초코볼의 inside Tech

가지고 있던 방사능 측정기를 사용하고 있습니다. 지금까지의 관련 글은 다음과 같아요.

* Hardware | Safecast bGeigie Nano 를 조립해 보자 - 1

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

* Hardware | Safecast bGeigie Nano 를 조립해 보자 - 2

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Safecast-bGeigie-Nano-2

* Hardware | bGeigie Nano 의 battery 를 업그레이드 해보자

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

* Hardware | bGeigie Nano 를 이용하여 방사능을 측정해 보자

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-bGeigie-Nano-checking-radiation

* Hardware | Safecast bGeigi nano firmware upgrade

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-Safecast-bGeigi-nano-firmware-upgrade

Mini USB B type 으로 충전 합니다만, 뚜껑을 까고 USB 에 연결하는 것이 귀찮아 무선충전 개조를 생각하게 됩니다.

1. 무선 충전 리시버

무선 충전용 리시버를 연결해 주면 될 것 같아, 집안에 굴러다니는 무선 충전용 리시버를 사용해 봅니다.

예전에 사부작 사부작 하려고 구매해 놨던 Charger Module 을 테스트 해 봅니다.

* dc 12V Wireless Charging Charger Module 5V 2A Power Supply Coil for DIY Cell Phone Transmitter Module + Receiver Module

- https://www.aliexpress.com/item/32717511392.html

Receiver Module 입니다.

한 set 인 Transmitter 와 Receiver 와는 사용이 가능하나, 요츰의 Qi 시리즈와는 컨트롤 통신의 싱크가 맞지 않아 사용이 불가 하더군요.

아래 처럼, 무선 충전기에 다른 기기를 충전하다 사용하면 5V 를 뽑아 줍니다.

다만, 선 무선 충전이 이루어 지지 않고 있는 상태에서 Receiver 를 올려 놓으면 전원이 널을 뜁니다.

이걸 사용하긴 힘들겠군요. 

일전에 Transistor Tester 를 무선 충전으로 개조했을 때, 사용했던 Charging Coil Receiver Module 을 또다시 구입합니다.

* Hardware | Transistor Tester 무선충전 upgrade

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

가격이 완벽히 동일하군요.

* 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

* Left & Right & UP & Down Mini USB male to Micro USB B feMale data charger cable adapter converter charger data cable 0.1M -1M

- https://www.aliexpress.com/item/4001170882838.html

USB 어뎁터 도착.

이처럼 Type B > Universal USB 로 변환 어뎁터 이지만, 중간을 잘라 전원의 +/- 선을 무선 충전 코일의 output 과 연결하려 했습니다.

꽂힐 USB Female 부분.

꽂아 봤습니다... 아... 튀어 나오네요.

언뜻 문제 없이 보이지만, 생각보다 많이 튀어나와, 펠리컨 케이스의 뚜껑이 닫히지 않습니다.

선을 밑으로 뺄 수 있도록 되어 있어, 구조적으로 완벽하지만, 뚜껑 문제로 단념.

3. 무선 Receiver Module 장착

USB 단자를 사용하지 못하지만, 본체 부분을 살펴 보면 CHG 5V/- 가 보입니다. 당연 Charging 5V +/- 겠네요.

무선 Receiver Module 에서 나오는 +/- 를 직접 연결하면 될 듯 합니다.

장착될 위치를 대략 맞춰 봅니다. 위치는 대략 이렇게 하면 간섭이 없을 듯.

PCB 부분은 코일 끝단을 구부려서 아크릴 밑 부분에 위치하게 합니다.

아크릴을 다시 본체에 장착하면 다음과 같은 모습이 됩니다. 선을 바깥 쪽으로 빼야 해서, 세번 째 작업에서 성공했습니다.

선을 아래 그림처러 빼고, 중간의 틈새를 이용하여 올리면 됩니다.

끝단을 아래처럼 납땜하면 작업이 완료 됩니다.

