공머생의 공부노트

우리가 회로를 만들고 테스트 할려면 회로 내에서 발생하는 전압이나 전류의 방향과 그 양을 판단해야 하는 경우가 많다. 주로 멀티미터를 활용하여 이를 간단히 수행할 수 있지만 데이터를 불러오거나 가공하기 어렵고, 그래프로 확인해야 하는 경우 하이엔드 장비가 없다면 매우 불편하다. 좋은 전자실험을 위해서는 오차가 적은 멀티미터나 반응속도가 0에 매우 가까운 전문 오실리스코프를 사용하는 것이 맞지만 공부를 하는 입장에서 회로의 거동을 지켜볼 때 조금의 오차는 허용할 만 하다. 그래서 내가 실험에 자주 사용했던 아두이노를 멀티미터로 활용하는 방법을 제시해볼까 한다. 아두이노의 해상도 아래 보이는 것은 우리가 많이 사용하는 아두이노 R3의 설계도인데, 가운데 가장 큰 소자가 바로 아두이노의 핵심인 CPU이다. 아..

회로 오류와 플로팅의 정체 아두이노에서 회로를 테스트 하기 위해 다음과 같은 식으로 회로를 연결해본적이 있을 것이다. 아주 매우 단순한 회로로서 어쩌면 가장 직관적이다. 하지만 이 회로를 실제로 연결해보면 스위치를 누를 때 작동하지 않고 엉뚱할 때 작동하게 될 것이다. 특히 코드에서 digital 신호로서 이를 받아내면 스위치가 완전히 먹통이 된다. 이는 회로가 잘못 구성되거나 아두이노가 망가진 것 때문이 아닌 floting 현상에 의한 것이다. 이를 잘 이해하지 못하고 회로에 문제가 있다고 생각하기 시작하면 회로 구성은 파국으로 빠진다...... 센서와 전선을 전부 납땜하여 테스트하는데 이러한 문제가 있다고 생각하면 소름이 돋는다.... 조금 자세히 신호를 받아서 분석해보면 그 원인을 자세히 알 수 있..

저항이란 ?? 저항은 전류의 흐름을 방해하는 소자로서 전류의 흐름에 따라 에너지가 열로 손실되는 특징을 가지고 있는 소자를 의미한다 일반적으로는 회로 내에서 전류, 전압을 변화시키는 역할을 한다. 저항이 전류를 방해하는 재료공학적인 관점은 아래 포스팅에서 확인할 수 있다. 저항의 이해 저항은 전류를 방해하고 전자의 충돌로서 전류의 에너지를 열로 변환하는 특징을 가진 소자이다. 저항은 가장 기본적인 소자로서 어떤 디바이스에서도 필수적으로 활용됨으로 그 특성을 이해 yumy.tistory.com 저항의 종류와 활용법 저항의 쓰임처는 매우 다양하고 이에 따라 소재의 종류와 형태도 매우 많다. 이 포스팅에서는 자주 사용하는 저항들의 사용법과 활용법에 대해 간단히 서술하겠다. 저항은 형태에 따라 일반적인 저항(R..

저항은 전류를 방해하고 전자의 충돌로서 전류의 에너지를 열로 변환하는 특징을 가진 소자이다. 저항은 가장 기본적인 소자로서 어떤 디바이스에서도 필수적으로 활용됨으로 그 특성을 이해하는 것이 매우 중요하다. 저항의 원리 저항은 말 그래도 전자의 흐름에 "저항"하는 것을 의미한다. 이러한 특징 덕분에 저항 소자는 전류의 흐름을 조절하거나 열을 의도적으로 발생시키는데 활용된다. 가장 기본적인 저항의 원리는 위에서 설명한대로 전자의 흐름을 방해하는 것이다. 이를 자세히 이해하기 위해서는 "전도성"이라는 개념까지 확장되어 이해해야 한다. 전자는 음의 전하를 가지는 물질로서 현대 전자공학에서는 하나의 입자처럼 간주해도 무관하다.(불확정성의 양자역학적 범위 내에서). 만일 자유전자와 금속원자핵이 모여서 균형을 이루는..

1. 이상적인 전극의 거동 앞선 포스팅에서는 전극에서 전자가 흐르는 원리에 대해 간단히 서술하였다. 하지만 반응이 일어날 때 전극 표면에서 전자이동 말고도 다른 복잡한 과정들이 더 발생하는 것으로 알려져 있다. 그 중 중요한 것이 표면상의 커패시턴스인데 표면상의 커패시턴스에 대한 복합적인 분석이 새로운 견해를 주기도 한다. 전극의 표면이 반응이 일어나기에 충분한 포텐셜을 가진다면 전자가 이동하여 반응이 진행되는 Faradaic Reaction 혹은 그 반대인 Nonfaradaic Reaction이 일어난다. 이때 전극은 비분극 되거나 분극 되는 경향을 보이는데, 전자가 이동 가능하여 반응물이 생성되면 비분극 반응이며 이 반대의 경우 분극 반응이다. 대부분의 전극은 분극-비분극의 사이 특성을 가지며 완전한..

