아낌없이 주는 나무

  ▣ 다이오드가 4개인 단상 전파 정류회로는 브릿지를 이용하여 다이오드가 2개인 단상 전파 정류회로의 전압이 2배로

       높아지는 것을 해소하고 전파정류할 수 있도록 회로를 구성한다.

  ⊙ 첨두역전압(PIV)는 단상 반파정류회로와 마찬가지로 √2 E가 된다.

​

【정류회로 종합 정리】

5. 그림과 같은 반파정류회로에 스위치 A를 사용하여 부하저항 RL 을 떼었냈을 경우 콘덴서 C의 #충전전압 은 몇 V가

    되겠는가 ? ④

7. 그림과 같은 #정류회로 에서 부하 R에 흐르는 직류전류의 크기는 약 몇 [A]인가 ? (단, V = 200[V], R=20√2 [Ω]이다.) ①

1. 다음 중에서 온도 보상용으로 쓰이는 것은 ? ①

   ① #서미스터      ② #바리스터        ③ #제너다이오드         ④ #터널다이오드

[해설] 서미스터 (Thermistor) : 부온도 특성을 가진 저항기의 일종으로서 온도보상용으로 쓰인다.

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2. 주로 정전압 회로용으로 사용되는 소자는 ? ③

   ① 터널다이오드      ② #포토다이오드         ③ 제너다이오드            ④ 매트릭스다이오드

[해설] 제너다이오드 : 정전압용으로 사용되는 소자로서, "정전압 다이오드"라고도 한다.

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3. 다이오드를 사용한 정류회로에서 과대한 부하전류에 의하여 다이오드가 파손될 우려가 있을 경우의 적당한 대책은 ? ②

   ① 다이오드를 직렬로 추가한다.

   ② 다이오드를 병렬로 추가한다.

   ③ 다이오드의 양단에 적당한 값의 저항을 추가한다.

   ④ 다이오드의 양단에 적당한 값의 콘덴서를 추가한다.

[해설] 다이오드 접속 : 직렬접속 - 과전압으로 부터 보호, 병렬접속 - 과전류로 부터 보호

​

4. 다음 중 쌍방향성 사이리스터인 것은 ? ④

   ① 브리지 정류기         ② #SCR                ③ #IGBT                   ④ #TRIAC

[해설] TRIAC : 양방향성 스위칭 소자로서 SCR 2개를 역병렬로 접속한 것과 같다.

                         (AC 전력의 제어용, 쌍방향성 사이리스터)

​

5. SCR의 동작상태 중 #래칭전류 (latching current)에 대한 설명으로 옳은 것은 ? ②

  ① 사이리스터의 게이트를 개방한 상태에서 전압을 상승하면 급히 증가하게 되는 순전류

  ② 트리거 신호가 제거된 직후에 사이리스터를 ON 상태로 유지하는데 필요로 하는 최소한의 전류

  ③ 사이리스터가 ON 상태를 유지하다가 OFF 상태로 전환하는데 필요로 하는 최소한의 전류

  ④ 게이트를 개방한 상태에서 사이리스터가 도통 상태를 차단하기 위한 최소의 주전류

[해설] 래칭전류 (Latching Current) 트리거 신호가 제거된 직후 사이리스터를 ON 상태를 유지하는데 필요로 하는

           최소한의 전류

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6. 각종 소방설비의 표시등에 사용되는 발광다이오드(LED)에 대한설명으로 옳은것은 ? ①

   ① #응답속도 가 매우 빠르다.

   ② PNP접합에 역방향 전류를 흘려서 발광시킨다.

   ③ 전구에 비해 수명이 길고 진동에 약하다.

   ④ 발광다이오드의 재료로는 Cu, Ag 등이 사용된다.

[해설] #발광다이오드 (LED)의 특징

   ① 응답속도가 매우 빠르다.

   ② PNP 접합의 순방향 전류를 흘려서 발광시킨다.

   ③ 전구에 비해 수명이 길고 진동에 강하다.

   ④ 발광다이오드 재료로는 #비소화갈륨 (GaAs), 인화갈륨(GaP) 등이 사용된다.

​

7. 빛이 닿으면 전류가 흐르는 #다이오드 로 광량의 변화를 전류값으로 대치하므로 광센서에 주로 사용하는

     다이오드는 ? ④

   ① 제너다이오드        ② 터널다이오드          ③ 발광다이오드            ④ 포토다이오드

[해설] 포토다이오드 : 빛이 닿으면 전류가 흐르는 다이오드로 광량의 변화를 전류값으로 대치하므로 광센서에 주로

                                   사용하는 다이오드

​

8. #이미터 전류를 1[mA] 변화시켰더니 컬렉터 전류는 0.98[mA]이었다. 이 트랜지스터의 #증폭률 β는 ? ④

   ① 0.49              ② 0.98                 ③ 1.02                        ④ 49.0

[해설] 이미터 접지 전류 증폭 정수​

16. 초고주파용 트랜지스터의 구비조건으로 옳지 않은 것은 ? ③

   ① 컬렉터 전압이 커야 한다.                       ②컬렉터 전류가 커야 한다.

