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수정 발진기란?

수정 발진기는 석영이 가지고 있는 압전 현상을 이용한 석영 진동자(석영)에 의한 기계적 공진에 발진 회로를 내장하여 일정한 주파수를 발생시키는 장치를 말합니다.

석영 이외의 발진 회로에는 LC 발진, CR 발진, 세라믹 소자를 이용한 발진 등이 있습니다. 석영 발진의 경우 ppm 오더(100만 개 중 1개 불량도 허용하지 않는 엄격한 품질관리가 가능)의 높은 정밀도를 얻을 수 있지만, 그 외에는 %의 정밀도를 허용할 수 있는 회로에 한정된다는 점에서 석영 발진이 우수합니다.

석영이 전자회로 소자로 사용될 수 있는 이유는 석영에 압전효과가 있기 때문입니다. 트랜지스터나 IC가 발명되기 훨씬 이전인 19세기부터 석영은 소자로 사용되어 온 역사가 있습니다.

수정 발진기의 사용 용도

석영의 진동을 기반으로 한 석영 발진기는 통신기기 등의 주파수 신호원, 시계(쿼츠)의 타이밍 소스, TV의 컬러 버스트 신호원으로 사용되어 왔다. 최근에는 디지털 회로의 고정주파수 클록 소스로서 엄청난 숫자가 사용되고 있습니다.

IC나 LSI(IC에 비해 집적도가 높고 복잡한 회로를 집적화한 집적회로)에는 클럭 기준 신호가 필수적이며, 수정 발진기는 클럭 생성에 필요한 높은 주파수 안정성과 무조정, 소형화를 실현하고 있습니다.

따라서 기존의 통신기기, TV, 시계 등에 그치지 않고 위성통신, 자동차, PC, DVD 기기 등 정보 가전 분야까지 수정 발진기의 사용 용도는 매우 광범위합니다.

수정 발진기의 원리

수정 발진기는 수정 진동자(석영)라는 공진기를 기준 공진으로 사용하여 발진 회로에 의해 기준 주파수가 되는 신호를 생성하는 장치입니다. 석영 진동자에서는 석영이 가지고 있는 압전 현상을 이용하지만, 석영 진동자만으로는 공진 주파수의 필요한 진폭을 계속 유지할 수 없습니다.

그래서 수정 발진기에서는 내부에 발진시키는 회로를 추가로 추가하여 공진기의 공진 주파수를 활용하여 기준 주파수 신호의 강도와 주파수를 제어하고 있습니다. 이것이 바로 수정 발진기의 작동 원리입니다. 수정은 석영(Sio2: 이산화규소)으로 이루어져 있지만, 수정 발진기에 사용되는 것은 인공 수정입니다. 이 인공 수정은 라스카라는 천연 석영을 원료로 합니다.

알칼리 용액을 채운 용광로(오토클레이브) 안에 라스카를 넣고 고온, 고압으로 녹여 온도를 조절해 자연 대류를 발생시켜 고순도로 재결정된 큰 인공 결정체를 만든다. 이를 얇게 잘라내어 수정 발진기로 만듭니다.

수정 발진기의 기타 정보

1. 수정 발진기의 진동 모드

결정축에 대해 잘라내는 각도에 따라 주파수의 온도 특성, 진동 모드 등이 달라지는데, MHz대역의 수정이 가장 많으며, 그 중에서도 ‘AT컷’이라 불리는 것은 넓은 온도 범위에서 편차가 작은 것이 특징입니다.

예를 들어 손목시계 등에 사용되는 경우에는 체온이나 실온에 가까운 온도에서 온도 계수가 음성으로 변하는 각도로 잘라내는 등, 사용 목적에 따라 잘라내는 방법도 달라집니다.

진동 모드는 수정이 가지고 있는 기계적 진동 형태를 말하며, AT컷 ‘두께 미끄러짐 진동’이라고도 하며, 도마 위에 두부를 올려놓고 흔드는 것과 같은 진동입니다. 이처럼 발진 주파수는 절단면의 두께가 어느 정도인지에 따라 결정됩니다.

2. 수정 발진기의 정확도

일반적인 수정 발진기의 정확도는 1/10,000~1/100,000 정도의 오차입니다. 이 정밀도를 다른 발진기와 비교하면 실리콘 발진기의 약 1,000배, 세라믹 발진기의 약 100배로 실리콘 발진기나 세라믹 발진기보다 정밀도가 높지만, 원자시계에 사용되는 세슘 발진기에는 미치지 못합니다.

수정 발진기에는 더 정밀도를 높인 제품도 있는데, 온도 보증 수정 발진기(TCXO)라는 유형의 제품입니다. 이 유형의 제품에는 온도 보증 회로라는 회로가 내장되어 있습니다. 온도 보증 회로는 수정 발진기의 온도 특성을 상쇄하는 회로로, 이 회로를 내장함으로써 보다 넓은 온도 범위에서 안정적인 성능을 발휘할 수 있게 됩니다.

3. 수정 발진기식 시계의 구조

수정 발진기식 시계, 즉 쿼츠식 시계는 수정 발진기가 만들어내는 고정밀 진동을 IC가 분주하여 1초 간격의 주파수로 변환하여 시계로 작동합니다. 아날로그식(바늘이 있는 타입) 시계는 이 1초 간격의 주파수로 스텝 모터를 구동하여 초침, 분침, 시침을 움직입니다. 반면 디지털 시계는 마찬가지로 수정 발진기에서 생성된 1초 간격의 주파수로 액정 패널을 구동해 숫자를 표시합니다.

쿼츠 시계가 기계식 시계와 비교했을 때 장점은 단순히 시간 정확도가 더 높다는 것만이 아닙니다. 배터리로 구동할 수 있기 때문에 오랜 시간 동안 유지보수 없이도 계속 움직일 수 있다는 장점이 있습니다. 또한, 배터리가 방전되더라도 배터리를 교체하면 이전과 동일한 정확도로 계속 작동할 수 있습니다.

배터리 교체가 필요 없는 쿼츠식 시계로는 태양전지를 탑재하거나 발전기를 탑재한 시계 등도 출시되고 있으며, 이러한 시계는 더 오랜 기간 동안 시계를 계속 움직일 수 있습니다.

4. MEMS 발진기와의 비교

수정 발진기의 역사는 1950년대 일본 시계 제조사가 쿼츠식 시계를 만든 이후 급속도로 확산되어 현재는 통신기기, TV, 정보 가전 분야에서 폭넓게 사용되고 있습니다. 하지만 최근에는 소형화, 가격, 성능 면에서 MEMS(미세전자기계시스템) 발진기라고 불리는 발진기가 주목받고 있습니다.

