많은 IoT 기기는 CR2032 코인형 배터리를 사용하지만, 샘플링 빈도가 증가할수록 배터리 수명이 한계가 될 수 있습니다.
배터리 엘리미네이터는 코인형 배터리를 외부 전원으로 대체할 수 있는 간단한 방법입니다.
이 글에서는 CR2032 배터리 엘리미네이터를 활용하여 배터리 구동 IoT 기기를 태양광 전원 시스템으로 전환하는 방법을 소개합니다.
배터리 엘리미네이터란?
배터리 엘리미네이터는 내부 배터리를 사용하지 않고도 전자 기기를 구동할 수 있도록 해주는 장치입니다.
배터리 대신 USB나 안정화된 전원 공급 장치와 같은 외부 전원을 통해 전력을 공급합니다.
많은 경우 배터리 엘리미네이터는 ‘더미 배터리’ 형태로 구현되며, 배터리 슬롯에 장착되어 외부 전원과 연결되는 배터리 형태의 어댑터입니다.
CR2032와 같은 코인형 배터리를 사용하는 기기에서는, 더미 코인형 배터리가 안정적인 외부 전압을 공급함으로써 배터리 엘리미네이터 역할을 수행할 수 있습니다.
구성 요소
시스템은 다음과 같은 요소로 구성됩니다:
– CR2032 배터리 엘리미네이터 (DB-R2032N)
– IoT 센서 장치
– 태양광 충전 장치
– USB 케이블
USB 케이블을 위한 구멍 뚫기
먼저, 더미 코인형 배터리를 IoT 기기에 장착할 때 USB 케이블을 통과시키기 위한 구멍이 필요합니다.
따라서 기기의 배터리 커버에 구멍을 뚫습니다.
USB 케이블의 내부 선만 통과하면 되므로, 약 1.5 mm 크기의 구멍을 두 개 뚫습니다.
그다음 줄을 사용해 두 개의 구멍을 연결하고, 하나의 길쭉한 형태로 가공합니다.
USB 케이블의 외피를 벗겨 내부 심선을 노출시키기
태양광 충전기(옵션 구성품)에 포함된 USB 케이블은 Type-A to Type-C 케이블이었습니다.
이 프로젝트에서는 니퍼를 사용하여 Type-C 커넥터를 절단했습니다.
그다음 케이블의 외피를 벗겨 내부 심선을 노출시켰습니다.
케이블 내부에는 **V+, V-, D+, D-**의 네 가지 선이 있습니다.
자세히 살펴보면 전원선(V+와 V-)이 다른 선보다 약간 더 굵은 것을 확인할 수 있습니다.
이 프로젝트에서는 데이터선(D+와 D-)이 필요하지 않기 때문에, 해당 선을 근처에서 절단했습니다.
이번 작업에서 사용된 케이블의 경우, 전원선(V+)은 분홍색 선, 전원선(V-)은 검은색 선이었습니다.
배터리 엘리미네이터를 USB 케이블에 연결하기
USB 케이블을 배터리 엘리미네이터에 납땜합니다.
이 과정에서 몇 가지 주의해야 할 사항이 있습니다:
1. 납땜 전에 반드시 USB 케이블을 커버에 먼저 통과시켜야 합니다.
2. 내부 심선의 절연 피복이 쉽게 녹을 수 있으므로 주의해야 합니다.
이러한 실수는 보통 납땜을 마친 후에야 깨닫는 경우가 많으므로, 특히 주의하시기 바랍니다.
실제로 저도 처음 작업할 때, 납땜 전에 케이블을 커버에 통과시키는 것을 잊어버렸습니다 😅
또한 USB 케이블의 내부 심선이 매우 얇기 때문에, 연결 강도를 높이기 위해 추가로 포팅 처리(실리콘 수지) 를적용했습니다.
노란색 재료는 마스킹 테이프입니다.
포팅 후 실리콘이 경화되는 과정에서 커버가 실리콘에 붙는 것을 방지하기 위해 사용됩니다.
배터리 엘리미네이터를 IoT 센서 장치에 장착하기
이 단계는 특별히 어려운 점은 없지만, 배터리 엘리미네이터를 장착할 때 선이 꼬이거나 당겨지지 않도록 주의하면서 케이스에 넣어야 합니다.
IoT 센서 장치를 태양광 충전기에 부착하기
이 프로젝트에서는 IoT 센서 장치를 장착할 수 있도록 태양광 충전기의 커버만 새롭게 설계했습니다.
설계 데이터는 3D 프린팅 서비스를 통해 제작되었습니다.
IoT 센서 장치를 태양광 충전기와 함께 조립하면 다음과 같은 형태가 됩니다:
결론
이 프로젝트에서는 배터리 엘리미네이터와 태양광 충전기를 활용하여 IoT 센서 장치의 장시간 구동을 가능하게 했습니다.
배터리 엘리미네이터를 사용하면 태양광뿐만 아니라 AC 어댑터 등 다양한 외부 전원을 통해서도 기기를 구동할 수 있습니다.
또한 CR123A와 같은 대체 배터리를 사용하여, 원래 코인형 배터리를 사용하도록 설계된 기기도 구동할 수 있습니다.
이와 같은 방법을 적용하면 위치 추적 등에 사용되는 BLE 기반 비콘도 짧은 샘플링 주기를 유지하면서 장시간 동작시킬 수 있습니다.
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