Kiro Building Note 15

요약

v1.3에서 메커니즘 5개, 개발 4개 더 하고! 파워 안정화시키고! KC인증 시료 내일 보내서 2-3주 내로 인증 따고! 배송할 준비까지 다 끝내보자!

10/31까지 다 해보자! 그럼 10월 목표 달성이다.

1 메커니즘

1.1 다양한 세로 길이의 책 지원

  • 현재 세로 (21-23cm), 가로 (12~15cm), 두께 (~3cm)까지 지원
  • 가로, 두께는 추후에

⇒ 피니언 크기 더 키우기

1.2 vpressarm 진입 시 가끔 넘긴 페이지 밑으로 들어감

  • 위에서부터 아래로 눌러주는 방식으로 vpressarm 설계

1.3 레일로 인해 책 방향 틀어지지 않도록

  • 중간에도 레일 붙여서 책등 딱 잡아주도록

1.4 프레스 암이 누를 때 종이 파손 위험 있음

  • v-cradle arm housing에 1cm 패딩 추가

1.5 리프트암팁 내구성 향상

  • 현재 테이프를 쓰는 것이 내구성이 낮음
  • 어떻게 향상시킬까?!

2 개발

2.1 제어 고도화

  • 리프팅 판단 정확도 95% 이상
  • 터닝 판단 정확도 95% 이상

2.2 UX 개선

  • 연결 끊겼을 때 카메라 초기화
  • Wifi 연결 속도 향상
  • 기타?

2.3 리프트 시도 횟수 줄이기

  • 리프트 파라미터 업데이트 알고리즘 개선

2.4 OCR

DeepSeek OCR: https://deepseekocr.app/

PaddleOCRVL: https://huggingface.co/spaces/PaddlePaddle/PaddleOCR-VL_Online_Demo

PaddleOCR-PP: https://huggingface.co/spaces/PaddlePaddle/PP-StructureV3_Online_Demo

DeepSeek-OCR이 제일 좋다! DeepSeek-OCR로 교체

3 Undervolt

1️⃣ 문제 요약

  • 구성:
    • 5V / 6A 어댑터 1개
    • Raspberry Pi 3B+, 서보모터 MG90S × 7개, WAGO 커넥터 분배
  • 증상:
    • 모터 여러 개 구동 시 끊김 / 스로틀(0x50005) / 카메라 버벅임
    • 어댑터, Pi 모두 뜨거움 → 전압 강하로 인한 언더볼티지

서보모터와 파이가 같은 파워를 쓰게 되면서 서보모터 구동 시 파이의 전압강하로 인한 문제. 이전 구성으로는 문제 없었음.

2️⃣ 근본 원인 분석

vcgencmd 이용해서 스로틀 원인 파악

nvitop 같은 kiromon daemon 대시보드 만듬

⇒ 확인 결과 열인 줄 알았으나 undervolt 문제였음

비트 위치 의미 설명
0x00001 현재 언더볼티지 전압이 부족함 (Pi 전원 불안정)
0x00002 현재 스로틀링 중 온도 과열 또는 전압 문제로 CPU 클럭이 낮아짐
0x00004 현재 주파수 제한 중 전원 부족/온도 제어로 주파수 제한 중
0x00008 현재 소프트리밋 중 전원 부족으로 부하 제어 중
0x10000 과거 언더볼티지 발생함 한 번이라도 전압이 낮았던 적 있음
0x20000 과거 스로틀링 발생함 한 번이라도 클럭이 떨어진 적 있음
0x40000 과거 주파수 제한 발생함 주파수 제한이 있었음
0x80000 과거 소프트리밋 발생함 한때 전원 부족 상태였음
구간 문제 결과
어댑터 → 터미널 → WAGO 배선 저항/임피던스 ↑ 서보 부하 시 5V → 4.4~4.5V로 낙하
WAGO → 모터 서보 피크 전류 (각 1A+) 전원 노이즈·리플 유입
Pi + 서보 전원 공유 순간 전류 피크 Pi 전원 불안정, throttled 발생

👉 핵심: “공유 전원 구조에서의 순간 전압강하”

→ 파이 안정전원 확보가 최우선.

