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프로그래머블 컨트롤러란?

프로그래머블 컨트롤러는 마이크로프로세서를 내장한 제어 장치를 말합니다.

일반적으로 기기 내 센서나 스위치 등의 입력을 기계식 릴레이, 타이머 등의 제어기구를 통해 모터나 디스플레이 등에 출력합니다. 이에 반해 프로그래머블 컨트롤러는 기계식 릴레이 등의 제어기구를 사용하지 않고 프로그래머블 컨트롤러의 프로그램에 의해 기기의 동작을 제어합니다.

기계적인 접점 등이 줄어들기 때문에 전자부품 간 접점의 마모나 불량, 번거로운 입출력 장치, 제어용 기계식 릴레이 간 배선이 필요 없이 장비를 제어할 수 있습니다. 또한, 전기 배선을 간소화할 수 있어 기기의 소형화 및 대량 생산이 가능합니다.

그림 1은 기계식 릴레이, 타이머 등을 이용하여 램프 제어를 하는 제어반의 간단한 예시입니다.

프로그래머블 컨트롤러의 사용 용도

프로그래머블 컨트롤러는 공장 자동화 시스템, 자동차, 가전제품, 산업기기 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 주로 산업용 기기나 업무용 기기에 사용되는 경우가 많습니다.

업무용으로는 시퀀스 제어가 필요한 대형 세탁기나 건조기에 사용되는 경우가 있는데, PC를 사용하는 것보다 저렴하고 견고하기 때문입니다. 그래픽 보드가 없고, 마이크로프로세서의 발열이 적어 냉각장치도 필요 없는 경우가 많은 것도 한 요인입니다.

프로그래머블 컨트롤러는 작동에 필요한 전자부품이 모두 내장된 패키지형과 기능 부품 하나하나를 직접 선택하는 빌드형 두 가지가 있습니다.

메모리와 프로세서, 출력-입력 단자의 사양 등을 사용하는 전자기기에 따라 선택하는 것이 중요합니다.

프로그래머블 컨트롤러의 원리

프로그래머블 컨트롤러는 입력부, 출력부, 연산부, 메모리로 구성되어 있습니다. 입력부에서는 센서나 스위치 등과 연결되어 입력된 정보를 바탕으로 메모리 내부의 프로그램 코드에 따라 연산부에서 처리하여 모터나 디스플레이, 통신 장치 등에 출력합니다.

프로그래머블 컨트롤러로 제어하는 전자기기 장비의 동작을 변경하고 싶다면 배선 등의 변경이 필요 없습니다. 프로그램 코드만 변경하면 되므로 시간 및 인건비 절감으로 이어집니다.

프로그래머블 컨트롤러에서 사용하는 프로그램은 래더 방식, SFC 방식, 플로우차트 방식, 스텝 래더 방식이 있는데, 래더 방식이 가장 일반적입니다. 래더 방식은 컴퓨터에서 두 개의 평행한 직선 사이에 릴레이, 스위치, 타이머 등의 심볼을 사다리처럼 연결하여 프로그램을 작성하는 방식입니다.

시각적 조작을 통해 프로그램 코드를 작성할 수 있기 때문에 쉽게 익힐 수 있는 것이 특징입니다. 그림 3은 기계식 릴레이, 타이머로 구축했던 램프 제어를 사다리 프로그램으로 표현한 예시입니다.

프로그래머블 컨트롤러의 기타 정보

1. 프로그래머블 컨트롤러와 시퀀서의 차이점

생산 현장에서 일하다 보면 ‘시퀀서’라는 말을 들어본 적이 있을 것입니다. 결론부터 말하자면, 프로그래머블 컨트롤러와 시퀀서에는 차이가 없습니다.

시퀀서는 미쓰비시전기의 프로그래머블 컨트롤러의 상품명을 가리킵니다. 시퀀스 제어를 가능하게 하는 기계 장치로 시퀀서라는 이름으로 판매되었습니다.

기능을 나타내는 명칭으로 완전히 정착되어 현재는 프로그래머블 컨트롤러의 별칭으로 시퀀서라는 명칭이 사용되고 있습니다.

2. 프로그래머블 컨트롤러와 PC의 연결

프로그래머블 컨트롤러에 프로그램을 저장할 때는 일반적으로 PC를 사용합니다. 컨트롤러를 판매하는 각 회사에서 프로그램 편집용 PC 소프트웨어를 판매하고 있으며, 이를 사용하여 프로그램을 저장합니다.

PC와의 연결은 오래전부터 시리얼 신호가 사용되어 왔습니다. 예전 PC는 시리얼 포트가 상설되어 있는 것도 많았으나, 최근에는 드물어지고 있습니다.

또한 시리얼 신호는 COM 포트를 맞추거나 전용 드라이버를 설치해야 했습니다. 최근에는 USB 포트를 사용하여 시퀀스 편집을 하는 경우가 많은데, COM 포트를 맞출 필요도 없고, 일반 사용자들에게도 친숙합니다.

이더넷으로 네트워크를 구축한 경우, 이더넷 포트를 통해 여러 대의 컨트롤러에 편집을 할 수 있게 되었습니다.

포토 인터럽터란?

포토 인터럽터란 한 쌍의 발광기와 수광기를 이용하여 빛에 의해 물체의 유무와 위치를 감지하는 기능을 가진 장치입니다.

포토 인터럽터는 투과형과 반사형으로 나뉩니다. 투과형 포토 인터럽터는 발광기와 수광기 사이를 물체가 통과할 때 빛을 차단하여 감지하는 방식입니다. 반면, 반사형 포토 인터럽터는 발광기가 발산하는 빛을 물체가 반사하고, 그 반사광을 수광기가 감지하여 감지하는 방식입니다.

일반적으로 투과형은 포토인터럽터, 반사형은 포토리플렉터라고 부르며 양자를 구분하고 있습니다. 이 글에서는 투과형을 중심으로 설명하겠습니다. 참고로, 투과형 포토센서는 발광소자와 수광소자를 마주보고 설치하여 하나의 패키지에 담은 제품이 반도체 업체에서 판매되고 있으며, 다양한 기기에 사용되는 제품(부품)이 바로 이러한 제품(부품)입니다.

투광기와 수광기가 분리된 제품은 생산라인의 제품 감지나 야외에서 사람 감지 등 비교적 큰 물체를 감지하는 데 사용됩니다. 전자를 일체형, 후자를 분리형으로 구분하기도 합니다.

포토 인터럽터의 사용 용도

포토 인터럽터는 물체의 통과를 감지하는 메커니즘의 센서로 사용됩니다.

