46. 작업대의 전원공급:파워서플라이(전원공급장치)
아두이노와 전기 장치 제작을 위한 전원 공급장치
지금까지 공부한 아두이노 작품들은 대부분 5v 전원에 기반한 작품들이다.
아두이노와 같은 개발 환경을 가지는 몇몇 개발 보드 또는 센서들 중에는 3.3v를 사용하는 제품이 있기도 하고, 12v에서 동작하는 모터나 led등 외장 장비가 있기도 하다.
정확한 전압과 전류의 안정된 공급이 작품의 원활한 동작을 위하여 필요하다.
오늘은 이러한 전원 공급 장치에 대해 알아보자.
전기 장치의 제작을 하려면 작업대 위에 하나쯤 있으면 좋을 장치이고, 나 역시 여러 개의 장치를 직접 제작하거나 구매하여 사용하고 있어서, 대부분 내 공작실 안에서 사용하여 경험이 있는 것들에 대해서 이야기하려고 한다.
먼저 개발을 위한 전원 공급에 대해 고민해 보자.
모든 아두이노 관련 제품은 USB 케이블을 통하여 소프트웨어를 탑재하고, 컴퓨터가 공급하는 5V 전원을 사용할 수 있다. 그러나 외장 모터를 회전시키거나 다수의 네오픽셀 LED를 점등하기 위해서는 컴퓨터의 전원은 용량이 부족하게 된다.
또한 아두이노 이외의 전자 장비들의 경우에는 USB로 전원을 공급받기 어렵고 5V가 아닌 전원을 연결하여야 하는 경우가 생긴다.
이럴 때를 위하여 필요한 장치가 파워 서플라이(Power Supply , 전원 공급장치)이다.
우리의 집이나 사무실의 콘센트가 공급하는 교류(AC) 220V를 필요한 전압의 직류(DC)로 변환하여 공급하는 역할을 한다.
아래의 사진은 LED 표시 장치가 없어서 전압, 전류값도 보이지 않는 값싼 파워 서플라이에 자투리 나무로 전압 및 전류계를 만들어 부착한 모습이다.
한 2년 정도 다양한 전압을 공급해 주었다.
정확히 5V, 3.3V와 같이 지정된 전압을 사용하지 않는 장비를 개발할 경우 사용하였는데, 몇 가지 조명 제품을 만들 때 다양한 밝기를 구현하거나, 모터의 속도를 변화하면 테스트할 경우 꼭 필요한 장치이다.
출력이 약하고 로터리 스위치를 사용하여 정확히 원하는 값을 지정하기 어려운 흠이 있어서 좀 더 정밀한 장비로 교체를 고려중이다.
두 번째로 사용하고 있는 파워서플라이는 납땜 연기를 흡입해주는 팬을 만들 때 어댑터가 없어서 만들어 사용했던 김치통 파워서플라이이다. 예전에 사용하던 외장 하드디스크에 달린 장치를 뜯어서 김치통에 넣어서 제작한 것이다.
제작 중 어설프게 늘어진 전선이 합선이 되어 휴즈가 나가고 김치통 일부가 녹아내리는 고난이 있었으나, 다른 어댑터가 생겨도 그냥 잘 쓰고 있다.
큰 용량은 아니지만 팬 3개를 돌리고 LED 조명 하나를 켜는 정도는 충분히 감당한다. 납땜 작업대에는 더 이상의 전기가 필요하지 않다.
위의 사진은 나무 게임기를 제작할 당시에 게임 컨트롤 박스에 전원을 공급하기 위하여 김치통 파워서플라이를 사용한 모습이다.
컴퓨터 장치의 파워답게 12V, 5V, 3.3V 세 가지 전압의 전원 장치로 사용이 가능하다. 전압을 표시하는 장치 옆의 단자가 각 전압을 구분하여 공급하는 전원 단자이다.
이렇게 무언가 제작을 하다 보면 점점 더 많은 용량의 전기가 필요해진다.
1000CC 경차를 타다가 어느 순간 3000CC 대형차를 타고 싶은 욕망과 별 차이가 없는 욕심이다 ^^
그런데 수십만 원씩 하는 고급 파워 서플라이를 사기에는 부담스러워, 일단 낡은 컴퓨터 하나를 뜯어서 파워서플라이를 분리하여 아래와 같은 전원 공급 장치를 만들었다.
컴퓨터 파워서플라이에 3D 프린터로 터미널을 연결할 수 있는 판을 붙이고, 이를 손쉽게 연결할 수 있는 어댑터를 알리익스프레스에서 구매하여 테이블탑 파워서플라이를 만든 것이다. 팬시하고 정밀한 장치는 아니지만, 선치 후 오랫동안 작업대 전체에 안정된 전원을 공급하고 있다.
작업 당시에 제작 영상을 찍어두지 못한 아쉬움이 있어서, 한번 더 만들 일이 생긴다면 꼭 공유할 영상을 만들어 두도록 해야겠다.
만일 아두이노 장난감이나 IOT제작에 별도의 파워서플라이가 필요한 분들이라면, 저처럼 자작하기보다는 값싸게 나온 기성 제품을 사용하는 것을 권한다. 내가 위의 제품들을 제작할 때 보다 제품들의 가격이 많이 싸진 것도 있고(30V~5A에 7~8만 원 정도), 전기 작업이 위험하기 때문이기도 하다.
네오픽셀과 같이 일정한 전압에 안정적 전류를 공급하려는 분들은 전용으로 제작된 소형 SMPS(switched mode power supply) 파워서플라이를 구매하면 편리하다. 5V, 12V, 24V 등 필요한 한 가지 전압만을 공급하고 열 발생이 거의 없고, 전력 효율이 높으며 부피도 작은 장점이 있다고 한다.
다음 시간에는 제작된 작품을 동작시킬 때 필요한 충전용 배터리와 충전기를 만드는 방법에 대해 알아보자.