1. 전기화학 셀이란? 다음과 같이 두 전극 사이에서 수전해가 일어나고 있는 상황을 가정하자. Anode에서는 H2O or HO로부터 Pt전극이 전자를 빼앗고, Cathode에서는 전자를 받아 수소이온과 반응하여 수소가스를 생성한다. 이런식으로 전자를 빼앗는 Anode와 Cathode가 결합된 형태를 Cell이라고 표현하며 Cell이 이루어 지지 않으면 일반적으로 반응은 일어나지 않는다. 참고로 앞선 포스팅에서 설명한 바와 같이 이러한 전해반응이 일어나기 위해서는 전하를 운반하는 이온의 존재가 필수적이다. 일반적으로 위의 실험은 전위차계에 의해 전압과 전류가 조절되는 상황에서 진행된다. 사실상 전기화학은 이러한 Potentiostat이라는 장비로 모두 해낼 수 있다. 이후의 포스팅에서 자세한 테크닉에 대..

전기화학은 전기적 효과와 화학적 효과의 상호작용에 중점을 둔 학문으로 주로 전자의 이동에 의해 생기는 에너지 변환이나 생성물 발생에 중점을 둔다. 즉 전자에 의해 어떤 화합물은 더 높은 에너지로 충전되기도 하고 방전되기도 하며 변화할 수 있고 이러한 변화를 만들어 내는 것은 대부분 전위차 (Potencial)에 의한 것이다. 태양전지, 배터리, 수전해 장비 등 현대에 중요하게 생각되는 화학장비들 대부분이 전기화학에 그 기초를 두고있다. 1. 용액 속 이온과 전해질 우리가 화학 상들의 사이의 계면을 고려할때 주의해서 봐야하는 것은 전자가 어디서 어디로 이동하는지, 어떤 물질이 이전자를 받아서 무엇으로 바뀌는지에 대한 것이다. 우선 전자가 이동하는 것에 대해 생각해보자. 대부분의 전기화학 실험과 반응은 물 ..

1. 사인 함수의 수학적 접근 (복습) 일반적으로 파동이 sin함수의 형태를 가지는 형태로 분리된다면 이를 조화파(harmonic wave)라고 한다. 단순히 사인함수로 분해된다는 의미 말고도 이는 파형이 매우 규칙적이고 해석하기 상대적으로 유리하다는 의미이기도 하다. 이러한 조화파는 단순히 음파를 넘어서 전자기학, 고체물리에서도 자연의 현상을 설명하기 위해 많이 응용된다. 이러한 조화파를 수학적으로 해석하기 위해서는 sin(x)함수를 자유롭게 사용할 수 있어야 한다. sin(x)함수의 가장 기본적인 특징을 정리하자면 다음과 같다. 함수에 포함된 상수들은 위와 같은 관계식을 가지는데 이는 sin(x)함수에도 그대로 적용된다. 가장 기본적인 sin(x)의 파형은 다음과 같은데 상수에 따라 아래와 같이 다양..

프로그램에 관심이 있고 많이 활용하는 사람들은 C언어를 일상에서 많이 들어본적이 있을겁니다. C, C++, C#언어들은 서로 비슷한 줄기를 가지고 있고 실제로 활용하다 보면 많이 유사함을 느끼게 되는데, 특히 C언어는 컴퓨터의 첫 역사를 함께한 유서깊은 언어이기도 하며 현재 돌아가는 윈도우 기반 앱의 기반이 되는 유용한 언어입니다. 하지만 C언어를 다뤄본 사람도 (보통 C++ 까지) C#을 실제로 다뤄본 경험은 많지 않을 겁니다. 또한 C언어와 C++, C# 모두 훌륭한 언어이며 같은 기원을 가지고 있지만 세 언어가 추구하는 방향은 서로 상이하게 다르기에 어쩌면 한 언어를 쓰는 사람이 다른 언어를 접근하기는 쉽지 않을 수도 있습니다. 그럼에도 C#에 관심이 있는 사람이라면 이번 기회에 조금이라도 C#의 ..

0. 재료의 이론적 파괴 강도 재료 내에 존재하는 Repulsion & Attraction force에 의해 net force가 결정된다. 위의 net force 그래프를 파장 람다를 가지는 사인함수로 간략화 하여 변형률과 E, a만으로 이를 유도한다. 이를 통하여 얻어진 최종적인 강도는 다음과 같이 근사한다. 1. 취성 파괴에 따른 Griffith, Orowan 이론 1) 재료 내에 응력 집중부가 존재한다고 가정하고, 이 국부지역에서 이론 응력값에 도달 (균열의 성장) No plastic deformation → brittle한 재료 2) 파괴가 일어나는 조건은 균열의 성장에 의하여 감소되는 탄성 변형에너지와 새로운 파면 형성에 의하여 증가하는 표면에너지의 관계에 의해 결정 이라는 전제 하에 재료의 국..