구체적인 응용 사례는 다음과 같습니다.

• 디지털 카메라 등의 촬영 장비에서 렌즈의 연사량 검출 및 조리개 구경 검출 등
• 복사기에서의 감광 드럼의 타이밍 검출, 복사 용지의 통과 검출 등
• 프린터의 프린트 헤드의 위치 검출 및 타이밍 검출, 인쇄용지 통과 검출 등
• 자동 개찰기의 사람 흐름 감지
• 자판기에서의 지폐 통과 감지

위와 같이 많은 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있습니다.

포토 인터럽터의 원리

포토 인터럽터는 감지광을 발산하는 발광기와 그 빛을 받아들이는 수광기로 구성되어 있습니다.

• 발광기
  발광소자인 근적외선 LED를 이용하여 슬릿을 통해 특정 방향으로 근적외선을 투사하는 것입니다.
• 수광기
  광트랜지스터를 근적외선의 센서로 사용하여 광트랜지스터의 컬렉터 전류의 변화로 물체의 유무를 감지하는 것 입니다. 즉, 발광기로부터 투사된 근적외선을 감지하여 물체의 유무를 감지합니다.

즉, 발광기에서 투사된 근적외선은 항상 수광기에서 수신하고 있기 때문에, 그 광경로에 물체가 오면 빛이 차단되어 수광기 포토트랜지스터의 콜렉터 전류가 감소합니다. 수광기의 처리 회로는 컬렉터 전류의 크기 변화를 포착하여 신호를 출력하기 때문에 물체의 통과를 감지할 수 있게 됩니다.

일체형은 제조 시 발광기와 수광기의 광축이 일치하기 때문에 다시 위치를 조정할 필요가 없습니다. 반면 분리형은 설치 시 발광기의 광축과 수광기의 센서 위치를 정확하게 맞춰야 하며, 이 조정이 제대로 이루어지지 않으면 물체를 감지할 수 없게 됩니다.

포토 인터럽터에 대한 기타 정보

포토 인터럽터 사용 시 주의사항

투과형 포토 인터럽터를 사용할 때 다음 사항에 주의해야 합니다.

1. 투과율이 높은 물체 감지
투명도가 높고 빛이 투과되는 물체는 근적외선도 투과하기 때문에 수광기로 감지하지 못할 수 있습니다.

2. 작은 물체 감지
발광기의 슬릿보다 작은 물체는 근적외선을 충분히 차단할 수 없어 감지하지 못할 수 있습니다. 슬릿의 크기는 사양서에 명시되어 있으므로 설계 시 확인하는 것이 중요합니다.

3. 외란광이 들어오는 환경에서의 사용
수광기의 센서에 강한 빛이 들어오면 센서인 포토트랜지스터가 포화되어 물체 감지가 어려워집니다. 특히 백열전구와 같이 파장 1,000nm 부근의 큰 에너지를 가진 빛은 포토트랜지스터 전면에 설치된 가시광선 차단 필터를 통과하기 때문에 큰 영향을 미칩니다.

4. 시간 경과에 따른 발광기(근적외선) 출력 저하
연속적으로 통전 동작하는 기기에 사용될 경우, 발광기의 근적외선 LED의 광 출력이 점차 저하되어 정상적으로 동작하지 않게 됩니다. 감도 저하에 충분한 여유를 두고 설정하는 것이 권장됩니다.

슬러리 펌프란?

슬러리 펌프는 액체와 고체의 혼합물인 슬러리를 운반하는 데 사용되는 펌프입니다.

일반 펌프와 달리 특수한 설계가 적용된다. 슬러리는 매우 점성이 높아 펌프 내부 부품을 마모시키거나 막힐 수 있습니다. 따라서 내구성이 뛰어나도록 설계된 것이 특징입니다.

펌프의 이송 방식으로는 슬러리의 부피를 변화시켜 이송하는 용적식과 원심력을 이용해 슬러리를 이송하는 원심식이 있습니다.

슬러리 펌프의 사용 용도

슬러리 펌프는 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용되고 있습니다. 다음은 슬러리 펌프의 사용 용도의 일례입니다.

1. 광석 및 석유 채굴 산업

광산 산업에서는 광석과 광석을 운반하는 데 사용됩니다. 분말을 운반할 기회가 많은 광산 산업에서 슬러리 펌프는 매우 유용합니다.

석유 시추 산업에서도 널리 사용됩니다. 석유를 채굴할 때 유정 깊숙한 곳에 도달하기 위해 암석을 깎아내야 합니다. 이 암석 슬러리를 펌핑하여 배출하는 데 사용됩니다.

2. 수력발전소

수력발전소에서도 슬러리 펌프가 자주 사용됩니다. 수력발전소에서는 터빈을 돌리기 위해 물을 공급하는데, 강물에는 고체 미립자가 포함되어 있다. 스크린 등으로 여과한 후 토사 등이 섞인 물을 슬러리 펌프로 배출합니다.

3. 건축 산업

건설현장에서 사용되는 쇄석이나 쇄토를 운반하는 데 사용된다. 또한 댐 건설 현장에서 대량의 토사를 운반하는 데도 사용됩니다.

슬러리 펌프의 원리

슬러리는 밀도가 높고 다양한 고체 미립자를 포함하고 있기 때문에 슬러리 펌프는 특별한 설계가 필요합니다. 슬러리를 받아들이는 흡입구, 펌프 내부에서 슬러리를 가속시키는 임펠러, 슬러리를 배출하는 토출구로 구성됩니다.

흡입구에서 슬러리를 흡입하고 임펠러의 회전을 통해 슬러리를 가속합니다. 임펠러에 의해 가속된 슬러리는 일련의 흐름으로 토출구로 보내집니다.

슬러리 펌프는 고밀도 유체에 대응하기 위해 펌프 내부에 여러 개의 보조 베인이 있습니다. 이를 통해 높은 압력을 생성할 수 있습니다.

슬러리 펌프의 종류

슬러리 펌프에는 다양한 종류의 펌프가 사용됩니다. 다음은 슬러리 펌프의 종류에 대한 예시입니다.

1. 원심

원심 슬러리 펌프는 슬러리 이송을 위한 기본 펌프이며, 1단 임펠러로 구성된 펌프로 구조가 간단하고 가격이 저렴한 것이 특징입니다. 단, 임펠러가 1단이기 때문에 대응 양정(揚程)이 낮은 경우가 많습니다.

2. 다단식

다단식 슬러리 펌프는 다단식 임펠러를 가진 펌프입니다. 다단식 설계로 높은 양정 대응이 가능하며, 슬러리를 효율적으로 이송할 수 있습니다. 그러나 단일 스테이지에 비해 고가인 경우가 많습니다. 부품 수가 많기 때문에 고장이나 막힘의 가능성이 단일 스테이지보다 높습니다.

