8.1 브러시리스 발전기-1 (브러시리스 발전기) 8. 선박 발전시스템

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1 8.1 브러시리스 발전기-1 (브러시리스 발전기) 8. 선박 발전시스템
발전기 출력측의 교류를 정류기를 사용하여 직류로 변환하며 변환된 직류전류가 여자기의 외측 고정부분으로 공급되고 있다. 여자기의 외측은 직류전류를 받아들여 전자석이 되며 이 자석 사이를 코일 U, V, W가 회전하면 이 코일에는 교류가 발생한다. 발생된 교류를 회전정류기를 거치면 다시 직류로 변환되는데 이 직류전류를 사용하여 발전기 회전자의 계자권선을 여자시켜 전자석을 만들어 주게 된다. 그리고 회전자의 계자권선으로 만들어진 전자석이 회전하게 되면 고정자에서는 3상 U, V, W의 교류가 발생하게 된다. 브러시리스 발전기는 브러시가 없기 때문에 유지보수가 거의 필요 없고 신뢰성이 높기 때문에 요즈음의 발전 시스템에는 거의 브러시리스형 발전시스템을 사용한다. (브러시리스 발전기)

2 (브러시리스 발전기 내부 결선도) 8.1 브러시리스 발전기-2
선박 발전시스템 8.1 브러시리스 발전기-2   그림에서 발전 시스템은 고정부분과 회전부분으로 나뉘어 지는데 고정부분에는 변류기, 리액터, 정류기, 정류기 보호저항, AVR, 횡류보상 변류기, 계자권선 등이 있고, 회전부분은 여자기, 계자권선, 회전 정류기, 정류기 보호저항 등으로 구성된다. AVR에는 VR이라는 가변저항이 있는데 이 VR을 조정하면 발전기 출력전압을 수동으로 조정할 수 있다. (브러시리스 발전기 내부 결선도)

3 선박 발전시스템 8.2 자여자 발전기   그림에서 볼 수 있듯이 CT(CURRENT TRANSFORMER)와 REACTOR를 정확히 설계하고 이상적인 상태라고 가정하면 발전기에는 AVR이 필요 없게 된다. 그러나 발전기에는 자기포화, 누설리액턴스, 온도변화에 의한 권선저항 변화, 원동기의 속도변화 등이 있기 때문에 발전기에서는 AVR이 필요하게 된다. 그림의 벡터도를 보면, 무부하시는 리액터에 의한 전류에 의해 여자기가 여자되며, 발전기에 부하전류가 흐르게 되면 부하 전류와 동상인 CT의 전류가 흘러 리액터 전류와 합해져서 전체 여자전류가 되어 여자기를 여자시켜 준다. 이 상태에서 부하전류가 증가하면 단자전압은 순간 강하하지만 CT의 전류가 증가하고 따라서 여자전류가 증가하게 되고 기전력을 증가시키므로 단자전압은 다시 설정치로 복귀하게 된다. (자여자 발전기 기본 회로도)

4 (SCR 반파 분류형 AVR 원리) (SCR 반파 분류형 AVR 회로)
선박 발전시스템 8.3 SCR 반파 분류형 AVR (SCR 반파 분류형 AVR 원리) (SCR 반파 분류형 AVR 회로)

5 (전압검출 및 비교회로) 8.4 전압 검출 및 비교회로
선박 발전시스템 8.4 전압 검출 및 비교회로 (전압검출 및 비교회로) 발전기 단자전압이 변압기에 의해 강압된 후 단상 전파정류기에 의해 정류되고 저항, 축전기로 구성된 평활회로를 거쳐 맥동이 작은 직류전압으로 되어 비교회로의 입력신호가 된다. 제너다이오드와 저항에 의해 구성된다. ZD1의 단자전압은 제너전압을 유지하고 저항 R3 양단의 전압은 비교회로 입력전압에 따라 선형으로 변화한다. 비교회로의 출력은 증폭기에 가해지며 가변저항 VR1을 조정하면 비교회로의 출력을 변경하여 전압설정을 할 수 있다.

