서보 모터 란?
서보 모터는 매우 정밀 회전 수 모터의 유형입니다. 일반적으로 이러한 유형의 모터는 모터 샤프트의 현재 위치에 대한 피드백을 제공하는 제어 회로로 구성되며,이 피드백을 통해 서보 모터가 매우 정밀하게 회전 할 수 있습니다. 특정 각도 또는 거리에서 개체를 회전하려면 서보 모터를 사용합니다. 서보 메커니즘을 통해 작동하는 단순한 모터로 구성됩니다. 모터가 DC 전원 공급 장치에 의해 구동되는 경우 DC 서보 모터라고하고 AC 전원 모터 인 경우 AC 서보 모터라고합니다. 이 튜토리얼에서는 DC 서보 모터 작동에 대해서만 설명합니다.. 이러한 주요 분류 외에도 기어 배열 유형 및 작동 특성에 따라 다른 많은 유형의 서보 모터가 있습니다. 서보 모터는 일반적으로 작고 가벼운 패키지로 매우 높은 토크의 서보 모터를 얻을 수있는 기어 배열과 함께 제공됩니다. 이러한 기능으로 인해 장난감 자동차, RC 헬리콥터 및 비행기, 로봇 공학 등과 같은 많은 응용 분야에서 사용되고 있습니다.
서보 모터의 정격은 kg / cm (센티미터 당 킬로그램)입니다. 대부분의 취미 서보 모터의 정격은 3kg / cm 또는 6kg / cm 또는 12kg / cm입니다. 이 kg / cm는 서보 모터가 특정 거리에서 들어 올릴 수있는 무게를 나타냅니다. 예: 6kg / cm 서보 모터는 부하가 모터 축에서 1cm 떨어진 곳에 매달린 경우 6kg을 들어 올릴 수 있어야하며 거리가 멀수록 무게 운반 능력은 줄어 듭니다. 서보 모터의 위치는 전기 펄스에 의해 결정되며 회로는 모터 옆에 배치됩니다.
서보 모터 작동 메커니즘
세 부분으로 구성됩니다.
- 제어 장치
- 출력 센서
- 피드백 시스템
이것은 포지티브 피드백 시스템을 사용하여 모션과 샤프트의 최종 위치를 제어하는 폐쇄 루프 시스템입니다. 여기서 장치는 출력 신호와 기준 입력 신호를 비교하여 생성 된 피드백 신호에 의해 제어됩니다.
여기서 기준 입력 신호는 기준 출력 신호와 비교되고 세 번째 신호는 피드백 시스템에 의해 생성됩니다. 그리고이 세 번째 신호는 장치를 제어하기위한 입력 신호 역할을합니다. 이 신호는 피드백 신호가 생성되거나 기준 입력 신호와 기준 출력 신호 사이에 차이가있는 한 존재합니다. 따라서 서보 메커니즘의 주요 임무는 소음이있을 때 시스템의 출력을 원하는 값으로 유지하는 것입니다.
서보 모터 작동 원리
서보는 모터 (DC 또는 AC), 전위차계, 기어 어셈블리 및 제어 회로로 구성됩니다. 먼저 기어 어셈블리를 사용하여 RPM을 줄이고 모터의 토크를 높입니다. 서보 모터 샤프트의 초기 위치에서 전위차계 손잡이의 위치는 전위차계의 출력 포트에서 전기 신호가 생성되지 않는 위치입니다. 이제 오류 감지기 증폭기의 다른 입력 단자에 전기 신호가 제공됩니다. 이제이 두 신호의 차이 (하나는 전위차계에서 나오고 다른 하나는 다른 소스에서 나옴)가 피드백 메커니즘에서 처리되고 출력이 오류 신호로 제공됩니다. 이 오류 신호는 모터에 대한 입력으로 작동하고 모터가 회전을 시작합니다.이제 모터 샤프트가 전위차계와 연결되고 모터가 회전함에 따라 전위차계가 신호를 생성합니다. 따라서 전위차계의 각도 위치가 변경되면 출력 피드백 신호가 변경됩니다. 얼마 후 전위차계의 위치는 전위차계의 출력이 제공된 외부 신호와 동일한 위치에 도달합니다. 이 상태에서 외부인가 신호와 전위차계에서 생성 된 신호 사이에 차이가 없기 때문에 증폭기에서 모터 입력으로 출력 신호가 없으며이 상황에서 모터는 회전을 멈 춥니 다.외부인가 신호와 전위차계에서 생성 된 신호 사이에 차이가 없기 때문에 증폭기에서 모터 입력으로의 출력 신호가 없으며이 경우 모터가 회전을 멈 춥니 다.외부인가 신호와 전위차계에서 생성 된 신호 사이에 차이가 없기 때문에 증폭기에서 모터 입력으로의 출력 신호가 없으며이 경우 모터가 회전을 멈 춥니 다.