3. 내마모성 슬러리 펌프

내마모성이 높은 슬러리 펌프입니다. 펌프에 사용되는 재료가 마모와 부식에 대한 저항력을 가지고 있습니다. 내부 부품에는 특수 합금강, 고무, 세라믹 등의 재료가 사용되어 내구성과 수명을 향상시킬 수 있습니다.

슬러리 펌프 선택 방법

설계 단계에서 슬러리 펌프를 선정할 때 이송 목적, 대상물의 형상 및 경도, 화학적 부식성 유무, 사용 온도 등을 종합적으로 고려하여 펌프의 방식을 선정합니다.

이송하는 슬러리의 성질을 파악하는 것이 가장 중요합니다. 슬러리의 비중, 고체 농도 등을 조사하면 선택에 도움이 되는 정보를 얻을 수 있습니다. 슬러리의 성질을 파악한 후, 유량은 압력을 필요한 용량에 따라 선정합니다.

유지 보수 및 수리 용이성도 고려해야 합니다. 슬러리 펌프는 종종 열악한 환경에서 사용되기 때문에 유지 보수 및 수리가 어려울 수 있습니다. 유지 보수가 쉬운 펌프를 선택하는 것이 바람직합니다.

비용을 고려하는 것도 중요합니다. 슬러리 펌프는 그 특성상 다른 펌프보다 비싼 경우가 많습니다. 그러나 초기 비용이 높더라도 장기적으로 적절한 슬러리 펌프를 선택하면 비용을 절감할 수 있는 경우도 있습니다.

스펙트럼 분석기란?

스펙트럼 분석기는 전기 계측기 중 하나입니다.. 스펙트럼 분석기 화면에서는 주파수를 성분으로 분포시켜 가로축에 주파수, 세로축에 진폭을 표시합니다.

고주파용과 저주파용이 존재하며, 각각 용도가 다릅니다. 주로 고주파용은 전파의 고주파 신호의 ‘주파수 성분의 분포 표시’, ‘AC 전원의 성분 분석’을 하고 있으며, 저주파용은 ‘노이즈 분석’ 등에 사용되고 있습니다.

정전기나 과전력 신호 등으로 인해 부정확한 결과가 나올 수 있으므로 사용방법과 조건을 잘 확인한 후 사용하는 것이 좋습니다.

스펙트럼 분석기의 사용 용도

고주파의 스펙트럼 분석기는 ‘무선기’, ‘송신기’, ‘수신기 검사’, ‘측정’, ‘설계’, ‘수리’, ‘송신파’, ‘스프리스 측정’ 등에 사용되고 있습니다. 각종 설정 항목이 중요하므로 용도에 따라 적절한 값을 입력해야 합니다.

저주파수용은 소형으로 휴대할 수 있는 제품도 있으며, 현장 시험에서 ‘전계 강도 측정’, ‘주파수 특정’, ‘소음 측정’, ‘기계 진단’, ‘구조 해석’, ‘진동 시험’ 등 폭넓게 사용되고 있습니다. 가까운 예로, 무선랜 설치 작업에도 활용되고 있습니다.

스펙트럼 분석기는 종종 오실로스코프와 비교하여 설명되기도 합니다. 일반적으로 오실로스코프는 낮은 주파수 대역의 시간축을 관찰하는 경우가 많기 때문에 신호를 주파수로 포착하여 관찰할 수 있는 스펙트럼 분석기와 함께 사용됩니다. 하지만 오실로스코프와 스펙트럼 분석기는 서로 다른 각도에서 신호를 관찰하고 있고, 잘하는 영역이 다르기 때문에 필요한 정보를 고려하여 사용해야 합니다.

스펙트럼 분석기의 원리

대부분의 스펙트럼 분석기는 슈퍼 헤테로다인 방식입니다. 헤테로다인은 신호 처리 기술을 의미하며, 수신된 전파에 다른 주파수를 섞거나 결합하여 발생하는 주파수 차이를 파동으로 변환하여 생성되는 신호 주파수를 말합니다.

일반적으로 슈퍼헤테로다인은 수신된 신호를 원래의 반송파보다 처리하기 쉬운 고정된 중간주파수(IF)로 변환하는 수신방식을 말합니다. 하지만 슈퍼헤테로다인은 수신기를 지칭하는 경우도 있으며, 수신 방식을 채택한 수신기를 통틀어 슈퍼헤테로다인이라고 부르기도 합니다. 아날로그 시대부터 있는 방식이며, 라디오나 수신기와 같은 구조입니다.

슈퍼 헤테로다인 동조 스위프 방식에서는 입력 신호를 감쇠기와 저역 통과 필터로 제한하면서 통과시킵니다. 그리고 믹서와 국부 발진기(로컬 오실레이터)가 입력 신호를 주파수 변환합니다. 그리고 밴드패스 필터에 의해 설정된 주파수 분해능으로 대역제한된 주파수를 스윕하여 측정합니다. 원하는 주파수 범위만 측정할 수 있기 때문에 노이즈 레벨을 낮출 수 있습니다.

최근에는 FFT 방식이 개발되어 인기를 끌고 있습니다. 입력 신호가 주파수 변환되는 부분까지는 슈퍼헤테로다인 동조 스윕 방식과 동일합니다. 대역 통과 필터의 출력을 AD 컨버터로 디지털 신호로 변환한 후 고속 푸리에 변환으로 주파수를 표시하는 경우도 있습니다. 측정까지의 시간을 단축할 수 있기 때문에 스펙트럼이 단시간에 변화하는 경우의 측정에 적합합니다.

스펙트럼 분석기의 응용 분야

스펙트럼 분석기에는 크게 두 가지 종류가 있습니다. 먼저, 오디오 신호를 취급하는 것을 들 수 있습니다. 둘째, 전파의 강도를 시각화하는 유형이 있습니다.

스펙트럼 분석기는 입력된 신호를 주파수 성분으로 분해하여 각각의 신호 강도를 그래프로 표시하는 계측기입니다. 측정 신호를 애플리케이션의 디지털 분석을 통해 연산 처리를 합니다.

오디오 신호를 다루는 것은 수십~22kHz 정도의 음성 신호를 PC의 사운드 보드에 입력합니다. 그리고 ‘FFT 연산’과 ‘그래프 표시’를 통해 어떤 주파수 신호가 강하게 나오는지 어플리케이션으로 시각화하여 확인할 수 있습니다. 이러한 과정을 통해 방의 음향 확인이나 악기 튜닝 등을 할 수 있습니다.