3️⃣ 용어 정리

용어 설명
발열 (Heat Generation) 전류 흐름으로 발생하는 열 (전기적 손실)
방열 (Heat Dissipation) 발생한 열을 공기 중으로 내보내는 과정
임피던스 (Impedance) 교류 저항 (전선·커넥터·배선길이 등 포함)
인덕턴스 (Inductance) 전류 변화에 대한 저항 성질 → 서보처럼 급격한 전류 변화에 전압 출렁임 유발

4️⃣ 개선 전략 요약

단계 목적 조치
1단계 – 노이즈 필터링 서보 전류 리플 흡수 WAGO 근처에 전해 1000µF ×3 + 세라믹 0.1µF ×2
2단계 – 전압강하 보정 Pi 입력 전압 ≥4.9V 유지 쇼트키 다이오드 or 아이디얼 다이오드 사용
3단계 – 전압 안정화 부하 상관없이 5.2V 고정 Buck-Boost(승강압) 모듈 사용
4단계 – 배선 개선 저항 최소화 18–20AWG 굵기, 길이 <30cm, 스타형 분배
5단계 – 소프트웨어 측면 피크 분산 모터 순차 구동, 가감속 적용

5️⃣ 캐패시터 구성 (서보 노이즈 제거)

위치: 터미널블록 → 캐패시터 → WAGO 커넥터

  • 전해 1000µF 10V 이상 × 3개 (병렬)
  • 세라믹 0.1µF (104Z 등) × 2개
  • 다리는 짧게 잘라서 +/− 극성 맞춰 꽂기
  • 이유:
    • 전해 → 저주파 리플
    • 다리 자르는 이유: 가까운 위치일수록 효과↑ (임피던스↓)

전해 3개 이유

항목 큰 캐패시터 하나 여러 개 병렬
용량 크다 (예: 4700µF) 합쳐도 비슷 (3×1000µF=3000µF)
ESR (내부저항) 높음 병렬이면 낮아짐 (전류 분담)
응답 속도 느림 여러 개면 조금 더 빠름
내구성 한 개 과부하 시 손상 분산되어 수명 ↑
전류 피크를 빠르게 처리하려면 ESR이 낮고 응답이 빠른 여러 개 병렬이 유리해서

세라믹 → 고주파 노이즈

항목 전해캐패시터 (Electrolytic) 세라믹 캐패시터 (Ceramic)
유전체(Dielectric) 액체 전해질 + 산화막 세라믹(고체)
전극 면적 넓지만 얇은 금속박 접힘 얇은 세라믹 층 수십~수백 겹
리드 길이 길다 (수 mm~cm) 매우 짧다 (내부 적층 구조)
ESR (내부저항) 높음 (수십 mΩ~수 Ω) 매우 낮음 (mΩ 단위 이하)
반응 속도 느림 (µs~ms급) 빠름 (ns~µs급)
용량 범위 크다 (µF~수천 µF) 작다 (pF~수 µF)
주파수 대응 저주파(느린 변화)에 강함 고주파(빠른 변화)에 강함

비교 항목 전해캐패시터 세라믹 캐패시터
주요 역할 큰 전류 피크 완충 고주파 리플 억제
응답 속도 느림 (ms급) 빠름 (ns급)
ESR 높음 매우 낮음
용량 작음
같이 쓰는 이유 주파수 대역 전체 안정화 서로 보완관계

6️⃣ 다이오드 적용 (간단 보호 + 전압보정)

항목 설명
용도 역류 방지 + 미세한 전압 드롭(0.2~0.3V)로 노이즈 완화
추천 부품 1N5822, MBR340, MBR540 (3~5A급)
위치 Pi로 가는 +선 직렬 (띠가 Pi 방향)
주의 0.2~0.3V 전압낙하 있음 → 어댑터 5.1V 이상 필요

7️⃣ 전압강하 문제 해결 최종 단계: Buck-Boost 모듈

선택 이유

  • 서보 부하와 상관없이 Pi에 항상 5.2V 공급
  • 어댑터 5V 입력이어도 내부에서 자동 승압
  • 리플과 전압낙하 완전히 차단

8️⃣ 모듈 후보 비교

모델 특징 적합도
LTC3780 (SZH-EK334) 동기식, 7A, 효율 95–98%, 리플 50mVp ⭐⭐⭐⭐⭐ (최적)
EK331 (LCD형) 3A, LCD표시, 효율 88% ⭐⭐⭐ (중간)
EK341 (3A 기본형) 저가, 리플 큼 ⭐⭐ (테스트용)
최종 추천:

🔹 [OEM] LTC3780 7A Buck-Boost (SZH-EK334)

완전 자동 승강압 + 동기식 정류 → 발열·리플 최소.