MEMS 발진기는 반도체 제조 공정을 응용한 제조 공법을 사용하기 때문에 전자회로에 쉽게 내장할 수 있고, 소형화에도 유리합니다. 특성 면에서도 주파수 조정이 용이하고 소비전력 면에서 유리한 제품도 출시되고 있어, 향후 개선에 따라 수정 발진기의 시장 점유율을 능가할 가능성도 있습니다.

5. 고주파수화에 대한 노력

최근의 정보통신용 디바이스는 그 정보 통신량의 확대에 따라 통신용 변조 대역을 넓게 확보하고, 취급하는 클럭 주파수를 빠르게 하고자 하는 요구로 인해 통신의 세대와 함께 취급하는 주파수가 높아지고 있습니다. 따라서 기준 주파수 생성용 수정 발진기도 당연히 고주파수 대응에 대한 요구가 있습니다.

PLL 등 아날로그 회로 기술의 발전으로 어느 정도 주파수를 회로 측면에서 높이는 것은 가능합니다. 그러나 이 경우 위상 노이즈나 온도 특성 등의 문제가 발생하기 때문에 기준 주파수인 수정 발진기의 발진 주파수를 높이기 위해 현재는 수정 진동자 자체의 개선과 발진 회로의 고주파 대응으로 100MHz의 고주파수 대응 제품도 출시되고 있습니다.

액추에이터란?

액추에이터는 입력되는 다양한 에너지를 물리적인 움직임으로 변환하는 구동 장치를 말합니다.

액추에이터에 입력되는 에너지는 전기 외에도 공압, 유압, 전자석에 의한 자기력, 증기, 열 등 다양한 에너지가 있으며, 액추에이터로 변환된 에너지를 사용하여 사물의 이동에 따른 움직임을 제어할 수 있습니다.

액추에이터의 사용 용도

액추에이터는 신축, 굴곡, 회전과 같은 단순한 운동을 위한 장치로, 그리고 모터나 엔진과 같은 동력을 지속적으로 발생시키기 위해 다양한 용도로 활용되고 있습니다.

액추에이터는 입력되는 에너지에 따라 일반적으로 크게 세 가지로 나뉩니다.

• 전동 액추에이터: 고정밀 위치 결정이 필요한 산업용 로봇 및 이송기기
• 유압 액추에이터: 큰 추력을 필요로 하는 공작기계 및 건설 기계
• 공압 액추에이터: 깨끗하고 간단한 구조를 필요로 하는 일반 산업기기 및 식품 제조기기

액추에이터의 원리

액추에이터는 크게 다음과 같은 원리로 구분할 수 있습니다.

1. 전동 액추에이터

전동 액추에이터는 볼스크류, 리니어 가이드, 서보모터 등으로 구성된 구동장치로 생산 장비의 이송 등을 수행합니다.

전동 액추에이터는 전기를 에너지로 동작하는 서보모터, 전자석에 의한 자력을 에너지로 동작하는 전자기 액추에이터, 전압을 가하면 변형되는 피에조 소자를 이용한 피에조 액추에이터 등이 사용됩니다.

2. 유압 액추에이터

유압 액추에이터는 파스칼의 원리를 이용한 유체 동력을 이용하는 액추에이터로 작은 크기로도 큰 동력을 얻을 수 있어 공장이나 건설기계 등 큰 동력을 필요로 하는 장비에 사용됩니다.

3. 공압 액추에이터

공압 액추에이터는 유압이 고부하, 고압, 중장비인 반면, 공압을 동력원으로 이용하기 때문에 저부하로 화재의 우려가 적은 안전한 방식으로 사용됩니다.

액추에이터의 기타 정보

1. 유압과 전동 액츄에이터의 사용 구분

액추에이터의 추진 에너지는 파워 밀도 1k(W/kg) 정도를 경계로 그 이상의 고출력 용도는 유압 에너지 제어, 저출력 용도는 전동 에너지 제어로 구분하여 주로 사용되어 왔습니다.

전동 제어 액추에이터도 최근 기술 혁신에 따라 파워 향상이 적극적으로 이루어지고 있지만, 실제로 크게 파워가 향상되고 있는 것은 소형에서 중형 액추에이터 용도의 브러시리스 DC 모터 분야이며, 대형 용도의 AC 서보 모터는 2000년대 초반부터 큰 파워 향상이 이루어지지 않고 있습니다. 하지 않고 있습니다.

따라서 특히 10k(W/kg)와 같은 대출력 밀도의 큰 동력을 필요로 하는 공장용 공작기계나 건설기계 분야에서는 유압 액추에이터의 독무대이며, 이 분야에는 전동제어 액추에이터가 사용되지 않고 있는 것이 현실입니다. 그러나 유압 에너지 제어는 오일 교환 및 유지보수 등 운영 비용과 환경 문제 고려 등의 측면에서 이 분야에서도 가능하면 전기 제어화를 원하고 있는 것도 사실입니다.

2. 유압과 전동 제어의 하이브리드형 액추에이터

최근 기술 동향 중 하나로 유압과 전동 제어의 하이브리드형 액추에이터의 개발이 진행되고 있다. 유압 제어는 파스칼의 원리를 이용한 메커니즘이 지금까지 일반적이었으나, 이 경우 작업유 서보밸브의 유량 제어에 따른 오일 순환을 위한 배관 설비가 필요하여 장비가 대형화된다는 점과 기계의 배기온도 상승에 따른 작업유 열화로 인해 정기적인 오일 교환을 위한 유지보수 비용이 많이 든다는 점입니다.

최신 유압과 전동 제어의 하이브리드형 액추에이터는 서보 밸브의 유량 제어가 아닌 전동 서보 모터의 구동 회전수로 최종 액추에이터 출력 제어가 가능하기 때문에 대규모 배관이 필요 없고, 고효율의 출력 제어로 작업유의 온도 상승을 억제할 수 있습니다. 따라서 오일 교환의 유지보수 비용도 절감할 수 있으며, 환경 문제에도 적합하다고 할 수 있습니다.

조절계란?

조절계는 기계의 출력을 자동으로 조절하기 위한 장치입니다.

지시 조절기 또는 온도 조절기라는 명칭으로 제품 판매되는 경우가 많습니다. 온도 조절기로 판매되는 기기 중에도 온도 외의 다른 조절이 가능한 제품도 많이 있습니다.

온도, 습도, 압력, 유량 등의 물리적 파라미터를 센서에서 입력받아 값을 지시합니다. 이것이 설정한 목표값과 같아지도록 피드백을 준다. 조정하고자 하는 파라미터의 현재값과 설정값을 모니터링하는 디스플레이가 있는 제품이 일반적입니다.

디스플레이가 아날로그 지침인 경우 아날로그 조절계, 7세그먼트 표시인 경우 디지털 조절계라고 합니다. 현재는 디지털 조절계가 주류입니다. 아날로그 지침의 경우 현재 값 표시가 생략된 경우도 있습니다.