전파 강도용 계측기에 부속된 어플리케이션은 Wi-Fi 신호의 검출 및 강도 확인을 위한 시각화 도구로 사용되며, Wi-Fi 장치 등에서 수신한 신호를 연산 처리하여 ‘2.4GHz 대역’, ‘5GHz 대역’의 신호 강도를 그래프로 표시할 수 있습니다.

스펙트럼 분석기 가격

오디오 신호용 스펙트럼 분석기는 PC의 사운드 보드로 대체할 수 있기 때문에 몇 천 엔으로 구입할 수 있습니다.

사실상 Wi-Fi 신호의 가시화만을 목적으로 하는 스펙트럼 분석기라면 스마트폰이나 PC의 Wi-Fi 수신기로도 구현이 가능하기 때문에 추가 구매 비용의 절감을 기대할 수 있습니다.

10GHz까지 측정할 수 있는 전자기기 전파 분석용 스펙트럼 분석기의 경우 200만~1000만 원이 시세입니다.

스펙트럼 분석기의 통과 대역폭(RBW)

스펙트럼 분석기에서 관찰하고자 하는 신호 성분만을 검출하고 불필요한 노이즈를 제거하기 위해 중요한 것이 RBW(Resolution Band Width: 해상도 대역폭) 설정입니다.

필요한 신호에 대해 기준이 되는 알려진 주파수의 신호를 믹싱하면 중간 주파수라는 신호가 생성됩니다. 이 중간 주파수의 통과 대역을 좁히면 불필요한 신호를 제거할 수 있기 때문에 관찰하고자 하는 신호만 추출할 수 있습니다.

이때 좁히는 통과 대역에 따라 신호의 해상도가 결정되기 때문에 ‘RBW’라고 부릅니다.

RBM을 좁게 설정하면 측정에 시간이 걸리지만 정확도를 높일 수 있고, RBM을 넓게 설정하면 측정하는 시간이 단축됩니다. 하지만 노이즈가 포함되기 때문에 분해능은 떨어집니다.

마이크로 스위치란?

마이크로 스위치는 물체의 위치를 감지하여 접점 출력을 하는 부품입니다. 주로 감지용 스위치로 사용되지만, 조작용으로 사용되기도 합니다.

마이크로 스위치의 접점 출력을 제어 회로에 내장하여 기계를 작동 정지시켜 사용됩니다. 마이크로 스위치의 접점 자체는 수A 정도의 허용 전류가 일반적입니다. 물체와 접촉하는 부분에는 액추에이터가 부착되어 있으며, 모양은 버튼, 롤러, 레버형 등이 있습니다.

마이크로 스위치의 사용 용도

마이크로 스위치는 스냅 액션 메커니즘을 가지고 있기 때문에 위치 검출의 정확도가 높은 것이 특징입니다.

도어 인터록이나 자판기, 전자렌지, 엘리베이터의 안전 스위치 및 산업기기에 사용됩니다. 프린터 등의 개폐를 감지하는 센서에도 활용됩니다.

크기는 일반형부터 초소형까지 4종류로 분류되며, 진동이나 충격이 심한 곳에는 역동형, 직류회로의 안정적인 동작이 필요한 경우 자기소호형, 밀폐성이 높은 침수방지형 등이 판매되고 있습니다. 산업기기부터 가전제품까지 다양한 용도로 사용됩니다.

마이크로 스위치의 원리

마이크로 스위치는 5개의 부분으로 나뉘며, 액추에이터의 움직임이 접점까지 이어집니다.

1. 액추에이터부

외부의 힘이나 움직임을 내부 기구에 전달합니다. 액추에이터가 스냅 동작 메커니즘으로 연결되어 있으며, 형태는 버튼, 롤러, 레버형 등이 있습니다.

2. 스냅 동작 기구

스프링, 가동편, 공통단자, 수금 등의 부품으로 구성되어 있습니다. 액추에이터에서 가해지는 힘이 증가하면 가동편과 스프링에 의해 접점을 움직입니다.

3. 접점

종류로는 상시 개방 접점, 상시 폐쇄 접점이 있습니다. 일반적으로 하나의 마이크로 스위치에 1개씩 붙어 있지만, 한쪽만 있는 것도 있습니다. 접점에는 크로스바형과 리벳형이 있으며, 회로의 전압과 전류에 따라 구분하여 사용합니다. 재질은 금, 은, 도금 등이 사용됩니다.

4. 단자

스위치와 회로를 연결합니다. 단자의 형태는 납땜형, 커넥터형, 나사 조임형, 프린트 기판형 등이 있으며 용도에 따라 연결 방법을 선택합니다.

5. 케이스부

케이스는 회로와 기구를 보호하는 역할을 하며, 필요한 기계적 강도와 내열성에 따라 수지를 선택합니다.

마이크로 스위치의 사용 용도

1. 도어 및 프린터 개폐 커버

도어나 커버의 위치를 마이크로 스위치로 감지합니다. 모양에 폭이 있는 액추에이터를 가진 마이크로 스위치를 사용합니다. 마이크로 스위치라면 좁은 공간에도 설치가 가능합니다.

2. 식기 세척기 커버나 세탁기 뚜껑의 개폐 감지

커버나 뚜껑의 위치를 마이크로 스위치로 감지합니다. 이러한 기기에서는 마이크로 스위치에 물이 닿을 수 있기 때문에 방수 대책이 되어 있습니다.

3. 마우스 조작 입력

위치 감지 스위치의 역할이 아닌 조작 스위치로 마우스에 사용되고 있습니다. 마우스의 클릭을 마이크로 스위치가 감지하여 컴퓨터로 출력합니다.

마이크로 스위치의 기타 정보

1. 마이크로 스위치와 리미트 스위치의 차이점

마이크로 스위치와 리미트 스위치는 종종 혼동되는 부품입니다. 리미트 스위치는 마이크로 스위치와 마찬가지로 감지 스위치로 사용되지만, 구조와 사용 부위에 차이가 있습니다. 리미트 스위치는 내장된 마이크로 스위치를 수지나 금속 케이스에 내장한 구조로 되어 있습니다.

빗물의 영향을 받는 경우 등 내구성을 높이기 위해 리미트 스위치가 사용됩니다. 산업 설비에 따라서는 분진이나 유분 대책으로 리미트 스위치를 사용하는 경우도 있습니다.