4. 테스트

훗, 한방에 잘 되네요. USB 단자를 이용하지 않더라도 충전이 잘 됩니다.

다만, 고주파음이 좀 들리는 것이 흠.

그리고 가장 큰 문제는, 케이스를 씌우고 충전하면 충전 되지 않습니다.

그 이유로는, 케이스를 씌우면서 충전 기기의 Transmitter 와의 거리가 1cm 이상 벌어져, 전자기가 도달하지 못하는 문제가 있습니다.

좀더 강력한 Transmitter 를 사용하지 않는다면, 불가능 할 듯. 나중에 적당한 Transmitter 를 찾아 봐야겠습니다.

당분간는 예전처럼 그냥 USB 를 사용할 수 밖에.... ㅠㅠ

무선 충전 Receiver Module 이 연결되어 있더라도, USB 를 충전도 문제가 없었습니다.

FIN

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

무선 충전 코일을 예전부터 어떻게 활용해 볼까, 여러가지 시도를 하고 있습니다.

아이폰 8 플러스 사용하면서 생각해 보니, 무선 충전이 되었네요!

바로 만들어 보기로 합니다.

1. 무선 충전 코일

거의 3년 전에 무선 코일 세트를 하나 사 놨었습니다.

* dc 12V Wireless Charging Charger Module 5V 2A Power Supply Coil for DIY Cell Phone Transmitter Module + Receiver Module

- https://www.aliexpress.com/item/32717511392.html

사양은 이렇다 합니다. 기록을 위해 남겨 놓습니다.

Instruction manual:

For current wireless charging various series of small electronic products, power supply design, it has small size, extremely easy to use, high efficiency, and low price is mainly applied to mobile electronics products such as : mobile phones, game consoles, fish tank, MP3, MP4, adult products, digital cameras, electric shavers, machine learning, medical supplies and other products of underwater applications. Thanks to contactless charging power supply, make the product completely sealed, waterproof and dust proof; increase product life, easier to use.

Modules main parameters:

- Input voltage: 9 ~ 12V

- Maximum load current: 1.2A

- Receives the maximum output voltage and current: 5V / 2A

(Charging the output resistance can be set to 12V / 700mA)

- Transmitting coil size: diameter 43mm, thickness 2.3mm

- Transmitter module size: 18mm * 8.5mm * 15mm

- Receiver Module size: 10mm * 25mm * 3mm

- Receiving coil size: diameter 43mm, thickness 1.2mm

- Receive the best distance: 3 ~ 6mm

9~12V 를 입력으로 받고, 5V 출력을 내어주는 코일 쌍 입니다.

한쪽 코일에 전원을 넣어 주면, 다른 쪽 코일에 전압과 전류가 인가됩니다.

대략 회로도는 다음과 같다고 하네요. 이 것도 참고로 올려 놓습니다.

2. 코일 외관

도착샷은 찍어 놨는데 너무 오래 전이라, 어디로 갔는지 없네요.

어뎁터와 연결하기 위해 female 3.5mm jack / USB-A 을 끝단에 납땜으로 붙이고, 수축 테이프로 마무리 했습니다.

사용된 chip 들을 보면, XKT-335 와 XKT-412 두 개가 사용되었습니다.

코일쪽으로 전원을 보내주는 OUT 이라고 표시되어 있습니다.

코일을 통해서 전기를 받아주는 쪽은, 코일 연결된 부분은 IN 이라고 표시되어 있어서 혼동되지 않습니다.

제가 구입한 제품은 XKT-412 를 사용한 제품이고, 큰 커페시터가 5개가 실장되어 있으므로, 아래 회로가 더 맞아 보입니다.

3. 기능 확인

전원은 집에 굴러다니던 9V / 500mA 를 사용했습니다.

대기전압은 1.0mV 이 나오는 군요.

무선 충전 가능한 스마트폰을 올려 놓으면 문제 없이 충전이 되네요.

