이 글은 스폿용접기를 알게 되고 제작을 결심하면서 정보를 수집 및 제작하며 작성한 글로,
다른 블로그에서 발행했다가 블로그 통합으로 옮겨온 글이다


이 글 이후에 여러대의 스폿기를 더 제작했으며, 그 과정에서 현재는 해체하여 존재하지 않는 스폿기로,
스폿기 원리를 파악하기에는 어느 정도 도움이 될 것 같다.
하단 관련글을 참고!!

 

 

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일주일 전 갑자기 스폿용접기에 꽂혀 DIY를 결심했다.
스폿용접기라는 것이 남땜이 어려운 리튬이온 배터리에 니켈 플레이트를 붙이는 도구다.
그러니깐 DIY를 위한 TOOL을 DIY하는 거다.

상용제품은 그 가격이 상당히 비싸 개인이 보유하기에는 무리가 있지만,
비교적 쉽게(?) 제작할 수 있어 커뮤니티를 중심으로 DIY가 보편화되어 있는 편이다.

전원에 따라 크게 DC용과 AC용으로 나뉘는데,,
RC카 등에 사용되는 고방전 배터리를 이용한 DC 미니 스폿용접기는 리포배터리가 상대적으로 비싸고 관리가 까다로워,
별도의 관리가 필요없고 언제든지 코드만 꽂으면 동작하는 AC 스폿용접기를 선택 하게 됐다.

 

 

 

 

 

<링코어를 구하려고 분양받은 중고 변압기 3개, 2개는 알루미늄코어이고 1개가 구리로 된 코어다>

 

 

원리는 간단하다.

스폿용접기는 AC 5~9V의 전압과 높은 전류를 이용한다.
일반적으로 변압기로 제작 되는데 트로이달 링코어 혹은 권선이 1, 2차로 분리된 전자렌지의 EI 트랜스가 핵심 재료이다.


AC스폿용접기는 위 변압기의 2차 권선에 유도된 전기를 숏트 시켜 발생하는 열로 용접한다.

좀 더 자세히는,,
배터리 위에 니켈플레이트를 대고 위에 끝이 뾰족한 용접봉을 누른 채로 전기를 흘리면,
용접봉이 닿은 지점에 접촉저항으로 인한 열(
Joule 발열)이 발생하고,
그 열로 니켈플레이트가 녹아 변형이 되면서 누르는 압력에 의해 배터리의 극에 붙게 되는 원리
라고 설명하고 있다.

 

니켈플레이트가 배터리에 열화없이 접착될 정도의 수십 ms(보통 ~20ms) 이하로 흘려주는 것이 포인트인데,
(시간이 조금만 늘어나도 열화현상이 일어나거나 배터리 수명에 영향을 끼친다고 한다.)
이 시간을 컨트롤하기 위해 타이머와 SSR을 이용하거나,,
정확한 타임조절을 위해 특수하게 제작한 전용 회로를 사용한다.

현재 올댓회로나 자작카페를 중심으로 아두이노를 이용한 "락시꾼", "이훈섭"님의 회로가 유명하며,
저렴하게는 중국산 회로들이 있고, 직접 제작하여 사용하는 것도 그리 어려운 수준은 아니다.
꾸준하게 판매되는 검증된 회로를 선택하는 것이 AS등 여러모로 좋을 듯 싶다.

 

+
2차 권선의 감는 회수가 증가하면 전압(V)이 높아지고 권선의 직경이 커질 수록 전류가 증가한다.
다만, 에너지불변의 법칙에 의해 1차 권선에 흐르는 전력량 이상으로 증가하지 않고 사용시간이 수십ms이하라 무조건 굵을수록 좋은 것은 아니다.
더구나 권선 지름이 커질수록 링코어의 링에 감을 수 있는 횟수가 적어지니 적절하게 타협해야한다.

목적에 따라 다르겠지만 18650 배터리 스폿의 경우 다양한 사례로 보아,,
대략35sqkiv 전선을 사용하여6~7V전후면 무난한 듯 하다.
2K 링코어 6V면 전선 두께의 제약이 없다면 효율 감안하더라도 대략 300A 정도를 사용한다는 얘기다.

