기포기, 금붕어 산소 공급기? 만들기




낚알못이라 기포기가 있는지도 몰랐다가 DIY 카페에서 하나 둘씩 올라오는 인증샷에 호기심을 가졌었다.
하지만 필자에게 기포기는 낚시를 안하니 굳이 필요없는 아이템이었다.

낚시라고 하면 가을에 모기가 물러날 때 즈음 종종 대부도캠핑을 즐기는데 그 때 망둥어 낚시를 하는 게 전부이고,
게다가 잡은 망둥어도 다시 놓아주는 편이라 후니 1호의 성화에 그저 아빠는 거들 뿐이다.

그러다 지난 주 집에서 뒹굴뒹굴하는데 어항 속 금붕어가 산소가 부족하다고 외치는 것이 아닌가??
뭐 굳이 자기최면에 걸리면서까지 기포기셋트를 장바구니에 넣고 주문장을 날렸다.
그리고 일 주일을 기다려 모인 부품들로 기포기 아니  금붕어 산소공급기를 만들어 보았다.


거창한 이름에 비해 난이도는 쉬운 편이다.
실제 작업해보니 돼지등 보다 더 쉬워 초보도 쉽게 만들 수 있을 것 같다.
따지고 보면 초보들이 많이 만드는 것이 돼지등인데 LED와 저항 그리고 방열에,,
충전 배선 정리까지 신경쓸 것이 많아 쉽다고 얘기하기가 애매하긴 하다.



각설,,

준비물를 보자!!


기포기 셋트
4.5V 모터, 에어 호스, 에어스톤(기포석) - 6,000원에 판매중

하이박스
80X130X35 - 2,500원

배터리 홀더 2개
- 중국에서 대량구매 것0.16달러, 2개 400원꼴)

기포기셋트를 제외하면 나머지는 서랍에서 꺼낸 적출품 혹은 중고 부품들이다.

나머지 부품들..
18650 배터리 2개 (회사 노트북 배터리 교체하고 적출해 둔걸로 그래도 3000mA 일반방전이다.)
1S 보호회로(PCM) 1개

강압(BUCK) 컨버터    + 10K 가변저항(스위치형) 1개
-->  PWM Controller (교체, 0.92$)

LED 1구 + 저항(200옴)


스위치가 포함된 가변저항(포텐샤미터) 그리고 충전은 회로 없이 DC잭과 직결하여 회로를 최소화 했다.


+
처음엔 볼트메타를 달아주려고 했다가 공간도 안나오고 홀가공이 귀찮아 빼버렸다.
배터리를 한 개만 넣으면 공간이 나오지만 배터리 잔량 확인보다 용량을 두 배로 쓰는 것이 훨씬 유리하다고 판단했고,
배터리 직결 충전방식으로 설계해서 충전 DC잭에 꽂으면 바로 배터리 상태가 확인되니 굳이 달아줄 필요가 없다.


관련하여 아래와 같이 미니 테스터기 하나 만들어 두면 편하다.


[DIY] VA 메타를 이용한 휴대용 미니 전압-전류 테스터기 만들기


회로 최소화와 배터리 직결 충전은 장점이 많다.
고장도 드물고, 동시 충방전 그리고 뚜껑을 열지 않고도 DC잭을 이용하여 배터리 상태를 체크할 수 있다.

4.2V 충전기를 사용한 방식에 단점이 하나있다.
보조 배터리와 같은 파워뱅크로 충전이 불가능 하다.
따라서 야외에서 사용시에는 5V 출력을 4.2V로 바꿔 주는 미니 컨버터가 필요하다.
TP4056 모듈로 변환잭을 만들어서 들고 다녀도 좋겠다.



회로도


큰 줄기는

18650 배터리(2P) --> PCM --> 스위치 --> LM2596(StepDown) PWM Controller --> 모터

이고,
충전을 위한 DC잭은 스위치 앞단에, 전원 체크용 LED는 스위치 뒷단에 연결해준다.





모터 속도 컨트롤에 관하여

원래는 모터의 출력을 제어하려면 PWM 방식의 디머를 사용하는 것 같다.
뭐랄까.. 잘은 모르지만, 이런거 아닐까 싶다.