다만 7.7mV 정도로 정말 천천히 충전 됩니다.

뾰롱~!

4. 설치

사용하려는 iPhone 8 Plus 는, 무선충전 코일이 기기 정 가운데에 위치하고 있습니다.

회사에 있는 노트북 세워놓는 지지대에 아이폰 충전 회로 높에로 맞춰, 캡톤 테이프를 이용하여 붙여 놓습니다.

마침 스텐드 가운데 부분이 뚫려 있어, 그 쪽으로 연결선을 빼 놓습니다.

완성!

만족스럽습니다.

잘 사용하고 있었지만, 문제점이 있습니다.

- 상시 전원을 넣어 놓으면, 코일 부분이 조금 뜨거워진 상태로 유지 됩니다.

- 이는 기기 접근을 인식하여 전류를 흘리는 것이 아니라, 계속 전류를 흘려 보내서 그런 것 같습니다.

- 퇴근 후, 주말에 화재의 위험성이 있어서 업그래이드 결정.

5. 업그래이드 부품 구매

고르고 골라서 아래 제품으로 결정했습니다.

* 1 Set 3 Coils S8 Type-c Qi Wireless Fast Charging Charger Transmitter DIY PCBA Circuit Board Qi Wireless Charging Standard

- https://www.aliexpress.com/item/32957404175.html

6. 업그래이드 부품 도착

2주 정도 걸려서 도착.

역시 기기 접근을 인식하고, 그에 따른 전류 컨트롤 기능이 들어가 있으므로 회로가 복잡해 졌습니다.

분명 다른 기기 OEM 으로 들어가는 제품을 외관 껍질을 벗기고 브랜드 없는 제품으로 판매하는 형식이군요.

코일은 3개가 한 묶음으로 되어 있습니다. 다만, 정 가운데에 위치시키지 않으면 충전되지 않습니다.

예상하기로는 양쪽 두 개의 코일은 충전 boost 용이 아닌가 합니다.

회로부와 코일부를 플렉서블 케이블로 연결하여, 서로 유연하게 위치를 잡을 수 있게 되어 있습니다.

테스트 해보니 잘 되네요.

한가자 아쉬운 점은 Fast Charging 이라고 표현되어 있지만, USB PD 대응한 어뎁터를 이용하자 전혀 동작하지 않았습니다.

결과적으로는 Fast Charging 은 거짓 문구 입니다. 확인해본 어뎁터는 아래 제품 입니다.

* Hardware | HP 65W USB-C 슬림 여행용 전원 어댑터 구입기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-HP-65W-USBC-slim-travel-power-adapter-buy

일반적인 USB Charger 를 사용해야만 제대로 동작합니다. 그냥 Type-C 인터페이스와 intelligent charging 으로 만족.

7. 회사 사무실에 설치

기존 것을 걷어내고 새로 받은 PCBA 를 설치합니다. 정리 그까이꺼~.

플렉서블 케이블을 잘 구부려, 앞쪽에 붙여 놓은 코일과 연결해 놓습니다.

코일을 잘 고정합니다.

8. 완료

아래는 이전 버전의 사진이지만, 동일하게 동작하므로 여기서 같이 사용 했습니다.

업그래드 버전은 상태 LED 가 붙어 있어서, 충전이 활성화 되면 파란 불빛으로 알 수 있습니다.

마침 휴대폰에 씌워진 클리어 케이스 덕에, 대충 위치한 LED indicator 를 통해 빛이 전체로 잘 퍼집니다.

업그래이드 하면서 좋아진 점은 다음과 같습니다.

- 향후 일반적으로 사용될 Type-C 를 채용

- 충전시 LED indicator 로 상태 확인 가능

- 충전하지 않을 때, 전원 차단으로 코일이 뜨거워 지지 않아 안정성 확보

- 충전 속도 향상!

Update - 20201102

완중이 되면 녹색으로 색이 바뀌며, 더 이상 충전시키지 않는 모습도 올립니다.