로보밥

실험 개요:
오늘은 전도성실(Conductive Thread; 전기가 통하는 실)을 이용하여 모터를 구동해 봤습니다. 실험에 사용된 재료는 약 30Cm길이당 14Ohm의 저항을 갖는 제품이며, 본 실험의 목적은 실제로 모터를 구동할 정도의 고전류 흐름이 지원되는지 확인하기 위한것입니다.

실험 방법:
6V 건전지와 탱크구동체의 모터를 직렬 연결하고, 연결 회로의 일부를 전도성 실로 연결하고 임의 길이의 지점에 접점을 위치시키게하여 전류가 흐르는 전도성실의 길이를 조정하면서 구동할 수 있도록 하였습니다.

실험 결과:
전압 강하를 고려한 충분한 전력을 제공시 모터를 구동할 정도의 전류가 흐르는게 가능함을 알 수 있었습니다.
길이가 길어지면 내부저항에 의한 전압강하로 모터 구동이 되지 않았습니다.

주의 사항:
동영상에 기록된 실험은 무부하로 작동된 상태였으며, 구동체에 부하가 커질 경우 전압변화에 의한 과전류에 의해 전도성실에서 연기가 나는것을 관측할 수 있었습니다.  때문에 고전류를 흐르는 용도로는 적합치 않은것으로 판단됩니다.

[사진1] 탱크모터 구동용 전선을 전도성 실로 대체하여 작동하는 예

[동영상1] 전도성 실의 길이에 따라 모터회전속도 변경되는 모습

관련글 링크:
 릴리패드 + 전도성실 + 5V승압형 전지홀더 테스트  [

관련제품 링크:
  탱크구동체 (모터4개, 인코더 4개) [

  전도성실(4ply 두꺼운실) [

이번엔 손바닥 컴퓨터계의 새로운 3총사 캐릭터를 소개시켜 드리려합니다.
바로, 릴리패드 + 전도성실(Conductive Thread) + 5V배터리승압기 입니다.
어느 하나 범상치 않은 독특한 개성을 가진 녀석들입니다.

특히, 전도성실(Conductive Thread)은 아직은 희귀제품으로 국내에서는 구하는 것 조차 어려운 제품입니다.  일부 연구개발하는 회사와 관련된 뉴스는 봤지만 실제로 판매하는곳은 찾지 못했습니다.

한국어 공식명칭도 애매하여,  "도전성실", "전도성실", "전도사" ,"도전사"  등으로 표현할 수 있는데요,  느끼셨겠지만 다른 의미의 고유 명사들과 이름이 겹치는 문제까지 있네요.  저도 처음엔 "도전성실"로 부르다가  의미가 이상하게 해석될 소지가 다분하여 일단은 "전도성실"로 공식명칭을 정할까 합니다.  더 좋은 명칭이 있다면 의견 주시기 바랍니다! ^^.

다음으로 5V승압기(Booster) 기능의 배터리 홀더가 있습니다.  아두이노를 휴대용으로 이용할 경우 최우선 고려사항중 하나가 전원공급문제 해결일텐데요 본 제품을 이용하면 건전지 하나로 이문제를 해결할 수 있습니다.
(꼭 건전지가 아니라도 1.2 ~ 5V 사이의 입력전압이 지원되므로 충전지나 3.7V형의 Lipo 충전지를 사용할 수 도 있습니다.)

마지막으로 릴리패드(LilyPad)는 아두이노계의 홍일점, 제가 아는한 PCB보드계에서 유일하게 여성형으로 디자인된 제품이 아닐까 생각되는데요, 납땜없이 옷이나 엑세서리에 전도성실을 이용하여 바느질로 회로를 연결한다는 혁신적인 아이디어를 실현한 제품으로 알고있었지만, 도데체 바느질로 , 그것도 실로 어떻게 회로 구성이 된다는 건지, 정말 제대로 되는건지?! 라는 의문을 갖게 만들었던 신비한 구석이 있는 녀?(석)입니다.  하지만 이젠 비밀은 없습니다.  드디어 제품을 입수하여 간단한 테스트를 해보았습니다.


