구형 24핀 표준형 휴대폰 충전기(TTA)를 이용한 정전 대비용 비상등을 만들어 봅시다.

[덤보]

구형 24핀 표준형 휴대폰 충전기(TTA)를 이용한 정전 대비용 비상등을 만들어 봅시다.

사용하지 않는 구형 24핀 표준형 휴대폰 충전기(TTA)와 밧데리를 이용해서 정전 대비용 비상등을 만들어 봅시다.

여름철이 다가오면 블랙아웃이라는 말이 심심치 않게 들리는데, 블랙아웃이란 공급보다 수요가 더 많을 때 발생하는 이른바,

과부하에 의해 전력을 생산하는 발전소가 기능을 멈춰 대규모 정전사태가 발생하는 것을 말한답니다.

하지만 블랙아웃이 아니라도 종종 발생되는 정전에 대비해 간이형 비상등을 하나 만들어 두면 아주 요긴하게 사용할 수 있겠지요..

최근들어 스마트폰 열풍(?)에 힘입어, 책상서랍이나 방구석에 임자 잃고 굴러다니는 휴대폰과 24핀 표준형 충전기(TTA), 밧데리 충전 크레들이 하나 둘은 있을 듯합니다.

이렇게 사용하지 않고 굴러다니는 TTA 표준형 충전기와 크레들, 휴대폰 밧데리를 사용해서 간이형 비상등을 만들어 보기로 합니다.

보통 휴대폰 밧데리는 리듐이온 밧데리로 용량이 800~1000mAh 쯤 된답니다.

이 밧데리와 White LED를 사용해서 소모되는 전류를 200mA 이하로 만들게 되면 완전히 충전된 밧데리가 1000mAh 이니까,

적어도 4~5시간(절전회로 동작시 10시간)을 깜깜한 어둠속에서 벗어날 수 있을 것 같은데......

그리고 충전기는 반드시 24핀 표준형 충전기(TTA 승인품)을 사용해야 한답니다.

만약 표준형 충전기가 아닌 어뎁터나, 비규격품을 사용할 경우에는 휴대폰 밧데리인 리듐이온 전지가 폭발하거나 화재의 원인이 될 수도 있답니다.

충전기와 크레들, 밧데리

충전기 동작확인

휴대폰 24pin 표준충전기(TTA 인증품)와 크레들, 밧데리가 준비되었으면 밧데리가 장착된 크레들에 충전기를 연결하고,

밧데리가 정상적으로 충전되는지 반드시 확인하고 작업에 들어갑니다.

충전기를 AC220V 상용 전기가 들어오는 콘센트에 삽입하고 충전기의 동작 상태를 확인합니다.

충전기에 AC 전원이 공급되면 24pin 커넥터에 연결된 부하에 따라 커넥터의 표시램프가 동작을 하게 되는데, 아무것도 연결되어 있지 않았을 경우, 24pin 커넥터의 표시램프는 전원 투입시 적색 램프, 녹색램프, 주황색램프(적색램프와 녹색램프가 모두 켜진 상태)가 순차적으로 켜졌다가 모두 꺼지는 상태가 된답니다(제조사에 따라 다를 수도 있답니다.)

충전기의 24 pin 커넥터를 밧데리가 장착된 크레들과 연결하면 충전기의 24pin 커넥터의 표시램프가 적색 또는 녹색으로 켜지게 되는데, 적색 램프가 켜진 상태는 충전이 진행되는 상태이고, 녹색 램프가 켜진 상태는 충전이 완료된 상태를 표시한답니다.

이러한 램프의 켜짐과 꺼짐 동작을 이용해서 AC 전원이 들어오고 있는지 정전상태인지를 검출할 수 있답니다.

즉, 적색 또는 녹색 램프가 켜져 있으면 AC 전원이 들어오고 있는 것이고, 램프가 모두 꺼진 상태(밧데리가 충전 크레들에 장착되어 연결되어 있는 상태이고, 밧데리가 정상품이라고 가정할 때입니다.)는 AC 전원이 OFF 되어있거나 정전상태랍니다.

