- 스텝핑모터
- ① 개 요 및 특 징
- 스텝핑모터는 1920년 영국에서 처음개발되어 1960년대 일본에서 NC제어공작 기계에 도입되면서 그 전성기를 맞이하여 지금까지 플로피디스크나 프린터,자동제어 공작기계 등 수많은 분야에 이용되고 있다. 스텝핑모터는 펄스 모터라고도 하며, 디지탈 신호로 직접 제어할 수 있으므로 마이크로 컴퓨터에 접속하여 사용하기 용이하다. 아래의 표는 스텝핑모터의 특징을 나타낸 것이다.
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장 점 |
단 점 |
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1. 피드백이 필요 없어 제어계가 단순하다.
2. 마이크로 컴퓨터에 접속이 용이하다.
3. 회전 오차각이 누적되지 않는다.
4, 정지할 때 큰 정지 토크를 갖는다.
5. 모터에 브러시가 없어서 신뢰성이 높다. |
1. 직류 모터보다 능률이 낮다.
2. 출력 무게비가 낮다.
3. 관성부하에 약하고, 큰 부하가 걸리면 탈조 현상이 일어나서 제어가 안 된다.
4. 가-감속을 하기 위해서 through up, through down의 제어가 필요하다.
5. 특정한 주파수에서 공진, 진동현상이 생긴다.
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- ② 원 리
- ③ 상수와 스텝각
- 스텝핑모터는 고정자측 코일의 상수에 따라 단상(1상) ,2상, 3상, 4상,5상등으로 분류하고, 소형은 4상이 표준으로 사용된다. 결국 상이란 몇조의 코일을 가지고 있느냐에 달려있다. 4상이란 원둘레에 4조의 코일을 배치한 것으로, 여기에 위상이 90도씩 다른전력을 공급하는 것이다. 스텝핑모터에서는 몇상의 것이든 1상을 여자(exciting)할 경우 각 상에 대응하는 위치에서 회전자의 톱니를 정지시킬수 있다. 이 정지시킬수 있는 각도(위치)의 간격을 스텝각이라 한다. 이 스텝각은 모터의 상수와 회전자의 톱니수에 관계가있다.
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- ④모터의 구동 방법
- 스텝핑 모터의 구동회로는 스탭핑모터의 종류(2상,4상,5상 등). 여자방식(2상여자방식,1-2상여자방식 등)이나 구동방식(유니폴라/바이폴라, 정전압방식/정전류방식등) 및 출력용량(1.2A/상,2A/상 등)에 의해서 분류된다.
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- ⑤구동방식
- ▷유니폴라(Unipolar) 구동방식
- 유니폴라방식 전류를 흘리는데 한쪽방향으로 흘리는 방식이다. 일반적으로 권선에 센터탭이 설치되어있는 스텝핑모터에 사용된다.
- 유니폴라구동방식은 저속영역에서 큰토크를 기대할수없다. 또한 모터는 코일과 같은 성질을 가지고있는데 그래서 모터가 회전할 때 순간적으로 모터에 저장되는 에너지를 그라운드로 흘려버리게 되므로 에너지 효율이 나빠지게 된다. 그러나 모터회로가 간단하고 전류의 출입이 정확하여 고속에서 탈조 될 위험이 적어 고속회전에 용이하다는 장점이 있다.,
- 유니폴라 방법은 에너지 효율이 나쁘다는 단점이 있음에도 불구하고 순간적으로 빠른 속도를 필요로 하는 마이크로 로봇에 많이 쓰인다. IC로는 SLA7024M,L297를 들 수 있다.
- 코일의 중간탭을 내어 이곳으로 계속 전류를 흘려주는 방향만이 가능하고 단극성(Unipolar)구동방식과 쌍극성(Bipolar)구동방식(코일의 중간탭에 연결된 두 선은 사용하지 않음)을 모두 사용할 수 있는 스텝핑모터는 6가닥의 외부 권선을 가진다.
- ▷바이폴라(Bioplar)구동방식
- 권선으로 흐르는 전류를 교대로 바꾸어주는 방식이다. 유니폴라 구동과 비교해서 각도의 정밀도가 좋고, 저속에서 토크가 좋으며 모터의 구동 중 코일에 저장된 에너지가 플라이 휘일 다이오드에 의해 다시 전원으로 돌아가게 되므로 에너지 효율도 유니폴라 방법보다 좋게된다. 반면 회로가 복잡하고 고속에서 토크가 떨어지는 결점이 있다. 바이폴라의 기본회로는 하나의 권선 코일에 전류의 방향을 바꿀 수 있다. 바이폴라 구동방식은 각도의 정밀도와 저속에서 토크가 좋기 때문에 로봇의 제어에 많이쓰이며, 전용 드라이버 IC로는 L297,L298을 들수 있다.
- L297은 스텝모터를 정전류 구동하기 위한 모든 회로가 포함된 컨트롤러이며, L298 은 Bipolar구동을 위한 두 개의 H Bridge Driver를 포함하고 있다.
- 전류가 화살표와 같이 양방향으로 들어가고 나올 수가 있는 것이다. 쌍극성(Bipolar) 구동방식은 양극성이라고도 하고 이는 전류의 방향이 양쪽으로 모두 흐른다는 의미이다. 위의 그림에서 쌍극성 방식의 경우는 전류의 방향을 1-2-3-4의 순서로 바꾸어 구동하게 되며 쌍극성에 사용할 수 있는 모터는 4가닥의 외부전선을 갖는다.
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좋은 자료에 감사드립니다.~~~