이번에도 별다른 준비없이 아주 단순한 형태의 작동 테스트를 진행해 봤습니다.

1. 5V승압기 작동테스트

무부하시 5.04V 출력이 나오는것을 확인 할 수 있습니다. 물론 전기먹는 회로가 추가되면 전압이 떨어지게 됩니다.
공지된 사양에 따르면 최대 약100mA의 전류 출력을 지원하므로 전지하나로 LED 몇개나저전력형 센서의 구동이 가능해집니다.

[사진1] 5V승압형 전지홀더 출력전압 확인

2. 전도성실로 릴리패드에 5V전원공급하여 작동 테스트

[사진2] 릴리패드 + 전도성실 + 5V Boot전원 회로구성도

[동영상1] 5V Boot전원과 전도성실을 이용한 릴리패드 구동

아두이노 FIO에는 XBee소켓과 Lipo충전기능이 내장되어 무선 센서네트워크 시스템 구현에 최적화된 제품입니다.
FIO(Funnel I/O)는 센서취득을 용이하게 하여 다양한 개발환경들에서 센서값을 활용한 인터랙티브 시스템 구현을 용이하게 하기 위한 플래폼이고, 아두이노 FIO는 그것을 위해 만들어진 하드웨어입니다.   모르는게 하나 더 늘어나서 복잡해지시나요? 걱정마세요! Funnel IO 보드는 또하나의 아두이노 보드이며, 아두이노에 FIO용 프로그램(Sketch에서 소스 기본제공)을 기록하면 아두이노를 좀더 단순한 입출력보드로 사용하는것일 뿐입니다. 범용성을 배제하고 더 쉽게 사용하기위한 것이란 얘기입니다. FIO의 공식 사이트는 관련링크를 참고하시기 바랍니다.

여기선 FIO를 범용 아두이노로 사용하고, FIO의 장점을 부각시킬 수 있는 예제 수행 결과를 시연해보입니다.
바로, 무선프로그래밍과 Wii Nunchuk 연동입니다. 본 시연을 위한 자세한 기술소개는 일단 관련링크(영문자료)를 참고하세요!
실용성이 높은 주제이므로 한국어 도움말을 제작하여 별도의 페이지로 소개해 드리겠습니다.

1. 무선프로그래밍

개요:
PC측에서 스케치로 프로그래밍한 결과를 아두이노에 전송하기 위해서는 보통 유선 USB케이블이 연결되어야 합니다.
그런데 이때 전송은 시리얼통신이 이용되는것이므로 무선시리얼 통신모듈이 있다면 무선으로도 가능하게 됩니다.
FIO는 XBee가 장착된 경우, 통신선이 공유되므로 유선으로 프로그래밍시엔 XBee를 제거후에 시리얼 통신을 해야하는 불편함이 있습니다.  하지만 이를 무선프로그래밍 환경으로 구성해두면 오히려 매우 편리한 시스템이 됩니다.
때문에 FIO와 XBee 함께 이용하실 경우엔 꼭!!!  무선프로그래밍 환경을 구성하시길 권장드립니다.

[동영상1] 프로그래밍 수행 장면 - 일반적인 프로그래밍 과정과 동일합니다. ^^

2. Nunchuk 콘트롤러 데이타 실시간 전송

개요:
FIO의 특징을 손쉽게 보여드릴 수 있는 좋은 예로 Wii 게임기의 가속도 센서 내장형 콘트롤러인 Nunchuk를 연결하여 실시간으로 3축 가속도 값,  조이스티 xy 좌표값 , 두개의 버튼(c,z) 상태값을 전송하는 예제를 보입니다.
하드웨어와 소프트웨어 모두 특별히 복잡한 구성이 없으므로 휴대성이 중요한 예술공연, 인터랙티브 창작품 등에 응용하기 좋은 구성입니다.