   ③ 이미터 접합 면적이 커야 한다.               ④ 베이스 두께가 매우 얇아야 한다.

[해설] 초고주파용 트랜지스터의 구비조건

   ① 컬렉터 전압이 커야 한다.

   ② 컬렉터 전류가 커야 한다.

   ③ 이미터 접합 면적이 작아야 한다.

   ④ 베이스 두께가 매우 얇아야 한다.

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17. 다음 중 완전 통전상태에 있는 SCR을 차단상태로 하기 위한 방법으로 알맞은 것은? ③

   ① 게이트 전류를 차단한다.             ② 게이트에 역방향 바이어스를 인가한다.

   ③ 양극 전압을 (-)로 한다.                ④ 양극전압을 더 높게 한다.

[해설] 완전 통전상태에서 SCR의 차단방법

   ① 양극전압을 (-)로 한다.

   ② 음극전압을 (+)로 한다.

   ③ 양극전압 또는 음극 전압을 차단한다.

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18. 바이폴라 트랜지스터 (BJT)와 비교할 때 전계효과 트랜지스터 (FET)의 일반적인 특성을 잘못 설명한 것은 ? ④

   ① 소자특성은 단극성 소자이다.              ② 입력저항은 매우 크다.

   ③ 이득대역폭은 작다.                             ④ 집접도는 낮다.

[해설] FET (전계효과 트랜지스터)의 특성

   ① 집적도가 높다.                    ② 입력저항이 매우 크다.

   ③ 이득대역폭이 작다.             ④ 소비전력이 작다.

   ⑤ 동작속도가 느리다.             ⑥ 소자특성이 단극성 소자이다.

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19. 실리콘 정류기 (SCR)의 애노드 전류가 5[A]일 때 게이트 전류를 2배로 증가시키면 애노드 전류 [A]는 ? ②

   ① 2.5                   ② 5                         ③ 10                        ④ 20

[해설] SCR : 처음에는 게이트전류에 의해 양극전류가 변화되다가 일단 완전도통상태가 되면 게이트 전류에 관계없이

                     양극전류는 더 이상 변화하지 않는다. 그러므로 게이트 전류를 2배로 늘려도 양극전류는 그대로 5[A]가 된다.

1. 다이오드

  ▣ 다이오드는 p형 반도체와 n형 반도체를 하나의 반도체에 결합한 구조로 2개의 전극을 가진 소자이다.

 ▣ P형 반도체는 4가 반도체에 3가 불순물을 주입하여 만들고 N형 반도체에는 4가 반도체에 5가 불순물을 주입하여

       만든다.

가. 정류용 #다이오드

  ① 순방향 전압시 저항 "0", 역방향 전압시 저항 "∞"

  ② 정류 특성

      ㉠ #컨버터 (converter) : 교류를 직류로 변환

      ㉡ #인버터 (Inverter) : 직류를 교류로 변환

      ㉢ 부(-) 저항 특성을 가지지 않는다.

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 나. 발광 다이오드 (LED)

   ① 응답속도가 매우 빠르다.

   ② PN접합에 순방향 전류를 흘려서 발광시킨다.

   ③ 전구에 비해 수명이 길고 진동에 강하다.

   ④ 발열이 작다.

   ⑤ 재질 : 비소화갈륨 (GaAs), 인화갈륨(GaP)

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3. 트랜지스터 (TR)

  ▣ 트랜지스터는 전류를 증폭할 수 있는 부품이고 작은 베이스 전류로 큰 콜렉터 전류를 조절할 수 있다.

       또한 스위치 역할을 한다.

   ⊙ 트랜지스터는 NPN, PNP 두종류가 있다.

   ⊙ 베이스에 전압이 가해지면 이미터, 컬럭터 사이에 도통된다. ⇒ 스위치 역할, 증폭 역할

가. 트랜지스터의 특성 및 구성

  ① 베이스 전류에 따라 컬렉터 전류가 흐르거나 흐르지 않기도 하는 스위칭 작용을 한다.

  ② 약간의 베이스 전류로 큰 컬렉터 전류를 얻을 수 있는 증폭 특성을 가진다.

  ③ 고온에 약하다.

  ④ #베이스 (B), #이미터 (E), #컬렉터 (C)의 3개의 다리로 구성된다.

