[본문스크랩] TR과 SSR을 이용한 디지털 회로

Transistor와 SSR을 이용한 디지털 회로

그림 6.14는 두 개의 기계적 스위치를 이용하여 부하의 전원를 ON 혹은 OFF 하는 회로이다. 이에 대한 디지털 회로를 작성해 보시오. 단, 트랜지스터 및 릴레이를 이용하여 AC 부하를 구동한다.

그림 6.14 스위치의 직렬 접속

그림 6.14에서와 같이 대전류 용량의 스위치를 2개 직렬로 연결하면, 일단 동작이 가능하게 된다. 이 때 두 개의 스위치 중 하나라도 OFF 되면 회로가 동작하지 않는다. 위의 회로에서는, 스위치를 기계적으로 ON/OFF하게 되기 때문에, 마이크로프로세서 등의 미약한 전기적 신호(논리 1을 나타내는 +5V정도의 전압)에 의한 최종적인 릴레이의 구동이라 할 수 없다. 여기서는 그림 6.15와 같이 AND 소자와 그 출력으로 릴레이를 구동하는 경우를 살펴 보자.

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그림 6.15 릴레이 구동회로

IC의 전원으로 +5V 전원이 이용되고, 이와는 구별하여 릴레이 전원 +12V가 별도로 공급되고 있다. 이러한 이유는 릴레이 ON/OFF의 때에 발생하는 노이즈가, 전원배선을 타고 들어와 IC의 오동작을 일으킬 소지가 있기 때문에 이렇게 하는 것이 일반적이다.

그림 6.15 중의 다이오드는 릴레이 코일에서 발생하는 역기전력을 흡수해서, 트랜지스터를 보호하는 역할을 한다. 다이오드의 방향에 주의하기 바라며 그림 6.16을 참조하기 바란다. 이상과 같이 만들게 되면 SW1, SW2중 하나라도 OFF 되면 릴레이가 동작하지 않아 부하에 220V의 전원이 들어가지 않게 된다.

그림 6.16 다이오드의 방향성

이외에 IC 출력으로 교류 모터와 같은 교류 대전류 부하를 직접 ON/OFF할 때에는 그림 6.17과 같은 회로를 이용하면 좋다.

메카트로닉 기술자는 트랜지스터 등의 회로를 사용하지 않고, 이렇게 편리한 SSR(Solid State Relay) 등을 사용하는 편이 수월하다.

그림 6.17 SSR을 이용한 AC용 부하의 ON/OFF

(스위치 중 적어도 하나만 눌러져 0이 입력되면 0V가 출력되어 부하의 전원이 차단된다.)

이 SSR은 사각의 패키지로 되어 있으며, 내부에는 그림 6.18과 같이 되어 있다. 입력측과 출력측이 포토커플러라고 불리는 광전 변환 소자를 사용하여 전기적으로 절연되어 있고, 또 제로크로스 회로로 스위칭이 교류의 0V의 때에 행해지도록 하여 트리거 회로로서 트라이악 반도체 소자의 ON/OFF를 한다. 순간적인 높은 전압을 출력할 때를 대비해 서지 흡수 회로가 부가되어져 있다.

그림 6.18 SSR의 내부

스위치를 오프하면 교류 모터에 흐르는 전류가 0.5초 정도 ON/OFF를 반복하는 회로를 만들어 보자. 단, 스위치를 ON 하면, 교류모터에 전류가 일체 흐르지 않도록 한다.

여기에서 학습한 AND 소자와 SSR을 사용해 보자. AND의 두 개의 입력 중 하나에는 스위치 입력을 다른 하나에는 0.5초 정도로 논리 1과 0을 반복하는 발진기출력을 입력으로 한다.

이러한 회로를 그림 6.19에 보였다.

그림 6.19 모터의 구동

AND 논리 소자의 경우, 두 개의 입력중에 하나만 1이 아니더라도 그 출력이 0이 된다. 또, 출력 1의 경우 SSR이 동작하고, 모터에는 AC 220V전압이 가해 진다.

SW가 OFF 되면, +5V가 AND 소자의 위측 입력에 주어지고, 이 상태에서 아래 측의 입력에 발진회로의 신호가 주어지면, 그 논리값은 1과 0을 반복하는 파형이므로, AND 소자의 출력으로 나타나진다. 반대로, SW가 ON 되면, AND 소자의 위쪽 입력은 어스가 된다. 즉, 논리 0이 입력된다. 이 상태에서는 AND 소자의 아래쪽 입력에 발진회로로부터의 파형입력이 있어도, AND 소자의 출력은 논리 0이 출력된다.