Ezduino Assembly

EZDUINO with 3D Printed Case

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일반적으로 프로로타이핑 시에는 Arduino Uno, Bread Board 및 Jumper Wire 를 가지고 작업하게 되는 경우가 대부분이지만, Arduino Uno 는 $30 를 상회하는 가격으로 워크샵시 간단한 작품으로 만들어 매립하기에는 다소 아깝다는 생각이 들었다.

일반적인 하드웨어 프로토타이핑 모습

또한, 실제 Arduino Uno 다양한 부품으로 이루어져있지만, 중심부에 있는 긴 부품인 Atmega328p 라고 하는 Microcontroller 가 컴퓨터에서 CPU 와 HDD 의 역할을 하는 가장 핵심적인 부품이다. 나머지 다양한 부품들은 안정적인 전압을 공급하기위한 Voltage Regulator, 클락(시간)을 생성해주는 Resonator, 리셋 버튼, 전압 역류 방지 장치 등 Microcontroller 를 지원하기 위한 기능을 위해 장착되어있다. 즉, 프로토타입핑시에는 필요하나 한번 개발이 완료된 이후에는 굳이 필요하지 않다고도 볼 수 있는 부품이다.

오른쪽하단부에 있는 검정색의 긴 칩이 Atmega328p-pu Microcontroller

따라서, 기본적으로 Atmega328p 칩을 가동하기 위해 필요한 최소 기능을 제외한 나머지 부품을 제거하고 가격을 다소 저렴하게 만든 Arduino 를 개발하였다. 또한 조립하는 과정에서 각 부품들의 기능을 배울 수 있도록 Through-hole 타입의 부품을 사용하였고, 쉽게 조립할 수 있다는 의미에서 Ezduino라는 이름을 붙여 주었다.

부품 리스트

Ezduino에 사용된 부품은 다음과 같다.

  • Atmega328p-pu Microcontroller
  • L4931 Voltage Regulator
  • 10kΩ 저항
  • 1kΩ 저항 2개
  • 47uf 전해 커퍼시터 2개
  • 0.1uf 세라믹 커퍼시터
  • (5mm) Tact Switch
  • LED 적색, 녹색
  • 파워잭
  • 16mhz 레조네이터
  • 핀헤더 및 2핀 점퍼 소켓

각 부품의 상세한 역할은 조립과정에서 설명하도록 하겠다.

조립

부품

1. IC Socket

Ezduino 에서 가장 핵심적인 부품인 Atmega328p Microcontroller를 장착하기 위한 소켓으로 제일 먼저 납땜하여, 다른 부품을 장착할때 일종의 지지대로서 사용하면 편하다.

납땜준비

위 사진과 같이 핀을 접어놓으면 빠지지 않고 납땜할 수 있다.

납땜이 완료된 모습

2. Voltage Regulator (VR)

Atmega328p 칩은 5v 나 3.3v 에서 정상동작하는데 Ezduino 에서는 일반적으로 가장 많이 사용하는 5v 칩을 사용하였다. 하지만 우리가 흔히 볼 수 있는 아답터나 건전지의 경우 출력이 정확히 5v 인 경우는 매우 드물뿐더러 안정적으로 5v 를 보내주지 못한다. 따라서 Ezduino 에서는 5v~24v 의 입력을 감압하여 안정적인 5v를 Atmega328p 칩으로 보내주는 Voltage Regulator 가 필요하다. Voltage Regulator 회로는 L4931 Voltage Regulator 와 전기 공급을 안정화시켜주기 위한 두개의 전해 커퍼시터 한개의 다이오드로 구성하였다. 또한 외부 베터리나 어댑터를 사용하기 위해 Power Jack 을 사용하였다.

다리가 긴 부품 처리 방법

다리가 긴 부품은 살짝 접어서 납땜한 후 잘라준다.

다이오드는 회색 띠가 둘러져 있는 부분이 - 극. 조심할 것.

완성된 Voltage Regulator

원통처럼 생긴 전해 커퍼시터는 짧은 쪽이 - 극으로 주의하여 납땜한다.

3. Reset Switch

Ezduino 를 재부팅하기 위한 장치로 1개의 저항과 커퍼시터, 택트 스위치로 구성된다.

노란색의 세라믹 커퍼시터는 위 사진과 같이 구부려서 사용한다. 보드의 공간이 좁으므로 그냥 집어넣을 경우 다소 무리를 해야 하는 경우가 있다.

저항또한 극성은 없지만 공간이 협소하므로 사진과 같이 구부려서 납땜할 것.

4. Jumper & Connector

Arduino Uno 의 경우 외부 전원과 USB 가 동시에 연결되게 되면 외부 전원을 차단하고 USB 에서 나오는 전기만을 사용하게 되는 회로가 구성되어 있으나, 주로 SMD 방식으로 고난이도의 납땜스킬과 많은 부품을 필요로 한다. 따라서 Ezduino 에서는 간단하게 Jumper 로 외부 전원과 USB 전원을 선택할 수 있도록 구성하였다.

