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[온도조절 인두기] 2. 하드웨어 제작

Posted 2014. 01. 21 Updated 2017. 06. 02 Views 12667 Replies 0
Atachment
첨부



▲ 필요한 재료를 모아봅니다.



▲ 기판을 자르고 프레임에 들어갈 수 있도록 줄칼로 다듬어 줍니다.



▲ 마름질한 기판을 프레임에 끼워 본 모습
(사진상으로는 한 장 차이지만 그 사이 엄청난 삽질이...)



▲ 전원 연결부의 모습


이 프로젝트에서는 처음으로 전원 커넥터로 3.5파이짜리 폰잭(Phone Jack)을 사용하기로 했습니다. 처음에는 슬립링(Slip Ring)을 장착할 생각이었지만, 가격을 알아보고 살짝 놀랐습니다. 그 작은 부품 하나가 몇만원이라니요..;;

폰잭을 사용해도 전원을 공급하는 도중에 함부로 빼거나 하지 않으면 동일한 효과를 볼 수 있으므로 이것으로 대체하기로 했습니다. 모험적인 성격이 강하기는 했는데, 다 만들고 나서 보니 딱히 폰잭을 사용해서 더 좋은 이득은 없었습니다.

그냥 이런 구조는 이번에 실습 했다 생각하고 나중에 회전전광판ㅊ처럼 회전체 내부에 전원을 공급할 필요가 있을 경우 다시 응용해 보기로 했습니다.


20130511_000728.jpg
▲ 전원 브릿지 모듈


전원 브릿지는 어댑터로 인입되는 24V를 5V로 정류하여 폰잭을 통해 24V와 5V를 함께 공급해주는 역할을 합니다. LM2575 회로는 데이터시트에 수록되어 있는 레퍼런스 회로를 그대로 사용하였습니다.

원래 이 전원부까지 인두 내부에 통합하려고 하였으나, 손집적의 한계로 인해 LM2575와 주변회로까지 인두 내에 포함시킬 수는 없었습니다. 대신 최대한 얍실하게(?) 만들어서 그냥 조금 두꺼운 전선 정도로 취급할 수 있게 하였습니다.

뒤에서 살펴보겠지만.. 이 전원부때문에 한 바탕 크게 삽질하게 됩니다. (크읔...)




▲ 흔한 작업 테이블의 모습


사진 찍은 시점을 보니 새벽 2시 30분이었네요. 일반인들에겐 곤히 자고 있을 깊은 새벽이지만, 저(를 포함한 대부분의 공돌이들)에게는 그냥 초저녁일 뿐입니다. ^-^;;

하드웨어 작업을 할 때는 공구들을 하나씩 하나씩 꺼내서 쌓아놓다 보면 어느덧 오른손 주변은 저렇게 난장판이 되어 있곤 합니다...



▲ 배선 및 부품실장 작업


다음 단계는 다소 지루할 수도 있는 와이어 액션을 시전할 차례입니다. 다른 사람들과 달리 저는 기판에서 부품이 실장되는 쪽에 래핑와이어를 구멍에 관통시키고 부품 다리를 끼워서 부품 다리와 래핑와이어를 함께 땜 하는 '상향배선법'을 사용합니다.

상향배선법은 부품면과 배선면이 같이 때문에 위쪽은 다소 지저분하더라도, 땜질면에는 전선이 없기 때문에 걸리적거리는 물체 없이 깔끔하게 땜을 처리할 수 있는 장점이 있습니다.

땜 과정에서 래핑와이어가 녹아들어갈 염려가 없기 때문에 냉땜 가능성이 낮고, 이미 땜 한 곳에 전선을 추가할 때 이미 붙여놨던 전선이 떨어져서 성질을 긁는(?) 일도 없습니다.

배선할 때마다 기판을 뒤집어가면서 다리번호를 매번 다시 확인할 필요가 없기 때문에 오류 가능성도 낮고, 설령 잘못 배선했다 하더라도 위에서 잘라내고 아래에서 다시 연결할 수 있는 한 번의 기회가 또 있습니다. 디버깅이 쉽다는 이야기죠.

대신 비숙련자인 경우 일반적인 하향배선보다 조금 더 시간이 오래 걸리는 단점이 있습니다.



▲ 작업 진행중인 기판 아랫면


이 프로젝트에서는 기판 면적이 협소하기 때문에 상향배선과 하향배선을 함께 사용하는 하이브리드 공법(?)을 활용하였습니다. 대개 이런 경우 DIP타입 부품은 상향배선으로 처리하고, 기판 아랫면에서는 GND, VCC와 같은 대형 노드선과 SMD 부품을 배치합니다.



▲ 히터 전원을 제어하는 FET 스위치


IRF640 FET 스위치는 SMD타입 부품이었는데, 히트싱크면 전극인 Drain에 전선을 연결하는 데 약간의 어려움이 있었습니다. 히트싱크면이 직접 땜을 하기에는 납을 잘 먹지 않는 소재로 되어 있어서 패키지쪽에 작은 구멍을 뚫고 전선을 관통시켜 전선에 땜을 해야 했습니다.



▲ GND 및 VCC 24V 노드 실장 후 기판 뒷면

 


▲ 완~성~!(?)


이렇게 해서 하드웨어 제작은 여차저차 해서 마무리 되었습니다. 나중에 안 사실이지만, 마무리가 된 것처럼 느껴질 뿐이었던 것일 뿐, 아주 많은 난관들이 도사리고 있었습니다..ㅎㅎ



▲ 하드웨어 모듈 연결 방식


전원 브리지는 어댑터로부터 24V를 받아서 폰잭을 통해 메인보드에 24V와 5V를 공급합니다. 메인보드에서는 ATmega8이 FET 스위치를 통해 히터에 공급되는 24V를 히터의 현재 온도에 따라 단속함으로써 히터를 설정된 온도로 유지합니다.


- 다음 포스트에 계속 -


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