미니 전압/전류/저항 측정기로 다목적 배터리 멀티메터 만들기



<완성된 모습>




지금까지 미니테스터기 비슷한 거를 적잖이 많들었다.
'필요'라기 보다는 만든 후에 마뜩잖은 점이 있어선데 딱 들어맞는 소형 인클로져 즉 케이스를 못찾아서다.

다이소나 소품가게, 마트에 갈 때마다 찾아보았지만 딱 이거다 싶은 게 없었다.
그러다 최근 DIY 카페에서 구형 아답터를 여러개 무료로 분양받으면서 유레카를 외쳤다.





대다수의 아답터는 강력 본드로 마감이 되어 있어 분해시 재사용이 불가능한데,
분양받은 12V 아답터들이 5A를 제외한 나머지가 나사로 쉽게 열수 있게 되어 있었기 때문이다.
구하고자 한다면 얻는다고 했던가...
^^*

12V/5A와 같이 용량이 크고 쓸 수 있는 아답터는 킵해두고 나머지는 전원코드와 DC잭 그리고 케이스별로 분해 후 정리를 했다.
전원코드는 직구한 제품들 교체용으로 쓸수 있겠고, DC케이블은 연장선으로,,
그리고 케이스는 이 글처럼 소형 모듈의 엔클로저로 사용할 생각이다.







전압/전류/저항 측정기
PZEM-005


회로와 단자대가 있고 션트저항까지 내장되어 있어 단자대에 케이블만 연결해주면 되고 배터리 레벨(battery level)
저항값(load resistance.)까지 측정이 가능해서 비슷한 기능을 하는 다른 녀석들에 비해 살짝 비싼 녀석이다.

필자가 이 테스터기를 선택한 가장 큰 이유는 2.8V 즉 리튬이온 1셀의 전압을 측정할 수 있기 때문이다.
- 구동전압이 따로 있지 않은 한 대다수의 볼트메터가 4V 이상부터이다. -

중국 알리익스프레스에서 송료포함 6.39$ 에 구입했지만, 국내에선 2만원 정도 하는 것 같다.
국내에서 사기는 아까운 가격이다.

스펙은 2.8~30V / 10A까지 측정할 수 있고, 배터리 잔량 인디케이터 및 저항 값까지 측정할 수 있다.
다만, 영점조정이 없는 것이 2% 복불복 오차라 가격대비 아쉽기는 하다.



PZEM-005 스펙 및 설정 방법


기능(Functions):

  전압 측정(Battery voltage measurement)
        측정 범위 : 2.8~30.0V
        측정 단위: 0.1V
        측정 오차: 2%

  배터리 레벨(Battery level measurement)
        5개의 레벨(바)
        종지전압(Cut-Off Voltage)부터 만충전압(Full-Scale Voltage) 사이를 5단계로 구분
        최대 30V(7S)까지 지원   

  전류 측정(Load current measurement)
        측정 범위 : 0.0~10.0A
        측정 단위 0.1A.
        측정 오차 : 2%

  저항 측정 (Load Resistance Measurement)
        측정 범위 : 0~999Ω,
                999Ω보다 클 경우 “oL”
                10Ω보다 작으면 0.01Ω 단위,
                100Ω보다 같거나 크고 1000Ω 보다 작으면 1Ω 단위.
        측정 오차 : 2%

  백라이트 조정(Backlight control)
        디폴트로 꺼져 있고 버튼으로 토글됨
 

설정 방법(Operating instruction):

  Step 1:
    3초 동안 키를 눌러 종지전압(cut-off voltage) 설정모드로 진입한다.


  Step 2:
    종지전압(cut-off voltage) 설정 모드 : 배터리 레벨이 Zero-Level 로 깜빡임
   
현재 설정된 값이 깜빡이는데 한 번 키를 누르면 한칸씩 올라가고 계속 누르고 있으면 자동으로 올라간다.
    2.8v부터 0.1v 단위로 30v까지 증가 후 순환


  Step 3:
    3초 이상 키 입력이 없으면 자동으로 만충전압(full-scale voltage) 설정 단계로 넘어간다.


  Step 4:
    만충전압(full-scale voltage) 설정 모드 : 배터리 레벨이 100%로 깜빡임
    설정 방법은 종지전압(cut-off voltage)과 동일하다.

  Step 5:
    3초 이산상 키입력이 없으면 자동으로 저장 후 종료된다.
    설정값이나 저장에 오류가 발생하면 Err SAu가 1초 동안 출력 후 종료 된다.


