[DIY] 차량용 코너링 램프 컨트롤러 제작 -컨트롤러와 센서모듈 제작(2/3)

지난 글에서 코너링램프 컨트롤러를 만들기 위한 기본적인 필요사항을 주욱~ 나열 하고, 실제 적용 방법을 알아 보았습니다.
이번 글은 앞서 아이디어와 주어진 조건을 실체화 할 수 있는 '센서모듈', '컨트롤러'를 직접 만드는 방법을 설명 하고자 합니다.

대부분의 내용이 도면, 사진 등으로 많은 것을 전달 가능 할 것으로 생각 되므로 아주 소소한 부분까지는 상세하게 설명 드리지는 못할 것 같습니다.
다만 QM5의 경우 아래 내용으로 쉽게 접근이 가능 할 것으로 생각 되며, 타 차량도 기본 개념은 동일 하므로 실전 DIY에서 제가 했던 여러 고민을 줄여 나갈 수 있을 듯 합니다.

이 내용은 총 3개 글로 나뉘어 져 있습니다.
1. 제작에 필요한 내용 확인
2. 컨트롤러와 센서모듈 제작 [지금 보고 계십니다]

3. 컨트롤러 프로그래밍과 설치

본 내용에 대해서 상업적 이용을 제외한 개인적인 사용에는 아무런 제약이 없이 자유롭게 이용 가능 합니다. 가능하면 링크를 추천드리며, 복사하실경우 출처를 표기 해 주시기 바랍니다. 감사합니다.

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1. 컨트롤러 제작

1.1. AVR - ATMega8 마이컴 사용

값싸고 주변 부품을 최소화 하고, 프로그래밍이 쉬운 마이컴으로서 ATMega8 을 사용 했습니다.
핀수가 상위 버전에 비해서 적어서 포트 구성이 조금 아쉬운데... 구하기 쉽고 싸기 때문에 컨트롤러 핵심 부품으로 선정 했습니다.

1.2. ATMega8 기본 Pin-out 과 입력/출력 구상

A. 출력 - 필수 2개 / 옵션 3개

PD0: Left cornering lamp ON

PD1: Right cornering lamp ON

아래는 optional (Debugging 용)

PD5: 동작 확인 LED

PD6: 회전각 센서 감지 LED

PD7: 속도 센서 감지 LED

B. 입력 - 필수 8개 / 옵션 1개

PC0~PC5: 회전각 6개
(-80,-38,-26,26,38,80)

PD3(INT1): 스피드 1개

PD4: 후진 1개

PD2(INT0): 옵션(최초 회전각 변동 인터럽트로 설계했으나 아래 설명에서는 사용 안합니다.)

옵션기능(폴링방식으로도 실제 사용성에 문제 없음)

위 입력 모두를 TTL IC 7408(4XAND gate) AND 연결해서 - INT 0 연결

[변동 감지용 - 높은 등급 AVR과 달리 Port change detect기능이 없음]

1.3. 회로 구성

만능기판을 기준으로 직접 배치하는 방식으로 그림으로 대신 설명을 드리겠습니다.
이 분야 전문가분들 께서는 CAD를 이용하여 회로도를 그려 올리시겠지만.... 저는 H/W 전공도 아니고, 최종 만능기판 기준으로 회로를 그렸습니다.

[아래 그림은 클릭하면 2배 크기로 확인 가능 합니다.]

회로 설명을 하면 아래와 같습니다.
ATMega8을 기준으로,
우측에 휠각도 센서 연결용 8pin 단자(저는 있던 10pin 단자 사용), 후진상태 연결용 3pin 단자가 위치 하게 됩니다.
오른쪽 바로 옆에 10pin header가 연결되어 AVR ISP 프로그래머와 연결 하도록 했습니다.
좌측에 속도센서와 연결을 위한 포터 커플러 PC817과 주변 부품(저항: 입력 10k, 풀업 4.7k) 위치
좌측 하단에 16MHz 오실레이터(XTAL)와 안정화용 세라믹 20pF 컨덴서, 동작 확인용 LED3개
-사용 LED종류에 맞추어 저항은 별도 사용 하세요.
- R100은 3.3V LED(화이트,블루), R330은 일반 LED(2.1V) 용으로 사용 했습니다.
상단에 트랜지스터 C1815 가 2개 위치하여 좌/우 코너링 램프 릴레이 연결용으로 사용 되었고 릴레이 역전류 방어용으로 1N4004 두개도 연결 되어 있습니다. 또한 출력 확인용 LED가 위치 합니다.
TR2개와 1N4004의 조합은 실물 사진에서와 같이 모터구동용 TR모듈을 사용가능 합니다.
우측 상단에 RJ45 터미널 단자는 일반 단자로 대치 가능합니다.
[저는 편의상 LAN 케이블을 이용하여 차량 전면부 까지 쉽게 연결을 하기 위해 사용 해서 RJ 45를 사용 했습니다.]
좌측 상단의 'Head Light level controller'는 이전에 설명한 수동 조절식 레벨러를 연결하기 위한 단자로, 코너링과는 직접 상관 없는 부분으로 제외 가능 합니다.