 

관련글

 

AC 스폿용접기 제작과 성능 - 링코어 2차 권선 전압과 굵기에 대하여!!

DIY에 필요한 만큼만 전기/전자 지식을 조금씩 주어 들은지 두 해가 넘었고, 돌이켜보니 그 시작이 스폿용접기 제작인 것 같다. 지금까지 총 5대의 스폿용접기를 제작했으며,, 3호기부터는 편의에

mindeater.tistory.com

+
이상이 DIY를 준비하면서 알게된 정보고, 이 정보를 기반으로 처녀작이 완성됐다.

 

준비물

링코어 : 대원전기 다운 트랜스 2KVA (대원전기 비추!!)
회로 : 홍마존 100A 트라이악 제어보드 + 9V 트랜스 (비추!!)
2차 권선 : 35sq~50sq 3m
용접봉선 : 35sq (따로 안사서 남은 1m를 잘라서) 혹은 실리콘 6awg
용접봉 : 크롬동봉, 8m x 100mm + 35sq 롱슬리브 (크롬동봉과 용접봉선 체결용)

크레토스 셋(커넥터 + 소켓)
항공단자 + 풋 스위치
3구 파워소켓(퓨즈 내장형) + 3핀 램프 스위치
택스위치용 DC잭 (암컷) - (수컷은 남는 아답터 잘라 사용)
하이박스 200x300x150 + 접이식 손잡이

하이박스 가공용 툴
유니비트와 쇠줄(야스리)

납땜 도구와 글루건
그라인더 : 크롬동봉 가공용

 

그밖에 피복벗기는 툴과 케이블 절단용 툴들이 있으면 편하다.
Feat: 휴대용 스토브

 

 

 

링코어 테스트

 

 

 

 

변압기에 사용되는 트로이달 링코어는 단순하게는 원하는 전압을 위해 1차와 2차가 분리되지 않은 단권형의 형태가 많다.
이때 감겨있는 권선을 그대로 1차로 사용하고, 여기에 추가로 2차 권선을 따로 감아주는 게 핵심이다.
cf) 전자렌지 EI 트랜스는 1,2차가 분리된 복권형으로 2차측 심선을 제거하고 다시 감아준다.

+
주의할 점은 링코어의 심선의 굵기가 중간에 변하는 전압조정기와 같은 제품들은 사용이 애매하다.

 

위 사진은 1.5K 짜리 복사기용 변압기인데 구리가 아닌 알루미늄에 에나멜 코팅이 된 제품으로 효율이 떨어지고, 게다가 6개의 탭이 있어 중간의 탭을 2개씩 이어 주어야 전체가 연결되는 변태적인 구조다.
고민하다 그냥 버렸다. ㅎ

효율이 떨어지는 것은 같은 효과를 보기위해 그 만큼 더 많은 스폿 시간이 필요하다.
스폿 시간이 길어지면 니켈바와 배터리 사이에 열화가 생겨 배터리에 안좋다고 알려져 있다.
따라서 0.2t(고방전을 위한) 두께의 니켈바를 열화없이 작업이 가능한 가?가 목표로 삼으면 되겠다.


구리 링코어와 알루미늄 링코어중에 고르라면 무조건 구리인 거고,,
구하는 것도 쉽지 않아 굳이 알루미늄 링코어로 작업할 이유는 없어보인다.

 

 

 

 


 

 

상기 설명처럼 실제 사용할 대원전기의 2K의 구리코어를 적출했다.
대원전기의 링코어는 2K 용량이지만 실제 수지형 1K보다도 더 작다고 알려져 있다. 이것도 비추

구조를 보면 220V의 한 가닥이 퓨즈를 거쳐서 구리 선에 연결(1번)되어 있고,
다른 한 가닥은 전면부 스위치를 거쳐 구리선에 연결되어 있는데 (2번) 이 두 구리선에 220V를 물려주고,
중앙에서 나온 두 선이 숏트되어 110v 단자에 연결되어 있는데 (3번) 이어진 채로 절연 후 사용하면 된다.

즉 1번 2번에 220V를 물려주면 된다.

