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

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.

1. 샤오미 아이 마스크

나이가 들어가면서 눈 관리의 중요성에 대해 몸으로 느껴지기 시작했습니다.

노안도 오기 시작 했고... ㅠㅠ

특히 직업이 IT 이고, 업무 자체가 하루 죙일 모니터를 보고 있어야 하니, 투수의 어깨가 밥줄 이듯, 눈이 저의 밥줄인 것이죠.

회사 동료로부터 아래 아이 마스크를 추천 받습니다.

그렇지 않아도 안과 병원에서 진료 후, 눈 맛사지기에서 맛사지 받고 가라고 할 때, 뜨거운 온수로 맛사지 하는 기계를 봤었거든요.

집에 하나 있으면 좋겠다... 라고 생각 했으나, 고가의 장비는 무리인지라 현실 가능한 아래 제품을 구입해 봅니다.

* Xiaomi Mijia Ardor 3D Stereoscopic Hot Compress Eye Mask Surround Heating Relieve Fatigue USB Type-C Powered for Work Study Rest

- https://www.aliexpress.com/item/32936513901.html

1만 5천원 정도로 눈 맛사지를 받을 수 있으면 괜찮다고 생각함.

기계적인 맛사지는 아니고, 열선을 통한 눈 주위 혈류 증가를 촉진 시켜주는 방법 입니다.

2. 도착

도착샷은 예의.

큼지막한 박스로 배송되었습니다. 총 구매액이 30 USD 이지만, 6 USD 로 표기되어 있군요.

포장이 꽤 찌그러져 있습니다. 다행인건 깨질 물건이 아니라는 것 정도.

가족용까지 생각해서, 두 개 구매했습니다.

글로벌 판매용은 아니 듯, 모두 중국어로 표기 되어 있습니다.

뒷면에는 상세한 제품 설명이 씌여 있습니다.

내용물로는, 본체, 캐링 파우치, (충실한) 설명서, 그리고 USB 케이블 정도네요.

한 살이라도 어릴 때, 중국어 공부해 둘껄...

요즘 대세에 맞춰 USB Type-C 입니다. (굳이?!)

3. 재품 구석구석

소재가 면 종류가 아니고, 인공 섬유 재품인 것이 아쉽습니다.

만일을 대비해, 불에 잘 타지 않은 소재를 사용한게 아닌가 합니다만,

공장에서 약품 처리하고 나온 부분을 눈 주위에 바로 닿아야 하니, 조금 문제가 있습니다.

머리에 밴드처럼 두르고, 찍찍이로 고정하는 형태라 귀 윗부분이 쓸릴 수도 있으니, 천을 덧대어 놓은 부분은 좋네요.

전원은 USB Type-C 커넥터로 5V 를 인가 받습니다.

커넥터는 오른쪽에 자리잡고 있어,

누웠을 적에 USB 전원이 왼쪽에 있으면, USB 연장 케이블을 추가로 달아야 하는 등, 번거로워 집니다.

USB Type-C 라서 장점은, ㄱ 자로 꺾인 커넥터를 위/아래로 자유롭게 틀어줄 수 있습니다.

이렇게요.

머리에 쓰면 대략 이런 모양이 됩니다.

4. 총평

소개할 사진이 더 이상 없으니, 바로 총평 갑니다.

---------------------------------

[좋은 점]

1. 비교적 싼 가격에 눈 맛사지기를 구입 할 수 있다.

2. 내장 타이머가 있는 듯, 일정 시간이 지나면 꺼진다. (확실한 시간은 측정하지 않음)

3. 요즘 트랜드인 USB Type-C 커넥터 이다.

4. 귀와 접촉되는 부분을 덧댄 마감으로, 귀에 닿는 부분이 아프지 않다.

[안좋은 점]

1. 면 소재가 아니라서 조금 포근한 감이 떨어진다.

2. 재품을 받는 순간, 발암물질인 폴리에틸렌 냄새가 지독하게 난다.

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사실 이 제품의 문제는, 제조 공정에서 심하게 오염 되었을 환경 호르몬성 냄새 입니다.

