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기구학 와이퍼설계 과제물 (A 레포트)

"기구학 와이퍼설계 과제물 (A 레포트)"에 대한 내용입니다.

프로그램소스| 2019.09.02| 11페이지| 6,500원| 조회(599)

기구학, 기계공학부, 기계공학과, A+, 와이퍼, 와이퍼설계

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BLDC모터 드라이버 실험 보고서 (A+ 리포트)

● BLDC모터 드라이버 실험 보고서■ 그룹 :■ 학번 :■ 실험날짜 :■ 이름 :1. 실험의 가설1-1) BLDC 모터란?BLDC(Brushless DC Motor)는 일반적으로 로터의 내부에 Magnet을 가지고 있다. Stator가 회전하는 자계를 발생하고, 이 결과로 로터가 회전한다. 회전자계는 인버터의 Switching 상태를 변화시켜 만들어준다. (모터를 구동하기 위한 별토의 drive가 필요)브러시리스 모터는 DC모터의 문제점이었던 기계적 접점을 광센서나 자기센서로 바꾸어 무접점화 한 것이다. 브러시-정류자 사이의 마모가 없게 되기 때문에 수명이 길며 전기적 노이즈나 소음이 경감되었으므로 고속 회전과 수명이 긴 것을 필요로하는 컴퓨터와 그 주변기기 그리고 AV기기에 폭 넓게 사용되고 있다.1-2) TORQUE의 발생 원리Magnetic TorqueReluctance TorqueF =il x B (플레밍의 왼손법칙)Wm = 1/2Li^2T = r x FT = dWm/d? = 1/2i^2 dL/d?B : 공극자속밀도Wm : 공극에 저장된 자기 에너지i : 도체에 흐르는 전류L : 코일의 인덕턴스l : 도체의 축방향 길이(적층길이)I : 코일에 흐르는 전류F : 도체 또는 자석이 받는 힘T : 발생 토크r : 회전자 중심에서 공극 중간부까지 거리T : Motor에서 발생시키는 축 Torque1-3) 브러시리스 모터의 구조와 동작원리표 1 , Switching 상태의 표위의 그림2는 BLDC Motor를 구동하기 위한 Inverter와 BLDC Motor의 등가 회로를 나타낸 것이다.BLDC Motor는 효율적 구동과 Torque ripple을 작게하기 위해 6개의 Switching 소자중 항상 2개의Switching 소자만 On하여 Motor를 구동한다.(이하 2상 통전 방식).Motor에 전압을 인가하기 위해서, On되는 2개의 Switching 소자중 하나는 DC Link의 Positive,또 다른 하나는 DC Link의 Negative에 접속된 소자가 On되며, 이러한 경우의 수는 총 9가지이다.그러나, 이중 3가지는 같은 상이 On되는 경우이므로, 이 경우를 제외하면 모두 6가지의 Switching 상태가 존재한다.6개의 Switching 상태는 표1과 같다.각 Switching 상태에 따른 Inverter의 연결 상태 및 Motor의 전류를 그림3에 나타내었다.Switching 상태를 ① ~ ⑥으로 순차적으로 바꾸어 감에 따라 회전하는회전자계를 만들어 줄 수 있다.이렇게 만들어진 Stator의 회전 자계와 Rotor의 영구자석에의한 자계의 상호 작용에 의해 BLDC Motor는 회전하게 된다.1-4) 브러시리스 모터 & 구동부 구성도2. 실험 조건 및 방법BLDC Motor 파라미터 )명령어설명1STFFFF;제어 파라미터 변경이 가능한 타입으로 설정한다.2EDA55A;파라미터를 factory default 값으로 바꾼다.3SEA55A,0FA0,0FA0,0002,0002;4체배 한 엔코더 펄스수 4000을 헥사값 0FA0으로 변환, Pole Pair수를 헥사값 0002로 변환하여 설정한다.4SGA55A,50,50,3000,3000;모터1의 감속비 50:1, 최대속도 3000 rpm모터2의 감속비 50:1, 최대속도 3000 rpm5EDA55A;이 과정에서 바뀐 파라메터에 따른 초기화 실시6SAFE01;사용하려는 주소로 재설정7STFFFE;제어 파라메터가 변경되지 않도록 모터타입을 FFFE로 설정8EsA55A;설정한 파라미터를 저장한다.1) BLDC모터의 위치제어실험 순서 : BLDC모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, DC모터 위치제어 값을 입력한다. 그리고 BLDC모터 위치값을 계속 바꿔 보면서 그래프를 완성시킨다.명령어설명1SS100;정속 구간의 이동속도를 모터1 100rpm으로 설정.2Ss100;가/감속 구간의 시간을 모터1 100ms로 설정.3PE0001;Servo Enable [ID=1로 가정]4SM0202;위치제어 모드로 설정.5PA5000000위치 명령을 모터1 5000000으로 설정.6QP;현재 포지션을 확인하는 명령어이다.1. BLDC모터를 콘센트와 컴퓨터에 연결한 후 CubeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. BLDC모터 위치제어를 위한 ‘0:모터1 위치명령, 모터1 현재위치, 모터2 위치명령, 모터2 현재위치’를 선택한다.6. SS100;, Ss100;, PE0001;, SM0202;를 입력 후 시작을 누른다.7. PA5000000;을 입력하고 그래프를 원점에 맞춘 뒤 원하는 위치 값을 넣어 그래프를 관찰한다.2) BLDC모터의 속도제어실험 순서 : BLDC모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, BLDC모터 속도제어 값을 입력한다.