Hardware | Safecast bGeigie Nano 를 조립해 보자 - 2

이 글은 전편이 있습니다. 먼저 다음 link 를 꼭 읽고 오세요.

* Safecast bGeigie Nano 를 조립해 보자 - 1

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Safecast-bGeigie-Nano-1

1. Mainboard

bGeigie Nano 의 중추인 mainboard 입니다.

보드 버전은 1.1r5a 입니다.

조립 메뉴얼이 초기 버전을 기준으로 제작되어 있다 보니, 나름 최신 보드와 맞지 않는 부분들이 있습니다.

대략 예상하면서 메뉴얼을 따라가면 그리 큰 문제는 없습니다.

모든 실장 위치에 금도금이 되어 있어서 납이 잘 붙게 되어 있습니다.

잘 만들어진 보드라고 생각합니다.

2. 부품과 아크릴 지지대

부품은 따로 포장되어 있습니다.

제가 받은 제품의 고유 번호는 2981 되겠습니다.

기판을 보호하고 모양을 만들어주는 아크릴 지지대와 logging 을 위한 micro SD + adapater,

그리고 GM tube 를 보호해 주는 철망이 보입니다.

3. 저항 납땜하기

이제 본격적으로 작업을 시작합니다.

저항을 하나씩 검수해 가며 납땝합니다.

예전에 만들어 놓은 Transistor Tester 를 이용했습니다.

* Transistor Tester

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Transistor-Tester

10kΩ 짜리를 측정해 봅니다. 대략 오차범위 이내 입니다. 납땜해 줍니다.

1kΩ 짜리를 측정해 봅니다. 대략 오차범위 이내 입니다. 납땜해 줍니다.

4.5kΩ 짜리를 측정해 봅니다. 대략 오차범위 이내 입니다. 납땜해 줍니다.

겨우 4개 저항을 납땜했지만 뿌듯합니다. 기념샷 찍어줍니다.

계속 측정하고 땜질하고 반복합니다.

궁금해졌습니다. 왜 예전 방식인 "탄소 피막 저항" 일까?

온도변화에 약하며 정확도가 떨어지는 제품을 썼을까?

"메탈 피막 저항" 은 정확하며 온도변화에도 강한데 말입니다.

저항에 대해서는 아래 link 를 읽어보세요. 저도 처음에는 구분을 못했답니다.

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-buying-resistors

집에 굴러다니는 메탈 피막 저항을 측정해 보는 것으로 궁금함은 더해가지만,

일단 접어두고 나중에 community 에 물어봐야겠습니다.

4. 콘덴서 납땜하기

저항 다음에는 콘덴서를 납땜해 줍니다.

총 3개가 있습니다. 100nF 이라고 합니다.

정말 소중하게 한땀한땀 납땜하였습니다.

뒷면의 리드로 모드 잘라주었습니다. 깔끔하게 잘 했다고 자화자찬을 해 봅니다.

5. 그 외 부품 납땜하기

저항과 콘덴서로 손이 어느정도 익었으니, 속도를 좀 내어 봅니다.

트랜지스터 1개와 스위치류, LED 등을 납땜해 갑니다.

C1815 라는 제품이지만 잘 모릅니다.

측정해 보면 NPN 트랜지스터 입니다. 납땜해 줍니다.

토클 스위치입니다. 일본에서 제조된 제품이네요.

사진으로는 크지만 앙증맞게 생겼습니다. 금속으로 된 스위치로 딸깍거리며 동작시키는 것이 은근 재미 있습니다.

무슨 용도의 스위치 인지는 모르겠습니다.

조이스틱처럼 누르기도 되고 상하좌우 움직일 수 있습니다. 메뉴 설정등에 사용될 듯 합니다.

밑면입니다.

스피커 입니다. 제품 마무리가 잘 되어 있습니다.

다이오드 입니다. 열에 약하니 최대한 짧게 열을 가하여 납땜합니다.

전원 스위치 입니다.

전류가 흐르는 곳이니 납을 많이 먹여 납땜합니다.

딥스위치 입니다. 납땜합니다.

Alerting 과 Counting 을 하는 LED 입니다.

제품 버전에 따라 빨간색 대신 파란색도 있었던것 같습니다.

조립하는 사람에 따라 빨간색을 counting 으로 사용하는 사람도 있고 여러가지 입니다.

저는 Alerting 에는 빨간색, Counting 에는 흰색을 선택해서 납땜하였습니다.

LED 는 이런 값을 보여주는군요.

Transistor Tester 로 측정시 불이 들어왔다 나갔다 하는 모습이 신기하여 동영상으로도 찍어 봤습니다.