2. 마이크로 스위치의 스냅 액션 메커니즘

스냅 액션 메커니즘은 스위치를 조작하는 속도와 무관하게 가동 접점을 빠르게 전환하는 메커니즘입니다. 반면, 조작 속도가 이동 접점의 이동 속도가 되는 메커니즘을 슬로우 액션 메커니즘이라고 합니다.

스냅액션 메커니즘을 가진 마이크로 스위치는 접점이 전환되는 속도가 빠르기 때문에 접점 간의 아크를 최소화할 수 있다는 특징이 있습니다. 소형 마이크로 스위치에서도 접점 수명이 길어지고 내구성이 뛰어납니다.

슬라이드 가변저항이란

슬라이드 가변저항은 노브를 수평으로 밀어 접촉자를 이동시키는 구조로 되어 있습니다.

컨택터를 물리적으로 움직여 저항값을 변화시키는 가변저항기 중 하나입니다. 가변저항기에는 로터리 볼륨이나 포텐쇼미터라고 불리는 회전식도 있습니다. 이들은 컨택터를 회전 방향으로 이동시키는 반면, 슬라이드 가변저항은 한 방향으로 수평으로 이동한다는 점이 큰 차이점입니다.

또한, 슬라이드 볼륨은 회전식보다 구조적으로 더 큰 전력을 처리할 수 있도록 설계를 변경할 수 있습니다.

슬라이드 가변저항의 사용 용도

슬라이드 가변저항의 대표적인 사용 예로는 PA(PublicAddress) 기기 등에 있는 오디오 믹서나 그래픽 이퀄라이저, 실내 조명을 조절하는 조광기 등이 있습니다. 슬라이딩 볼륨이든 회전식이든 가변저항기로서의 기능은 동일하지만, 외형이나 사용자의 조작감은 크게 다릅니다.

따라서 장치나 제품을 개발할 때 가정하는 용도와 의상(디자인)에 따라 선택됩니다. 특히 슬라이드 픽 옆에 메모리를 부착하여 시각적으로 설정량을 파악할 수 있기 때문에 볼륨이나 광량을 조절하는 용도 등에 활용되는 경우가 많습니다.

슬라이드 가변저항의 원리

슬라이드 가변저항의 피킹 위치를 이동하면 저항체의 한쪽 끝에 연결된 단자, 콘택터로 연결된 도체에 연결된 단자 사이의 저항값은 저항체 끝에서 콘택터까지의 거리에 따라 달라집니다. 이에 따라 픽킹의 위치에 따라 저항값으로 바꿀 수 있게 됩니다.

슬라이드 가변저항의 구조

슬라이드 가변저항에는 일정 길이의 저항체가 있고, 이를 본체 케이스가 덮고 있으며, 저항체의 양 끝에는 연결용 단자가 있습니다. 본체 케이스에는 픽이 슬라이딩할 수 있는 슬릿이 있고, 여기에 콘택터를 부수한 픽이 배치되어 있습니다.

또한, 저항체와 평행하게 통전용 도체가 본체 케이스 내에 구비되어 있으며, 콘택터는 저항체와 도체 모두에 접촉하고 있습니다. 도체에도 단자가 있어 저항의 양단 단자와 함께 3개의 단자가 나오는 구조로 되어 있습니다.

슬라이드 가변저항 기타 정보

1. 슬라이드 가변저항의 특성

슬라이드 가변저항은 따는 위치에 따라 저항값을 변화시키는데, 그 거리에 대한 저항값의 변화 정도를 나타내면 ABC의 3종류의 곡선 중 어느 하나의 변화를 나타냅니다. 저항체의 양단에 전압을 인가한 상태에서 콘택터의 위치를 변동시키면 저항체의 한쪽 단자와 콘택터로 연결된 도체에 연결된 단자 사이에 전압이 나타납니다.

• A커브의 경우
  위의 전압이 따기 거리에 대해 대수적으로 변화합니다.
• B커브의 경우
  위의 전압이 피킹 거리에 비례하여 변화합니다.
• C커브의 경우
  위의 전압이 따기 거리에 대해 역대수적으로 변화합니다.

따라서 어떤 특성의 것을 사용할 것인지 설계 단계에서 미리 결정하는 것이 중요합니다.

2. 슬라이드 가변저항의 저항

슬라이드 가변저항 중 작은 신호에 사용하는 것은 저항체가 탄소 피막이나 금속 피막인 경우가 많아 대전력 용도로는 적합하지 않습니다. 특히 회전식 저항은 저항체의 길이가 직경에 의해 제한되기 때문에 큰 저항체를 사용하기에는 구조적으로 불리합니다.

그러나 슬라이딩 가변저항의 경우 저항체 길이에 대한 제한이 적습니다. 일부 제품군 중에는 저항체에 호로 저항을 사용한 제품이나 저항선을 막대 모양으로 감은 권선 저항을 사용한 제품도 있는데, 이들은 수십W~수백W의 전력을 견딜 수 있는 제품들이 준비되어 있습니다.

레이저 마킹기란?

레이저 마킹기(영어: laser marker)는 대상물의 표면에 레이저를 조사하여 인쇄나 가공을 하는 장치입니다.

레이저 마킹기는 레이저 조사로 표면을 깎아내거나 화학반응을 일으켜 변색시켜 인쇄를 합니다. 핀포인트로 빛을 조사하기 때문에 정밀하게 인쇄할 수 있다는 점과 잉크젯 프린터 등에 비해 인쇄가 잘 지워지지 않는다는 점이 장점입니다.

또한, 금속, 수지를 비롯해 유리, 목재 등 다양한 소재에 인쇄할 수 있습니다.

레이저 마킹기의 사용 용도

레이저 마킹기는 주로 자동차, 식품, 반도체 등의 산업 분야에서 활용됩니다. 구체적인 사용 용도는 다음과 같습니다.

자동차 부품의 제조 이력 관리를 위한 2차원 코드 인쇄
전자 부품의 로트 번호 인쇄
음료수 캔에 제조번호, 유통기한 등 인쇄물 인쇄
금속 부품 등의 미세 가공

특히 금속에 대한 가공은 그동안 드릴 등을 통한 각인이 주를 이루었으나, 정밀 가공이 가능한 레이저 마킹기에 대한 수요가 증가하는 추세입니다.

레이저 마킹기의 원리

레이저 마킹기에 의한 인쇄는 크게 마스크 방식과 스캐닝 방식의 두 가지가 있습니다.

1. 마스크 방식 레이저 마킹기

인쇄하고자 하는 패턴의 구멍이 있는 마스크에 레이저 광선을 조사하여 통과한 광선으로 인쇄를 합니다. 인쇄 패턴마다 다른 마스크를 준비해야 하기 때문에 시간과 비용이 많이 든다는 단점이 있습니다.

