직류회로에서 싱킹과 소싱에 대해 헷갈리거나 어떤 출력 모듈을 사용해야 하는지 알고 싶다면 이 글이 그 해답이 될 것이다.

싱킹 또는 소싱 출력을 선택할 때 아래의 사항을 고려해야 한다.

1. 어느 것이 비용 효율이 더 높은지.
2. 현존하는 전기 패널이 결정에 어떤 영향을 미치는지.
3. 싱킹과 소싱 배선이 혼재되어있는지

싱킹과 소싱의 차이점

싱킹과 소싱은 디지털 직류회로를 배선하는 방법을 일컫는다. 결정해야 할 것은 ‘스위치를 어디에 놓을 것인가’이다.




직류회로(DC Circuits)
직류회로에서 전력은 전력원의 플러스극에서 부하를 통해 마이너스극 쪽으로, 즉 한 방향으로 흐른다.

부하를 변환하기 위해서는 스위치를 부하 앞(회로의 양극레그) 또는 부하 뒤(회로의 음극레그)에 놓으면 된다.




싱킹(Sinking)

싱킹은 아래 그림과 같이 회로의 음극레그에서 부하를 변환시키는 것이다.


소싱은 아래 그림과 같이 회로의 양극레그에서 부하를 변환시키는 것이다.




유도성 부하와 싱킹

유도성 부하를 싱킹할 때에는 그림에 나타난 방식으로 정류 다이오드를 회로에 위치시켜야 한다.




유도성 부하와 소싱

유도성 부하를 소싱할 때에는 그림에 나타난 방식으로 정류 다이오드를 회로에 위치시켜야 한다.




그렇다면 이 둘의 차이점은 어디서부터 발생하였으며, 무슨 근거로 둘 중에 하나를 선택하게 되는 것일까?




자동화 과정의 어느 부분에서 싱크와 소스가 중요한 것일까?

정답은 바로 모듈을 선택하는 상황이다. 왜냐하면 배선하는 장치에 싱크 또는 소스가 사용되어야 하기 때문이다. 예를 들어, 사전에 건조된 전기기기가 있다면, 그것은 이미 common positive나 common negative 방식으로 배선되어있을 것이다. 그러므로 그 패널이 배선되어있는 방식으로 디지털 출력 모듈을 선택하면 된다.

다행히도, 교류의 경우는 싱킹과 소싱 사이에서 어떤 것으로 해야 할지 고민하지 않아도 된다. 교류에서는 전류가 양전압과 음전압 사이에서 왔다갔다 할 수 있기 때문에 또 다른 변환 방식이 필요하다. 따라서 직류의 경우에만 판단을 내리면 된다.

트랜지스터에는 NPN과 PNP의 두 가지 종류가 있는데, 이 둘은 실리콘 수준에서부터 전류를 전환하는 방식까지 완전히 다른 방식으로 만들어 진다.




가격의 상황에서 트랜지스터가 소스(PNP)하는 것보다 싱크(NPN)할 때 더 많은 전류를 보낼 수 있었기 때문에 싱킹이나 소싱을 결정하는 것이 비용에도 차이를 가져왔다. 사실 오늘날에도 많은 전자 부품이 비대칭적인 전류 구동 능력을 가지고 있으며 더 많은 전류를 positive rail이 아닌 그라운드로 전환시킬 수 있다.

싱킹과 소싱이 차이를 만들어내는 또 다른 곳은 바로 전기 패널 회사의 작업 현장이다. 몇몇 회사들은 common positive rail을 갖기 위해서, 또 몇몇은 common negative rail을 갖기 위해서 패널을 만든다. 가끔씩 전기 제품의 레이아웃이 둘 중 하나에 적합한 방법이 되곤 하는데, 보통 “지금까지 해온 것과 같은 방식”이 대다수다.

이곳이 바로 자동화 과정을 담당하는 사람들이 책임지는 부분이다. 직류 회로와 배선되어있는 부하의 모습에 따라 그 부하를 전환하기 위한 적합한 디지털 출력 모듈을 선택해야 한다.

만약 계전기로 가득한 자동화되지 않은 제어 캐비닛을 레트로피트하는 경우, 어떻게 배선되어 있는지 확인해야 한다. 그리고 다시 배선을 하는 비용과 캐비닛의 기존 common-positive 또는 common-negative 배선에 맞는 새로운 디지털 출력 모듈을 사는 것의 비용을 비교해보아야 한다.


그라운드를 common으로 하는 싱킹 사례

현대적인 예시로 LED 칼라 4화면 스택 라이트를 들 수 있다. (타워 라이트라고도 부르며, 하우징에 빨간색, 노란색, 초록색, 흰색 LED가 쌓여있는 형태이다.) 이것은 common positive일까 common negative 일까? 보통 개인이 스택 라이트의 배선을 바꿀 수는 없고 그저 제조자에 의해 둘 중 한 방식으로 만들어질 뿐이다. 그 후에 네 가지 빛을 특정한 레일로 구동시킬 수 있는 디지털 출력 모듈을 정하여 지시사항에 따라 각각의 LED를 켜면 되는 것이다. 가장 보편적인 칼라 4화면 스택 라이트는 common-anode 리드(lead)이다.




이 경우 그 리드를 전원 공급 레일의 양극에 배선하고 나머지 네 개의 레그는 디지털 출력 모듈에 배선한 후 디지털 모듈의 common을 전원공급 레일의 음극에 배선하면 된다. 이것이 sink configuration이다. 디지털 출력을 켜면 전원이 양극레일에서 나와 LED를 통해 흘러 디지털 모듈에서 전환되어 그라운드로 빠져 LED가 켜진다. 그러므로 이 스택 라이트를 구동할 수 있는 모듈은 Opto 22의 SNAP-ODC5SCK이다.

Opto 22 싱크와 소스 모듈의 차이를 보려면 자사의 데모를 확인하면 된다.

혼합 배선

만약 혼재되어있다면 어떻게 할까? 스택 라이트는 common-cathode(negative)이고 기계의 전기 패널은 common-anode(positive)로 배선 되어있는 경우 말이다. 패널 전체를 다시 배선한다거나 다른 스택 라이트를 주문하는 것은 답이 되지 못한다. 대신 존재하는 것들을 자동화시켜야 한다.

이 경우 디지털 출력 채널 네 개가 서로 완전히 분리되어있는 단독 모듈을 사용할 수 있다. 이렇게 채널끼리 분리되어있는 경우, 각각의 채널은 싱킹 또는 소싱으로 배선할 수 있다. 이 때 Opto 22의 SNAP-ODC5-I 또는 SNAP-ODC5A-I가 적합하다.




결론

자동화의 경우 할 수 있는 선택이 많지 않다. 트랜지스터가 어떻게 만들어져 있는지에 따라, 전기 패널이 어떻게 배선되어있는지에 따라, 또는 사용 가능한 전기/전자 부품에 따라 싱킹 또는 소싱을 결정하는 일뿐이다.



번역: 황신아 연구원

편집: 김수진 선임연구원