조절계 사용 용도

조절계는 산업기기에서 가전제품에 이르기까지 광범위하게 사용된다. 다음은 조절계 사용 용도의 일례입니다.

• 상업용 수조 및 저액탱크의 온도 관리
• 에어컨의 온도 제어
• 제습기 및 가습기의 습도 관리
• 세포배양용 CO2 인큐베이터의 탄산가스 유량 조절
• 국소 배기 장치의 압력 관리

파라미터를 일정하게 유지하고자 할 때 활용됩니다. 또한, 컴퓨터와 연동하여 모니터링한 데이터를 로깅하는 경우도 있습니다.

조절기의 원리

조절계는 센서 부분, 처리 연산 및 모니터 부분, 출력 부분으로 구성된다. 센서 부분은 물리량을 입력하는 부분입니다. 온도라면 온도계, 습도라면 습도계 등 조절하고자 하는 물리량의 센서를 사용합니다.

처리 연산 및 모니터 부분에서는 값을 모니터링하면서 출력값을 조절합니다. 측정값과 목표값은 회로에 내장된 비교기 등을 통해 크고 작은 비교를 하여 출력값을 결정하여 출력부로 보냅니다. 피드백을 하기 위한 제어 동작에는 다양한 방식이 있습니다.

1. ON/OFF 동작

측정값이 목표값에 비해 낮으면 출력을 ON으로, 높으면 OFF로 전환하는 동작입니다. 이 동작을 반복하여 측정값을 목표치 부근으로 유지합니다.

2. 비례 동작 (P 동작)

목표치와의 차이에 비례하여 제어 출력을 하는 동작으로, ON/OFF 동작보다 부드러운 동작이 가능하지만 목표치 부근에서 비교적 크게 변동합니다. 목표치에서 조금 벗어난 곳에서 안정화되는 것을 오프셋이라고 하며, 적분 동작 등으로 조정합니다.

3. 적분 동작 (I 동작)

목표값과 측정값의 차이의 시간 적분값을 기준으로 제어하는 동작입니다. 비례 동작으로 오프셋이 발생했을 때, 오프셋을 없애기 위해 사용하는 경우가 많습니다. 비례 동작과 함께 사용합니다.

4. 미분 동작 (D 동작)

측정값의 변화율(미분값)에 따라 출력하는 동작입니다. P, I, D 동작을 각각 조합한 것을 PID 동작이라고 하며, 각 동작의 장점을 합친 효과를 얻을 수 있습니다.

조절계 선택 방법

조절계는 설치 크기, 입력 사양, 출력 사양, 통신 방식 등에 따라 선정합니다.

1. 설치 크기

설치 크기는 조절계를 설치할 패널의 크기입니다. 일반적으로 조절계는 금속제 제어반의 표면 패널에 설치하는 경우가 많으므로 설치 공간에 따라 제품을 선택한다. 많은 조절계를 배치하고 싶다면 소형 제품을 선택합니다.

2. 입력 사양

입력 사양은 입력 신호와 입력 점수 등의 사양입니다. 제어하고자 하는 물리량에 따라 선택합니다. 입력 신호가 온도의 경우, 온도 측정 저항체나 열전대를 사용하는 경우가 많습니다.

온도 측정 저항체는 주로 PT100Ω 사양이 많으며, 열전대는 사용 온도에 따라 K, R, B 등으로 구분하여 사용합니다. 온도 이외의 경우 4-20mA 입력이나 1-5V 입력의 기기를 연결하는 경우가 많습니다.

입력 신호는 도입할 수 있는 신호의 수입니다. 제어 대상 기기에는 제어 루프를 2개씩 조합한 ‘캐스케이드 제어’를 실시하고자 하는 경우도 있어 입력이 2개 이상 필요한 경우도 있습니다.

3. 출력 사양

출력 사양은 출력 기기에 전송하는 신호의 사양입니다. 아날로그 제어의 경우 4-20mA 또는 1-5V 출력이 일반적이며, ON-OFF 제어의 경우 접점 출력 또는 트랜지스터 출력이 많습니다. 출력 대상 기기 사양에 따라 선택합니다.

4. 통신 방식

통신 방식은 컴퓨터와 통신하기 위한 방식입니다. 통신을 통해 컴퓨터에 측정값이나 출력값을 전송하거나 컴퓨터로부터 목표값을 변화시키고자 할 때 사용합니다.

컴퓨터와 통신을 하는 경우, 과거에는 RS422나 RS485 등의 시리얼 통신이 일반적이었습니다. 최근에는 LAN 케이블을 통한 이더넷 통신이 주류를 이루고 있습니다.

내전압 시험기란?

내전압 시험기(영어: withstanding voltage tester)는 전기 제품이나 이를 구성하는 부품에 전압을 가했을 때 충분히 절연되어 있는지를 확인하는 시험에 사용하는 장치입니다.

절연내력이 없어 고전압을 인가했을 때 절연파괴가 발생하면 사용자가 감전되거나, 사용자에게 장애를 주거나, 화재가 발생할 수 있습니다. 이러한 사태를 방지하기 위해 국내에서는 전기용품안전법에서 지켜야 하는 내압이 기기별로 규정되어 있습니다.

절연성능을 평가하기 위한 장치로 절연저항계가 있지만, 내전압 시험기에서는 실제로 절연파괴에 이를 정도로 높은 전압을 인가한다는 점이 차이점입니다. 또한, 절연저항계는 절연 능력을 정량적으로 평가하는 반면, 내전압 시험기는 절연 파괴 여부를 정성적으로 평가합니다. 내전압 시험기, 절연 내력 시험기라고도 합니다.

내전압 시험기의 사용 용도

내전압 시험기는 절연 파괴가 발생하지 않는지 확인하기 위해 사용됩니다. 내전압 시험기를 이용한 내전압 시험은 일본뿐만 아니라 전 세계 안전 표준에 포함되어 있습니다.

절연저항계를 이용한 절연 성능 시험, 나아가 보호통로 시험과 함께 전기 제품 제조사는 최종 공정에서 이러한 시험을 실시하여 감전 및 누전 위험이 없는지 확인하도록 의무화되어 있습니다.

내전압 시험기의 원리

내전압 시험기의 관련 시험 항목은 4종류가 있습니다.

1. AC/DC 내전압 시험

규정된 고전압을 규정된 시간 동안 피시험물에 인가하는 시험입니다. 고전압을 가하면 미세한 전류의 누설도 감지할 수 있습니다. 내전압 시험은 각종 전기제품의 안전과 품질 확인을 위해 필수적으로 실시해야 합니다.

