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[실험으로 알아가는 아두이노(Arduino) 시리즈]1탄. 아두이노에 전원을 공급하는 세가지 방법!아두이노를 처음 시작하거나 시작을 고민중인 시청자를 위해서
쉽게 아두이노를 시작할 수 있도록 돕기위해서 제작된 영상입니다.
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아두이노의 다양한 전원연결 – 블로그
이처럼 다양한 방법이 있습니다. . 센서구동등 움직임이 없는 동작을 한다면 컴퓨터와 USB케이블로 연결 하거나 보조배터리를 USB 케이블로 연결해서 …
Source: blog.naver.com
Date Published: 1/2/2022
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아두이노 나노 리튬 폴리머 배터리 연결
5V 1A 리튬폴리머 배터리 충전기 모듈 Micro USB 단자(TP4056 USB Lithium Battery Charger Module) 본 제품은 TP4056을 사용하는 리튬 폴리머 배터리 …
Source: diymaker.tistory.com
Date Published: 3/5/2022
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아두이노 Micro USB TP4056 리튬배터리 충전모듈 – 다나와
컴퓨터/노트북/조립PC>PC주요부품>메인보드, 요약정보 : 임베디드 보드.
Source: prod.danawa.com
Date Published: 1/1/2022
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아두이노의 소비전력과 보조배터리 사용가능 시간 – 가석현
그래서 아두이노는 몇 시간 사용가능한가? … 0.5(Wh)를 소모하므로, 이론상 74시간 사용가능하다. 하지만 보통 배터리는, 자신의 용량의 60~80%까지만 …
Source: shga.kr
Date Published: 12/8/2021
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리튬폴리머 배터리 + 충방전 및 배터리 보호 모듈(TP4056 …
아두이노로 나만의 프로젝트를 완성하고 나면 활용까지 해봐야 할 텐데, 대부분의 개발단계에서 사용되는 전원은 PC의 USB인 경우가 많습니다.
Source: kwonkyo.tistory.com
Date Published: 10/15/2022
View: 3536
【 배터리와 충전모듈#24】 18650 리튬배터리 + TP4056 충전 …
아두이노를 가지고 응용회로를 만들거나 프로젝트를 하다보면 전원공급을 어떻게 할 것인가에 직면하게 됩니다. 최종 완성품에 완성도를 높이려면 전원( …
Source: rasino.tistory.com
Date Published: 12/20/2022
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배터리/전원 () – 에듀이노-아두이노 전문 교육쇼핑몰
아두이노 전문 교육쇼핑몰 에듀이노, 아두이노보드, 쉴드, 모듈, 키트, 로봇, 전자부품 등 판매.
Source: eduino.kr
Date Published: 11/3/2022
View: 5115
아두이노호환 미니 리튬 배터리 쉴드 WeMos D1 Mini – 11번가
코딩, 전자부품 쇼핑은 엠씨유, 카테고리 : PC액세서리 기타, 가격 : 5000원.
Source: m.11st.co.kr
Date Published: 7/7/2022
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주제에 대한 기사 평가 아두 이노 배터리
- Author: MAKIST
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- Date Published: 2019. 3. 16.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=-UpYrkQNE_0
환영합니다! 블로그 아이디가 만들어졌어요.
18650타입의 리튬이온 충전지가 많이 있는데 아무거나 사용하면 되는 걸까요?
로봇 구동에 있어 배터리 선택은 방전률이 높아야 좋습니다.
로봇은 모터 동작을 많이 하기에 높은 출력을 하는 배터리가 필요합니다.
배터리에 따라 방전률이 다르고 보호회로가 없으면 높은 출력을 하지만 쇼트로 인한 화재의 위험이 있습니다.
그래서 반드시 보호회로가 있는 제품 사용을 해야 합니다. KC인증제품은 보호회로가 내장된 제품 입니다.
그럼 모터 사용을 안 하고 낮은 전류를 소모하는 모형이라면 아무거나 사용이 가능합니다.
그러나 모터를 사용한다면 위의 x2600정도를 사용해야 합니다.
고방전 보호회로 내장 제품을 사용해야 합니다.