도착 후, 전원은 넣고 구동했을 시, 내부에 남아있던 물질로 눈이 따가워서 사용 중지.

그 후, 강한 햇볕에서 1주일간 말렸으나, 전원은 넣고 구동했을 시, 내부에 남아있던 물질로 눈이 따가워서 사용 중지.

그 다음, 시간 날 때마다 전원 넣고 햇볕에 말려 봤으나, 여전히 눈을 감고 있어도 따가워 지는 것은 어쩔 수 없었습니다.

신체 중, 매우 예민한 눈에 관련된 제품에도 불구하고, 제조 후처리를 하지 않았거나, 인체에 유해한 물질을 이용한 제조로 인하여,

신나 같은 냄새와 눈 따가움으로 사용하기가 매우 곤란합니다.

AliExpress 를 통하여, 전자 부품들을 많이 구입하고 있어서, 제품들이 어떤 상태인지 잘 알고 있지만, 이건 아닌것 같아요.

신체에 직접 닿는 제품마저도 일반 전자 부품과 동일한 제조방식을 따른 듯한 이 제품은 구입하지 않는게 좋을 듯 합니다.

결과적으로 비추 합니다.

이런 발암성 제품을 나와 가족이 생활하는 집에 들여놓는 것은 매우 위험하다고 생각합니다.

참고로 12가지 환경호르몬에 대해 설명해주는 자료가 있어서 첨부합니다.

* 12가지 환경호르몬

12_EDC.pdf

5. 여담

버리기엔 조금 아까워, 여직 베란다에서 햇볕에 쪼여 말리는 중...

1. 16 bit ADC

ADC 는 Analog to Digital Converter 의 약자로서, 입력받는 값에 대해 digital 로 표현해 줍니다.

Arduino 에는 이 ADC 가 장착되어 있어서 analog input 에 입력받은 신호에 대해 digital 로 leveling 을 해서 보여줍니다.

즉, analog 값을 digital 로 변환해서 보여주는 것이죠.

참고로, arduino nano 에는 10 bit ADC 가 장착되어 있어서 10 bit (0 ~ 1023) 값으로 표현해 줍니다.

다 좋은데, 민감한 sensor 를 다룰 때에는, 이 10 bit ADC 가 아쉬울 때가 있습니다.

좀더 정밀한 값을 들여다 보고 싶은데, 값과 값의 사이값을 알수가 없는거죠.

이 때 등장하는 것이 외부 ADC 모듈 입니다.

AliExpress 와 arduino 를 사랑하는 사람들의 blog 를 보니 ADS1115 라는 것을 많이 사용하는 군요.

ADS1115 는 Texas Instruments 사의 chip 을 사용한 16 bit ADC 입니다.

ads1115.pdf

- Resolution: 16 Bits

- Programmable Sample Rate: 8 to 860 Samples/Second

- Power Supply/Logic Levels: 2.0V to 5.5V

- Low Current Consumption: Continuous Mode: Only 150µA Single-Shot Mode: Auto Shut-Down

- Internal Low-Drift Voltage Reference

- Internal Oscillator

- Internal PGA: up to x16

- I2C Interface: 4-Pin-Selectable Addresses

- Four Single-Ended or 2 Differential Inputs

- Programmable Comparator

아래 link 의 제품이 적당해 보이네요. 구매합니다.

* I2C ADS1115 16 Bit ADC 4 channel Module with Programmable Gain Amplifier 2.0V to 5.5V for Arduino RPi

- https://www.aliexpress.com/item/32850495005.html

2. 도착

그간 업무로 정신 없었는데, 어느샌가 도착했습니다.

블로그 내용을 부풀리기 위해서라도 항상 도착샷을 올리는건 필수 입니다.

저렇코롬 생겼구요.

ALERT 와 ADDR 에 pinheader 는 남겨 놓고 납땜하기로 합니다. 그 덕에 2 pinheader 하나 득템.

그 이유는 이 밑에 설명.

3. Addressing

이 ADS1115 는 I2C 통신을 하는데, 하나의 arduino 와 4개까지 연결할 수 있다 보니, I2C 접근 주소가 겹치지 않게 할 수 있습니다.

