초코볼의 inside Tech

전자 부품을 가지고 너무나 놀고 싶은데, 생계를 위한 회사 업무는 많고, 용돈은 적고, 그렇게 시간만 가고 있었습니다.

2016년 11월 20일. 하고싶은 전자 놀이를 더는 늦출 수 없다고 생각하고 저렴하더라도 멀티 미터를 구입합니다.

1. VC97

AliExpress 를 검색하던 중, 뭔가 카피스러운 멀티미터를 발견합니다. VC97.

그때 당시 가격이 26.79 USD. 4년만에 2.3 달러 정도 올랐네요.

* VICI VC97 digital multimeter voltmeter AC/DC voltage current Resistance Capacitance frequency Tester multimetro vc97

- https://www.aliexpress.com/item/32871339902.html

저렴하지만, 기능 상 특별히 문제는 없다는 글들을 봤습니다.

VC97_upgrade_diff.pdf

어느정도 검증된 FLUKE 같은 제품을 구매하고 싶었으나, 기본 25만원이 훌쩍 넘어가는 금액... ㅠㅠ

2. 도착

중국 사이트에서 물건을 직접 구매해 보기 시작할 때라 조마조마 하면서 기다리던 생각이 나네요.

실제 가격은 거의 30 USD 인데, 10 USD 정도로 교기하고 보낸 소포.

파우치 안에 캐이블류와 함께 꽉꽉 담겨 왔습니다.

요놈이 그놈이군.

프로브는 악어클립형과 탐침용 두 개가 들어있고, Thermocouple 온도 센서도 포함되어 있습니다.

이 가격에 이 구성품이면 훌륭한 것이죠.

3. 분해

잘 써오고 있던 와중에, 분해해 보고 싶어 졌습니다.

사실은 저렴한 멀티미터를 개조한 글 들을 보고, 혹시 나의 VC97 도 그런 가능성이 있는지 미리 확인해 보려는 의도도 있습니다.

우선 말랑말랑한 연질의 케이스를 벗겨 냅니다.

분해시 쇼트의 위험이 있으므로, 밑의 커버를 벗겨 내고 건전지를 분리합니다.

뒷면의 나사 세 개를 풀면, 뒷 커버가 쉽게 분리 됩니다.

PCB 상의 정식 명칭은 VC97 V0.7 이네요. 버전이 극 초기인 듯 합니다.

2016년 11월 20일에 구입했지만, 실제 생산일은 2015년 3월 16일로 되어 있네요. 아니면 PCB 디자인 완료한 날짜일 수도 있구요.

모드를 바꾸는 노브와 LCD 창을 제거하면 아래와 같습니다.

모드를 바꾸는 다이얼 부분에는 끈적한 그리스가 발라져 있습니다.

중앙 처리하는 chip 은 판별할 수 없게 수지로 덮여 있네요. 아쉽.

Layout 을 보니, 원래 실장하기 위한 chip 은 좀 큰데, 대체 chip 을 사용한 듯 보입니다.

Chip 핀을 납땜하기 위한 접점이 노출되어 있어서, 개조가 가능하다면 쉽게 납땜할 수 있도록 되어 있네요.

신기하게도, LCD 와 접점은 flex 케이블이 아닌. 컨텍 동판입니다.

요즘은 잘 사용하지 않는 방식이라고 알고 있습니다. 아니면 LCD 자체가 이런 방식이라 그럴까요?

높은 연산 처리를 요구하는 것이 아니기에 4kHz 의 오실레이터로 움직이는 것을 알 수 있습니다. Chip 크기도 매우 작습니다.

테스터 프로브 꼽는 부분은 두껍게 되어 있습니다.

또한, 높은 전압이 걸릴 수 있으므로, 보호 퓨즈 2개와 shunt 저항이 달려있네요.

뒷판에 달려있는 저 스프링의 의도는 잘 모르겠습니다.

뒷판의 알루미늄 호일과 접촉하는데, 알루미늄 호일 자체가 어디와 연결된 것은 아니라서요. 차폐 용도인가?

궁금한게 많지만, 이 쪽 지식이 짧은지라, 구조와 실장된 부품들만 감상하고 그대로 재조립 합니다.

4. 강렬하게 구매하고 싶다

나중에 여유가 된다면, 다음 멀티미터기는 아래 제품을 구입해 보고 싶습니다.

목소리 카랑카랑한 영국 땜쟁이 아저씨가, 전 세계의 멀티미터를 까고 다니시다가, 본인이 직접 설계하고 제작한 멀티 미터 입니다.

Youtube 를 보면, 다른 멀티미터들을 얼마나 까대는지, 본인 것은 잘 만들었을 꺼라 생각이 듭니다.

* 121GW Multimeter

- https://www.eevblog.com/product/121gw/

1. 또 온도센서야?

지금까지 시험해본 온도센서들 입니다. 5개나 있네요.