2. 스캐닝 방식 레이저 마킹기

레이저를 인쇄 패턴대로 스캔합니다. 스캐닝에는 갈바노 미러를 사용하며, X축에 대응하는 미러와 Y축에 대응하는 미러 두 장으로 레이저 빛을 반사시켜 평면을 스캐닝합니다.

Z축에 대응하는 거울을 추가하면 곡면 스캔도 가능합니다. 현재 판매되고 있는 레이저 마커는 스캐닝 방식을 채택한 제품이 일반적입니다.

레이저 마킹기의 종류

레이저 마킹기에 사용하는 레이저는 기판의 종류와 가공 내용에 따라 적합한 레이저를 선택해야 합니다. 다음은 레이저 마킹기에 사용되는 레이저의 대표적인 예입니다.

1. YAG 레이저

이트륨(Yttrium), 알루미늄(Aluminum), 가넷(Garnet)을 사용한 YAG 결정이라는 재료를 사용한 레이저입니다. 알루미늄 캔이나 플라스틱 표면에 인쇄하는 등 다양한 용도로 사용됩니다. 소재에 손상을 입히기 어려운 레이저입니다.

2. 파이버 레이저

레이저 매체에 광섬유를 사용한 레이저입니다. 출력이 높기 때문에 금속의 심부 가공 등에 이용됩니다. 금속 지그나 파이프 표면의 문자 인쇄에 활용되고 있습니다.

3. CO2 레이저

탄산가스를 이용한 레이저입니다. 투명한 소재에 잘 흡수되기 때문에 유리 등의 인쇄 및 가공에 적합합니다.

레이저 마킹기의 기타 정보

1. 가정용 레이저 마킹기

시중에서 판매되는 레이저 마킹기는 인터넷 쇼핑몰 등을 통해 구입할 수 있습니다. 나무 조각이나 수지판에 레이저를 쏘아 이름이나 이니셜을 새기는 데 사용됩니다. 분진 방지 눈의 레이저 오조명을 방지하기 위해 커버가 부착되어 있다.

문자나 도안은 전용 어플리케이션으로 작성하고, PC나 스마트폰에서 정보를 전송하여 인쇄하게 됩니다.

2. 핸디형 레이저 마킹기

디지털 카메라 정도의 크기인 레이저 마킹기도 판매되고 있습니다. 크기가 작아 장소에 구애받지 않고 휴대하면서 레이저 인쇄나 도안 각인이 가능합니다.

단, 인쇄하는 동안 계속 들고 있을 수 없기 때문에 삼각대 등의 홀더에 고정하여 사용해야 합니다. 각도와 제품과의 거리를 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있지만, 고화질 인쇄에는 적합하지 않습니다.

3. 레이저 마킹기의 가격

레이저 마킹기는 가정에서 사용하는 취미용부터 상품이나 도장에 인쇄할 때 사용하는 산업용까지 다양한 가격대가 있습니다. 가정용은 주로 목공이나 가죽에 인쇄하는 용도로 사용되며, 가격은 50,000엔 내외입니다.

산업용은 1,000,000엔~5,000,000엔이 시세입니다. 금속 심부인쇄 등 고출력 레이저의 경우 10,000,000엔 정도입니다.

정전기 측정기란?

정전기 측정기(영어: electrostatic instrument)는 물체 표면에 발생하는 정전기의 전압을 측정하는 기기입니다.

비접촉으로 측정할 수 있는 표면 전위 센서를 갖춘 장비로, 비측정 대상 물체에 표면 전위 센서를 대고 측정합니다. 정전기를 측정하는 기기는 표면전위계, 정전위 측정기라고도 하며, 주로 제조업의 생산 공정에서 사용되지만 설치 환경에 맞는 기기가 판매되고 있습니다.

정전기 측정기의 사용 용도

생산 공정에서 정전기로 인한 트러블에는 다음과 같은 것들이 있는데, 이를 방지하기 위한 대책을 추진하기 위해서는 먼저 발생하는 정전기의 크기를 정확하게 측정할 필요가 있습니다. 대책의 효과를 검증, 평가할 때도 정전기의 크기를 측정합니다. 공정에 따라서는 정전기 발생 상황을 상시 모니터링하기 위해 사용하기도 합니다.

1. 이물질 부착

대전된 제품에 대전된 이물질(먼지 등)이 부착되는 문제가 발생합니다. 예를 들어 도장 공정에서는 도장 불균형의 원인이 됩니다.

2. 정전기 파괴 (ESD 파괴)

집적회로 등 반도체 부품은 정전기 방전으로 인해 회로 소자가 파괴될 수 있습니다.

3. 오작동

미세한 전류, 전압으로 동작하는 기기(전자저울, 중량 검사기, 금속 탐지기 등)는 정전기가 방전될 때 발생하는 전자기 노이즈의 영향을 받을 수 있습니다.

4. 인체 등으로의 방전

대전된 물체에서 인체로의 정전기 방전은 인체에 통증과 불편함을 유발할 뿐만 아니라 장비의 고장이나 발화(가연성 물질의 인화)의 원인이 되기도 합니다.

정전기 측정기의 원리

물체 표면이 대전되어 정전기가 발생하면 그 주변에 전기장이 생깁니다. 정전기 측정기는 이 전계 강도를 측정하여 정전기의 전압을 계산합니다. 일반적인 정전기 측정기(표면전위계)의 원리는 다음과 같습니다.

표면전위 센서는 정전기 유도 현상을 이용한 것으로, 대전된 물체로부터의 정전기장 강도 Eo(대전 전압 Vo에 비례)를 검출 전극이 받으면 검출 전극의 표면에 유도 전하 q가 축적됩니다. 이때 검출전극과 물체 사이에 검출전극 전체를 덮을 수 있는 크기의 차폐판을 설치하여 일정한 속도로 회전시키면 차폐판에 덮이는 순간 검출전극에 축적된 유도전하 q를 방전시키고, 차폐판이 지나가면 다시 유도전하 q를 축적하게 됩니다. 이 주기적인 전하 q의 이동, 즉 교류 전류 Is의 크기는 전계 강도에 따라 달라지기 때문에 전류 Is를 측정하여 물체 표면의 대전 전압 Vo를 구할 수 있습니다.

단, 위의 측정법에서 측정값은 표면전위 센서와 측정 대상의 거리에 따라 크게 달라집니다. 측정 대상과의 거리가 멀어지면 전계가 약해지기 때문에 측정값이 작게 표시되는 것은 피할 수 없습니다. 따라서 측정 대상과 표면 전위 센서의 간격을 지정된 거리로 유지해야 합니다.

