한빛출판네트워크

제공: 한빛미디어 네트워크 기사

저자: 김범준
출처: 뇌를 자극하는 하드웨어 입문 : 만들면서 이해한다 Chapter 2.



가장 기본적인 부품인 LED를 점등시켜보겠습니다.

전자회로의 가장 기본적인 부품인 LED를 점등시켜 보고, LED를 점등하기 위하여 사용된 각 부품의 명칭과 기능을 알아봅니다. 이번 장에서 제작할 회로는 초등학교 시절 건전지에 꼬마 전구를 전선으로 연결하여 불을 반짝이던 것을 회상하며 만든다면 그다지 어렵지 않을 것입니다. 이 장은 하드웨어의 가장 기본적인 사항이며, 쉬운 부분이므로 즐겁게 공부해 나아가기 바랍니다.

이 장에서 습득할 수 있는 지식

① 실제 제작을 통해 회로를 만드는 방법 습득
② 전원과 그라운드의 역할
③ 각종 부품의 부품도와 기능

[Section 1] 사용할 부품과 회로도

LED를 점등시키는 회로를 만들기 위해서는 부품들과 회로도가 필요합니다. 이 절에서는 필요한 부품들에는 어떠한 것이 있고, 회로도는 어떻게 구성되었는지 살펴보도록 하겠습니다.

준비사항

LED를 점등시키는 회로를 만들기 위해서는 다음과 같은 부품들이 필요합니다(각 부품들의 기능에 대해서는 이 장의 뒷 부분에서 설명하고 있습니다). 일단 다음과 같은 부품들이 필요하다는 것만 염두에 두기 바랍니다.



① 만능기판 작은 것 1개(8.5cm x 8.5cm)
② LED 소자 1개
③ 레귤레이터 7805 1개( ‘7805’는 레귤레이터의 한 종류를 나타내는 이름)
④ 건전지 9V 1개
⑤ 건전지 스냅
⑥ 푸쉬 버튼 스위치 1개
※ 전선 50cm, 인두, 실납, 핀셋, 니퍼와 함께 위의 부품을 준비하기 바랍니다.

회로도와 완성 사진

[그림 2-1]과 [그림 2-2]는 각각 이번 장에서 제작할 회로의 회로도와 완성 사진입니다. 회로도의 각 부품에 매겨진 번호는 완성 사진의 부품에 매겨진 번호와 일치합니다.


[그림 2-1] 회로도

하드웨어에서의 회로도는 소프트웨어에서의 플로우차트와 같은 것으로 그 회로에서 각 부품이 어떠한 기능을 하고, 그 회로에서 전기, 데이터 등이 어떠한 흐름을 가지는지에 대한 것 등 그 회로의 모든 것이 나타나 있습니다.

회로도는 소프트웨어에서의 플로우차트와 마찬가지로 하드웨어의 제작 과정에 사용되고, 회로의 디버깅에도 중요한 역할을 합니다.

회로도는 제품 개발이 진행되는 동안 그 제품에 관련된 개발자들 사이에서 커뮤니케이션의 매개체가 되기도 합니다.

이 책에서는 [그림 2-1]과 같이 매우 간단한 회로도부터 나중에 등장할 컴퓨터 회로를 설계한 비교적 복잡한 회로도까지 다루게 됩니다. 책에 나온 회로도는 설명과 함께 보면 이해가 가능한 수준의 것들이며 이 책을 마칠 때면 어느 정도의 회로도를 보는 방법을 습득하게 될 것입니다. 회로도라는 것은 플로우차트의 기호들과 마찬가지로 어느 정도만 익히면 불편없이 사용할 수 있습니다. 회로도나 플로우차트나 중요한 것은 기호들이 아니라 그것을 그린 사람의 의도를 파악하는 것이라고 할 수 있습니다.

이 책을 다 읽은 후에 회로도를 보는 법이나 하드웨어를 더 알기 위하여 필요한 사항들은 맨 뒤에 있는 부록에서 설명합니다.


[그림 2-2] 회로의 완성 사진

[Section 2] 회로 실습

그럼 부품을 차례로 삽입해 보겠습니다. [그림 2-1]의 회로도와 [그림 2-2]의 완성 사진을 본 후 아래의 설명에 따라 만능기판의 홀에 하나씩 삽입합니다. 위치가 조금 달라도 무관하지만, 대강의 위치는 맞추어 삽입하도록 합니다. 각 부품에 매겨진 번호는 회로도와 완성 사진에서 일치하므로 참고하기 바랍니다.