* Hardware | AM2322 Temperature & Humidity Sensor

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-AM2322-Temperature-Humidity-Sensor

* Hardware | Arduino 비접촉 온도센서 GY-906 MLX90614

- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareArduinoMLX90614

* Hardware | Arduino BMP280 고도/온도/기압 센서

- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareArduinoBMP280

* Hardware | BME280 sensor

- http://chocoball.tistory.com/entry/HardwareBME280

* Hardware | DS18B20 온도센서

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-DS18B20-temperature-sensor

네 그렇습니다.

온도 센서에는 기존에 확인했던 위의 센서들 말고, 준비하고 있는게 아래 3가지가 있습니다.

- K-type

- PT100 / PT100

- Cu50

이 포스트에서는 K-Type 에 대해 알아보려 합니다.

2. K-type

이번에는 K-type 온도센서 이므로, 해당의 제품을 구매합니다.

* Thermocouple K-Type Thermocouple Thermometer Probe WRNT-03 200mm*1000mm

- https://www.aliexpress.com/item/Thermocouple-K-Type-Thermocouple-Thermometer-Probe-WRNT-03-200mm-1000mm/32615649856.html

일반적으로 Thermocouple K-type 은 선이 두가닥인데, 도착한 놈은 세가닥 입니다.

거기에 더해서 "Cu50" 이라는 라벨도 붙어 있습니다...

분명 난, K-Type 을 보고 주문한건데 말입니다.

사양서도 확인해 보면 WRNT-03 이라서 Probe type 의 thermocouple 이라고 생각했습니다만, 도착한건 그냥 Cu50 인듯 합니다..

세가닥 단자들 사이는 55 Ohm / 0 Ohm 의 차이를 보입니다.

100 Ohm 정도면 PT100 인데, 55 Ohm 이면 좀 애매하네요.

확실히 잘 사용되지 않는 Cu50 이 맞는 듯 합니다.

이놈은 이놈 나름대로 사용될 수 있는 방법을 찾아봐야겠습니다.

음?

테스터기로 측정하고 있을 때 눈에 들어오는 테스터용 온도 probe !!!

위 사진의 오른쪽 다발로 보이는 것이 테스터용 온도 센서 입니다.

혹시나? 하고 메뉴얼을 찾아 보니 "K-type" 이라고 적혀 있네요!

우연히 K-Type 온도센서를 구할 수 있게 되었습니다.

역시 K-Type 은 단자가 2개인게 확실합니다.

3. MAX31855

보통 온도 센서들은 아날로그 값으로 표현하므로, digital 로 변환해주는 converter 가 필요합니다.

K-Type 온도센서용으로는 MAX31855 라고 하는군요.

Arduino 용 K-Type 모듈인 MAX31855 를 구입합니다.

* MAX31855 MAX6675 SPI Type K Thermocouple Temperature Sensor Board Module For Arduino

- https://ko.aliexpress.com/item/MAX31855-K-Type-Thermocouple-Breakout-Board-Temperature-200C-to-1350-Celsius-for-Arduino/32746337946.html

아래는 도착 사진 입니다.

친절하게 알아서 사용하라는 중국 생산자의 배려 입니다.

기록을 위해 뒷면도 찰칵.

4. sketch

Arduino IDE 에서 Library Manger 를 열고 max 라는 키워드로 검색하면, MAX31855 가 나옵니다.

인스톨 하세요.

패키지 인스톨 후, "File > Examples > Adafruit MAX31855 library > serialthermocouple" 을 선택합니다.

Sketch 는 다음과 같아요.

/*************************************************** 
  This is an example for the Adafruit Thermocouple Sensor w/MAX31855K

  Designed specifically to work with the Adafruit Thermocouple Sensor
  ----> https://www.adafruit.com/products/269

  These displays use SPI to communicate, 3 pins are required to  
  interface
  Adafruit invests time and resources providing this open source code, 
  please support Adafruit and open-source hardware by purchasing 
  products from Adafruit!

  Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries.  
  BSD license, all text above must be included in any redistribution
 ****************************************************/

#include "SPI.h"
#include "Adafruit_MAX31855.h"

// Default connection is using software SPI, but comment and uncomment one of
// the two examples below to switch between software SPI and hardware SPI:

// Example creating a thermocouple instance with software SPI on any three
// digital IO pins.
#define MAXDO   3
#define MAXCS   4
#define MAXCLK  5

// initialize the Thermocouple
Adafruit_MAX31855 thermocouple(MAXCLK, MAXCS, MAXDO);

// Example creating a thermocouple instance with hardware SPI
// on a given CS pin.
//#define MAXCS   10
//Adafruit_MAX31855 thermocouple(MAXCS);

void setup() {
  while (!Serial); // wait for Serial on Leonardo/Zero, etc
  
  Serial.begin(9600);
  
  Serial.println("MAX31855 test");
  // wait for MAX chip to stabilize
  delay(500);
}

void loop() {
  // basic readout test, just print the current temp
   Serial.print("Internal Temp = ");
   Serial.println(thermocouple.readInternal());

   double c = thermocouple.readCelsius();
   if (isnan(c)) {
     Serial.println("Something wrong with thermocouple!");
   } else {
     Serial.print("C = "); 
     Serial.println(c);
   }
   //Serial.print("F = ");
   //Serial.println(thermocouple.readFarenheit());
 
   delay(1000);
}

음? 정상적으로 동작하지 않는군요.