일반 리튬이온 보호회로 내장 제품을 사용하면 어떻게 되나요?
– 모터를 구동하면 보호회로 동작으로 전원이 꺼집니다.
– 용량에 따라 모터 구동이 되는걸로 보일때가 있습니다. 모터를 전진하다 바로 후진을 하거나. 로봇이 가벼울때는 잘 되는데 무거워지면 소비전류가 증가하여 보호회로가 동작하는 경우가 있습니다.
아두이노 나노 리튬 폴리머 배터리 연결
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5V 1A 리튬폴리머 배터리 충전기 모듈
Micro USB 단자(TP4056 USB Lithium Battery Charger Module)
본 제품은 TP4056을 사용하는 리튬 폴리머 배터리 충전 모듈로, 웨어러블/포터블과 같은 휴대용 프로젝트의 충전지를 충전할 때 사용하는 배터리 충전 모듈이다. 충전을 하면서 제품의 사용이 가능하며 자체 보호회로가 내장 되어있다.
TP4056 USB Lithium Battery Charger Module
TP4056 USB Lithium Battery Charger Module 연결방법
특징 (Features) : 충전하면서 사용가능, 3.7V 리튬 폴리머 배터리 전용, 마이크로 5핀 USB단자
사양 (Specification)
입력 전압 : 5V
최대 충전 전류 : 1000mA
충전 제한 전압 : 4.2V ± 1%
배터리 과방전 보호 전압 : 2.5V
배터리 과전류 보호 : 3A
여기에 맞는 리튬 폴리머 배터리는 많이 나와있다. 실험용으로 구입한 리튬폴리머 배터리 제품은 링크를 참고한다. 배터리 용량이 커질 수록 가격도 비싸다.
구매: 메카솔루션 5V 1A 리튬폴리머 배터리 충전기 모듈
연결은 충전모듈 B+에 배터리 +인 빨강색 선을 연결하고, B-에 배터리 -단자인 검은색 선을 연결한다. 아두이노 메가로 연결하는 방법은 아래를 참고한다.
리튬 폴리머 배터리. 사진: 메카솔루션
리튬 폴리머 배터리 사양. 사진: 메카솔루션
충전용 전원 입력 : USB 연결 혹은 USB 커넥터 옆에 있는 +, – 패드를 통해 입력
배터리 연결 : USB 커넥터 반대편에 B+, B- 를 통해 연결
전원 출력 : OUT + , OUT –
충전모듈의 OUT+, OUT- 를 아두이노 나모 보드의 Vin, GND에 연결한다. 즉 OUT+는 아두이노 나노 Vin 에 연결하고, OUT-는 아두이노 나노 보드의 Vin 옆에 GND에 연결한다.
이미지 출처: http://www.dreamy.pe.kr/zbxe/CodeClip/3769274
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아두이노 Micro USB TP4056 리튬배터리 충전모듈 : 다나와 가격비교
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아두이노의 소비전력과 보조배터리 사용가능 시간 – 가석현
아두이노의 소비전력 구하기
아두이노의 소비 전력은 USB 전압/전류계를 이용하여 측정하였다. Aliexpress에서 매우 저렴한 가격으로 구매할 수 있다.
WiFi(ESP-01S) 모듈 1개와 DHT11 센서를 설치한 내 기기의 경우 5V, 0.1A가 측정되었다. 따라서 단위시간 당 소비전력을 계산하면,
55V ×0.1×0.1A=0.5=0.5W
이고, 이를 1시간동안 사용시 소모전력으로 환산하면
0.50.5W ×1×1hour =0.5=0.5Wh
가 된다.
배터리의 용량을 소비전력으로 환산하기
mAh, Ah 단위란?
일반적인 배터리는 mAh(밀리암페어시, 밀리암페어아워)로 표기되어 있다. 일반적으로 한국에서는 kWh, Wh 등의 단위를 주로 사용하기 때문에 혼란스러울 수 있다.
1000010000mAh의 배터리 용량을 소비전력으로 환산해보겠다. mAh가 의미하는 바는 Ah의 1100011000 단위이다.
즉, 10001000mAh=1=1Ah라고 볼 수 있다.
