3단 6핀 스위치로 DC 모터의 회전 방향을 바꾸어 보자

1. 필요는 연구의 어머니

항상 느끼는 부분이다. 필요하지 않으면 연구하지 않으며, 필요하면 연구한다. DC 모터를 조건에 따라서 정방향 또는 역방향으로 회전시켜야 하는 필요가 생겼다. 처음에는 MCU 및 Relay Switch를 이용하는 방법을 생각했는데, 이것은 너무 오버하는 것이 아닌가 생각하게 되었다.  그 다음은 스위치를 두개 이용하는 방법을 생각해 보았는데, 이것 역시 사용할때 주의를 해야 하는 상황이라서 포기했다.  이것 저것 고민하다 좋은 방법을 찾게 되었다.

2. 가까이 있는 재료

고민의 해결책은 너무나 가까운 곳에 있었다.

[ 3단 6핀 스위치 ]

이것 저것 만들때 항상 스위치가 필요하기 때문에, 2단 4핀 스위치,3단 6핀 스위치, 2단 2핀, 3단 3핀 정도의 스위치는 각각 몇개씩은 재고로 가지고 있었다. 이중 3단 6핀 스위치가 현재 상황에 딱 맞는 것이었다. 

3. 연결 방법

연결 방법이 어마 무시하게 어려운 것은 아니다.  먼저 아래의 그림을 보자.

스위치의 위 아래 핀에 입력 부분을 연결하고, 스위치의 중간핀에 출력을 연결하면 된다. 다만 입력 부분에 있어서는 위쪽 핀과, 아래쪽 핀이 대각선 입장이 되도록 연결해야 한다. 이미지를 놓고 보면 입력 부분의 연결이 어려워 보이는 것 같아 보이지만, 사실은 아래쪽 핀에 +, -를 각각 연결하고 여기에서 점퍼로 위쪽에 연결하되 대각선으로 연결하면 된다.  출력은 그냥 중간핀을 각각 하나씩 뽑아내면 된다.

4. 정방향 

정방향이라고 정의하기에는 좀 그렇지만, 여튼 3단 스위치가를 위로 올렸을때의 상황을 이야기 해보자. 일단 그림을 보고 이해 하자.

[ 정방향 연결 ]

스위치를 위로 올리면 3단으로 구성된 핀에서 위쪽줄 핀과, 중간줄의 핀이 연결된다. 이렇게 되면 Output 1로는 +극이, Output 2로는 - 극이 연결되어 출력이 된다. 

5. 역방향 

4번에서 설명한 상황과 반대의 상황으로 스위치를 아래로 내렸을때이다.  역시 아래의 그림을 보자.

[ 역방향 연결 ]

스위치를 아래로 내리면 중간줄 핀과 아래줄 핀이 연결된다. 이렇게 되면 Output 1에는 -극이 연결되고, Output 2에는 +극이 연결된다. 4번의 출력과 비교하면 반대의 출력을 가진다. 

6. 끝으로

위와 같이 배선을 하면 손쉽게 DC 모터를 정방향 또는 역방향으로 생각보다 쉽게 회전시킬수 있다. DC 모터의 정방향, 역방향을 고민하게 되는 이유는 사용하는 자작 목공 기계에 적용하기 위해서 이다. 기회가 되면 유투브 동영상으로 적용된 기계를 소개할 예정이다. 

디스크샌더(Disk Sander)를 만들어 보자.

1. 수요는 공급을 부른다

아주 단순한 이치이다. 쓸 사람이 있으면 물건이 만들어지게 된다. 예전에는 포맥스를 주로 사용하여 이것 저것 만들었는데, 최근에는 나무를 사용하는 빈도가 높아지면서 샌더의 필요성이 높아졌다. 물론 포맥스를 사용한다고 해서 사포질을 아예 안하는 것은 아니다. 

[ 수요 공급 곡선 ]

샌더는 여러 종류가 있는데, 가장 만들기 쉬운 디스크 샌더를 만들기로 결정했다. 만들기 쉽다는 의미는 그 구조가 간단하다는 것이지, 어느 정도 장비가 없으면 그것도 그렇게 쉽지 않다. 