설정값

    1S > cut-off voltage : 2.8, full-scale : 4.2
    2S > cut-off voltage : 5.6, full-scale : 8.4
    3S > cut-off voltage : 8.4, full-scale : 12.6
    3S > cut-off voltage : 11.2, full-scale : 16.8

    와 같이 1S의 값에 N(S)를 곱하여 적용해주면 된다.



기타(Other notes):
  LDO(저손실 레귤레이터) 적용되어 있고 2.8V 이상에서 동작함.
  동작온도 : -10°C ~ +40°C






내부 스위치를 케이스 밖으로 빼기 위해 케이블을 달아서 빼준다.




케이스 가공


적절한 아답터(12V 500mA)를 하나 골라 분해 후 내용물 다 제거하고 작업에 들어갔다.



마스킹 테이프를 붙이고,, 그 위에 기기 홀가공을 위한 밑그림을 그린다.

원형 홀가공은 구경에 맞는 드릴비트로 뚫어주면 쉽지만, 사각형 홀은 조금 까다롭다.
라인보다 조금 안쪽으로 아래와 같이 작업하고 칼로 다듬는 방법을 사용했다.



사각형 라인 안쪽으로 드릴비트를 이용하여 촘촘하게 구명을 내준다.



정밀 니퍼로 작업한 홀을 따라 잘라주고, 칼이나 줄로 마무리 한다.



가공된 홀에 테스터기 장착하고 글루건으로 고정해준다.






미리 빼둔 키 케이블을 리셋스위치를 케이스에 장착후 연결한다.



처음엔 리셋스위치(Auto Return)를 중앙에 배치했으나,
DC 잭 구멍이 중앙이라 간섭이 있어 아래로 옮겼다.



전류 테스트를 위한 입력부는 DC잭 암컷을, LOAD 방향으로는 공간이 안나와 수컷 DC 케이블을 직접 연결했다.
깔끔한 마감을 위해 기존 220V 케이블 꼬다리(?)를 떼어와 드릴로 늘려서 작업했다.




결선은 친절하게 그림으로 설명하고 있어 뭐 일 없다.
입출력부 단자대에 맞게 연결만 해주면 된다.

전압체크는 어느쪽이든 가능하고, 전류 측정시 Battery쪽에 에 충전기를 Load 쪽에 충전할 기기를 연결하면 된다.





완성


막상 작업하고 나니 마감이 꽤 훌륭하다.
기성품퀄이라고 혼자서 자찬 중이다.



충방전시 끌어가는 전력을 체크할 때 사용할 암컷 DC잭이다.
허용 전류는 3A이고, 이와 관련해서 밑에서 주의사항으로 언급할 예정이다.



뒷면 아답터 스펙위에 테스터기 스펙을 써두었다.






실사용


기본적으로 1S(2.8v~4.2v) 모드로 설정 후 개조한 보쉬 미니 드릴 iXO의 전압을 측정해 보았다.




왼쪽 DC잭은 입력, 4.2V 충전기를 오른쪽 케이블은 충전할 기기에 열결하면 배터리 상태와 충전 전류 등을 측정할 수 있다.
버튼을 한 번 누르면 백라이트가 토글된다.





주의


전압 체크 용도는 제한없이 사용가능하지만, 모든 기기가 그렇듯이 전류 측정은 주의가 필요하다.
삽입된 테스터기 모듈(PZEM-005)스펙상 10A까지 지원하지만, 본 글에 사용된 DC잭이 3A가 MAX다.
3A이상의  전류를 측정하기 위해서는 대전류 DC잭으로 교체를 해주어야 한다.




+
전류가 흐르는 모든 루트의 허용 전류를 체크하고 용도에 맞게 사용해야한다.!!
필자의 경우 전압 체크가 주 기능이고, 실제 전류 3A 이상 측정이 필요한 기기가 생기면 그때 대전류 DC잭으로 업그레이드 할 생각이다.
참고로 사용된 케이블의 허용 전류는 AWG 테이블을 참고하면 알 수 있다.


+
또한 테스터기로서의 오차 범위가 2%로 신뢰할만 한 수준은 아님을 밝힌다.
게다가 특성상 전압이 낮아질수록 오차는 커진다.
이 테스터기의 용도는 '가늠'의 역할이지 데이타 가공을 위한 1차 데이타로서의 의미는 없음을 밝힌다.






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