그렇다면 Ah는 무엇인가? 11A가 1시간 동안 흘렀을 때의 총 전하량을 상징하는 단위이다. 예를 들어 11A로 3시간 동안 흐른 총 전하량은 33Ah가 된다.
C과 Ah의 차이는?
보통 전하량은 C(쿨롱) 단위를 사용하는데, Ah(암페어시)와 무엇이 다를까?
둘다 ‘전하량’을 나타내는 단위라는 것은 동일하다. 다만, 스케일이 다를 뿐이다.
C(쿨롱)은 A·s(암페어-초)와 동일한 단위이다. 즉, 11C은 11A의 전류가 11초 동안 흘렀을 때의 전하량이다.
11A 전류가 11시간 동안 흘렀을 때의 전하량을 쿨롱단위로 표현하면
11A ×3600×3600초=3600=3600C 이 된다.
즉, 11Ah = 36003600C이다.
보조배터리에 적용시켜보자.
보조배터리는 일반적으로는 3.73.7V이다. (이에 대한 스펙은 보조배터리에 적혀있다.)
따라서 1시간 동 전류량으로 되어 있는 1000010000mAh(==10$Ah)를 전력으로 환산하면
1010Ah××3.7(V)(V) = 37$(Wh)
이 된다.
그래서 아두이노는 몇 시간 사용가능한가?
0.5(Wh)를 소모하므로, 이론상 74시간 사용가능하다. 하지만 보통 배터리는, 자신의 용량의 60~80%까지만 충전되도록 설계한다.
그 이유는, 배터리의 용량이 이를 넘어설 수록 폭발 위험성이 높아지기 때문이다. 그래서 자신의 총 용량의 일부만을 사용하게 제어된다. (LPG연료를 사용하는 자동차에서, 가스통의 최대 충전량의 일부까지만 충전이 되도록 제한을 걸어놓은 것과 비슷하다 볼 수 있다.)
이를 감안할 경우 44.4 ~ 59.2 시간 정도 사용이 가능할 것으로 예상된다.
리튬폴리머 배터리 + 충방전 및 배터리 보호 모듈(TP4056, DW01A)
아두이노로 나만의 프로젝트를 완성하고 나면 활용까지 해봐야 할 텐데, 대부분의 개발단계에서 사용되는 전원은 PC의 USB인 경우가 많습니다. 그런데 완성된 아두이노 프로젝트를 사용하기 위해서 매번 PC를 켜는 건 배보다 배꼽이 더 커지는 상황이고 야외에서 사용해야 하거나 할 때는 PC를 가지고 다닐 수도 없기 때문에 다른 방법이 필요합니다.
그래서 오늘은 주변 전자기기에서 많이 사용하는 리튬폴리머 배터리와 배터리 충전 모듈에 대한 이야기입니다.
리튬폴리머 배터리
배터리는 종류가 참 많습니다. 충전을 할 수 있는 것도 있고 충전은 안되지만 마트에서 쉽게 살 수 있는 알카라인 건전지도 있고 전압도 손가락 만한 AAA, AA 규격의 건전지는 1.5V이고, 네모난 9V의 건전지도 있습니다. 이런 건전지들 중에서 아두이노에 가장 쉽게 사용할 수 있는 건전지는 바로 9V의 네모난 건전지입니다. 이 건전지 규격인 AAAA라고 하네요.
아두이노 우노는 외부 전원 사용 시 권장 전압이 7~12V이기 때문에 1.5V 전지 여러 개를 사용하는 대신 AAAA 배터리 하나만 연결하면 돼서 편리합니다. 아래 사진과 같이 DC 파워 포트가 있기 때문에 배터리 잭을 사용할 수도 있습니다. 하지만 매번 배터리를 교환하는 타입보다 필요할 때마다 충전해서 사용하는 방식이 좀 더 편리하지 않을까 싶습니다.