9️⃣ 연결 구조 (최종 안정 버전)

[5V 6A Adapter]
      │
      ├──→ [ 터미널블록 + WAGO ] → 서보모터 ×7
      │         ↑
      │         └─ 전해 1000µF ×3 + 세라믹 0.1µF ×2
      │
      └──→ [ LTC3780 Buck-Boost Module ]
                 │
                 ├── IN+ : 어댑터 + (터미널에서 분기)
                 ├── IN− : 어댑터 − (공통 GND)
                 │
                 ├── OUT+ : Raspberry Pi GPIO 2 or 4 (5V)
                 └── OUT− : Raspberry Pi GPIO 6 or 9 (GND)

추가 팁:

  • OUT단에 전해 1000µF + 세라믹 0.1µF 병렬 추가
  • 트리머로 5.20V 세팅 (멀티미터 확인 후 고정)
  • micro-USB 전원선은 반드시 제거 (동시 연결 금지)
  • vcgencmd get_throttled = 0x0 → 안정화 확인

BOM

분류 품목 가격(원)
쇼트키 다이오드 1N5822 126원 / 10개
세라믹 캐패시터 60원 x 10
전해 캐패시터 EEUFR1A102L 781원 x 15
벅부스트 컨버터 LTC3780 19,200원

대체 옵션 요약

방식 장점 단점
1. 다이오드만 사용 단순, 싸다 4.7V 이하로 떨어지면 스로틀 발생
2. Buck-Boost만 사용 완벽한 안정화 가격↑, 약간의 발열
3. 전원 분리 (2어댑터) 전압 간섭 0 어댑터 2개 불편
4. 9V 어댑터 + Buck 변환 효율 최고 어댑터 교체 필요

✅ 최종 결론

항목 선택 이유
전원 안정화 방식 LTC3780 Buck-Boost (5.2V 출력 고정) 완전 자동 승강압, 고효율
보조 안정화 부품 전해 1000µF×3 + 세라믹 0.1µF×2 리플 억제
보호 부품 (선택) 1N5822 쇼트키 or 아이디얼 다이오드 역류·노이즈 보호
배선 굵기 18~20 AWG (짧게) 전압낙하 최소화
측정 검증 vcgencmd get_throttled → 0x0 정상판정
🔹 요약 한 줄:

“5V 어댑터 하나로, LTC3780 + 1N5822 쇼트키 다이오드로 Pi만 5.2V 고정 공급.

WAGO에 캐패시터 달고, GND 공통 유지.

→ 발열·리플·전압낙하 전부 해결.”

4 Production

4.1 Material Management

분류 품목 용도 가격(원) 보유 수량
💻 제어 보드 Raspberry Pi 3 B+ 전체 시스템 제어 61,050 5개
💽 저장 장치 SanDisk microSD OS / 코드 / 데이터 저장 6,100 5개
🎥 카메라 라즈베리파이 카메라 모듈 v1, FFC케이블 1m 페이지 이미지 캡처 3,180 + 6,460 = 9,640 2개 / 2개
⚙️ 구동부 MG90S 서보모터 ×7 리프트, 턴, 홀드, 프레스 암 제어 14,000 50개
🔌 전원 DC 5V 6A 어댑터 (TY0506000Z1MN) 전체 전원 공급 15,800 5개
🧠 회로/케이블 점퍼 케이블, WAGO 221-420, 터미널 블록 잭, DC전원 2분배 케이블, DCtoUSB2.0 5핀 젠더, 쇼트키 다이오드, 세라믹 캐패시터, 전해 캐패시터, 벅부스트 컨버터 전원 분배 및 연결 200x17 + 2000x2 + 220x2 + 4,000 + 1,020 + 126 + 60x2 + 781x3 + 19200 = 34,600 30개 / 0개 / 0개 / 0개 / 0개
🏗 프레임 MDF 6T (300×1200mm) 본체 플레이트 7,900 5개
🏗 구조물 PVC 닥트 40×30mm (0.5m) 넥 구조 1,300 5개
🧵 재료 BambuLab PLA Basic 3D 프린팅 부품 5,000 2kg
총합 155,000

5대 더 만들 수 있도록 추가 구매

카메라 ⇒ 카메라 모듈 +3, FFC케이블 +3

회로/케이블 ⇒ 점퍼케이블 수수 WAGO 221-420 +15, 터미널 블록 잭 +5, DC전원 2분배 케이블 +5, DCtoUSB2.0 5핀 젠더 +5, 쇼트키 다이오드 +10, 세라믹 캐패시터 +10, 전해 캐패시터 +15, 벅부스트 컨버터 +1

(벅부스트 컨버터는 하나 테스트 이후 추매)

4.2 Pricing

생산에 3시간 소요

v1.2: 149,000원

v1.3: 199,000원

5 Fulfillment

5.1 Packaging

  • 완충재 / 스티로폼 / 박스 / 테이프 구매
  • 흔들림 및 낙하 테스트
    • 이리저리 흔들고 50cm 정도 높이에서 던져도 잘 동작함

5.2 Shipment

  • CU 택배

6 KC인증

  • 10/20 - 라즈베리파이 NDA 완료
  • 신청 - 전화 완료
  • 10/22 시료 배송