액추에이터·솔레노이드 Q&A

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  김용광 (2006-12-01 10:46:35, Hit : 5550
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 구동회로의 다이오드 연결법


모두들 안녕하세요,, ^^
또 궁굼한 사항이 생겨서,, ㅋㅋ

제가 셈플을 만드는데,, 보빈에 코일을 감고 코일과 다이오드를 연결하고 와이어를 연결하였습니다.
코일과 다이오드와 wire를 한꺼번에 연결하고 솔더링작업을 하였습니다.
작업을 마치고 작동테스트를 하려고 전원을 연결하였는데 다이오드 플러스극 쪽 와이어와 파워서플라이의 플러스극을 연결하고 다이오드 마이너스 극 쪽 와이어와 파워서플라이 의 마이너스극을 연결하였는데 작동을 하지 않더라구요,, 그래서 반대로 연결을 하고 테스트를 하니까 작동이 되었습니다.
그래서 그 다음 셈플은 다이오드 극을 바꿔작업을 하였는데 그래도 마찬가지 결과가 나왔습니다.
그리하여 이번엔 코일의 양끝을 바꿔서 연결 하였는데 이렇게 하니까 제데로 된 극에 연결하여 작동이 되더라고요,, 다이오드가 방향성이 있고 역전류를 막아주는 역할을 한다는 건 알고있었는데 코일과 와이어를 연결할 때 어떻게 해야하는 것인지 잘 모르겠습니다. 그리고 제가 연결한 방식이 맞는지도 확실치 않구요,, 제가 연결한 방식을 사진으로 올리겠습니다 문제점이 있는지 확인해주시면 감사하겠습니다.

일단, 제 소견으론 제가 연결한것이 병렬연결인거 같은데, 다이오드를 병렬로 연결하는 것이 맞는지,,
또 병렬연결이 맞다면 역전류가 어떻게 다이오드를 통하여 차단되는지 궁굼합니다,,

질문이 두서없습니다,, ㅡㅡ;



천창열 (2006-12-01 19:32:41)
우선 다이오드가 무었인지와 코일에서 다이오드를 왜? 사용하는지 부터 아셔야겠네요.

다이오드는 익히 알고 계시듯이 전류가 한쪽방향으로만 흐르고 반대방향으로는 흐르지 않습니다.
원리는 다르지만 결과적으로 이는 마치 튜브에 공기를 주입하는 수동 펌프를 연상해 보시면 공기가 한쪽방향으로만 통과하는 것과 비슷합니다.
이때 공기가 들어오는 곳과 나가는 곳을 잘못 연결하면 튜브에 공기 주입이 안되겠지요!
다이오드 연결도 마찬가지로 그림의 경우 흰띠가 있는 곳이 캐소우드로 이곳을 (+)단자로 반대쪽을 (-)단자에 연결해야 합니다.
잘못 연결할 경우 다이오드에 과전류가 흘러 동작이 안됨은 물론이고 다이오드의 파손 및 경우에 따라 시스템이 파괴될 수 있으므로 주의하셔야 합니다.

그럼 다이오드를 사용하지않아도 동작이 잘 되는 것 같은데 왜 골치아프게 다이오드를 사용할까요?
바로 코일에 전원투입 중단(Power Off)시 순간적인 전압 서지(Surge)에 의한 코일의 피복 보호 및 시스템 오작동을 예방하기 위해 사용합니다.
이때의 서지 전압 수식은 Vsurge = L*di/dt 로 주어지며 사용조건에 따라 틀리지만 약 인가전압의 20배 정도 보시면 됩니다.
여기서 다이오드는 서지 전압을 다이오드의 순방향전압(Vf = 0.7 : 실리콘다이오드의 경우)로 감소시켜 주는 역활을 하는데, 이를 스너버(Snubber) 회로라 합니다.
단, 이 경우는 단방향 스너버로 DC에서만 사용이 가능하고 AC 의 경우는 양방향이므로 RC 또는 CRD(커패시터,저항,다이오드) 스너버회로를 사용합니다.
권기태 (2006-12-02 13:46:29)
역시 솔레노이드의 구동회로는 천창열 회원님이 해결을 해주세요. ^^

저도 예전부터 구동회로의 스너버 회로에 대해 궁금한게 있었는데 추가로 질문 드려도 될까요?