​

나. 초고주파용 트랜지스터의 구비조건

   ① 컬렉터 전압이 커야 한다.

   ② 컬렉터 전류가 커야 한다.

   ③ 이미터 접합 면적이 작아야 한다.

   ④ 베이스 두께가 매우 얇아야 한다.

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다. FET (전계효과 트랜지스터)의 특성

   ① 집적도가 높다.

   ② 입력저항이 매우 크다.

   ③ 이득대역폭이 작다.

   ④ 소비전력이 작다.

   ⑤ 동작속도가 느리다.

   ⑥ 소자특성이 단극성 소자이다.

​

라. 확산형 #트랜지스터

   ① 불활성 가스 속에서 확산시킨다.

   ② 단일 확산형과 2중 확산형이 있다.

   ③ 베이스 내에서 확산시킨다.

   ④ 기체반도체가 용해하는 것보다 낮은 온도에서 불순물을 확산시킨다.

​

마. #MOSFET (금속 산화막 전계효과 트랜지스터)의 특성

   ① 산화 절연막을 가지고 있어서 큰 입력저항을 가지고 게이트 전류가 거의 흐르지 않는다.

   ② 2차 항복이 없다.

   ③ 안정적이다.

   ④ 열 폭주현상을 보이지 않는다.

   ⑤ 소전력으로 작동한다.

​

바. 각 단자의 전류​

        여기서, β : 베이스 전류와 컬렉터 전류 사이의 비율 (이미터 접지 전류증폭정수)

                     α : 이미터로 주입되어 캐리어가 컬렉터에 도달하는 비율 (베이스 접지 전류증폭정수)

  ② α와 β의 관계

가. SCR의 특징

   ① PnPn의 4층 구조로 되어 있다.

   ② OFF 상태의 저항은 매우 높다.

   ③ 특성곡선에 부저항 부분이 있다.

   ④ 게이트 전류를 바꿈으로써 출력전압을 조정할 수 있다.

   ⑤ 스위칭 소자이다.

   ⑥ 직류 및 교류의 전력 제어용으로 사용된다.

   ⑦ 단방향성 #사이리스터 이다.

   ⑧ 게이트 전류에 의하여 방전개시전압을 제어할 수 있다.

   ⑨ 도통 상태에 있는 SCR을 차단하는 방법

       ㉠ 전압의 극성을 바꾸어 준다.

       ㉡ 양극전압을 부(-)로 바꾼다.

       ㉢ 음극전압을 양(+)로 바꾼다.

​

   ※ #래칭전류 (Latching Current)

      ▣ #트리거 신호가 제거된 직후에 사이리스터를 ON 상태로 유지하는데 필요로 하는 최소한의 주전류

   ※ 유지전류 : SCR이 ON된 후에 ON 상태를 유지하는데 필요한 최소 전류

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나. #서미스터 (Thermistor)

   ① 부(-) #저항온도계수 (NTC)의 특성 : 온도 증가시 저항 감소

   ② 열을 감지하는 #감열저항체 소자

   ③ 온도 보상용, 온도계측용(온도계), 온도보정용

​

다. #바리스터(Varister) : 가변 용량 소자

   ① 전압에 따라 저항값이 비직선적으로 변화하는 저항 소자

   ② 회로를 병렬로 연결하여 사용

   ③ 서지전압으로 부터 기기 보호

   ④ 계전기 접점의 불꽃 제거

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라. #집적회로 (IC)

  ▣ 하나의 칩(조각) 속에 트랜지스터와 다이오드, 저항 등의 소자를 내장한 것

    ① 대량생산

    ② 신뢰도 향상

    ③ 전자기기의 소형, 경량화

    ④ 빠른 동작속도

가. 진성반도체

  ① 실리콘과 게르마늄과 같은 반도체 물질을 아주 높은 순도로 정제한 것

  ② 불순물이 전혀 섞이지 않은 반도체

​

나. n형 반도체

  ① 실리콘 보다 가전자가 1개 많아서 전체적으로 정공보다 음 (negative)의 전기를 띠는 반도체 즉, (-)인 전자가

       전기운반책

  ② 가전자가 1개 남는 불순물

  ③ 불순물 : #도너 (donor)

​

다. P형 반도체

  ① 실리콘 보다 가전자가 1개 적어서 자유전자 보다 양(Positive)의 전기를 가진 정공이 많은 반도체, 즉, (-)인 정공이

       전기운반책

  ② 가전자가 1개 모자라는 불순물

  ③ 불순물 : #억셉터 (acceptor)

​

【 출제 예상 문제】

​

1. 도너(donor)와 억셉터(acceptor)의 설명중 틀린 것은 ? ④

   ① 반도체 결정에서 Ge이나 Si에 넣는 5가의 불순물을 도너라고 한다.