충전기 분해

휴대폰 24pin 표준충전기(TTA 인증품)는 규격화되어있는 Pin 블록을 가지고 있어 충전기에서 공급되는 전원과 ID 핀번호는 알 수 있지만, AC 전원이 공급되는지, 정전상태인지를 검출하기 위한 회로를 구성해야 하기 때문에 LED 램프 회로가 어떻게 구성되어 있는지 확인하기 위해 24pin 커넥터를 부득불 분해하여 구성회로를 확인해 보아야 한답니다.

주 : 충전기 분해는 충전기 몸체를 분해하는 것이 아니고, 24pin 커넥터 만을 분해한답니다.

커넥터 분해한 모습

먼저 24pin 커넥터의 덮개에 있는 작은 십자나사 두 개를 풀고, 커터 칼이나 작은 일자 드라이버(시계용드라이버)를 사용해서

커넥터 끝부분 양쪽에 위치한 소켓 잠금장치를 살짝 들어 올려 덮개를 분리합니다.

(소켓 잠금장치를 들어 올릴 때, 힘을 주면 파손되어 커넥터를 사용할 수 없게 되므로 아주 세심하게 작업을 하여야 된답니다.)

소켓 잠금장치

연결 전선 확인

휴대폰 24pin 표준충전기(TTA 인증품)의 24pin 커넥터에 연결되어 있는 전선은 보통 5가닥으로 구성되어 있는데, 제조 회사에 따라 전선의 굵기에 의해 7가닥을 사용하는 경우도 있답니다. 이는 전선의 허용전류 때문이라고 생각이 되네요..

간이형 비상등을 만들기 위해서는 24pin 커낵터 내부 pcb에 연결된 전선을 모두 사용해야 하므로 전선 색상과 무관하게 커넥터에 연결된 전선이 어디와 연결되어 있는지를 모두 확인해야 한답니다.

그럼 2가지 모두 확인해보기로 하지요..

5가닥 - 7가닥 전선 비교

사진에서 보는 것과 같이 5가닥은 전선이 모두 PCB 패턴에 독립적으로 납땜이 되어 있는데, 7가닥 전선은 적색-적백색, 흑색-흑백색, 이 묶여서 납땜이 되어 있는 것을 알 수가 있네요..

TTA 24핀 규격 핀 배열과 분해된 커넥터를 비교하면

(TTA 24pin 규격은 일반자료실에 있답니다. 참고하세요)

커넥터 핀	신호명	5핀 커넥터 연결선 색상	7핀 커넥터 연결선 색상
1	밧데리 ID	황색	청색
12, 19	POWER, GND	흑색	흑색, 흑백색
21, 22	POWER, +4.2V 충전 전원	적색	적색, 적백색
-	녹색 LED	청색	백색
-	적색 LED	백색	녹색

적색 또는 적색-적백색 선은 충전기에서 밧데리로 공급되는 (+) 전원이고, 흑색 또는 흑색-흑백색 선은 (-) 전원(또는 GND)으로

사용되었고, 전원선을 제외하고 ID 신호선과 LED 신호 선들은 제조회사가 임으로 색상을 설정해서 사용한 듯합니다.

모든 확인절차가 끝나면 커넥터를 원래 상태로 재조립합니다.

충전기 24pin 커넥터 연결선 작업

재 조립된 충전기의 24pin 커넥터 연결선을 10~12Cm(필요한 길이만큼) 정도 길이로 자릅니다.(커넥터 쪽)

잘라낸 연결선의 피복을 벗기고, 수축튜브를 끼운 다음, 5가닥 또는 7가닥의 연선을 탈피시켜 비상등 회로에 연결할 커넥터를 조립합니다.(비상등 회로의 연결 커넥터 핀 번호를 확인한 후 작업하세요...)

충전기에서 나오는 5~7가닥 연선은 모두 커넥터 연결 작업을 하시고, 24pin 커넥터의 5~7 가닥 연선 중 “POWER, GND”, “POWER, +4.2V 충전 전원”, “밧데리 ID” 신호 선 3가닥 연선만 커넥터 작업을 하고, 나머지 연선을 합선이 되지 않도록 절연처리를 합니다.

커넥터 작업은 반드시 도면의 커넥터 핀이름과 번호를 확인하면서 조립을 해야한답니다.