명령어설명1Sa1,1;1ms당 모터1의 가속도 1rpm 감속도 1rpm 기울기를 갖는 가/감속률을 설정.2PE0001;Servo Enable [ID=1로 가정]3SM0505;속도제어 모드로 설정.4SV2000;모터1의 속도를 2000rpm으로 설정.1. BLDC모터를 콘센트와 컴퓨터에 연결한 후 CubeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. BLDC모터 속도제어를 위한 ‘1:모터1 속도명령, 모터1 현재속도, 모터2 속도명령, 모터2 현재속도’를 선택한다.6. Sa1,1;, PE0001;, SM0505;을 순서대로 입력 후 시작을 누른다.7. 원하는 속도값을 입력 후 그래프를 관찰한다.3) DC사인파로 모터 구동 및 모니터링실험 순서 : BLDC모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, BLDC모터 사인파제어 값을 입력한다.명령어설명1PE0001;Servo Enable [ID=1로 가정]2SM0F0F;SM명령으로 0F번 위치제어 모드를 선택하며, 즉시 운동이 개시된다.3S1800,5000모터1에 대하여 주기 800ms이며 진폭 5000펄스의 사인파 변위를 정의.1. DC모터를 콘센트와 컴퓨터에 연결한 후 CubeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. BCDC모터 위치제어를 위한 ‘0:모터1 위치명령, 모터1 현재위치, 모터2 위치명령, 모터2 현재위치’를 선택한다.6. PE0001;, SM0F0F;를 순서대로 입력 후 시작을 누른다.7. 원하는 주기와 진폭값을 넣어 그래프를 관찰한다.3. 실험 결과< 실험 결과 캡쳐>그래프입력값BLDC모터 위치제어PA5010000;PA5030000;PA4960000;PA5020000;PA4985000;그래프입력값BLDC모터 속도제어SV2700;SV-1800;그래프입력값BLDC모터 사인파제어S1600,3000;위치제어는 먼저 원점을 잡은 후 PA5010000; PA5030000; PA4960000; PA5020000; PA4985000;값을 입력하여 계단식 그래프를 만들어 보았다. 채널 1번과 2번값을 관찰 할 수 있었다.CH1번의 값은 순서대로 [2370 / 7490 / -9918 / 5101 / -3774] 이었다.속도제어는 SV 속도 값을 2700, -1800 값을 써서 그래프를 형성했다.그림 A. 사인파의 그래프 (왼쪽 위에서부터 1,2,3번 값, 오른쪽 아래부터 4,5번 값)사인파 제어는 모터 1에 대하여 주기와 진폭 값을 (1600,3000) 값을 주며 그래프를 형성하여 관찰했다. 그 외에 (1600,4500), (1800,2500), (1400,2500), (1500,5000) 값도 입력하여 그래프의 모양, 값들을 비교 해 보았다. 사인파의 진폭은 원점이 664일 때, 순서대로 [749.5], [1124.5], [624.5], [624.5], [1249.5] 이었고 주기는 1672, 1655, 1242, 2485, -2012 이었다.진폭값만 바꿔서 실험 했을 때는 눈에 띄는 변화가 없어서 진폭 값을 바꿔서 실험 하였더니 그래프에서 눈에 띄는 차이가 보였다.4. 문제 제시1. 파라미터에서 감속비와 최대속도가 처음에 너무 높게 설정되어 있어서 모터실험 도중에 오류가 많이 발생하였다. 이후에 모터1의 감속비 50:1, 최대속도 3000 rpm모터2의 감속비 50:1, 최대속도 3000 rpm으로 설정하였더니 실험이 가능하였다.2. 사인파 제어의 경우 원점이 0에 맞지 않는 경우가 자주 발생하였다. 파라미터를 다시 입력해도 그 문제는 해결되지 않았다. 그래서 원점에서 떨어진 거리만큼 진폭을 고려하여 값을 도출하였다.3. 위치 제어에서 높은 값을 입력 하였더니 모터가 꺼져 버렸다. ex) 5030000결국 위치의 이동속도를 모터1 100rpm으로, 가/감속 구간의 시간을 모터1 100ms로 설정 변경하여 실험하였더니 높은 값을 입력해도 모터가 꺼지는 일이 없었다.5. 의견서BLDC 모터의 경우 비접촉식으로 센서를 통해 전기각을 검출해서 하므로 기계적인 마찰이 없어서 고속화가 가능하고 실험 했던 그래프를 보고 DC모터보다 값에 대한 신뢰성이 가며 사용상 제약을 덜 받는다는 것을 알 수 있었다.위치 그래프에서 ch2번이 ch1번을 따라서 이동하였으며,파라메터에서 4체배 한 엔코더 펄스수 4000을 헥사값 0FA0 으로 변환, Pole Pair수를 헥사값 0002로 변환하여 설정하 였기 때문에 위치 그래프에서 값을 읽으면 입력한 값의 1/4 배가 된다.