1.4. 실제 회로 구성

실물 사진을 다시금 보면 아래와 같습니다.
차량 12V -> 5V 용 레귤레이터 모듈이 좌측에 위치 했고, C1815대신 모터구동 TR모듈을 사용 했습니다. 이때 저항은 4.7k를 사용 해야 합니다. (10k 사용시 다알링턴 구조의 TR모듈 구동에 전류가 부족 하게 되기 때문)
RJ45 대신 4개 짜리 기판 부착형 터미널 모듈을 사용 했습니다.
5.5파이 DC입력째(12V 차량전원) 옆에 핀헤드로 속도 센서를 연결 합니다.
나머지는 앞서 회로 설명과 동일 합니다.

참고로, 기판 뒤 배선상태 참고 사진도 올려 드립니다. (위와 비교해서 좌/우 대칭)
[프린트 기판을 쉽게 만들 수 있는 환경이 없서 이렇게 어지럽게 배선이 날아 다닙니다^^]

2. 센서모듈 제작

2.1. 스티어링센서 배치 도면(각도별 홀센서 고정용)

아래 도면처럼 개별 차량에 잘 숨겨지면서도 고정이 용이하게 센서 배치를 계산하여 개별 각도에 센서를 고정하도록 해야 합니다.

QM5 이외의 차종이라면 해당 차량에 맞도록 확인 후 작업 하셔야 겠습니다.

2.2 도면에 맞추어 플락스틱판 준비

센서를 스티어링 부위에 직접 배치하는 것은 현실적이지 못하므로, 센서 6개를 한번에 모듈로 만들 필요가 있습니다. 이때 가장 좋은것이 플렉시블 기판(flexible printed circuits)이겠지만 헝그리한 일반인들은 접근불가의 영역이고...
얅은 플라스틱판에, 위 도면을 출력후 붙여서 잘라 냅니다. - 주변에서 쉽게 구할 수 있는 파일의 겉표지를 이용 했습니다.

아래 사진은 최초 시도한 QM5용 14cm 크기입니다만. 13.5cm가 더 적합하니 오해 마세요~
(작업 사진 남아 있는게 처음 시도한 14cm 라서...)
홀센서를 6개 각도에 딱딱 맞추어 임시 고정합니다.

1차 제작은 아래와 같이 했으나, 너무 두꺼워서 휠회전 부위와 간섭이 생겼습니다.
보드도 1차 완성분이라 앞서 설명한 보드와는 조금 달리 생겼습니다.(이건 제가 지금도 사용 중인 버전입니다. 추가로 붙어 있는 TTL IC 2개는 최초 디자인과 달리 사용 안하고 있답니다_._)

2.3. 센서모듈 완성

2차 제작은 아래와 같이 했습니다. 참고하시고 실전 제작은 알아서들.... 잘~
홀센서가 워낙 귀하신 몸이라(개당 700원에 육박) 버리지는 못하고 살려 사용 하다보니 조금 아쉽네요.

케이블 고정과 모양잡기는 투명본드(순간접착이 아닌 점성이 강한 E6000 사용)로 고정 했습니다.
실제 장착은 위아래 180도 회전해서 스티어링 부위에 부착 합니다.
*케이블 색상 빨강이 기판 핀 1번 핀(Left 80)과 연결 됩니다. 전원은 모든 홀센서와 연결합니다.

2.4. Hall Effect Sensor 선택 주의점!

제가 주로 구입하는 상점에서는 특정 극에만 반응하는 센서만 판매해서, 실제 장착시에 자석 극성을 확인 한다고 약간의 노력이 필요 했습니다.
이 글 보시는 분들께서는 Hall 센서를 꼭 N/S 극 모두에 반응하는 스위치 방식을 사용하시기 바랍니다.
추천 드리는 부품은 WSH131-XPAN3 (제조:WINSON) [2.4V~26V, NS polarity ]입니다.
자력 유무를 판단하는 버전이며, 자력 세기 측정 버전을 사용 하시면 안됩니다.
참고로 제가 사용한 부품은 A1104EU-T (제조:ALLEGRO) [3.8V~24V S polarity] 입니다.

여기까지가 컨트롤러, 센서 모듈 만들기 작업입니다.
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