내전압 시험기는 피측정물에 정상 사용 전압의 10~20배에 달하는 매우 높은 전압을 인가하여 절연 파괴로 인한 급격한 전류 증가가 발생하는지 여부를 시험합니다.

2. 절연 저항 시험

1,000V까지의 직류 전압을 피시험물에 인가하여 직류의 전기 저항을 측정하는 시험입니다. 절연저항시험은 제조 공정에 관계없이 유지보수 점검 등으로 인해 현장에서 시험이 이루어집니다.

3. 보호도통 시험

피시험물의 접지 포스트와 제품 섀시 사이에 큰 전류를 흘려서 확실하게 접지되어 있는지를 시험합니다.

4. 누설 전류 시험

사람이 감전되는 것을 가정한 시험입니다. 사람 대신 인체 임피던스에 해당하는 회로를 연결하고, 회로에 발생한 전압에서 누설전류를 계산하여 누설전류를 구합니다.

내전압 시험기 기타 정보

1. 내전압 시험기 점검

내전압 시험기를 사용하기 전에 반드시 시운전 검사가 필요합니다. 또한, 시험 중에는 고전압이 발생하므로 점검을 소홀히 하면 시험자가 부상을 입을 수 있습니다.

구체적인 점검 방법은 설명서를 참조하되, 일반적으로 ‘시험기가 대지와 접지되어 있는지’, ‘시험기 외관에 균열, 균열 등의 손상이 없는지’, ‘측정 리드선 및 피복에 손상이 없는지’ 등을 점검해야 한다. “측정 리드선 및 피복에 균열 등의 손상이 없는가?” 등입니다.

또한 내전압 시험기를 정기적으로 교정해야 합니다. 교정이란 측정 장비가 제대로 측정하고 있는지 점검하여 내전압 시험기가 정상적으로 작동하는지 확인하는 것을 말합니다.

구입 후 한 번도 교정을 하지 않은 경우, 내전압 시험기의 교정은 직접 할 수도 있지만, 고전압이 흐를 수 있기 때문에 충분한 지식과 기술을 가진 사람이 해야 합니다. 내전압 시험기의 교정은 반년에서 몇 년에 한 번씩 전문 업체에 의뢰하는 것이 일반적입니다.

2. 내전압 시험기 대여

내전압 시험기는 대여하여 사용할 수도 있습니다. 단, 기기 선정 시에는 ‘인가 전압은 얼마가 필요한가? ‘직류와 교류 중 어느 쪽에서 시험을 할 것인가? 라는 점은 최소한 고려해야 할 사항입니다.

대여 가능한 내전압 시험기는 기능에 따라 다양한 종류가 있습니다. 전압계 및 전류계를 디지털로 표시할 수 있는 타입이라면 측정값의 오차 발생 위험을 줄일 수 있습니다.

또한, 절연저항 시험도 가능한 모델도 있기 때문에 절연저항 시험을 할 경우 한 대면 충분합니다. 필요 없는 고기능 모델을 대여하면 불필요한 비용이 발생하기 때문에 실제 사용 용도와 잘 비교하여 선택하는 것이 중요합니다.

절연 저항계란?

절연 저항계는 절연 상태를 진단하기 위한 장치입니다. 계통의 전압에 맞춰 DC1,000V 정도의 고전압을 인가할 수 있는 절연저항계도 판매되고 있습니다.

전기를 사용하는 기기에 있어서 기기가 절연되어 있는 것은 매우 중요합니다. 절연 상태가 나빠지면 누전 화재나 감전 사고의 원인이 될 수 있습니다. 이러한 사고를 미연에 방지하기 위해 주기적으로 절연저항계로 절연성능을 평가해야 합니다.

절연저항계 사용 용도

절연저항계는 절연 능력을 수치화하기 위해 사용됩니다. 일반 가정에서는 거의 볼 수 없습니다.

생산 현장에서는 전기 제품 출하 공장의 최종 테스트 등에 사용됩니다. 또한, 전기 설비 유지보수 담당자는 유지보수용 측정기기로 소지하고 있는 경우가 많습니다.

저항값을 측정하기 위해 전압을 인가하는데, 계통 전압에 따라 인가 전압이 달라집니다. 예를 들어 전화선의 절연 측정에는 25~50V의 전압을 인가하는 절연저항계가 사용되며, 가전제품에는 DC125V가 사용됩니다. 고압 배전선로나 발전소 등에서는 DC1,000V의 인가 전압이 사용됩니다.

절연 저항계의 원리

절연 저항계는 배선 단자, 스위치, 직류 전원, 전류계, 전류 보호 소자 등으로 구성됩니다.

배선 단자는 접지 단자와 라인 단자라고 불리는 두 개의 단자가 사용됩니다. 접지 단자는 접지하고 라인 단자는 측정 부분에 연결하여 측정합니다.

스위치를 누르면 직류 전원으로 만들어진 직류 전압을 인가합니다. 대지로 흐르는 미세한 전류를 누설전류라고 하는데, 전류계로 전압 인가 시 누설전류를 측정하여 절연 저항을 구합니다.

고압 전압을 인가하기 때문에 회로에 과전류가 흐르지 않도록 전류 보호 소자로 임피던스를 높입니다. 전류 보호 소자에 의해 절연 저항계의 내부 임피던스는 매우 높게 설계되어 있습니다.

절연 저항 값이 높을수록 절연 성능이 높다는 것을 나타냅니다. 절연 파괴가 발생하면 절연 저항 값이 극도로 낮아집니다.

절연 저항계의 기타 정보

1. 절연 저항계 사용 목적

절연저항계는 공장이나 가정 등에 시공된 전로, 전기 부품 등의 절연 상태를 측정하기 위한 기기입니다.

절연불량의 원인은 전로의 시공불량, 충전부와 비충전부의 절연불량, 노후화, 내부 배선의 열화, 사용부품의 단락으로 인한 파손, 케이스의 파손 등을 들 수 있습니다. 이를 그대로 방치하면 누전 화재나 감전 사고로 이어질 수 있어 매우 위험합니다.

이러한 문제를 방지하기 위해 ‘누전 차단기가 떨어졌다’, ‘작동 중 감전되었다’는 현상이 나타나면 즉시 전원 계통을 차단하고 절연 저항을 측정해야 합니다.

2. 측정 방법

절연저항계 측정 방법은 다음과 같은 절차로 진행합니다.

• 절연 저항계의 접지 단자를 접지된 금속 부분(가능하면 접지극과 연결된 단자)에 연결한다.
• 계통 전압에 따라 노브로 인가 전압을 선택한다.
• 라인 단자를 접지 단자와 다른 접지된 곳에 대고 측정 버튼을 누른다.
• 0.00MΩ이 표시되는 것을 확인한다. (제로 체크)
• 측정 버튼에서 손을 떼고 라인 단자를 측정 부위에 대고 누른다.
• 측정 버튼을 누르고 절연 저항을 확인한다.

