초코볼의 inside Tech

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.

아두이노와 전자부품 취미를 시작한 2016년부터 사용한 인두기는 HAKKO FX-951 입니다.

물론 정품을 구입하게 되면, 가격이 비싼지라 차선택으로 7만원 정도로 판매되는 중국 짭을 구매했었습니다.

짭이라고 하지만, 기능적인 면이나 안정성은 전혀 문제가 없었어요. 오히려 정말 잘 썼습니다.

그도 그럴 것이 같은 기술을 사용했을 터이니...

FX-951 문제는 전혀 없었으나, 이쪽 분야에서 인기가 일기 시작한 KSGER 시리즈를 알게 되어, 1여년 고민 후 구입하게 되었습니다.

KSGER 시리즈의 장점은, 기본 성능은 HAKKO 와 동일하면서,상태 표시창을 통해 많은 정보를 보여주며, 간편 기능이 더 많아서 입니다.

물론 가격도 정가의 FX-951 에 비교 불가할 정도로 저렴합니다.

그래서 지금은 KSGER T12 를 주력으로 사용하고 있습니다.

* Hardware | KSGER T12 납땜 인두기 구입기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hardware-KSGER-T12-soldering-station

* Hardware | Hakko FX-951 마데인 차이나 구입기

- https://chocoball.tistory.com/entry/Hakko-FX951-made-in-China

그렇지만, HAKKO FX-951 의 내부를 본 적은 없는것 같아서, 이번에 한번 뜯어 봤습니다.

1. 구성품

큰 종이상자 안에는 이런 모습으로 수납할 수 있게 되어 있습니다.

배송시 사용된 기본 박스 이지만, 상시 꺼내 놓을 수 없는 가정집 환경에다 저만의 방이 없는 관계로 이렇게 수납하고 있어요.

납땜 작업 할 때마다, 꺼내 쓰고 다시 집어 넣는... ㅠㅠ

본체, 인두 핸들, 고무 패드 (뜨거운 인두기 잡고 교환시 사용), 거치대, 설정 Key, 전원 케이블...

그리고 메뉴얼로 구성되어 있습니다. 언어는 영어, 중국어, 그리고 일어 버전 입니다.

나중을 위해서 PDF 형식의 메뉴얼을 첨부해 놓습니다.

* 사용자 메뉴얼

FX951_user_manual_KR.pdf

FX951_user_manual_EN.pdf

FX951_user_manual_CN.pdf

FX951_user_manual_JP.pdf

* 유지보수

FX951_maintenance_KR.pdf

FX951_maintenance_EN.pdf

FX951_maintenance_CN.pdf

FX951_maintenance_JP.pdf

2. 외관

뒷면은 전원 커넥터와 퓨즈가 있으며, 기기 안내 스티커가 붙어 있습니다.

이 스티커를 보고 75W 용량이라는 것을 이번에 알게 되었습니다.

생산은 싱가포르라고 되어 있네요. 퓨즈 용량은 2A 입니다.

밑면입니다.

앞면 입니다.

위에서부터 온도 및 설정값 표시창, 설정 버튼들, 설정 Key 삽입구, 인두 헨들 커넥터 입니다.

설정을 변경할 시에는, 저 설정 Key 삽입구에 설정 Key 를 끼워 넣어야만 설정 변경이 가능하도록 되어 있습니다.

물론, Key 없이 설정하는 기본 설정 자체도 변경할 수 있구요.

옆면입니다. 열 배출구가 위 아래로 뚫려 있는 것은 좋은 디자인이라 생각해요.

또한 위쪽 열 배출구는 본체를 잡아서 이동할 때, 손가락을 걸 수 있어서 편하게 잡을 수 있도록 설계 되었습니다.

윗면입니다. 전원 버튼만 있습니다.

3. 분해

3여년동안 사용해 왔지만, 분해는 처음 해봅니다. 우선 퓨즈.

퓨즈 소켓 밑에 11자 홈에 일자 드라이버를 지렛대 삼아 들어 올리면, 딸깍 소리와 함께 들어올려 집니다.

2A 250V 용량의 퓨즈가 들어가 있습니다.

옆면 뚜껑을 분리하면, 바로 내부를 볼 수 있습니다.

역시 가장 눈에 띄는 부품은, 큰 인덕터네요. 뒷심 있게 전류를 뽑아주는 인덕터 코일 입니다.

QC 의 문제가 보입니다. 수축튜브를 충분히 가열하지 않아, 단자를 감싸주지 못하고 있습니다.

QC 문제 두 번째. 급하게 뚜껑을 닫았는지, 전원 커넥터 지지대 하나가 부러져 있네요.

이는 옆면 뚜껑을 닫을 때, 커넥터 정렬을 확인하지 않고 무리하게 힘을 줘서 닫아서 발생한 듯 보입니다.

전면 패널은 슬라이드 형식을 되어 있으니, 뉘였을 때 위로 뽑으면 쉽게 빠집니다.

원래 PCB 디자인에서 부품이 많이 빠져 있습니다.

MCU 는 Holtek Semiconductor Inc. 에서 생산한 HT46R24 를 사용했습니다.

The HT46R24/HT46C24 are 8-bit, high performance, RISC architecture microcontroller devices specifically designed for A/D applications that interface directly to analog signals, such as those from sensors.

* HT46R24/HT46C24

- https://www.holtek.com/productdetail/-/vg/46x24

46x24v201.pdf

QC 문제 세 번째. LED 리드선을 납땜 후, 필요 없는 부분을 절단해 놓지 않았네요.

설정 Key 를 인식하는 센서가 메인보드 밑부분에 보입니다.

신기하게 패키징이 온통 흰색의 chip 도 보입니다.

Arduino DIY 하면서 알게 된, 저에게 친숙한 LM358 칩도 보이네요.

보드 버전이 951 v2.2  라고 표기되어 있습니다.

4MHz 로 동작하는 오실레이터가 보입니다.

ATMLH132 이라는 의미 불분명한 chip 도 있습니다.

ATmega 계열이면 flash memory 일 듯 한데, AliExpress 에서 찾아 보면 voltage regulator 라고도 하네요.

4. 조립

조립하면서 수축튜브는 열을 가해서 붙여주고, 부러진 전원 플러그 지지대는 순간 접착제로 붙여 주었습니다.

조립 후, 정상 동작하는지 tip 을 삽입하지 않고 전원을 켜 봤구요.

실 사용을 위한 온도 및 설정 진입도 실시해 봤습니다.

5. 마무리

HAKKO FX-951 은 베스트 셀러 이면서, 단순한 구조 + 단순한 기능 (출시 당시에는 최신) 이므로,

중국에서 fake 로 만들 대상으로 적당했을 듯 합니다.

초기 모델 생산이 2005년도... 거진 15년 전이군요.

기능 구현이야 8bit MCU 로 충분히 따라 할 수 있고, 설정에 맞는 단순 컨트롤도 가능하니까요.

한가지 좋은 점은 큰 용량의 코일 인덕터를 가지고 있으므로,

요즘 나오는 전자 제어식 소형 인두기 보다는 전류 공급은 안정적일 것 같다는 생각이 듭니다. (그만큼 무겁지만)

다만, 역시 아쉬운 부분은, QC 가 제대로 되어 있지 않다는 점이겠네요.