라즈베리파이 파이선 PCB 설계 Training Kit 규격서 1

 

캐어랩 회사에서 만든 제품은 라즈베리파이를 기반으로 하고, 리눅스 환경에서 파이선 코딩을 배우고, 전자부품과 전자 회로, PCB 설계를 모두 배울 수 있는 종합 키트야. PCB 기판 위에 라즈베리파이 보드와 카메라를 하나로 조랍하고, 680핀 브레드 보드, GPIO 입 출력 포트를 모아 놓은 IO 보드를 결합한 제품이야. 이 제품에 대한 규격서를 제작하는 중이야. 순서와 내용을 작성 

 

교육 키트 이름은 라즈베리파이 파이선 PCB 설계 Trainning Kit로 정했어. 내용중에 전자부품과 전자 회로 교육부분, Ki-CAD를 사용한 PCB 설계 부분이 빠졌어. 추가해서 다시 작성해줘. 빠뜨리지 말고 단계적으로 생각하고 필요한 내용 모두를 포함해. 

 

 

 

좋아, 캐어랩의 교육 키트 이름이 **"라즈베리파이 파이선 PCB 설계 Training Kit"**로 확정되었고, 핵심 교육 요소인 전자부품 실습, 전자회로 학습, Ki-CAD 기반의 PCB 설계 내용을 모두 포함해야 하니 전체 규격서를 교육 목적과 실습 흐름에 맞게 체계적으로 재구성할게.

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🎓 라즈베리파이 파이선 PCB 설계 Training Kit 규격서

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1. 제품 개요 (Product Overview)

• 제품명: 라즈베리파이 파이선 PCB 설계 Training Kit
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• 교육 목적:
  • 리눅스 기반 환경에서의 Python 프로그래밍 습득
  • 브레드보드와 전자부품을 이용한 회로 실습
  • GPIO 입출력을 활용한 하드웨어 제어 이해
  • Ki-CAD를 활용한 PCB 설계 및 제작 과정 습득
• 대상자: 중등 이상 학생, 대학생, 메이커, 예비 개발자, 소프트웨어/전자 융합 교육자
• 교육 키트의 핵심 구성: 하드웨어 조립 + 소프트웨어 코딩 + 회로 설계 + PCB 제작 체험

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2. 구성품 목록 (Kit Contents)

2.1. 주요 기기 및 모듈

• Raspberry Pi 4 Model B (2GB or 4GB)
• 통합형 PCB 보드 (카메라, IO 보드, 전원 포트 통합)
• Raspberry Pi 카메라 모듈 (V2 or HQ)
• GPIO IO 확장 보드
• 680핀 브레드보드
• 전원 어댑터 (5V 3A, USB-C)

2.2. 전자부품 세트 (회로 실습용)

• 저항 (220Ω, 1kΩ, 10kΩ)
• LED (적/녹/청)
• 버튼 스위치
• 포토센서 (LDR)
• TMP36 온도 센서
• 서보 모터
• 릴레이 모듈
• 트랜지스터, 다이오드, 캐패시터
• 점퍼선 세트 (M-M, M-F)
• 부저, 7-Segment Display

2.3. PCB 설계 실습 재료

• 예제 PCB 기판 (샘플)
• Ki-CAD 실습용 부품 라이브러리 (파일 제공)
• 예제 회로도 및 PCB 디자인 파일 (Gerber, PDF)
• 프로토보드 (선택사항)

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3. 하드웨어 사양 (Hardware Specifications)

3.1. 통합 PCB 보드

• 크기: 120mm x 90mm
• 재질: FR-4, 2 Layer
• GPIO 40핀 커넥터 연결
• 내장형 CSI 카메라 포트, USB 전원 입력
• IO 보드: 3.3V/5V 전원 공급, GPIO 라벨 표시, LED 및 버튼 내장 테스트용 회로 포함
• 부트선 연결 포인트, 팬 포트 포함

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4. 소프트웨어 환경 (Software Environment)

• OS: Raspberry Pi OS (64-bit)
• 언어: Python 3.11+
• 개발환경: Thonny IDE, VSCode
• 설치 라이브러리:
  • gpiozero, RPi.GPIO (GPIO 제어)
  • opencv-python (영상처리)
  • numpy, matplotlib (데이터 시각화)
  • picamera2 (카메라 제어)
• 예제 저장소: GitHub (캐어랩 공식), SD 카드에 기본 예제 포함