2. 핵심 부품 1 - 원판 만들기

 디스크 샌더는 둥근 모양의 판이 필요하다.  이 원판의 크기가 크면 클 수록 좋겠지만 적당한 크기로 타협하자. 내 경우 처음 5인치로 만들기 시작했고, 완성후에 바로 9인치로 변경하였다.  

 원판의 소재는 합판을 추천한다. 일반 목재의 경우, 생각보다 변형이 잘 일어난다. 잘 만들었는데, 어느정도 사용하고 나면 원판이 습기를 먹고 뒤틀려서 다시 보정해야 한다.  

목재를 원형으로 자르는 방법은 크게 아래의 3가지 방법이 있다.

 1. 직쏘를 이용하여 절단

 2. 트리머 또는 라우터를 이용하여 절단

 3. 테이블쏘를 이용하여 절단

내 경우 트리머나 라우터가 없기에 1번과 3번 방법으로 제작해 보았다.  1번 대비 3번 방법이 엄청나게 좋은 것은 해보기 전에도 알 수 있다. (아마도 2번 방법이 더 쉬울듯 하다.)

먼저 만들고자 하는 원판 보다 큰 합판을 준비하고 가운데 구멍을 뚫어서 테이블쏘의 슬래드에 고정한다. 내 경우 테이블쏘도 직접 포맥스로 만든 버전이다.

[ 이렇게 준비하고.. ]

방향을 바꾸어 가면서 계속 밀어대면 점점더 원형에 가까와진다.

[ 대략 10컷 정도 하면 이 모양 ]

어느 정도 둥근 모양이 되면 톱날 부근에 걸처놓고 목재를 계속 돌리면 거의 완벽에 가까운 원형이 된다. 

[ 거의 원형 ? ]

8mm샤프트 (스텐환봉)은 1미터짜리 사서 잘라서 사용하면된다. 가격은 미터당 이천원 정도 한다. 연마 환봉은 좀더 비싸지만, 디스크샌더는 연마봉이 필요없다. 

홀쏘로 작은 원판하나 더 만들어서 덧붙이고 환봉을 꼽아서 완성한다. 작은 원판을 하나더 붙이는 이유는 환봉이 원판에 더 잘 고정되게 하기 위해서 이다. 

* 이미지에 보이는 원판의 크기는 5인치 이며, 현재 사용하는 버전은 9인치이다.  사용환경에 따라서 달라지지만 9인치로 만드는 것을 추천한다.

* 원판의 소재를 합판(5인치) -> 집성목(9인치) -> 합판(9인치)로 만들었다. 처음 5인치는 너무 작아서 집성목으로 9인치를 만들었으나, 휨 현상이 너무 발생해서 다시 합판으로 만들었다.

3. 핵심부품 2 - 지지대 만들기

지지대는 원판과 동급의 핵심부품이다. 아래의 사진과 같이 같은 폭으로 4개를 만들면된다.

이것들 중에서 구멍이 뚫린 2개는 구멍의 위치가 같은 곳이 되도록 한다. 쉬운 방법은 양면테이프로 2개를 붙이고 한번에 구멍을 뚫으면 된다. 구멍은 608 베어링이 들어갈 자리이기에 22mm 포스너로 작업하면 쉽다.

이 4조각을 붙여서 아래의 형태가 되도록 만든다.

나무 조각은 목공용 접착제로 붙이고, 베어링은 순간접착제를 이용해서 붙인다. 물론 순간접착제 보다는 엑폭시가 더 좋기는 하지만, 없으면 없는대로 다른 방법을 사용하면 된다.

핵심 부품 2개를 결합하면 위와 같은 모양이 된다. 이 단계에서 원판이 수직이 되는지 확인해야 한다. 만약 수직이 아니라면 핵심부품2의 바닥면을 보정해서 원판이 수직이 되도록 만든다. 바닥면을 보정하는 방법은 기울어진 방향에 따라서 종이를 한겹씩 붙여서 보정하면 된다. 종이를 붙일때는 순간접착제를 이용하면 좋다. (순간접착제를 사용하면 종이의 경도가 크게 강화된다.)