6 (점호펄스 회로 및 댐핑 회로) 8.5 점호펄스 회로 및 댐핑 회로
선박 발전시스템 8.5 점호펄스 회로 및 댐핑 회로 (점호펄스 회로 및 댐핑 회로) 비교회로의 오차신호는 트랜지스터에서 증폭되어 저항 R5를 거쳐 커패시터 C3를 충전한다. C3가 충전되면 UJT가 도통하며 C3가 급속히 방전하여 저항 R6에 펄스가 발생한다. 이 펄스로 펄스트랜스 2차에 SCR점호 펄스가 발생한다. 비교회로, 점호펄스회로 등은 응답속도가 대단히 빠른데 비해 발전기 계자회로의 시정수는 커서 발전기가 불안정한 상태로 될 우려가 있다. 이를 방지할 목적으로 댐핑회로를 구성하여 제어회로의 안정성을 높여준다.

7 (자동 동기 장치 개념도) (투입시간 설정회로)
선박 발전시스템 8. 6 자동 동기 장치 (자동 동기 장치 개념도) 삼각파의 t시간 앞선 점의 높이 식 1 구형파(미분) 높이 식 2 K : 미분회로 계수 (투입시간 설정회로) 구형파의 높이와 삼각파의 높이 가 같은 점의 시간 식 3

8 (발전기 병렬운전 및 병렬운전 조건 미충족시의 발생현상)
선박 발전시스템 8.7 발전기 병렬운전 병렬조건 발생현상 기전력 크기가 같을 것 무효횡류 발생 전압의 위상이 같을 것 유효횡류 발생 주파수가 같을 것 난조 발생 (발전기 병렬운전 및 병렬운전 조건 미충족시의 발생현상) < 발전기 병렬운전 >   발전기 병렬운전시의 조건을 나열하면 다음과 같다.       1) 발전기간의 전압의 크기를 일치시켜야 한다.      2) 발전기간 전압의 위상을 일치시켜야 한다.      3) 발전기간의 주파수를 일치시켜야 한다.      4) 발전기간의 파형을 일치시켜야 한다.   발전기 병렬조건 중 1), 2), 3)의 조건이 만족하지 않을 때 발생하는 현상은 위의 표와 같다.

9 9.1 냉동 사이클 (냉동 사이클) 9. 선박 냉동 및 공조 시스템
 압축기는 증발기에서 되돌아오는 냉매를 액화하기 쉽도록 고압의 기체로 압축하는 장치이다. 응축기는 증발기에서 냉매가 흡수한 열을 냉각수 또는 공기로서 냉각시켜 냉매를 액화하는 장치이다. 팽창밸브는 응축기로부터의 액체냉매를 증발기에서 기화하기 쉬운 저압의 액체냉매로 전환시키기 위한 장치이다. 증발기는 팽창밸브를 통과한 저온 저압의 액체냉매가 저온에서 기화하여 주위의 열을 흡수하는 곳이며 실제적으로 열교환이 일어나는 장소이다.

10 (선박 냉동 시스템) 9.2 선박용 냉동 및 공조기기 작동법 사용할 기기를 선택한다. 열교환기의 팬을 기동시킨다.
선박 냉동 및 공조 9.2 선박용 냉동 및 공조기기 작동법 (선박 냉동 시스템) 사용할 기기를 선택한다. 열교환기의 팬을 기동시킨다. 응축기에 냉각수를 공급한다. 냉동 및 공조기기 시스템의 밸브를 모두 개방한다.(압축기 흡입밸브는 조금만 연다) 압축기를 기동하고 압축기 흡입압력 및 윤활유 압력을 보면서 압축기 흡입밸브를 서서히 연다.

11 (UNLOADIG SYSTEM) 9.3 UNLOADING SYSTEM
선박 냉동 및 공조 9.3 UNLOADING SYSTEM (UNLOADIG SYSTEM) 압력스위치(냉매 저압 SWITCH)가 설정압력 이하일 때에는 UNLOADING 장치로 L.O. 압력이 작동하지 않아 스프링이 입구밸브 PLATE를 열게 되어 압축기가 회전하여도 압축 일을 하지 못하여 무부하 운전이 된다. 압축기 흡입압력이 설정 값에 도달하면 압력스위치의 전기접점이 붙어 회로가 연결된다. 회로가 연결되면 전자밸브는 L.O. 압력을 사용하여 압축 실린더 수를 조정함으로써 부하에 따른 운전을 가능하게 한다. UNLOADING 장치로 흘러 들어간 유압은 UNLOADING PISTON을 눌러 입구밸브 PLATE를 닫아 압축 일을 할 수 있게 한다. 다시 압축기 흡입압력이 설정치 이하로 떨어지면 냉매 압력스위치 접점이 떨어져 전자밸브를 닫아 유압을 차단하게 되고 스프링이 입구밸브 PLATE를 열어 냉동기는 다시 UNLOADING 운전이 된다.

