[스텝모터] 모터제어 이렇게 하면 됬을까?

첫 직장에서의 스텝 모터를 이용을 해서 무엇을 제어를 한다는 것은

참 힌든일인것이다.

 

기상관련 일을 첫 직장에서 프로젝트를 맡게 되었다.

(자료출처 : 관측노장 > 본청 > 기상청 시설 미리보기 > 기상청체험학습 > 지식과배움 (kma.go.kr) )

이렇게 생긴것에는 안에는 비를 측정 할수 있는 제어 시스템이 기계식으로 들어가 있다.

 빗물이 모이고 그것을 티핑컵에 의해서 강우량 단위인 0.5mm 씩 데이터를 쌓는 데이터 로거를 같이 겸하고 있다.

(자료출처 : 우량계는? : 네이버 블로그 (naver.com))

  그림과 같이 티핑컵을 모터를 제어를 해서 움직일수 있게 하는것이 큰 포인트 인것이다.

이 시스템은 특허로 등록이 되어 있으며 권리로 보호를 받고 있다.

전부를 공개르 하지 못하지만은 에피소드 는 충분히 공개를 하거나 문제가 없을거 같아이렇게 

에피소드를 공유를 해본다.

 

모터의 제어를 통해서 티핑컵을 물리적으로 제어를 해야한다.

내가 해본 프로젝트는 일반적으로 마우스(라인트레이서) 등 을 제어를 해서 전진 후진 좌우 등을 하는경우 인것이다.

 

물리적으로 오른쪽에서 왼쪽우로 왼쪽에서 오른쪽으로 방향을 기억하고 이거을 제어 한다는것은 쉽지 않을 것이다.

왜나하면 평상시에는 모터가 티핑컵에 제어(힘)을 받지 않고 내가 월할때 티핑컵을 제어를 해서 그애 대한

보상값을 얻어야한 하는것이다.

초반에는 회로 작성에는 문제가 없었다. 일반적으로 모터를 제어를 한다면 공개되어 있는 회로도가 많고

이미 충분히 검증된 드라이버들이 충분히 자료를 가지고 있었다.

하지만 충분히 모터가 공급이 되어야 하고 공간이 협소하여 모터의 선태이 중요했다.

그 당시에 모터 선정은 가격과 크기 같은 것을 고려 한다면 소형 프린터에서 많이 쓰이는 모터를

알리나 타오바오에서 즉 중국에서 많이 팔려서 그것을 수입해서 파는 판매하시는 분들이 있었다.

그정보를 찾고 확인해본결과 제작하고 있는 제품과 정확하게 떨어 졌고 이 제품이 재고가 많아서 

가격도 저렵하고 힘도 좋고 모든 것이 지금 만들고 있는 프로젝트랑 충분히 결합되고 좋은 결과가 낼것이라는

것을 확인하고 제품을 제작 및 테스트에 돌이 충분히 좋은 결과를 만들어 낸던 것이다.

□ 적용 프로젝트 : 자가점겅 강우량계

강우 측정을 위한 강수량계에 물리적인 힘을 가해서 점검을 할수 있는 프로젝트

 
□ 사용했던 드라이버 솔루션 : 

1차버전 SLA7026 -> 대중적인 드라이버

2차버전 ULN2003 -> 아두이노 시절 최고의 드라이버

□ 사용했던 이유 : 

 

 1차버전 SLA7026

   2008년도 AVR PIC 8051 을 가지고 프로젝트 진행

   장점 : 가격이 저렴 / 많은소스(마우스/라인트레이서)

   담점 ; 열이 많이 발생 / 크기

 

2차 버전 ULN2003

   2013년도 아두이노 를 가지고 프로젝트 진행(AVR)

   장점 : 가격이 저렴 / 많은소스(아두이노 프로젝트) / 크기 및 전압 등 감소

   단점 : 상업용 소스로의 젼환작업 / 가격 저렴

 

   초기 버전은 대중적인 7026 IC 를 사용을 해서 제작을 하였다. 이것은 대학 생활중 마우스 라인트레이서 많이 사용되고 있는

   모터 드라이버이다. 크기는 크지만 전류 전압만 잘 맞추어 주면 정말 좋은 드라이버 이다.