원판이 수직이 되도록 작업을 마쳤다면, 그 다음 수행해야 할 작업이 무게 중심을 맞추는 일이다. 원판이 아무리 잘 만들어졌다고 해도 내부에 들어간 목재의 상태에 따라서 무거운쪽이 생기기 마련이다.  원판을 살짝 회전시키고 가만히 두면 어느 한 방향이 일정하게 아래로 내려가는 현상을 발견하게 될 것이다. (만약 이런 일이 안 생긴다면 당신은 신의 손길로 인정하겠다.)  무게 중심을 맞추는 이유는 원판이 일정하게 회전하도록 만들어 주기 위해서 이다. 

일정하게 아래로 내려가는 부분을 조금씩 깍아주면서 맞추어 나가면 된다. 

이렇게 작업하다 보면 위의 그림과 같은 상황이 될 것이다.

4. 마무리

핵심 부품 2개가 만들어 졌다면, 사실상 나머지는 마무리 작업에 속한다. 

적당한 바닥판에 핵심부품2를 고정시키고, 모터를 배치하면 된다.

사진에 사용된 모터는 775이다.

좀더 사용성을 높이기 위하여 슬라이딩이 되는 밑판도 만들었다. 

5. 마지막으로

처음에 시작은 5인치로 시작하였다. 그런데 사용하다보니 부족함을 느끼기 시작했다. 5인치 샌더는 정말 작은 물건을 샌딩할때나 사용할 수 있었다. 그래서 결국 9인치로 업그레이드를 하였다. 

* 5인치, 9인치등의 지름은 시장에서 판매중인 원형사포가 이러한 크기로 판매되기 때문이다. 내 입장에서는 사포를 변경할때,  자르거나 하는 방법을 사용하지 않고 그냥 시장에서 파는 제품으로 붙이기 때문이다.

* 벨크로(찍찍이)를 이용하여 탈착이 쉽게 만든 버전이 있는데, 생각보다 샌딩 결과가 좋지 않아서 추천하지 않는다. 아마도 벨크로를 사용한다면 최대한 얇은 제품을 사용해야 할 것 같다.

* 디스크샌더를 사용할때는 내가 만든 dust box에 넣어서 사용한다. 아래의 링크에서 제작 과정을 살펴볼 수 있다.

[ 그라인딩 더스트박스를 만들어 보자 ]

활용도가 높은 파워뱅크를 만들어 보자 - 제2편 (제작편)

1. 파워뱅크 제작

제목이 "활용도가 높은" 이라고 표현하였지만, 그렇게 많은 기능을 넣은 것은 아니다. 다만 1차 버전대비 기능이 몇개 추가 되었기 때문에 쓴 표현이다. 

[ 완성된 모습 ]

1차 버전 대비 XT60 소켓을 지원하고, 자동차 배터리 점퍼 기능을 추가하였다. 그외에 위의 사진에서는 1개의 LED등만 보이지만, 왼쪽에 다른 하나를 걸칠 수 있는 기능을 추가하였다. 

크기는 이미 정해져 있기 때문에 그게 맞게 합판은 절단해 놓았다. 

설계하는 과정은 아래의 링크로 확인이 가능하다.

[ 파워뱅크 제작 - 설계편 ]

2. 시작은 손잡이 부터

케이스 중에서 손잡이가 가장 신경 쓰이는 부분이다. 제대로 못 만들면 이동시 뚝 떨어져서 발등을 찍는 불상사가 발생할 수 있기 때문이다. 단순히 목공용 접착제만으로는 어떻게 될지 모르기 때문이다. 

먼저 합판을 이리 저리 잘라서 손이 들어갈 정도로 만들었다. 밑에 공간은 25mm 이상 띄워줘야 손가락이 들어간다. 공간이 너무 많으면 파워뱅크의 부피가 거지기 때문에 30mm 이하로 띄워주자.  