공학/기술| 2019.09.02| 10페이지| 4,500원| 조회(301)

메카트로닉스, A+, 기초실험, 메카트로닉스 기초실험, BLDC드라이버

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메카트로닉스 실험 레포트 (A+ 레포트) 이론정리

메카트로닉스 실험 1차레포트1-1 메카트로닉스의 기본구조메카트로닉스(mechatronics)는 메카닉스(mechanism of mechanics)와 일렉트로닉스(electronics)의 합성어이다. 메카트로닉스의 메카는 기구나 기계요소등의 기계기술을 의미하고 트로닉스는 제어 알고리즘이나 제어요소등의 전자기술을 의미한다. 따라서 메카트로닉스는 기계적 요소와 전자적 요소를 모두 적재적소에 사용하여 종래의 기계적이거나 아날로그적 혹은 하드웨어적인 자동화를 전자적, 디지털적 혹은 소프트웨어적인 자동화로 바꾸는 기술을 의미한다.먼저, 메카트로닉스의 기본적인 구조는 크게 하드웨어부분, 소프트웨어부분, 주변환경요인부분으로 구분할 수 있다. 여기서 하드웨어부분이라는 것은 물리적으로 확인되는 실체로서 구동과 제어를 위한 부분을 말하며 소프트웨어부분은 제어를 위한 방법에 관련된 부분을 말하며 주변 환경요인 부분은 메카트로닉스 시스템이 목적하는 구체적인 일과 관련된 변수의 성격을 갖는 여러 요인들과 구동환경에 관련된 부분들을 말한다.모듈의 개념을 도입하여 메카트로닉스 시스템의 기본 구조를 보다 유기적인 관점에서 살펴보면, 다음과 같은 8개의 모듈로 구성됨을 알 수 있다.1. 인터페이스모듈 2. 소프트웨어모듈 3. 처리장치모듈4. 통신모듈 5. 작동모듈 6. 계측모듈7. 조립모듈 8. 환경모듈1-2 메카트로닉스의 4가지 구성 요소메카트로닉스는 4가지 요소로 구성되어 있다. 컴퓨터부, 센서부, 액추에이터부, 메커니즘부로 구성되어 메카트로닉스가 된다. 그리고, 이 4가지 요소가 유기적으로 연결됨에 따라 메카트로닉스 시스템이 구성되는 것이다.1. 센서부 (검출기)기구부를 통해 발생하는 결과 및 각종 상태를 측정하는 장치이다. 기구의 상태로는 위치, 속도, 가소도, 힘, 거리, 소음 등 매우 다양한데, 이러한 물리량을 전압이나 주파수의 아날로그 신호로 변환한다. 컴퓨터로 메카트로닉스 시스템을 제어 할 경우 컴퓨터는 아날로그 신호를 인식할 수 없으므로 A/D 변환기 (Analog to Di.- 전기식 엑추에이터DC모터, 스테핑 모터, AC모터 등의 제어용 모터 등이 있다.- 유압식 액추에이터축의 직선 운동용으로서 유압 실린더, 축의 회전 운동용으로서 유압 모 터 등이 있다.유압식은 다른 방식에 비하여 소형, 경량이지만 큰 출력을 얻을 수 있 다.- 공기압식 액추에이터공기압식은 압축 공기를 사용하기 때문에 유압식보다 속응력인 점에서 떨어지지만 장치를 간단히 할 수 있는 이점이 있다. 그렇기 때문에 공기 압실린더가 많이 사용되고 있다.3. 컴퓨터부 (제어기)컴퓨터부는 그림과 같이 중추인 연산 처리 기능을 갖는 CPU와 기억 기능을 갖는 메모리, 입출력 포트로 구성되어 있고 모두 IC화되어 있다.그리고 이 3자로 구성되는 컴퓨터부가 지금까지는 소형화되어 마이크로 컴퓨터가 되며 마이컴이라고 약칭하고 있다. 또 필요에 따라 플로피 디스크와 같은 외부 기억 장치도 병용된다.C P U메 모 리입출력포트인터페이스외부기기플로피 디스크(외부기억장치)입력데이터출력데이터컴퓨터부=마이컴4. 매커니즘부 (기구)기계적인 운동 전달과 관련이 있는 기계 장치 및 요소로서 구현하고자 하는 동작을 실현하는 기계 요소들의 조합.예 1) 사람의 몸과 산업용 로봇의 비교1-3 4가지 요소와 각각의 동작과 상호관계지금 어느 기계를 마이컴으로 제어하는 경우 그 구성은 위의 그림과 같다.입력포트와 출력포트는 마이컴이 외부 기기와의 사이에서 데이터를 주고, 받을 때에 중개를 하는 회로이다. 그리고 입출력 포트와, 예를 들면 로봇 센서(9프레임)나 액추에이터(16프레임) 등을 접속하기 위해서는 A/D변환기나 D/A변환기라 하는 특별한 회로가 필요하며 이들을 총칭해서 인터페이스라 한다.그래서 그림의 경우 어떻게 제어가 행하여지는가는 먼저 기계의 위치나 회전 속도 등의 아날로그 데이터가 센서에 의해 검출되고 이것이 인터페이스에 의해 디지털 데이터로 변환되어 입력포트를 걸쳐 마이컴에 들어간다. 그리고 마이컴으로 그 데이터가 처리되면 출력포트를 거쳐 인터페이스로 아날로그 데이터에 다시 변환되어 액추 위한 기구장치를 의미하며 로봇, 공작기계, 조립장비, 검사조정장비 등이 있다.Electronics는 메카니즘을 공정 프로그램에 따라 작동시키기 위한 두뇌 및 신경에 해당하는 제어기로써 하드웨어는 PC, PLC, 모타&드라이브가 있고, 소프트웨어는 DOS/RTOS/Windows/Linux, 제어 S/W (Motion & 서보제어) 등이 있다.PLC는 대상기기의 시퀀스제어를 위해 마이크로컴퓨터를 도입한 범용적인 무접점 논리 입출력 제어장치이다.또, CNC는 제어대상 기계의 전체 또는 일부의 위치/거리/각도/속도 등을 가공지시 수치데이터에 의해 수치제어하는 시스템을 말한다.2-1 하드웨어메카트로닉스 시스템 구성을 인간과 비교하여 보면,인간의 손과 발의 근육은 구동원이고, 손과 발은 제어대상, 눈과 코와 같은 인간의 감각기관은 센서에 해당하며, 제어를 하기위한 사고의 판단을 하는 인간의 두뇌는 마이크로프로세서에 비유된다.