커뮤니티에서 ZimaBoard 주변기기에 대한 수요가 많다는 점을 확인했으며, 그중에서도 무정전 전원 장치(UPS)가 주요 관심사 중 하나였습니다. 여기 커뮤니티 제작자 CP0204가 만든 매우 작고 정교한 스마트 UPS를 여러분과 공유하고자 합니다.
프로젝트 배경:
CP0204가 사용하는 ARM 박스와 ZimaBoard 단일 보드 서버 같은 여러 장치는 대부분 12V 직류 전원 공급 장치를 사용합니다. 갑작스러운 정전 시 장치의 작동 상태 손상과 기계식 하드 드라이브 데이터 손실을 방지하기 위해 CP0204는 지능형 UPS 전원 공급 장치를 백업 전원원으로 개발하기로 결정했습니다.
설계 개념:
CP0204는 통합 설계를 위해 성숙한 전자 모듈을 사용하기로 했습니다. 단순히 백업 전원만 제공하는 일반 UPS와 달리 CP0204의 설계는 더욱 지능적입니다:
- 정전 시 USB 인터페이스를 통해 장치에 종료 명령을 능동적으로 전송
- 앱을 통한 작동 상태 원격 모니터링 지원
- 원격 전원 차단을 위한 전원 출력 원격 제어 지원
하드웨어 설계:
주요 부품:
- ESP32 S2 Mini: 전체 시스템 제어 칩
- 12V UPS 모듈: 백업 전원 공급
- 12V에서 5V 변환 모듈: ESP32 전원 공급
- 2개 18650 배터리 홀더
- 릴레이 및 기타 부품
(설계 도면, 일부 모듈 미표시)
작동 원리:
ESP32는 입력 전압을 지속적으로 감시합니다. 입력 전압이 12V 미만일 때 정전을 감지하고 UPS 모듈을 활성화하여 2개의 18650 배터리로 전원을 공급합니다. 또한 배터리 잔량이 낮을 때는 USB 인터페이스를 통해 장치에 종료 명령을 보내 장치가 안전하게 종료되도록 합니다.
Wi-Fi 기능도 추가되어 앱을 통한 상태 원격 모니터링과 전원 출력 제어가 가능합니다.
구현 효과:
CP0204는 맞춤 설계한 인쇄회로기판(PCB)에 납땜하고 제어 프로그램을 올린 뒤 반투명 케이스에 포장하여 작고 실용적인 지능형 UPS 전원 공급 장치를 완성했습니다.
장치에 연결하면 정전을 자동으로 감지하고 장치에 종료를 알려 데이터 손실이나 장치 손상을 방지합니다. 작동 상태는 언제든지 앱을 통해 확인할 수 있으며 전원 출력도 원격으로 제어할 수 있습니다.
ZimaBoard의 낮은 전력 소모 덕분에 두 개의 18650 배터리 전원으로도 정전 후 정상 종료가 가능합니다.
요약:
모듈식 설계 개념을 통해 CP0204는 지능형 UPS의 핵심 기능을 추상화하고 적절한 성숙 모듈을 선택해 통합함으로써 프로젝트 시제품을 완성했습니다. 일반 UPS와 비교해 CP0204의 설계는 더욱 지능적이며, 상태 모니터링, 장치 보호 및 원격 제어를 위한 소프트웨어와 하드웨어 확장 기능을 갖추고 있습니다.