서보 모터와 마이크로 컨트롤러의 인터페이스:
s90 서보 모터와 같은 취미 서보 모터를 MCU와 인터페이스하는 것은 매우 쉽습니다. 서보에는 3 개의 와이어가 있습니다. 그중 2 개는 공급 (양수 및 음수)에 사용되며 하나는 MCU에서 전송되는 신호에 사용됩니다. MG995 메탈 기어 서보 모터 가장 일반적으로 RC 자동차에 사용되는 로봇 등 MG995의 그림는 다음과 같습니다 인간형:
서보 모터의 색상 코드가 다를 수 있으므로 각 데이터 시트를 확인하십시오.
모든 서보 모터는 + 5V 공급 레일과 직접 작동하지만 두 개 이상의 서보 모터를 사용하려는 경우 모터가 소비하는 전류의 양에주의해야하며 적절한 서보 실드를 설계해야합니다.
서보 모터 제어:
모든 모터에는 3 개의 와이어가 있습니다. 그중 2 개는 공급 (양수 및 음수)에 사용되며 하나는 MCU에서 전송되는 신호에 사용됩니다.
서보 모터는 제어 와이어에 의해 제공되는 PWM (Pulse with Modulation)에 의해 제어됩니다. 최소 펄스, 최대 펄스 및 반복률이 있습니다. 서보 모터는 중립 위치에서 양방향으로 90도 회전 할 수 있습니다. 서보 모터는 20 밀리 초 (ms)마다 펄스를 볼 것으로 예상하고 펄스의 길이는 모터가 얼마나 멀리 회전하는지 결정합니다. 예를 들어 1.5ms 펄스는 모터가 90 ° 위치로 회전하게합니다. 예를 들어 펄스가 1.5ms보다 짧으면 샤프트가 0 °로 이동하고 1.5ms보다 길면 서보가 180 °로 회전합니다.
서보 모터는 PWM (Pulse Width Modulation) 원리로 작동합니다. 즉, 회전 각도는 Control PIN에 적용된 펄스의 지속 시간에 의해 제어됩니다. 기본적으로 서보 모터는 가변 저항 (전위차계)과 일부 기어로 제어되는 DC 모터로 구성 됩니다. DC 모터의 고속 힘은 Gears에 의해 토크로 변환됩니다. WORK = FORCE X DISTANCE, DC 모터에서는 힘이 적고 거리 (속도)가 높고 서보에서는 힘이 높고 거리가 적다는 것을 알고 있습니다. 전위차계는 서보의 출력축에 연결되어 각도를 계산하고 필요한 각도에서 DC 모터를 정지시킵니다.
서보 모터는 0도에서 180도까지 회전 할 수 있지만 제조에 따라 최대 210도까지 회전 할 수 있습니다. 이 회전 정도는 적절한 폭 의 전기 펄스 를 제어 핀 에 적용하여 제어 할 수 있습니다. 서보는 매 20 밀리 초마다 펄스를 확인합니다. 1ms (1 밀리 초) 폭의 펄스는 서보를 0도까지 회전 할 수 있고 1.5ms는 90도 (중립 위치)까지 회전 할 수 있으며 2ms 펄스는 180도까지 회전 할 수 있습니다.
모든 서보 모터는 + 5V 공급 레일과 직접 작동하지만 두 개 이상의 서보 모터를 사용하려는 경우 모터가 소비하는 전류량에 대해주의해야하며 적절한 서보 실드를 설계해야합니다.
서보 모터의 작동 원리와 실제 사용에 대해 자세히 알아 보려면 서보 모터 제어가 예제와 함께 설명 된 아래 애플리케이션을 확인하십시오.
- 서보 모터 테스터 회로
- 8051 마이크로 컨트롤러와 인터페이스하는 서보 모터
- Arduino를 사용한 서보 모터 제어
- Arduino Due를 사용한 서보 제어
- Flex 센서를 사용한 서보 제어
- Raspberry Pi 서보 모터 튜토리얼