일반적으로 메카트로닉스의 상징이라 할 수 있는 로봇(Robot)을 살펴보면 모터는 구동원, 로봇의 손에 해당하는 그립(Grip)은 제어대상, 위치 제어를 위한 엔코더는 센서, 제어를 위한 판단장치는 소프트웨어를 바탕으로 하는 마이크로프로세서이다.아래 그림과 같이 메카트로닉스의 시스템은 마이크로프로세서를 이용한 중앙처리부, 제어 대상의 현 상태를 감지하는 센서부, 센서로부터 정보를 받아들이는 입력부, 입력된 데이터를 판독하여 제어정보를 보내는 출력부 및 출력된 정보에 따라 제어대상을 동작시키는 구동부 등으로 구성되어있다.2-2 소프트웨어인간은 경험과 지식을 바탕으로 행동을 하기 위한 논리적인 사고를 두뇌로부터 얻을 수 있다. 인간의 두뇌는 논리적 사고를 위한 물체로서 메카트로닉스 시스템에서 하드웨어(Hardware)에 대응되고, 인간의 두뇌 속에 기억되어 있는 정보. 즉, 경험과 지식은 소프트웨어(Software)에 대응된다.메카트로닉스 시스템의 중앙처리장치는 하드웨어이지만 제어를 하기 위한 제어 방법론과 정보처리방법등은 소프트웨어에 해당한다. 이러한반도체등의 발전에 따라 급속히 발전을 하고 있기 때문에, 향후에는 소프트웨어가 인간과 같이 유연한 사고를 할 수 있는 인공지능의 단계까지 발전을 할 수 있으리라고 생각되어진다.2-3 상호 관계 및 공장 자동화를 위한 대표적 적용 장비가. 상호 관계로봇 제어기의 형태를 통해 각각의 상호관계를 알 수 있다.(a) 개루프 제어기 ; 구동신호는 액추에이터로 전달되지만 피드백은 없음, 예로는 스테핑 모터와 서보모터가 있음.(b) 뱅뱅 (bang-bang), 온오프 (on-off), 또는 비서보 제어기 ; 구동신호는 액추에이터로 전달되지만, 지정된 위치에 도달했을 때에만 피드백 신호가 있음.(c) 서보 제어기 ; 액추에이터로 보내어진 구동신호는 구동축에서 측정된 신호와 비교되어 운동을 제어함.(d) 폐루프 지역 제어기 ; 잘 조직된 방식에 의하여 모든 축을 제어함.(e) 지능 폐루프 제어기 ; 지역 및 광역 센서들이 사용되어 로봇의 운동과 작업을 생성 및 수정함.나. 공장자동화를 위한 대표적 적용 장비자동화 기술은 개별설비에 필요한 제어기술뿐만 아니라 개별 설비들의 자동화를 유기적으로 연결하는 시스템으로 발전해 가고 있다. 즉 CAD, NC 공작기계, CAM, 산업용 로봇, 자동창고, 무인반송차로 대표되는 각 생산체제를 Cell 단위로 통합한 FMC, FMS로 발전하여 미래공장의 모델인 FA를 실현시키는 것이 최근의 연구동향이라 할 수 있다.자동화의 단계를 정보의 이력 형태와 정보의 처리과정을 중심으로 구분하면1단계: 수작업2단계: 기계화3단계: 단위 기계의 일부 자동화- 기계기구, 유공압, 전기기구를 이용한 간이자동화- 간단한 시퀀스 제어방식을 이용한 각종 기계4단계: 단위 기계의 완전 자동화- 수치제어 방식을 이용한 각종 기계- NC 공작기계- 자동조립기, 부품삽입기, 자동납땜기, 자동포장기5단계: 생산라인의 자동화-MC (Machinig Center)- FMC (Flexible Manufacturing Cell)- 조립라인의 자동화- Robot 이용한 용접, 조립,거나, 구멍을 뚫는 기계들로 고속으로 회전하는 모터를 사용하며 220V에 연결한다. 우리나라에서 일반적으로 사용하는 220V는 AC 혹은 교류전압이며, 이러한 AC 전압을 사용하는 모터를 AC 모터라고 한다. AC 모터는 동급출력을 내는 DC 모터에 비해서 상대적으로 저렴하며, 효율이 좋고, 수명이 길다는 장점이 있다. 때문에 큰 힘을 필요로 하는 공작기계 (위에 있는 장비들), 컴프레서 등에 많이 사용되곤 한다.하지만, 속도 및 방향 제어가 까다롭다는 점은 단점이다. 토크를 일정하게 하면서 속도를 제어하기 위해서는 주파수를 변조하거나, 코일에 유도전류를 만들어내는 시간차를 잘 조절해야 한다.AC 모터의 종류에는 AC 인덕션 모터(한 방향 회전), 리버시블 모터(정,역 회전이 자유로움), AC 브레이크 모터(정, 역회전 자유롭고 오버런 없음), AC 터미널박스형 모터 (박스형의 모터), AC 극소형 (소형)이 있다. AC모터는 저소음, 저진동이 특징이고 반영구적이고 안정적인 성능이 장점이다.3-3 DC모터의 종류와 특징반면에, DC 혹은 직류전압을 사용하는 모터는 DC 모터라고 부르며, 가장 많이 사용하는 모터다. 일반적으로 선풍기처럼 AC 모터에 전원을 가하면 바로 사용할 수 있는 모터도 있지만, 속도 및 방향 제어 등을 쉽게 구현할 수 있기 때문에 DC 모터를 많이 사용한다. 가운데 위치한 DC 전압은 브러쉬에 전류를 흘려주며, 스프링 힘에 의해 브러쉬는 정류자(Commutator)에 전류를 전달한다. 정류자에 연결된 코일에 자기장이 생기면 로렌츠힘에 의해 코일이 감긴 로터(Rotor)가 회전하는 것이 DC 모터의 원리이다.DC 모터의 종류에는 PMDC모터, 초음파모터, 코어리스 모터, BLDC(브러쉬리스)모터, 스테핑모터, DC서보모터, 나노모터, 트랙션모터, 리니어모터, 압전모트 등이 있고, 특징은 광범위한 속도제어가 용이하며 속도제어의 효율이 좋다. 시동, 가속토크를 임의로 선택할 수 있어 토크효율도 좋다.하지만 유도 전동기에 비해 고가이고 정류자와 있다.

