왕초보 전자회로 강좌특집 1부 – 3

글 |스네일앤 스네이크

※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를
통하여 사용을 득한 내용입니다.

부품을 회로도의 심볼과 1:1로 대응.

회로도에 그려진 심볼과 실제부품을 하나씩 1 : 1로 대응시켜 가면서 확인합니다.

회로도에 극성이 표시되어 있으면 부품에서도 (+,_)극을 확인합니다. 트랜지스터는 선이 3 개로 B, C, E로 표기되므로 부품대조시 주의하여 확인합니다. 회로도에서 파란색으로 표시된 부분은 필요하다면 선을 사용하여 연결할 수 있다는 뜻입니다. (실제 회로도에서는 굳이 다른 색으로 나타내지 않습니다. 제작자가 맘대로 결정할 수 있기 때문이지요)

이제 부품끼리 연결을 했습니다. (이해를 돕기위해 부품의 배치는 회로도대로 했습니다.) 회로도에서 특이한 점은 V+와 GND가 여러 개로 나누어져 있는 것입니다. (실제배선에서는 전부 합쳐져서 V+와 GND가 각각 하나씩만 남게 됩니다. 그리고 전원으로 연결되지요) 그 이유는 회로도를 그리기 편하고 판독하기 쉽게 만들기 위해서 입니다. 회로도에서 연결점은 둥근 점으로 그려지며, 배선이 이어졌다는 것을 나타냅니다. (실제 회로도에서는 크기가 훨씬 작게 그려집니다. ) 이제 눈 도장을 찍으셨죠? 다음 단계는 회로도와 같이 실제부품을 배선하는 것입니다.

회로도에 맞춰 각 부품 연결.

이제 부품끼리 연결을 했습니다. (이해를 돕기위해 부품의 배치는 회로도대로 했습니다.)

V+와 GND가 하나로 합쳐진 것이 보이지요? (실제로는 부품을 이렇게 허공에 띄워놓고 배선하지 않습니다. 브레드보드나 PCB판 위에 배치합니다)
다음 단계는 무엇을 연결해야 할까요? 그렇습니다. 전원입니다.

전원연결.

이제 전원으로 6V 전지를 연결하였습니다. (그 결과 V+는 6V, GND는 0V가 되었습니다)

이제는 동작을 시켜봐야 할 때로군요.

동작 실행.

손가락으로 스위치를 누르면 LED가 천천히 켜집니다.
반대로 스위치를 떼면 LED가 천천히 꺼지게 됩니다. (이것으로 동작테스트 완료)

손가락으로 스위치를 누르면 LED가 천천히 켜집니다.
반대로 스위치를 떼면 LED가 천천히 꺼지게 됩니다. (이것으로 동작테스트 완료)였습니다.

만약 동작하지 않으면??? → 어딘가 배선이 틀렸겠지요. 아마도~
(전지도 검사 대상입니다. 다 써버린 전지도 겉으로 봐서는 멀쩡한 경우가 많습니다.)
실수가 많이 나오는 곳은 트랜지스터 부근의 회로입니다.
확인 후에 틀린 곳을 바로잡고 다시 동작시켜 봅니다.
다음시간에 지금까지의 과정을 총 정리해 보도록 하겠습니다.

위의 과정 정리.

지금까지 9 회에 걸쳐 회로제작에 대해 중요한 핵심을 설명했습니다. 가만히 지켜보시니까 어떤 느낌이 드십니까? 아래 번호중 하나를 선택하신다면?

지금까지 9 회에 걸쳐 회로제작에 대해 중요한 핵심을 설명했습니다. 가만히 지켜보시니까 어떤 느낌이 드십니까? 아래 번호중 하나를 선택하신다면?