커넥터 조립이 완료되면 드라이기를 사용하여 수축튜브를 수축시켜 작업을 마무리 합니다.

                  충전기 24pin 커넥터 연결선 작업                                                  PCB 커넥터 작업

충전기 24pin 커넥터 연결선 작업이 끝났으면 비상등 회로를 꾸며봅시다.

회로도는 자료실 “취미공작 전자회로 자료실”에 있답니다. 참고하시기 바랍니다.

부품을 준비해 봅시다...

순	품명	형명	수량	비고
1	휴대폰 충전기	TTA 24pin 표준 충전기	1
2	휴대폰 밧데리	리튬이온 3.7V 1000mAh 휴대폰 밧데리	1
3	크레들	휴대폰 밧데리 전용 크레들	1
4	IC	CD4093/MC14093BCP	1
5	IC 소켓	IC 소켓 14Pin	1	선택
6	저항	10Ω 1/4W	2
7	저항	1kΩ 1/4W	1
8	저항	1.2kΩ 1/4W	2
9	저항	12kΩ 1/4W	2
10	트랜지스터	2N2222(A)	2
11	다이오드	1N4148	2
12	LED	LED, 5mm, White	24
13	LED	LED, 5mm, Green	1
14	LED	LED, 5mm, RED	1
15	콘덴서	1uF 16V 전해콘덴서	1
16	콘덴서	0.1uF 50V(104) 세라믹 또는 모노리틱	1
17	커넥터	Molex, 5264-3	1
18	커넥터	Molex, 5267-3	1
19	커넥터	Molex, 5264-7	1
20	커넥터	Molex, 5267-7	1
21	커넥터 터미널	Molex, 5263	10
22	스위치	미니슬라이드 스위치, 2.5mm, 2C-2P	2
23	전선	흑,적 AWG 28, 연선	약간
24	기판	만능기판 80 x 80mm	1

부품이 준비되었으면 만들어 봅시다.

부품 배치도와 패턴도

완성품

동작을 시켜봅시다.

1. 조립이 완료되고 육안 검사가 끝났으면 PCB와 연결하기 위해 커넥터를 연결한 표준 TTA 충전기와 충전소켓을

    PCB J2, J3 커낵터에 연결합니다.

2. PCB에서 램프 ON/OFF 스위치 SW2를 아래로 내려 일단 램프가 꺼진 상태를 만듭니다.

3. 충전소켓을 밧데리 충전용 크레들에 연결시키고, 밧데리를 크레들에 삽입합니다.

4. PCB의 LED 램프가 모두 OFF 상태인가 확인합니다.

5. 램프 ON/OFF 스위치 SW2를 위로 올려 적색, 녹색 LED를 제외한 모든 LED 램프가 켜지는지 확인합니다.

    (램프가 중간, 중간 켜지지 않은 것이 있다면, LED의 방향이 바뀌어서 조립된것 같지요??)

6. 램프가 모두 켜지지 않을 경우, DVM을 이용하여 밧데리 출력을 확인해보고, 밧데리가 이상이 없으면

    회로배선 및 부품의 방향이 정상적으로 조립되었는지 다시 확인하시기 바랍니다.

7. TTA 표준 충전기를 AC 멀티 콘센트에 꽂고, 멀티 콘센트의 전원스위치를 ON 시킵니다.

    (전원스위치가 없는 멀티 콘센트라면 그냥 꽂으면 됩니다.)

9. PCB의 적색, 녹색램프, 그리고 적색+녹색 램프가 순차적으로 점등되고, 백색 LED 램프가 잠깐 점등되는지 확인합니다.

10. PCB 상의 모든 램프가 꺼진 후, 바로 적색 LED 가 점등되는데 이것은 밧데리가 방전되어 충전이 되고 있는 것을

     보여주는 것이랍니다.

11. 충전이 완료되면 녹색 LED가 점등되는데... 충전이 완료되려면 한참 기다려야 겠지요?

12. 충전이 완료되거나 또는 충전이 진행되는 동안이라도, AC 공급전원을 제거하거나(TTA 표준 충전기를 멀티 콘센트에서

      빼거나), AC 전원 스위치를 OFF 하여, 백색 LED가 모두 켜지고, 적색과 녹색 LED가 모두 소등되었는지 확인합니다.