   물론 열이 많이 발생하여 문제가 있지만 구조만 잘 잡으면(방열판) 충분히 사용할수 있다.  초창기 모델은 이렇게

   손쉬우 제품으로 제작을 하였지만 정해진 공간에 제품을 넣다 보니 너무 협소하여 부품들이 정말 많이 사용 되었다.

   두번째 버전은 아두이노 등장으로인해 크기 및 전압을 획기적으로 줄일수 있는 변화가 생겨서 기존 크기보다 약 50% 정도의 크기로

   똑깥은 기능을 사용을 할수 있게 되었다.

   시대에 따르 제품에 따르 회로도 사용기획 등등 변화가 많다. 많은 기술들이 있겠지만 그 기술을 사용자가 어떻게 

   사용함에 따르 표현 방식 이 많이 바뀌게 된다.

 

 

사진 출처 ㅣ( https://m.blog.naver.com/atago59/221878507994)

3상 스텝모터 파일 참고하여 이렇게 만들어 보았습니다.

3상 이나 4상이나 틀린것은 모터의 주는 신호를 바꾸는 것입니다.

최정적으로 사용된 모터는 28byj-48 이며 이 데이터를 기준으로 모터 제어를 해보게습니다. 

 

이모터를 사요하는 당시에는 가장 기본적인 기능으로 가장 쉽고 빠르고 오동작이 없는

WAVE DRIVE 방식으로 제품을 동작을 하였고 제품에 오류 없이 잘 동작을 하고있다.

 

모터의 스펙은 다음과 같습니다.

정격전압 : 5VDC
위상수 : 4
속도변동비 : 1/64
보폭 : 5.625° /64
주파수 : 100Hz
DC저항 : 50Ω±7%(25'C)
Idle In-traction Frequency : > 600Hz
Idle Out-traction 주파수 : > 1000Hz
견인 토크 : >34.3mN.m(120Hz)
자동 위치 지정 토크 : >34.3mN.m
마찰 토크 : 600-1200 gf.cm
당기기 토크 : 300 gf.cm
절연 저항 : >10MΩ( 500V)
절연전력 600VAC/1mA/1s
절연등급 : A
온도상승 : <40K(120Hz)
소음 : <35dB(120Hz,무부하,10cm)
모델 : 28BYJ-48 – 5V

모터 동작 모드는 다음과 같습니다.

모터의 시뮬링크는 다음과 같습니다.

wave drive  처럼 데이터를(파라미터) 작동을 하였습니다.

1. 진폭 1 기간 4 펄스폭 33.33 위상지역 0

2. 진폭 1 기간 4 펄스폭 33.33 위상지역 1

3. 진폭 1 기간 4 펄스폭 33.33 위상지역 2

4. 진폭 1 기간 4 펄스폭 33.33 위상지역 3

 

FULL STEP  처럼 데이터를(파라미터) 작동을 하였습니다.

1. 진폭 2 기간 4 펄스폭 50 위상지역 -1

2. 진폭 2 기간 4 펄스폭 50 위상지역 0

3. 진폭 2 기간 4 펄스폭 50 위상지역 1

4. 진폭 2 기간 4 펄스폭 50 위상지역 2

 

HALF STEP  처럼 데이터를(파라미터) 작동을 하였습니다.

1. 진폭 2 기간 7 펄스폭 28.5 위상지역 0

2. 진폭 3 기간 8 펄스폭 37.7 위상지역 1

3. 진폭 3 기간 8 펄스폭 37.5 위상지역 3

4. 진폭 3 기간 8 펄스폭 37.5 위상지역 5

 

이런 방식으로 현재 의 스텝모터 구동을 살펴보았다.

시뮬링크를 통한 자료를 이렇게 확인을 할수 있어서 좋은 자료 테스트 프로그램인거 같다.