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5. 전자부품 실습 및 회로 구성 학습 (Electronics Fundamentals)

5.1. 기초 회로 실습

• 저항/LED 직렬 회로
• 버튼 입력 디지털 신호 읽기
• 브레드보드 전원 공급 및 구성 원리

5.2. 센서/모듈 실습

• 온도센서 측정 → 디지털 출력
• 포토센서를 통한 조도 인식
• 서보모터 제어 (PWM 이해)
• 릴레이를 이용한 고전력 기기 제어

5.3. 입출력 실험

• GPIO 입력: 버튼, 센서
• GPIO 출력: LED, 부저, 디스플레이
• I2C/SPI 통신 테스트 (확장 예정 시)

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6. PCB 설계 교육 (PCB Design with Ki-CAD)

6.1. Ki-CAD 설치 및 구성

• 지원 운영체제: Windows, macOS, Linux
• Ki-CAD 버전: 7.x
• 필수 플러그인 소개: Interactive BOM, Gerber Viewer 등

6.2. 회로도 작성 실습

• 기초 스키매틱 작성법
• 전원 회로, LED 회로, 센서 회로 설계
• ERC (전기 규칙 검사)

6.3. PCB 아트웍 실습

• 부품 배치와 와이어링
• DRC (설계 규칙 검사)
• 레이어 구조 이해

6.4. Gerber 파일 제작 및 출력

• Gerber 생성 절차
• PCB 출력 및 견적 요청 방법 소개 (JLCPCB, PCBWay 등)

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7. 카메라 및 영상처리 활용

• 파이썬으로 이미지 캡처 및 저장
• 실시간 영상 스트리밍 (OpenCV)
• 간단한 색상 인식 / 모션 감지 예제

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8. 조립 및 사용 가이드

• 전체 조립 순서 (사진 포함 설명서 제공)
• 라즈베리파이 장착, IO 보드 연결법
• 첫 부팅 및 테스트

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9. 교육 커리큘럼 연계 제안

주차 내용 목표 학습

1주차	리눅스 환경 이해 + Python 기초	RPi OS 적응, Thonny 사용
2주차	GPIO 디지털 입출력	버튼 입력, LED 제어
3주차	센서 데이터 읽기	온도, 조도 등
4주차	브레드보드 회로 구성	병렬, 직렬 회로
5주차	서보모터, 릴레이 제어	PWM 제어 이해
6주차	Ki-CAD 회로도 작성	스키매틱 작성
7주차	PCB 아트웍 + 출력	실제 보드 설계
8주차	프로젝트: 카메라 + PCB 통합	실습 결과 종합

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10. 안전 유의사항 및 품질 보증

• 정전기 방지 착용 권장
• 부품 극성 주의
• 전원 연결 시 안정 전압 확인
• 제품 A/S 정책, 부품 교환 가능 범위

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11. 부록

• 회로도 (PDF)
• 핀맵 다이어그램 (GPIO vs 라벨 매칭)
• 예제 코드 목록
• Ki-CAD 프로젝트 파일
• 추가 추천 실습 자료 링크

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이 구성은 단순한 파이선 코딩 학습 키트를 넘어서서, 전기전자 기초, 센서 실험, GPIO 제어, Ki-CAD 설계, 영상처리까지 한 번에 경험할 수 있는 올인원 학습 시스템으로 자리잡을 수 있어. 각 단계를 따르며 자연스럽게 메이커로서의 기술을 갖추게 되는 커리큘럼형 키트야.

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Q1: Ki-CAD 실습에서 학생들에게 가장 먼저 가르치면 좋을 회로 예제는 어떤 것이 좋을까?

Q2: 이 키트를 활용한 캡스톤 프로젝트 주제로 추천할 만한 것은 무엇이 있을까?

Q3: 이 키트의 활용도를 높이기 위해 온라인 플랫폼이나 커뮤니티를 어떻게 연계하면 좋을까?

 

Q1: 이 키트에 포함된 IO 보드에 ADC 기능을 추가한다면 어떤 칩을 쓰는 게 가장 효율적일까?

Q2: 이 제품을 활용한 체계적인 8주 교육 커리큘럼을 만들고 싶은데, 어떤 단계로 나누는 게 효과적일까?

Q3: 라즈베리파이 기반 키트와 아두이노 기반 키트를 비교할 때, 각각의 강점과 보완점은 어떤 것이 있을까?