완성된 리셋 스위치와 점퍼

Ezduino 는 비용 절감을 위해 데이터 업로드를 필요로 하는 부분을 제외하고 구성하였다. 따라서 업로드시에는 Connector 를 FTDI Basic Breakout 보드와 연결하고 Arduino SDK 에서 업로드 해주면 된다.

5. LED

LED 는 두가지로 파워가 정상적으로 공급되고 있음을 알리는 빨간색 LED 와 테스트를 위한 13번 Pin 에 연결된 초록색 LED 두개를 사용하였고, 밝기 조절 및 수명 연장을 위해 1kΩ 저항을 각각 1개씩 달아주었다.

다리가 짧고 LED 에 튀어나온 부분이 없는 면이 -극으로 주의하여 납땜할 것. 저항은 역시 극성이 없으므로 1k 인지 확인하고 납땜하자.

빨간색 LED 가 파워잭에 가깝도록 납땜한다. 전력이 정상적으로 공급되고 있는지를 확인하기 위해 사용한다.

6. Resonator & ATMEGA328P

Ezduino 의 Clock 을 만들어주는 부품으로 내부에서 타이머 등의 용도로 사용된다. Atmega328p 내부에 8Mhz Resonator가 이미 들어있으나, 속도 향상을 위해 16Mhz Resonator를 별도로 달아주었다.

레조네이터가 장착된 모습

Resonator 는 세다리중 양쪽 끝의 다리가 같은 극성이므로 어떻게 꽂아도 상관없이 동작하지만, ZTT 16.0MX 가 바깥쪽으로 보이게 납땜하는 것이 보기에 좋다.

너무 세개 누르지 않도록 주의

Atmegea328p-pu 칩은 다리가 양쪽으로 살짝 벌어져 있어 그대로 소켓에 집어넣으면 다리가 상할 수 있다. 다음 사진 처럼 두손으로 잡고 다리가 11자 모양을 만들도록 바닥에 살짝 눌러준다.

살짝 들어간 모습

그리고 소켓에 살짝 오려놓은 뒤 부품 전체적으로 힘을 가하며 눌러주는데 이때 홈이 파여진 부분이 택트 스위치 쪽으로 가도록 해야한다. 잘못 꽂은 경우 다시 꽂기 어려우니 살짝 눌러놓은 뒤 방향을 확인하고 집어넣자.

방향에 주의

위 사진과 같이 장착되었는지 꼭 확인할 것.

7. TEST

Arduino 코드 업로드 및 테스트를 위해서는 FTDI Basic Breakout 보드가 필요하다. 아트로봇에서 판매하고 있으니 참고. 3.3v 와 5v 둘다 사용할 수 있으나 초보자의 경우는 5v 임을 확인하고 구입할 것. 범용이므로 하나만 있으면 된다.

연결한 모습

우선 Arduino 홈페이지를 참고하여 Arduino SDK 를 설치한다. 설치가 완료되면 다음과 같이 Ezduino 와 FTDI Breakt out 보드를 연결하여 빨간색 LED 에 불이 들어오는지 확인한다.

전원이 연결된 상태

빨간색 LED 에 불이 들어오면 Arduino SDK 를 설치하고 메뉴에서 파일(File) > 예제(Examples) > 01.Basics > Blink 를 클릭, 스케치가 나타나면 다시 파일(File) > 업로드(Upload) 를 클릭하여 업로드가 되는지 확인하고 초록색 LED 가 깜빡거리면 정상적으로 작동하는 것으로 간주하면 된다.

정상 작동하는 Ezduino

Ezduino 조립 완료.

8. Trouble-Shooting

정상적으로 작동하지 않을 경우에는 제일 먼저 납땜이 제대로 되었는지를 확인한다. 대부분의 경우 납땜이 제대로 되지 않거나, 납땜 과정에서 부품이 타는 것으로 발생하기 때문에, 미리미리 주의하도록 하자.

보드 설명

Ezduino 의 핀은 일반적인 Arduino 호환보드와 핀부분이 3줄로 구성되어있다는 점이 다르다. 숫자가 써져있는 핀은 해당 핀을 의미하고, 작품을 쉽게 만들 수 있도록 5V Out 과 GND 를 여러개 만들어 두었다. +와 -가 써진 부분이 바로 그것.

3줄 핀의 모습

그럼 중간에 있는 한줄이 남는데 이것은 연결이 되어있지 않은 부분으로 센서나 기타 연결해야 다리가 많은 경우 이곳을 사용해서 연결할 수 있도록 만들어 두었다. 즉 만능기판과 동일한 역할을 하는 부분이라는 이야기. 처음 사용할 경우 주의할 것.

물결(~) 표시가 되어있는 부분은 Analog Output 으로 사용할 수 있는 PWM Pin 이다. (Arduino Uno 와 동일)


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