| [VHDL] Digital stop watch[디지털 스톱 워치] 설계 소스 - 키트와 쿼터스를 이용 |
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| 분량 : 11 페이지 /hwp 파일 |
| 설명 : Digital Stop Watch는 정확하게 시간을 멈출 수 있고, 시간을 숫자로 표시해 주기 때문에 보기 쉬운 장점이 있어 Analog에 비해 활용도가 높고 Digital 시계가 익숙한 현 세대에 더욱 선호되는 편이다. 이번 프로젝트 설계를 통해 학기 동안 배웠던 VHDL 문법을 복습하고, 나아가 더 복잡한 구조를 해석하고 설계할 수 있는 능력을 기를 수 있으며 키트의 세그먼트 활용과 클락 신호를 다루는 능력을 기를 수 있을 것이다. |
| 설계 구조 소스 자료 검색 코딩 시뮬레이션 분석 보고서 작성 3. 수행 내용 ▼ 프로젝트 소개 - 키트의 Segment에 시간을 Display하고, Button switch로 control - 시간, 분, 1/100초 단위까지 있어서 세밀하게 시간을 측정할 수 있다 ▼ 사용된 툴과 키트 소개 - 사용 툴 : Quartus2 - 키트 : HBE-COMBO2[FPGA] > Cyclone2 (EP2C35F672C8N) ▼ 핵심 알고리즘과 간략한 구조 소개 - 4개의 주요 회로를 컴포넌트 문으로 결합하여 사용 ▼ 구현된 프로그램 소스 소개 Entity 입출력 포트 선언 entity stopwatch is port( clk : in std_logic;-- 1kHz |
| 출처 : 해피레포트 자료실 |
2014년 4월 30일 수요일
[VHDL] Digital stop watch[디지털 스톱 워치] 설계 소스 - 키트와 쿼터스를 이용
[공학] 마이켈슨 간섭계 실험 - 분광기를 이용한 스펙트럼 측정[회절격자에 의한 빛의 파장 측정
| [공학] 마이켈슨 간섭계 실험 - 분광기를 이용한 스펙트럼 측정[회절격자에 의한 빛의 파장 측정 |
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| 설명 : 실험목적 빛이 입사될 때 격자 속에서는 파장에 따라 회절되는 각이 다르게 나타나는데 그 회절된 각을 측정하고, 그 각이 무엇을 의미하는지를 안다. 그런 후 기체들의 스펙트럼을 측정하여 가장 강한 빛의 스펙트럼의 파장을 구하여 본다. |
| 가시광선은 300nm~700nm의 파장을 갖고 있고, 그 파장에 따라 우리는 색깔이 다른 것으로 받아들인다. 그러나 태양에서 나오는 빛처럼 여러 종류의 파장이 연속적으로 섞여 있는 경우도 있고, 네온사인이나 레이저에서 나오는 영롱한 빛처럼 몇 개의 불연속적인 단일 파장으로 구성되어 있는 빛도 있다. 후자의 경우, 파장에 대해 그 섞여 있는 정도를 스펙트럼(spectrum)이라고 한다. 스펙트럼을 측정하는 초보적인 방법은 프리즘으로 빛을 굴절시켜 보는 것이다. 유리의 굴절율이 파장에 따라 다르기 때문에 굴절된 빛은 색깔 별로 분리되는데 이 방법으로는 측정 정밀도(분해능이라 함)에 한계가 있다. 분해능을 높이기 위해서 회절격자를 이용하는데 이는 빛의 간섭현상을 이용한 것이다. 회절격자는 동일한 폭을 가지는 여러 형태의 슬릿이 같은 간격을 가지고 배열되어 있는 것을 이야기한다. 1 인치의 너비에 12,000개의 『슬릿』이 분포되어 있는 전형적인 회절격자에 대한 간격 d는 25.4 mm/12,000, 즉 2100 nm가 된다. 