   ② 반도체 결정에서 Ge이나 Si에 넣은 3가의 불순물에는 In, Ga, B 등이 있다.

   ③ 진성반도체는 불순물이 전혀 섞이지 않은 반도체이다.

   ④ n형 반도체의 불순물이 억섭터이고, P형 반도체의 불순물이 도너이다.

[해설] n형 반도체와 p형 반도체

    ⊙ n형 반도체의 불순물이 도너이고, p형 반도체의 불순물이 엑셉터이다.

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2. 반도체의 특징을 설명한 것 중 틀린 것은 ? ①

   ① #진성반도체 의 경우 온도가 올라 갈수록 양(+)의 온도계수를 나타낸다.

   ② 열전현상, 광전현상, 홀효과 등이 심하다.

   ③ 반도체와 금속의 접촉면 또는 P형, n형 반도체의 접합면에서 정류작용을 한다.

   ④ 전류와 전압의 관계는 비직선형이다.

[해설] 반도체 : 반도체는 저항온도계수가 (-)로서 저항값은 온도에 반비례한다.

​

3. 다음중 원자 하나에 최외각 전자 4개인 4가의 전자 (four valence electrons)로서 가전자대의 4개의 전자가 안정화를

    위해 원자끼리 결합한 구조로 일반적인 반도체 재료로 쓰고 있는 것은 ? ①

   ① Si                 ② P                      ③ As                    ④ Ga

[해설] 실리콘(Si) : 가전자대의 4개의 전자가 안정화를 위해 원자끼리 결합한 구조

​

4. P형 반도체에 첨가되는 불순물에 관한 설명으로 옳은 것은 ? ②

   ① 5개의 가전자를 갖는다.

   ② 엑셉터 불순물이라고 한다.

   ③ 과잉전자를 만든다.

   ④ 게르마늄에는 첨가할 수 있으나 실리콘에는 첨가되지 않는다.

[해설] P형 반도체

     ① 억셉터 불순물                   ② 3개의 가전자를 갖는다.

     ③ 부족전자를 만든다.           ④ 게르마늄, 실리콘 모두 첨가 가능

​

5. 4가 원자의 순수한 결정에 3가인 불순물을 넣어서 전자가 뛰어나간 빈자리인 정공 (hole)을 만드는 반도체는 ? ②

   ① #N형 #반도체           ② #P형 반도체                ③ PN 접합 다이오드            ④ SCR

[해설] P형 반도체 : 3가 원소 ( #가전자 가 1개 모자라는 반도체)

    AND는 직렬 회로이며 교집합으로 이해하면 된다. 입력 신호가 모두 "1" "On"이 되어야 출력신호가 나타난다.

​

나. OR 회로

  ▣ 입력 A, B 중에 하나마 "1"이 되어도 출력이 생기는 논리회로이다.

       스위치는 #병렬회로 이며 집합으로는 합집합이다.

   ① 논리기호 및 #진리표

다. NOT 회로

  ▣ 입력과 출력의 상태가 서로 반대로 나타나는 반전, 즉 부정의 판단기능을 갖는 회로이며 #인버터 (Inverter)라고 한다.

    ① 논리기호 및 논리식

바. EX - OR 회로 (배타적 OR, Exclusive OR)

  ▣ 입력측의 값이 같을 때에는 출력이 나타나지 않고 입력값이 서로 다를 경우에 출력이나 나타나는

       논리적 합(Exclusive OR) 회로라고 한다.

    ① 논리기호 및 논리식

    ▣ 인버터(NOT)회로의 상태 반전과 #쌍대 회로의 원리를 적용하면 각 소자의 변환이 가능하여 회로가 간단해진다.

1. 시퀀스 제어란 ?

시퀀스 제어는 어떤 동작이 일어나는 순서를 말하며 미리 정해진 순서 또는 일정한

논리에 의하여 정해진 순서에 따라 각 동작을 순차적으로 진행시켜 나가는 제어를

말한다. 즉 미리 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 진행해 나가는 것을 말한다.

​

2. 시퀀스 제어의 구성

​

가. 시퀀스 제어를 구성하는 주요부분

  ① 조작부

    ▣ 푸시버튼 스위치와 같이 조작자가 조작할 수 있는 곳을 말한다.

  ② 검출부

    ▣ 구동부가 행한 일이 정해진 조건을 만족한 경우 그것을 검출하여 제어부에 신호를 보내는 것으로서 기계적 범위와

         전기적 범위를 리밋 스위치 등으로 검출 신호를 보내는 것으로서 기계적 범위와 전기적 범위를 리밋 스위치로

         검출하는 곳이다.