일단 목공용 접착제로 잘 붙였다.  그뒤에 피스를 찔러 넣을 부분을 드릴질 했다. 

구멍 자리에 피스를 찔러 넣고, 마지막으로 목봉으로 위쪽을 마감했다.

[ 이미 구멍으로 피스를 찔러 넣었음 ]

위의 사진에서 찔러 넣은 피스는 손잡이 부분과 밑에 짧은 다리 부분 사이의 연결이 떨어지지 않게 하기 위해서 이다. 실제 파워뱅크 본체쪽과는 또다른 피스로 연결한다. 

[ 손잡이 부분 완성 ]

목봉으로 찔러넣은 후에 손잡이 부분을 사포질 했다.  또한 파워뱅크의 한쪽면에 붙였다. 이부분 역시 긴 피스를 이용하여 찔러 넣었다. 이동중에 떨어지면 난감하기 때문이다.

3. 컨트롤 패널 부분 만들기

컨트롤 패널이긴 하지만 사실상 바닥판이다. 손잡이가 반대편에 위치하기 때문에 세워서 놓을 때는 바닥면이 된다. (실제 사용은 눞혀서 사용한다.)

먼저 고출력 단자(사실상 자동차 시동 점프용 출력)을 달았다.

[ 색상 추가 ?]

8mm 구멍을 내고 앞뒤에 전산볼트 50mm 정도로 자른 다음 앞뒤에 너트로 조인 형태이다. 시동용 점퍼로 사용할때 집게로 집는 부분이 된다.  다만 고출력이 가능하기 때문에 그냥 노출된 상태로 둘 수 없기에 평상시에는 마개(?)로 막아 두도록 만들었다. 

[ 공을 많이 들인 마감 ]

위의 마개(?)는 구별하기 쉽도록 색연필로 빨강(+)과 파랑(-)색을 이용하여 칠하였다.

스위치, 배터리 잔량 표시기, 5.5 충전 단자, 5.5 사용 단자, XT60 사용 단자의 크기에 맞게 홈을 내었다. 원형의 구멍은 드릴이나 포스너를 이용하였고 사각형의 경우 드릴로 구멍을 몇개 뚫고, 줄로 갈아 내었다. 

[ 구멍 뚫어 놓으니 생각 보다 지저분 ]

그외에 동그란 부분위에 사각형을 좀더 덧 대었다. 세워 놓을때는 저부분이 바닥면이 되는 터라 좀더 안정감 있게 만드릭 위하여 사각형을 붙인 상태다. 각 사각형의 받침에는 내부에 너트를 하나 넣었다.

사각형 내부에 너트를 하나 넣은 것은 위의 사진과 같이 LED등을 고정할때 사용하기 위해서이다.

마지막으로 스위치, In / Out 5.5 파이 단자, XT 60, USB 출력등을 꼽았다. 물론 저기에 꼽기전에 각각에 필요한 전선은 납땜을 하였다.

내부 결합

이전 재료수급과 관련된 글에서 이미 소개했던 그 배터리 셀을 결합하였다. 4S2P 연결방식이다. 연결이 특별히 어려운 것은 아니며, 이 제품은 구매할때 버스바를 몇개 주기는 하는데, 항상 개수가 모자라서 나는 추가로 구매해서 사용한다. 

[ 버스바 & 너트로 연결 ]

[ 위에 사진이 뒷면, 이 사진이 앞면? ]

그리고 원래 설계한 내용대로 내부에서 전선을 연결하였다.  사실 이 단계까지 일반 Relay Switch를 사용하였는데, 발열이 심해서 설계를 나중에 변경하였다. 이전에 소개한 글에 추가 내용으로 기록해 두었으니 확인이 가능하다.

[ 가급적 볼트 & 너트 방식으로 체결 ]

설계에 비하면 딱히 특이한 내용은 없지만, 이번 버전은 가급적이면 터미널을 찍어서 너트로 고정하는 방식을 사용하였다.

LED 전등 고정 장치 만들기

워낙 간단한 장치라 작은 합판 조각을 샌딩해서 만들었다.