파장을 측정하고 스펙트럼선의 구조와 세기를 알기 위하여 회절격자가 사용될 경우가 흔하다. 이 회절격자(평면유리로 만들어진)에 평행으로 입사한 빛들은 금이 그어진 곳에서는 흡수가 되거나 산란하여 버리고 금이 그어지지 않은 좁은 틈으로 들어오는 빛은 통과한다. 그러나 통과한 빛은 그대로 직진하지 않고 호이겐스 원리에 의하여 회절 되어 원기둥 형태로 퍼져 나간다. 틈으로 통과한 빛과의 광로 차이가 파장의 정수배가 되는 조건이라면 서로 보강간섭이 일어나서 빛이 강해지나, 광로차이가 파장의 정수배가 아닐 때에는 소멸하여 버린다. 따라서 보강간섭이 일어나는 조건이 성립하는 어떤 특정한 방향으로만 빛이 밝게 비추어지고, 그 조건은 그 빛의 파장에 따라 달라지기 때문에, 여러 파장의 빛이 섞여 있을 때에는 프리즘에서처럼 파장 별로 분리가 는 것이다. |
| 출처 : 해피레포트 자료실 |
[공학] 창의적 공학 설계 - 자동차 만들기 보고서
| [공학] 창의적 공학 설계 - 자동차 만들기 보고서 |
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| 설명 : 가. 설계의 목표 (문제 정의) 폐품을 이용해서 만든 자동차로 경사가 있는 면을 올라 갈 수 있게 설계를 하는 것이 이번 목표이다. 그냥 평지가 아닌 경사가 있기 때문에 올라 갈 수 있는 힘을 만드는 것이 가장 중요하다. 나. 문제의 제약조건 및 요구사항 파악 |
| 자동차가 움직이는 원리는 차바퀴와 지면과의 최대정지마찰력보다 큰 회전력이 작용하면 차는 앞으로 움직이게 된다. 바퀴의 회전력이 [mgsinɵ + (mgcosɵ*정지마찰계수)]보다 커야한다. 평면에서는 mg*정지마찰계수 보다 크면 되지만 빗면이라서 달라지게 된다. 모터를 엔진으로 생각하고 이 힘이 바퀴에 전달되고 바퀴에서 회전시키는 토크=F*r(바퀴의 반지름) 이고 여기서 F는 모터구동의 힘이다. r이 클수록 올라가긴 하겠으나 속도는 그만큼 느려지게 된다. 이론적으로는 한번 올라가기 시작한 빗면은 다른 힘이 작용하지 않는 한 멈추지 않고 계속적으로 올라간다. 그리고 자동차가 움직일 때 작용하는 마찰력은 정지마찰력이다. 이는 자동차가 미끄러지는 것이 아닌 굴러가기 때문이다. 지면에 접했을 때 정지마찰력과 같은 크기의 반대방향으로의 힘으로 인해 추진된다고 볼 수 있다. 사람이 걷는 것과 같은 작용반작용의 원리이다. 나. 기능적 분해 기법 사용하여 주요기능과 하위기능 나열 1. 가장 중요한 기능을 하는 것이 모터이다. 이 모터가 엔진 역할을 하며 바퀴를 돌려주는 주된 역할을 한다. 모터의 성능은 바꿀 수 없어서 모두 동일하지만 모터를 어떤 식으로 구동하는가에 대해선 다를 것이다. 여기서 할 수 있는 방법은 2륜, 4륜 2가지가 있다. 4륜이 비탈길에서 더 큰 힘을 발휘하겠으나 4륜으로 제작하는 데에 있어서 문제점이 많다. |
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[금속재료] 탄소강에 관한 조사
| [금속재료] 탄소강에 관한 조사 |
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| 설명 : 탄소강(炭素鋼 ; Carbon Steel)은 대량생산이 가능하고, 가격이 비교적 저렴하며 기계적 성질이 우수하므로 현재 사용되고 있는 철강재료의 대부분을 차지하고 있다. 또한 상온 및 고온에서 가공성이 좋고, 탄소함유량에 따라서 성질변화가 현저하며, 특히 여러 가지 열처리방법에 의해서 기계적 성질을 다양하게 변화시킬 수 있는 장점이 있기 때문에 그 용도가 매우 광범위하다. |
