초코볼의 inside Tech

알리에 처음 눈을 뜨기 시작하던 2017년쯤에 Transistor Tester 라는 것을 구입해서 납때해서 만들고, 잘 사용하고 있었습니다.

전자 부품 테스트 하기에는 이만한 것이 없죠.

* Hardware | Transistor Tester

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

이 테스터기에 사용되는 건전지가 9V 인데, 교체하게 되면 케이스 안에 수납되어 있는 형태라 반분해를 해야 해서 매우 귀찮습니다.

또한 새로 건전지를 구매해야 하기도 하구요.

3년 썼더니만, 올 것이 왔습니다.

1. 대세는 무선 충전

일전에 휴대폰용 무선 충전 DIY 할 때 봐 놨던 제품이 생각나, 이놈도 무선 충전으로 개조해 보기로 합니다.

* Hardware | 무선충전기를 만들어 보자 DIY

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Wireless-Charger-DIY

동일한 날 다른 부품도 AliExpress 에서 주문 했더니만, 동시에 도착했습니다.

필요한 구성품은 다음과 같습니다.

- 무선 충전 코일 (receiver)

- 충전 5V input / 9V output 컨버터 모듈

- 3.7V 배터리

2. 무선충전 receiver 코일

자기장을 이용하여 전기를 만들어 주는 코일 입니다. 디자인이 심플하고 소형이어서 딱 사용하기 좋은 크기네요.

* DIY Qi Standard Wireless Charging Coil Receiver Module Circuit Board DIY Coil For Phone For Battery 5V 1A Fast Quick Charger

- https://www.aliexpress.com/item/32995630744.html

특징은 웹사이트에서 가져왔습니다.

Features

1. Pure copper coil, high permeability, low loss, assuring fast charging.

2. Can charge the battery directly.

3. Charging current is around 5V 1A.

4. Can be directly connected to the phone's motherboard, the phone will display wireless charging.

5. Red is positive and gold is negative. The wire can be bent freely.

Specification

Material : PCB

Product Name : Wireless Charger Receiver Module

Input Power : 5V 1A or 9V 0.5A

Output : Power up to 5W

Charging Efficiency : 75%

Transmission distance : 2~8mm

Charger Applicable Form : Wireless Charger

Executive Standard : Qi Wireless Charging Standard

Product Certification : CE/FCC/ROSH

Board Size : 1.9 * 3.2cm / 0.7 * 1.3in

Copper Coil Size : 4.1 * 2.9cm / 1.6 * 1.4in

Cable Length : 5cm / 2.0in

Weight : approx. 6g

Note

Wireless charging = transmitter + receiver (both can be charged together)

1. There is a "charger" (i.e. coil patch) : If your phone has a built-in "receiver", or you have already purchased a "receiver" in another home, then you only need to buy a "transmitter" Charging.

2. There is a "generator" (i.e. the base) : If you have already purchased the "transmitter", then you can just recharge by purchasing the "receiver".

Package List

1 * Charger Receiver Module

소형인지라 코일과 breakout board 가 앙증맛게 생겼습니다.

PCB 도 말랑말랑한 재질이라 여러 환경에서 사용될 수 있도록 제작되었습니다.

뒷면입니다. iPhone / Android 에 무선 충전 모듈이 없는 스마트폰에 사용할 수 있게끔 만들어져 있습니다.

3. 컨버터 모듈

충전 코일 / 배터리 등을 연결하고 9V를 출력해주는 모듈 입니다.

* Charging Step Up Booster Module Dc 5v-12v To 9v/12v For 18650 Lithium Battery Ups Voltage Protection Converter Charge Discharge

- https://www.aliexpress.com/item/4000123591565.html

크기가 그리 크지 않아, Transistor Tester 밑의 공간, 즉 9V 건전지가 위치한 공간에 무리 없이 들어갈 듯.