[ 노브 & 베이스 ]

늘 사용하던 노브와 결합하여 사용하는 형태이다.

LED 전등을 베이스와 결합하면 아래와 같은 형태이다.

위와 같이 만든 것을 노브 볼트를 이용하여 파워 뱅크와 결합하면 아래와 같은 모양이 된다. 

끝으로

대단한 것은 아니지만, 마지막 결과물에 대하여 몇장의 사진을 더 기록해 본다.

[ USB 출력장치 파워 온 ]

[ 위에서 보면 이런 모양 ]

[ 손잡이를 잡고 들고 있는 상태 ]

[ 점프 스타터로 사용하기 위한 상태 ]

실제 사용자에게 전달 완료 하였다. 그 사람이 행복해 하는 모습을 보니, 나도 행복하다. 역시 선물은 주는 맛이 대박이다. 

- 방전률이 높은 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 사고가 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

활용도가 높은 파워뱅크를 만들어 보자 - 제1편 (설계 및 재료 조달편)

미안함 때문에...

 파워뱅크 1차 버전을 만들어서 선물하였다 (총 2개 제작) . 파워뱅크를 먼저 선물받은 사람은 캠핑을 좋아하는 사람이기에 엄청 좋아했다. 컨셉 자체가 전등을 켤 수 있게 만들었고, 필요시 핸드폰등을 충전할 수 있으며, 쌀쌀한 날씨에는 전기장판(12V 용)을 켤 수 있는 구조였다. 

 하지만 문제는 전기장판을 최대 4시간 정도밖에 켤 수 없는 것이었다. 배터리 자체가 전동휠체어에서 떼어낸 배터리이고, 여러해 지난 배터리이기 때문에 실제 용량은 표시된 용량의 절반 정도 이었다. 표시용량 그대로 용량이 나와도 전기장판은 8시간 정도밖에 켤 수 없는 정도의 작은 용량 배터리이었다. 

[ 지인에게 선물한 1호 버전 ]

 선물 받은 사람이 한번 캠핑 갔다가 와서 후기를 말해주었는데, 일단 LED 등은 정말 좋았다고 한다. 충분히 필요한 밝기를 제공하였다고 했다. 그후에 밤에 잘때 전기장판을 연결하고 잠들었는데, 두시간 뒤에 깨어났다고 한다. 이건 저전압 방지용 릴레이 스위치 모듈이 붙었다가 떨어졌다가 하는 현상이 반복되어 시끄러워서 깨어났다고 한다. (구조상 11V 경계를 배터리 전압이 왔다 갔다하면 이러한 현상이 발생한다.) 그래서 전원을 끄고 잠들었는데, 살짝 추웠다고 한다. 이러한 문제점 때문에 선물을 주었지만, 살짝 미안한 감정이 들었다. 

 그래서 새로운 버전을 하나 만들어 주기로 결심했다. !!

요구사항 수집

 요구 사항을 수집한다니, 먼가 거창한 것 같기는 하지만 1차 버전 제공자에게 필요한 기능이나 조건등이 있는지 물어 보았다. 수집된 요구 사항은 아래와 같다.

1. 6시간 정도의 전기장판 사용 가능

2. 필요시 점프 스타터로 사용 가능 (자동자 배터리 방전시 사용)

3. 파워뱅크의 높이가 11cm 이하 

4. 파워오프 전압(11V) 근처에서 릴레이 스위치가  on/off가 자주되는 현상 제거

일단 설계

일단 요구 사항에 맞게 설계해 보았다.  설계라고 말하기 껄끄러울 정도로 간단한 회로이며, 아래와 같다. 

 크게 어려운 내용은 없고 저전류를 컨트롤 할 수 있는 push 스위치가 릴레이 스위치를 제어하고 릴레이 스위치가 큰 전류를 제어하는 형태이다. 저전압 보호회로는 BMS에 들어가 있고, 한번 저전압 보호상태가 되면 충전 전까지는 출력이 되지 않는다. 즉 릴레이 스위치가 on/off를 마구 마구 왕복하는 일은 없다. 