 

추가
여기서 생각해 볼 문제가 있다.
코어에 두 줄로 감아서 한 쪽 끝을 이어서 110V에 연결된 의 3번의 경우,,
1번에서 들어온 전기가 3번 지점에서 역턴해서 2번으로 나가는지를 확인해야 한다.
이 경우 3번을 끊고 한 가닥을 2번과 연결, 결국 1번과 남은 한 가닥에 220V를 물려야 제대로 된 성능이 나온다고 한다.
결과 전자기 유도의 성능을 떨어뜨리게 된다.
- 패러데이 유도법칙 참고 -

턴수에 비해 전압이 안나오거나 같은 용량인데 성능이 떨어지면 이 경우가 아닌지 체크가 필요하다고 한다.

 

 

 

혹시 단선일 경우 사용이 불가하므로 테스터기로 도통시험을 해주면 확실하다.
220V 인입 양단 기준으로 반대편이 끊어져 있을 경우 단선, 이었을 때 전기가 통하면 된다.

 

 

테스트가 끝나고
끊은 구리선은 다시 숏트시킨채로 절연시킴.

 

 

 

이 링코어의 구멍으론 35sq 7바퀴가 감을 수 있는 최대다.
이때 4V 조금 넘게 측정되었고 너무 낮다.

피복을 까서 수축튜브로 옮기면 10바퀴 이상 감을 수 있다고 해서 따라했는데,
이 작업이 초보에게 힘든 작업이다.
철사를 이용해서 꾸역꾸역 수축튜브를 끼워가는 지난한 작업이었고 1시간 30분이상 걸린 듯하다.

 

 

 

 

10바퀴 정도 감으니 5.5v,,,
힘들어 여기서 멈췄다.

 


 

 

 

제작

 

하이박스에 넣어보고 이리저리 구상

 

 

 

하이박스 손잡이
굳이 비싼 접이식에 가장 큰 사이즈로 샀다. 처음이니...ㅎ

 

 

 

 

항공단자에 풋 스위치 연결

 

 

항공단지 분리한 모습
체결후 안빠지게 고정하는 나사가 있는데 요기에 쓰기는 사실 너무 고퀄이다.

 

 

 

풋 스위치
실제 써보니 손으로 하는 택스위치보다는 안정적이고 덜 무섭다.
그런데 은근 쫄리면서도 잼있더라.. ㅎ

 

 

 

용접봉을 하이박스에 체결하기 위한 크레토스 셋
직결하는 것이 효율은 더 좋겠지만 보관과 멋을 추구한다면 크레토스 셋이 정답이다.

 

 

 

앞쪽에서 전원을 컨트롤 하기 위해 스위치 없는 220V 소켓으로 준비했다.

 

 

 

35sq, 8 짜리 터미널과 롱슬리브이다.
터미널은 2차권선에서 크레토스 소켓에 체결하기 위한 용도이다.

 

 

 

 

8m 크롬동봉과 롱슬리브를 체결한 모습이다.
(여기 저기 정보를 구하던 중 '나뭇꾼의 자작카페'에서 아이디어를 얻었다)

 

 

 

 

스폿 제어회로
아마 구할 수 있는 - 자작을 제외한 - 가장 저렴한 회로가 아닐까 싶다
알리익스프레스에서 검색해봤지만, 국내 대행업체에서 사는 게 더 괜찮은 딜 같아 진행했다.
비슷한 회로에 세븐세그먼트 달린 것들이 저렴하게 많이 사용하는 것 같다.
그 외에는 카페발 자작품들도 많이 사용한다.

 

+
필자는 사각형 홀가공을 깔끔하게 마감할 자신이 없어서 LED가 없는 아날로그 회로를 선택했다.

 

 

위 회로는 AC 9V 전원을 사용한다.
9V 트랜스포머가 없어서 판매페이지에서 옵션으로 추가 주문했다.
예전 PC스피커와 같은 전자제품을 뜯어보면 나옴직하다.

+
이 전원용으로 케이블을 링코어에 추가로 감아서 9V를 만들 어 연결할 수도 있다고 한다.
다만 이 경우 안정화를 위핸 콘덴서를 달아주는 것이 좋겠다.