| 6.67%C까지의 탄소를 가지는 Fe-C 합금을 매우 서냉시킬 때 온도에 따라서 존재하는 상 영역을 그림 2.1의 상태도에 나타냈다. 그림 2.1에는 Fe-Fe3C계(Cementite, 시멘타이트 : 실선으로 표시)와 Fe-C계(Graphite, 흑연 : 점선으로 표시) 등 두 종류의 상태도가 그려져 있다. 시멘타이트로 부르는 Fe3C는 금속간화합물(金屬間化合物 ; Intermetallic Compound)로서 평형상이 아닌 준평형상이기 때문에 이 상태도는 엄밀하게 말하면 평형상태도가 아니며, 어떤 조건하에서 시멘타이트는 더욱 안정한 상인 철과 흑연으로 분해될 수 있다. 이러한 이유로 인해서 그림 2.1의 Fe- Fe3C계 상태도는 준안정 상태도이다. 그러나 Fe3C는 한번 형성되기만 하며 실질적으로 매우 안정하게 존재함으로 평형상으로 간주된다. 표 2.1은 Fe-C계 상태도 상의 조직, 명칭 및 결정구조를 정리한 것이다. 1.1 Fe-Fe3C 상태도에 나타나는 고상의 종류 Fe-Fe3C 상태도에 나타나는 고상의 종류에는 4가지가 있다. 즉, α 페라이트, 오스테나이트, 시멘타이트 및 δ 페라이트 등이다. (1) α 페라이트(α-Ferrite) α철에 탄소가 함유되어 있는 고용체를 α 페라이트 또는 단순히 페라이트라고 부르며, BCC 결정구조를 가지고 있다. 상태도에서 알 수 있듯이 페라이트의 최대 탄소고용도는 723℃에서 0.02%이므로 페라이트에 고용할 수 있는 탄소량은 매우 적다. 또한 α 페라이트의 탄소고용도는 온도가 내려감에 따라서 감소하여 0℃에서 약 0.008%정도이다. 탄소원자는 철 원자에 비해서 비교적 원자크기가 작으므로 철의 결정격자내의 침입형 자리(Interstitial Site)에 위치한다. 침입형 자리는 4면체 틈자리(Tetrahedral Site)와 8면체 틈자리(Octahedral Site)의 두 종류가 있는데, BCC인 α 페라이트에서는 4면체 틈자리인 의 크기가 크고, 그 침입형 자리에 들어갈 수 있는 구의 최대반경은 0.35Å이다. 따라서 0.77Å의 반경크기를 갖는 탄소원자가 이 침입형 자리에 들어가게 되면 탄소원자의 크기가 침입형 자리보다 상대적으로 매우 크기 때문에 격자변형을 일으키게 된다. 이것이 α 페라이트내의 탄소고용도를 적게 하는 중요한 이유이다. 그림 2.2(a)는 BCC의 4면체 틈자리의 위치를 나타낸 것이다. |
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[금속재료실험] 경도시험(hardness test)
| [금속재료실험] 경도시험(hardness test) |
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| 설명 : 재료의 경도는 강도와 마찬가지로 금속의 소성변형에 대한 저항의 대소를 나타내는 것으로, 물질의 단단함과 무른 정도를 나타내는 것이다. 이 처럼 경도는 강도를 나타내는 중요한 성질이며 인장시험과 함께 경도시험은 널리 이용되고 있다. 재료를 경도를 알면 인장강도와 그 외 재료의 기계적 성질을 어느 정도 파악 할 수 있다. 경도는 재질 • 형태 등을 경정할 수 있는 압입자를 재료에 가압했을 때의 재료에 나타 는 변형자항의 대소를 경도로 정의하고 있다. 그러나 측정한 경도 값은 절대적이 아니라 상대적 의미를 가지므로 측정방법이 서로 다를 경우에는 주의해야 한다. 경도 시험이 다른 기계적 시험보다 자수 행해지는 이유는 다음과 같다. 가. 간단하고 시험 값이 저렴하며, 별도로 시편을 준비할 필요가 없다. 나. 비파괴적인 시험 방법으로, 시편이 파괴되거나 과도한 소성이 일어나지 않는다. 소성 변형이 일어난 부위는 단지 누름 자국뿐이다. |