그리고 디바이스를 최대한 콤팩트하게 만들고 싶은데 AAAA건전지는 크기도 크고 모양이 한 가지로 정해져 있어서 좀 부담스럽습니다. 반면 리튬폴리머 배터리는 크기가 용량에 따라서 매우 다양하기 때문에 디바이스의 설계에 따라서 그에 맞는 배터리 사이즈를 선택해서 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 아래 표는 제가 구매를 했던 판매처에서 가져온 구매 가능한 리튬폴리머 배터리의 옵션들 중 극히 일부분을 보여주고 있습니다. 이처럼 엄청 다양한 니즈를 다 맞춰줄 수 있다는 장점이 있습니다.
출처: https://smartstore.naver.com/powerland/products/121780051
하지만 리튬폴리머 배터리를 충전하기 위해서 충/방전 모듈이 필요하고 공칭전압이 3.7V이기 때문에 아두이노에 사용하기 위해서 전압을 올려줄 Step-up 모듈도 필요합니다. 건전지를 사용하는 것보다 부품도 많이 필요하고 복잡해지긴 하지만 핸드폰 충전기로도 충전할 수 있는 디바이스를 만들 수 있다는 점이 매리트인 것 같습니다. 뭔가 완성도가 높아 보이는 효과가 있어요. ^^
리튬폴리머 배터리는 사용시 전압에 대해서 주의가 필요한데요. 일반적으로 3.7V 배터리라고 얘기하지만 배터리의 충전 정도에 따라서 전압이 달라집니다. 그래서 완전히 충전이 되었을 때 4.2V 그리고 완전히 방전이 되었을 때 3.0V로 약 1.2V의 전압 범위를 오르내리게 됩니다. 완전한 선형 비례는 아니지만 배터리의 전압을 측정하면 어느 정도 충전량을 가늠해 볼 수 있습니다.
그리고 주의할 점이 4.2V를 넘는 과충전이나 3.0V이하의 과방전은 배터리에 손상을 주기 때문에 피해야 합니다. 인터넷 자료를 찾아보면 완충 전압은 4.2V로 동일하지만 방전 한계 전압은 자료들마다 약간식 차이가 있습니다. 물론 배터리 제조사별 특징도 있겠지만 위키백과에서는 2.7~3.0V를 하한이라고 설명하고 있습니다. 리튬폴리머 배터리는 이렇게 전압에 매우 민감한 특징을 가지고 있습니다. 그래서 보관 시에도 공칭전압인 3.7V로 보관하는 것이 가장 무리가 없다고 합니다. 공칭전압 이상으로 충전된 상태에서 오랫동안 보관되는 것도 배터리 수명에 악영향을 준다고 합니다. 전압 관리를 위해서 배터리 보호회로를 사용하는데 이어서 설명할 TP4056 모듈이 그런 역할을 해 줍니다.
제가 구매해본 리튬폴리머 배터리와 충/방전 모듈 TP4056 입니다. 배터리는 커넥터 단자로 되어있는데 사진은 편의상 모듈에 납땜해버린 모습입니다.
배터리는 6x25x40mm 크기에 550mAh 용량입니다.
충/방전 및 배터리 보호 모듈
충/방전 모듈은 마이크로 5핀을 사용하는 모델을 쉽게 검색해서 구매할 수 있는데요. 최근에 USB-C가 보급되면서 충방전 모듈도 C타입의 모델이 나왔습니다. 국내에서는 약 1,500원 정도 하는데 알리에서 0.37$에 무료배송으로 구매 가능하네요.
USB C타입 충/방전 모듈
사용법은 간단합니다. 배터리의 +/- 단자를 전력이 공급되어야 하는 부분과 충/방전 모듈에 동시에 연결해주기만 하면 됩니다. 그러면 충/방전 모듈이 알아서 USB 포트로 전원이 공급되면 배터리를 충전시켜주고 USB 연결이 없으면 배터리 전기를 사용하도록 해 줍니다.
TP4056
TP4056_datasheet.pdf 0.06MB
먼저 충전을 담당하는 TP4056 칩의 데이터 시트를 보면, 리튬폴리머 배터리의 특징에 맞추어서 충전 전압은 4.2V로 컨트롤하도록 되어 있습니다. 그리고 Trickle charge라는 기능이 있는데 아마 배터리를 아주 천천히 충전하는 그런 기능인 것 같습니다. 앞서 약 3V 이하로 과방전 시 배터리에 손상을 줄 수 있다고 했는데 그런 비정상 상태에서 다시 충전을 해야 할 때 조심하는 역할이 아닌가 싶네요. 배터리 전압을 확인해서 2.9V 이하이면 Trickle charge를 하고 그 이상이면 일반 충전을 합니다.
