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Embedded 기술/전기전자 기초

저항의 용도

Eddy 2016.03.23 10:08

저항의 용도

앞으로 본 학습가이드의 따라하기 과정를 통하여 전기회로를 직접 구성하다보면, 저항을 많이 사용하게 됩니다. 저항은 어떠한 목적으로 사용되는지에 대하여 좀 더 살펴보고 가도록 합니다.
 
저항은 전류의 흐름을 방해하는 성질로 저항의 크기는 물질의 종류와 형태에 따라 달라집니다. 일반적은 저항의 내부구조는 다음과 같습니다.



저항의 크기는 띠의 개수와 색깔로 구분을합니다. 본 학습가이드에서 가장 많이 사용되는 330Ω 저항의 띠는 주황색-주황색-갈색-금색으로 칠해져 있으며, 10KΩ 저항의 띠는 갈색-검정색-주황색-금색으로 칠해져 있습니다.  
 


위 저항은 탄소피막 저항입니다.

전기회로를 구성하는데에 있어 저항은 다음과 같은 목적으로 사용됩니다. 
 
1) 과전류 방지 (전류 제한)
 
전위치가 있는 두 지점이 직접 접촉했을때, 이 접점의 저항은 0에 가까워짐에 따라 일시에 많은 양의 전류가 흐르게 되며. 접점에서 소비되는 전력의 증가로 많은 열을 발생시키게 됩니다. 이로 인해 회로를 태우거나 손상을 줄 수 있는데, 이를 쇼트(단락)라고 합니다. 
 
예로 건전지의 (+)와 (-) 사이에 도선만을 연결하고 저항이나 전구 등을 연결하지 않으면, 저항이 0이되어 단번에 많은 전류가 흐르며 과열이되어 위험합니다. 
 
이와 같이 과전류를 방지하기 위하여 저항을 달아주며, 오렌지보드를 사용할 때에도 각핀을 저항 없이 직접 도선으로 연결하게 되면 오렌지보드의 수명을 단축시키거나 손상을 줄 수 있으므로 주의해야 합니다. 또한 각 전자부품의 경우에도 허용전류가 있으므로 그에 맞게 저항을 달아줘야 됩니다. 
 
 
2) 전압 분배
 
(a)와 같이 회로에 저항 하나를 연결하게되면 전압은 옴의 법칙 (I= V/R)에 따라, 저항에 걸리는 전압은 전체 전압과 동일합니다
 
그러나 (b)와 같이 저항 두 개를 연결하면, 전체 저항(R)은 R1 + R2가 되며, 전체 회로에서 전류(I)는 일정 세기로 흐르게 됩니다. 즉, R1과 R2에 흐르는 전류가 같습니다. 
 
전체 저항은 5Ω = 2Ω + 3Ω 이며, 전류의 세기는 5V / 5Ω = 1A 가 됩니다. 따라서 R1에 걸리는 전압은 2Ω x 1A = 2V 가 되며, R2에 걸리는 전압은 3Ω x 1A = 3V 가 됩니다. 저항이 클수록 전압도 비례하여 커지게 됩니다. 또한 각 저항에 걸리는 전압의 합은 전체 전압과 같습니다. (5V = 2V + 3V) 
 
저항을 이용한 전압 분배는 회로에서 제대로 전압이 출력 (또는 입력)되는지 확인이 필요할 경우에 활용 할 수 있습니다.  (V In/Out)

3) 로직레벨 설정 (풀업 저항 / 풀다운 저항)
 
디지털 회로에서  스위치 등을 사용할 경우, 스위치가 열려진 초기 상태에서는 입력이 없기 때문에 디지털 회로에서 정확히 어떠한 전압 값 (신호)이 들어오는지 모릅니다. 따라서 디지털 회로는 초기의 로직레벨 (HIGH 또는 LOW)을 결정하지 못하는 상태가 되어 시스템이 제대로 동작하지 않을 수 있습니다. 이러한 상태를 플로팅되었다고 합니다.
 
이때 저항을 달아주어 디지털 회로의 초기 로직레벨을 설정하고 일정하게 유지할 수 있습니다. 일반적으로 10KΩ 에서 100KΩ 까지 정도의 저항을 사용합니다. 
 
저항을 달아주는 위치에 따라 로직레벨이 달라집니다. 다음 그림의 (b)와 같이 전원쪽에 저항을 달아주는 것을 풀업(Pullup) 저항이라하며, 초기 전압 입력을 5V, 즉 로직레벨을 HIGH로 설정합니다. 따라서 스위치를 누르면 전류가 GND(0V) 쪽으로 흐르게 되어, 입력전압이 0V가 되며, 로직레벨이 LOW인 상태가 됩니다.
 


이와는 반대로 스위치에 대한 초기 로직레벨을 LOW로 설정하려 한다면, 아래와 같이 GND쪽에 저항을 달아주면 됩니다. 따라서 스위치를 누르면 디지털 회로로의 입력 전압이 5V가 되어 로직레벨이 HIGH상태로 전환됩니다. 
 


출처 - 코코아팹 (http://www.kocoafab.cc/tutorial/view/348)



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