그네를 밀어줄때 1분에 60번 밀어주는 것을 30번으로 횟수를 줄이면 그만큼 속도가 줄어드는 방식이랄까..
하지만, 가지고 있는 PWM LED Dimmer가 모터에 연결하면 고주파음이 발생해서 사용을 못한다.
싸구려라 그러지 싶다.

아쉬운대로 스텝다운회로인 LM2596 모듈을 사용하기로 했다.
항상 그네를 밀어주는 대신 미는 세기로 조절하는 것인데 단점이 많은 방식이다.

기포기 모터는 3V~5V에서 구동되고, 강압회로 LM2596는 최소 4V에서 구동되지만 실 테스트시 3V도 동작한다.
경험상 이 방식은 모터가 생각처럼 딱딱 맞춰서 움직여주지는 않는다.

알리에서 주문한 PWM Moter Controller 가 도착하면 교체해줄 생각이다.



LM2596 강압회로(Buck Converter) 개조

칩에 책철을 구부려 LM2596칩에 방열판을 만들어 주었고,
장착된 가변저항을 떼어내고 다이얼로 조정할 수 있도록 탈거 선을 빼서 10K 가변 저항에 달아주었다.
다만 작업시 단선이 발생할 경우 콘덴서가 뻥!! 할 수 있으니 꼼꼼하게 작업해야한다.

마감이 깔끔하지는 않으니 대충 참고만...


알리익스프레스에서 주문한 PWM 속도 조절 모듈이 도착해서 교체했다.
결론부터 말하면 강압모듈은 모터 속도를 조절하는 데 어려움이 많고 모터속도 조절은 PWM 방식을 사용해야한다.

하단 업데이트 참고!!








전원 체크용 LED

전원체크용으로 LED를 하나 달아줄 생각이다.
재료는 망가진 더미 스위치에서 적출한 녹색 LED인데 스펙을 모른다.

전압테스트를 해보니 4V를 넘어서 리드선이 뜨거워지면서 살짝 위태위태하다.
150mA로 전류량도 상당하다.



적출함에서 저항하나를 가져와서 재어보니 대충 200옴 정도 된다.
이걸로 달아주고 테스트




200옴 저항을 달아주니 뜨거워지는 것도 없고, 전류 소모도 십단위 mA 밑으로 떨어졌다.
공식에 밝은 사람이라면 정확한 계산을 해서 달아주는 것도 좋겠지만, 귀찮을 땐 해보고 그러다 터트려도보고 뭐 그러면 된다.

참고로 대부분의 LED는 1~5V 사이에서 동작하면 소비전류는 20mA 되는 걸로 알고 있다.
LED는 전원체크 용도지만 밝기로 배터리 잔량도 가늠할 수 있을 것 같다.

여튼 준비 OK






작업



하이박스에 대충 위치를 잡는다.

최대한 작업량을 줄이기 위해 모터의 토출구를 그대로 밖으로 빼서 사용하기로 했다.
배터리는 사이드로 배치하고, 아래는 충전 DC잭 그리고 커버에 LED와 스위치형 가변저항을 달았다.


+
배터리 홀더의 사용은 불량셀 교체가 쉬우니 스폿보다 장점이 많은 대신,,
대신 고방전 배터리에 홀더는 금물이다.



배터리 홀더에 케이블 작업 후 케이스 양쪽에 글루건으로 고정
상단 모터 토출구 홀가공, 하단엔 충전용 DC잭을 달았다.




모터를 토출구에 끼워서 글루건으로 고정



주황색 하단부에 두 개의 핀이 스위치(일명 딸깍스위치)이고 가변저항 3핀과는 완전히 별개로 움직인다.

핀 하나는 배터리의 플러스를 연결하고, 다른 하나에 강압회로의 입력에 연결한다.
노브다이얼을 돌려 딸깍하고 켜지면 그 두 핀이 연결되어 강압모듈로 전원이 들어가는 구조이다.

스위치형 가변저항을 사용하면 배선 및 작업이 간단해지지만,
허용전류가 높은 편이 아니니 항상 스펙을 참고해서 작업해야한다.

본 기포기에 사용된 모터는 최대 0.35A로 그리 높지 않고,
실테스트 결과 제일 10K먹인 최하 전압으로 사용해도 기포량은 넘칠만큼 충분하다.