[동영상2] Wii Nunchuk 실시간 데이타 전송 모니터링


3.하드웨어 구성

PC 프로그래머 환경:
 1. PC용 USB XBee Dongle [

[사진1] PC용 XBee USB 동글

[사진2] 아두이노 FIO + Lipo배터리장착 (휴대용 준비 완료!)

[사진3]전체 구성도 - 무선프로그래밍 및 Nunchuk 연동

[사진4] Nunchuk 아답터로 연결한 상태

[사진5] Nunchuk 장착된 FIO 전체 구성

5. 관련자료 링크

무선프로그래밍 영문자료  [링크1] [링크2] 

Funnel IO 공식사이트 [링크]

주의. 해킹으로 인한 이익?과 손실?에 대한 책임은 모두 여러분에게 있습니다. ^^;;

FTDI USB시리얼 변환기를 아두이노의 전압 레벨을 맞추기 위해 5V와 3.3V형 제품을 따로 구입하는 것이 부담스러우시다면, 약간의 해킹으로 전압형을 바꿔서 사용하실 수 있습니다. 점퍼나 2단 스위치를 이용하면 수시로 변경이 가능하겠죠. 단, 실수로 스위치 선택을 잘못할 수 있으므로 주의를 요합니다. 고장나도 저는 책임 못져요!

요점:  아트로봇에서 취급하는 FTDI 5V형과 FTDI 3.3V 제품은 뒷면에 있는 전원선택 회로를 원하는대로 연결하면 5V형과 3.3V형을 변경하여 사용 가능해 집니다.  아래의 사진을 보시죠!

[사진2] FTDI변환기의 뒷면 (좌:FTDI 5V형, 중간:FTDI 5V형 LilyPad디자인형 , 우:FTDI 3.3V형)

[사진2]를 보시면 왼쪽의 두개는 5V쪽으로 미세한 라인이 보이고 우측에 한 개는 3.3V로 연결된것이 보입니다.

자, 이제 5V형과 3.3V형을 더 자세히 들여다 보겠습니다.

[사진3] 전원 선택(5V or 3.3V) PCB패턴

이젠 정확히 보이시죠? 왼쪽이 5V형 오른쪽이 3.3V형 입니다. 가령 5V제품을 3.3V형으로 변경하고자 하시면, 5V로 연결된 라인을 칼로 (자~알)끊어 주시고 그대신 3.3V쪽으로 연결(납땜등)해주시면 됩니다.  이미 5V와 3.3V전원은 각각 USB포트와 FTDI 3.3V출력 핀으로부터 공급이 되는 상태에서 회로 연결을 어떻게 하는가에 따라 5V형과 3.3V형 제품이 구분되는 것 입니다.

주의사항: FTDI변환기 출력핀 부분에 핀이름이 3V3 이라고 적혀 있는 부분이 있는데, 실제 이곳에 출력되는 전압은 5V형 제품의 경우 5V이며 3.3V가 아닙니다.

개요:

FTDI보드는 PC의 USB포트를 통해 아두이노와 PC간의 시리얼 통신을 가능하게 해주며, PC에서 제작된 프로그램을 아두이노로 전송하는 용도로도 사용됩니다. (아두이노UNO, Mega2560제품은 본 기능이 내장되어 있습니다.)

[사진1] FTDI변환기들 (좌: 5V형, 중간: 5V형 릴리패드 디자인 , 우: 3.3V형)

선택시 참고사항: USB시리얼 변환기는 몇가지 유형의 제품이 있지만 사용전압만 맞쳐주면 서로 호환이 됩니다. 아래의 제품별 호환 FTDI변환기를 참고하시기 바랍니다.

여러가지 전압레벨의 아두이노를 사용중이실 경우 하나의 FTDI변환기를 5V형 및 3.3V형으로 사용할 수 있는 기능이 있습니다. (FTDI보드 해킹 자료를 참고하세요