아마도 측정시에 여러가지 패턴으로 전류/전압을 가해보고 결과를 도출하는 것 같습니다.

자잘한 부품을 모두 납땜한 모양입니다. 여기까지 하고 좀 쉬었습니다. 한 2주일.

6. OLED

가장 눈에 띄는 OLED 를 작업합니다.

뽁뽁이 포장지를 잘 뜯습니다.

저 위의 구멍에 납땜을 하면 됩니다.

제품 정식 명칭은 Adafruit 사의 SSD1306 1.3" 128x64 OLED 입니다.

집에 다른 OLED 두개를 더 가지고 있어서 잠깐 비교 놀이를 해봅니다.

* Adafruit SSD1306 128x64 1.3" monochrome OLED 를 사용해보자

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Adafruit-SSD1306-128x64-13inch-monochrome-OLED

기판 밑부분에 지지대를 납땜하고 볼트로 고정해 줍니다.

OLED 를 납땜한 소켓에 삽입하고 너트로 지지대 기둥에 고정해 줍니다.

설명서에는 휘지 않도록 너트를 위아래로 설치하라고 되어 있으나, 지지대 볼트 길이가 짧아서 절대 불가능 합니다.

그냥 위에만 너트로 고정해 줍니다. 너무 조이면 장력이 생기니 적당하게 조여줍니다.

7. GPS module

Adafruit 의 Ultimate GPS Breakout v3 제품입니다.

66개의 channel 을 받을 수 있다고 하네요. Wow!

뒷면은 GPS 정보를 저장하여 다시 reboot 될 때 GPS 를 빨리 연동되게 하기 위한 battery 고정부가 있습니다.

3.3V ~ 5V 까지 인가할 수 있습니다. 5V 도 견디지만 3.3V 로 동작시키면 좋겠죠?

이렇게 분리되어 있는 것을 아래와 같이 납땜해 주었습니다.

고정하는 부분이니 납을 많이 먹여 주었습니다.

GPS 가 올 자리는 여기가 되겠습니다.

지지대를 세우고 mainboard 와 연결되는 부분에 pin 을 납땜해 줍니다.

고정 기둥에 올려 놓고 너트로 조이면 이렇게 됩니다.

점점 모양을 갖춰 가네요.

8. OpenLog

측정한 data 를 micro SD 에 저장하는 부분입니다.

제품은 SparkFun 사의 OpenLog DEV-13712 입니다.

Arduino 와 친숙한 ATmega 칩이 달려 있습니다.

뒷면은 micro SD 를 삽입할 수 있게 되어 있습니다.

한번 넣으면 딸깍 하면서 고정이 되고, 다시한번 누르면 튀어나오는 방식입니다.

위치할 자리는 여기 입니다.

예전 버전에는 바로 아래 부분에 GM tube 와 연결하는 pin 납땜자리가 있어 쉴딩을 해줘야 했지만,

버전업이 되면서 GM tube 연결 땜 자리는, 그 밑으로 위치하는 레이아웃으로 바뀌었습니다.

이왕 본 김에 GM tube 와 연결되는 pin 을 납땜해 줍니다.

9. Arduino FIO

이제 두뇌에 해당하는 Arduino FIO 를 작업합니다.

DEV-10116 이라고 되어 있네요.

LED가 반짝반짝 하는 윗부분이 밑으로 가야 하는지라 좀 아쉽습니다.

밑부분이지만 위로 가는 부분입니다.

위치는 여기가 되겠네요.

납땜할 자리가 가장 많습니다.

일단 mainboard 에 모든 다리에 pin 을 넣고 납땜해야 하고, 그다음 male pin 들을 Arduino FIO 에 납땜하여 다리를 만들어 줘야 합니다.

향후 firmware upgrade 를 위해 FTDI 인터페이스에도 납땜을 해 줍니다.

실제로 이런 모양이라고 합니다.

* Using a L-shaped plug and soldered low-profile sockets to program a Fio

- https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardFioProgramming

나중에 software 가 version up 되면 도전해 보겠습니다.

마침 FTDI breakout 보드도 있네요 :-)

* FTDI Serial Adapter 를 사용해 보자

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-FTDI-FT232RL-using

지금까지의 모든 부붐을 올려 봤습니다. 호오오오!

10. Bluetooth module

micro SD 카드에 logging 을 하지만,

스마트폰으로 실시간 측정치를 확인하거나, 로그를 인터넷으로 바로 보내고 싶으면 Bluetooth 모듈이 필요합니다.

제품은 seeed 사의 BLEBee v2 입니다.

- https://www.seeedstudio.com/BLEBee-v2.0.0-p-2461.html

따로 사려면 34.5 USD 하는군요.

