2016년 5월 5일 목요일

초딩 아들 등/하교 알리미 - 5탄 (무적 배터리~)

Car Door 는 bluetooth 4.0 BLE (HM-10) 으로 배터리 문제를 해결했는데 등/하교 알리미는 arduino pro mini 를 받아 놓고 테스터기의 퓨즈를 날려 먹는 바람에 ㅠㅜ 다음 작업이 많이 늦어졌다. (역시 전자는 초보중에 왕초보라 테스터기를 전류에 두고 전압을 찍어버리는 실수를 저질러 버렸다 orz). 처음에는 퓨즈가 나간지도 모르고 테스터기 고장으로 생각하고 새로 사야 하나 했는데, 혹시나 싶어서 분해를 해 봤더니 퓨즈가 나가 버린 것을 발견했다.

소형 테스터기의 퓨즈가 250V 20mA 라고 써 있는 놈인데,
전면부 우측에 보면 200mA FUSED 라고 써 있는 쪽에 있다. 좌측은 10A 퓨즈로 멀쩡하다.

 뒤집어 보면 좌측 퓨즈가 나가서 뺐다.
 이걸 갈아 줘야 µA 측정이 가능해지니 어쩔 수 없이 교체를 해 줘야 했다.

퓨즈는 동네 전파사~ 라는 구글신의 가이드대로 산책겸 동네 한바퀴 돌 마음으로 밖으로 나갔다..
그런데!!! 이런... 동네에 전파사 하나가 없는 것이 아닌가!!! 학교 다닐때만 해도 (ㅡ,.ㅡ 오래 전인가) 걷다 보면 쉽게 찾아 볼 수 있었던 전파사가 30분을 걸어도 나오지 않았다.
음... 작전을 바꿔서 지도를 띄우고 근처 전파사를 찾아 보기로 했다. 하지만 OTL. 가까운 전파사라고는 4km 거리로 뜨문 뜨문 두개가 있었다. 차를 타기 위해 집으로 향하면서 우선 전화로 문의 해 보기로 했다. 그런데!!!! 또 놀란 것은 전파사에는 mA 단위의 퓨즈는 팔지 않는다는 답변이 돌아왔다. 여러군데 다 물어봐도 똑같은 답변이다. 혹시나 싶어서 철물점도 몇군데 돌아 봤는데 마찬가지였다.

이런 난감할 때가 있나. 모든걸 포기하고 다시 집으로 돌아와서 인터넷으로 주문하기로 했다.
그런데!!! ... 음.. 세번이나 나를 놀라게 한 그것은.. 인터넷에서 구매 가능한 mA 퓨즈는 해외 구매밖에 없었다. 더군다나 몇백원에서 천원 정도 하는 그 퓨즈가 배송비는 2~3만원 돈이라는 것.
테스터기가 2만원이 안되는데 퓨즈 하나 사기위해 더 많은 돈을 써야 하는 아이러니한 상황. 뭔가 씁슬한 기분을 달래지 못하고 테스터기 주문을 넣으려고 구매내역을 살펴 보기 시작했다. 그런데 그때! 아까 검색하던 창 맨 아래에 퓨즈를 파는 개인 홈페이지가 눈에 띄었다.

깊은 어둠속에서 한줄기 빛을 찾은 기분이라, 맘같아서는 여기에 링크를 달아 홍보를 해 주고 싶은 심정이지만 자제를 해야 겠다 ㅎㅎㅎ. 여하튼 이런 긴 사연을 통해 어렵게 퓨즈를 구해서 다시 작업을 시작했다. (서론이 너무 긴거 아닌가)

맨 처음 한 작업은 voltage regulator 와 LED 를 날리는 것이었다. 2탄 (배터리 문제 해결을 위한 공부) 에서 찾은 유투브를 따라서 깔끔하게 날리고 싶었지만, 노안이 왔는지 잘 보이지도 않는 크기의 pro mini 에  인두기를 아무리 대고 있어도 꿈쩍도 안하는 voltage regulator 때문에 어려움을 겪었다. 끝내는 니퍼로 박살을 냈다는 것은 함정 ㅋㅋ. LED 는 인두기로 녹여 버렸다. (제대로 동작할 거라는 기대는 아예 버리고 공부하는 셈치고 작업을 과감하게 했다)
 원래는 이런 모습이다.
휴대폰 카메라로도 잘 보이지 않아서 10배 돋보기를 달고 찍은 사진이라 왜곡이 좀 있다. 

정말~ 아무 기대 안하고 한 작업인데, 동작을 하는 것이 아닌가!!! ㅋㅋㅋ
rf 433 mhz transmitter 를 달고 3.3V 전원을 넣고 동작 하는지 봤더니, 아무 문제 없이 잘 된다.

지난번 Arduino Uno 을 사용해서 소모전류를 측정 했을 때는 5V 전원을 사용했기 때문에 3.3V 전원을 사용하는 pro mini 는 모든 것을 다시 측정 해 줘야 했다.

그렇다면 측정 결과는 어떨까?
pro mini 3.3V 의 CPU Clock 을 떨어트리지 않은 상태에서 sleep 만 low power sleep 으로 바꿔주었을 때 위 두개 arduino pro mini 의 소모전력을 측정 해 보면,

                                 rf433 mhz 전송 시 소모 전류 |||   low power sleep 시 소모전류
normal pro mini                        >>>     6.9 mA     |||    1.6 mA
no voltage regulator & no LED >>>     5.4 mA     |||    4.3  µA

CPU Clock 을 CLKPR 을 사용해서 떨어트려도 되지만, 이 경우에 transmitter 가 실패하는 상황이 관측되었다. 그래서 정상 CPU Clock 을 사용했다.

그럼 배터리 사용시간을 계산해 보자. 계산은 개조된 pro mini 로 한다.
low power sleep 의 SLEEP_8S 을 사용해서 320초(5분정도) 를 sleep 했다가 1초간 rf 433 mhz transmitter 로 신호를 전송하는 시나리오이다.

평균 소모 전력은
                      ( 4.3 µA * 320 초 + 5.4 mA * 1 초) / 320 초 = 0.21175 mA
사용 가능 시간은
                     2850 mAh / 0.21175 mA = 13459.268 H / 24 H = 560.8 일

우워~~~ 무려 560일이나 사용이 가능 하다는 계산이 나온다.

실시간으로 통신을 대기 해야 하는 경우에는 BLE 가 최강인듯 하고, 가끔씩 깨어나서 잠깐 작업을 해야 하는 시나리오에서는 개조된 pro mini 에 low power sleep 을 쓰는 것이 최강으로 생각된다. 상전을 사용한다면 당연히 esp8266 을 사용한다면 편리할 것이다. 나름 '전원 사용법' 에 대한 경험과 철칙이 생긴것 같다.

자! 이제 모든 것이 준비 되었으니 아들 선생님과 커피 약속을 어떻게 잡을지 고민해야 겠다. ㅎㅎㅎ

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