전로 길이가 길면 전하가 쌓일 때까지 시간이 걸리기 때문에 절연 저항 표시가 안정적이지 않을 수 있습니다. 이 경우 표시가 안정될 때까지 전압을 계속 인가합니다.

또한, DC1,000V와 같은 고전압을 인가하면 잔류전하가 많이 쌓입니다. 전로를 맨손으로 만지면 감전될 위험이 있으므로 반드시 방전 조치를 취해야 합니다.

전기설비기술기준에는 전압계통 구분에 따른 절연저항값이 규정되어 있습니다. 측정 결과를 판단하는 기준이 됩니다.

• 대지 전압 150V 이하 → 절연 저항값 0.1MΩ 이상
• 대지전압 150V 이상 300V 이하 → 절연저항값 0.2MΩ 이상
• 대지전압 300V 이상의 저압전로 → 절연저항값 0.4MΩ 이상

실제로 절연불량이 발생했을 때, 전로와 전기기기를 잘 구분하여 측정하는 것이 열화부위를 조기에 발견할 수 있는 방법입니다. 절연불량 부위를 조기에 발견하는 것은 전기설비 유지보수 담당자의 능력이라고 할 수 있습니다.

브러시리스 모터란?

브러시리스 모터는 정류자나 브러시 등의 기계적 접촉부를 제거한 모터입니다. 전자 회로가 정류자를 대신하여 정류자와 브러시를 없앴습니다. 직류 모터는 고정자 권선 회로의 자력에 의해 영구 자석의 회전자(로터)를 구동합니다. 전류의 전환을 센서와 반도체 스위치로 전환하여 회전시킵니다.

전류와 토크, 그리고 전압과 회전 속도가 비례한다는 점에서 DC 모터의 성격을 가지며, 구조는 AC 모터의 장점을 모두 가지고 있습니다. 소형, 고출력, 고효율, 장수명의 특성을 가지고 있으며, 스파크나 소음이 발생하지 않아 컴퓨터에서 가전제품에 이르기까지 다양한 용도로 활용되고 있습니다.

브러시리스 모터의 사용 용도

브러시리스 모터는 DC 모터의 특성을 가지고 있으며, 고효율, 장수명, 저소음의 특징을 가지고 있습니다. 가전제품, 전자기기, 자동차 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 가전제품에서는 에어컨, 식기세척기, 세탁기, 냉장고, 선풍기, 청소기 등의 팬 모터와 구동 모터에 사용됩니다. 인버터로 제어되는 에어컨과 냉장고의 컴프레서에 최적입니다.

업무용 전자기기에서는 레이저 프린터의 급지, 드론의 프로펠러 구동, 짐벌 제어, 하드디스크와 광디스크, 공구의 드릴, 드라이버, 톱 구동 등 광범위하게 사용된다. 또한 자판기, 금융 단말기, 매표기, 복사기, 온수기, 냉동냉장 쇼케이스 등에도 사용됩니다.

또한, 자동차 분야에서의 채용이 빠르게 증가하고 있습니다. 전동식 파워 스티어링, 도어락, 전조등 광축 조정, 도어 개폐 등의 구동 모터, 전기자동차의 에어컨 컴프레서, 전기자동차의 트랙션 모터 등으로 용도가 확대되고 있습니다.

브러시리스 모터의 원리

브러시리스 모터는 로터와 고정자, 로터의 회전 위치를 감지하는 센서, 구동용 드라이버 회로 등으로 구성됩니다.

1. 로터와 고정자

로터는 영구 자석으로 자기장을 만들고, 고정자에는 권선이 감겨져 자속을 발생시킵니다. 로터의 회전 각도에 따라 고정자 코일에 흐르는 전류의 방향을 변경하여 자속 방향을 변경합니다. 브러시리스 모터는 자속 방향을 변경하는 수단으로 정류자와 브러시를 사용하지 않고 센서와 반도체 스위치를 사용합니다.

2. 로터의 회전 위치 감지

로터의 회전 위치를 감지하는 센서는 홀 IC 또는 광학식 인코더가 사용됩니다. 역기전력을 감지하는 방법도 있습니다. 로터의 위치를 감지하여 고정자의 자속 방향이 순차적으로 진행되도록 전류를 전환하여 회전시킵니다. 모터의 권선이 3상인 경우, 센서는 고정자 안쪽에 3개가 배치되어 로터의 회전에 따라 디지털 신호를 출력합니다.

3. 구동 드라이버

브러시리스 모터는 모터를 제어하는 인버터 회로의 드라이버가 전원으로 필요합니다. 모터 권선에는 스위칭용 트랜지스터가 연결되어 있으며, 6개의 트랜지스터로 인버터를 구성합니다. 상용 전원은 다이오드 브리지를 통해 정류되어 직류 전압으로 변환되어 인버터 회로에 공급됩니다.

로터 위치 감지 센서의 디지털 신호가 인버터 회로의 트랜지스터에 입력되어 인버터의 전원이 켜지고 꺼집니다. 이 전원이 모터의 권선에 공급되어 모터가 구동됩니다. 센서의 신호 조합을 통해 로터의 자기극 각도를 감지하고 토크가 필요한 권선의 트랜지스터를 제어하여 회전 자기장을 만들 수 있도록 합니다.

모터의 회전 속도는 센서 신호를 제어 회로에 피드백하여 정해진 속도를 유지할 수 있도록 합니다.

브러시리스 모터에 대한 추가 정보

브러시리스 모터의 특징

1. 긴 수명
브러시리스 모터는 정류자와 브러시가 없고 슬라이딩 부분이 없기 때문에 수명이 길다는 특징이 있습니다. 브러시 모터에 비해 수명이 10배 이상 길고 유지보수가 용이합니다.

2. 모터 특성
DC 모터의 특성을 가지고 있으며, 전류와 토크 및 전압과 회전속도가 비례하여 저속에서도 높은 토크를 얻을 수 있습니다. 다른 모터에 비해 효율이 가장 우수하고, 크기가 작고 소음이 적어 활용도가 높다. 또한, 고속 회전이 용이하고 발생 소음이 적습니다.

3. 제어성
소형, 경량의 특성이 있고 관성모멘트가 비교적 작기 때문에 변화에 대한 추종성이 우수합니다. 부하가 변해도 저속부터 고속까지 안정적인 속도로 운전할 수 있습니다.

4. 단점
모터의 전원으로 모터의 회전을 제어하는 인버터 회로가 필요합니다. 제어 장치와 회전 위치 센서를 포함하여 전체 장치 비용이 비싸다는 단점이 있습니다.

노이즈 제너레이터란?