  ③ 제어부

    ▣ 전자릴레이, #전자접촉기, 타이머 등으로 구성한다.

  ④ 구동부

    ▣ 모터, 전자클러치, #솔레노이드 등으로 제어부로 부터의 신호에 따라 실제로 동작을 행하는 부분이다.

  ⑤ 표시부

    ▣ 표시램프와 카운터 등으로 제어의 진행상태를 나타내는 부분이다.

다. 시퀀스 제어의 용어

  ① 개로 (Open, Off) ② 폐로 (Close, On) ③ 동작 (Actuation) ④ 복귀 (Reseting)

  ⑤ #여자 (勵磁) ⑥ 소자 (消磁) ⑦ 기동 (Starting) ⑧ 운전 (Running)

  ⑨ 제동 (Braking) ⑨ 정지 (Stopping)

  ⑩ 인칭 (Inching) 기계의 순간 동작 운동을 얻기 위해 미소시간의 조작을 1회 반복해서 행하는 것

  ⑫ 차단 (Breaking)

​

4. 시퀀스 제어회로

  ▣ 기퀀스 제회회로에 기본이 되는 회로는 논리회로, 자기유지회로, 인턱록 회로가 있다.

​

가. 자기유지 회로

  ▣ PB 버튼을 누르면 전자릴레이가 여자되고 이 릴레이에 의하여 a접점이 유지되어 PB 버튼에서 떼어도 계속하여

       릴레이가 유지되는 회로로서 이 릴레이를 자유기유지 (Self-hold)라고 부른다.

3. 트랜스퍼 접점(Transfer contact)이라고도 하며, 고정 a접점과 b접점을 공유하고 있고, 조작전 b접점에 가동부가

     접촉되어 있다가 누르면 a접점으로 절환되는 접점은 ? ②

    ① K접점              ② c접점                 ③ T접점               ④ F접점

[해설] C접점 (Change - over contact) : 절환접점, a접점과 b접점에서 가동부를 공유한 형식의 접점

​

4. 그림과 같은 시퀀스 회로는 어떤 회로인가 ? ①

1. 블록선도

  ▣ #자동제어계 의 각 요소를 볼록으로 나타내어 입출력 신호 사이의 관계를 나타내는 계통도

가. 블록선도의 구성

  ① 전달요소 : 입력신호를 받아 적당히 변환된 #출력신호 를 만드는 신호 전달용소

  ② 화살표 : 신호의 흐름 방향을 표시하는 요소

  ③ 가산점 : 두가지 이상의 신호가 있을 때 이들 신호의 합과 차를 만드는 요소

  ④ 인출점 : 하나의 신호 R(s)를 2개 이상의 요소에 동시에 가하는데 쓰이는 신호분기요소

​

2. 전달함수

  ▣ #선형특성 을 갖는 대상의 입력과 출력 사이의 관계를 나타내는 함수

  ▣ 모든 초기값을 0으로 가정했을 때, 출력신호의 #라플라스 변환과 입력신호의 라플라스 변환의 비

가. 표준 Feedback 회로의 전달함수

1. 자동제어란 ?

​

어떤 대상 시스템의 상태나 출력을 시스템의 목적에 부합되도록 입력 신호를 기계장치로 부터 적절히 자동 조절하는 방법

​

2. 자동제어계의 분류

가. 개루프 (Open-loop) 제어계

▣ 제어 동작이 출력과 관계없이 순차적으로 진행되는 것으로 구조가 간단하고 경제적인 제어계를 개루프 제어계

     (Open-loop system)라 한다. 제어계가 부정확하고 신뢰성은 없으나 출력과 입력이 서로 독립인 제어계이다.

  ① 동작신호

    ▣ 기준입력신호와 주피드백신호와의 차로서 제어동작을 시키는 주된 신호

  ② 주피드백신호 (궤환신호)

    ▣ 출력을 기준입력과 비교할 수 있게 피드백되는 신호

  ③ 기준입력

    ▣ 기준입력요소의 출력으로 실제 제어계의 입력

  ④ 기준입력신호

    ▣ 개루프 제어계를 동작시키는 기준으로 직접 제어계에 가해지는 신호

​

나. 폐루프(Closed-loop) 제어계

  ① 출력을 되먹임(피드백 : Feedback)시켜 목표값과 비교하여 외란에 대응하여 추종 동작한다.

  ② 신뢰성은 높지만 설비비가 비싸며, 입력과 출력을 비교하는 장치가 반드시 필요하다.