공학/기술| 2019.09.02| 13페이지| 4,500원| 조회(970)

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DC모터 드라이버 실험 보고서 (A+ 레포트)

● DC모터 드라이버 실험 보고서■ 학번 :■ 실험날짜 :■ 이름 :■ 그룹 :1. 실험의 가설DC모터는 플레밍의 왼손법칙에 의해 자계를 형성한다. 제어용 모터로 활용되며 기동 토크가 크고 인가전압에 대하여 회전특성이 직선적으로 비례하는 것이 특징이다. 고정자로 영구자석을 사용하고, 회전자(전기자)로 코일을 사용하여 구성한 것으로, 전기자에 흐르는 전류의 방향을 전환함으로써 자력의 반발, 흡인력으로 회전력을 생성시키는 모터이다.그림 A DC모터와 다른 모터를 비교한 표DC모터의 회전 원리는 전류가 흐르면 도선에 자기장이 생기고, 그 자기장이 자석에 의해서 움직이는 형식이다. 반으로 나눠서 오른쪽은 언제나 +이고 왼쪽은 -가 되어야 하는데, 반바퀴 돌아서 극을 유지하기 위해 브러시가 필요하다. 브러시는 부드러운 철 솜털 같은 것으로 되어있는데, 부드러워야 회전에 방해가 되지 않고, 접촉면이 넓어야 불꽃이 튀지 않는다.모터에 전압을 가하면 회전체에는 회전력이 생기게 되고, 로터가 회전하기 때문에 로터에 흐르는 전류의 방향이 회전 시 반대방향으로 바뀌어 연속해서 회전을 할 수 없다. 로터가 한 방향으로 계속 회전할 수 있도록 만들어준 장치가 정류자이다.DC모터는 모터를 돌려주는 앰프와 연결되어 앰프에서 발생시키는 펄스의 수로 속도와 위치, 전류까지 제어가 가능하다.모터의 뒷부분에 엔코더라는 장치가 있어서 모터가 회전한 거리 ( 위치 ) 를 인식할 수 있어 실험이 가능하다.속도제어 - 모터 회전 시 속도 측정 가능위치제어 - 모터가 움직이는 거리 측정 가능 (원하는 위치만큼 회전 후 정지)사인파 - 설정된 주파수와 설정된 진폭으로 모터의 변위가 변하도록 설정해서 측정 가능.위치제어는 rpm, 가속/감속도 등의 변화에 대한 실험이다. 이에 비해 속도제어는 rpm, 가속/감속도 등의 파라미터 변화에 대한 실험이다.2. 실험 조건 및 방법DC Motor 파라미터명령어설명1STFFFF;제어 파라미터 변경이 가능한 타입으로 설정한다.2EDA55A;파라미터를 factory default 값으로 바꾼다.3SEA55A,0400,0400,0001,0001;4체배 한 엔코더 펄스수4SGA55A,100,100,5000,4000;모터1의 감속비 100:1, 최대속도 5000 rpm모터2의 감속비 100:1, 최대속도 4000 rpm5EDA55A;이 과정에서 바뀐 파라메터에 따른 초기화 실시6SAFE01;사용하려는 주소로 재설정7STFFFE;제어 파라메터가 변경되지 않도록 모터타입을 FFFE로 설정8EsA55A;설정한 파라미터를 저장한다.2.41) DC모터의 위치제어실험 순서 : DC모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, DC모터 위치제어 값을 입력한다. 그리고 DC모터 위치값을 계속 바꿔 보면서 그래프를 완성시킨다.명령어설명1SS1000;정속구간의 이동속도를 1000rpm으로 설정.2SS500;가/감속 구간의 시간을 500ms로 설정.3PE0001;Servo Enable.4SM0202;위치제어 모드로 설정.5PA5000000;위치 명령을 내림.6PD0001;1. DC모터를 콘센트와 컴퓨터에 연결한 후 CubeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. DC모터 위치제어를 위한 ‘0:모터1 위치명령, 모터1 현재위치, 모터2 위치명령, 모터2 현재위치’를 선택한다.6. SS1000; SS500; PE0001; SM0202; PA5030000;을 입력 후 그래프 관찰.7. PA4985000;을 입력 후 그래프 관찰.2) DC모터의 속도제어실험 순서 : DC모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, DC모터 속도제어 값을 입력한다.