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스테핑 모터 구동부(AM-MS2, AM-CS2P)의 사용
 글쓴이 : NEWTC
작성일 : 10-04-14 23:24
조회 : 6,449  

(스테핑 모터 발열의 일반론)
스테핑 모터 구동부와 스테핑 모터의 열 때문에 고민이 많으시다구요?
우선, 아래 사항들을 확인하여 보세요. 스테핑 모터 스펙이 5V 라도 본사의 스테핑 모터 컨트롤러는 24V를 정격으로 사용합니다. 보통 스테핑 모터는 보통 스펙의 3배~8배 정도의 전압을 걸어 줘서, 드라이브 합니다.

또한, 본사의 스테핑 모터 구동부인 AM-CS2P와 AM-MS2는 스펙상 무부하시 10V 부터 동작하도록 되어 있으며, 24V를 정격으로 씁니다. 토크가 약한 경우 12V에 충분한 전류만 공급해도 잘 돌아갑니다. 그렇게 해도 스텝 모터구동부 내부에서 24V를 생성해 줍니다.

하지만, 이런 경우 전압 변환 효율상 열이 날수 있으므로, 24V를 공급하는 것이 가장 좋습니다. 또한, 전류가 충분히 공급되지 않게 되면, 전압이 불안정해지면서 모터 구동부에 열이 날 수 있게 됩니다. 전류가 충분히 공급되지 않는 원인은 모터 구동부에 공급되는 전류를 공급하는 파워인 SMPS가 충분한 전류를 공급하지 못하는 스펙이거나 고장의 경우입니다.

스펙상으로는 되는 것처럼 되는 것도, 실제로는 제대로 스펙을 만족하지 못하는 규격의 것들도 많이 있으니, 주의 바랍니다. 본사의 스테핑 모터 구동부는 최대 3A까지 사용이 가능하지만, 1.5~2A 이상이 되는 경우에는 방열판을 추가 장착하여 주어야 합니다. 최대 스펙으로 사용하려면, 모터 하나 당, 모터에 따라 다르지만, 최대 DC 24V 5A까지 사용이 가능한 모터 하나당 대략 24V 100W 정도의 SMPS를 사용하여 주는 것이 좋겠습니다.

다만, 모터에 따라 소모되는 전류는 다르다는 것을 참고하시기 바랍니다. 또한, 모터 구동부에 부하를 걸어서, 돌리게 되면, 모터 구동부의 중앙에 있는 가변저항을 돌려서, 적절한 토크로 출력될 수 있도록, 가변저항을 돌려서, 적절한 바이어스로 맞춰 주어야 합니다. 이 부분을 잘 하면, 모터 구동부와 모터에 열이 덜 나게 됩니다. 혹시 스텝 모터 드라이버에 모터용 전압으로 공급해 주는 전압은 얼마를 넣고 계신지요? 최하 12V 정도는 걸어 줘야 동작하며, 전류도 토크에 따라 다르지만, 위에서 설명한 데로입니다. 

(라인트레이서나 마이크로마우스 제작시)
참고로, 작은 라인트레이서 정도라면, 12V 1A 정도의 SMPS를 사용하면 돌아갑니다. 저희 (주)뉴티씨(NEWTC)에서도 스테핑 모터 구동용 SMPS인 24V 100W SMPS를 판매하고 있습니다. 필요시 본사로 문의 바랍니다. 또한, SMPS는 충분한 것을 썻더라도, SMPS 에서 모터 구동부로 가는 선이 너무 얇으면, 충분한 전류가 전달될 수 없어서, 마찬가지 증상으로 인하여 모터 구동부에서 열이 나게 됩니다. 주의 바랍니다. 전류가 흐를 수 있는 충분한 굵기의 전선을 사용하는 것이 매우 중요합니다.

절대, 전원은 건전지 쓰지 마세요. 건전지는 순간 전류가 많이 부족합니다. 1.2V 짜리 충전지(1.2V 1,000mA 리튬망간수소 충전지 사용)를 12개를 직렬로 연결하여 사용하세요. 단, 모양을 만들 떄, 2 x 6 형태로 만들어 달라고 하시면, 스테핑 라인트레이서 기구물 중앙에 딱 넣을 수 있어서 좋아요.


