고장난 장난감 자동차를 수리해 보았다.

고장난 장난감 자동차를 수리해 보았다. 

이전에 살던 사람이 버려두고 간 것인데, 리모컨으로 조종이 되는 방식인 듯 하고, 12V 납 축전지로 동작되는 장난감 자동차 이다.  충전기도 없었다. 

충전기는 15V 전원 공급장치로 해결하여 잘 가지고 놀 수 있었는데, 어느날 갑자기 전진이 안 되고 후진만 되는 것이었다. 

전진/후진을 컨트롤하는 MOSFET 이 있는데, 일부가 과열되어 탄 것을 확인하였다. 아마도 전진 방향으로 전원을 주는 MOSFET 인듯 하다. 

 

그래서 릴레이를 이용해서 전 후진을 컨트롤할수 있게 개조했는데.. 이제는 컨트롤러도 맛이 갔는지 만충전인데도 배터리컷이 발생하였다. 

결국은 이 컨트롤러를 버리기로 하였고, 발판스위치와 릴레이, IGBT 를 이용한 스위치 회로를 구성해 보았다. 

 

고장난 산업용 UPS 에서 떼어낸 IGBT 이다. 한쪽 채널이 고장난 상태로, 나머지 한쪽 채널은 살아있는 것을 확인할 수 있었다. 

600V 600A 짜리 IGBT 이다. 방열판을 붙여야 하는 제품이지만, 용량에 비해 컨트롤하는 장치가 소규모라서 방열판은 없어도 될 것 같다. 

 

정전압 전원장치의 전압을 12V 로 맞추고, E1 에는 (-)극, (+) 극에 전구를 연결하여 C1 에 연결하고, (+) 극과 G1 을 손으로 잡으면 인체의 저항으로 인하여 전류가 흐르게 되고 G1 이 충전되면서 IGBT 가 도통이 되어 전구가 켜지게 된다. 

G1 과 (-) 를 잡으면 전하가 방전되면서 전구도 꺼지게 된다. 

컨트롤이 잘 되는 것을 확인했으니, 게이트 보호회로를 꾸며 보았다. 

 

IGBT 의 게이트는 정전기나 서지 전압에 매우 약하므로, G1,E1 사이에 10㎌ 커패시터와 100㏀ 저항을 연결한다. 

그리고, 게이트에는 10㏀ 저항을 통하여 (+) 극과 스위치로 연결되도록 하였다. 

스위치를 닫으면 약간의 시간이 흐른 후, 전구가 켜지고, 스위치를 떼면 약간의 시간이 흐른 후 전구가 꺼진다. 

납땜을 하여 연결상태가 떨어지지 않도록 해 주었다. 

 

회로의 시험이 끝났으니 장착을 할 차례이다. 

기존에 연결되어있던 컨트롤러를 떼어낸다. 모터에 연결되는 선과, 전원선은 잘 확인하여 뒤바뀌지 않도록 하였다. 

 

발판스위치에서는 4가닥의 전선이 나왔는데, 2 개의 NO 접점(Normal Open) 이었다. 

컨트롤러를 떼어냈기 때문에, 기존 배선을 발판스위치와 IGBT 간의 연결선으로 활용하기 위하여 도통시험을 진행하고, 전선접속을 통해서 IGBT 까지 연결한다. 

 

장난감 자동차 내부에 남아있는 전선이 많기 때문에 이 전선을 활용하면 번거롭게 케이블 포설을 하지 않아도 된다. 

리모컨 전환 스위치나 핸들 컨트롤 등은 사용할 수 없으므로, 이러한 곳에 사용된 전선을 이어붙여서 발판스위치와 IGBT 를 연결 하였다. 

 

전선 작업이 끝난 후에는 다시 커버를 씌워주었다. 나사 몇 개는 잃어버려서 모두 잠글 수는 없었다. 

 

이제 의자 아래부분을 정리할 차례이다. 

릴레이는 모터의 정역회전을 컨트롤하는 역할을 하고, IGBT 는 모터를 ON-OFF 하는 역할을 한다. 

발판스위치를 누르면 IGBT 가 도통이 되고, 릴레이가 꺼졌을 때에는 전진, 릴레이가 켜졌을 때에는 후진을 한다. 

필요에 따라 멜로디 모듈을 연결하면, 후진시 멜로디가 나도록 할 수도 있다. 

 

장난감 자동차의 전진/후진을 컨트롤하는 스위치이다. 스위치를 켜면 후진이고, 스위치를 끄면 전진이다. 

릴레이가 소모하는 전류를 줄이기 위해서 릴레이를 껐을 때 전진을 하도록 설정하였다. 

 

조립이 완료되어 테스트를 해 보니 잘 동작하는 것을 볼 수 있었다. 

하지만, 단순 ON-OFF 형태여서 출발과 정지가 조금 거칠다. 배터리의 전압을 모니터링할 수 없으므로 약 1시간 가량 놀 수 있는 거리만 운행해야 배터리 손상을 예방할 수 있다. 

사실 충전단자에 대형 배터리를 연결하여 운행하다가 컨트롤러가 손상된 것이기도 하다. 

 

DC 파워서플라이의 전압을 14.4V 로 맞추고, 배터리 충전을 진행하였다. 

완충된 상태였기 때문에 10분 정도 지나자 소비전류가 15mA 가 되었다. (거의 완충되었다는 뜻)

이 장난감 자동차의 구동모터는 브러시가 달린 DC 모터이기 때문에 수명이 길 것 같진 않다.  주변에 남아있던 재료를 재활용하여 수리를 하였기 때문에 비용이 들지 않았으므로, 또 다시 고장이 났을 때에는(모터가 고장인 경우) 미련없이 버릴 수 있을 것 같다.