 점프 스타터 기능을 위하여 배터리셀에서 직접 +, -를 뽑아내는 것도 설계하였다. 이 출력은 BMS와는 관계되지 않으며, 직접 출력한다. 배터리셀 하나가100A를 출력할수 있으며 설계가 4S2P 설계라 총 12V 200A를 순간적으로 출력이 가능하도록 하였다. 

내부 회로는 위와 같은 방식으로 하고, 케이스는 합판으로 만들 예정이다. 케이스 디자인(?)에 관련해서는 일단 손으로 슥슥 그려 보았다. 

[ 대략 이런 느낌인데... ]

사실 노트에 그렸는데, 내 머리속으로는 위의 그림으로 이해가 되는데, 다른 사람들은 쉽지 않을것 같다. 일단 손잡이가 있는 2번 파츠와 스위치가 있는 3번 파츠가 있다. 1번 파츠는 배터리를 담고 있는 그냥 네모난 상자정도이다. 

재료 수급

 늘 그렇듯이 대륙의 알리 사이트에서 재료를 수급하였다. 

- Push switch : 일전에 구매해둔 모듈을 사용하였다. 단순 연결이 아니라서 관련해서는 이전에 글로 기록을 남겨두었다.

     [ 5핀 LED 스위치를 사용해보자 ]

- Bettary Cell & BMS :  이전에 장수 배터리를 만들면서 사용한 배터리 셀과 그것과 비슷한 BMS를 사용하였다. 이 배터리셀은 지름 40mm, 길이 160mm 정도이다.

   [ 장수 배터리를 만들어 보자 - 1편 ]

- Bettary 상태표시 모듈 & USB 충전 포트 : 1차 버전에서도 충전 상태 표시 및 USB로 출력이 동시에 가능한 모듈을 사용하였다. 이번에는 좀더 욕심을 내서 미려하고, USB 충천 시간이 빠른 모듈을 구매하였다. 

[ 버튼을 누르면 충전 상태 표시 ]

- 100A Relay Switch : 대략 자동차 스타팅 모터용으로 사용하는 것을 구매하였다. 아래의 이미지에 해당하는 제품을 구매하였으며, 대략 오백원 정도 한다.

- 5.5 파이 & XT60 연결잭 : 5.5파이는 3A 이하의 전력일때 사용, XT60은 대략 10A 정도 까지의 전력일때 사용

- 그외 전선 어느 정도, 케이스 제작용 합판 어느 정도이다. 특히 합판은 자투리 목재를 구매하여 사용하며, 큰 크기가 필요한 경우에는 목공용 접착제로 붙여서 사용한다.

사실상 재료 조달이 생각보다 오래 걸리고 있다. 현재 모든 재료가 조달되는 기간을 1개월 정도로 잡고 있다. 

제작 과정은 다른 글로 소개할 예정이다. 

2024-06-03 추가

- 100A Relay Switch를 구매하여 테스트중 생각보다 발열이 심한 것을 발견하였다. 원래 자동차의 스타팅모터용이라서 사용시간이 긴 것에 목적을 두고 있는 것은 아님을 알고 있었지만, 사용하기에 부담스러운 발열을 보였다. 발열이란 것이 결국 전력을 소비하는 것인데, 파워뱅크에서 이러한 릴레이 스위치를 사용한다는 것은 부담이다. Solid State Relay (SSR)을 사용하려고 이것 저것 찾아 보았는데, 마땅한 것을 발견하지 못하였다. 그러다가 문득 BMS에 존재하는 온도센서를 생각해 내었다.  

[ 제품 소개 페이지에서 발췌 ]

위의 제품(내가 이번에 사용한 BMS)의 경우 제품 소개 페이지에 온도 센서를 어디에 부착하면 되는지 표시해 주고 있다. 온도센서의 경우 온도가 낮을 경우 저항이 굉장히 크다가, 온도가 높아지면 저항이 작아지는 형태이다. 위의 이미지에서 보면 두곳의 납땜자리(붉은색 동그라미 부분)가 있는데 저곳이 연결되면 BSM의 출력이 끊긴다.