이 부품을 선택한 이유는 5V 계열로 충전하고 / 3.7V Lithium Ion 배터리를 충방전 / 9V 출력을 내주는 기능이 모두 들어있기 때문입니다.

12V output 버전도 있지만, 9V output 버전을 구매했습니다.

1. Description

It is a UPS uninterruptible power supply control board.

2. Features

1) Support charging and discharging at the same time

2) Large current

3) Small size

4) High efficiency

5) Support short circuit protection

3. Parameters

1) Product Name : UPS Voltage Converter Module 

2) Working Voltage : DC 5.0V~12.0V

3) Output Voltage : DC 9.0V

4) Output Power : 9W

5) Support Battery(No include!) : 3.7V Lithium or polymer battery 15Ah(Max)

6) Working Temperature range : -40℃~85℃

7) Working Humidity range : 0%~95%RH

8) Size : 50*20*6.3mm

4. Using Steps

1) Connect right input voltage at input terminal.

2) Check output voltage by voltmeter and ammeter.

3) Connect battery at B+ and B-.

5. Note

1) Its max output current is 1A and can not keep output 1A.

2) The positive and negative poles of the input power supply cannot be reversed Otherwise the module will be damaged.

3) Users can install a common anode Red-Blue LED by yourself as charging indicators. Blue light indicates whether there is a load at output. Keep Red is charging. There is no battery if Red flashing. Red OFF if charged.

4) Due to the large current, it is recommended to use a thicker wire. Wire cross-section greater than 1.5 square millimeters.

5) Please read use manual and description before use.

6. Application

1) Ordinary power supply

2) Battery charger

3) Mobile power

4) Power conversion

5) Infrared alarm

6) Network equipment such as switches

7) Router

8) Battery car modification

7. Package

1) 1pc UPS Voltage Converter Module

이놈도 다른 부품 도착할 때 같이 왔네요.

알리에서 전자 부품이 도착하는 평범한 모습.

깔끔한 PCB.

전압 control 및 안정용 IC chip 들이 보입니다.

입력부와 출력부 등에는 코일 부품으로 전압 제어용 인덕터와 IC 들이 달려 있습니다. 정전압 다이오드 등도 보이네요.

왼쪽 부분에 LED1 으로 표시된 곳이 상태 indicator 용 LED 가 위치하는 듯 합니다만, 3 pin LED 는 동봉되어 있지 않았습니다.

찾아보니, 3-pin LED 는 + 또는 - 를 공유하는 LED 2 개가 하나로 되어 있다고 하네요.

* LED pinouts – 2, 3, 4-pin and more

- http://lednique.com/leds-with-more-than-two-pins/

0805 SMD LED 를 사용하면 될 듯 하군요. 마침 자가 arduino 만들어 보려고 구입해 놓은 0805 SMD LED 가 있으니 활용해 보면 되겠습니다.

SMD LED 실장시에는 극성을 조심해야 합니다.

밑의 사진처럼 Red / Green LED 를 이쁘게 잘 붙였습니다.

4. 배터리

3.7V Lithium Ion 배터리는, 방사능 측정기 DIY 때, battery upgrade 하고 남은 것을 활용합니다.

집안에서 3년동안이나 굴러다니고 있었는데, 잘 되었어요.

* Hardware | bGeigie Nano 의 battery 를 업그레이드 해보자

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-bGeigie-Nano-battery-upgrade

Lithium Ion / Polymer 배터리의 표기들이 3.7V / 4.2V 두 가지고 있는데, 이는 동일한 스펙이고 다른건 아니라 합니다.

3.7V 는 평소 voltage 이고, 4.2V 는 peak voltage 라고 하네요.

* Voltages | adafruit

- https://learn.adafruit.com/li-ion-and-lipoly-batteries/voltages

For example, almost all lithium polymer batteries are 3.7V or 4.2V batteries. What this means is that the maximum voltage of the cell is 4.2v and that the "nominal" (average) voltage is 3.7V.