      적색과 녹색 LED가 모두 소등되어야만 백색 LED가 켜진답니다.

13. AC 전원을 제거(정전상태라고 보면 되겠지요 ^^)한 상태에서 백색 LED가 모두 켜지면 정상적인 정전대비 비상등이

     만들어진 것이랍니다.

     (밧데리의 용량이 1000mAh 정도 되고, LED 소모 전류가 100~200mA 정도 되므로 최대 5시간 정도 사용할 수 있답니다.)

14. 사용시간을 늘리기 위한 절전회로 스위치 SW1을 위로 올려도 백색 LED가 모두 켜져 있는지 확인합니다.

     (절전회로는 사용시간을 약 2배(10시간이상)으로 늘리기 위한 회로인데.. LED 밝기가 조금 흐려집니다.)

15. 1~14 항목의 시험이 모두 끝나면 TTA 표준 충전기를 이용한 정전대비 비상등이 완성된 것이랍니다.

회로도는 여기를 클릭하세요..

http://cafe.daum.net/funny-circuit/M2lg/35

[ㅋㅋ]

부품명좀 ..ㅋㅋㅋ

[덤보]

어떤 부품을 말하시는지??
"부품을 준비해 봅시다"에 모든 부품명이 있는데.....

[아리랑]

멋지네요 ~~

[전자공학도]

우와..... 직접 이런 회로를 직접 설계하신건가요...?

[덤보]

하하... 이런 응용 회로는 아주 쉬운것이랍니다..
꾸준히.. 그리고 열심히 공부하세요...감사^^

[전자공학도]

너무 멋지네요 과제를 이걸로 바꿔야겠어요..ㅋㅋ
커넥터가 어떻게 이용되는건지 이해가 잘 안되는데.. 설명해 주실 수 있나요??
그리고 IC칩이 NAND게이트로 이용되는것 같은데.. PSPICE회로보고서는 소자이용 원리를 잘 모르겠네요..ㅠㅠ

[덤보]

흠... 설명드리지요..
충전기 케이블을 자르면 5가닥 또는 7가닥의 연선이 나오는데, 이 케이블의 신호를 사용하는 것이랍니다.
케이블 선에서 충전기 동작상태를 보여주는 LED 신호선의 신호를 이용하는것이랍니다. 그리고 케이블을 잘랐으니 다시 연결하기 위해 커넥터를 사용하는 것이고요.....

[덤보]

게이트 회로는 먼저 다이오드 2개가 사용되었는데. 이것이 "or-gate" 역할을 하는 것이고, LED 신호가 들어오면(하나, 또는 두개 모두 들어와도) 다이오드 "or-gate)에 의해 "H" 상태가 되고 첫번째 "NAND" 게이트에서 에서 "L"로 전환된답니다. 만약 LED 신호가 들어오지 않는다면 다이오드 훗단에 pull-down 저항에 의해 게이트의 입력단이 "L" 상태가 되므로 "NAND" 게이트 출력은 "H"상태로 전환되지요...
TTA 충전기는 AC 전원이 공급되고, 밧데리가 연결된 상태라면 반드시 적색, 또는 녹색 LED가 켜져있는데. AC 전원이 차단되면 모든 LED가 꺼져 버린답니다. 이런 현상을 이용하는 것이지요

[덤보]

자.. 그럼 마지막으로 첫번째 게이트에 의해 변환된 "L" 또는 "H" 신호는 중간 게이트에 들어가게 되는데, 게이트 활용이 조금 특이하지요.....
이 게이트는 스위치에 의해 인버터 또는 발진기로 사용되는 회로랍니다.
스위치를 조작하여 게이트의 입력단을 연결하면 인터버가 되고, 개방하면 발진회로가 된답니다.
그런데...입력단을 개방하여도 입력신호가 "L" 상태면 저항과 콘덴서로 구성된 발진회로는 그냥 pull-down 회로로 동작하게 되어 인버터 역할 만을 하는데, 만약 입력신호가 "H" 상태가 되면 슈미트트리거에 의한 발진을 시작하게 된답니다.
발진 주파수나 주기는 저항값과 콘덴서에 의해 결정되므로 계산해보세요....