12 (내부구조) (외형) 본 체 접점기구 감온통 단 자 모세동관 벨로우즈캡 온도차조정나사 온도조정나사 9.4 감온통식 온도조절기
선박 냉동 및 공조 9.4 감온통식 온도조절기 본 체 접점기구 감온통 단 자 모세동관 벨로우즈캡 온도차조정나사 온도조정나사 (내부구조) (외형) 감지부분인 감온통(Sensing bulb)안에 액체나 가스를 충전 감온통의 온도가 상승, 포화증기압이 상승하면 그 압력이 모세관을 통해 캡으로 전달 후 벨로우즈에 도달하고 조절된 스프링의 압력과 대치 벨로우즈의 이동으로 전기적 단자를 개폐 조정나사를 반시계 방향으로 돌리면 스프링의 힘이 강해져 차단 온도가 상승하고 그 반대이면 하강 함

13 (외형) (내부구조) 차압조정나사 고압압력조정나사 9.5 고압차단 스위치 압축기의 안전장치의 일종
선박 냉동 및 공조 9.5 고압차단 스위치 차압조정나사 고압압력조정나사 (외형) (내부구조) 압축기의 안전장치의 일종 정상고압보다 +4 kg/cm2 정도 높게 설정 고압이 일정압력 이상 상승하면 전동기의 전원을 차단하여 압축기를 정지 고압차단 스위치는 주로 cut out 압력만을 표시 기기가 작동한 후 복귀형태에 따라 자동 복귀형과 수동 복귀형의 두 종류가 있고 리셋버튼이 있으면 수동 복귀형임 만약 고압차단 압력스위치를 16 kg/cm2에서 접점이 떨어지도록 설정하고 압력차를 2kg/cm2 로 하면 cut out : 16 kg/cm2,, cut in : 14 kg/cm2 로 된다.

14 (내부구조) 저압압력조정나사 차압조정나사 9.6 저압차단 스위치
선박 냉동 및 공조 9.6 저압차단 스위치 차압조정나사 저압압력조정나사 (내부구조) 설정된 냉동기의 정상 저압보다 내려가면 압축기 및 응축기를 정지시킴 압축기 정지용 : 저압이 일정 이하 일 때 압축기를 정지, 압축기 보호용 용량 제어용 : 저압이 일정 이하 일 때 접점이 붙어 언로더용 전자밸브를 작동(밸브를 연다) 기기가 정지한 후 설정 값 이상으로 압축기 흡입압력이 증가하면 자동 복귀하는 자동 복귀형

15 (외형) (구조) 9.8 온도조절식 팽창밸브(Thermostatic Expansion Valve : TEV)
선박 냉동 및 공조 조절나사 밸브 스프링 니들밸브(needle valve) 밸브 시트 필터(filter) 밸브 작동 핀 벨로우즈 벨로우즈 통 모세관 밸브 본체 감온통 (외형) (구조) TEV에는 감온통(sensing bulb)이 부착 냉동장치에 사용하는 냉매와 동일 냉매가 충전되고, 증발기 출구 부착하여 출구의 냉매 온도를 감지함 벨로우즈 형식과 다이어후램 형식의 두 가지가 있고 벨로우즈 형식에는 내부 균압형(압력강하가 있을 때 사용)과 외부 균압형(압력강하가 없을 때 사용)이 있다. 본체는 증발기 가까운 곳, 냉매 분배기(distributor)의 가까운 곳에 설치 팽창밸브 직전에 전자변을 설치, 압축기가 정지하였을 때 냉매액이 증발기 내부로 유입되는 것을 방지

16 보일러 10.2 보일러의 수위 제어   보일러 운전중 가장 중요한 보일러 드럼 수위를 감지하는 장치이다. 보일러 수위를 DPT(차압 검출기)가 감지하여 FEED WATER REGULATING V/V를 조작하여 원하는 수위를 유지할 수 있다. 그림은 통상 사용하는 보일러 수위 조정 시스템의 예이다. (수위조절 시스템)

17 보일러 10.6 보일러 시퀀스도 (보일러 시퀀스 도)

18 (플레임 아이) 10.13 플레임 아이 플레임 아이의 작용
보일러 플레임 아이 (플레임 아이)  플레임 아이의 작용      - 보일러에 있어서, 중유나 가스를 연료로 사용할 때 착화하지 않은 상태에서 연료를 공급하는 것은 매우 위험하다. 그래서 착화여부를 확인하기 위한 장치를 사용하는데 불꽃의 유무를 검출하는 장치가 플레임 아이이다.     - 플레임 아이는 광전관을 이용한 것인데 불꽃으로부터 빛을 받으면 저항이 작아져서 회로를 도통시키고 빛이 사라지면 저항이 커져서 회로를 개방한다. 