 

 

 

 

제어 전류량이 조금 더 큰 100A 트라이악으로 주문
(교류 전력제어 소자인 트라이악을 이번에 알게됨,, 걍 좋은게 좋은거고 큰게 좋은거다!!)

+
이 100A까지 지원하는 칩이 중국에만 존재한다는 얘기도 있다.
유투브다 관련 문서들이 보이긴 하지만 내부 동작이나 성능 등이 클리어 되기 전까진 신뢰할 수 없는 칩이긴 하다.

 

 

 

 


 

 

 

용접봉 제작

 

용접봉용으로 부드럽고 비싼 실리콘 8awg를 샀는데,, 에러다.
8mm 크롬동봉에 붙이기엔 너무 가늘다. 6awg를 샀어야...ㅠㅠ

한참을 고민하다가 2차 권선 감고 남은 35sq 케이블 1미터를 잘라 사진과 같이 용접봉 제작에 들어갔다.
케이블에 너무 뻣뻣해서 피복을 벗겨내고 10m 수축튜브를 2중으로 입혀주었지만, 그래도 뻣뻣하다.


동봉과 케이블 연결은,,
롱 슬리브에 납을 반쯤채우고 밑에는 케이블을 넣고 불로 끓여서 녹을때 가공한 크롬동봉을 넣어주었다.
그리고 틈이 보이지 않을 정도로 납을 가득채워주었다.

살짝 엄두가 안났는데 생각보다 수월하게 넘어갔다.

 

 

 

조립전 테스트

 

용접봉이 완성되면 회로를 미리 연결해서 스폿이 잘 되는지 테스트가 가능하다.

 

 

 

회로도는 다음과 같다.

 

 

 

판매자 페이지에 있는 회로도와 설명서를 첨부했다.
13번 연결사이에 전면부 LED 스위치를 달았다.

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

하이박스 가공

 

거의 대부분의 구멍을 책임져준 유니비트다.
(4,700원에 배송료 포함 7,200에 샀다.)
작은 구멍은 보쉬 미니 드릴로도 가능하고 조금 큰 구멍은 토크가 딸려 손으로 돌려주었다.

 

 

손잡이를 달고

 

 

 

220V 전원 소켓
구멍을 뚤고 쇠줄이 들어가면 쇠줄로 4각형을 만들어 주면서 작업하니 수월했다.
원형보다 시간이 많이 걸리는 작업이지만, 쇠줄(야슬이)가 크면 작업할만 한 것 같다.

 

 

 

크레토스와 항공단자 부착

 

 

 

크레토스는 원형에 튀어나온 부분이 있다.
이 부분도 역시 쇠줄로 작업해주면 된다.

 

 

이런식으로 하이박스를 가공하면서 붙여줌

 

 

스폿조절 단자와 메인 전원컨트롤을 위한 스위치까지 자리를 잡았다.
사각형이 없으니 작업이 쉽고 시간도 단축된다.

 

 

 



 

 

 

 

배선작업

 

지금부터 쏠더링.. 땜질이다!!

 

 

9v 트랜스포머 입력과 코어 입력을 같은 스위치에서 컨트롤하게 했다.
배선도 크게 어렵지 않다.

아마 가장 단순한 구조가 아닐까 쉽다.
이 구조에서 추후 220V 입력단에 콘덴서로 평활을 해준다던지 하는 튜닝작업이 있을 수 있겠다.

 

 

 

항공단자 위에 많이 사용하는 택스위치용으로 DC 잭입력단자를 추가로 달았다.
택스위치는 빨간색 용접봉에 달 생각이다.

 

 

 

테스트를 위해 케이블타이로 고정해둔 택스위치..
초딩인 아들이 방과후 학습으로 실습하고 남은 재료에서 재활용한 스위치다.

But, 스위치가 너무 커서 손에 쥐고 잡을때 이질감이 느껴지고 실수로 눌리는 경우가 발생했다.
게다가 용접선을 35q의 굵은 선을 사용해서 뻑뻑한채로 세세한 컨트롤이 조금 어렵다.
좀 더 작은 스위치로 교체할 생각이지만 아무래도 풋스위치가 안정적이다.