| 경도시험의 이론 가. 실험실 항온, 항습 유지 정밀측정기계의 경우 외부 온도나 습도 등에 따라 측정값이 차이가 발생 할 수 있음으 로일정 온도 , 습도를 유지 지켜 주어야 하며, 이를 위해 항온, 항습 장치가 필요하다. 나. 시편 준비 1) 측정하고자 하는 시편을 성분 분석하여 시편이 어떤 조성을 가지고 있는지 조사한 다. 2) 시편을 1차, 2차 기계 가공 후 폴리싱 작업을 통하여 표면을 경면 가공한다. (∵ 표면에 생긴 울퉁불퉁한 부분에 의해서 경도측정값이 달라질 수 있기 때문) 다. 측정은 3~5회 측정하고 그 평균값을 시편의 경도로 한다. 라. 환봉인 경우 Center와 외경부분의 경도 값이 차이가 나므로 일정 구간 나누어서 경 도를 측정한다. (∵ 환봉의 외경과 Center는 냉각속도가 차이가 나기 때문이다) 마. 시험기는 사용 전 표준시편을 이용하여 측정기계를 Test한다. 바. 브리넬 경도 1) 브리넬 경도 시험 한국 산업규격에 의하면 브리넬 경도 시험은 650HBW 이하의 재료에 대하여 적용한 다고 되어있다. 이 시험 방법은 지름이 D인 초경 합금 구를 압입자로 시험편의 표면에 하중을 가하여 생긴 압입자 자국의 지름(d)을 측정한다. 브리넬 경도는 시험 하중을 누 르개 자국의 표면적으로 나눈 값에 비례한다. 이 때 압입자 자국은 초경 합금구 지름의 절반을 반지름으로 하는 구면으로 가정한다. 브리넬 경도는 HBW로 표시한다. 브리넬 경도는 경도값 HBW 기호 순으로 나타내고, 다음의 시험 조건을 의미하는 표 시를 순차적으로 덧붙인다. |
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[기계공학실험] brinell, rockwell 경도실험
| [기계공학실험] brinell, rockwell 경도실험 |
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| 설명 : 1. 경도의 정의 및 실험목적…… p. 3 - 경도의 정의…… p. 3 - 실험목적…… p. 3 2. 실험이론 …… p. 4 - Brinell 경도시험…… p. 4 - Rockwell 경도시험…… p. 7 3. 실험장비 및 실험방법…… p. 11 -Brinell 경도시험…… p. 11 -실험장비…… p. 11 -실험방법…… p. 12 -Rockwell 경도시험…… p. 13 -실험장비…… p. 13 -실험방법…… p. 14 4. 결과…… p. 15 5. 분석 및 소감…… p. 16 |
| - 경도의 정의 물질의 단단함과 무른 정도를 나타내는 것을 경도라고도 하며 1772년에 프랑스의 R.A.레오뮈르가 긁은 자국의 크기로 굳기를 처음으로 측정하였고, 1822년에는 독일의 F.모스가 광물의 굳기를 나타내는 척도를 정하였다. 이 방법은 무른 활석에서 단단한 다이아몬드에 이르기까지 10단계의 광물을 정하고, 미지의 재료 표면을 문질러 그 표면에 자국이 생기는 것으로 굳기를 정하는 것이다. 이것을 모스경도라고 한다. 요즈음은 이것을 15단계로 나누어서 새로운 모스척도로 정하여, 경도 8.5, 경도 10 등으로 경도를 표시한다. 