그 사이 한번도 충/방전을 안했는데도 3년동안 voltage 가 변하지 않았네요. 용량도 그대로 였습니다.

5. 연결

충전용 receiver coil 과 converter module 을 납땜하고 무선 충전 해 봅니다.

충전쪽으로 가는 전압은 약 4V.

출력은 9.19V 나와서 정상 동작 하네요.

이제 테스터기 본체를 분리하고, 9V 연결선을 제거.

Converter module 에서 본체로 가는 선은 조금 굵은 것을 사용하고자, 예전에 구입한 충전 connector 에서 적출한 선을 사용 했습니다.

배터리는 선이 짧아서 연장해주고 쇼트를 막기 위해 수축 튜브로 마무리.

전원 스위치 ON 하니, converter module 에 납땜한 녹색 0805 SMD LED 이 켜지면서 전원이 들어 옵니다.

전압도 문제 없습니다.

충전하면서 전원을 켜도 잘 작동 하네요.

충전과 출력이 동시에 되고 있다는 것을 알려주는 LED 가 이쁘게 잘 들어오니, 상태 확인이 쉽습니다.

6. 조립

기판 뒷면에 배터리와 PCB 가 들어가게 되는데, 쇼트 방지를 위해 쿠션을 제단하여 깔아 줍니다.

밑판에 캡톤 테이브로 코일과 회로를 고정해 줍니다.

Converter module 은 그 크기가 테스터기 아래부분의 뒷면에 맞춤형 처럼 들어 맞네요.

투명 아크릴 케이스이고, 캡톤 테이프가 노란색을 띄어서 그런지 멋지게 보입니다.

이번 프로젝트는 구상한 대로, 만족스러운 결과가 나와서 기분이 좋습니다.

7. 실사용

조립 후, 충전기 위에 올려 놓으면 충전 불이 들어오면서 문제 없이 충전 됩니다.

충전이 완료 되면 모든 불이 꺼집니다.

충전 중에 전원을 키면, 역시나 동시에 불이 켜지구요.

전체 샷은 이렇게 보여요.

8. 미세 전류

대기상태가 되면, Green LED 가 아주 조그맣게 깜빡입니다.

아마도 확인 전류인 듯 한데, 미세하게 깜빡이면서 소비되는 전류가 싫다면 LED 를 제거하면 되겠죠.

그래도 사용 중에 불이 들어오는 모습이 멋져 그냥 놔두기로.

FIN

1. Arduino Nano 고장내기

Arduino 를 가지고 놀다 보면, 전원 +/- 극성을 바꿔서 input 으로 넣거나 하면서 부품을 태워 먹을 수 있습니다.

저는 이런 식으로 해서 arduino nano 두 개를 고장냈네요.

한 번은, DIY 한 Arduino 2560 에 bootloader 를 입히면서,

또 한 번은 CO2 센서 동작 확인하면서 GND 입력에 전원을 잘 못 인가하면서.

두 가지 모두, 회로적으로 전원 +/- 를 쇼트 시키면서 발생했습니다.

Arduino nano 에서 매캐한 연기가 피어오르며, diode 가 타버렸습니다.

아래 사진에서 USB 쪽 diode 가 부풀어 올랐고, 갈라진 모습을 보여줍니다. 저기서 연기가 피어 오릅니다.

냄새가 맹독류라 그런지 (아마도 발암 물질) 집에서 태우면 냄새가 꽤 오래 남습니다. ㅠㅠ

다행인 것은 회로가 short 되면, 그 역전류를 diode 가 받으면서 타 주었기 때문에, 다른 부품의 손상을 방지 할 수 있었습니다.

2. 교환 diode 찾기

제가 가지고 있는 arduino nano 는 Chinese fake 제품이어서 그런지, S4 라고 적혀 있어 사양이 조금 다를 수 있습니다만,

Original arduino nano 에 들어가는, 전원쪽 diode 는 다음 부품입니다.