혹시 몰라 MAX31855 의 전 버전인 MAX6675 라이브러리를 설치하고 sketch 를 실행시켜 봅니다.

음... 안되는군요.

뭐가 문제일까요?

5. 중국 공장의 나쁜 버릇

폭풍 검색을 해도 문제를 해결한 케이스를 볼 수 없다가,

우연히 Youtube 의 댓글에서 힌트를 찾았습니다.

MAX6675 와 MAX31855 breakout 보드의 차이점은 1번과 2번 pin 이 연결되어 있느냐 없느냐의 차이라고 합니다.

제가 구입한 MAX31855 breakout 보드의 1번과 2번을 보니 붙어 있네요.

위는 MAX6675 의 breakout board 의 layout 입니다.

1번과 2번이 연결되어 있네요.

MAX31855 의 breakout board 의 1번 / 2번 pin 은 서로 붙어있지 않습니다.

Adafruit 의 정식 판매용 MAX31855 breakout board 도 1번 / 2번 pin 도 떨어져 있습니다.

위의 사진은 중국 AliExpress 제품의 소개 사진입니다.

Chip 은 MAX31855 지만, breakout board 는 전압 regulator 도 없는 MAX6675 용 breakout board 와 비슷합니다.

즉, 중국 업자들은 기존 MAX6675 breakout board 에,

스펙이 비슷한 MAX31855 chip 을 얹은게 아닌가 하는게 internet 친구들의 예상입니다.

MAX31855 는 minus 온도까지 측정할 수 있는 등 upgrade 되었으나,

MAX6675 breakout board 를 사용하면서 기능 확장도 안되고, pinout spec. 에 맞지 않게 된거죠.

쉽게 말하면,

upgrade 제품이니까 맞겠지 하고 MAX6675 breakout board 에 MAX31855 를 얹으면서 정상작동하지 않는 것이였습니다.

(이거 팔아도 되는거야? 구매한 다른사람들은 어떻게 사용한거지?)

결국 위의 사진처럼 1번/2번 pin 사이의 연결을 완전히 긁어 내어 단락시키니 정상 작동하였습니다.

아놔....

6. K-Type +/- 단자 사이에 capacitor

해결점을 찾아서 정상 작동까지는 왔으나,

값이 널을 뛰어 안정적으로 측정하지 못했습니다.

위에서 보듯이 많은 사람들이 단자에 capacitor 를 사용했더랬습니다.

* Hardware | AliExpress 에서 Ceramic Condenser 를 구입해 보자

- http://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-AliExpress-Ceramic-Condenser-buying

뭘 하려면 여러가지가 구비되어야 하는군요.

다행이 ceramic capacitor (condenser) 가 있었습니다.

사용된 것은 10nF = 0.01uF 입니다.

7. Pinout / Layout

Pinout 은 다음과 같습니다.

 MAX31855  | Arduino Micro
---------------------------
    Vin    |      5V
    GND    |      GND
    DO     |      D3
    CS     |      D4
    CLK    |      D5
---------------------------

구성도는 다음과 같습니다.

8. 결과

이제서야 제대로 측정이 되었습니다.

chip 자체적으로 Internal Temp 를 측정 가능한게 신시합니다.

여름 저녁이라 거실 실내 온도가 31도군요.

올해는 더워도 너무 덥습니다. 1994년도 5월에 입대하고 기초훈련 받던 때가 생각나네요.

그때도 이만큼 더웠던것 같습니다. 유격훈련 한번 하고 나면 동기들이 탈진해서 쓰러지곤 했더랬습니다.

우리 기수, 다른 중대 훈련병 중에 행군중 탈진으로 죽은 전우가 있어,

저의 다음 기수부터는 행군을 생략했다는 이야기를 들었습니다.

저의 행군 중에도, 옆에서 쓰러진 동기는 흰자위를 보이며 땅바닥에서 경련을 일으킬 정도로 극한의 날씨였습니다.

위는 K-type thermocouple 에 라이터 불로 온도를 높혔을 때를 동영상으로 찍어 봤습니다.

EXCEL 의 그래프 작업으로 internal / sensor 의 온도변화를 그래프로 표현해 봤습니다.

흠흠, 잘 변화를 감지했군요.

FIN

제대로 함정을 밟았지만, 잘 헤쳐나온것 같습니다.

Breakout board 는 되도록 reference (Adafruit / Sparkfun) 과 잘 비교해 본 다음, 문제가 없어보이면 구입하는게 좋을것 같습니다.