# 아두이노 광학 동전 분류기: 맞춤 PCB와 전원 최적화
이 장치는 광학 게이트를 통과하는 동전의 시간을 측정해 동전 종류를 식별합니다. 적외선 LED와 광트랜지스터가 빔이 차단될 때 전압 강하를 감지하죠. 1루블처럼 작은 동전은 크기 때문에 신호가 약하고, 5루블처럼 큰 동전은 가장 강한 신호를 만듭니다. 시스템은 전압-시간 곡선을 캡처해 아두이노 EEPROM에 저장된 기준 템플릿과 비교합니다. 동전 종류별로 개수를 세어 LCD 화면에 총계를 표시합니다.
리튬이온 충전 및 보호 회로
18650 배터리 충전기는 TP4056을 사용해 최대 1A 전류를 조절하고 4.2V까지 충전합니다. DW01A 칩이 2.4V 이하 과방전, 4.3V 초과 과충전, 단락을 감시해 보호합니다. FS8205A 듀얼 MOSFET이 보호 신호 시 회로를 차단하며, 리셋하려면 충전기를 연결해야 합니다. 상태 LED는 충전 중 빨간색, 완료 시 녹색으로 표시합니다.
전원 안정화와 배터리 수명 트레이드오프
MC34063 기반 부스트 DC-DC 컨버터가 배터리의 3~4.2V를 아두이노 나노와 디스플레이용 5V로 승압합니다. 초기 프로토타입은 3.9V에서 꺼졌지만, 새 디자인은 3V까지 작동합니다. 다만 전류 소모가 증가했습니다:
- 활성 모드: 124 mA
- 슬립 모드: 4 mA (아두이노 0.07 mA + DC-DC 3.93 mA)
2000~3000 mAh 배터리로 약 20일 사용 가능합니다. 효율을 높이려면 저대기 전류 MT3608로 교체하세요. 대안: BOD를 2.7V로 설정하고 트랜지스터로 DC-DC 활성화해 배터리 직접 구동—최대 1년까지 가능합니다.
스위칭 레귤레이터 노이즈 억제
MC34063이 발생시키는 노이즈로 오탐지가 일어났습니다. 프로토타입에서 스루홀 470 µF 전해 커패시터로 해결됐지만, 맞춤 PCB에는 완전한 대책이 필요했습니다:
- 2.3 kHz 컷오프 LC 필터.
- DC-DC를 아날로그 섹션과 MCU에서 분리.
- 전용 접지: 아날로그와 전원용.
결과: 리플이 111 mV에서 13 mV로 줄었고, 18.6 dB 감쇠(전압 8.5배 감소).
PCB 설계 및 제작
Altium Designer로 회로도 작성. PCB는 사진저항법으로 수작업 제작했습니다. UV 노출 솔더 마스크가 트레이스를 보호하고 고급스러움을 더합니다. 배터리, IR 센서, 버튼, 디스플레이는 PLS 커넥터로 컴팩트하게 연결해 재납땜 없이 교체 가능합니다.
외함과 기계 구조
SolidWorks로 3D 모델링, ABS로 인쇄. M3 나사와 내장 너트로 디스플레이와 배터리 수납부 고정; 클립으로 PCB 고정. 칸막이가 전자부품과 동전을 분리합니다. 후면 커버는 레일로 슬라이드해 쉽게 열림. 충전 포트와 LED는 가장자리에 배치.
주요 교훈
- 직경별 광학 구분: 비행 곡선을 기준과 매칭.
- 리튬이온 보호: TP4056 + DW01A + FS8205A로 결함 시 완전 차단.
- DC-DC가 슬립 전류 97% 차지, 장수명 위해 재설계 필수.
- 노이즈 억제: LC 필터 + 레이아웃 + 분리 GND로 8.5배 감소.
- 모듈성: PLS 커넥터로 조립·수리 간편.
개발 교훈
브레드보드에서 맞춤 PCB와 3D 프린트 외함으로 발전했습니다. 핵심: 첫날부터 전원 예산 계획. BOD 조정과 조건부 DC-DC 활성화로 배터리 수명 대폭 연장. 신뢰성은 스마트 레이아웃과 필터링에서 나옵니다—없으면 오탐지 불가피.
— Editorial Team
아직 댓글이 없습니다.