방법은 ADDR pin 을 어디로 연결하느냐로 address 를 결정할 수 있습니다.

* Adafruit 4-Channel ADC Breakouts

- https://learn.adafruit.com/adafruit-4-channel-adc-breakouts

- 0x48 (1001000) ADR -> GND

- 0x49 (1001001) ADR -> VDD

- 0x4A (1001010) ADR -> SDA

- 0x4B (1001011) ADR -> SCL

회로를 꾸밀 때 마다, address 정의를 위한 연결을 해도 되지만, 귀찮겠죠?

또한, addressing 을 위해 I2C 용 핀이나, VCC 로 연결하면 왠지 껄끄럽습니다.

그래서 ground 로 연결하여, 기본 0x48 을 가지게 합니다.

또한, 아래 새다리님의 블로그를 보면, 이 연결을 가장 깔끔하게 처리하셨더군요. 따라쟁이는 바로 따라해 봅니다.

* 16비트, 4채널 ADC ADS1115 아두이노 Test

- https://m.blog.naver.com/twophase/220801664646

예전에 파손된 멀티탭 전원선에서 동선 한가닥을 짧게 잘라 내어 아래와 같이 납땜 해 주섰습니다.

캡톤 테이프로 혹시 모를 쇼트를 방지했구요.

i2cdetect 로 addressing 이 잘 되었나 확인해 봅니다.

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- 48 -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

흠흠. 잘 되었네요.

4. Layout

* Arduino ADS1115 Module Getting Started Tutorial

- http://henrysbench.capnfatz.com/henrys-bench/arduino-voltage-measurements/arduino-ads1115-module-getting-started-tutorial/

위의 tutorial 사이트에서 보면 ADS1115 를 활용하여, arduino 자체 3.3V 출력을 세밀하게 검증해 보는 소스가 있습니다.

따라쟁이는 당연 따라서 검증해 봅니다.

연결은 I2C 용 연결 2가닥과 VCC/GND 그리고, 입력용에 arduino 3.3V output 을 연결합니다.

 ADS1115 | Arduino Nano
------------------------
    VCC  |      5V
    GND  |      GND
    SCL  |      A5
    SDA  |      A4
    A0   |      3.3V
------------------------

그림으로 그려보면 다음과 같습니다.

5. Sketch

이미 관련한 library 가 나와 있기 때문에, library 를 설치합니다.

역시 God Adafruit. 없는게 없습니다.

ads1115 로 검색하면 나오지 않고, ads1x 로 검색해야 나옵니다.

이제 HENRY'S BENCH 에서 Henry 아저씨가 arduino 3.3V output 에 대해, ADS1115 를 검증해 놓은 소스를 사용해 봅니다.

#include "Wire.h"
#include "Adafruit_ADS1015.h"

Adafruit_ADS1115 ads(0x48);
float Voltage = 0.0;

void setup(void) {
	Serial.begin(9600);
	ads.begin();
}

void loop(void) {
	int16_t adc0;	// we read from the ADC, we have a sixteen bit integer as a result
	
	adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);
	Voltage = (adc0 * 0.1875)/1000;
	
	Serial.print("AIN0: ");
	Serial.print(adc0);
	Serial.print("\tVoltage: ");
	Serial.println(Voltage, 7);
		
	delay(1000);
}

이 소스에서 가장 중요한 것은 PGA (Programmable Gain Amplifier) 값 입니다.

이 ADS1115 의 default output 최대값이 6.144V 이므로, 이를 15 bit (16 bit 이지만, 부호를 표시하는 1 bit 를 빼면 15 bit 만 활용 가능) 인 32767 로 나누면, 출력 1 에 대해 0.1875mV 라는 계산이 나옵니다.

In the default mode, the setting is +/-6.144 volts.

Thus the value of 32767 would represent a value of 6.144 volts.

Dividing 6.144 volts by 32767 yields a scale factor of 0.1875 mV per bit.   This is a significant improvement over the Arduino ADC which resolution of approximately 5 mV per bit.  In fact, its about 26 times better!

위의 로직이 소스에 활용되었습니다.