제가 알고 있는 스너버 회로는 아래의 3가지가 있습니다.
1. 코일의 - 단자와 GND 사이에 저항과 다이오드를 직렬로 연결하는 방법
2. 코일의 - 단자와 GND 사이에 제너 다이오드를 연결하는 방법
3. 코일의 + 단자와 - 단자 사이에 역방향을 다이오드를 연결하는 방법

궁금한 사항은
솔레노이드의 구동회로를 설계할 때 상기의 3가지 방법 중에서 아무거나 사용해도 되는 건가요?
혹 각 방법의 차이나 장단점이 있다면 설명을 부탁드립니다.

감사합니다.
천창열 (2006-12-04 09:51:26)
역시 솔레노이드 권위자 답습니다.

권기태님이 질문하신 내용은 모두 DC 에서의 스너버 회로가 되겠군요.

다이오드를 보면,          ①(Anode)    ─▶│─    ②(Cathode)

A) 1.의 경우와 3.의 경우가 서로 다른 방향으로 연결한 것으로 말씀하셨는데, 3.의 방향이 맞는 것 같습니다.
기본 연결은 "(-)단자 -> R(저항) -> D(① Anode) -> D(② Cathode) -> (+)단자" 로 연결되어야 올바른 연결이 됩니다.
여기에서 저항은 다이오드를 보호할 목적으로 사용되어지는데 대부분의 경우 시간이 짧고, 코일의 내부저항이 있어 다이오드가 파손될 가능성이 희박하므로 삭제하는 것이 일반적입니다.

B) 만일 다이오드를 반대방향으로 연결["(-)단자 -> D(② Cathode) -> D(① Anode) -> (+)단자"] 할 경우를 생각해 보면 솔레노이드 On 시에 코일의 양단에 다이오드 순방향 전압(약 0.7V)이 걸려 솔레노이드 동작이 안됨은 물론이고 Diode나 Power Supply 관련 부품이 파손될 수 있으므로 주의하셔야 합니다.

C) 다이오드와 똑같이 연결된 모습으로 제너다이오드를 사용할 수 있는데, 이는 On 방향에서 제너전압 이상의 전압서지를 제거할 목적으로 사용합니다.
이때 주의사항은 제너전압이 반드시 공급전압보다 커야 된다는 사실입니다.
제너전압이 공급전압보다 작을 경우는 B)의 경우와 비슷한 결과를 초래합니다.

D) 이밖에 Switching Power Supply 및 AC 전원용으로 다이오드와 제너의 직렬결합, 저항과 커패시터 직렬 등 다양한 형태의 스너버 회로가 연구 및 사용되고 있는데, 에너지 회생형 스너버 회로등 깊이있게 파고 들면 무척 어려운 전력전자 분야라 할 수 있습니다. 저도 이쪽 전문가는 아니라 일반적인 내용밖에는 잘 모릅니다.

E) 어쨋든 제가 강조하고 싶은 것은 기본 원리를 이해하시고 정확한 사용을 하시길 바라는 것입니다.
가장 기본 적인 "DC 에서의 다이오드 연결방법"과 "AC 에서의 R-C 스너버 회로구성"이 둘만 정확히아셔도 특별한 경우을 제외하고는 거의 해결이 되리라 생각되어 집니다.
권기태 (2006-12-04 17:59:04)
좋은 답변 너무 감사드립니다.

그리고 권위자란 표현은 저에게는 전혀 어울리지 않습니다.
아직도 경험이 부족하고 모르는 것이 너무 너무 많습니다.
앞으로 많은 조언을 부탁드립니다.

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