① 그래도 잘 모르겠다.
② 뭐가뭔지 무지 어렵다.
③ 간단하구먼 뭐…

① 번을 선택하신 분께 → 신중한 답변입니다. 그러나 어쩌면 너무 당연하다는 생각이 드는군요. “백문이 불여일견”이요 “백견이 불여일행”입니다. 무엇보다도 아쉬운 점은 함께 실습을 할 수 없다는 것입니다. (개인적으로 너무 안타깝습니다. 더도말고 15~30분만 실물로 설명할 수 있으면 80~90%의 내용은 전달할 수 있습니다)
② 번을 선택하신 분께 → 솔직해서 좋습니다. 처음부터 다시한번 찬찬히 읽어보시기를 권합니다. 기술적 내용은 복잡할 수는 있어도 절대로 난해하지는 않습니다. 제 경우를 예로 말씀드리면, 이해가 가지 않을수록 천천히 읽어나가는 것이 크게 도움이 되었습니다. (단어 하나하나를 씹듯이 천천히 음미하면서 읽어야 됩니다) 그래도 이해가 되지 않는 부분이 있으면 게시판에 문의하거나 메일을 보내주십시요. 성실히 답변을 드리겠습니다.
③ 번을 선택하신 분께 → 경험이 있으신 분이로군요. 이해를 해주셔서 감사합니다.
지금까지 강의의 목적은 한마디로 일견(一見) 입니다. 즉 전체를 빠르게 한번 싹 짚어보자는 겁니다. 다음 단계는 여러가지 회로도와 실제제작의 예를 접하는 것입니다. 불행히도 서로 바라보면서 진행할 수는 없지만, 실감있게 표현하도록 노력하겠습니다. 앞으로 8 가지 회로를 같이 제작해 보게 됩니다. (쉬운 것부터 점점 어려워지고, 간단하지만 전부 의미있는 회로동작을 합니다)
8 가지 회로를 진행하면서, 10가지 부품들을 배우게 됩니다. 이 정도의 부품과 회로도를 이해하고, 실험을 마치면 어떤 회로라도 제작이 가능해집니다. 바야흐로 새로운 지평이 열리는 것에 비유할 수 있습니다.
중요한 것은, 반드시 혼자 힘으로 만들어봐야 한다는 점입니다. (부분적 실패는 그 자체가 경험이 됩니다. 시도하다 보면 결국에는 반드시 성공하게 됩니다.) (실험에 필요한 부품 리스트는 알려드립니다. 금액도 부담이 없습니다. Just do it.)

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글 |스네일앤 스네이크

※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를
통하여 사용을 득한 내용입니다.

연결이란 무엇인가?(일반적 정의)

이번에는 먼저 시간에 이어서 “회로제작에서 사용되는 연결의 의미” 에 대해 생각해 보겠습니다.

두번째 시간에서 설명한 바와같이, 회로제작은 부품들을 회로도에 그려진 대로 연결하는 것입니다.
부품을 연결하는 이유는 하나의 특정한 회로를 구성하기(만들기) 위해서 입니다. 그 결과 만들어진(제작된) 회로는 설계자가 의도한 어떤 일을 할 능력을 갖게 됩니다.
어쩐지 약간 신기한 느낌이 들지 않나요? → 일반적 부품이 모여서 특별한 것이 되는 거지요. 그러면 연결한다는 뜻을 좀 더 깊게 생각해 봅시다.
회로에서 연결은 왜 필요할까요? → 목적은 전기가 흐를 수 있게 만드는 것입니다. 먼저시간에 설명했듯이 (선에 저항이 없다고 가정하면) 선이 이어지는 모양, 각도, 길이, 크기 등등은 전기가 흐르는 것을 방해하지 않습니다. 이러한 설명을 아래 그림에 정리하였습니다.
그림에서 부품 1과 부품 2의 선을 연결하는데 ①, ②, ③ 어느 경우나 O.K 입니다. 주의할 점이 있다면 (파란색 피복의 다른 선을 사용하고 있는데) 피복을 벗기고 심선만을 연결에 사용해야 합니다. (피복은 절연물이라 전기가 흐르지 않습니다.)
어떻습니까? 이해하기에 어렵지는 않지요?

