PART8기초 전기 회로

실험 7 :터치 컨트롤 스위치

이론

사람의 몸을 통한 기전력을 기준으로 터치 여부를 검출하여, 사람의 손에 의해 터치센서 입력부를 만졌을때 표면 기전력을 콘덴서의 충/방전을 통해 검출하는 센서를 이용하는 회로이다.

정전용량 터치센서 (Capacitive Touch Sensor)는 신체 또는 특정 물체가 접촉했을 때 발생하는 정전용량(Capacitance)의 변화를 감지하여 동작한다. 터치할 면에 인체가 접촉할 때 발생하는 미세한 정전용량의 변화 치와 설정치 간의 차이를 감지하여 최종 출력을 High or Low로 나타낸다. 일반적으로 Case는 절연물질로 이루어진 Case를 사용하며 도전물질은 사용이 불가능하다. (접촉면에 직접접촉 또는 부도체 Case를 중간매체로 한 간접 접촉을 통해 형성된 정전용량은 면적에 비례하고 거리에 반비례함.)

터치센서의 접촉되는 부분은 금속으로 만들어진다. 그 금속 부분에 적은 양의 전류를 흘려주면 동작 대기상태가 된다. 이때 사용자가 스위치에 손을 가져다 대면 사람의 몸에 전기가 흘러 짧은 시간에 그 전압이 변하게 되고 내부의 회로는 그 전압에 반응하여 출력이 변하게 된다. 즉 사람의 몸이 전지가 되어 동작을 하게 되는 것이다. 만약에 전기가 통하는 물질 즉 도체인 젓가락이나 숟가락 같은 쇠붙이를 잡고 스위치를 건들면 출력이 변하게 된다. 그러나 부도체로 만들어진 물체를 잡고 건들게 되면 출력에 변화를 일으키지 않는다.

그림 8-27은 고입력 임피던스 FET의 특성을 활용한 터치 제어 스위치이다. 터치 플레이트에 터치가 안 되었을 때 FET는 포화되어 자기 바이어스 되어 TR7의 베이스에는 바이어스 전압이 걸리지 않게 되므로 트랜지스터 TR7은 차단상태가 된다. TR7의 컬렉터에는 고전위가 되어 TR8을 차단시키게 되며, 따라서 LED도 OFF 된다. 요컨데 터치 플레이트에 터치가 안되면 스위치가 OFF된 거와 같다.

터치 플레이트에 인체가 터치되면 사람의 몸을 통해 유도된 신호가 FET를 차단 상태로 동작되므로, FET 드레인 극성에 고전위가 되어 TR7을 동작시킨다. 따라서 TR7의 컬렉터에는 저전위가 되어 TR8을 동작시켜 이미터에서 컬렉터로 전류가 흐르므로 LED가 ON 된다. 이 의미는 스위치가 ON된 의미이다.

실험 과정

1. M08의 block g를 사용하여 그림 8-27 회로도와 같이 결선을 한다.

2. 전원공급기의 전원을 DC 10V로 하여 회로에 연결한다.

- SW7을 ON 한다

3. Touch Plate에 터치하지 않을 때 다음을 측정하여 표 8-12 해당란에 기록한다.

- LED가 점등 여부

4. Touch Plate에 터치하였을 때 다음을 측정하여 표 8-12 해당란에 기록한다.

- LED가 점등 여부

5. DC 전압계를 사용하여 테스트 점의 전압을 측정하여 표 8-12 해당란에 기록한다.

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