명령어설명1Sa100,300;100ms당 모터의 가속도 100rpm 감속도 300rpm의 기울기를 갖는 가/감속률을 설정.2PE0001;Servo Enable.3SM0505;속도제어 모드로 설정.4SV2000;모터의 속도를 2000rpm으로 설정.5PD0001;1. DC모터를 콘센트와 컴퓨터에 연결한 후 CubeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. DC모터 속도제어를 위한 ‘1:모터1 속도명령, 모터1 현재속도, 모터2 속도명령, 모터2 현재속도’를 선택한다.6. Sa100,300; PE0001; SM0505; (시작) SV2700;을 입력 후 그래프 관찰7. SV-4000을 입력 후 그래프 관찰3) DC사인파로 모터 구동 및 모니터링실험 순서 : DC모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, DC모터 사인파제어 값을 입력한다.명령어설명1PE0001;Servo Enable2SM0F0F;SM 명령으로 0F번 위치제어 모드를 선택하며, 즉시 운동이 개시된다.(내부에서 실행될 때는 02번 모드로 작동됨)3S1800,2500;모터1에 대하여 주기 800ms이며 진폭 2500펄스의 사인파 변위를 정의한다.4Qx의 ‘0’번을 적용하여 위치 값을 모니터링하도록 설정한다.5시작 버튼을 눌러 모니터링을 시작한다.S2 명령어는 모터 2에 대한 사인파 변위를 정의한다.1. DC모터를 콘센트와 컴퓨터에 연결한 후 CubeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. DC모터 속도제어를 위한 ‘0:모터1 위치명령, 모터1 현재위치, 모터2 위치명령, 모터2 현재위치’를 선택한다.6. PE0001; SM0F0F; (시작) S1800,2500; 을 입력 후 그래프 관찰3. 실험 결과그래프입력값DC모터위치제어PA5030000;PA4985000;위치제어 응용(계단식으로 그래프 만들기)PA5020000;PA4990000;PA5010000;PA4985000;< 실험 결과 캡쳐>그래프입력값DC모터 속도제어SV2700;SV-4000;그래프입력값DC모터사인파-1S1800,2500;DC모터 사인파-2S1800,750;위치제어는 PA 5000000값을 원점으로 해서 위치 값을 5030000,49850000 값을 주며 그래프를 형성했다. 계단식으로 그래프도 만들어 보았는데, 값은 5020000, 4990000, 5010000, 49850000 값을 사용했다.속도제어는 SV 속도 값을 2700, -4000 값을 써서 그래프를 형성했다.사인파 제어는 모터 1에 대하여 주기와 진폭 값을 (1800,2500), (1800,750) S1 값을 주며 그래프를 형성했다.처음 모터 파라미터를 잘못 설정해서 위치제어를 했을 경우 PA값을 5000000 보다 작은 값을 입력했음에도 불구하고 원점으로 돌아간 후 내려가는 현상을 보고 주어진 모터 파라미터를 제대로 설정한 후 값을 입력해야 된다는 걸 깨달았다.사인 그래프에서는 진폭과 주기 값이 입력한 값과 약간 차이가 났었고, 속도 그래프에서는 그래프가 원점을 지나니 기울기가 변화하는 것을 관찰할 수 있었다.4. 문제 제시위치 제어 같은 경우 PA값이 다른 제어 값보다 크기 때문에 값을 입력하다가 오타가 발생하는 경우가 많았고, 파라미터를 설정하다가 중간에 오타가 나면 다시 처음으로 돌아가 재설정 해야되기 때문에 입력을 신중하게 해야하는 문제점이 있었다.그리고 DC모터를 한번 실험한 후 다른 실험을 하기 위해 선을 뽑아서 다시 연결시키거나 전원을 껐다가 다시켜서 실험을 해야 되기 때문에 기계로 인한 실험 시간이 다소 오래 걸린다.5. 의견서앞의 그래프는 속도 그래프이다. 속도를 변경 할 때 원점을 지나면 그래프가 꺾이는 현상이 발생했다. 원점을 지날 때 위치가 0이므로 모터는 반대로 회전하게 된다. 따라서 기울기

공학/기술| 2019.09.02| 11페이지| 4,500원| 조회(215)

메카트로닉스, A+, dc모터, DC모터 드라이버, 메카트로닉스기초실험

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스텝모터 드라이버 실험 보고서 (A+ 레포트)