+
크롬동봉 가공은 핸드 그라인더로 대충 모양을 잡은 뒤 줄로 다듬었다.
끝부분이 너무 가늘지도 않고 뭉퉁해도 안되며 스폿을 쳐가며 적당한 둥글기를 찾아야 한다.

 

 

 

 

글루건으로 스위치부분을 보강하고,
사진은 일단 급한대로 마스킹테이프로 절연을 했는데 꼭 절연테이프 혹은 수축튜브를 사용해야한다.

 

 

전체적인 모습으로 회로와 링코어가 전부다!!
이렇게 보니 정말 별거 없다.

 

 

 

 


 

 

 

 

스폿 테스트

 

전원 인가 - LED
왼쪽 다이얼은 스폿 시간, 오른쪽 다이얼은 전류 세기를 조절할 수 있다.

 

 

니켈 플레이트는 사람들이 많이 언급하는 두 종류를 준비
0.15T/0.2T

 

 

0.15, 18 근처에서 잘 붙는다.

 

 

0.2T, 20 근처에서 떼면 찢어질 정도로 잘 붙는다.

 

 

 

많이들 하는 커터칼날 테스트.. 역시 잘 붙는다.

 

 

 

타임을 좀 더 늘리면 커터칼날 두 개도 잘 붙는다.
살짝 무서워서 타임을 더 늘려 보지는 못했다.

 

 

 

 

공간이 남아 용접봉과 풋스위치를 함께 수납이 가능하다.

 

 

 

완성된 모습을 보니 스티커를 붙이고 싶은 욕구가 인다.

 

 

 

 

 

 

 

 

이렇게 처녀작이 성공했다.
잘 몰라 배선차단기랑 각종 터미널과 변압기 등등 이것저것 추가 주문한 해서 불용된 것들이 좀 되지만,,
개인적으로 제법 진지하고 본격적으로 DIY의 재미를 느꼈다.

 

앞서 설명한 알루미늄 코일의 성능도 궁금하기도 하고,, 부품도 1셋이 더 있어
1.5K 알루미늄 링코아로 초 저렴 스폿기 만들어 분양할 까 생각만 하고 있다..

 

 

 

 

 

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HI!! 궁금한 점은 편하게 댓글로 문의주세요~

  1. 2019.07.01 20:38  address  modify / delete  reply

    비밀댓글입니다

    • Favicon of https://mindeater.tistory.com BlogIcon MindEater™ 2019.07.01 21:43 신고  address  modify / delete

      현재 분양가능한 스폿용접기는 없습니다.
      3K링코어로 새로운 스폿용접기를 준비하고 있는 데 그건 분양하려고 마음먹고 있습니다.
      이제 회로가 준비되서 완성되기까지는 약간의 시일이 좀 걸릴 것 같습니다.
      감사합니다.

  2. 양승권 2019.07.05 20:29  address  modify / delete  reply

    와우, 정말 멋진 작업입니다.
    저도 스폿용접기 자작에 도전해보고 싶어집니다.
    밀워키 베터리 자작방법 알아보다가 찾아왔습니다.
    지금은 엄두가 안나네요. 작은 dc스폿기 구입해 사용하다가 작업량이 많아지면 해봐야겠네요
    앞으로도 좋은 작품 많이 만드세요.
    주소 저장해놓고 종종 눈팅하겠습니다.

    • Favicon of https://mindeater.tistory.com BlogIcon MindEater™ 2019.07.05 20:58 신고  address  modify / delete

      감사합니다.
      개인적으로 DC 스폿기보다는 AC를 추천드립니다.
      DC 스폿기는 고방전 배터리를 필요로하는데 이미 가지고 있으면 상관없지만 없을 경우 준비과정에서 들어가는 투자비가 AC랑 크게 다르지 않습니다.
      AC는 5년이 지나도 전원 연결해서 쓰면 되지만, DC의 경우 배터리 수명이이란 것이 있지요.
      관리도 까다롭구요..
      이와 같은 이유로 야외에서 사용할일이 없다면 굳이 DC로 만들 이유는 없다는 게 제 개인적인 생각입니다.