19 (1) 보일러 내에 불이 붙지 않고 기름이 분사되면 위험하기 때문에
Flame Eye (1) 보일러 내에 불이 붙지 않고 기름이 분사되면 위험하기 때문에 연소실내에 화염을 감지하는 센서로 Flame Eye 시스템이 구성됨

20 (1) 제어함에서 압입 송풍기모터와 레버 1을 조절함 (2) 연료유와 증기압에서 오는 신호를 근거로 복합조정기를 조절함
보일러 자동 연소 제어 (1) 제어함에서 압입 송풍기모터와 레버 1을 조절함 (2) 연료유와 증기압에서 오는 신호를 근거로 복합조정기를 조절함 (3) 복합조정기에서는 연료유의 양과 공기 댐퍼로 들어오는 연소용 공기를 조절하여서 연소되는 정도를 제어하게 됨

21 (1) Different Pressure Transmit (DPT)을 이용한 수위 조절 시스템
보일러 수위 조절 시스템 (1) Different Pressure Transmit (DPT)을 이용한 수위 조절 시스템 (2) 1. 증기드럼과 물드럼의 압력차이를 이용하여 Diaphram을 움직여 신호를 보냄 2. 그 신호를 받은 Controller는 Feed Water. Regulating v/v를 움직여 수위를 조절함 (3) Water Level Switch에서 수위상태에 따라 신호를 보낸다면 Controller는 그 신호를 받아 Feed Water. Regulating v/v를 움직여 수위를 조절함

22 (1) Flame Eye의 간단한 동작 회로도 임 (2) 포터트랜지스터에 빛이 들어와서 도통이 되어 1815의 베이스단에
보일러 Flame Eye (1) Flame Eye의 간단한 동작 회로도 임 (2) 포터트랜지스터에 빛이 들어와서 도통이 되어 1815의 베이스단에 전류가 흘러서 1815를 도통시켜서 high 신호를 출력하게 됨 (3) RE2는 출력측과 전위차를 만들어주고 Short 되지 않도록 함

23 (1) 자기장이 미치는 공간에 있는 도선에 일정한 방향으로 운동을 시키면 일정한 방향으로 기전력이 생기는데 그 방향성에 관한
발전기 및 전동기 플레밍의 오른손 법칙 (1) 자기장이 미치는 공간에 있는 도선에 일정한 방향으로 운동을 시키면 일정한 방향으로 기전력이 생기는데 그 방향성에 관한 법칙임 (2) 발전기의 원리. (3) E = - B L v sin θ ( B= 자속, L= 도선의 길이, v= 움직이는 속도)

24 (2) 슬립링과 브러시를 통해서 전류가 나오는데 슬립링 대신 정류자가 있으면 직류 발전기가 됨
발전기 및 전동기 발전기의 원리 (1) 교류발전기 그림 임 (2) 슬립링과 브러시를 통해서 전류가 나오는데 슬립링 대신 정류자가 있으면 직류 발전기가 됨 (3) 브러시가 붙어서 돌기 때문에 브러시가 소모됨

25 (1) 고정 전기자 부분을 그림과 같이 감게 되면 우측 그림과 같은 120도 차이로 위상차가 나는 3상 기전력이 발생함
발전기 및 전동기 발전기의 원리 (1) 고정 전기자 부분을 그림과 같이 감게 되면 우측 그림과 같은 120도 차이로 위상차가 나는 3상 기전력이 발생함 (2) N= 회전수 (단위시간 분당 회전수), f= 주파수, P= 극수