공업 면에서도 경도를 측정하는 경우가 많다. 예를 들면 금속의 열처리효과나 균질성을 조사하는 데에는 경도를 시험하는 것이 가장 좋다. 이 시험법으로는 다음과 같은 종류가 실용화되어 있다. - 실험목적 일반적인 경도에 대한 개념은 무르다. 딱딱하다라는 경험에 바탕을 둔 것으로서 가장 일반적인 정의는 압입에 대한 저항으로 표현되나 정확한 것은 아니다 그 이유는 경도는 재료의 물리적 성질에 직접 연관이 되는 물리상수가 아니라 인위적으로 정한 공업상수이기 때문이다. 경도시험은 재료의 경도 값을 알고자 하거나 경도 값으로부터 강도를 추정하고 싶은 경우 또는 경도 값으로부터 시편의 가공상태나 열처리상태를 비교하고 싶은 경우에 행하기도 한다. 단순하게 재료의 경도값을 알고자 하는 경우에는 별 문제가 없으며 적절한 시험방법을 선택하면 된다. |
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[기계공학실험] 계측장비의 사용법 - DMM, Function generator, 컴퓨터 계측장비
| [기계공학실험] 계측장비의 사용법 - DMM, Function generator, 컴퓨터 계측장비 |
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| 분량 : 8 페이지 /hwp 파일 |
| 설명 : ‣실험방법 1. DMM의 검은 색은 COM 입력단자에 꼽고, 빨간 색은 V/Ω 입력단자에 꼽는다. 2. Function은 Ω으로 하고 저항값과 비슷한 범위로 range를 조절한다. 3. DMM을 켜서 저항을 측정하고 실제 표시된 저항값과의 오차를 구한다. |
| ‣실험분석 실제 저항에 표시된 저항의 오차와 DMM으로 측정한 저항의 오차를 비교 했을 때, 측정 오차가 저항에 표기된 오차보다 작은 것을 알 수 있다. 다른 저항들을 측정하였는데 거의 모두가 오차 안에 든 것을 알 수 있었다. 저항 측정 시 어려웠던 점은 DMM의 range를 조절하기 어려웠던 점이다. 처음에 range 조절법에 익숙지 않아서 저항을 측정하는데 있어서 어려움을 가졌다. 2. DMM의 내부저항 ‣실험방법 1. 다음과 같이 회로도를 작성한다. 또한, 1kΩ과 1MΩ 둘 사이에 측정한 내부저항의 차이가 큰 이유는 1kΩ의 경우 둘 사이의 저항차가 거의 없었기 때문에 내부저항이 전압을 소비하는 비율이 줄어들어 이상적인 전압과 실제 전압 사이에 차이가 거의 없었다. 이에 따라, 계산의 어려움과 측정의 어려움으로 인하여 약간의 오차가 발생했다고 생각한다. 또한, 1MΩ의 경우에는 저항이 매우 크므로 조그마한 측정의 오류가 결과에 크게 영향을 미쳤다고 생각한다. 이러한 영향으로 인하여 내부저항 측정에 오차가 발생하였다. |
| 출처 : 해피레포트 자료실 |
[기계공학실험] 비틀림 실험(Torsion Test)
| [기계공학실험] 비틀림 실험(Torsion Test) |
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| 분량 : 7 페이지 /hwp 파일 |
| 설명 : 실험 요약 비틀림 시험은 각종 형태의 단면을 갖는 봉이나 실물 모델 등에 비틀림 모멘트를 가하여 재료의 전단탄성계수, 전단항복점, 비틀림 전단강도, 전단응력과 전단변형도와의 관계 등 비틀림에 대한 재료의 성질을 알아보기 위한 것이다. Torsion Testing Machine을 이용한 이 실험에서 시편의 전단력과 시편의 성질을 이해하여 실험에 쓰인 시편이 응력을 받았을 때 어떻게 거동하는지 이해한다. |
