라즈베리파이로 모터제어가 가능한가??

[lightreal]

• 라즈베리파이에 모터 직결하시면 안되고, 모터 드라이브나 대용량 트렌지스터/FET 사용해야 한다고 함
  • 잘못하면 과부하로 핀 망가짐
• 사례
  • 라즈베리파이로 자동차 만들기
  • 자바로 코딩을 진행하였고, 이 경우에도 라즈베리파이에서 직접 모터제어가 안된다고 하여 모터드라이브를 통해 모터를 제어함
  • 추가 조사가 필요함

[lightreal]

• 라즈베리파이 DC모터 제어(자바)

[lightreal]

• 라즈베리파이 서보모터 제어(python)
• 회로도보면 알겠지만 모터드라이브를 사용하지 않은듯 함.
  • AA건전지를 따로 연결해서 사용함

[KimGunSoo]

위에 자동차 만들기 포스팅을 보니깐, 우드락이랑 음료수 뚜껑으로 외장을 구성했넹 ㅋㅋ

[KimGunSoo]

모터 드라이브를 사용하지 않은 회로도를 보고, 몇가지 조사해 봐야할 것들.

Q1> T-cobbler plus 라는게 gpio 확장 board 인가?

Q2> 그 gpio 확장 board를 사용하면, 여러개의 모터를 돌릴수 있나?

Q3> 흰색 board는 뭘까? 브레드보드 : 납땜을 하지 않아도 연결하고 싶은 전자 부품의 다리를 브레드보드에 꽂아 쉽게 회로를 만들수 있게 해줌 (브레드 보드 사용법)

[lightreal]

A1> 코블러가 확장보드라고 되어있긴 한데 핀 숫자는 똑같은걸로 봐서 그냥 브레드보드에 쉽게 연결하기 위한 도구로 보임

[lightreal]

• 라즈베리파이로 RC카 만들기
• 기존모터드라이브 사용하지 않았고, AA건전지 네개와 브레드패드, quadruple half-h driver 인 ‘SN754410NE’를 이용해 모터드라이브를 직접 제작

[KimGunSoo]

헉, 위에 링크가 우리한테 딱 알맞은거 같은데? (라즈베리파이로 RC카 만들기)

유력후보1. 브레드 패드에 건전지와 모터를 연결하는 방식을 이용하자. SN754410NE 필요. 또다른 참고자료와 회로도 : SN754410NE 칩을 이용한 바이폴라 스테핑 모터

[KimGunSoo]

스텝모터의 유니폴라와 바이폴라

• 유니폴라 vs. 바이폴라
  • 유니폴라 : 전자와 정공 중 한쪽만이 캐리어 되는 것
  • 바이폴라 : 동작의 바탕이 되는 캐리어가 두 종류가 있음. 전자나 정공이 캐리어가 되는 것
• 스텝모터의 유니폴라
  • 구동 방식 : 모터의 권선에 흐르는 전류가 항상 한쪽 방향으로만 흐르는 구동방식
  • 고속으로 구동시 토크가 높아 탈조될 위험이 적어, 고속회전에 용이
  • 비교적 구동 회로가 간단함
  • 모터 코일에 저장된 에너리를 회생하지 않으므로 효율이 떨어짐
  • 저속에서 구동시 토크가 바이폴라에 비해 적음
• 스텝모터의 바이폴라
  • 구동 방식 : 모터의 권선에 흐르는 전류의 방향이 바뀌는 구동방식
  • 저속 구동시 토크가 높음
  • 코일에 저장된 전류가 회생되어 효율이 높음
  • 고속 구동시 토크가 급격하게 저하되어 탈조가 발생할 우려가 있음
  • 구동 회로의 구성이 복잡함

ref : 스텝모터의 유니폴라와 바이폴라

[lightreal]

• 브레드패드 사용법을 좀 알아야 할 것 같기도 해 ㅎㅎ 아무데나 쑤셨다가는... 똥망될것같기도 해서 ㅋ

[KimGunSoo]

스텝모터 vs. 서보모터

장점

• 스텝모터의 장점
  • 안정성 : 마찰과 관성부하의 넓은 범위를 수용가능. 오작동 및 혼선 시 멈춤. 기계적 과부하는 스텝모터에 손상을 입히지 않음
  • 가격 : 비교적 비싸지 않음
  • 표준화 : 표준 NEMA 프레임 사이즈 & 성능
  • 전원, 작동 : 사용과 설치가 쉬움
  • 탁월할 저속토크
  • 반복성 : 같은 위치로 정확하게 돌아감 (Open loop system)
  • 오랜 수명 : 10,000 시간의 작동 수명
• 서보모터의 장점
  • 높은 출력 : 서보모터의 크기와 무게에 따른 파워
  • 높은 효율 : 경부하에서 90%의 효율성
  • 높은 토크 : 빠르게 가속 가능
  • 짧은 시간에 2~3번의 연속 출력이 가능
  • 작동시 울림과 진동이 없음
  • 고속에서 소음 없음

단점

• 스텝모터의 단점
  • 낮은 효율
  • 토크가 빠르게 떨어짐
  • 울림현상이 생기는 경우가 있기 때문에, 부드러운 작동을 위해 마이크로 스테핑이 필요함
  • 고속에서 심한 열을 받음 (히트싱크, 쿨러 필요)
  • 낮은 출력전원
• 서보모터의 단점
  • 비싼 비용
  • 피드백 회로를 안정화 하기위해 튜닝필요
  • 보호회로 필요
  • 복합함 (엔코더 필요 : 서보모터의 정확도와 회전도를 결정)
  • 수명이 짧음 : 약 2,000 시간
  • 최대 회전력의 제한 ???
  • 모터 쿨링이 약함 ???

ref : 스텝모터와 서보모터 차이점

[KimGunSoo]

스텝모터 vs. 서보모터 둘중 하나를 선택 해야합니다.