26 (2) 우측의 Exciter 부분 고정계자에 전류가 공급됨 (3) 힘, 자기장이 생겨있으므로 플레밍의 오른손 법칙에 의해
발전기 및 전동기 Brushless 발전기 (1) 엔진에 의해 회전자는 돌아감 (2) 우측의 Exciter 부분 고정계자에 전류가 공급됨 (3) 힘, 자기장이 생겨있으므로 플레밍의 오른손 법칙에 의해 회전 전기자에 전류가 발생함 (4) 이 전류는 정류기를 통해 회전계자에 공급하여 극을 갖게 해서 Exciter 부분과 반대로 고정 전기자에 전류를 발생시킴 (5) 회전자와 고정자가 따로 떨어져서 독립된 형식을 취하므로 브러시 같은 연결부분이 필요 없음

27 (2) 계자에 흐르는 전류의 양을 조절하여 유도되는 전압을 조절하며,
발전기 및 전동기 제어시스템 (1) SCR을 이용한 AVR 회로도 임 (2) 계자에 흐르는 전류의 양을 조절하여 유도되는 전압을 조절하며, 전압을 높이려면 계자에 흐르는 전류를 더 많이 흘려주고 전압을 낮추려면 계자에 흐르는 전류 양을 줄여 줌 (3) D에서 적합한 전압으로 감압한 후 제너다이오드의 정해진 전압 이상이 걸리면 트랜지스터를 도통시켜 SCR의 게이트 단자를 도통시키면, 많은 전류가 SCR쪽으로 흐르기 때문에 계자로 가는 전류의 양이 줄어 들므로, 전압을 낮출 수 있음

28 (1) 전자기 유도는 자기장 속에서 도선이 움직이거나 자기장이 변할
발전기 및 전동기 렌츠의 법칙 (1) 전자기 유도는 자기장 속에서 도선이 움직이거나 자기장이 변할 때 도선에 전류가 흐른다는 것인데 이를 패러 데이의 법칙이라고 함 (2) 렌츠의 법칙은 유도되는 전류의 방향을 정의한 법칙임 (3) 전류가 흐르는 방향은 그 전류가 만드는 자력선이 원래의 자력선의 변화를 방해하는 방향이 됨

29 (1) 1차 코일에 스위치를 닫는 순간 전류가 흘러서 1차 코일이 여자 되어 위의 그림처럼 자기력선이 나오게 됨
발전기 및 전동기 상호유도 (1) 1차 코일에 스위치를 닫는 순간 전류가 흘러서 1차 코일이 여자 되어 위의 그림처럼 자기력선이 나오게 됨 (2) 그 자기력선의 영향이 2차 코일에 미쳐서 렌츠의 법칙으로 2차 코일에 자기가 유도되어 그림과 같은 방향으로 전류가 흐르게 됨 (3) 상호유도작용

30 (1) 상호유도작용의 원리로 감은 권선수의 비로 전압을 조절할 수 있음 (N: 권선 감은 횟수, I: 전류, V: 전압)
발전기 및 전동기 변압기 (1) 상호유도작용의 원리로 감은 권선수의 비로 전압을 조절할 수 있음 (N: 권선 감은 횟수, I: 전류, V: 전압) (2) 밑의 그림은 가변 변압기로 핸들을 돌려서 권선비를 조절할 수 있는 슬라이닥 임

31 (1) 비례제어는 일반적으로 P 제어라고 하며 비례대역에 따라 제어가 수행됨
PID 제어 P제어 (1) 비례제어는 일반적으로 P 제어라고 하며 비례대역에 따라 제어가 수행됨 (2) 목표값에 추종하는 시간이 PI, PID에 비해 많이 걸림

32 T t H.F.O SERV.TANK 21.5.2 P제어 steam Cascade Tk controller
PID 제어 P제어 H.F.O SERV.TANK steam Cascade Tk 감도가 클 때 : 헌팅 off-set 감도가 작을 때 : 응답속도 느림 t T 감도조절 : 편차발생 controller (1) 상기의 그림은 스팀을 활용해 P제어를 활용하여 있는 연료유 탱크의 온도제어를 수행하는 계통을 도시한 그림임

33 (2) 노즐 간격이 좁아지면 공기압력이 높아지고, 공기압력은 벨로
PID 제어 공압식 P 제어기 (1) 공기압 식 P 제어의 구성도를 도시한 것임 (2) 노즐 간격이 좁아지면 공기압력이 높아지고, 공기압력은 벨로 에 영향을 주고, 동시에 Diaphram valve에 영향을 주어 원하는 값으로 조정을 하고, 동시에 Flapper을 위로 상승시켜 동작을 추게 함