MBR0520-TP

- MBR0520LT1-D.PDF

사양서를 보면, 20V / 0.5A Schottky Doide 임을 알 수 있습니다.

이왕 이렇게 되었으니, 오리지널 제품과 동일한 diode 를 넣어 주면 더 좋을 듯 합니다.

AliExpress 에서 검색하니 팔고 있어서 주문합니다.

* 100pcs SMD diode 0805 SOD-123 1N5819 1N4007 1N4148 MBR0520 MBR0530 MBR0540 B2 B3 S4 T4 SOD-323 1206 1N4148WS 1N5819WS B5819WS
    - https://www.aliexpress.com/item/4000331408283.html

도착샷은 예의.

Diode 마킹이 B2 = MBR0502 가 아니라, SD 라고 되어 있네요.

또 이상한거 보낸거 아냐? 라고 생각해서 찾아 봤습니다.

MBR0520

- MBR0520.pdf

제조회사마다 마킹이 다르게 나왔을 수 있네요. 이번에 구입한 회사는 마킹을 B2 대신에 SD 를 사용한 것 같습니다.

물건 도착은 나중 일이고, 일단 기존 가지고 있던 diode 를 이용하여 수리해 보기로 합니다.

3. 적당한 다른 대체 diode 찾기

가지고 있던 arduino nano 두 개나 태워먹어 버리자, aliexpress 에서 부품 오기만을 기다릴 수가 없었습니다.

지금까지 이 취미 하면서 구입하여 보유해 놨던 diode 들 중에 적당한 놈을 찾아 봅니다.

* 7 kinds*10pcs=70pcs/lot SMD diode package / M1 (1N4001) / M4 (1N4004) / M7 (1N4007)/ SS14 US1M RS1M SS34 KIT

- https://www.aliexpress.com/item/32774058057.html

M1 부품 소비가 많아, 일전에 동일한 업자에게 또 한번 구입하였습니다.

M1 (1N4001) / M4 (1N4004) / M7 (1N4007)

M1 (1N4001) 이 50V / 1A 로, 그나마 MBR0520-TP 의 20V / 0.5A 와 비슷하네요.

SS14

허용 전압과 전류가 너무 낮아서 안되겠군요.

SS34

전압은 40V 으로 M1 보다는 낫지만, 허용 전류가 너무 높습니다.

US1M

말도 안되게 높은 전압때문에 패스.

RS1M

진심 1000V ?!!!!

결과적으로 spec. 비교 결과, M1 (1N4001) 이 가장 적당한 diode 되겠습니다.

다만, 주의할 점은, 20V / 0.5A 이었던 허용 전류/전압이, 그 두배 이상인 50V / 1A 가 되었으므로,

앞으로 short 시에는 diode 는 멀쩡하지만, 다른 중요한 부품들을 태워 먹을 수 있는 가능성이 생겨버렸습니다.

MBR0520-TP 가 도착하면, 그 때 또 바꿔 줘야겠네요.

4. 원래 제품으로 수리

MBR0520 (SD) 가 도착 했으니, 나머지 arduino nano 하나도 수리해 봅니다.

수리라고 해 봤자, 고장난 부품 때어 낸 자리에 새 부품 납땜 하는 것이지만요.

애정을 담아 납을 듬뿍 발라 줬습니다.

Diode 가 작아서 충분히 인두 팁을 기판에 접근 시킬 수 있고, pin point 로 납을 먹일 수 있어 flux 없이도 쉽게 했습니다.

임시로 M1 (1N4001) 을 사용하여 수리한 것도 MBR0520 로 바꿔 줘야 하나, 귀찮아서 그냥 사용 할람니다.

두 개 모두 Sketch 도 업로드 되고, 동작도 잘 됩니다.

이상 arduino nano 다이오드 수리기 였습니다.