6. 결과

지금까지 구성한 layout 과 위의 소스를 가지고 실행해 보면 다음과 같이 결과가 나옵니다.

3.3V 이지만, 미세하게 값이 변하고 있다는 것을 알 수 있습니다.

이게 USB 를 통해서 연결하지 않고 Power source 를 통해서 입력 받으면 좀더 정확하고 잘 변하지 않는 3.3V 를 얻을 수 있다고 해요.

7. 비교

Arduino nano 의 자체 3.3V 를 16 bit ADC 를 거치지 않은 채로, anlogRead (10 bit ADC) 를 하면 어떨까?

참고로 Arduino 의 AnalogReference 의 정의는 다음과 같습니다.

--------------------------------

Arduino AVR Boards (Uno, Mega, Leonardo, etc.)

- DEFAULT: the default analog reference of 5 volts (on 5V Arduino boards) or 3.3 volts (on 3.3V Arduino boards)

- INTERNAL: an built-in reference, equal to 1.1 volts on the ATmega168 or ATmega328P and 2.56 volts on the ATmega32U4 and ATmega8 (not available on the Arduino Mega)

- INTERNAL1V1: a built-in 1.1V reference (Arduino Mega only)

- INTERNAL2V56: a built-in 2.56V reference (Arduino Mega only)

- EXTERNAL: the voltage applied to the AREF pin (0 to 5V only) is used as the reference.

--------------------------------

AnalogReference(DEFAULT) 를 사용하여, 5V 기준으로 입력값을 leveling 하게 했으며,

arduino nano 에는 PGA 가 없으므로, 단순히 5V 를 10 bit ADC 해상도를 감안하여, 1024 로 나누어, 한 level 당, 0.0049 V 로 계산하도록 했습니다.

최종 소스는 다음과 같습니다.

#include "Wire.h"
#include "Adafruit_ADS1015.h"
 
Adafruit_ADS1115 ads(0x48);
float Voltage = 0.0;
float Voltage2 = 0.0;	// analogRead(A2)
 
void setup(void) {
    analogReference(DEFAULT);
    Serial.begin(9600);
    ads.begin();
}
 
void loop(void) {
    int16_t adc0;   // we read from the ADC, we have a sixteen bit integer as a result
     
    adc0 = ads.readADC_SingleEnded(0);
    Voltage = (adc0 * 0.1875)/1000;
     
    Serial.print("AIN0: ");
    Serial.print(adc0);
    Serial.print("\tVoltage: ");
    Serial.print(Voltage, 7);

	// analogRead(A2) start
    int16_t adc2;
    adc2 = analogRead(A2);
    Voltage2 = (adc2 * 0.0049);
    
    Serial.print("\tAIN2: ");
    Serial.print(adc2);
    Serial.print("\tVoltage2: ");
    Serial.println(Voltage2, 7);
    // analogRead(A2) end
         
    delay(1000);
}

결과값은 이렇게 나왔네요. 많이 부정확 합니다.

그 원인으로는,

- 5V reference 전압이 USB 를 통해 공급받으며, USB 전원은 불안하게 공급받습니다.

- PGA 가 없이, 단순히 5V reference 전압을 10 bit 로 나눈 값을 기준값으로 정했습니다.

- 16 bit 하고는 비교도 안되는 10 bit 해상도 차이가 납니다.

ADS1115 16 bit ADC 를 이용한 센서값 입력은 보다 정확한 값을 보장해 주네요.

향후 자주 사용해야 겠습니다.

1. 빵판

전자부품을 이용하여 놀려면 빵판이 필요합니다.

AliExpress 에서 빵판을 구매하기로 하고 돌아봅니다.

큰것도 있고 작은것도 있고...

큰거는 부담스럽고, 작은 것은 프로토타입 만드는 용도 정도라, 반쪽 사이즈를 찾아봅니다.

당연히 있네요.

2. 주문

AliExpress 에서 딱 적당한 크기의 빵판을 팔고 있습니다.

- https://ko.aliexpress.com/item/Breadboard-830-Point-Solderless-PCB-Bread-Board-MB-102-MB102-Test-Develop-DIY/32339925888.html

특히 좋은 것은 몇 개의 lead 선들과 전원 모듈을 같이 동봉되어 있네요.