34 (1) 파이로트 릴레이는 다이어프램에 제어공기가 전달되도록 하는 릴레이이며, 파이로토 밸브에 의해 제어 됨
PID 제어 PILOT RELAY (1) 파이로트 릴레이는 다이어프램에 제어공기가 전달되도록 하는 릴레이이며, 파이로토 밸브에 의해 제어 됨

35 (1) PI제어는 비례적분제어로 오차를 보정하여 목표치에 가능한 빨리 추종하도록 하는 제어기법 임
PID 제어 PI 제어 (1) PI제어는 비례적분제어로 오차를 보정하여 목표치에 가능한 빨리 추종하도록 하는 제어기법 임 (2) 선박의 온도제어분야에 많이 활용되는 제어기 임

36 T t 21.5.5 PI 제어 STEAM F.O PURIFIER BY-PASS
PID 제어 PI 제어 controller BY-PASS RETURN CASCADE TK STEAM F.O PURIFIER 적분시간 짧을 때 : 헌팅 적분시간 길 때 : 응답속도 느림 t T 적분시간 조절 : 응답에 시간 지연 있음 off-set 소멸 Set-point 80 ℃ SUCTION F.O HEATER (1) 상기 그림은 연료유 청정기에 적용한 PI 제어기의 실레를 도시한 것으로, 일반적으로 선박에서 가장 많이 활용함

37 (1) PI 제어기는 P 제어기에 적분 Bellows가 추가된 것으로 적분
PID 제어 공압식 PI 제어기 (1) PI 제어기는 P 제어기에 적분 Bellows가 추가된 것으로 적분 Bellows에 의해 Flapper의 과도한 움직임을 억제하여 효과적인 제어가 되도록 함

38 (1) PID 제어는 비례 미분 및 적분 제어로 목표치에 가장 잘 추종하도록 하는 제어기임
(2) 적분동작은 과거오차를 억제하고, 미분동작은 미례의 동작을 예측하 여 제어하는 제어기법 임

39 (1) 상기 그림은 PID제어기법을 적용한 해수 계통의 제어시스템을 도시한 그림 임
cooler LOW SEA CHEST HIGH SEA CHEST OV’BD S.W P/P controller 미분시간 길 때 : 헌팅 t 미분시간 짧을 때 = PI 동작 미분시간 조정 : 응답속도 개선 T (1) 상기 그림은 PID제어기법을 적용한 해수 계통의 제어시스템을 도시한 그림 임

40 (1) PID 제어기는 P 제어기에 적분 및 미분 Bellows를 부가한 것으로

41 (1) 가버너에 의한 속도 제어과정을 도시한 것으로 스프링과 플라이
PID 제어 속도제어 (1) 가버너에 의한 속도 제어과정을 도시한 것으로 스프링과 플라이 웨이트의 상호작용에 따라 마지막에 연결된 연료 래크(Fuel Link)가 연결된 액추에이터의 변위에 의해 엔진속도가 제어됨

42 버스 신호선의 묶음(데이터의 통로) 인터페이스 2개의 장치 사이의 결합(접속장치) 프로토콜 통신 규약 DTE - DCE
21.6 통신 용어정리 통신 버스 신호선의 묶음(데이터의 통로) 인터페이스 2개의 장치 사이의 결합(접속장치) 프로토콜 통신 규약 DTE - DCE 송,수신 장치 (1) 신호를 실어나르는 버스, 이를 연결하는 인터페이스, 신호전송의 방법 및 규칙을 정리한 프로토콜, 송수신장치 등으로 제어 및 감시 신호를 처리 함

43 (1) 들어오는 신호는 아날로그신호이고 우리가 처리할 수 있는 신호는
통신 Data Transformation t 홀드회로 A/D 변환기 디지털 처리기 D/A 파형복원용 아날로그 파형 샘플링 회로 (1) 들어오는 신호는 아날로그신호이고 우리가 처리할 수 있는 신호는 디지털신호이므로 신호를 아날로그신호에서 디지털신호로 바꾸어야 하며, 다시 신호를 보낼 시에는 아날로그신호형식으로 바꾸어 보냄 (2) 1. 아날로그 파형이 들어오면 샘플링 회로로 일정한 시간으로 샘플 링하여 그 값을 받음 2. 디지털 처리기에서 신호를 처리한 다음 D/A Converter를 지나 파형복원용 홀드회로를 (한 신호의 값을 유지시켜 다른 신호 값과 이어져 연속되도록 만들어줌.) 지나 아날로그신호로 나가게 됨

