Making & Invention
고장 난 무선 청소기 수리 + 전원 회로 우회 및 외부 대용량 배터리 개조
Upcycling & Modification
https://www.youtube.com/watch?v=Ptt4o1Jq0wU
미쳐버린 청소기 되살리기
Summary
배터리 팩과 내부 회로 문제로 작동하지 않게 된 무선 청소기의 기존 전원 경로를 우회하고, 외부 대용량 배터리와 승압 회로, 별도의 속도 제어 장치를 연결해 다시 사용할 수 있도록 개조한 프로젝트입니다. 기존 제품을 폐기하는 대신 모터와 청소기 본체를 재사용하면서 외부 전원 시스템으로 구동하도록 재구성했습니다.
Purpose / Goal
약 4년간 사용한 뒤 배터리 셀 이상과 내부 회로 손상으로 전원이 켜지지 않게 된 무선 청소기를 폐기하지 않고 다시 작동시키는 것이 목적이었습니다. 기존 배터리 팩과 전원 회로를 그대로 복구하는 대신 모터 구동에 필요한 전원과 제어 신호를 외부에서 공급하고, 더 큰 용량의 배터리를 사용할 수 있는 구조로 변경하고자 했습니다.
Concept
고장 난 배터리 팩과 기존 전원 공급 경로를 복원하는 대신 이를 우회하는 Bypass 방식을 선택했습니다. 청소기 모터 구동부에 필요한 전원을 외부 배터리와 승압 회로에서 별도로 공급하고, 기존 버튼 제어 대신 외부 컨트롤러에서 모터 속도 제어 신호를 전달하도록 구성했습니다.
Mechanism
외부 리튬이온 배터리 팩의 전압을 승압 회로인 Step-up Converter를 통해 높여 청소기 모터 구동부에 공급합니다. 모터의 속도 제어 입력에는 별도의 서보 컨트롤러에서 생성한 제어 신호를 전달하며, 컨트롤러 조작에 따라 모터 회전속도와 흡입력이 변하도록 구성했습니다.
Design
고장 난 기존 배터리 팩과 사용하지 않는 회로 연결을 본체에서 분리하고, 청소기 내부 공간을 외부 전원과 모터 구동부를 연결하는 배선 경로로 활용했습니다. 외부 배터리와 연결되는 전선을 본체 밖으로 인출하고, 사용 중 조작할 수 있도록 속도 제어용 컨트롤러를 본체 파지부 주변에 배치했습니다.
Build Process
무선 청소기 본체를 분해해 내부 회로 상태와 배터리 셀 전압을 점검했습니다.
문제가 있는 기존 배터리 팩과 사용하지 않을 전원 회로 연결을 분리했습니다.
모터 구동에 필요한 전원선과 속도 제어 신호선을 확인해 외부 배선을 연결했습니다.
외부 배터리와 승압 회로를 연결하고 모터 구동에 필요한 출력 전압을 조정했습니다.
모터의 제어 입력에 서보 컨트롤러를 연결해 수동으로 회전속도를 조절할 수 있도록 구성했습니다.
배선을 정리하고 본체를 다시 조립한 뒤 외부 배터리를 연결해 모터 구동과 속도 조절을 테스트했습니다.
Challenges & Solutions
배터리 팩의 셀 상태가 균일하지 않고 기존 전원 계통을 통해 정상적으로 구동할 수 없는 문제가 확인되었습니다. 개별 배터리 셀과 기존 시스템을 원상 복구하는 대신 외부 배터리와 별도의 전원 경로를 구성해 모터를 다시 구동하는 방향으로 변경했습니다.
기존 전자식 조작부를 그대로 사용할 수 없어 모터 속도를 제어하는 방법이 필요했습니다. 모터의 제어 입력에 별도의 서보 컨트롤러를 연결해 다이얼 조작으로 회전속도를 변경할 수 있도록 구성했습니다.
Materials
전선, 절연 테이프 및 배선 절연재
Components
Tools & Processes
Disassembly, Voltage Measurement, Wiring, Circuit Bypass, Voltage Adjustment, Reassembly, Operation Testing
Specifications
Estimated Usage Time: 약 5시간, 이론 계산값
Original Usage Time: 약 15분
Result
기존 배터리와 전원 계통 문제로 작동하지 않던 무선 청소기에 외부 배터리와 별도의 전원 회로를 연결해 모터를 다시 구동하는 데 성공했습니다. 외부 컨트롤러를 이용한 속도 조절도 작동했으며, 배터리 용량을 기준으로 한 계산에서는 기존 약 15분보다 긴 약 5시간의 사용 시간이 예상되었습니다. 다만 실제로 5시간 연속 운전한 결과가 아니라 이론 계산값입니다.(무게가 15kg이 되어 운동까지 할 수 있는 것은 덤)
Topics
회로 우회(Circuit Bypass), 승압 회로(Boost Converter), 외부 배터리 시스템(External Battery System), 모터 속도 제어(Motor Speed Control), 서보 컨트롤러(Servo Controller), 배터리 개조(Battery Modification), 업사이클링(Upcycling)