온도를 임피던스로 변환시키는 요소는?
- 측온저항
- 광전지
- 광전다이오드
- 전자석
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 온도를 임피던스 즉 전기적 저항으로 변환하는 소자를 묻고 있다. 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 측온저항체(RTD, resistance temperature detector)는 온도를 저항(임피던스 성분)으로 직접 변환하는 센서이다.
온도에 따라 저항값이 변하는 측온저항(RTD)이 온도를 임피던스(저항)로 변환한다.
개념 한 쪽
승강기기사 전위차계 — 위치검출과 전압분배 장치
전위차계는 가변 저항의 원리를 이용해 회전이나 선형 위치를 전압 신호로 변환하는 장치다. 서보기구 제어나 위치 검출 응용에서 전압 출력으로 위치 정보를 제공하므로 위치 검출기의 대표 소자 중 하나로 이해해야 한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「전위차계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 위치→전압 변환 장치 식별 | 1 | 회전각 등 위치를 전압으로 바꾸는 소자를 고르는 능력 |
| 서보용 검출기 배치 판별 | 1 | 서보기구 제어에 사용되는 위치 검출기를 구분하는 능력 |
| 물리량→변환 소자 매칭 | 1 | 온도·임피던스 등 다른 물리량과 해당 소자를 구분하는 능력 |
뜻
전위차계는 내부의 저항체 위에 이동 접촉점(wiper)이 있어 접촉점의 위치에 따라 출력 전압이 결정되는 가변 저항기 형태의 장치다. 일정한 전압을 걸어두면 접촉점 위치 비례로 출력 전압이 바뀌므로 회전각 또는 선형 위치를 전압으로 변환할 수 있다.
서보기구 제어에서 전위차계는 위치 피드백을 생성하는 검출기기로 쓰인다. 싱크로, 전위차계, 차동변압기(LVDT) 등이 서보 시스템에서 위치나 변위를 전기 신호로 바꾸는 주요 소자이며, 전위차계는 그중 가변저항 원리를 이용하는 대표적 장치다.
전위차계는 회전각을 전압으로 변환하는 기능 때문에 회전 위치 측정에 자주 활용된다. 속도계·증폭기·변조기와 같이 신호를 처리하거나 변형하는 소자와는 역할이 구분되며, 전위차계는 직접 위치를 전압으로 변환하는 센서 역할을 수행한다.
온도나 다른 물리량의 전기적 변환 소자와 구분해야 한다. 예컨대 온도 측정에는 열전대나 측온저항(RTD), 서미스터 등이 사용되며 이들은 전위차계의 동작 원리와 다르다. 측정하려는 물리량과 대응하는 변환 원리를 먼저 확인하는 것이 중요하다.
예제
문항 유형은 보통 입력 물리량과 출력 신호를 매칭하거나 서보기구 구성 요소를 묻는다. 예를 들어 '회전각을 전압으로 변환하는 장치'라는 지문이 나오면 전위차계를 정답으로 선택한다. 서보기구의 위치 검출용 기기를 고르는 문제에서는 싱크로, 전위차계, 차동변압기(LVDT)가 위치 검출기라는 점을 근거로 정답을 선택한다.
서보기구와 프로세스 제어를 대비하는 문제도 출제된다. 프로세스 제어의 주요 변수(온도·압력·유량·액위)를 측정하는 기기는 유량계 등으로 분류되므로 전압 측정용 전위차계는 프로세스 제어용 검출기기로 보지 않는다. PLC 출력부에 설치되는 구동 장치와 보호 장치를 구분하는 문제에서는 전위차계의 역할(위치 검출기)과 열동계전기 같은 보호 기기의 역할을 구별하여 풀이한다.
대표 기출 3문항
더미스터는 온도가 증가할 때 그 저항은 어떻게 되는가?
- 증가한다.
- 감소한다.
- 임의로 변화한다.
- 변화가 전혀 없다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 서미스터의 온도 증가에 따른 저항 변화를 묻고 있다. 서미스터 중 온도가 증가하면 저항이 감소하는 음(−)의 온도계수를 가지는 NTC 서미스터가 일반적으로 사용되므로 저항은 감소한다.
PLC(Programmable Logic Controller)의 출력부에 설치하는 것이 아닌 것은?
- 전자개폐기
- 솔레노이드밸브
- 열동계전기
- 시그널 램프
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 PLC 출력부에 직접 연결되어 구동되는 장치를 고르는 문제이다. PLC 출력부는 외부의 액추에이터나 표시등 등 전기적 구동부를 직접 제어하는 쪽이며 솔레노이드 밸브, 전자개폐기, 시그널 램프 등은 출력 신호로 구동되는 부하에 해당한다.
열동계전기는 과전류 시 바이메탈의 열변형으로 접점을 동작시키는 보호 기기이므로, PLC 출력부의 구동 장치로 설치되지 않는다.
자주 묻는 물음
- 전위차계는 어떤 원리로 위치를 전압으로 바꾸나요?
- 전위차계는 가변 저항체 위의 접촉점 위치에 따라 분압되는 전압이 달라지는 원리를 이용해 위치를 전압으로 변환한다. 일정 전압을 걸어두면 접촉점 위치에 비례한 출력 전압을 얻을 수 있다.
- 서보기구 제어에서 전위차계의 역할은 무엇인가요?
- 서보기구 제어에서는 전위차계가 현재 위치를 전압 신호로 검출하여 피드백을 제공하는 검출기기로 사용된다. 싱크로와 LVDT와 함께 위치 검출의 핵심 소자 중 하나로 분류된다.
- 전위차계와 온도 변환 소자(RTD, 서미스터)는 어떻게 구분하나요?
- 전위차계는 위치(회전각·선형위치)를 전압으로 변환하는 가변저항 소자이며, RTD는 온도에 따라 저항이 변하는 측온저항으로 온도를 임피던스로 변환한다. 서미스터는 온도 보상·감지에 쓰이는 저항 소자이므로 적용 분야와 변환 물리량이 다르다.
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