(1) 릴레이란?
릴레이란 스위치와 비슷하다. 보통 스위치는 사람 손으로 ON & OFF한다고 생각하면 된다. 하지만 릴레이는 보통 스위치와 다르게 5V와 0V로 ON & OFF시킨다.
작동하기 위해 필요한 전압은 낮지만, 입력될 수 있는 전압은 높다. 그래서 낮은 전압을 이용하여 높은 전압을 제어하는데 많이 사용한다.
(우리가 릴레이와 GPIO를 이용하여 헤어드라이기를 ON/OFF하는 것과 똑같은 원리)
릴레이의 원리
릴레이 내부에는 "전자석(코일)"을 포함하고 있다. 코일은 전기가 흐르면 자성이 생기게 되고, 전기가 흐르지 않으면 자성도 사라지게 된다.
즉 전원을 공급하면 릴레이 내부에 있는 전자석이 자석이 되어 옆에 있던 철편을 끌어당겨 ON이 된다.
** 전자석은 전류가 흐를 때만 자석이 되고, 전류를 끊으면 자석의 성질을 잃게 된다. 직선으로 펼쳐져 있는 전선보다는 코일처럼 감아주는게 힘이 더 강해진다.
릴레이의 종류
1) 전자기 릴레이 : 일반적인 전기 기계식 릴레이로 반응속도가 느리고, 노이즈가 발생함
2) 반도체 릴레이 : 반도체 소자를 이용하여 전자기 릴레이의 단점을 보완함
내용 출처 : https://gdnn.tistory.com/45
(2) NPN & PNP
<공통점>
**B: Base , C : Collector, E: Emitter
NPN과 PNP는 모두 접합형 트랜지스터(BJT)이다.
Base에 전류가 흐르면 Emitter와 Collector에 더 많은 전류가 흐르게 되고, 1)스위치 역할을 할 수도 있고 2)전류를 증폭시키는 역할도 할 수 있다.
<차이점>
NPN과 PNP의 차이는 전원이 인가되는 핀이 어디냐에 따라 달라진다.
①NPN 트랜지스터
- NPN은 Base에 양전압 그리고 Emitter에 음전압을 연결하면, Emitter 방향으로 전류가 공급되면서 Collector와 Emitter가 연결된다.
- 즉 Base에 임계전압(0.7V)이상의 전압이 인가되면, 전류가 Base에서 Emitter로 흐르게 되고, Collecotr와 Emitter간의 전류가 증가하고 흐르게 된다.
②PNP 트랜지스터
- PNP는 Emitter에 양전압을 연결하고, Base에 음전압(혹은 Emitter보다 낮은 전압)을 연결한다.
- 전위차로 인해 Emitter에서 Base로 전류가 빠지게 되면서, Emitter와 Collector가 연결된다.
1.1 우리가 사용하는 릴레이 구조
<좌측>
- Low Level Trigger : High를 유지하고 있다가(COM & NC) Low가 되면 릴레이가 작동함
- High Level Trigger : Low를 유지하고 있다가 High가 되면 릴레이가 작동함
- BASE에 GPIO신호(3.3V)가 흐르면 C와 E 사이에는 전류가 흐르게 된다. (B로 전류를 제어함)
<우측>
GPIO가 Low일때 C-E가 끊어지기 때문에 전류는 바로 IN1으로 들어간다. -> COM & NC
GPIO가 High일때 C-E가 붙어있기 때문에 전류는 B를 통해 GND로 간다. -> COM & NO
즉 Low Level Trigger 기준 GPIO가 Low일때 5V가 IN1으로 들어간다음 전자석에 전류가 흘러 COM & NC가 된다. 하지만 High일때 5V가 IN1으로 들어가지 않기 때문에 전자석에는 전류가 흐르지 않아 자석능력이 사라지고 COM & NO가 된다.
** 작동한다 = COM & NO
