모터 제어 기술의 모든 것.

우리 주변에는 모터를 사용하는 기기, 장비가 참으로 많다.

가정용으로는 선풍기, 주방 후드용 팬, 냉장고의 팬, 압축기펌프, 에어컨에 들어가는 모터도 여러가지다, 자잘한 동작용 소형 ,DC모터부터 인버터 모터까지.

컴퓨터 쿨링 팬, 소형 손 선풍기...공작기계용 모터, 손드릴, 등등

종류도 많고 모양도 다양하게 정말 많이 있다.

그러나 막상 그 다양한 모터를 제어하는 방법에는 "정답" 이 있을까? 하는 의문이다.

 

이번 기회에 나는 LP 레코드용 모터를 제어하는 방법에 대하여 생각을 해 볼까 한다.

기존 LP레코드 모터에도 다양하게 적용이 된 것들이 있다.

초창기에는 AC100V 60hz 의 동기 모터를 사용 했다면, 요즘은 대부분은 작은 DC모터를 사용한다.

DC모터도 작은 모터에 벨트를 걸어서 작동하는 벨트 드라이브가 대부분 주류가 되었고, 고급용으로 제작된 것중에는 

DD 모터제어 방식이라 하는 서보모터 제어하듯 하는 방법도 있는것 같다.

 

그 중에 이번기회에 개인적으로 BLDC모터를 이용, 직접 구동을 해 보았으면 한다.

 

 

• □ 적용 프로젝트 : 
• 지브라라고 하는 소형 LCD와 pcb 사이에 "전도성 고무"를 이용하여 전류공급을 하는데, 그 전도성고무를 일정한 길이로 자르는 기계를 만들게 된 적이 있었다. 기구적인 내용을 기계부에서 진행을 하고 적용된 스테핑모터를 구동하는 내용이었다. 
• 실제 얇은 지부라고무를 자르기 위해서는 기구적으로 미리 잡혀 있는 부분과 실제로 자르는 부분이 달라서 원점을 잡고 일정한 길이를 보내고 자르고 하는 내용을 반복하는 기계였다. 단순히 돌리는 것이 아닌 생산성이 좋아야 하고, 길이는 0.1미리 단위로 어느정도 정확성도 유지를 해야했었다. 

 

• □ 사용했던 드라이버 솔루션 : 
• 모터는 오토닉스의 A16K-G268 이라는 스텝모터였다. 전압은 5볼트에 2암페어의 전류를 흘릴 수 있었다. 정지토크는 15.7kgf.cm였다. 전력선을 중간 탭이 있는 6선 배선방법으로 진행했다.
• 모터 드라이버는 SLA7026M을 기반으로 마이크로 스텝을 구현할 수 있는 오토닉스 제품을 사용했다. 기계부에서 모터와 드라이버를 세트로 구매를 하였기에 그에 맞추어 구동을 하였다. 약간의 시행착오를 겪었지만 크게 문제 없이 잘 진행이 되었다.
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• □ 사용했던 이유 : 
• 편리했던 점: 기성품을 사용하니, 치명적인 실수만 하지 않으면, 자체에서 오류를 감지하여 모터를 보호를 하였다. 
• 아쉬웠던 점: 일정에 따라 바쁘게 하다가 직접 회로 구성과 보드를 만들어 완성을 못 해 본것이 내내 아쉬움이 남는다.
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MATLAB 시뮬링크를 활용하여 자신의 모터 제어 모델 설계하기

1. 1. 개요.
   1. 처음 모터제어 관련 프로젝트를 구상 할 때는 현재 사용하고 있는 LP Recode 모터에 대하여 개선 또는 모터드라이버의 개선을 하고자 하는 목적으로 시작을 하였다. 그러나 진행을 하면서 모터의 설계툴이나 매트랩의 사용 및 모터설계 등등 자료를 검색하고 읽어 보면서 그간 무심코 지나간 내용이 참으로 많았다는 생각을 했다.
   2. 매트랩은 아주 예전, 막연하게 수학적 모델을 기계계에 적용하여 기계계를 정의하고 검증하는 프로그램으로만 알고 있었다. 그런데 이번 프로젝트를 진행하면서 매트랩이 참으로 많은 곳에 적용하여 시뮬레이션하고 검증하는 도구임에 새삼 놀라웠다.

 

1.  2. 본론
   1. 내가 하고자 선택한 모터의 내용에 대하여 찾고자 하였으나 문서적인 자료를 찾지 못하였다. 방법을 찾는 중에 “제어기 설계를 위한 DC모터의 모델 파라미터 측정 및 실험적 보정”이라는 논문을 검색할 수 있었다. 이 논문에는 내가 하고자 하는 것처럼 모터의 자료가 빈약할 때에 모터의 DC저항 값을 측정하여 각종 공식에 적용하여 파라미터를 찾고 그 파라미터에 의하여 매트랩-시뮬링크를 이용하여 시뮬레이션을 하는 것이다. 그리고 또한 그에 합당한 드라이버를 구상하여, 위에서 언급한 시뮬레이션 된 정보에 대하여 검증과 보정을 하는 과정이었다.
   2. 이 논문에 적용하여 파라메터를 구하고, 시뮬레이션을 시행 해 보았다.
   3. 시뮬레이션을 시뮬링크에 있는 PID 블록을 수정해서 진행 했다.

 

3. 결론: 정확한지 무엇이 문제가 있는지는 아직 잘 모르는 상태에서 시뮬레이션을 해 보았다. 이번 기회를 빌어, 시뮬링크를 접하게 되었고, 많은 공부를 하였으나 짧은 시간에 알기에는 벅찬 내용이었다.  앞으로 좀더 공부를 해야겠다.

아래는 시뮬레이션 결과이다.

 

A. DC Motor PI 모델을 수정했다.

 

           B. 모터의 저항측정 값: 29옴

1.       

 

C. C. 스코프 화면

               

 

4. 참고문헌:

 

1. 1. “직류전동기의 전류제어기 설계-2”, 이병국,Energy Mechatronics Lab. College of Information and Communication Eng.  Sungkyunkwan University
   2. “제어기 설계를 위한 DC 모터의 모델 파라미터 측정 및 실험적 보정”, 2014/12, 한국정밀공학회지 제 31 권 12 호 pp. 1147-1154
   3. https://pinkwink.kr/732?category=93362