 합니다. position & flow box들은 밸브가 어떻게 동작하는지 묘사합니다. 모든 밸브는 최소한 두개의 position을 가지고, 한 position당 최소 하나 이상의 flow path를 가집니다. Position & Flow Boxes position & flow box는 밸브의 이동가능한 위치를 나타냅니다. box안의 화살표는 flow path를 의미합니다. 위 그림은 두개의 box를 가지고 있으며, 왼쪽 엑츄에이터가 동작하지 않는 상태에서는 오른쪽 box의 flow path가 적용됩니다. 왼쪽 엑츄에이터가 동작하면 엑츄에이터 가장 가까이 있는 왼쪽 box의 flow path가 적용됩니다. 밸브는 한 시점에 하나의 position 상태에만 머물러 있씁니다. 위 그림은 솔레노이드와 리턴스프링이 양쪽에 있는 형태의 밸브입니다. 양쪽에 있는 리턴스프링은 두 솔레노이드 모두 활성화되지 않는 경우 밸브를 가운데 position으로 위치시키는 역할을 하게 됩니다. 위 그림에서는 엑츄에이터가 동작하지 않으면 air flow가 없게 됩니다. 이런 형태의 밸브는 실린더를 점진적으로 제어하는데 흔히 사용됩니다. 포트(Ports) box내 end point 개수가 곧 포트 개수입니다. Figure 2C에서 5개의 포트가 확인됩니다. 배출용 포트는 간혹 소음기나 flow control va...

ta-lib 설치 실패시 참조 사항 https://pypi.org/project/ta-lib/ https://visualstudio.microsoft.com/ko/downloads/?q=build+tools [조치 순서] Windows Download ta-lib-0.4.0-msvc.zip and unzip to C:\ta-lib. This is a 32-bit binary release. If you want to use 64-bit Python, you will need to build a 64-bit version of the library. Some unofficial instructions for building on 64-bit Windows 10 or Windows 11, here for reference: Download and Unzip ta-lib-0.4.0-msvc.zip Move the Unzipped Folder ta-lib to C:\ Download and Install Visual Studio Community (2015 or later) Remember to Select [Visual C++] Feature Build TA-Lib Library From Windows Start Menu, Start [VS2015 x64 Native Tools Command Prompt] Move to C:\ta-lib\c\make\cdr\win32\msvc Build the Library  > nmake 위 과정을 수행하고 "pip install ta-lib" 수행하면 설치가 됩니다. 핵심은 C++ Build Tools를 설치하고 ta-lib가 의존하는 파일을 컴파일하는 것입니다.

3상 모터의 전력값에서 전류값을 계산하기 위해서는 모터의 정격전압(voltage)과 역률(power factor)을 알고 있어야 합니다. 역률은 실제 전압과 그 전압으로 인해 흐르는 전류 사이의 지연정도를 의미합니다. 이런 정보는 모터의 명판에 대부분 기재되어 있습니다. 3상 모터의 정격전압값과 전류값이 주어진 경우 전력을 계산하는 공식은 아래와 같습니다. W (watts) = V (volts) x I (amps) x 1.732 x power factor 위 식에서 전류값을 구하는 공식을 유도하면 아래와 같습니다. I = W / (V x 1.732 x power factor) 전력에는 3가지 타입이 있습니다. 유효전력 (Active Power)는 와트 (Watt) 단위이며 전기소자에 의해 실제로 소비된 전력을 의미합니다. 무효전력 (Reactive Power)는 VAR (Volt-ampers reactive) 단위이며, 유도형 모터 (inductive motor)나 변압기 (transformer), 솔레노이드가 무료전력을 저장 또는 방출합니다. 피상전력 (Apparent Power)는 인가되는 AC 전압과 총 전류의 곱이며, 유효전력과 무효전력의 합이기도 합니다. 유효전력과 피상전력의 관계는 다음과 같습니다. 1kVA = 1kW / power factor 또는, 1kW = 1kVA x power factor 즉, 전기소자가 실질적으로 소비하는 유효전력은 전기소자에 인가되는 피상전력과 전기소자의 역률의 곱으로 해석할 수 있습니다.

