삼

May 28, 2023

RC 웹사이트에서 활동적인 쇼핑객이라면 이와 같이 무게가 몇 그램에 불과하고 수백 와트 사양의 작은 모터를 발견하게 될 것입니다. 안타깝게도 보완 모터 컨트롤러는 고속으로 구동하도록 설계되었습니다. 즉, 최대 속도-최소 토크 구성으로 작동해야만 "520와트" 전력 사양에 도달할 수 있습니다. 물론, 이 구성은 RC 비행기와 멀티콥터 애호가에게는 괜찮지만, 이러한 bldc 모터를 저속-고토크 구성으로 구동하려는 로봇공학자에게는 검색 결과가 공백으로 나타납니다.

그래도 먼지 속의 날은 끝나가고 있습니다! [Cameron]은 기존 BLDC 비행기 모터를 고급 서보 모터로 변환하는 로봇 커뮤니티를 위한 저렴한 폐쇄 루프 컨트롤러를 개발하기 위해 열심히 노력해 왔습니다. 무엇보다도 전체 패키지의 부품 가격은 위치 센서를 포함하여 약 20달러에 불과합니다!

“또 다른 BLDC 모터 컨트롤러요?” 그렇게 생각 할수 있겠지. “확실히, 나는 이것을 전에 본 적이 있습니다”. 충실한 독자들이여, 두려워하지 마십시오. [Cameron의] 솔루션은 심지어 가장 심술궂은 엔지니어라도 미소를 지을 수 있게 만들 것입니다. 우선 그는 Melexis MLX90363 홀 효과 센서로 루프를 닫아 로터 위치를 찾습니다. 작은 자석을 샤프트에 붙이고 한 번 회전하여 자기장을 보정하면 굉장한 14비트 인코더가 나타났습니다! 무엇보다도 이 솔루션의 부품 가격은 5~10달러에 불과합니다.

다음으로, [Cameron]은 Arduino Leonardo 내부 칩으로 더 잘 알려진 ATMEGA32u4의 잘 알려지지 않은 비밀을 밝혀냈습니다. 이 칩의 TIMER4 주변 장치에는 3상 브러시리스 모터 제어 전용으로 설계된 기능이 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 상보형 PWM 출력은 구성 가능한 데드 타임이 칩 하드웨어에 내장된 3쌍의 핀에 내장되어 있습니다. 마지막으로 [Cameron]은 가청 범위를 훨씬 넘어서는 깨끗한 32Khz에서 FET를 펄스합니다. 즉, 값싼 BLDC 모터 컨트롤러의 특징인 날카로운 8Khz의 윙윙거리는 소리를 들을 수 없다는 의미입니다.

궁금한? Github에서 [Cameron의] 펌웨어 및 드라이버 디자인을 확인하세요.

물론 주의사항이 있습니다. [Cameron의] 자기 인코더 솔루션에는 특성화해야 하는 몇 밀리초의 지연이 있습니다. 또한 모터 샤프트에 자석을 붙일 필요가 있는데, 공간 제약이 큰 모든 프로젝트에서는 자석이 날아가지 않습니다. 마지막으로, 평범한 오래된 물리학이 있습니다. 실제 세계에서 모터 토크는 전류에 정비례하므로 기성 bldc 모터를 최대 토크로 정지하면 모터를 냉각시키기 위해 공기를 밀어내는 프로펠러가 없기 때문에 모터가 타버릴 것입니다. 그럼에도 불구하고 [Cameron의] 폐쇄 루프 컨트롤러는 마침내 홈브류 로봇 커뮤니티에 이러한 한계를 탐색할 수 있는 기회를 제공할 수 있습니다.