AliExpress 에서 파는 XBEE 의 bluetooth 모듈과 호환이 되는지 많이 궁금합니다.

- https://ko.aliexpress.com/item/Free-shipping-bluetooth-wireless-module-bluetooth-slave-HC-06-red-for-arduino/2046081268.html

기회가 되면 한번 실험해 보겠습니다.

Bluegiga BLE113-A-M256K 라는 모듈을 이용해서 만들었다고 합니다.

오리지날은 MiKro Labs 라고 합니다.

하지만 이미 website 는 가동되지 않고 있네요. ( www.mikro-labs.com )

Arduino FIO 의 밑단 부분에 세모로 선이 그어있는 부분에 꽂습니다.

11. 시험 가동

GM tube 를 제외하고 모든 부품이 실장되었습니다.

GM tube 를 연결하기 전에 납땜이 정상인지를 확인하고,

추가 작업을 진행하기 전에 수정사항이 있는지를 보기 위해 battery 를 연결하고 시험 가동을 해 봅니다.

동봉된 battery 는 1200mAh Li-Ion Polymer 입니다.

두근두근....

한번에 성공입니다!!!

사실 실패하면 다른 방도는 없었습니다.

역시 납땜시는 열을 최대한 짧게 가하고 완료하는게 정말 중요하네요. 오로지 이거 하나만 지키면서 납땜하였습니다.

오랜 동안 납땜에 투자한 시간이 보상받는 순간입니다.

12. Geiger Mueller Tube

방사능 측정용 센서는 pancake 형태인 센서 입니다.

* LND 7317

- http://www.lndinc.com/products/geiger-mueller-tubes/7317/

특장점으로는 엄청 예민하다는 것과, alpha / beta / gamma 모두를 잡아낼 수 있다는 것입니다.

일반적으로 한가지나 두가지만 잡아낼 수 있는 센서와는 격을 달리합니다.

그래서 낱개 구매는 130 ~ 200 USD 정도 한다고 합니다.

bGeigie Nano kit 가격의 1/3 에 해당합니다. 그만큼 조심해서 다뤄야 합니다.

GM tube 의 표면이 찟기지 않게 하기 위해 철망을 붙여줘야 합니다.

여성들의 메니큐어 코팅제로 붙이면 나중에 메니큐어 제거재로 쉽게 분리 가능하다 하니, 준비합니다.

살살 제품을 꺼냅니다. 아주 얇은 피막으로 되어 있다고 씌여 있습니다.

뒷면이 위로 오게 뒤집어져 있습니다. 앞쪽은 얇은 피막이니까요.

only USA 에서만 생산되고 있습니다.

들어보면 꽤 무겁습니다. 무식한 작은 후라이팬처럼 생겼습니다.

앞면입니다. 찟어지지 않도록 살살...

다른 작업으로 진행하기 전에 얼른 금속망을 앞면에 붙여줍니다.

1분 이상 지긋이 누르라고 설명서에 나와 있으니, 지긋하게 눌러서 고정되게 합니다.

13. GM tube 연결

GM tube 와 고전압 회로와 연결하는 보드를 조립합니다.

보드에 선을 납땜해야 하는데, 극성이 선의 배열과 다릅니다.

이쁘게 납땜할 수 있도록 핀을 이용하여 선을 동그랗게 말아줍니다.

미리 투명 수축 튜브도 끼워 넣어 줍니다.

납땜을 이쁘게 하고, 수축튜브를 잘 씌운 다음, 열을 가하여 수축, 고정되게 합니다.

14. Case 고무에 동그랗게 구멍 뚫기

Pelican 1010 case 의 안쪽 뒷면은 고무로 기기를 안정되게 고정될 수 있도록 쿠션이 있습니다.

여기를 GM tube 가 돌출될 수 있도록 구멍을 뚫어야 합니다.

보드에 LND 7317 과 연결하고 아크릴에 고정시켜 봅니다.

이제야 고지가 눈앞에 보이네요.

케이스 뒷면에 센서가 돌출될 수 있도록 동그랗게 구멍을 뚫어 줍니다.

신기하게도 250ml 주스캔 윗부분과 크기가 똑같습니다. 주스캔을 이용하여 그림을 그린 다음 커터로 잘라주면 됩니다.

짜잔~!

FIN

이로써 모든 조립 작업이 완료되었습니다.

계획하고 구입하고 조립하기 까지, 장장 6년(계획)하고 3개월(실조립) 이 걸렸습니다.

왜 구동 모습이 없냐구요?

실제 구동 모습은 따로 글을 만들어서 차근차근 기록하겠습니다.

여기까지만 해도 진이 다 빠졌습니다.