다. 피드백제어계의 구성 및 용어

  ① 제어대상 (Controlled system)

    ▣ 제어의 대상으로 제어하려고 하는 기계의 전체 또는 그 일부분

  ② 제어장치 (Control device)

    ▣ 제어를 하기 위해 제어대상에 부착되는 장치로 조절부, 설정부, 검출부 등이 있다.

  ③ 제어요소 (Control element)

    ▣ 동작신호를 조작량으로 변환하는 요소이고 조절부와 조작부로 이루어진다.

  ④ 제어량 (Controlled value)

    ▣ 제어대상에 속하는 양으로, 제어대상을 제어하는 것을 목적으로 하는 물리적인 양

       예) 전동기의 회전수를 일정하게 유지시키기 위하여 전압을 변화시켰을 때의 회전수

  ⑤ 목표값 (Desired value)

    ▣ 제어량이 어떤 값을 취하도록 목표로서 외부에서 주어지는 값

  ⑥ 기준입력 (Reference input)

    ▣ 제어계를 동작시키는 기준으로 직접 제어계에 가해지는 신호를 말한다.

  ⑦ 기준입력장치

    ▣ 목표값을 제어할 수 있는 신호로 변환하는 장치

  ⑧ 외란 (Disturbance)

    ▣ 제어량의 변화를 일으키는 신호로서 제어계의 상태를 교란하는 외적 요인

  ⑨ 검출부 (Detecting element)

    ▣ 제어대상 으로 부터 제어에 필요한 신호를 인출하는 부분

  ⑩ 조절기 (Blind type controller)

    ▣ 설정부, 조절부 및 비교부를 합친 것

  ⑪ 조절부 (Controlling units)

    ▣ 제어계가 작용을 하는데 필요한 신호를 만들어 조작부에 보내는 부분

  ⑫ 비교부 (Comarator)

    ▣ 목표값과 제어량의 신호를 비교하여 제어동작에 필요한 신호를 만들어 내는 부분

  ⑬ 조작량 (Manipulated value)

    ▣ 제어장치의 출력인 제어대상의 입력으로 제어장치가 제어대상에 가해지는 제어신호

  ⑭ 동작신호 (편차)

    ▣ 기준입력과 주궤환신호의 편차인 신호로 제어동작을 일으키는 신호

  ⑮ 오차검출기

    ▣ 제어량을 설정값과 비교하여 오차를 계산하는 장치

​

3. 피드백 제어계의 특징

  ① 정확도(정확성)가 증가한다.

  ② 대역폭이 크다.

  ③ 구조가 복잡하고 설치비용이 고가이다.

  ④ 시스템의 특성변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다.

  ⑤ 반드시 입력과 출력의 비교장치가 필요하다.

  ⑥ 발진을 일으키고, 불안정한 상태로 되어가는 경향이 있다.

​

4. 자동제어시스템의 분류

 가. 제어량에 의한 분류

  ① 프로세스제어 (Process control) = 공정제어

    ▣ 온도 · 압력 · 액위 · 유량 · 밀도 · 농도 등과 같은 공정 중의 상태량을 제어량으로 하는 제어이며 외란의 억제를

         주된 목적으로 하는 제어 방식

       (예 : 석유공업, 화학공업의 공정제어)

  ② 서보기구 (Servo mechanism) = 서보제어

    ▣ 물체의 위치 · 방위 · 자체 등 기계적 변위를 제어량으로 해서 목표값의 임의의 변화에 추정하도록 구성된 시스템

         (예 : 선박, 항공기, 로봇 등 운전제어)

  ③ 자동조정 (Automatic regulation)

    ▣ 전압 · 전류 · 주파수 · 회전속도 · 장력 등의 물리량을 제어하는 시스템 (예 : 정전압장치, 발전기의 조속기)

나. 목표값에 의한 분류

  ① 정치제어 (Constant value control)

    ㉠ 일정한 목표값을 유지하는 것으로 프로세스 제어, 자동조정이 이에 해당한다. (예 : 연속식 압연기)

    ㉡ 목표값이 시간에 관계없이 항상 일정한 값을 가지는 제어

  ② 추치제어 (Variable value control)

    ▣ 목표값이 시간의 경과에 따라 변화하는 경우의 자동 제어를 말하며, 목표값의 변화가 미리 정해져 있는 경우를

         프로그램 제어, 그 변화가 임의인 경우를 추종 제어라 한다.

    ㉠ 추종제어 (Follow-up Control)

      ⊙ 미지의 시간적 변화를 하는 목표값에 제어량을 추종시키기 위한 제어로 서보기구가 이에 해당한다.