암묵적으로 이미 서보모터를 생각하고 있는거 맞죠? @lightreal 이 올린 링크자료도 서보모터를 구동하는 것이니, 참고할만한 자료는 있습니다.

댓글에 추가적인 이견이 없다면, 서보모터로 결정하는것으로 하죠.

[KimGunSoo]

DC모터와 서보모터

서보모터는 DC모터의 한 종류입니다.

• DC모터
  • Direct Current의 약자이며 축이 연속적으로 회전하는 형태의 모터로서 전원이 끊어지는 경우에만 정지합니다.
• 서보모터
  • DC모터의 한 종류로 DC 모터에 귀환회로를 추가하여 정확한 위치제어가 가능하도록 구성된 모터입니다. 정밀제어가 가능하고 스텝모터에 비해 빠른 장점이 있습니다.

ref: DC모터, 서보모터, 적외선 센서

[lightreal]

궁금한게 있는데 서보모터는 방향성만 관여하고 고속회전력은 없는걸로 보이는데... 서보모터로만 결정한다는게 맞는지를 모르겠네~

[KimGunSoo]

이 이슈아이템 목적은 이룬것 같습니다. 고로 내일 쯤 close 합니다. 목적 : 라즈베리파이로 모터제어가 가능한가? 결론 : 가능하다

다음 작업은 모터관련 디바이스들을 선택하고 구매해야 합니다.

• 모터 (DC모터, 서보모터, 스텝모터, 드론모터)
  • DC 모터 3개
• 모터 드라이브 chip : SN754410NE
• 브레드 보드
• 배터리
  • 건전지 몇볼트 : 위 링크에서 보면 1.5V 짜리 4개를 직렬연결했으므로, 6V 인데,,
  • 건전지 소켓
• 연결 선들(모터 두개기준)
  • female-male : 최소 7개 이상
  • male-male : 최소 14개 이상
  • 40개 1세트 f-m 1세트, m-m 2세트, f-f 1세트
• 기타 등등
• 모터, 모터드라이브
• 건전지소켓, 브레드보드, 점퍼케이블

@lightreal @kjunu : 내일부터는 어떤 디바이스를 선택할지 알아보고 주문들어 갑시다. ㅎㅎ

[KimGunSoo]

정리 제안

알고 있으면 좀 좋을것 같은 주제들에 대해서는 여기에 정리를 합시다.

예를들어, 회로 구성관련 지식들(모터 드라이브 chip 스펙, 브레드보드 스펙)은 링크만 남기지 말고, 여기에 요약하여 타이핑하는게 어떨까요?

[KimGunSoo]

라즈베리파이(+ Quadcopter)를 이용해서 드론을 만들려고 하는 사람이 있긴하네. ㅎㅎ

Quadcopter & Raspberry Pi & QtCreator: 유투브 라즈베리파이 드론 QUADCOPTER: github

[KimGunSoo]

QUADCOPTER

위에 링크한 github 내용을 간략하게 정리합니다. QUADCOPTER: github

Android App에서 드론을 제어하는 구조입니다.

• 사용한 하드웨어 구성품들은
  • 가속 자이로 센서 : MPU6050
  • wifi 동글
  • 모터 : 4 brushless motors (TURNIGY 2204-14T 19g Outrunner)
  • ESC : 4 Electronic Speed Controllers (Turnigy Multistar 10 Amp)
  • 배터리 : 1 LiPo 3s 3700 mAh battery
  • 프레임 : QuadCopter frame

• 사용한 소프트웨어 모듈은 : ServoBlaster

  • ESC signal generator
  • PWM signal을 만들어준다. : servo는 PWN signal이 필요하다.
  • Servo control

  As you know servos need PWM signals to drive them, which requires a rather precise timing that is hard to achieve in user space of a non-realtime operating system. Thanks to the ServoBlaster driver by Richard Hirst we don't even have to think about those pesky timing stuff. What ServoBlaster does in its most basic form is to provide you with the ability to produce PWM signals from any of Raspberry Pi's GPIO pins.

[kjunu]

잘 만들려고 하면 위에 적힌 것 처럼 자이로센서.... 그리고 GPS 가 필요할 수도...

[KimGunSoo]

Brushless Direct Current 모터 (BLDC 모터)

모르는게 너무 많다.. Q1> BLDC 모터는 일반 DC 모터랑 차이가 있는건가? Q2> ESC가 필요한 모터와 필요없는 모터가 구분되어 있나? Q3> ESC 없어도 모터드라이브(SN754410NE)랑 일반 DC모터만 있어도 되는거 같은데, ESC가 없으면 단점이 뭐지? 속도제어가 안되나?

BLDC motor 설계 지원기술

[lightreal]

• 주문한 물품 오늘(4/30)내로 모두 도착할 예정

[KimGunSoo]

우선 현재 정리된 내용과 부품으로 진행해 보고, 한계점이나 개선사항 issue 들은 다른 issue로 등록하겠습니다.