[전원/태양전지,레귤레이터] 태양전지/레귤레이터로 아두이노(Arduino) 전원공급하기

레귤레이터(regulator)와 태양전지를 통해 아두이노에 전원을 공급해보자.

 

▶ 이 가이드를 따라하면,

- 아두이노 전원 공급과 레귤레이터에 대한 이해를 할 수 있다.

- 태양전지와 DCDC 변압기를 활용하여 아두이노에 전원을 공급할 수 있다.

 

▶ 같이 읽으면 좋은 글

- 소형 태양광 패널을 아두이노에 붙여볼까? : http://bbangpan.tistory.com/21

 

▶ 부품 설명

Arduino를 다루다 보면, 슬슬 전원 관리가 이슈가 된다. 제 각각인 전압(V)과 소모 전류(A)사이에서 고민하게 되는데, 여기서 간단하게 다루어보자.

일단은 전압이슈인데, 직류 전압을 다양하게 바꾸어주는 모듈이 존재한다. 기본적으로 레귤레이터(regulator)라고 부르는 것을 변형한 어떤 입력 전압이든 특정 전압으로 변환해서 출력해주는 역할을 하기 때문에 regulator라고 불린다. 소형 Arduino용도로는 만원 이하의 수많은 모듈이 존재하고 유형은 다음과 같다. 대개 수용 가능한 전류와 전압에 따라 용량이 나뉘며, 가변형의 경우(모듈에 조절 나사를 돌려서 제어)는 가격이 조금 비싸고, 효율이 약간 떨어지는 경우가 일반적이다. 대개 90%정도의 변환 효율을 갖는다.

1. 승압 : 전압을 올려주는 것
2. 감압 : 전압을 낮추어 주는 것
3. 승/감압 겸용 : 전압을 올리거나 낮추는 것

<입력(+/-)과 출력(+/-)이 존재하며 전압 조절 나사가 있다/devicemart.co.kr LM2577발췌>

DCDC 변압이라고 검색하면 옥션 등에서도 구매가능하다. 단, 모터 제어 등 다량의 전류를 소모하면 발열이나 품질에 신경을 써야 한다. USB충전기처럼 5V를 일정하게 내보내는 것이라면, 출력이 고정된 모듈도 존재한다. 이런 모듈들은 대개 LM317, LM2577칩을 사용하는데 대략 이렇게 생겼다. 저 모자처럼 동그란 구멍이 뚫린 방열판(?)이 이 부품들의 트레이드 마크다. 사용법이 어렵지는 않으나, 그냥 조립된 모듈을 사서 쓰면 된다.

<LM317칩/ http://www.circuit-innovations.co.uk/LM317.html 발췌>

태양전지는 태양광을 받아 전기를 생산하는 모듈이다. 요즘은 가격이 떨어져 1W 생산에 2천원정도(2014년기준)를 잡으면 모듈 가격이 산정된다. 즉 5V 1A의 전력을 생산하면 대략 1만원정도 구매 가능하다. 아래는 10W짜리 모듈이고 17V 0.5A정도를 생산한다. 대략 2만원 전후 가격이면 구매가 가능하다. 사면 별 것 없다. +/- 연결 케이블 하나가 붙어있는 알루미늄 판이다. 대략 가로세로 1m*1m크기가 100W정도를 생산한다. 이게 출력이 17V이다보니 감압이 필요하다.

<10W 태양전지 모듈>

Aliexpress에서 5개에 US$ 8주고 산, DCDC 가변형 변압모듈을 붙여보았다. 약간의 납땜이 필요하다. 그리고 출력전압은 전압계를 하나 사서 나사를 돌려가며 맞춘다. 그리고 Arduino에 연결 가능 하도록 전원 플러그를 붙였다. 출력전압은 9V로 맞추자.

<태양전지 모듈 뒷편, 출력을 DCDC 변압모듈의 In에 연결, Out은 Arduino용 플러그에 연결>

실제 Arduino를 붙여보자. 잘 작동한다.

<Arduino전원플러그에 연결, 정상작동 확인>

이 외에도 다양한 용도로 DCDC변환 모듈/regualtor를 활용할 수 있다. 자신이 사용하고자 하는 변환 전압의 종류와 최대 전류크기에 따라 적절한 제품을 구매하여 사용하도록 한다. 그리고 태양전지는 날씨에 따라 생성 전압/전류가 불규칙하므로, 실제 활용에서는 이를 고려하여 축전지를 사용하는 등의 전략이 필요하다.

 

▶ 구매 가이드

3A DCDC 양방향 변압모듈 : http://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-10pcs-LM2596-LM2596S-ADJ-DC-DC-4-5-40V-adjustable-step-down-power-Supply/1079777060.html

LM317T : http://www.aliexpress.com/item/Free-Shopping-20pcs-LM317T-LM317-Voltage-Regulator-IC-1-2V-to-37V-1-5A/889775510.html

Arduino 전원 플러그 : http://www.artrobot.co.kr/front/php/product.php?product_no=291

 

▶ 강의 키워드

태양전지, regulator, 레귤레이터, DCDC 변압, 아두이노 전원 공급, Arduino power supply