  3. 초코팡 2019.07.20 12:03  address  modify / delete  reply

    스폿용접기를 만들어 보고 싶어서 검색 중에 들렀습니다.
    많은 도움을 받았습니다.
    그러나 한 가지 걸리는 게 있다면,
    전선에 대해서 말하 때는
    '굵다 가늘다'
    '굵기는...'
    이라고 말하는 게 맞습니다.
    감사합니다.

    • Favicon of https://mindeater.tistory.com BlogIcon MindEater™ 2019.07.20 12:45 신고  address  modify / delete

      지적 감사드립니다.
      평소에 두껍다는 표현을 자주 썼었는데 말씀하신대로 사용하도록 노력하겠습니다.
      본문은 검토해서 수정하도록 하겠습니다.

      나름 서평도 쓰면서 우리말 사용하려고 노력하는데 아직도 모르는 것이 많네요.
      너무 감사드립니다. ^^

  4. 진동아저씨 2019.07.24 07:43  address  modify / delete  reply

    우~와 너무 좋네요. 꼭 필요합니다만 하나 구입할수 없겠는지요?

  5. 진동아저씨 2019.07.24 07:45  address  modify / delete  reply

    맘에 쏙 듭니다. 하나 구입 원합니다. 연락처 좀

  6. 2019.07.24 08:10  address  modify / delete  reply

    비밀댓글입니다

    • Favicon of https://mindeater.tistory.com BlogIcon MindEater™ 2019.07.24 08:41 신고  address  modify / delete

      회로에 넣고 싶은 기능이 있어서 아직 준비중입니다.
      전 시일이 좀 걸릴 것 같구요.
      분양은 완성되면 블로그 포스팅으로 올려볼까 생각중입니다.

      급하시면 네이버카페의 "이홈메이드클럽"에 가입하시면 비교적 쉽게 구하실 수 있을 겁니다.
      감사합니다.

  7. 운두령 2019.11.05 08:30  address  modify / delete  reply

    시간과 전류를 조정하는 장치에 대해서 설명좀 자세히 부탁드립니다. 어디서 구입했는지도요.

    • Favicon of https://mindeater.tistory.com BlogIcon MindEater™ 2019.11.05 08:55 신고  address  modify / delete

      설정한 시간만큰 1차 권선에 220V를 흘리는 회로입니다.
      보통 올댓회로와 아두이노로 제작한 회로들이 있습니다.
      저렴하게는 알리익스프레스에서 구입도 가능하고, 천천히 공부하면서 직접 제작도 가능합니다.

      [관련글]
      https://mindeater.tistory.com/2332

      +
      이홈메이드 클럽 가입하시고 정보를 구해보세요.
      훈섭님, 락시꾼님, 송이아빠님 회로 쉽게 구입이 가능합니다.

  8. 장재훈 2020.03.07 22:52  address  modify / delete  reply

    구매가능한가요??
    자작할려고 하니 엄두가 안나네요.
    배워보고도 싶지만....구매 가능한지 궁급합니다.
    grandj007@naver.com

  9. 정재훈 2020.07.01 00:14  address  modify / delete  reply

    혹자는 잘 읽어봤다
    그런데 링코어 배선이 잘 이해가 안된다
    전자기 유도와 같은 설명보다 배선을 할거면 더
    자세히 설명 바란다

    • Favicon of https://mindeater.tistory.com BlogIcon MindEater™ 2020.07.01 08:07 신고  address  modify / delete

      전기지식이 없는 상태에서 처음 스폿기 만든다고 좌충우돌한 나름 기념비적인인 글이네요.
      부족하기도 하고 쓸데없이 사설이 긴 글 또한 맞네요. 지적 감사드립니다.

      지금 생각하면 이 스폿기를 시작으로 용기를 얻어 이것저것 참 많이도 만든 것 같아요.
      부족하지만 이해해주셨으면 좋겠네요.
      그리고 혹 궁금한 점이 있다면 언제든지 문의주시면 아는 범위내에서 성심성의껏 답변드리겠습니다.

      좋은 하루 되세요~