바로 주문합니다. 무료배송인지는 항상 확인합니다.

3. MB102 Power Supply Module

주문한 빵판에는 MB102 Power Supply Module 이라는, 전원 공급장치가 있습니다.

Arduino 에 필요한 5V/3.3V 는 물론이거니와 USB를 통한 전원도 공급하는 모양입니다.

원래는 YwRobot 이라는 회사에서 정식으로 제조되는 물건인데,

중국분들이 클론을 제조해 팔고 있는 듯 합니다.

요렇코롬 생겼습니다.

빵판의 +/- 에 딱 다리가 맞게 되어 있습니다.

한쪽에 다리가 두개씩 되어 있습니다.

다음과 같이 끼우면 됩니다.

뒷면입니다.

워낙 구조가 간단하다 보니 그렇게 특별하지 않아 보입니다.

4. 구동

전원을 인가해 봅니다.

단, 어느정도의 voltage 를 넣어도 되는지 아무런 설명서가 동봉되어 있지 않습니다.

뭐 늘상 그러려니 하고 인터넷을 뒤져 봅니다.

뭔가 복잡한 회로도가 나왔습니다.

각 단자들의 연결과 부품들이 나와 있습니다.

이렇게 잘 나와 있으니 카피 뜨는건 정말 쉬울 듯 합니다.

좀더 찾아보니 input voltage 를 명시한 그림이 있네요.

그렇습니다. "6V ~ 12V" 를 DC로 입력하라고 그러네요.

적당한 DC adapter 를 골라서 꼽아 줍니다.

집에는 9V / 1A 어뎁터가 있어, 이것을 이용합니다.

5. 전압 확인

전원을 인가했을 때, 전압이 제대로 나오는지 확인해 봅니다.

우선, 점퍼를 3.3V 으로 옮겨 놓고, 빵판의 전원 라인에 3.3V 가 되는지 확인해 봅니다.

3.273V... 뭐 적정한것 같습니다.

이번에는 5V 에 점퍼를 옮겨 놓고 측정해 봅니다.

4.94V... 나쁘지 않은 것 같습니다.

빵판의 전원선에 연결하는 것 외에

보드상에서 바로 3.3V / 5V / GND 핀으로만 되어 있는 부분에 연결해 봅니다.

3.3V / GND 를 확인해 보면, 3.273V 가 나옵니다.

어찌보면 당연하네요. 동일한 레귤레이터를 거쳐서 3.3V / 5V 를 만들어 내므로, 전원 리드선에서 나오는 값과 같을 수밖에 없습니다.

아쉬우니 5V / GND 핀도 측정해 봅니다.

동일하게 4.94V 가 측정됩니다.

USB 를 통한 전원 공급도 문제 없는지 봅니다.

Arduino Micro 가 잘 동작하네요.

5V / GND 와 USB를 동시에 사용했을때도 검사해 봅니다.

특별히 로드를 걸지 않아서 적절한 확인인지는 모르겠지만, 문제 없이 잘 나옵니다.

특별히 문제 없고 괜찮은 듯 합니다.

OLED 같이 항상 그 자리에 놓고 전원을 인가하는 module 일 경우는, 3.3V / GND 에 항상 연결해 놓고 사용해도 편할 것 같습니다.

6. 주의사항

아래 URL 에서 자세한 주의사항 및 spec. 정보가 있었습니다.

- http://www.petervis.com/Raspberry_PI/Breadboard_Power_Supply/YwRobot_Breadboard_Power_Supply.html

이 사이트에서도 제품을 받고 사양을 믿고 바로 사용하지 말고, 꼭 디지털 미터기로 측정한 다음 사용해라고 나와 있습니다.

또한 어뎁터도 가능한 6.5V 근처의 것을 사용하라고 권장하고 있습니다.

이는, 어차피 5V / 3.3V 로 떨어트려 사용하므로, 레귤레이터에 무리가 없게 하려면, 낮으면 낮을 수록 좋을것 같습니다.

흠흠... 그렇군.

FIN

하나씩 알아가는 재미가 쏠쏠합니다.