DC 모터 관련 정리

2 분 소요

FreeRTOS Project 실습을 진행하면서 사용한 DC모터에 대한

전반적인 내용에 대한 정리.

0. DC모터란?

T-I 커브(토크-전류)
1. 흘린 전류에 대해 토크가 직선적으로(linear 하게) 비례함.
  큰 힘(토크)가 필요하다면, 전류를 많이 흘려주면 됨.
T-N 커브(토크-회전수)
1. 회전수에 대해 토크는 직선적으로(linear 하게) 반비례함.
  무거운 것을 돌릴 때는 천천히 회전해야함.
2. 인가전압에 대해서는 평행하게 이동시킨 커브로 됨.

Working Voltage
- DC모터가 MAX 성능으로 동작할 수 있는 전압 레벨.
- 위의 전압 레벨보다 낮은 레벨로 공급이 되면 DC모터의 효율 및 성능을 보장하지 못함.
Gear Ratio
- DC모터의 경우 내부에 기어 Shaft를 따로 장착하여 구동 토크를 높인 경우도 있음.
- ex - 30:1 : 실제로 모터의 기본 Shaft가 30번 회전해야 실제 모터의 output은 1번 회전을 함.
No-Load Speed
- 기어에 부하 등을 달지 않고 낼 수 있는 최대 RPM
No-Load Current
- 기어에 부하 등을 달지 않고 최대 RPM으로 돌렸을 때 소모되는 전류
Shaft CPR(Count Per Revolution) , PPR(Pulse Per Revolution)
- DC 모터에 엔코더가 부착되어 있는 경우, 위의 parameter를 확인할 수 있음.

PPR은 위의 그림의 좌측부분과 같이 사각파 펄스의 높은부분(Level High)만 펄스로 인식.
- 1회전당 사각파 펄스의 Level High의 수를 나타냄(대부분의 엔코더 제조사에서는)
CPR의 경우는 위의 그림의 우측부분과 같이 사각파 펄스의 Any Edge를 모두 Count함.
- 1회전당 사각파 펄스의 Any Edge 수를 나타냄(대부분의 엔코더 제조사에서는)
- 때로는 PPR과 같은 의미로 사용하는 제조사도 있을 수 있으니 참고할 것.
위의 일반적인 경우로 보았을 때,CPR = 4 x PPR 임

Output CPR(Count Per Revolution)
- Gear Ratio를 가지고 있는 DC 기어 모터의 경우, 기본 Shaft의 CPR에서 Gear Ratio를 곱해야 최종 CPR이 됨.
- ex - 기본 Shaft CPR 이 64 이고 Gear Ratio 가 30:1 인 DC 기어모터의 최종 CPR.
  - 기본 Shaft CPR x Gear Ratio = 64 x 30 = 1920

Motor Voltage(A,B)
- 실제 DC모터를 회전하기 위해 직접적으로 공급해줘야하는 pin
- A,B에 각 각 VCC, GND를 어떻게 연결하느냐에 따라서 회전 방향(CCW, CW) 이 달라짐.
- PWM 신호를 통한 ON/OFF 제어를 통해 속도를 제어할 수 있음.
  - 이를 위해 모터 Driver 전용 IC를 사용하여 쉽게 구현할 수 있음.
Hall Sensor(VDD,GND)
- 엔코더 신호를 출력해주는 센서의 동작을 위해 공급해줘야하는 pin
- 보통, 공급해주는 VDD의 Level이 엔코더 출력신호의 Level이 됨.
Encoder A,B
- Hall Sensor가 DC모터의 회전을 감지하여 출력해주는 신호.
- 회전 방향(CCW, CW)에 따라서 A 또는 Bpin의 사각파 펄스가 앞섬이 달라짐.
  (엔코더 제조사의 데이터시트를 참고하여 특정 회전방향에서 어느 pin의 펄스가 앞서는지 꼭 확인할 것.)