노이즈 제너레이터(영어: noise generator)는 소음을 발생시키는 장치입니다.

노이즈 제너레이터는 각종 기기나 시스템의 성능을 평가할 때 주로 사용됩니다. 화이트 노이즈와 핑크 노이즈를 발생시킬 수 있는 장비로, 기능 생성기의 기능 중 하나로 제공되는 것도 있습니다.

화이트 노이즈는 주파수 축상의 저주파에서 고주파에 이르기까지 전 대역에서 균일한 강도를 갖는 노이즈를 말합니다. 소리로 들으면 ‘쎄르’라고 들립니다.

핑크 노이즈는 주파수가 높아질수록 그 성분이 작아지는 노이즈를 말합니다. 음성으로 들으면 강한 비나 폭포수 소리처럼 ‘쏴~’하는 소리가 난다. 소음 발생기는 음향 및 진동 시험의 음원과 진동원으로도 유용합니다.

노이즈 발생기의 사용 용도

1. 전자기기 평가

노이즈 제너레이터에는 전용 노이즈 제너레이터와 기능 제너레이터의 한 기능으로 제공되는 노이즈 제너레이터가 있습니다. 두 유형 모두 사용 목적은 기기의 기능 및 성능 평가입니다.

자연계에서 발생하는 노이즈를 노이즈 제너레이터에 의해 유사하게 화이트 노이즈나 핑크 노이즈로 발생시켜 피측정 기기가 원하는 기능이나 성능을 유지할 수 있는지를 평가합니다.

EMI(Electro Magnetic Interference: 전자기 간섭) 시험과 기기의 데이터 오류가 규정된 범위 내에 있는지를 평가하는 BER(Bit Error Rate: 비트 오류율) 시험에 사용됩니다. 또한, 각종 BD/DVD 레코더의 디스크 드라이브의 데이터 전송 시험 등에 사용됩니다.

2. 음향 및 진동 시험

노이즈 발생기는 음향 및 진동 시험의 음원 및 진동원으로 사용됩니다. 스피커에 화이트 노이즈 출력을 연결하여 홀 등의 음향특성 및 차음-흡음 특성 등을 평가합니다. 또한, 가진기에 연결하면 진동 시험에도 유용하게 사용할 수 있습니다.

노이즈 발생기의 원리

노이즈의 생성은 노이즈 발생기를 사용하는 방법, 다이오드 등의 전자회로로 발생시키는 방법, 프로그래밍 언어를 사용하여 발생시키는 방법 등이 있습니다.

1. 노이즈 제너레이터를 사용하는 방법

노이즈 발생기를 사용하는 방법은 전자파 장해 EMI 시험이나 음향 특성 시험 등에 사용되는 노이즈 발생기 및 함수 발생기에 내장되어 있는 발생기를 사용합니다. 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 등을 선택하여 노이즈를 출력합니다. 신디사이저에 부속된 노이즈 발생기로도 가능합니다.

2. 다이오드 등 전자회로로 발생시키는 방법

제너 다이오드, 트랜지스터, 연산 증폭기 등에 역전압을 걸었을 때 발생하는 광대역 노이즈를 이용합니다. 이것은 화이트 노이즈이지만, 온도 제어 저항이나 가스 방전관에서도 가능합니다. 핑크 노이즈는 화이트 노이즈에 주파수에 반비례하는 전력 감쇠를 가해 생성합니다.

3. 프로그래밍 언어 사용 방법

C, Java, Python 등의 프로그래밍 언어를 사용하는 방법이다. 난수를 사용하여 소프트웨어로 노이즈를 생성합니다.

노이즈 발생기의 종류

노이즈 제너레이터는 다양한 종류가 있는데, 수 KHz에서 GHz 대역까지 노이즈를 출력하고 그 출력 주파수를 선형적으로 설정할 수 있는 타입도 있습니다.

또한 출력하는 노이즈의 레벨도 조절할 수 있습니다. 기기의 조작은 기기 본체에 마련된 조작 패널을 통해 조작하는 인터페이스 외에도 이더넷을 통해 PC에서 제어할 수 있는 타입도 있습니다.

노이즈 발생기의 기타 정보

EMI 시험

EMI 시험은 사용자가 기기를 사용하는 환경에서 발생할 수 있는 최악의 노이즈를 발생시키고, 이 때 기기가 정상 동작을 유지할 수 있는지를 평가합니다. 예를 들어, TV와 같은 가전제품을 가정했을 때, 노이즈의 혼입으로 인해 순간적으로 화면의 영상이 흐트러지거나 음성이 이상하게 들리는 것은 허용할 수 있습니다.

일시적인 노이즈가 사라지면 원래의 상태로 돌아갈 수 있어야 합니다. 이러한 상황을 확인하기 위해 노이즈 발생기를 사용하여 최악의 환경 조건을 만들어 이 조건에서도 정상 동작을 지속할 수 있는지를 평가하는 것은 기기의 품질을 높이기 위한 중요한 시험입니다.

노이즈 필터란?

노이즈 필터는 전원이나 신호에서 노이즈를 제거하기 위한 전자 부품입니다.

전기 회로나 전자 회로에 많이 사용됩니다. 통신을 하는 케이블 내의 전류값이 변화하면 주변에 자기장이 발생한다. 이 자기장은 주변 케이블에 노이즈(비정상적인 신호)를 발생시킵니다.

노이즈 필터를 설치하면 노이즈 발생을 방지할 수 있습니다. 노이즈를 처리하지 않고 장비를 사용하면 오작동이나 고장의 원인이 되므로 주의해야 합니다.

노이즈 필터의 사용 용도

노이즈 필터는 음향기기 및 산업기기에 널리 사용됩니다. 다음은 노이즈 필터의 사용 용도의 일례입니다.

• 스피커의 노이즈 방지
• 무전기 내부 잡음 방지
• PLC 및 PC, 서버의 전원 라인
• 인버터 전원 회로 및 사이리스터 전원 회로

주로 노이즈를 피하고 싶은 수신기기와 노이즈를 발생시키는 출력기기에 사용됩니다. 스피커나 무전기 등은 노이즈의 영향을 배제하고자 하는 장비로 통신선에 노이즈 필터를 장착합니다. 이 경우 노이즈는 노이즈의 원인이 됩니다.

PLC와 같은 컴퓨터에서도 노이즈로 인한 오작동을 피하기 위해 전원 라인 등에 노이즈 필터를 장착하는 경우가 있습니다. 한편, 인버터나 사이리스터는 노이즈를 발생시키는 기기입니다.

2차측 회로의 전류, 전압 변화가 급격하게 변하는 경우가 있기 때문에 노이즈 필터로 평활화하여 발생 노이즈를 제거합니다. 발생하는 전류를 평활화하는 경우 일반적으로 리액터를 사용하는 경우가 많습니다.