전선을 연결해주고 접촉 쇼트를 방지하기 위해 스폰지 테입과 글루건으로 마감 덮어주면 작업 끝!!
까다로운 사각형의 홀가공이 없고 배선도 간단해서 작업시간은 그리 길지 않았다.




보호회로(PCM) 연결을 깜빡해서 다시 열어서 달아주었다.
충방전시 혹시 모를 만충전압(4.2V) 이상 충전해서 터지거나, 종지전압(2.5v) 아래로 사용해서 사망하는 것을 보호하는 회로이다.

입력쪽은 두 개의 18650
출력 선 하나는 충전, 하나는 모터쪽으로 연결했다.









완성


상단이다.
전원 스위칭겸 속도조절을 위한 다이얼 그리고 LED가 전부다





하단, 충전을 위한 DC잭



토출구와 흡입구
흡입구는 양쪽으로 한개씩 더 뚫어주었다.


.
.
.


너무 밋밋하다.
스티커가 필요하다!!


스티커도 직접 만들었는데,,
라벨지에 브랜드 도안을 적절하게 배열해서 출력 컷팅해서 사용한다.





충전

TP4056 모듈을 좋아하지 않는다.
대륙산에 고장률이 잦고 또한 마이크로 USB 홀가공을 깨끗하게 할 자신이 없도 없다.
대신 DC잭에 4.2V 충전기를 사용하는 것이 여러모로 편하다.

사진의 제품은 파워텍(POWERTEK) 1S 충전기로 4.2V 2A까지 지원하는 충전기이다.


[참고]
리튬이온 만충 전압이 4.2V이므로,,
아답터 출력이 4.2, 8.4, 12.6,... 으로 4.2 의 배수인 경우 아답터가 아니라 충전기라고 할 수 있다.








사용


아래 동영상을 보면 알겠지만,
LM2596 Buck 컨버터를 사용해서 미세한 컨트롤은 어렵지만,,
실 사용에 크게 무리는 없어보인다.




아래 동영상을 참고하자!!




집에서 금붕어에게 산소공급용으로 테스트시,,
주간에 가장 낮은 속도에서 거슬리지 않는 소음이고, 기포량도 충분하다.
작은 집어통에 고기가 듬뿍이 아니라면 최저속으로도 충분할 것 같다.

여튼 일요일 아침부터 14시간 사용후 전압이 3.7V로 배터리 소모는 극히 적음(0.5V)을 알 수 있다.
모터는 3V이하에서 멈추니 앞으로 14시간 이상(?) 더 사용이 가능해 보인다.
결론으로 집에서는 아답터로 혹여 밖에서 사용하게 되면 대충 하루는 Full로 문제 없지 싶다.



일단 만들었는데,, 공기방울이 나오니 큰 아이가 좋아한다.
실제 필드에서 사용해도 크게 무리는 없어보이니,, 자 이제 취미에 낚시를 보태면 되겠다.!!



+
조금 써보니 괜찮아서 배터리는 빼고 아답터를 사용하여 거실에서 상시로 사용하고 있다.





PWM 모터속도조절기로 교체
- 2019/03/29 -


중국 알리익스프레스에서 주문한 PWM 모터 속도조절기가 도착해서 교체했다.
그런데 모듈이 너무 커 가변저항을 탈거해서 전선으로 연장하는 작업을 해야했다.
가변저항도 10K도 강압모터와 함께 탈거했다.


일단 강압모듈은 모터가 구동되는 최저전압이 최저속인데 생각보다 강하고 소음이 있다.
거실에서 아답터를 이용하여 주로 사용중인데 저녁에는 최저속에서도 소음때문에 켜두고 자기가 부담스러운 소음이다.
게다가 미세한 속도조절이 어렵다.

PWM 속도 조절기로 교체하고 위 문제점 모두가 사라졌다.
모든 다이얼 구간에 속도가 반응하며 미세한 컨트롤이 가능하다.



결론 모터 속도를 컨트롤을 휘해서는 PWM모터 컨트롤러를 사용하자!!




테스트 영상


영상 테스트시 배터리 전압은 3.4V였으며, 만충시 영상보다 기포량이 더 많을 수 있다.


기포기는 진짜 끝!!