44 (1) 기준전원에 의해 변환의 기준 값을 제공하고, 입력신호가 들어오면
통신 A /D Converter R Vi 입력 A/D변환기 기준전원 축차 비교제어 로직 (레지스터 내장) 변환 시작신호 클록 디지털 출력 축차비교형 A/D컨버터 (1) 기준전원에 의해 변환의 기준 값을 제공하고, 입력신호가 들어오면 축차 비교제어 로직에 의해 비교되어 최적의 디지털 값을 출력 함

45 기 준 전 압 량 21.6.4 D/A Converter 가중전류형 D/A변환기
통신 D/A Converter 기 준 전 압 량 +Vref 1 in-1 2 R in-2 i2 i1 i0 전류스위치 ㅡ + 궤환저항 출력전압 D/A 출력전류 I V0 = ㅡRF x I n-bit 디지털 출력(Nin) MSB LSB 가중전류형 D/A변환기 (1) D/A 컨버터는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 것으로 컴퓨터 등에서 처리된 디지털 신호를 아날로그로 구동되는 액추에 이터에 공급하기 위해 필요한 것임

46 (1) 단 방향 통신 : 송신에서 수신으로 한 방향으로만 통신이 가능함
통신방식 송신장치 수신장치 송수신장치 단 방향 통신 반 이중방식 통신 전 이중방식 통신 (1) 단 방향 통신 : 송신에서 수신으로 한 방향으로만 통신이 가능함 (2) 반 이중방식 통신 : 송신과 수신이 양방향으로 통신이 가능한데 한쪽이 송신이면 한쪽은 수신이 되어야 함 (3) 전 이중방식 통신 : 전화기처럼 송신과 수신이 동시에 가능함

47 (1) 직렬통신은 8비트경우 한 선으로 신호를 8번를 보내는 것이고
직렬통신과 병렬통신 (1) 직렬통신은 8비트경우 한 선으로 신호를 8번를 보내는 것이고 병렬통신은 8비트경우 8개 신호를 한꺼번에 보내는 통신 방식임 (2) 한꺼번에 신호를 보내어 주기 때문에 병렬통신이 직렬통신보다 빠름

48 (1) 여러 개의 글자의 묶음(메시지)을 동시에 전송함 (2) 메시지간에 휴지시간이 없음 (3) 버퍼가 필수적임
통신 동기방식 (1) 여러 개의 글자의 묶음(메시지)을 동시에 전송함 (2) 메시지간에 휴지시간이 없음 (3) 버퍼가 필수적임 (4) 전송 속도가 빠름 (5) 송신기와 수신기의 동기(Clock)가 맞아야 함 (6) 동기용 신호 (동기 코드 또는 Flag) 가 데이터 앞에 옴

49 (1) 송신기와 수신기가 서로의 Clock을 맞출 필요가 없음 (2) 한번에 한 글자씩 전송한함
통신 동기방식 (1) 송신기와 수신기가 서로의 Clock을 맞출 필요가 없음 (2) 한번에 한 글자씩 전송한함 (3) 각 글자 마다 Start – Stop Bit 가 있어 Bit 에 의해 동기를 맞춤 (4) 글자간에는 휴지시간이 있음 (5) 버퍼가 필요하지 않음

50 (1) RS - 232는 많은 신호 선이 있으나 RX, TX, GND 3선만으로 통신이 가능함
RS – 232c (1) RS - 232는 많은 신호 선이 있으나 RX, TX, GND 3선만으로 통신이 가능함 (2) 여기서 GND가 신호의 기준을 잡아주어야 주고 받는 신호의 HIGH, LOW를 알 수 있음 (3) RX 와 TX 는 서로간 연결할 때 바꾸어서 연결해야 함

51 (1) 전압을 올려서 송신하는 이유는 통신이 하면서 생기는 전압의 손실 때문임
RS – 232c 통신의 전압레벨 및 잡음 여유 (1) 전압을 올려서 송신하는 이유는 통신이 하면서 생기는 전압의 손실 때문임 (2) 수신측의 전압레벨이 높으면 전압레벨이 낮은 경우보다 잡음의 영향을 덜 미치게 되어 좀더 안전하게 통신을 할 수 있음 (3) 그림에서 Invalid 부분이 잡음 영역이 됨