예제 코드를 실행하기 위한 환경입니다. 라이브러리: matplotlib, numpy IDE : Spyder 데이터를 포함하는 2개의 배열로부터 2차원 그래프를 생성하겠습니다. 아래는 샘플 데이터입니다. 파이썬 코드는 아래와 같습니다. import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np m = np.array([1.0, 2.0, 4.0, 6.0, 9.0, 11.0]) V = np.array([0.13, 0.26, 0.50, 0.77, 1.15, 1.36]) plt.plot(m, V, 'o') plt.xlabel('m (kg)') plt.ylabel('V (l)') plt.show() 실행하게 되면 아래와 같은 그래프를 출력할 수 있습니다. 만약 아래와 같이 함수를 포함하는 데이터를 이용하여 그래프를 생성하는 경우를 다루어 보겠습니다. 함수의 입력값에 대한 수열과 각 입력값에 대한 출력값 수열을 생성하고 그래프를 생성하면 됩니다. 아래는 샘플 코드입니다. import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np x0 = 0.0 x1 = 10.0 dx = 0.1 n = 100 # x축 데이터용 n x 1 행렬을 만들고 0으로 초기화 x = np.zeros((n, 1), float) # y축 데이터용 n x 1 행렬을 만들고 0으로 초기화 y = np.zeros((n, 1), float) for i in range(n): x[i] = x0 + i*dx y[i] = np.sin(x[i]) plt.plot(x, y) plt.show() 아래는 실행 결과입니다. 위 코드는 linspace 함수를 사용하면 보다 간결하게 작성할 수 있습니다. import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np x = np.linspace(0, 10, 100) y = np.sin(x) plt...

위 그림에서 (a)는 전압분배(Voltage Divider), (b)는 가변저항(Potential Divider)입니다. 전압분배는 고정된 두개의 저항으로 구성됩니다. 가변저항은 전압분배와 구조적으로 비슷하나 하나의 저항을 특정 지점을 기준으로 둘로 나누게 되며, 이 특정 지점은 임의로 조절 가능한 구조로 되어 있습니다. 위 그림에서 전압분배나 가변저항 모두 두 저항 사이에 Vd 포인트가 위치하고, 저항 R1, R2 크기를 조절할 수 있느냐 없느냐가 차이점입니다. 전압분배와 가변저항 둘 모두, 직렬로 연결된 두 저항의 크기에 따라 인가되는 공급 전압이 달라지는 원리를 이용하며, 공급전원을 원하는 크기로 출력하기 위해서 사용합니다. 아래 그림은 동일한 저항값을 가지는 R1, R2가 직렬로 연결되어 있는 회로입니다. Vin은 총 전압이고, R1, R2에 나누어 인가됩니다. 결론적으로 Vout은 Vin과 다른 전압을 가지게 됩니다. 각 저항 R1, R2에 얼마의 전압이 인가될지는 두 저항의 상대적인 크기와 총 저항의 크기로 결정됩니다. 그 공식은 아래와 같습니다. 아래 회로를 봅시다. Vin이 5V이고 R1 is 1KΩ and R2 is 10KΩ인 경우 Vout에 인가되는 전압은 얼마일까요?  가변저항은 다양한 저항값을 가진 제품들이 있습니다. 예를 들어 10KΩ 가변저항의 경우 0Ω에서 최대 10KΩ까지 저항값을 변경할 수 있습니다. 그럼 아두이노와 가변저항을 이용하여 LED의 밝기를 조절해 보겠습니다. 우선 가변저항은 아래와 같은 구조를 가집니다. 3개의 핀으로 구성되어 있고, Vref-Ground 핀을 통해서 공급전원을 인가하면 ouput 쪽으로 가변저항에 의해 조정된 출력전압이 인가됩니다. 우선, 아두이노 우노와 220옴 저항, LED를 이용하여 위와 같은 회로를 구성합니다. 그리고 아두이노 IDE를 이용하여 아래와 같이 코드를 입력합니다. const int ledPin = 9;  //pin 9의 PWM 기능을 이용합니다. ...

Understanding Flow Controls: Meter-In vs Meter-Out 에어실린더에 작용하는 힘은 압력조절기(pressure regulator)에 의해 결정됩니다. 그리고 피스톤이 움직이는 속도는 속도제어(flow control) 밸브를 통해 이루어집니다. 실린더의 각 포트마다 속도제어 밸브가 설치되어 인출과 인입 속도를 제어하게 됩니다. 아래는 속도제어 밸브의 구조입니다. 위 그림에 대한 기호는 아래와 같이 표기됩니다. 미터아웃(Meter-Out) 방식의 실린더 속도제어 아래 그림은 미터아웃 방식에 대한 도식입니다. 미터인(Meter-In) 방식의 실린더 속도제어 아래 그림은 미터인 방식에 대한 도식입니다. 끝.