TMA‐1 DIY 가이드
모노리스는 직접 하드웨어를 제작하여 사용하는 DIY 데이터로거 프로젝트입니다.
TMA-1 데이터로거 하드웨어를 제작하고, 펌웨어를 업로드하여 사용하는 방법을 설명합니다.
TMA-1을 제작하려면 먼저 기판이 있어야 합니다. TMA-1의 회로와 PCB는 KiCAD 7.0으로 설계되었습니다.
직접 기판을 수정해 사용하고 싶다면 device/hardware에서 설계도를 다운받을 수 있습니다.
PCB 거버 파일을 다운받은 후 PCB 업체에 샘플 PCB를 주문합니다.
각 업체 사이트에 거버 파일을 업로드하면 자동으로 견적이 나오고 온라인으로 주문이 가능합니다. PCB 색상만 골라서 주문하면 됩니다.
모노리스 TMA-1의 프로토타입은 PCBWay에서 지원받아 제작되었습니다.
이미 제작된 PCB를 여기에서 구매할 수 있습니다.
모노리스는 제작 비용을 최소화하기 위해 기능을 선택적으로 활성화할 수 있도록 개발되었습니다.
각 기능을 담당하는 영역이 PCB에 표시되어 있습니다. (TELEMETRY, CAN, DIGITAL, ANALOG, PULSE, ACCELEROMETER, GPS)
사용하지 않는 기능은 부품을 장착할 필요가 없으며 설정 도구에서 해당 기능을 비활성화하기만 하면 됩니다.
저항값이 정해져 있는 저항은 기판 풋프린트에 해당 저항값이 적혀 있습니다. 풋프린트에 숫자가 없다면 각자 설계에 맞는 적절한 저항값을 정해 장착하면 됩니다.
값을 직접 정해야 하는 저항들은 ANALOG 영역(R25-R32)과 PULSE 영역(R35, R36) 에만 있습니다.
TMA-1 기판에 사용되는 부품 목록입니다.
- 표시된 수량은 제작에 필요한 최소 수량입니다.
- 가격은 글 작성 시점의 대략적인 가격입니다.
필요한 모든 부품들을 담아놓은 BOM 리스트입니다.
최대한 많은 부품을 엘레파츠에서 담고, 일부 없는 부품은 디바이스마트에서, 가격차가 2배 이상인 부품은 가장 저렴한 곳에서 담았습니다.
| 항목 | 판매처 | 가격 | 배송비 | 계 | 링크 |
|---|---|---|---|---|---|
| PCB | JLCPCB | $11.00 ₩10,000 |
$6.98 (E-express) ₩4,000 |
$18 (약 ₩24,000) ₩14,000 |
JLCPCB 하라는코딩은안하고 |
| STM32F407 개발보드 | Aliexpress 코인 샵 | ₩11,500 | ₩0 | ₩11,500 | Aliexpress |
| 여러 부품 | 엘레파츠 | ₩25,000 | ₩2,700 | ₩27,700 | 엘레파츠 BOM 리스트 |
| 여러 부품 | 디바이스마트 | ₩14,740 | ₩2,700 | ₩17,440 |
가속도 센서 1개 GPS 안테나 1개 메인 커넥터 1개 커넥터 플러그 1개 커넥터 터미널 30개 |
| 여러 부품 | 알파마이크로 | ₩9,280 | ₩3,000 | ₩12,280 |
DC-DC 컨버터 CAN 트랜시버 GPS 모듈 STLink v2 UART to USB 컨버터 |
총 구매 비용 약 ₩80,000 ~ ₩90,000
TMA-1을 구성하는 필수 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| PCB | - | 1개 |
JLCPCB ($18 / 약 ₩24,000) 하라는코딩은안하고 (₩14,000) |
JLCPCB는 5장, 스마트스토어는 1장 가격입니다. 스마트스토어는 개발자가 직접 판매하는 상품입니다. |
| STM32F407VET6 개발보드 | U1 | 1개 |
디바이스마트 (₩40,700) Aliexpress (₩13,500) |
Aliexpress 링크는 코인 샵 링크입니다. 카트에 담지 않고 "바로 구매"를 누르면 18%의 추가 할인이 적용되어 약 11,500원 정도에 구매 가능합니다. 국내와 해외 가격차가 2배가 넘으니 해외에서 미리 구매해 둡시다. |
| 2열 80핀 핀헤더 소켓 | U1 | 2개 | 엘레파츠 (₩950) | STM32 개발보드를 PCB에 장착하는데 필요합니다. 실제로는 2*24핀만 필요하니 잘라서 사용하세요 |
| MP1584EN 3.3V DC-DC 컨버터 | U3 | 1개 |
엘레파츠 (₩4,200) 디바이스마트 (₩2,200) 알파마이크로 (₩580) Aliexpress (₩700) |
출력 전압을 3.3V로 맞추지 않으면 보드가 파손됩니다. 미리 모듈에 전원 공급하고 가변저항 돌려 보면서 출력 전압을 3.3V로 맞춰 놓아야 합니다. |