          (예 : 대공포의 포신)

    ㉡ 비율제어 (Ratio contol)

      ⊙ 둘 이상의 제어량을 소정의 비율로 제어하는 것

      ⊙ 목표값이 다른 양과 일정한 비율관계를 가지고 변화하는 경우의 제어

      ⊙ 연료의 유량과 공기의 유량과의 사이의 비율을 연소에 적합한 것으로 유지하고자 하는 제어방식

    ㉢ 프로그램 제어 (Program control) = 프로그래밍 제어

      ⊙ 목표값이 미리 정해진 시간적 변화를 하는 경우 제어량을 그것에 추종 시키기 위한제어

           (예 : 열차 · 산업로봇의 무인운전, 무조종사의 엘리베이터)

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다. 조절부 동작에 의한 분류

  ① 연속제어

    ▣ 여러 개의 제어단계가 연속적으로 연결되어 있어서 한 제어단위는 바로 앞 한 제어 단위의 제어를 받고 다음의 한

          제어단위를 제어하도록 하는 제어

   ㉠ 비례제어 (P동작)

    ▣ 비례 동작을 가하여 하는 방식의 제어를 말한다. 예컨대 실내 온도 등 제어하려는 대상의 편차값을 검출하여 편차에

        비례하는 조작량에 의하여 제어

     ⊙ 잔류편차 (off-set)가 있는 제어

     ⊙ 구조간단 (정상편차)

   ㉡ 미분제어 (D동작)

     ▣ 제어 목표값과 실현값의 차 (편차)의 시간적 변화에 비례하는 제어 신호를 조작부에 주어 미분 동작을 일으키게 하여

          실현값이 목표값에 이르는 지연시간을 작게 하는 것을 목적으로 하는 제어

      ⊙ 오차가 커지는 것을 미연에 방지하고 진동을 억제하는 제어로 rate동작이라고도 한다.

      ⊙ 지연특성이 제어에 주는 악영향을 감소한다.

      ⊙ 동작신호의 기울기에 비례한 조작신호를 만든다.

   ㉢ 적분제어 (I동작)

     ▣ 적분 동작을 가해서 실행하는 방식의 제어를 말한다. 제어량에 편차가 생겼을 때 그 편차의 크기에 따라 조작단 이동

          속도가 비례하며, 제어량의 편차가 없어질 때까지 이 동작을 계속하기 때문에 오프셋(Off-set)이 생기지 않는다.

      ⊙ 잔류편차를 제거하기 위한 제어

   ㉣ 비례적분제어 (PI동작)

    ▣ 비례 제어에 적분 동작을 가미한 것으로 제어에 있어서는 외란이 생겨서 그 프로세스 부하의 변화가 지속되는 경우에

         반드시 오프셋(Off-set)이 생기게 되나, 적분 동작을 가함으로써 편차가 지속하는 한 항상 편차를 0으로 복귀시키도록

         조작단 위치를 동작 시키기 때문에 편차가 생기지 않는다.

      ⊙ 간헐현상이 있는 제어

      ⊙ 잔류편차가 없는 제어

      ⊙ 지상보상요소에 대응

      ⊙ 이득교점 주파수가 낮아지며, 대역폭은 감소한다.

   ㉤ 비례미분제어 (PD동작)

    ▣ 비례제어와 비교해서 외란에 의한 급격한 온도변화에 대한 응답이 빠르며, 단시간 내에 제어를 안정화시킨다.

      ⊙ 목표값이 급격한 변화를 보이며, 속응효과가 있다.

   ㉥ 비례적분미분제어 (PID동작)

     ▣ 비례 적분 동작에 미분 동작을 조합시킨 최고도의 제어동작을 말한다. 제어량의 변동에 즉응하여 정정 동작을 하기

          때문에 제어 응답이 빠르고, 사이클링을 억제하며, 잔류 편차도 남지 않는다.

      ⊙ 간헐현상을 제거하기 위한 제어

      ⊙ 사이클링과 오프셋이 제거되는 제어

      ⊙ 정상특성과 응답의 속응성을 동시에 개선시키기 위한 제어

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  ② 불연속 제어

    ▣ 제어신호가 펄스나 디지털코드를 사용하는 제어

      ㉠ 2위치 제어 : ON-OFF 동작, 단속적 제어 동작

      ㉡ 다위치 제어 : 여러 단계로 제어신호를 하는 방식

      ㉢ 샘플링동작 : 전압 · 전류 · 위상을 제어

      ㉣ 시간적 비례동작 : 편차 크기에 따라 ON-OFF 시간을 조정

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【참고】

【 출제 예상 문제】

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1. 작동신호를 조작량으로 변환하는 요소이며, 조절부와 조작부로 이루어진 것은 ? ①

   ① 제어요소            ② 제어대상              ③ 피드백 요소           ④ 기준입력요소

[해설] 제어요소 (Control element) : 동작신호를 조작량으로 변환하는 요소이고, 조절부와 조작부로 구성된다.