● 스텝모터 드라이버 실험 보고서■ 그룹 :■ 학번 :■ 실험날짜 :■ 이름 :1. 실험의 가설1-1) Stepping motor의 특징과 명칭Stepping motor는 이외에도 Step motor, Pulse motor, Stepper motor등으로도 불리고 있는데이것을 우리말로 번역하면 보진전동기 또는 계동전동기로 보면 될 것이다. 여기에서 보진이란한 걸음 한걸음 단계적으로 움직이는, 그야말로 모터의 동작 이미지를 나타내고 있는 셈이다.스텝핑 모터의 특징에는 여러가지가 있으나 그 최대의 특징은 펄스 전력에 의한 회전 특성을 가지고있는데 있다. 특히 입력 펄스에 비례하는 회전각, 입력 주파수에 비례하는 회전 속도는그대로 오픈 루프의 제어계를 구성할 수 있게 된다. 따라서 이들 성질을 이용하면 디지털 신호로피드백계가 없는 위치결정장치를 구성할 수 있다.스텝핑 모터의 특징을 더 열거해 보면 간혈 초고속 구동, 연속 회전, 정, 역전, 변속, 마이크로 스텝 구동 등을 들 수 있다.이 가운데서도 간헐 구동은 스테핑 모터의 가장 자랑할 만한 특징이라 할 수 있다.이 성질을 이용함으로써 1시간에 1스텝구동 1일에 1스텝 구동 등을 쉽게 실현시킬 수 있다.또한 이것을 다른 모터로 실현시키자면 일시적으로 감속기구를 더 장비해야만 한다.또 마이크로 스텝 구동도 스테핑 모터의 고유기술인데 이들을 구사하면 초미세의 스텝각 회전을 실현할 수 있다.(0.0072도) 또 연속 회전 구동의 경우, 입력펄스의 총수에 따라 최적인 회전각을 정확히 규제할 수 있다.또한 스텝핑 모터는 그 성질상의 단순한 구동력을 필요로 하는 용도에는 부적합하다. 이것은 모터의 전력 효율이 일반적으로 낮은 것, 모터를 돌리기 위한 구동회로의 코스트가 높은 것이 크게 관계되기 때문이다.1-2) Stepping motor의 종류와 그 개요스텝핑 모터에는 여러가지 종류가 있느니만큼 사용 목적, 요구 성능에 따라 적절히 구분 사용하는 것이중요하다.예를 들어 정밀한 위치결정 제어에는 HB형이, 또 저가격으로 간단한형이 가장 많이 보급되고 있으며, 특히 PM형에서는 판금 가공을 주체로 한 것이그 태반을 차지하고 있다.그림1-A. PM형 모터 그림 1-B. VR형 모터 그림 1-C. HB형 모터?PM형(permanent magnet type):영구자석형?VR형(Variable reluctance type):가변 릴럭턴스형?HB형(Hybrid type): 영구자석, 가변 릴럭턴스형PM형 스텝핑 모터PM형 스텝핑 모터의 구조는 로터부가 영구자석으로 구성되어 있고그 주위에 여러 개의 스테이터 자극이 대향으로 배치되어 있다.특히 판금가공에 의하여 돌기를 세운 것을 클로폴형(claw pole)구조라 부르고 있다. 또 스테이터 구조에는이밖에 적층 코어 타입도 있다.VR형 스텝핑 모터VR형의 구동 원리는 전자석의 흡인력에 의하여 로터 돌극을 끌어 들임으로써 발생하는 회전력을 이용한 것이다.따라서 영구자석을 사용하지 않는다.HB스텝핑 모터일반적으로 모터중에서 가장 가격이 비싼 편이다. 그 구조는 좌우 2개의 로터 자극간에 착자된 희토류 마그넷이배치되어 있다.1-3) Stepping motor의 구조와 동작원리Rotor는 그림 2-A과 같이 2개의 Rotor 사이에 영구자석이 삽입된 구조다. 각 Rotor는 50개(또는 100개)의 소치(小齒)를 갖고 있으며 이들은 1pitch 만큼 어긋나게 조립되어 있다. 따라서 앞면에서 보면 100개(또는 200개)의 소치(小齒)를 갖고 있는 것처럼 사용하게 된다. 중간의 영구자석에 의하여 Rotor1은 N극, Rotor2는 S극으로 자화되어 있다.그림 2-A Rotor 구조 그림 2-B 5상 Stator 구조Stator의 A상, B상, C상, D상, E상 등 5개의 전자석으로 구성되어 있으며, Stator는 Rotor의 이형상과 같은 모양으로 치절 가공이 되어 있다. 가공된 치절은 7.2도의 간격을 갖는다. 각각의 Stator에는 코일이 감겨 있으며 각 코일에는 드라이버로부터 공급되는 전류가 순차적으로 인가되며, 이로 인해 Stator는 순차적으로 를 가지게 된다.그림 3-A 5상 Step A상 여자 그림 3-B 5상 Step B상 여자B상의 Stator와 Rotor는 0.72°만큼의 각도차이(어긋남)가 있으며 다음 동작을 준비한다.A상의 전류를 차단하고 B상 Stator에 전류를 인가하면 N극으로 자화된다. 이때 S극의 Rotor2의 소치(小齒)와 흡인력을 갖게 되어 기존 0.72°의 차이만큼 Rotor가 동작하게 된다. C상 및 이후의 상 동작 시에도 마찬가지 원리로 동작하여 0.72°씩 동작한다.1-4) Stepping motor의 구동회로제어회로 : 스테핑 모터 구동용 펄스 발생, 마이크로 프로세서구동회로 : 제어회로에 의해 출력된 구동신호에 의해 모터 구동 전류 발생그림 41.Unipolar방식 - 권선 전류는 한 방향2. Bipolar방식 - 양 방향의 권선 전류 발생2. 