| MOLEX 5569-24A Main I/O 커넥터 | J1 | 1개 | 디바이스마트 (₩1,500) | 5566-24A를 사용해도 됩니다. |
| MOLEX 5557-24R Main I/O 커넥터 플러그 | 1개 | 디바이스마트 (₩550) | ||
| MOLEX 5557-24R Main I/O 커넥터 터미널 | 30개 | 디바이스마트 (₩1,650) | ||
| 5mm LED | D1-D6 | 6개 | - | 색깔은 취향에 맞게 골라 저항값만 맞춰 사용하면 됩니다. 개인적으로 확산형 5mm 고휘도 LED를 좋아합니다. |
| 1/4W LED 전류제한 저항 | R1-R6 | 6개 | - | D1-D6 LED 공급 전압은 3.3V입니다. LED 색깔별 전압강하에 맞게 적절한 저항값을 선정합니다. LED 직렬 저항 계산기 / 대략 100 ~ 330Ω 박으면 됩니다. |
| 1/4W 전원 전압 측정 저항 9.1kΩ, 1.3kΩ |
R23, R24 | 총 2개 | - | LV 전압을 측정하는 전압 분배 저항입니다. 1/8 전압 분배 회로로, 각각 9.1k, 1.3k 저항을 사용해야 합니다. STM32가 3.3V MCU이므로, 최대 26.4V까지 측정할 수 있습니다. |
| 2.54mm 헤더 핀 | J2 | 1개 | 엘레파츠 (₩150) | DEBUG 출력이 나오는 UART 헤더핀입니다. 3핀만 잘라서 쓰면 됩니다. |
| STLink v2 | 1개 | 알파마이크로 (₩2,490) | TMA-1에 펌웨어를 업로드하는데 사용되는 하드웨어 디버거입니다. | |
| UART to USB 컨버터 | 1개 | 알파마이크로 (₩1,330) | TMA-1의 DEBUG UART 출력을 읽고, RTC를 동기화하는데 사용되는 컨버터입니다. |
MP1584EN 3.3V 컨버터는 장착 방향에 유의해야 합니다. 페이지 상단 완성품 이미지를 보고 방향을 잘 맞춰 가장 큰 정사각형 부품이 좌측 하단에 오도록 장착합니다.
STM32 개발보드 또한 SD카드 슬롯이 위쪽을 향하도록 장착합니다.
텔레메트리 실시간 무선 계측 기능을 사용하려면 장착해야 하는 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| NodeMCU-32S Lua ESP32 개발보드 | U2 | 1개 |
엘레파츠 (₩11,550) Aliexpress (₩6,100) |
기왕 사는거 C타입으로 구매합시다. 알리에서는 ESP32 CP2102 TYPE-C 옵션을 선택해야 합니다.PCB 모서리에 마운팅 홀이 없는 제품입니다. ESP32-devkit 등 비슷한 제품이 많으니 주의합니다. |
| 1/4W 2.7kΩ I2C 풀업 저항 | R41, R42 | 2개 | - | |
| 1열 40핀 핀헤더 소켓 | U2 | 1~2개 | 엘레파츠 (₩530) | ESP32를 PCB에 장착하는데 필요합니다. 개발보드가 38핀이므로 1개만 구매하여 잘라 써도 됩니다. |
| EN 10uF 커패시터 | C1 | - | - | 보드 장착 시 EN 버튼을 누르지 않고 업로드가 가능하게 해주는 커패시터입니다. |
ESP32 개발보드는 USB 단자가 위쪽을 향하도록 방향에 유의하여 장착합니다. C1 커패시터 또한 극성에 유의합니다.
CAN 버스 트래픽 모니터링 기능을 사용하려면 장착해야 하는 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| SN65HVD230 CAN Transceiver 모듈 | U8 | 1개 |
알파마이크로 (₩1,380) Aliexpress (₩2,500) |
모듈 윗면과 아랫면의 핀 이름이 다른 경우가 있습니다. IC칩이 있는 부분이 아래를 향하도록 장착하면 됩니다. 120Ω 종단 저항이 붙어 있으니 유의하여 사용합니다. 종단저항이 버스의 다른 곳에 이미 구성되어 있다면 인두로 제거합니다. |
| CAN 버스 토글 스위치 | SW1 | 1개 | 엘레파츠 (₩660) | 데이터로거를 차량 CAN 버스에서 분리할 수 있도록 하는 스위치입니다. 트랜시버의 120Ω 종단 저항을 제거하지 않고 스위치를 끄면 CAN 버스에서 에러가 발생합니다. 사용하지 않을 경우, 각 열의 가운데와 아래쪽 핀을 합선시키면 됩니다. |
CAN 트랜시버는 칩셋이 있는 쪽이 기판 아랫면을 향하도록 장착합니다. 가끔 트랜시버 앞/뒷면 실크스크린이 잘못 인쇄된 경우가 있으니 유의하여 장착합니다.