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2. 계단변화에 대하여 잔류편차가 없는 것이 장점이며, 간헐현상이 있는 제어계는 ? ③

  ① 비례제어계      ② 비례미분제어계       ③ 비례적분제어계      ④ 비례적분미분제어계

[해설] 비례적분제어 (PI동작)

           ▣ 간헐현상이 있는 제어, 잔류편차가 없는 제어

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3. 자동제어계를 제어목적에 의해 분류한 경우를 설명한 것 중 틀린 것은 ? ④

   ① 정치제어 : 제어량을 주어진 일정 목표로 유지시키기 위한 제어

   ② 추종제어 : 목표치가 시간에 따라 일정한 변화를 하는 제어

   ③ 프로그램 제어 : 목표치가 프로그램대로 변화는 제어

   ④ 서보제어 : 선박의 방향제어계인 서보제어는 정치제어와 같은 성질

[해설] 서보 제어 : 서보제어는 추종제어와 같은 성질이다.

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4. 제어량을 조절하기 위하여 제어대상에 주어지는 양으로 제어부의 출력이 되는 것은 ? ④

   ① 제어량         ② 주피드백신호          ③ 기준입력                ④ 조작량

[해설] 조작량 (1) 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력으로 제어장치가 제어대상에 가해지는 제어신호

                       (2) 제어요소에서 제어대상에 인가되는 양

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5. 미지의 임의 시간적 변화를 하는 목표값에 제어량을 추종시키는 것을 목적으로 하는 제어는 ? ①

   ① #추종제어            ② 정치제어                ③ 비율제어                        ④ 프로그래밍제어

[해설] 추종제어 (Follow-up control) : 미지의 시간적 변화를 하는 목표값에 제어량을 추종시키기 위한 제어로

                                                          서보기구가 이에 해당된다. (예 : 대공포의 포신)

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6. 제어량에 따라 분류되는 자동제어로 옳은 것은 ? ③

    ① 정치(fixed value)제어                    ② 비율(ratio) 제어

    ③ 프로세스(Process)제어                 ④ 시퀀스 (Sequence) 제어

[해설] 제어량에 의한 분류

   ① 프로세스제어(공정제어)      ② 서보기구(서보제어, 추종제어)       ③ 자동조정

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7. 피드백 제어계의 일반적인 특성으로 옳은 것은 ? ②

   ① 계의 정확성이 떨어진다.

   ② 계의 특성변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다.

   ③ 비선형과 왜형에 대한 효과가 증대된다.

   ④ 대역폭이 감소한다.

[해설] 피드백제어(Feedback control)의 특성

   ① 정확도(정확성)가 증가한다.

   ② 대역폭이 크다.

   ③ 구조가 복잡하고 설치비용이 고가이다.

   ④ 시스템의 특성변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다.

   ⑤ 반드시 입력과 출력의 비교장치가 필요하다.

   ⑥ 발진을 일으키고, 불안정한 상태로 되어가는 경향이 있다.

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8. #서보기구 에 있어서의 #제어량 은 ? ②

   ① 유량           ② #위치                 ③ #주파수                 ④ 전압

[해설] 서보기구 : 제어량 - 위치, 방위, 자세

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9. 자동제어계에서 미리 정해 놓은 순서에 따라 각 단계가 순차적으로 진행되는 제어방식은 ? ④

   ① 피드백 제어    ② #서보제어    ③ #프로그램제어    ④ #시퀀스 제어

[해설] 시퀀스 제어 : 미리 정해진 순서에 따라 각 단계가 순차적으로 진행되는 제어    예) 무인 커피판매기

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10. 변위를 전압으로 변환시키는 장치가 아닌 것은 ? ④

① #포텐셔미터 ② #차동변압기 ③ #전위차계 ④ #측온저항

[해설] 변환요소 (변위 → 전압) : 포텐셔미터, 차동변압기, 전위차계

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11. 불연속 제어에 속하는 것은 ? ①

   ① ON-OFF 제어          ② #비례제어             ③ #미분제어                ④ #적분제어

[해설] 불연속 제어 : 2위치 제어 (ON-OFF) 제어, 샘플값 제어

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12. 제어계가 부정확하고 신뢰성은 없으나 입력과 출력이 서로 독립된 제어계는 ? ②

   ① #자동제어계          ② #개회로제어계             ③ #폐회로제어계                ④ #피드백제어계

[해설] 개회로 제어계 : 제어계가 부정확하고 신뢰성은 없으나 입력과 출력이 서로 독립인  제어계