노이즈 필터의 원리

노이즈가 전파되는 방식은 크게 두 가지로 나뉘는데, 하나는 전자기기 내부에서 직접 공간으로 방사되는 복사 노이즈, 다른 하나는 전원선이나 전자회로의 배선을 타고 다른 전자기기에 방해가 되는 전도성 노이즈입니다. 다양한 파장을 가진 전파에 서로 다른 파장의 전파가 섞이면서 잡음 등으로 발생합니다.

이 노이즈를 방지하기 위해 노이즈의 주요 원인이 고주파라면 고주파 신호를 차단하는 필터(로우패스 필터)를 사용합니다. 반면, 저주파라면 저주파를 차단하는 필터(하이패스 필터)를 사용합니다.

저역 통과 필터로 작용하는 것은 인덕터와 커패시터가 주류를 이룹니다. 인덕터는 저주파 신호에 대해서는 임피던스가 낮고, 고주파 신호에 대해서는 임피던스가 높습니다. 따라서 인덕터를 회로에 직렬로 삽입하면 주파수가 낮은 신호 성분은 쉽게 통과시키고, 주파수가 높은 성분은 통과하기 어렵게 만들 수 있습니다.

반면 커패시터는 인덕터와 반대의 성질을 가지고 있습니다. 커패시터와 인덕터를 조합하면 저주파나 고주파를 차단하는 노이즈 필터가 됩니다.

노이즈 필터를 선택하는 방법

노이즈 필터를 선택할 때 중요한 것은 정격 전압과 정격 전류의 두 가지 항목입니다.

1. 정격 전압

각 제품에서 정한 정격 전압(사용 최대 전압)보다 낮은 전압으로 사용합니다. 제조사에 따라서는 전압 변동도 감안하여 정격 전압 이상의 전압에서도 사용할 수 있는 경우도 있습니다.

2. 정격 전류

전압과 마찬가지로 전류 값에도 각 제품마다 상한선이 있습니다. 특히 전류의 경우 주변 온도에 따라 특성이 변하는 경향이 있으므로 사용 환경에 대한 사전 확인이 필요합니다.

주변 온도가 올라가면 허용 가능한 부하 전류는 점차 감소합니다. 단시간 동안은 허용치를 초과하는 전류가 흘러도 큰 문제가 되지 않지만, 반복적으로 흐르면 고장의 원인이 될 수 있습니다. 또한 직류전원 등은 돌입전류가 발생할 수 있으므로 전류값과 지속시간을 고려하여 노이즈 필터를 선정해야 합니다.

노이즈 필터의 기타 정보

노이즈 필터 사용 시 주의사항

노이즈 필터는 접지 배선도 중요합니다. 접지 배선은 최대한 굵고 짧게 배선합니다. 접지선이 길면 인덕턴스 성분이 작용하여 감쇠 특성을 저하시킬 수 있습니다.

또한, 입출력 배선은 묶거나 가깝게 배선하지 않는 것도 중요합니다. 입출력 배선이 가까우면 고주파 노이즈 성분이 필터를 우회하여 원하는 필터링 효과를 얻을 수 없습니다.

히터란?

히터는 열을 발생시키는 장치 전반을 일컫는 말입니다.

영어로는 ‘Heater’ 또는 ‘Heating Unit’으로 표기합니다. 일본어로는 히터 또는 난방기구입니다.

연료를 연소시켜 복사열을 얻는 종류는 가격이 저렴하기 때문에 가전제품으로도 널리 쓰입니다. 산업에서도 가공이나 조립에 필수적인 장치입니다.

히터의 사용 용도

히터는 가전제품부터 산업까지 폭넓게 사용되는 장치입니다. 다음은 히터의 사용 용도의 일례입니다.

1. 판재용 히터

영하의 추운 지역에서는 제어반 내부 부품이 결로 또는 동결되는 경우가 종종 있습니다. 판넬용 히터를 통해 내부 온도를 일정하게 유지해야 하는 경우가 있습니다. 공간 히터도 같은 의미로, 발전기 등의 내부에 설치되는 경우가 많습니다.

2. 배관 히터

수도 배관 등의 동파를 방지하기 위해 사용되는 히터입니다. 동파방지 히터, 동파방지대, 트레이스 히터 등으로도 불린다. 주로 테이프 히터나 벨트 히터가 사용됩니다.

3. 산업용 히터

산업용으로 원료나 제품을 가열하는 히터입니다. 사용되는 원리가 다르며, 유도 가열이나 유전체 가열과 같은 비접촉식 히터도 사용됩니다.

용도도 다양하며, 회전 장비의 베어링 탈착용 베어링 히터 등이 있습니다. 압출기나 성형 가공기에는 주조 히터 등이 사용됩니다.

4. 가정용 히터

가정에서 난방 등에 사용되는 히터입니다. 에어컨이나 팬 히터 등이 대표적인 예입니다. 세라믹 히터가 사용되는 경우도 있습니다. 또한 조리용인 전자렌지나 토스터기도 히터의 일종입니다.

히터의 원리

히터는 다양한 원리로 물체를 가열합니다. 다음은 히터의 가열 원리의 한 예입니다.

1. 저항 가열

저항 가열은 저항에 전류를 흐르게 하여 줄열을 발생시키는 방식입니다. 발열체로 니크롬선 등을 사용합니다. 발열체를 파이프 등의 금속 외피에 넣고 그 사이를 단열재로 채운 구조의 제품이 많습니다.

2. 유도 가열

코일에 의해 자속을 발생, 변화시켜 와전류를 발생시켜 대상물을 가열하는 방식입니다. 조리용 IH 히터 등이 대표적인 응용 사례입니다. 비접촉으로 가열이 가능하지만, 가열 대상물은 주로 전도성 물질입니다.

3. 유전체 가열

주파수가 높은 전압을 인가하여 분자를 흔들어 마찰열을 발생시켜 가열하는 방식입니다. 전자렌지 등이 유전체 가열의 응용 사례입니다. 비접촉으로 가열할 수 있으며, 비전도성 물질을 가열하는 데 사용됩니다.

4. 히트펌프

열원과 열을 교환하여 가열하는 방식입니다. 에어컨, 온수기 등이 대표적인 예입니다. 에어컨 등은 냉매를 압축한 응축열로 실내 열교환기를 가열하여 실내에 열을 가하는 방식입니다.

히터의 종류

히터의 종류는 열의 발생 원인과 용도에 따라 분류되며, 다양한 종류가 있습니다. 또한 열의 전도 방식에 따라 분류하기도 한다. 저항가열에 의한 가열 방식으로는 대류식, 전도식, 복사식 등이 있습니다.