충전 전류는 설정에 따라 다르게 세팅할 수 있는데 아래 회로도상 칩 2번 핀에 연결된 “Rprog” 저항에 따라서 결정이 됩니다. 전 1A충전용 모듈을 구입했는데 저항을 확인해보니 데이터 시트와 동일하게 1.2kΩ저항이 설치된 것을 확인할 수 있습니다.
TP4056 칩은 충전 시 전압과 전류를 조절해서 안정적인 충전이 되도록 하는데요. 아래 그래프는 1000mAh 배터리의 충전 사이클입니다. 시간이 지나고 배터리가 충전이 되면서 전압이 급격하게 올라가다가 충전이 어느 정도 되고 나면 전압 상승 속도가 느려집니다. 그러다가 완충에 가까워지면 충전 전류가 떨어지기 시작합니다. 그래프에서 1시간이 지났을 때 충전 전류가 떨어지기 시작하는데요. 그러다가 전류값이 최대 전류의 10%가 되는 지점에서 전류가 완전히 차단되어 과충전을 방지하는것을 볼 수 있습니다. 여기서 모듈 사용 시 주의할 점이 있는데 부하가 걸려있는 상태에서 충전을 하는 건 피해야 한다고 합니다. 부하가 걸려있으면 충전 전류 모니터링이 원활하지 않아서 완충 시 전류 차단 기능이 정상적으로 동작하지 않을 수도 있다고 합니다.
DW01A
DW01A_datasheet.PDF 1.22MB
충방전 모듈에서 TP4056이 충전을 담당하고 있다면 DW01A칩은 배터리 보호를 담당하고 있는 것 같습니다. 배터리를 보호하는 방식은 마찬가지로 배터리를 안전하게 사용할 수 있는 전압을 유지하도록 과충전과 과방전 방지하는 것입니다.
DW01A 데이터 시트를 보면 Overcharge Protection Voltage는 4.3V이고 Overdischarge Protection Voltage(Vocp)는 2.4V인 것을 볼 수 있습니다. 앞에서 TP4056이 4.2V의 일정한 전압을 잡아주기 때문에 DW01A칩은 과충전 부분보다는 과방전 부분에 중점적인 역할을 할 것 같습니다.
모듈 전체적인 동작은 직관적입니다. 충전을 하고 있을 때는 붉은색 LED가 표시되고 충전이 완료되면 파란색 LED가 켜집니다. 그리고 충전을 하고 있지 않거나 배터리를 사용하고 있을 때는 아무런 표시가 없습니다. 너무도 간단하게 리튬폴리머 배터리를 사용할 수 있기 때문에 배터리를 이용한 프로젝트를 고민하신다면 사용하기 괜찮은 부품인 것 같습니다. 알아서 충전 모드와 방전 모드로 동작해주고 과방전과 과충전을 방지해서 배터리를 보호하는 역할도 해주기 때문에 요거 하나로 많은 부분이 해결이 됩니다.
하지만 방전 그래프에서 보면 방전 시에 전압값이 Vocp를 넘어서까지 요동치기도 한다는 걸 알 수 있는데 이 부분에 대해서는 좀 더 공부할 필요가 있을 것 같습니다. 지금까지 약 20번 정도 추가적인 안전장치 없이 충방전 사이클을 돌면서 문제는 없었지만 배터리 전압을 모니터링하다가 3V정도에서 대기모드로 들어가도록 하는 루틴이 있어야 하지 않을까 싶습니다.
이상 리튬폴리머 배터리와 배터리 보호회로가 내장된 충방전 모듈에 대해서 알아봤습니다.
끝!
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https://www.best-microcontroller-projects.com/tp4056.html
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아두이노호환 미니 리튬 배터리 쉴드 WeMos D1 Mini
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