(페이지 상단 완성품 이미지의 트랜시버도 사진에 보이는 면의 실크스크린이 잘못 인쇄된 제품입니다.)
8채널 디지털 신호 모니터링 기능을 사용하려면 장착해야 하는 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| 2N3904 범용 NPN 트랜지스터 | Q1-Q8 | 8개 |
디바이스마트 (₩50) 엘레파츠 (₩40) |
핀 피치가 1.27mm이 아니라 2.54mm인 Wide TO-92 풋프린트입니다. |
| 1/4W 1kΩ 입력전류제한 및 풀업 저항 | R7-R22 | 16개 | - |
4채널 아날로그 신호 모니터링 기능을 사용하려면 장착해야 하는 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| 1/4W 전압 분배 저항 | R25-R32 | 8개 | - | 직접 자신의 차량에 맞게 저항값을 계산하여 장착합니다. |
STM32의 ADC 최대 입력 전압은 3.3V입니다. 입력할 신호의 전압에 따라 적절한 저항값을 선정하세요.
5V 아날로그 신호를 입력하는 경우 홀수 번호 저항에 470Ω, 짝수 번호 저항에 910Ω을 사용하면 됩니다.
다른 전압을 사용하는 경우, 최대 전압이 3.3V가 되도록 저항값을 계산합니다.
최대 입력 전압 * (짝수 번호 저항값) / (홀수 번호 저항값 + 짝수 번호 저항값) = 3.3 이 되도록 하면 됩니다.
4채널 휠 스피드 모니터링(디지털 파형 주기 측정) 기능을 사용하려면 장착해야 하는 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| LM393P/N 비교기(DIP-8) | U4, U5 | 2개 |
엘레파츠 (₩230) 디바이스마트 (₩550) |
8핀 스루홀(DIP-8) 풋프린트입니다. |
| 1/4W 레퍼런스 전압 분배 저항 | R35, R36 | 2개 | - | LM393 비교기의 -단자에 입력되는 레퍼런스 전압 분배기입니다. 각자 입력할 신호의 구분 전압에 맞게 계산하여 사용합니다. |
| 1/4W 1kΩ 풀업 저항 | R33-R38 | 4개 | - |
다양한 전압의 펄스를 0V / 3.3V로 만들어 STM32가 측정할 수 있도록 하는 비교기 회로입니다.
HIGH / LOW를 구분하는 기준 전압을 R35와 R36으로 전압 분배하여 비교기의 -입력에 사용합니다.
기준 전압을 1V~1.1V로 하려는 경우 R35에 680Ω, R36에 330Ω 저항을 사용합니다.
직접 기준 전압을 설정하려는 경우 기준 전압 = 3.3 * R36 / (R35 + R36) 입니다.
ADXL345 3축 가속도 모니터링 기능을 사용하려면 장착해야 하는 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| ADXL345 가속도 센서 모듈 | U6 | 1개 |
디바이스마트 (₩2,200) 엘레파츠 (₩6,500) |
길쭉하고 양쪽에 핀이 달린 모듈을 사야 합니다. 한쪽에만 6-8개의 핀이 있는 GY-291과 헷갈리지 않도록 주의합니다. |
| 1/4W 2.7kΩ I2C 풀업 저항 | R39, R40 | 2개 | - |
가속도 센서는 기판에 적힌 핀 이름과 센서에 적힌 핀 이름이 일치하도록 방향에 유의하여 장착합니다.
NEO-6M/7M GPS 위치 정보 모니터링 기능을 사용하려면 장착해야 하는 부품 목록입니다.
| 부품명 | 번호 | 수량 | 가격 및 구매처 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| NEO-6M/7M GPS 모듈 | U7 | 1개 |
알파마이크로 NEO-6M (₩3,500) 디바이스마트 NEO-6M (₩5,000) 디바이스마트 NEO-7M (₩13,000) |
NEO-6M이나 NEO-7M이나 거의 차이가 없어 둘 다 사용 가능니다. 모듈 아랫면에 안테나가 부착된 제품은 사용할 수 없습니다. 기본 제공되는 외장 안테나는 사용하지 않습니다. |
| SMA to UMCC 케이블 | - | 1개 | 엘레파츠 (₩6,600) | NEO-6/7M 모듈의 기본 안테나 대신 외장 안테나를 사용하기 위한 케이블입니다. |
| 외장 GPS 안테나 | - | 1개 | 디바이스마트 (₩8,800) | NEO-6/7M 모듈의 기본 안테나 대신 사용하는 외장 안테나입니다. |
하드웨어를 모두 제작했다면 장비에 펌웨어를 업로드해야 합니다.
펌웨어를 빌드하고 업로드하는 방법은 TMA-1 설정 도구 가이드를 참고하여 진행합니다.