전자석(Electromagnet)

개요

전자석(Electromagnet)은 전류가 흐를 때만 자력을 발생시키는 자석입니다. 전자석은 크기와 세기에 따라 다양한 응용이 가능하며, 아두이노와 같은 마이크로컨트롤러를 통해 손쉽게 제어할 수 있습니다.

작동 원리

전자석의 작동 원리는 전기와 자기의 상호작용에 기반합니다. 전선에 전류가 흐르면, 전자기 유도 현상에 의해 주위에 자기장이 형성됩니다. 이 자기장은 전선의 형태와 방향에 따라 다르게 나타나며, 전선이 철심을 감싸면 철심 내부에 강한 자기장이 형성됩니다. 이러한 원리를 이용해 전자석은 전류의 세기와 방향에 따라 자력을 조절할 수 있습니다.

사양

전압	5V, 12V, 24V 등 다양함
자력	자력 역시 다양하며 본 문서에서는 12V 15kg 모델을 사용함.

활용 예제

릴레이 모듈을 활용해 3초마다 전자석이 자성을 가졌다가, 가지지 않았다가를 반복하도록 제어하는 예제입니다.

회로 구성

전자석 핀은 따로 구분이 없으며 임의로 GND, 릴레이에 나눠서 연결하시면 됩니다.

배터리의 경우 그림에서는 2개이지만 실제로는 AA 배터리 4개를 사용했습니다.

릴레이를 사용하는 이유

전자석은 아두이노에 연결하지 않고, 릴레이를 한 번 거쳐서 활용했습니다. 이유는 다음과 같습니다.

1. 전기적 분리

• 릴레이 사용 : 릴레이는 전기적 분리를 제공합니다. 즉, 아두이노와 같은 저전압 회로가 고전압 장치(ex. 전자석, 모터 등)를 제어할 수 있게 해줍니다. 릴레이의 코일 부분에 전류가 흐르면 스위치가 작동하여 고전압 회로가 연결됩니다.
• 직접 연결: 직접 연결할 경우, 아두이노의 핀에서 직접 고전압 장치에 연결하게 되며, 이 경우 회로 구성에 문제가 있을 경우 아두이노 보드가 손상될 위험이 있습니다. 저전압 회로와 고전압 회로가 동일한 경로로 연결되기 때문입니다.

이를 통해 회로의 안전성, 안정성을 확보하게 됩니다.

2. 제어 방식

• 릴레이 사용: 릴레이를 사용하면 높은 전류나 전압을 제어할 때 아두이노는 저전압 신호만으로 릴레이를 작동시킬 수 있습니다. 따라서 전자석이나 고전력 장비를 안전하게 제어할 수 있습니다.
• 직접 연결: 직접 연결 시 아두이노의 사용 전압보다 훨씬 큰 고전압 장치를 직접 제어해야 하므로, 아두이노의 핀에서 발생하는 전류가 장치의 요구 전류를 충족해야 합니다.

릴레이에 대한 자세한 내용은 아두이노 릴레이 모듈 문서를 참고하세요.

예제 코드

const int relay = 4;

void setup() {
  pinMode(relay, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(relay, LOW);
  delay(3000);
  digitalWrite(relay, HIGH);
  delay(3000);
}

구매 링크

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