Exoskeleton 하드웨어 제작기

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이번 포스트에서는 간단히 14년도에 회로 설계하고 PCB 기판으로 제작하기 까지 과정을 간단히 적어보려 한다. 3년 전 일이라 기술적인 내용은 자세히 생각이 나지 않는다… 추후 기회가 되면 다시 공부해서 포스팅을 해봐야 겠다.
2학년에 orcad로 간단한 artwork까지 해봤지만 실제로 PCB 제작까지 해본 건 이번이 처음이었다.
전자 제품을 만들 때 소프트웨어도 중요하지만 가장 먼저 무엇보다 중요한게 하드웨어이다. 하드웨어쪽에 문제가 있는걸 모르고 소프트웨어를 짜게되면 실타래가 엉키듯 미궁 속으로 빠져들게 된다… 하여 거의 2개월 간의 시간을 온전히 부품검색, 시뮬레이션, 전력계산, artwork을 위한 배선굵기, 부품의 위치, signal line의 길이, 잡음 감소를 위한 Right Leg Drive, gnd hole 배치 그리고 전원부, 아날로그, 디지털의 분리까지 정말 많은 부분을 고심하며 제작했다. 공부는 책, 인터넷 검색, data sheet, 논문 등을 통해 스스로 공부하고 작업했다.
(성격이 꼼꼼하고 워낙 대강하는 걸 싫어하기에 이해가 안 되거나 무엇이 더 좋을지 고민하게 되는 기로에 서게되면 시간도 없는 마당에 고통스러움이 컸다. 이런 성격도 병?!인가 싶다)

생체 신호는 그 크기가 수 uV ~ 수백uV 의 소신호 이기에 이를 증폭해야 하는데 증폭 전에 노이즈를 최대한 억제해야 한다. 그렇지 않으면 노이즈까지 같이 증폭이 되어 사실상 원하는 신호를 얻기 힘들다.

아래 사진은 artwork 작업의 도입부로 부품을 배치해 가는 과정이다.

 아래는 artwork이 끝나고 각 파트를 색으로 표현해 봤다. 초록색(파워부), 노란색(디지털), 보라색(ADC 회로부 – 아날로그), 파란색(필터부 – 아날로그).
필자는 왜 부품배치하고 로우팅하는 것을 artwork라고 하는지 아래 작업물을 보고 느꼈다. 마치 한 편의 예술 작품을 보는듯 한 느낌은 나만 그런걸까?

아래 사진은 PCB 업체에 맡긴 뒤 완성된 PCB 기판이다. (여기서 잠깐 자랑을.. 당시 PCB 업체 사장님이 경력을 물으시길래 학생이라고 했더니 놀라셨고 경험이 얼마나 되냐고 물으셨는데 처음이라고 하니 한 번 더 놀라셨다.. 경력이 몇년 정도는 된 줄 알았다고 하시며 커피도 한 잔 타주시고 칭찬을 아끼지 않으셨다. 현업에 종사하시는분께 큰 칭찬을 받으니 두 달간 밥도 잘 못 먹고, 잠도 거의 못잤던 날이 보상받는 듯해 당시 뿌듯한 마음이 컸었다.)

아래 사진은 부품 하나하나 수땜하고 작동시켜 본 상황이다.
스펙을 간단히 적어보자면..
MCU : DSP28346
ADC : ADS1298(8ch) 24bit x2
블루투스 탑재
rs232 통신
메인보드 2ch 측정 가능
확장보드(4ch) 추가로 4개 장착 가능

아래 사진은 기구부에 하드웨어를 올린 사진이다.

PCB를 제작하면서 기본적인 필터부분의 회로설계는
故 고종득 박사님의 바이오 서라운드 시스템 카페 에서 많은 도움을 받았다.

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