1. 대류식 히터

공기를 직접 가열하여 대류시키는 방식입니다. 따뜻한 바람으로 인해 건조해지거나 먼지가 날리는 등의 단점이 있습니다. 하지만 빠르게 따뜻해지는 것이 특징이다. 석유 팬 히터, 세라믹 팬 히터 등이 있습니다.

2. 전도식 히터

열을 직접 접촉하여 전달하는 방식입니다. 접촉한 부분만 따뜻하게 할 수 있습니다. 대류식에 비해 소비전력이 적은 것이 특징이다. 핫카펫, 전기담요 등이 있습니다.

3. 복사식 히터

전자기파인 적외선이나 열을 방출하여 따뜻하게 하는 방식입니다. 무풍, 무소음, 따뜻한 온기를 느낄 수 있는 것이 특징입니다. 카본 히터, 오일 히터 등이 있습니다.

기타 히터 정보

히터의 에너지 절약 기술

히터의 에너지 소비를 억제하고 효과적으로 사용하면 에너지 절약에 도움이 됩니다. 일반적으로 차열 시트나 단열재를 활용하여 열이 외부로 빠져나가지 않도록 하여 에너지를 절약하는 방법을 취합니다. 전압 제어 등을 통한 온도 제어를 실시하여 에너지 절약에 기여하는 경우도 있습니다.

또한, 고도의 온도 제어는 작업 환경 개선과 제품 가공 정밀도 향상에도 기여한다. 가열 대상이 물이나 기름과 같은 액체인 경우, 액체의 특성과 목적 온도에 따른 온도 제어가 필요합니다. 고체를 가열하는 경우, 온도 제어는 품질의 중요한 요소가 됩니다.

모션 컨트롤러란?

모션 컨트롤러는 서보 모터 등으로 구동하는 기기의 움직임을 제어하는 장치입니다.

사용자는 구현하고자 하는 동작을 미리 프로그래밍해 놓고, 이를 모션 컨트롤러가 실행하도록 하여 기기의 움직임을 제어합니다.

모션 컨트롤러의 사용 용도

모션 컨트롤러는 서보 모터나 리니어 모터로 구동하는 장치의 제어용으로 사용됩니다. 따라서 산업용 로봇이나 공작용 산업기계 등에 적용됩니다. 구체적인 사용 용도는 다음과 같습니다.

• 협동로봇 제어용
• 일반 소모품 포장기 제어용
• 상업용 인쇄기 제어용
• 고속 프레스기 제어용
• 자동 조립 로봇 제어용
• 모션 컨트롤러의 원리

모션 컨트롤러는 출력 방식에 따라 원리가 다릅니다. 대표적인 출력 방식은 다음과 같습니다.

1. 공통 펄스 방식

공통 펄스 방식은 회전 방향 신호와 펄스 운전 지령 두 가지로 모터를 제어하는 방식입니다. 회전 방향 신호에 의해 회전 방향의 정역방향으로 제어하고, 펄스 운전 신호로 모터를 구동합니다.

2. 2방향 펄스 방식

2방향 펄스 방식은 정방향 펄스 운전 지령과 역방향 펄스 운전 지령 두 가지로 모터를 제어하는 방식입니다. 정방향 펄스 운전 지령에 의해 정방향으로 회전하고, 역방향 펄스 운전 지령에 의해 역방향으로 회전합니다.

3. 위상차 입력 방식

위상차 입력 방식은 두 개의 펄스 신호의 위상차로부터 회전 방향을 결정하는 방식입니다. 기준 펄스 신호가 90° 진행되면 정방향으로, 90° 지연되면 역방향으로 회전합니다.

모션 컨트롤러 선택 방법

모션 컨트롤러를 선정할 때 보간 제어가 중요합니다. 보간 제어는 여러 축 간의 동기 제어 방법을 말합니다. 모션 컨트롤러에는 직접 보간과 원호 보간 두 가지가 있습니다.

1. 직선 보간

직선 보간은 두 개의 모터를 동시에 제어하여 원하는 위치로 직선으로 이동시키는 제어입니다. 횡방향으로 이동시킨 후 종방향으로 이동시키는 것보다 대각선 방향으로 직선 이동하도록 CPU가 연산하여 제어합니다. 직선 보간을 이용하면 대각선 방향으로의 직선 이동이 가능하기 때문에 위치 결정에 필요한 시간을 단축할 수 있습니다.

2. 원호 보간

원호 보간은 2대의 모터를 동시에 제어할 때 CPU가 원호를 그리도록 연산하여 이동하는 제어입니다. 이동 경로가 직선이 아니기 때문에 직선 보간보다 목표 위치까지 시간이 오래 걸립니다. 그러나 원호 보간을 이용하면 경로상의 장애물을 피해 이동하는 것이 가능합니다.

모션 컨트롤러의 기타 정보

1. 모션 컨트롤러와 PLC의 특징

모션 컨트롤러는 사용자가 직접 작성한 프로그램으로 장비를 자동 제어한다는 점에서는 PLC와 유사하다. 모션 컨트롤러의 특징은 서보 시스템 제어에 적합하다는 점입니다.

모션 제어에는 PLC가 아닌 모션 컨트롤러가 사용되는 경우가 많습니다. 모션 컨트롤러의 장점으로는 다축 제어나 동기화 등 총 축 수가 많은 경우의 제어에 적합하다는 점을 들 수 있습니다.

PLC는 한 대로 제어할 수 있는 축 수가 제한되어 있지만, 모션 컨트롤러는 그보다 훨씬 더 많은 수의 축을 제어할 수 있습니다. 이 때문에 모션 컨트롤러는 정밀한 다축 제어가 필요한 산업용 공작기계나 로봇에 활용되고 있습니다.

2. 모션 컨트롤러와 PLC의 프로그램 처리

PLC와 모션 컨트롤러의 원리는 CPU의 처리 방식에 차이가 있는데, PLC는 실행할 때마다 프로그램을 한 줄씩 읽어들여 한 번에 한 줄씩 실행하는 멀티태스킹 제어입니다. 따라서 프로그램을 한 줄씩 읽어들이는 시간이 빠르기 때문에 복잡한 제어를 위한 연산 시간을 충분히 확보할 수 없는 것이 특징입니다.

반면 모션 컨트롤러는 PLC와 달리 프로그램을 한 줄씩 읽고 실행하는 것이 특징입니다. 따라서 PLC에 비해 1작업에 소요되는 연산 처리가 짧아 고속 처리가 가능합니다.

또한, 모션 컨트롤러는 프로그램 용량이 커져도 한 줄의 처리 시간에는 영향을 미치지 않습니다. 따라서 서보 모터 등 복잡한 시스템에서는 모션 컨트롤러가 더 빠른 속도로 처리할 수 있습니다.