(3A까지 사용할 경우 추가 방열판 장착은 필수 )

또한, MS2나 CS2P 두 드라이버 모두 1.5A 이상을 사용하게 되면, 추가로 방열판을 사용하여 주어야 합니다. 하지만, CS2P는 3A에 맞게 제작되었고, MS2는 현재 1.67A정도까지 사용 가능하도록 제작되어 있습니다.  원래 이 두 모듈은 모두 교육용으로 제작된 것인데, CNC 쪽에 직접 쓰시면서, 망가지시는 분들이 계셔서, 특히 MS2가 그런 용도로 많이 사용되어서, 모듈이 쉽게 망가지지 않도록 MS2의 토크를 약하게 해 둔 것입니다.

하지만, 중앙의 큰 저항 4개를 교체하면 3A까지 사용이 가능합니다.  현재는 1옴을 사용하고 있습니다.

0.5옴으로 교체할 경우,
 I trip = Vref / R,  (단, I trip은 최대전류치 ) 여기서 트립 저항을 0.5옴을 쓰면, 1.5 / 0.5 즉,
Vref입력은 최대 1.5V이고  회로는 현재 0.5옴을 사용하므로 최대 3A까지 사용이 가능합니다. 

 모듈에서 저항을 구별하는 쉬운 방법은 중간의
        본사에서 달아 나가는 큰 저항의 바깥 색깔이 주황색이면 1옴이고,
                                                                    녹색이면  0.5옴입니다.

(방열의 해결책)
그리고, 방열의 경우 원래는 DH-45A 라는 방열판을 MS2나 CS2P가 사용할 수 있게 되어 있지만,
본사는 주변에 부품이 장착되어 있어서, 사용이 불가합니다.  그래서, 넓은 알미늄 판을 잘라서 사용하시는 것이 좋겠습니다.

모터나 드라이버에 열이 많이 나거나, 잘 돌지 않으면, 바이어스를 조정하기 위해서, 적절한 위치로 가변 저항을 돌려 주세요.


(발열의 하드웨어적인 해결책) - CS2P의 경우,

사실 홀딩 토크에서 running 토크보다 더 많은 전류를 소모하는 것이 사실이며,
또한, PWM 주파수에 의하여 rining 되면서 경우에 따라서는 overshoot가 발생합니다.
따라서, R과 C 값을 변경하여 주면 그 주파수를 피할 수 있을 수도 있습니다.

R212와 C208, 그리고  R206과 C204 셋트가 그것입니다.
그 값을 변경하여 보면, 좀 나아질 듯 합니다.
다만, R212나 R206은 가변 저항의 값과 관계가 있어서, 그것을 변경하면 되지만,
C208과 C204는 2200pF 인데, 그 값을 위 아래로 바꿔보는 것도 좋겠습니다.

또한, C201과 C205를 SM243 모터를 쓰는 경우 모터 임피던스가 4.2옴 정도이므로 , PWM 주파수의 경우 현재 19us 정도인 ON 타임 듀티를 50%로 내리려면, 300pF 정도 짜리로 변경하여 주면 되겠습니다.  이렇게 하면 12us 정도로 짧아집니다.  이 방법이 가장 현실적이지 않을까 싶네요. 또한, 좀 더 낮은 값을 사용하게 되면, ON 타임이 좀 더 낮아지겠습니다.  한계치가 2us 정도이므로 그 이하로 내리시면 안좋겠습니다.
 
(소프트웨어적인 해결책)
MS2의 경우,
클럭을 넣어줄 떄, ON/OFF 듀티를 변경해 보세요. 즉, ON TIME을 짧게 하여 사용하셔도 사실, 동작에는 지장이 없으므로, 데이터 시트를 확인하셔서, 그 시간을 최소로 두면 열이 거의 나지 않습니다. 하지만, 토크가 줄어들 수 있으므로, 주의 바랍니다.

CS2P의 경우, 상을 주는 그 상의 듀티를 변경하여 보세요., ON TIME을 짧게 하여 사용하셔도 사실, 동작에는 지장이 없으므로, 데이터 시트를 확인하셔서, 그 시간을 최소로 두면 열이 거의 나지 않습니다. 하지만, 토크가 줄어들 수 있으므로, 주의 바랍니다.

수고하세요.