[덤보]

이렇게 발진회를 꾸민 이유는 잔상효과를 노리는 것이지요.. 그래서 매우 빠른 속도로 스위칭을 하도록 회로를 구성하지요....
이러한 요상한 기능을 수행하는 두번째 게이트때문에 반전된 로직신호를 다시 원위치시키기 위해서
인버터를 사용하게 되는데, 이것이 세번째 게이트랍니다.
두번째 게이트에 의해 변환된 "L" 또는 "H" 신호를 다시 "H" 또는 "L" 신호로 환원하여 트랜지스터를 구동하기 위한 로직이랍니다..
이해가 되셨는지??

[전자공학도]

와.......정말정말 감사합니다......!!!! 많이 이해가 되었어요 ㅠㅠㅠㅠ 납땜을 하면서 조금더 이해해보도록 하겠습니다..!! 자세한 설명 너무나 감사합니다....!

[전자공학도]

안녕하세요..드디어 시험이 다 끝나고 금요일까지 납땜과제를 제출해서 시작하였습니다.. ㅠㅠ 커넥터 작업 부터인데요..커넥터 작업이 처음인지라.. 먼저 피복을 벗긴 전선에 납땜을 한 후 커넥터 터미널에 열을가해 뒷쪽에 연결해 주는게 맞는지요..? 그리고 베터리 크레들이 없다면 핸드폰을 크레들 처럼 생각해서 베터리를 연결해도 상관이 없나요..? ㅜㅜ 질문이 많아서 죄송합니다..!

[전자공학도]

수축 튜브가 없어서 그냥 터미널만 이용하려고 합니다..!
혹은 커넥터 작업이 익숙치 않고 번거로워서 선을 바로 연결하면 안되나요? ㅜㅜ

[전자공학도]

앗 커넥터없이, 그리고 크레들 없이 잘 작동하네요!! 빵판에 해봤으니 내일은 납땜으로 시도해봐야겠습니다 ! 댓글로 너무 도배를 해놨네요.. ㅜㅜ

[덤보]

축하합니다...작품이 완성되면 회원작품전시실에 올려 자랑도 해보셔요...

[스카이맨]

굿아이디어입니다~~~~~~~~!

[김태윤]

혹시 충전기 크레들 밧데리 스마트폰용으로도 할수 있는지 궁금합니다.ㅠㅠ 그리고 밧데리가 3.7V용으로 해야되는지 궁금합니다.ㅠㅠ

[덤보]

스마트폰용은 사용할 수가 없네요...그리고 구형 충전기의 충전 전압이 3.7V이기때문에 밧데리는 3.7V 밖에 사용할 수 없고요...

[Dionysus]

스마트폰 충전기의 전압을 3.7V로 전압강하할 수 있다면 스마트폰용으로도 제작할 수 있나요?
스마트폰 배터리도 3.7V라 사용할 수 있을 것 같아서요.

[덤보]

스마트폰 충전기는 일반적인 어댑터로 충전기내부에 제어회로가 구성되어 있지 않아 사용할 수 없답니다...

[Dionysus]

제가 따로 구한 전압강하부품이 있어서요.
충전기선과 납땜으로 연결만 하면 되는 제품입니다.

[덤보]

전압강하부품만으로 해결이 안되고요.. 밧데리가 만충전이 되었을 때, 과 충전을 방지하는 보회회로를 추가해야만 한답니다...
제가 알기로는 스마트폰용 어댑터에는 그러한 보호회로가 없고.. 아마도 충전용 크레들에 그러한 보호회로가 실장되어 있는 것으로 알고 있답니다....^^

[Dionysus]

아... 그렇군요. 답변해주셔서 감사합니다.

[비란별]

시간나면 만들어 봐야겠어요...

[파밀리아]

아이디어가 굳입니다. ^.^

[덤보]

다이오드 1N4148은 일반적인 고속 스위칭에 많이 사용하는 다이오드랍니다.
위 회로에서 사용된 다이오드 1N4148는 입력단이 2개이고 출력단이 1개인 "or" gate를 구성한 것이랍니다.^^

[송정훈]

백색LED가 10초 간격으로 들어왔다 꺼졌다 하는 것은 왜 그런가요?