제조 사례

소형 IoT 제품 맞춤용 설계 – 웨글

– 3D 프린터 원격 제어 및 실시간 모니터링 IoT 기기 PCB 설계/개발
– 하드웨어 구성품 크기 최소화를 위한 설계
– KC, CE, FCC 인증

도전 과제
솔루션
고객 혜택
· 35 x 26 x 97mm 크기 안에 하드웨어 구성품 장착
· 앱, 서버와 통신되는 Wi-FI 설정, 개발 난이도 높음
· 다양한 3D 프린터와 호환되어야 함
· 보드 양면 실장, LED 쪽 보드 형태 결합
· 제품에 적합한 안테나 선정, 프로토콜 정의 및 테스트 반복
· 리눅스 커널에 다수의 디바이스 드라이버들 올림
· 제품 크기 변동 없이 구성품 안정적 장착
· 보안, 인증 완료 및 안정적 기능 구현
· 범용성 높은 기기 제작
하드웨어 구성
USB Host, Wi-Fi, 카메라, LED, 메인 보드, SD메모리

웨글(Waggle)은 에이팀벤처스가 개발한 3D 프린터용 리모트 컨트롤러입니다.

웨글은 3D 프린터를 휴대전화나 태블릿 PC에서 원격 제어, 실시간 모니터링할 수 있게 하는 3D 프린터용 IoT 장비인데요. 웨글을 3D 프린터에 꽂으면 와이파이 기능이 없는 보급형 3D 프린터가 인터넷에 연결될 수 있으며, 카메라 센서를 통해 3D 프린팅하는 모습을 원격에서 모니터링할 수 있습니다. 휴대전화에 웨글 앱을 설치하면 여러 명이 한 대의 3D 프린터를 공유하거나 제어할 수 있어 편리하며, 클라우드상에서 3D 파일을 저장, 슬라이싱, 3D 프린터로 전송할 수 있어 공간의 제약 없이 3D 프린터를 사용할 수 있습니다.

다양한 3D 프린터와 호환이 되면서도, 크기가 10cm 이내인 소형 IoT 디바이스를 만들기 위해 메인보드 등 하드웨어 구성품의 크기를 최소화하는 설계와 부품 개발이 필요했는데요.

크리에이터블 전자회로 설계/개발 서비스의 웨글 개발 과정을 알려드립니다.

크기 최소화 설계 – 제품 디자인과 기능 모두 구현

웨글의 전자회로 설계/개발에서 가장 중점을 두었던 것은 제품 크기에 맞도록 보드 사이즈를 줄이고, 부품을 실장하는 것이었습니다.

메인보드 외에도 USB Host, Wi-Fi 안테나, 카메라, SD 메모리 등의 부품이 들어가야 하는 복합적인 IoT 기기였기 때문에 제한된 크기 내에서 부품을 배치하고 보드 사이즈를 줄이기 위해 여러 가지 요소를 고려했습니다.

사양

임베디드 리눅스 기반의 보드에 USB Host, Wi-Fi, 카메라 인터페이스를 추가했고, 보드의 사이즈를 줄이기 위해 부품을 양면 실장했습니다. 카메라의 상태를 나타내는 LED는 쪽보드 형태로 결합했습니다.

웨글 전자회로
웨글 PCB

제품 크기에 맞춰 부품을 설계/개발하면서도 양산성을 확보하기 위해 노력했습니다. 전자회로 양산과 관련된 내용은 크리에이터블 D3 전자회로 설계/개발 내용에서 더 자세히 보실 수 있습니다.

앱, 서버 모두 통신하는 Wi-Fi, 펌웨어 개발

IoT 디바이스를 개발할 때 이더넷(Ethernet) 형태는 와이파이(Wi-Fi)보다 쉽습니다. 와이파이 제품은 설정, 보안, 제품 인증이 복잡하고 개발이 힘듭니다. 문제 발생시 해결을 위한 테스트도 많이 해야 하고, 안테나도 잘 선정해야 합니다.

웨글의 기능 중 하나는 사용자가 웨글 앱을 통해 3D 모델 파일(STL)을 클라우드 공간에 업로드하면, 웨글 서버에서 파일을 바로 슬라이싱해 g코드를 웨글로 전송하는 것입니다. 그래서 언제 어디서나 3D 프린팅을 시작할 수 있죠.

웨글 와이파이
웨글은 앱과 서버 모두 통신하는 IoT 기기

웨글은 이렇게 앱과 서버 모두와 통신해야 하기 때문에 개발 난이도가 높았습니다. 앱, 서버, 웨글간의 프로토콜을 잘 정의하고, 동작을 제대로 하게 만들고, 예외 사항이 생겼을 때의 규정도 해야 하고요. 펌웨어 단위에서 이런 과정을 잘 진행할 수 있도록 개발했습니다.

통신 라인에서 파일 업로드, g코드 등의 데이터가 깨지면 안 되기 때문에 데이터가 깨지지 않고 제대로 보내지는지 확인, 검증하고 응용하는 개발을 진행했습니다. 앱에서도 사용자들이 와이파이 접속을 쉽게 할 수 있도록 AP 리스트를 보여주고 접속할 수 있게 했고요. 안테나도 시험성적서를 보고 적합한 제품을 선정했습니다.

웨글 앱 화면

IoT 제품은 전자회로를 제품 크기에 맞춰 개발하게 될 경우가 많습니다. 제한된 크기 안에 여러 부품이 들어가면서도 문제가 생기지 않고, 양산 후의 AS까지 신경 써서 개발해야 합니다. 앱과 서버와 통신이 원활하도록 부품을 선정하고, 인증하는 과정도 중요합니다.

맞춤형 설계를 고민하고 있다면 크리에이터블의 전자회로 설계/개발 서비스를 지금 찾아주세요.

크리에이터블 사이트

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