또한, 위의 측정 거리에 따른 문제를 해결하기 위한 방안으로 전압 피드백형 표면전위계가 있습니다. 이를 사용하면 검출 전극에 고전압 전원을 연결하여 교류 전류 Is가 0이 되도록 고전압 전원의 전압 출력을 조절할 수 있습니다. 전류 Is가 흐르지 않는 것은 측정 대상의 전압과 센서의 전압이 같을 때이므로, 이때 고전압 전원의 출력 전압은 측정 대상의 충전 전압과 같다고 할 수 있습니다.

정전기 측정기 사용법

일반적인 정전기 측정기로 대전된 물체의 정전기를 측정하는 방법은 다음과 같습니다.

1. 측정 대상 표면에 대해 표면 전위 센서의 검출 전극과 병렬로 정전기 측정기가 정한 거리에 표면 전위 센서를 설치합니다.
2. 예상 전압보다 높은 측정 범위로 설정하고 측정을 시작한다. 대략적인 측정값이 나오면 측정 범위를 조정하여 측정값을 채택합니다.

전압 피드백형 표면전위계로 측정할 때는 측정 대상 표면에 표면전위 센서의 검출 전극을 병렬로 설치하지만, 측정 대상과의 거리를 엄격하게 정할 필요는 없습니다. 고압전원의 전압을 서서히 상승시켜 검출전극에 흐르는 교류전류가 0이 되는 지점을 찾습니다. 이때 고압전원의 출력 전압이 측정 대상의 충전 전압이 되며, 측정값의 단위는 V 또는 KV입니다. 정전기의 최대 전압을 고려하여 적절한 기기를 선택하는 것이 중요합니다.

정전기 측정기의 기타 정보

정전기의 발생 원인과 예방

정전기의 발생 메커니즘은 다음과 같이 알려져 있습니다.

1. 박리 정전기

플라스틱 시트에서 보호막을 떼어내는 등 겹쳐진 것이 벗겨질 때 발생합니다.

2. 마찰 정전기

물건을 섞을 때, 옷을 벗을 때, 모터가 회전할 때 등 물체와 물체가 마찰할 때 발생합니다.

3. 기타 대전

분쇄, 분체 충전 등이 있기 때문에 이러한 상황에 노출된 물체의 정전기를 측정할 때 정전기 측정기가 사용됩니다. 특히 반도체 부품은 정전기 방전으로 인한 고장 가능성이 높기 때문에 평소에 정전기 측정기로 공정 내를 확인하는 것이 필요합니다. 생산 공정에서 측정 대상이 되는 구체적인 예는 다음과 같습니다.

• 각종 반도체 및 기타 전자부품 및 그 부품이 포장된 트레이와 그 보호 필름, 보관 선반
• 작업복, 작업화, 작업 공정의 책상, 의자, 바닥면
• 접지 밴드 및 접지 설치 부분
• 제조장치, 검사기, 치공구, 납땜 인두 등의 제조설비
• 작업표준서 및 이를 보호하는 플라스틱 케이스
• 모니터의 디스플레이 부분
• 구입한 각종 필름

또한, 정전기 발생이 불가피한 경우 이오나이저 등의 제전장치를 설치하여 적극적으로 정전기를 제전하지만, 그 효과를 확실히 하기 위해서는 정전기 측정기를 이용한 측정이 필수적입니다.

스파크 킬러란?

스파크 킬러(영어: spark killer)는 스위치의 ON/OFF 시 등에 발생하는 스파크나 서지 전압을 억제하는 장치입니다.

스파크가 발생하면 회로 내에 있는 반도체 소자나 트랜지스터가 손상될 수 있으며, 서지 전압으로도 전자부품이 파괴될 수 있습니다.

특히 직류 전류가 흐르는 회로에서 스위치를 사용하는 경우, 스파크 킬러와 같은 스파크에 대한 대비를 회로 내에서 해야 합니다.

스파크 킬러의 사용 용도

스파크 킬러는 직류 전류로 작동하는 전기 기기에 광범위하게 사용됩니다. 특히 직류 전류를 전원으로 사용하는 경우 스위치 주변에서 스파크가 발생할 수 있으므로 스파크 킬러의 사용은 필수입니다.

교류 회로에서도 비슷한 문제가 발생하기 때문에 스파크 킬러가 사용됩니다. 스파크 킬러는 정격 전압과 저항값, 커패시턴스, 사용 적정 온도 등이 정확하게 정해져 있기 때문에 이를 고려하여 적절히 선정해야 합니다.

스파크 킬러가 사용 환경의 전압을 견디지 못하면 사고의 원인이 되므로 주의해야 합니다.

스파크 킬러의 원리

릴레이 등의 스위치를 ON/OFF 할 때 부하에 인덕턴스 성분이 포함된 경우 서지 전압이 발생합니다. 또한, 스위치나 릴레이 등의 접점부에서 스파크가 발생하면 접점의 수명이 단축됩니다. 스파크 킬러는 서지 전압과 스파크 발생을 줄이기 위한 기기입니다.

스파크 킬러는 직렬로 연결된 저항과 커패시터로 구성됩니다. 스파크 킬러의 시간 상수는 커패시터 용량과 저항값에 의해 결정되며, 서지 전압이 급격하게 변하지 않도록 합니다.

사용하는 필름 커패시터는 사용 시 전압이 너무 높지 않도록 충분한 여유가 있는 커패시턴스 크기를 선택해야 합니다. 저항의 경우 서지에 대한 저항이 충분한 저항을 선택해야 합니다.

스파크 킬러 선택 방법

스파크 킬러는 저항 R과 커패시터 C의 직렬 회로 구성이며, C, R의 계산은 회로 전류가 I(A)일 때 다음과 같습니다.

C = I × 2/10~I × 2/20 (μF)
R = 부하의 직류 저항값 (Ω)

부하의 직류 저항을 알 수 없는 경우가 많으며, 이 경우 표준인 120Ω을 사용합니다.

C, R의 계산은 참고용입니다. 최종적으로 이 값을 기준으로 실장 테스트에서 서지 흡수 효과를 확인해야 합니다.

연결은 리드선 타입, 피복 전선 타입, 금속 단자 타입이 있습니다. 사용하는 전자 부품은 회로 전압보다 높은 정격 전압을 사용해야 합니다.

사용 가능한 직류 전압 ≦ 교류 정격 전압 √2

스파크 킬러의 정격 전압은 교류로 표시되어 있습니다. 스파크 킬러는 직류 회로에서도 사용하므로 스파크 킬러의 정격 전압을 직류 전압으로 변환하여 사용 가능 여부를 검토합니다.