52 (1) PIC16F84와 컴퓨터간의 통신을 위한 회로도임
RS – 232c 회로도 (1) PIC16F84와 컴퓨터간의 통신을 위한 회로도임 (2) PIC16F84와 컴퓨터간의 전압 레벨이 다르기 때문에 MAX232로 전압을 올려서 컴퓨터로 송신을 함

53 (1) 일종의 DC- DC Converter로 RS – 232c 통신을 할 경우 전압의
MAX 232 (1) 일종의 DC- DC Converter로 RS – 232c 통신을 할 경우 전압의 손실을 생각하여 전압을 올려주는 역할을 함

54 (1) 직렬통신인 RS-422은 RS-232C가 가지고 잇는 전송거리의 문제
점을 개선한 것으로 신호 전송거리가 1.2 Km까지 가능 함

55 (1) RS-485는 다중 제어가 가능한 것으로 485 컨버터를 이용하여 다중신호처리를 수행할 수 있음
통신 RS – 485 (1) RS-485는 다중 제어가 가능한 것으로 485 컨버터를 이용하여 다중신호처리를 수행할 수 있음

56 21.6.14 비교 (1) 상기 표는 통신 방식의 특성을 정리한 것임 Specification RS232C RS423
동작 모드 Single-Ended  Differential  최대 Driver/Receiver 수 1 Driver 1 Receiver 10 Receivers 32 Drivers 32 Receivers 최대 통달거리 약 15 m 약 1.2 km 최고 통신속도 20 Kb/s 100 Kb/s 10 Mb/s 지원 전송방식 Full Duplex Half Duplex 최대 출력전압 ±25V  ±6V  -0.25V to +6V -7V to +12V 최대 입력전압 ±15V  ±12V  -7V to +7V (1) 상기 표는 통신 방식의 특성을 정리한 것임

57 (1) M/E, G/E, BLR에서 나오는 신호들과 컨트롤 신호들를 RS-232C 통신을 이용하여 I/O Box로 주고 받음
통신의 개념도 RS - 232 RS - 485 Gateway – Interface converter 메인엔진 발전기 보일러 RS- 232 I/O Box Computer (1) M/E, G/E, BLR에서 나오는 신호들과 컨트롤 신호들를 RS-232C 통신을 이용하여 I/O Box로 주고 받음 (2) I/O Box에서 Gateway – Interface Converter간의 통신은 다중 통신이므로 RS – 485 통신을 이용하여 신호를 처리하게 됨 (3) 처리한 신호를 다시 RS – 232C통신으로 컴퓨터간에 신호를 주고 받게 됨

58 (1) M/E, D/G에서 각 센서들의 신호를 보냄 (2) CPU에서 약속된 프로토콜로 값들을 송신하게 됨
통신 통신의 개념도 M/E D/G I.O PROCESSOR 각 방 알람기 컴퓨터 프린터 CPU MAX 232칩 232/422 Convertor 신호레벨상승 프로토콜 문자를 아스키코드 로 변환 $=> 센서 로 값들 측정 약속된 프로토콜로서 값들을 처리 송신 Cable 을 통해 출력을 전달 멀티연결 아스키코드 의 출력을 다시 문자로 바꾸어 컴퓨터에 뿌린다 => $ 센싱한 값들을 표시 RS232 포트 내의 신호선 차례 신호레벨하강 (1) M/E, D/G에서 각 센서들의 신호를 보냄 (2) CPU에서 약속된 프로토콜로 값들을 송신하게 됨 (3) MAX232칩에 들어와 신호 전압 레벨을 상승하여 통신 적정 신호 레벨로 맞추어 줌 (4) 다시 컴퓨터나 I.O PROCESSOR에 맞는 신호 레벨로 바꾸어 보내며, 컴퓨터에선 신호를 처리하여 모니터에 나타내어 주거나 I.O PROCESSOR에선 이상이 있을 경우 각 방 경보기를 울려주는 역할 을 함

59 (1) 각종 센서에서 받은 신호들을 A/D 변환기로 통해 디지털 신호로 변환 시킴
통신 선박 적용 사례-1 센서- 열전대 A/D 변환기 MCU CRT (1) 각종 센서에서 받은 신호들을 A/D 변환기로 통해 디지털 신호로 변환 시킴 (2) 디지털 신호로 바뀐 신호들을 MCU에서 처리하여 보내줌 (3) 받은 신호를 CRT에 보내어 우리가 ERC에서 화면으로 볼 수 있도 록 해줌