푼수의 임베디드

오늘은 회사에서 진행하고 있는 인체감지 센서 연동 PLC 모듈에 대하여 회로 분석 및 시스템 설계를 진행하였습니다. 하나의 큰 시스템에 이러한 작은 디바이스를 이용하여 연동을 시키는 일은 생각외로 고단 합니다.
어느것이나 마찬가지겠지만 많은 알고리즘이 필요하며  타 디바이스와 연동시키기 위해선 많은 노력이 필요로 하게 됩니다.
특히 센서 분야는 더욱 더 그 일거리가 크게 느껴집니다. 어느 회로나 마찬가지로 아날로그 회로나 아날로그 데이터를 가지고 디지털 데이터를 처리하는 일은 매번 불안을 조성하게 합니다.
인체감지 센서의 경우 감지 거리 및 주변환경에 따른 영향을 크게받기에 제공받은 인체감지센서 모듈을 가지고 시스템을 설계한다는 것은 그 제작해야 할 시스템 외적으로도 센서분야에대해서도 직접적인 컨트롤이 필요로 하기에 더욱 더 많은 시간을 쏟아야 하며 많은 생각을 하게 합니다.
오늘 늦게나마 푸념을 해보네요.  모두 좋은 밤 보내시고 내일 뵙도록 하죠 ㅎㅎ

프로젝트 이름 : 인체 감시 센서 연동 전력선 모뎀

프로젝트 기간 : 시작 - 2009 - 07 - 21
                      1차 HARDWARE  - 2009 - 08 - 07 (예정)
프로젝트 내용 : 에너지 절감 사업에 따른 인체감시 센서 연동 전력선 통신 원격제어 스위치 제어

구현 내용 기능
1. 수동 어드레스 세팅 기능 구현
   - Dip Switch 를 이용한 수동 어드레스 세팅 기능의 구현 ( 65535개 까지 구현 가능 해야 함)
2. 전력선 통신 기능 구현
   - 전력선 통신 기능 구현
     ( Rx, Tx 가 가능 해야 하며 동작 상태를 확인 가능 해야 함.)
3. 인체 감지 센서 연동 (4개 이상)
   - 인체 감지 적외선 센서 4개 이상 구현 해야 함. (동작 전압 12V ~19.5V)
   - 인체 감지 적외선 센서 출력 경보 전압 (28.5V)

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2009.08.07
인체 감지 센서의 개발이 시작되고 곧 회로설계에 들어갔다.
 mcu는 Atmel 사의 Atmega128을 사용하였으며 모듈별로 나뉘어 보면 다음과 같다.

1. 전원 사용 내역
 - +15V (인체감지센서 전원 공급용)
- +5V  (마이컴 및 주변 부 전원 공급용)
- +3.3V (PLC 모듈부 전원 공급 용)
2. 인체감지센서 모듈 ADC 부
- 인체감지센서로부터 나오는 경보신호(펄스파형)를 마이컴이 인식 할 수 있는 신호로 바꿔줘야 한다.
3. 전력선통신부
- 전력선 통신을 위하여 마이컴과 uart 통신이 가능하여야 하며 상용전원에 전력선신호를 싣기 위한 커플링부가 구성되어야 한다.
4. 노이즈 필터 부
- SMPS로부터 나오는 노이즈를 제거하여 원활한 전력선 통신이 이루어 질 수 있도록 필터 회로가 추가되어야 한다.
5. 인터페이스
- 어드레스를 등록하기 위한 어드레스 세팅부 (마이컴 포트의 절약을 위하여 3state buffer 를 사용)
6. 기타 기능 세팅을 위한 스위치부

위와같은 구성의 회로 설계가 이루어졌다.

S/W Part


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전 대부분 mega162나 88 등을 많이 사용합니다.
제가 하는 프로젝트 대부분이 많은 포트를 필요로 하거나 많은 기능이 필요로 하지 않기에 소형이며 mc가 낮은 mcu를 주로 사용합니다.
하지만 이번 신규 제품은 128을 사용하기로 하였습니다. 포트가 많이 필요하고 128정도의 포트면 포트확장을 하지 않고 바로 mcu만으로도 구현이 가능하겠다 하여서 입니다.
기본 회로 설계 후 1차 샘플이 출고되어 간단한 쇼트 검사 후 테스트를 하였습니다. ( 신규 제품의 경우 샘플 제작시 오삽이나 미삽 역삽 같은 것이 많아 매우 조심합니다 -_- 눈앞에서 폭발할 경우 ㄷㄷㄷ 하죠 ㅎㅎ)
미리 제작해 놓은 펌웨어를 다운로드 하려 하였으나 아무리 해도 안되는 것 입니다.
isp부분 회로를 봐도 틀린점이 없습니다. RESET , VCC, GND, MISO, MOSI... 다 확인을 하여도 이상이 없는 것 입니다.. 128 데이터 시트를 뒤지지 시작하였습니다 ..
헉~! 128은 isp를 miso mosi 를 사용하지 않고 rxd1, txd1 을 사용하는 군요 ㅡㅡ;;;
몇달 전에도 똑같은 실수를 해놓고 또 반복하고야 말았군요 ㅠㅠ
128 사용시 꼭 isp 핀 확인 합니다!!!!

회사에서 개발용으로 사용하기 위해 간단히 만든 128 모듈 입니다.