실험 조건 및 방법Stepping Motor 파라미터)명령어설명1STFFFF;제어 파라미터 변경이 가능한 타입으로 설정한다.2EDA55A;파라미터를 factory default 값으로 바꾼다.3SEA55A,0400,0400,0032,003290˚/1.8˚(스탭각) 50을 헥사값 0032로 설정합니다.4EDA55A;이 과정에서 바뀐 파라메터에 따른 초기화 실시.5SAFE01;사용하려는 주소로 재설정.6STFFFE;제어 파라메터가 변경되지 않도록 모터타입을 FFFE로 설정.7SH400,400,0,0,0,0;구동전류의 진폭을 400bit/A로 설정.8Sh400,400,8,8;전류명령값의 최대치를 400bit/A로전류치 비율을 8로 설정.9EsA55A;설정한 파라미터를 저장한다.1) Stepping모터의 위치제어실험 순서 : 스텝모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, 스텝모터 위치제어 값을 입력한다. 그리고 스텝모터 위치값을 계속 바꿔 보면서 그래프를 완성시킨다.명령어설명1SS1000;정속 구간의 이동속도를 모터1 1000rpm으로 설정.2Ss500;가/감속 구간의 시간을 모터1 500ms로 설정.3PE0001;SbeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. 스텝모터 위치제어를 위한 ‘0:모터1 위치명령, 모터1 현재위치, 모터2 위치명령, 모터2 현재위치’를 선택한다.6. SS1000;, Ss500;, PE0001;, SM0202;를 입력 후 시작을 누른다.7. PA5000000;을 입력하고 그래프를 원점에 맞춘 뒤 원하는 위치 값을 넣어 그래프를 관찰한다.2) Stepping모터의 속도제어실험 순서 : 스텝모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, 스텝모터 속도제어 값을 입력한다.명령어설명1Sa400,300;100ms당 모터1의 가속도 400rpm 감속도 300rpm기울기를 갖는 가/감속률을 설정.2PE0001;Servo Enable [ID=1로 가정]3SM0909;스텝모터 전용 속도제어 모드로 설정.4SV0800;모터1의 속도를 800rpm으로 설정.1. 스텝모터를 콘센트와 컴퓨터에 연결한 후 CubeMonLT 라는 Host 프로그램을 실행.2. Refresh 버튼을 눌러 설정메뉴를 초기화 시킨다.3. 위의 파라미터 값을 순서대로 입력한다.4. 입력후 Refresh 버튼을 누른다.5. 스텝모터 속도제어를 위한 ‘1:모터1 속도명령, 모터1 현재속도, 모터2 속도명령, 모터2 현재속도’를 선택한다.6. Sa400,300;, PE0001;, SM0909; 입력 후 시작을 누른다.7. 원하는 속도값을 입력 후 그래프를 관찰한다.3) 스텝모터 사인파로 모터 구동 및 모니터링실험 순서 : 스텝모터 프로그램 입력창에 파라미터 값을 순서대로 입력 후, 스텝모터 사인파제어 값을 입력한다.명령어설명1PE0001;Servo Enable [ID=1로 가정]2SM0F0F;SM명령으로 0F번 위치제어 모드를 선택하며, 즉시 운동이 개시된다.3S1800,5000모터1에 대하여 주기 800ms이며 진폭 5000펄스의 사인파 변위를 정튼을 누른다.5. 스텝모터 위치제어를 위한 ‘0:모터1 위치명령, 모터1 현재위치, 모터2 위치명령, 모터2 현재위치’를 선택한다.6. PE0001;, SM0F0F;를 순서대로 입력 후 시작을 누른다.7. 원하는 주기와 진폭값을 넣어 그래프를 관찰한다.3. 실험 결과그래프입력값스텝모터위치제어PA5050000;PA4980000;위치제어 응용(계단식 그래프 만들기)PA5010000;PA5000000;PA5050000;PA5070000;PA5030000;PA5010000;PA4970000;PA4940000;그래프입력값스텝모터 속도제어SV0700;SV1500;그래프입력값스텝모터사인파-1S1600,4000;스텝모터 사인파-2S1800,5000;스텝모터 사인파-3S1400,3000;위치제어는 먼저 원점을 잡은 후 PA5050000; PA4980000; 값을 입력하여 그래프를 만들어 보았다. 채널 1번과 2번값을 관찰 할 수 있었다.CH1번의 값은 순서대로 [12500 / -5000] 이었다.속도제어는 SV 속도 값을 700, 1500 값을 써서 그래프를 형성했다.CH1번의 값도 입력값과 같은 [700/1500] 이었다.그림 5 - 사인파의 그래프 (왼쪽 위에서부터 1,2,3번 값, 오른쪽 아래부터 4,5번 값)사인파 제어는 모터 1에 대하여 주기와 진폭 값을 (1600,4000) 값을 주며 그래프를 형성하여 관찰했다. 그 외에 (1600,2000), (1800,5000), (1950,5000), (1400,3000) 값도 입력하여 그래프의 모양, 값들을 비교 해 보았다.진폭은 순서대로 [999], [499], [1249], [1249], [749] 이었고 주기는 1670, 1679, 1248, 1055, 2478 이었다.위치그래프가 형성되면서 다른 모터보다 그래프의 기울기가 가파르게 변화하는 것을 관찰할 수 있었다.그리고 CH2번이 CH1번을 따라가면서 형성되었다.4. 문제 제시1. 앞의 그래프는 위치 값을 너무 크게 설정해 오류가 난 것을 보여준다. 하지만 모터는 계속다.

공학/기술| 2019.09.02| 11페이지| 4,500원| 조회(378)

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