본 강의의 설명이 조금 까다롭더라도 어려운 부분이 그렇게 길지는 않습니다. (수 회 정도) 기초를 명확히 해두면 응용하는 단계에서는 펄펄 날아다닐 수 있으니 조금만 참읍시다요.
이야기가 나온 김에 하나 더 말씀드리면, 이 강좌는 왕초보를 위한 내용으로 꾸며져 있습니다. 그러나 필자생각에 강의를 들으시는 분들이 전자회로에 초보라고 해서 일반지식도 그렇다고는 감히 생각하지 않습니다. 비록 이 강의가 전자회로와 컴퓨터에 흥미를 가진 아마추어를 대상으로 하지만, 오히려 같은 이유때문에 깔끔하고 엄정한 내용을 가질 필요가 있다고 생각합니다. 왜냐하면 전혀 사전지식이 없는 분도 이해하실 수 있어야 하니까요. 강의에서 왕초보의 의미는 “사전지식이 없다”라고 생각한다는 점을 이해하시면 자존심이 손상받는 일도 없을 것입니다. 저도 왕초보의 심정으로 그림도 그리고 글도 쓰고 있습니다. 다시 정리하면 그림에서 나타낸대로 부품 1과 부품 2를 연결하는 방법은 “내게 편리한 대로…” 입니다.

두 선을 연결하는 두가지 물리적 방법

이번 시간에는 “물리적 선의 연결”이라는 주제로 함께 생각해 보겠습니다.

제목에서 암시한 것처럼 두 선을 연결하는 방법은 두가지 밖에 없습니다. 그림에 선을 연결하는 2 가지 물리적 방법을 보였습니다. 즉 납땜과 끼움입니다.

첫번째 방법은 영구적인 연결(이음) 방법으로 납땜을 하는 것입니다.
납땜은 고온에서 녹은 납(Pb)을 구리나 주석도금이 된 선의 표면에 융합시켜 붙여버리는 방법입니다. 무식하지만 값싸고 튼튼합니다. 가장 보편적으로 사용되는 방법입니다. 단점은 연결이 튼튼한 만큼 떼었다 붙였다 하기가 어렵습니다. (물론 납땜인두라는 도구사용)
두번째 방법은 금속재료의 탄성을 이용하여 선을 끼웠다 뺐다 하는 방법입니다.이 방법은 코넥터 구조를 사용한 것으로 회로를 쉽게 조립하고 분해할 수 있습니다.
코넥터 구조에서 선이 끼워지는 순서를 그림에 청색번호로 나타내었습니다. 여기서 코넥터의 재질은 탄성을 가진 금속도체이므로, 스프링 효과로 선을 단단히 물게 됩니다. 재미있는 점은 선을 깊숙히 끼우나, 얕게 살짝 끼우나, 관계없이 일단 물리기만 하면 O.K 입니다.
(그 이유는 선은 도체라서 코넥터도 도체이므로 저항이 없으므로 그래서 그렇게 됩니다.)
솔직히 말씀드리면, 회로를 처음 만들때면 걱정이 많습니다. → “선을 끼우라는데 어떻게 끼우나? 살짝 끼우나?
콱 끼우나? 한 두개도 아닌데…
만약 어찌어찌 하다가 우연히 동작이 되었다면 마음 어딘가에 찝찝한 구석이 남습니다. 이때가 이론이 필요한 경우입니다. 원리를 생각해 보고 고민을 해 봅니다. → “아하” 그래서 그런거로군.
애매했던 부분이 명확해 집니다. 이렇게 감이 오면 슬슬 재미가 붙게 마련입니다. 이러한 코넥터 구조를 활용하여 납땜없이 전자회로를 실험할 수 있게 만들어진 제품이 브레드보드 (bread board) 입니다.
회사 연구실이나 학교의 실험실에서 많이 사용되는 브레드보드는 회로를 설계하는 과정에 획기적인 전기를 가져왔습니다. 브레드보드를 사용하면 자신이 원하는 회로를 손쉽게 시험해 보고 수정할 수 있습니다.
즉 생산성이 올라갑니다. 단지 납땜을 하지않는 것만으로도 얼마나 회로작업이 쉬워졌는지 겪어보지 않은 사람은 모릅니다.
물론 우리도 브레드보드를 사용할 겁니다. (브레드보드의 자세한 설명은 차차 나옵니다.)

