스테핑모터 구동

이번에는 STM32를 이용해서 스테핑 모터를 제어하는

주제입니다

 

먼저 이론부터 살펴보겠습니다

 

스테핑모터 간단하게 나타낸 구조

스테핑 모터 구조입니다

바이폴라 스테핑 모터의 예를 들겠습니다

 

먼저 A 극에 HIGH 신호를 주게 됩니다

그러면 A코일이 여자가 되어

1 스텝 (이번에 사용할 스테핑 모터인 경우 1.8°)

정도 회전하게 됩니다

 

다시 B 극에 HIGH 신호를 주게 되면

B코일이 여자가 되고 남자는?

1 스텝 회전하게 됩니다

 

다음 순서로는 A' 극에 HIGH 신호

또 다른 순서에는 B' 극에 HIGH 신호를 주면

같은 방향으로 각각 1 스텝 회전하게 됩니다

 

A B A' B'

이런 순으로 신호가 넘어가는데

이 과정에서 신호가 A'로 넘어갈 때

전류가 반대로 흐르기 때문에

 

바이폴라

 

즉

 

양극성의 의미로 바이폴라 스테핑 모터라고

불립니다

 

순서를 거꾸로 하면 반대방향으로 돌게 됩니다

 

여기서 정리하면

1 스텝 간격으로 위치제어와

모터 방향제어가 다른 모터보다

정밀하고 쉽기 때문에

 

CNC나 3D 프린터 같은 정밀하게

모터를 제어하는 기계에 많이 활용됩니다

이론 끝

이제 바로 실습 들어갑니다

 

실제 스테핑모터 사진

유니폴라 스테핑 모터입니다 이 정도 크기의 모터를

흔히

42각 스테핑 모터 아니면

NEMA17이라고 불리는 모터입니다

 

스테핑 모터도 종류가 있는데

크게 2가지로 나뉩니다

유니폴라 바이폴라

 

유니폴라 스테핑 모터는 선이 6가닥이 나오고

com 단자가 있습니다

com단자를 VCC에 놓고

드라이버 IC는

ULN2003을 이용해서

제어합니다

 

바이폴라는 선이 4가닥이 나옵니다

com단자는 없고 양방향으로 전류를 흘려줘서

스테핑 모터를 제어합니다

드라이버 IC는 H 브리지 회로를 이용하여

신호에 따라 양방향으로 전류를 흐르게 해서

제어합니다

 

드라이버 IC는 흔히 L293D와

SN754410을 사용합니다

 

저는 그중에서 SN754410을 사용할 겁니다

 

6 선식 유니폴라인 경우에는 COM단자를 비워두고

나머지 4가닥선을 이용해서 바이폴라 스테핑 모터처럼

활용 가능합니다

 

SN754410 만능기판 회로

SN754410 회로입니다 (선 지저분하네)

 

여기 회로에서 인풋선은 검은색

아웃풋선은 하얀색입니다

검은색 빨간색 묶여있는 선은 전원선입니다

모터 전원 IC전원 이렇게 2개 전원 씁니다

이것 때문에 2시간 동안 고생한 건 안 비밀

 

SN754410은 모터 구동할 때 주로 쓰이는 부품입니다

모터를 구동하는 만큼 전력을 많이 씁니다

그래서 발열이 거의 9900k 급으로 많이 나기 때문에

쿨링에 신경을 써줘야 됩니다

 

전에 ULN2003으로 유니폴라 스테핑 모터 제어하다가

태워먹은 적 있기 때문에

 

이번에는 써멀구리스 바르고 방열판 달아서

쿨링에 신경을 써줬습니다

 

방열판달린 모터드라이버

방열판은 이렇게 달아주시면 됩니다

이래도 발열이 안 잡히다 싶으면 쿨러를 달아주시면 됩니다

그런데 쿨러 작은 사이즈 구하기가 쉽지 않아서 (사실 귀찮음)

이대로 쿨러 없이 쓰겠습니다

 

방열판 달고 쿨러 없이 써도 발열 어느 정도

잡아줍니다

 

TrueStudio 에서 코딩

다음은 코딩 단계입니다

먼저 STM32 CubeMx에서 핀 설정과 클럭 설정을 해준 다음

TrueStudio에서 for문으로 코딩했습니다

for 문으로 GPIO에 순서대로 HIGH 신호가 출력되도록

코딩했습니다

 

stepper 2.zip

0.88MB

TrueStudio 전용 프로젝트 파일

 

코딩은 5초 동안 LED가 깜박인 후에 모터가

작동되도록 했습니다

 

모터는 일정 주기에 따라 정역 회전하도록 했습니다

 

 

스테핑 모터 구동영상입니다

이 영상에서는 유니폴라 스테핑 모터를

4선만 사용하여 바이폴라 스테핑 모터 구동하는 것처럼

구동했습니다

 

구동은 깔끔하게 잘 되네요

 

대신 발열이 장난 아닙니다

몇 분 구동하고 방열판에 손을 갖다 대 보았는데

손 델뻔할 정도로 뜨겁습니다

 

비유하자면 금방 끓인 커피

손에 조금 쏟은 느낌입니다

 

 

다른 스테핑 모터도 구동해봤습니다

 

이 스테핑 모터는 CD롬에서 적출했습니다

종류는 4 선식 바이폴라 스테핑 모터

 

발열은 몇 분 구동하고 방열판을 만져보았는데

발열은 미지근한 수준이었습니다

 

총평으로 보면

발열은 있으나 소형 스테핑 모터는

상대적으로 적은 발열로 구동 가능하다

42각 모터 수준으로 넘어가기 시작하면

발열이 심하다