| 1) 목적 torsion test의 목적은 시험편의 한쪽을 고정하고 다른 한쪽을 회전시켜 비틀림 모멘트(moment)를 가함으로써 비틀림에 대한 재료의 강성계수(전단탄성계수:G)와 전단 저항력(비틀림 강도)을 산출하는데 목적이 있다. 비틀림 시험은 주로 축(shaft, axle)재료, drill 공구류와 같이 단면이 원형인 봉재(bar)에 대해서 실시하며, 시험으로부터 얻는 비틀림 모멘트(torque : T)와 비틀림 각도(θ)에 관련된 T-θ 선도를 이용하여 강성계수, 비틀림 항복점 및 비틀림 강도 등의 기계적 성질을 산출한다. 그러나 강선(steelwire), 동선 및 피아노선 등과 같이 가는 선은 비틀림 응력의 산출보다는 비틀림 각도를 측정하는데 적용한다. 2) 이론 1. 탄성변형(strain in elastic region of the material) - 물체에 탄성한도 이하의 하중이 가해졌을 때 생기는 변형. ◆전단률 G(shear modulus)는 토크 T(torque)가 물체에 가해질 때 재료의 성질을 해석하는데 사용되는 재료의 특성으로 전단 응력 (shear stress)와 전단 변형률 (shear strain)의 비로 나타낸다. |
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[기계공학실험] 피로굽힘시험
| [기계공학실험] 피로굽힘시험 |
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| 분량 : 3 페이지 /hwp 파일 |
| 설명 : 운동 상태에 있는 기계는 사용기간이 경과하면 재료의 강도가 저하되는데 그 저하 속도는 매우 느린 경우가 많고, 또 파괴 시점을 예측하기가 어려운 때가 대부분이다. 그리고 외형상으로는 큰 변화를 일으키지 않고 진행되는 피로파괴가 대부분이며 어느 순간 돌발적으로 파괴가 일어나 종종 큰 사고가 일어나기도 한다. 피로 시험은 재료를 실용 기계부품이나 구조물 등에 적용 시 예상치 못한 파괴를 미연에 방지하고 부품의 수명이나 교체시기를 예측하기 위하여 시험한다. 2. 실험 이론 |
| S-N 곡선은 여러 개의 시편 시험을 통하여 얻어진다. 첫 번째 시편은 보통 정적 인장 강도의 2/3정도 되는 대체적으로 큰 최대 응력 진폭에서 시험하며, 이 응력에서 시편이 파손될 때까지의 사이클 수를 측정한다. 그 후엔 점차적으로 최대 응력의 값을 낮춰가면서 시험을 계속한다. 각가의 시편에서 구한 데이터를 응력 S대 사이클 N의 로그값의 형태로 나타냄으로 S-N곡선이 얻어진다. 위의 데이터들는 피로수명을 예측하는 데이터이며, 통상 S-N곡선의 아랫부분은 safety zone이라고 해서 부서지지 않는 구역이다. 하지만 금번 시험시 반복횟수를 늘려도 부서지지 않는 피로한도의 관찰은 하지 못하였다. 시편의 직경은 10mm이며 단면적은 78.54mm2이다. 5.고 찰 실험을 하면서 시험편에 가하는 반목하중이 크면 클수로 시편의 끊어지는 시간이 짧아진다는 사실을 알게 되었고 여러번 실험을 해야 하지만 그렇지 못하여 정확한 데이터가 나오지 않았고 또한 시간이 너무 많이 걸려서 피로한도는 구하지 못했다. 그러나 이번 실험을 통해 재료에 걸리는 반복하중을 통한 피로파괴를 지켜볼수 있었고 그에 따라서 설계를 함에 있어서 매우 중요하는 사실을 알게되었다. |
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