기본적인 마이컴 주변회로와 max232 로 uart port 모두 뽑아 놨으며 adc는 기본 마이컴 전압 5V에 맞춰 놨습니다. 회로도를 보시면 아시겠지만 대충 그렸습니다 -_-
한 세시간 만에 만든 것 같네요 ㅎㅎ
디바이스 마트나 엘레파츠에서 보니 이러한 모듈이 몇만원씩에 팔고 있더군요..
대여섯개씩 필요하신 분은 한두개 사시는 것 보다 pcb 뜨는게 더 싸게 먹힐 것 같습니다. 제가 직접 설계 및 artwork 까지 한 제작품이며 모두 공개하오니 부담없이 사용하세요 ^-^

2009.07.21 
BOM 오류 내용 입니다.
마이컴 부에 보시면 C5, C6 의 bom이 0.1uF으로 되어 있습니다.
절대 동작 안합니다 -_- 18pF 이나 22pF으로 바꿔주시기 바랍니다. ^^
 

ARTWORK를 하다보면 넷을 잘못 이은다던지 자재를 거꾸로 박는다던지 여러가지 실수를 하게 됩니다.
저 역시 처음 artwork 시 tact switch를 거꾸로 박고 자재 pin을 잘못 기입하여 넷이 잘못 연결된다던지 하는 실수를 연발하였습니다.
그리하여 사소한 실수로 납기가 지연된다던가 다시 pcb를 떠야 하는 상황을 줄이기 위해 보안대책을 세워 요즘 artwork시는 많은 실수를 줄이게 되었습니다..
제가 사용하는 PCB 설계 툴은 PADS 입니다.

PCB 설계시 가장 많이 실수가 일어나는 부분은 ORCAD로 회로도 작성 -> netlist PADS IMPORTS 과정이 아닌가 싶습니다.
저는 이 부분을 해결하기 위하여 회로도 설계툴을 바꾸게 되었습니다.
PADS LOGIC을 사용하였습니다.
pads logic 사용시 이점으로는 pads layout과 바로 연동이 가능하다는 점 입니다.
회로 설계를 끝낸 후 artwork을 진행하다보면 회로를 수정해야 하는 경우가 생기게 됩니다.
이러한 경우 orcad 를 사용 할 경우 dxf 화일을 생성하여 netlist 에 맞도록 재 연결을 해주거나 혹은 임의로 eco mode 를 이용하여 net을 끊고 새로운 net을 연결하여야 하며 부품 추가 역시 마찬가지 입니다. 하지만 pads logic을 사용 할 경우 회로도에서 회로 수정 후 바로 회로도의 내용을 artwork 중인 pcb data 로 넘길 수 있습니다. 이는 회로 수정 시 생길 수 있는 실수를 미연에 방지 할 수 있습니다.

또한 다음의 이점으로는 회로도를 보며 pcb 화일과 연동하여 바로바로 check를 하며 artwork를 할 수 있습니다. 흔희들 실수하는 전류의 흐름이나 방향 등을 고려하지 않는 pcb 설계를 미연에 방지 합니다. 여타 여러가지 이점이 있지만 이 두가지가 가장 큰 강점이 아닐까 싶습니다.
단! 단점이 있더군요. orcad 만큼의 라이브러리가 제공되지 않아 부품을 새로 그려야 할 경우가 많습니다. 저 같은 경우는 자주 사용하는 부품의 경우 대부분 부품을 그려놓아 초기 반영시에 말곤 나중엔 단점이라 생각이 들지 않게 되더군요.
두번째 단점으로는 회로도 모양이 이쁘지가 않다는 겁니다. orcad 에 익숙해져 있어서 그럴지도 모르지만 저 같은 경우는 확실시 orcad 만큼의 이쁘고 직관성 있는 회로도 제작이 가장 어려웠습니다.

저 역시 아트웍을 주업으로 하지 않고 아직까지 경험이 짧아 많은 조언을 해드릴순 없습니다만 몇번 이용하시다보면 위에 적어놓은 많은 이점을 느끼실 수 있을 것이라 생각이 듭니다.

이상 초보 공돌이 푼수 였습니다. ^-^

1. AVR 이용 조도센서 전력선 통신 - 485 인터페이스 개발
   -  하드웨어 설계
   -  펌웨어 설계
   -  조도센서 연동 시스템 테스트
   -  서버 연동 테스트
   -  전체 시스템 연동 테스트
      완료 사항
      1차 설계 및 Sample 2EA 제작
      기구부 설계 및 제작 완료
      2차 설계 및 Sample 20EA 제작
      기구부 설계 및 제작 완료
     
2. 전력선 통신 홈네트워크 시스템
  - 현대통신 월패드 연동 RS485 - 전력선 인터페이스 게이트웨이 개발
  - protocol 매칭 및 버그 수정 남아 있음


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프로젝트 완료 됨.

일전에 운영하던 네이버 블로그를 떠니 티스토리에서 새로운 보금자리를 트려합니다.

낮은 글 실력과 미천한 엔지니어로서 도움이 많이 되는 정보를 드릴 순 없을 듯 합니다..

하지만 제가 겪었던 문제는 다른 사람도 많이 겪을 수 있는 문제라 생각이 듭니다.

해결되지 않은 문제에 밤샘을 밥먹듯 하시며, 월화수목금금금을 반복하는 우리 대한민국 엔지니어

여러분을 위해 조금이나마 도움이 되고자 싶어 블로그를 운영하며 또한 저 역시 제가 이전에 남겨놓은

여러 글에 의해 도움을 받을 때도 많았습니다. 이에 여러분들께서도 작으나마 응원 부탁드립니다. ^^