Smart Charger
- 박여춘
- 국립인천대학교
- 작품구분일반형
- 공개여부비공개
- 카테고리생활
- 등록일2021-12-15
- 팀원(공동개발자)
- 출품 경진대회제 6회 INU Maker 경진대회
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상세설명
1. 수행배경
스마트폰, 태블릿, 노트북 등의 전자기기의 사용설명서를 보면 “보다 배터리를 오래 사용하기 위해서는 완충 후 충전기를 제거해 주시기 바랍니다.”라고 적혀있습니다.
그러나 상식적으로 충전이 완료될 때까지 충전기 앞에 앉아있을 수도 없고 그렇다고 충전을 하지 않을수도 없습니다.
특히나 노트북 등을 휴대용으로 사용하지 않거나 주로 쓰는 스마트폰 이외에 사용하는 서브폰들의 경우에는 사용 빈도가 적고 관리를 잘 하지 않는다는 문제가 있습니다.
이렇게 관리를 잘 하지 않는 기기들은 장기간 충전을 시키지 않거나 반대로 충전기에 상시로 꽂아두는 경우가 많은데 이렇게 할 경우 배터리의 수명이 빠르게 저하됩니다.
저는 여기서 아이디어를 얻어서 기기의 사용 빈도 및 상태에 따라 자동으로 충전 속도 및 충전량을 조절할 수 있는 충전기를 만들면 좋겠다는 생각을 하게 되었습니다.
2. 수행기간
2021년 12월 01일 ~ 2021년 12월 12일
3. 개발작품 설명
작동 원리는 다음과 같습니다.
a. 충전기에 기기를 연결한다.
b. 기기에서 정보들(스마트폰 정보, 배터리 상태, 원하는 전압 등)을 송신한다. 이 과정에서 3개의 INA219가 필요하다.
c. Pi Pico에서 정보들을 읽은 다음 70%가 유지되도록 릴레이를 이용하여 충전량을 조절하고 병렬저항을 이용하여 충전 속도를 조절한다.
d. 설정된 배터리 용량이 지속적으로 유지된다.
b 과정에서 INA219에 연결된 D+, D- 포트는 요구 전압값을 총 2bit로 구분하여 정보를 전송합니다.
c 과정에서 사용하는 병렬저항은 출력에서 총 4가지의 전압을 내보낼 수 있습니다.
d 과정을 위해 라즈베리 파이 피코는 PID를 사용하여 전압을 조절한다. PID는 비활성화가 가능하며, 이 기능을 비활성화하는 경우에는 약 2% 내외로 배터리 사이클이 일어난다는 것을 확인했습니다.
INA219는 모두 I2C 통신을 이용하였으며, 저항에 인가되는 개별 전압은 3.3V입니다. 통신 방법은 영상에 제시되어 있습니다.
4. 활용방안
현재는 배터리의 특정 전압을 유지하는데 초점을 맞추고 있지만 추후에는 배터리의 특정 전압이나 총 충전량을 바꿀 수 있는 기능을 넣고 싶습니다. 또한, 외부에서 모니터링을 할 수 있도록 라즈베리 파이 제로 W를 사용하여 웹서버를 구축해서 언제 어디서나 잘 안 쓰는 기기의 배터리 수명 상태를 알 수 있도록 하고 싶습니다. 또한, 현재는 QC3.0 정도의 고속 충전만을 지원하지만, QC4.0의 고속충전을 지원하도록 개조해 보려고 합니다.
최근 민팃과 같은 무인 스마트폰 중고거래 플랫폼이 등장했던데, 본 기술을 접목할 수 있다면 배터리의 수명 및 효율을 유지하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 판단됩니다.
또한, 일반 기기를 충전했을 때 사용하면 배터리 사이클을 줄일 수 있기 때문에 최근 문제가 되고 있는 축전지의 재료를 낭비하지 않고 사용할 수 있을 것으로 생각됩니다.
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