연결된 부분을 끊는다고 바로 BMS가 출력하는 것은 아니다. 위의 사진 기준으로 오른쪽이 마이너스쪽에 붙어야 BMS가 다시 출력한다. 

이에 따라서 On/Off를 온도센서 단자로 제어 하기 위해서는 위 이미지 기준으로 On시에는 오른쪽이 BMS의 마이너스 출력에 붙게하고, Off 시에는 왼쪽이 BMS의 마이너스 출력에 붙이면 된다. 제품에 따라서 BMS의 마이너스 출력이 아니라 배터리의 마이너스쪽에 붙여야 동작하는 것들도 있다. 

- 안전을 위해서 온도센서를 달고, 과열에 대비하여야 하는 것이 정석이나 실제 사용을 고려한다면  과열이 될 이유는 없다. 위에 BMS는 출력이 100A(피크 300A)가능한 모델인데, 실제 사용은 1A 수준으로 사용하기 때문이다. 충전 역시 보통 5A(최대 8A)로 충전한다. 

- 2024-06-04 추가

위의 설계를 바탕으로 제작하는 과정은 아래의 링크를 통하여 확인이 가능하다/

[ 파워뱅크 제작편 ]

- 방전률이 높은 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 사고가 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

사용하던 자동차 배터리로 파워뱅크를 만들어 보자

- 방전률이 높은 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 사고가 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

소재로 시작된 만들기

일전에 어머님의 전동휠체어 배터리를 만들어서 교체하고 나서, 기존 사용하던 배터리가 굴러다니는 상황이 되었다.  사실 이번에 사용한  배터리 말고도 5개가 더 있다.  이런 저런 고민을 하다가 파워뱅크를 만들어 보기로 결심했다. (제목에는 자동차 배터리를 이용한다고 하였지만, 외형상 전동 휠체어의 배터리는 자동차 배터리와 거의 비슷하다.)

전동휠체어 배터리는 일반 납산배터리와 달리 충방전에 좀더 특화된 딥사이클용 배터리이다. 딥사이클용 배터리가 일반 납산배터리보다 좋은 점들은 아래와 같다.

( 아래의 장점은 인터넷에서 찾은 내용이며 내열, 전기전도성은 내가 테스트 불가능하다. )

- 일반 납산배터리보다 방전 성능이 탁월하다. ( 90%)
- 일반 납산배터리보다 충전 속도가 빠르다.
- 내열성 및 전기전도성이 우수하다.
- 싸이클 성능이 우수하다.
- 일반 납축전지보다 수명이 길다. ( 일반 2~3년 , 딥사이클 4년이상)

대략 장점을 살펴보면 파워뱅크를 제작해서 사용하기에는 적합하다.

* 특정 딥사이클 배터리는 외형은 납산배터리와 거의 비슷해보이나 리튬인산철배터리셀로 구성되어 있다. 

필요 모듈 구매

어마무시한 파워뱅크를 만들것이 아니라, USB 충전 포트가 있고 5.5파이의 출력 단자를 가지는 간단한 것을 만들기로 기획했다. 배터리 잔량이 표시되고, 저전압 차단 기능을 가지도록 구상했다. 알리에서 폭풍 검색을 통하여 필요한 모듈을 구매하였다.

먼저 배터리 잔량과 USB 충전 포트를 한번에 해결할 수 있는 모듈을 찾았다. 가격도 어마무시하게 착했다.

[ 배터리 잔량 표시 모듈 ]

배터리 잔량 표시 모듈은 대략 이천원 정도면 집까지 배송되었다.

그 다음 준비한 모듈을 저전압 보호 모듈 찾았다. 알리에서 모듈을 검색하면서 매번 느끼는 것은 내가 재료를 사서 만들어도 판매하는 제품들 보다도 싸게 만들수 없다는 점이다. 

