555타이머 연구 및 Latch 릴레이 대체 가능성 실험

[22 유동수]

타이밍 릴레이는 차의 전기 시스템을 구성하는 중요한 부품 중 하나입니다. 작년 차 기준으로 RTDS, BSPD, PreCharge 부분 등 여러 곳에 쓰인 것을 확인할 수 있습니다. 핵심은 '전류(신호)를 받는 순간부터 일정한 시간동안 스위치를 열었다가 닫는다' 인데, 이를 구현하기 위해 우리 차의 경우 NE555라는 작은 소자가 쓰입니다.

NE555(DIP)의 형태와 내부 구조

우선 소자만 놓고 보면 그냥 저항, 비교기와 연산자를 모아둔 것이라서, 선만 꽂는다고 타이머가 작동되는 것은 아닙니다. 8핀에 각각 저항, 커패시터 스위치를 조합하여 원하는 기능을 구현하는 방식입니다. 아래 영상이 잘 설명해주니 참고하시면 좋을 듯 합니다. 각 모드를 구현하는 방법은 한 가지가 아닙니다. 심지어 타이머 없이도 같은 기능을 하게 할 수 있습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=i0SNb__dkYI  

(영상을 보기 전 Op Amp와 SR Flip-Flop을 이해하면 도움이 됩니다)

요약하자면, 사용할 수 있는 기능은 크게 세 가지입니다. (3번 핀에 부하를 연결했을 때)

 - Bistable: 스위치 두개, 하나를 누르면 부하가 켜지고, 다른 하나를 누르면 부하가 꺼짐

 - Monostable: 스위치를 누르면 일정한 시간동안만 부하에 전류가 흐르게 됨 >> 이게 타이밍 릴레이

 - Astable: 전류가 흘렀다가 끊어졌다를 일정한 주기로 반복

 - Schmitt Trigger: 영상에는 나오지 않았지만 모드 중 하나. 인버터의 잡음 제거용으로 쓸 일은 없음

즉 위에서 언급한 BSPD, RTDS, PreCharge 회로는 모두 Monostable 모드를 이용한 것이겠죠?

한편 이번에는 555 타이머를 적용할 수 있는 다른 부분들을 알아보도록 합시다. 규정집 53조 2항(TSAL)에 따르면 다음과 같습니다.

세 가지 모드 중 Astable 모드를 사용하면 조건에 맞는 깜빡임을 구현할 수 있습니다.

또한 Bistable 모드를 활용하면 마치 Latching Circuit과 같은 효과를 만들어낼 수 있습니다. 스위치 두개 중 하나는 리셋 스위치, 하나는 BMS, IMD등 오류 신호에 의한 스위칭이라 생각하면 됩니다.

한편 배달 온 NE555로 회로 실 제작을 해 보았습니다. 아직 커패시터가 없어 영상을 바탕으로 Bistable 모드만 제작하였습니다.

실험 결과 잘 작동합니다. 다만 몇가지 문제점을 확인하였습니다.

 - 3번 Output에서 전압 강하가 일어남 >> 차단회로에 사용한다면 문제가 될 수 있는 부분

 - 타이머 발열이 심했음 (단 실수로 1번 핀 접지를 깜빡한 상태여서, 이것이 원인일 가능성이 높음)

이렇듯 뚜렷한 장단점이 존재하는 만큼, 기존 릴레이 회로를 대체할지 여부는 논의를 거쳐야 할 사항입니다.

추가로 민규가 찾은 Mono/Astable 시간 계산 사이트 첨부하겠습니다.

https://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-555-timer

그리고 이번 회로 시뮬레이션에 사용한 프로그램입니다. 회로 테스트 뿐만 아니라 다른 사용자들이 만든 예시들이 다양하게 있어 보면 도움이 많이 될 듯 합니다.

https://everycircuit.com/

***계정 ID: eoulsure // PW: eoul2591

선배님들 말처럼 회로는 소자만 연결하는 것이 아닌, 그것을 가지고 어떤 안정적인 구조를 만들어 내느냐가 중요한 것 같습니다. 항상 어떤 소자의 원리를 이해할 때는 그에 필요한 회로의 구성요소를 같이 생각해보는 습관을 기르도록 합시다.

처음이라 조금 난잡할 수도 있는 글 읽어주셔서 감사합니다! 

[22 김병규]

항상 고생하십니다..

같은 역할이지만 다른 소자를 사용하는 등의 기본적인 부분을 꼼꼼이 짚고 넘어가는 자세가 LV에서 가장 중요한거 같네요

[21 이동규]