부품을 준비합니다.

이제 괴롭고 힘든 시간은 거의 지나갔습니다.
여담입니다만, 과학이나 공학등 전문분야의 책을 공부하다 보면 1 장은 개요라서 쉽게 넘어가지만, 2장이 엄청 어렵습니다. 보통 2 장에서는 그 책에서 필요 기본개념을 정의하고 필요한 수식들을 정리해 놓습니다. 한 번 공부 좀 해~보려고 기세좋게 덤벼 들었다가 한 대 ‘퍽’ 맞는 거지요. (도무지 이해가 안되니까요)
왜 모처럼 “공부 좀 해~보려고” 할까요? → 한마디로 뭐 좀 얻어가려는 거지요. 그치요.
그런데 무자비하게 2 장에서 박살을 내다니요? (그냥 좀 쉽게주면 어때서… 궁시렁 궁시렁) 속사정을 가만히 들여다 보면 다 이유가 있습니다. 어느 저자가 자기 책을 보겠다고 오는 제자를 내친답니까? 아마 귀여워서 ‘쪽’ 뽀뽀라도 해주고 싶을 심정일 텐데요. 사실은 책의 처음 부분에서 (논리적, 수학적) 전체윤곽을 정해두자는 겁니다. 그래서 처음에 전부 이해가 안 되더라도 2 장은 과감히 넘어가는게 좋습니다. 오히려 뒤 장부터는 내용이 쉽습니다. 그러다가 필요하면 2 장으로 되돌아오면 됩니다.
이 강의에서도 비슷한 순서를 따르고 있습니다.
앞쪽에서 설명하기 까다로운 논제를 먼저 다룹니다. 그러나 필요한 개념입니다. 이론이 필요한 이유가 여럿 있겠지만, 가장 중요한 역할은 복잡하고 다채로운 현실세계를 꿰뚫어 볼 수 있는 강력한 기준(잣대)을 제공하는 것입니다. 회로제작은 부품과 연결이라는 2 대 명제을 이해하면 끝입니다. 전자부품은 종류도 많고 다양하지만, 어쨌던 이놈들을 회로도대로 연결만 하면 O.K 라는 거지요.

자 이제 실제세계로 이동해 볼까요. 부품리스트를 보고 필요한 부품을 준비합니다. 여기서는 트랜지스터, 택 스위치, LED, 콘덴서, 저항의 5 종류가 필요하군요. (이름과 모양이 생소해도 괘념치 말고 따라오시기 바랍니다.)
(저항의 다리는 구부려서 브레드보드에 꼽습니다. 필요하면 적당한 길이로 자릅니다.) 중요한 부품이 하나 빠졌습니다. → ‘선’ 입니다. 선은 그냥 사용할 수 없습니다. (준비작업이 필요합니다)

<선의 준비작업>
1. 선을 적당한 길이로 자르면 ①번처럼 됩니다.
2. ②번과 같이 양 끝단의 피복을 벗기고 내부의 심선을 노출시킵니다. (길이는 1cm 이내)
3. 준비가 끝나면 ③번의 모양으로 됩니다.

아시다시피 여러가지 색깔의 선이 섞여서 하나의 묶음으로 판매됩니다. 선 피복의 색깔이 다양한 이유는 배선결과를 쉽게 알아보려는 것입니다.
예를들면 전원의 +는 적색피복의 선을 사용하고, _는 흑색피복의 선을 사용합니다. (어스는 녹색) 이렇게 정해두면 +와 _가 섞일 위험이 훨씬 줄어듭니다. (전원의 +와 _가 거꾸로 배선되면 부품이 IC인 경우에는 부서질 수도 있습니다)
아마추어 제작인 경우, 전원 +와 _만 적색과 흑색을 사용하고 나머지 신호선의 경우는 자기가 편하도록 마음대로 색깔을 배정해도 O.K 입니다.

다음편에서 계속 됩니다.