[ 저전압 보호 모듈 ]

저전압 보호 모듈은 여러 종류가 있는데, 이 모델은 가변저항을 이용하여 차단되는 저전압을 변경할 수 있는 모델이다. 가급적이면 전압이 고정되어서 보호하는 회로 보다는 전압을 변경 가능한 것이 좋다.  이 모듈은 천원 정도면 집까지 배송된다. 이번에 만드는 파워뱅크는 사용성을 고려해 볼때 최대 5A 정도로 부하가 커버 가능한 설계를 하였다. (실제로는 3A 정도 쓸듯 하다.)

구매한 모듈들은 각각 테스트를 진행하였다. 

[ 잔량 표시기 테스트 ]

특히 저전압 보호 모듈을 11V를 기점으로 On/Off 가 되도록 가변 저항을 조절하였다.

[ 저전압 보호 모듈 테스트 ]

위에 소개한 모듈 이외에 5.5파이 단자를 몇개 더 구했다. 5.5파이 단자는 여분이 항상 있도록 구매해둔다.

배선이 특별히 어려운 것은 아니지만 이 글을 읽는 사람들을 위해서 하나 그려 보았다. 배선도는 아주 간단하다. 

[ 파워뱅크 배선도 ]

제작하기

크게 어려운 것은 없다. 먼저 배터리를 이동하기 쉽도록 바닥판과 손잡이 부분을 만들었다. 바닥판은 배터리 크기와 동일하게 자른다.  

[ 바닥판 ]

바닥판에 배터리를 올렸을 경우 고정이 안되기 때문에 측면판을 만들었다. 

[ 측면판 ]

이렇게 자른 3조각을 목공접착제를 바르고 고정했다. 

[ 양생중 ~~ ]

목공용 접착제가 굳은 후에는 피스를 찔러 넣어 두었다. 아무래도 배터리 무게가 무거운지라 피스 없이는 힘을 못 받을듯 하다. 

그 다음으로 손잡이와 바닥판을 연결하는 부분을 만들었다. 

역시 목공용 접착제로 붙이고 나중에 피스를 찔러 넣었다. 특히나 위의 사진에서 세로로 세운 부분은 힘을 많이 받는 부분이다. 

손잡이 이외의 부분은 검정색으로 락카칠을 하였다. 배터리를 올려 놓은 모양새는 아래와 같다. 

[ 생각보다 무거운 파워뱅크 ]

모듈들을 담아 놓을 케이스를 하나 만들어야 했고, 3mm 합판을 이용하기로 했다. 먼저 상판에 모듈이 배치될 위치를 그렸다. 

[ 그림을 그린 곳은 사실상 뒷면 임 ]

필요한 곳에 구멍을 뚫고 모듈들을 끼워 넣었다. 저전압 보호 모듈은 그냥 뒷면에 고정하는 형태 이다.

[ 대략 얼기설기 ]

그리고 미리 만들어둔 바닥쪽면과 합체 하였다. 

[ 컨트롤 패널 완성? ]

마지막으로 배터리와 연결하면 된다. 

[ 파워 뱅크 완성 !! ]

끝으로

이 물건은 내가 사용할 것은 아니며, 캠핑을 좋아하는 지인에게 선물을 줄 예정이다.  12V용 출력은 전등이나 전기장판을 켜는데 사용할 것으로 추측된다.  

- 2024-04-17 추가

아직 지인에게 전달하기 전이라 필요한 것들을 추가로 만들어 주기로 했다. 먼저 집에 LED 모듈이 있어서 이를 이용하여 거치형 등을 하나 만들었다. 

[ 나름 깔 맞춤했다 ]

[ 고정용 노브도 만들고... ]

[ 요런식으로 파워뱅크와 결합한다 ]

[ 켠 상태 ]

LED 모듈이 크지 않아서 아주 아주 밝은 형태는 아니다. 저 모듈은 12V에서  0.35A 정도의 부하가 걸리는 모듈이다.  판매자는 이 LED 모듈의 소비 전력이 25W라고 소개하였으나 현실은 5W 수준이다.  현재 알리에서 주문한 12V 전기 장판이 있는데 이것이 지인을 만나기 전에 배송되어 온다면 장판 역시 개조해서 함께 전달할 예정이다. 

- 방전률이 높은 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 사고가 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다.