스파크 킬러의 기타 정보

1. 스파크 킬러의 배치

전원과 스위치 및 저항 등의 부하로 구성된 회로에서 기본적인 스파크 킬러의 설치 방법은 스위치와 병렬로 배치하거나 부하와 병렬로 배치하는 두 가지가 있습니다.

직류 회로에서는 두 가지 배치 방법이 사용됩니다. 서지 흡수 효과는 두 가지 모두 동일하지만, 스위치 접점에서 스파크가 육안으로 확인할 수 있는 상태에서는 스위치와 병렬로 연결하는 방법이 더 효과적입니다.

스위치 OFF 시, 회로는 스파크 킬러를 통해 연결되어 있어 스위치 부분에서 큰 전위차가 발생하지 않도록 합니다. 따라서 스파크 킬러를 통해 고전압이 되는 것을 방지할 수 있어 스파크가 잘 일어나지 않게 됩니다.

또한 교류 회로의 경우, 스파크 킬러를 스위치에 병렬로 연결하면 스위치 OFF 시 누설전류가 흐르게 됩니다. 이 누설 전류로 인해 스위치가 오작동을 일으킬 수 있습니다. 따라서 교류에서는 스파크 킬러를 부하에 병렬로 연결하는 것이 일반적입니다.

2. 서지 전압 흡수

릴레이, 모터 등 유도성 부하를 사용하는 회로에서 스위치의 개폐 동작으로 유도성 부하에서 발생하는 서지 성분을 흡수하기 위해 유도성 부하와 병렬로 스파크 킬러를 삽입합니다. 스파크 킬러를 삽입하지 않으면 서지 전압은 유도성 부하의 구동 전압의 10~30배 정도에 이르며, 노이즈 주파수는 100MHz를 초과합니다.

서지 전압의 발생은 회로 내 전자 부품의 절연 파괴, 인쇄 회로 기판의 패턴 손상을 초래합니다. 또한, 발생된 서지의 고조파 성분이 직접 및 회로 패턴에서 방사되어 주변기기, 장치 등에 여러 가지 악영향을 미칠 수 있습니다. 적절한 스파크 킬러를 설치하면 이러한 서지 전압을 흡수할 수 있습니다.

DC 모터란?

DC 모터는 회전축에 전류를 흐르게 하기 위해 브러시로 불리는 슬라이딩 접점을 가진 모터입니다.

권선형 교류 모터 등도 브러시를 사용하지만, 일반적으로 브러시 모터라고 하면 직류 브러시 모터를 말합니다.

구조가 간단하고 저렴하며, 토크 제어가 쉬운 것이 특징입니다. 그러나 브러시는 회전으로 인해 마모되기 때문에 정기적인 유지보수가 필요합니다. 구동 시 소음이 발생한다는 단점이 있습니다.

DC 모터의 사용 용도

DC 모터는가전제품부터 산업용까지 폭넓게 사용되고 있습니다. 대표적인 예는 다음과 같습니다.

사무실용 소형 선풍기 및 PC 냉각팬
보일러 배기팬 등 산업용 기기
통근 전철의 주행 모터
엘리베이터의 승강 모터

직류 모터 중에서는 가격이 저렴하여 직류 사무기기의 냉각팬 등에 사용된다. 또한, 토크 및 회전속도 제어가 용이하여 예로부터 전철, 엘리베이터 등 이동기기에 많이 사용되어 왔습니다.

최근 이동기기의 토크 제어는 브러시가 필요 없고 유지보수가 용이한 인버터 제어가 주류를 이루고 있습니다. 또한, 브러시리스 모터 등도 보급되고 있습니다.

DC 모터의 원리

DC 모터의 구성은 회전자, 고정자, 정류자로 이루어져 있습니다. 고정자에는 코일을 사용하는 경우와 영구자석을 사용하는 경우가 있습니다.

고정자에서는 상시 자기장을 발생시키고, 회전자에 감긴 코일에 의해 흐르는 전류와 고정자 자기장에서 전자기력이 발생하여 모터를 회전시킵니다.

브러시는 정류자에 닿아 코일 전류의 방향을 한 방향으로 향하도록 하는 것이 중요합니다.

전류의 크기를 변화시켜 토크와 속도를 제어할 수 있는 것이 특징입니다.

DC 모터의 기타 정보

1. DC 모터의 수명

DC 모터의 브러시 수명은 일반적으로 수백 시간에서 수천 시간으로 알려져 있습니다. 반면 DC 모터 본체의 수명은 베어링의 수명에 따라 결정되며, 일반적으로 수만 시간에서 수십만 시간입니다.

DC 모터는 고정자와 회전자 사이의 반발력과 인력이 전환되면서 회전합니다. 회전자가 회전하기 위해서는 회전 각도에 따라 자력의 극성을 전환해야 하는데, 정류자가 그 역할을 합니다.

구동은 단순히 직류 전압을 인가하기만 하면 되므로 구동이 간단하고 사용하기 쉬운 반면, 브러시는 기계적인 접점이기 때문에 회전으로 인해 마모되기 때문에 브러시를 교체할 수 없는 경우 브러시 수명이 모터의 수명이 됩니다.

2. 브러시리스 모터와의 차이점

브러시 모터는 직류 전원으로 쉽게 구동할 수 있기 때문에 DC 모터라고도 합니다. 반면 브러시리스 모터는 영구 자석 동기 모터라고도 합니다. DC 모터는 브러시리스 모터보다 구동이 쉽고 비용도 저렴하여 다양한 용도로 사용할 수 있습니다.

DC 모터는 많은 분야에서 활용되고 있지만, 브러시의 마모로 인해 수명이 짧다는 단점이 있습니다. 장기간 사용하기 위해서는 브러시 교체가 필요합니다. DC 모터의 제어에는 직류 전압 제어뿐만 아니라 PWM 펄스로 구동하는 방법도 있습니다.

반면 브러시리스 모터는 정류자와 브러시를 없애고 회전자에 영구자석을 사용합니다. 브러시가 없기 때문에 수명이 길고 베어링 수명이 브러시리스 모터의 수명가 됩니다.

브러시리스 모터의 구동은 ‘구형파 구동(구형파 전압으로 구동하는 방식)과 사인파 구동(정현파 전압으로 구동하는 것)으로 나뉩니다. 구형파 구동은 구동 회로가 비교적 간단한 반면, 회전 시 소음과 진동 등이 발생합니다. 반면 정현파 구동은 구동 회로가 복잡하지만 회전 시 소음과 진동이 적은 것이 특징입니다.