1. 건전지 스냅을 부착시키고 납땜합니다.


[그림 2-3] 건전지 스냅의 부착

이 부분은 회로에 전기를 공급해 주는 부분입니다. 전선의 피복이 벗겨져 있는 부분을 납땜하여 부착시키는데, 빨간색이 (+)극이고 검은색이 (-)극이라는 것을 염두에 두고 빨간색 선을 회로의 위쪽에, 검은색 선을 회로의 아래쪽에 부착합니다.

2. 레귤레이터를 삽입하고 납땜합니다.


[그림 2-4] 레귤레이터의 부착

레귤레이터는 다리를 3개 가지고 있는데, 각각은 다른 기능을 합니다.

[그림 2-4]에서 보는 것과 같이 동그란 구멍이 있는 방열판이 뒤로 가도록 삽입합니다. 앞에서 보았을 때 제일 왼쪽에 있는 핀(input)은 전원(건전지, 어댑터 등)의 (+)극에 연결되고, 가운데에 있는 핀(ground)은 전원의 (-)극에 연결되며, 제일 오른쪽에 있는 핀(output)은 회로의 (+)극에 연결됩니다.

3. LED를 삽입하고, 납땜합니다.


[그림 2-5] LED의 부착

가정용 전구는 (+), (-)극에 관계없이 전원을 투입하면 발광하지만, LED에는 극성이 존재합니다.


[그림 2-6] LED의 구조

[그림 2-6]에 보이는 바와 같이 LED는 투명 플라스틱 안에 서로 떨어져 있는 금속을 가지고 있습니다. 안쪽의 금속이 1자 모양인 부분과 연결된 바깥쪽 핀이 (+)극이고, 안쪽의 ㄱ자 모양인 부분과 연결된 핀이 (-)극입니다. 핀을 기준으로 보면 다리가 긴 쪽이 (+)극이고 짧은 쪽이 (-)극입니다. (+)극 부분을 애노드(Anode)라고 하고, (-)극 부분을 캐소드(Cathode)라고 합니다.

(+)극이 레귤레이터의 오른쪽 핀과 연결되어야 함을 염두에 두고 만능기판에 LED를 삽입합니다.

4. 푸쉬 버튼 스위치를 삽입하고 납땜합니다.


[그림 2-7] 푸쉬 버튼 스위치의 부착

스위치에는 본래 극성이 존재하지 않으므로 어느 방향으로 삽입해도 관계없지만, 이 실습에서 푸쉬 버튼 스위치를 자세히 보면 정사각형이 아닌 직사각형입니다. 이 스위치는 짧은 변 쪽의 2핀을 연결해야만 스위치의 연결/차단 작동이 유효해집니다. 이 장에서는 4핀 스위치를 사용할 경우를 설명했으나 2핀 스위치를 사용해도 상관 없습니다.

[그림 2-7]에서 스위치가 만능기판에 삽입된 모습을 보며 만능기판의 구멍의 수를 잘 세어보고 똑같이 삽입하여 납땜하도록 합니다. 긴 변과 짧은 변의 핀만 구별한다면 (+)/(-)의 극성은 어느 쪽으로 하든지 관계없습니다.

5. 각 부품을 전선으로 연결합니다.


[그림 2-8] 전선의 연결

전선의 피복을 벗긴 후 각 부품의 납땜이 되어 있는 부분을 녹여 전선을 부착시킵니다. 납이 부족하다면 조금 더 추가하여 전선을 부착시킵니다.

[그림 2-8]과 같이 피복을 완전히 벗긴 전선 여러 가닥을 꼬아서 연결하도록 합니다. 회로 안에서 전선과 전선이 교차하며 접촉하지 않는다면 이렇게 연결하는 것이 피복을 입힌 채로 납땜하는 것보다 편리합니다. 납땜을 할 때 핀셋을 사용하여 전선을 눌러가며 작업하면 훨씬 수월할 것입니다.

6. 납땜 밖으로 나와 있는 핀들을 니퍼로 자릅니다.


[그림 2-9] 니퍼로 손질

7. 건전지를 연결하고, 스위치를 눌러서 LED가 점등하는지 확인합니다.

실험을 할 때에는 각 부품의 핀이 의도한 바와 달리 전기가 통하지 않도록 나무 책상에 올려 놓고 하거나, 종이를 깔고 그 위에 회로기판을 놓고 하기 바랍니다.