모터 컨트롤러에 대한 종합 가이드

모터 컨트롤러란 무엇입니까?

모터 컨트롤러는 토크, 모터 속도 및 장비 출력을 조절하는 전기 장치를 말합니다. 모터 컨트롤러는 일반적으로 모터를 정지 또는 시동하는 수동 또는 자동 수단과 함께 제공됩니다.

모터 컨트롤러가 필수적인 이유는 무엇입니까? 글쎄, 이러한 장치가 없으면 모터에 과부하로부터 필요한 보호 기능이 없습니다. 과부하는 잠재적으로 전자 장비를 손상시킬 수 있는 전기적 결함으로 이어질 수 있습니다.

대부분의 모터가 제대로 작동하려면 최소한 몇 암페어가 필요합니다. 불행히도 마이크로컨트롤러는 약 0.1A만 제공할 수 있으며 이는 너무 적습니다. 모터 컨트롤러는 필요한 암페어 수를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.

모터 컨트롤러 유형

모터 컨트롤러에는 네 가지 주요 유형이 있습니다. 각각에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

2.1 AC 모터 컨트롤러

AC 모터 컨트롤러는 모터에 대한 입력 전원을 수정합니다. 그들은 엔진으로 들어가는 에너지의 주파수를 조정하여 이것을 달성합니다. 그 목적은 속도와 토크를 조절하는 것입니다. AC 컨트롤러의 다른 이름으로는 AC 인버터, 가변 속도 드라이버 및 주파수 변환기가 있습니다.

2.2 DC 모터 컨트롤러

AC 모터 컨트롤러와 마찬가지로 DC 모터 컨트롤러도 입력 전원을 조정합니다. DC 모터 컨트롤러는 전류 또는 주파수의 직접 출력을 위해 전류 소스를 변경하거나 변경합니다. DC 모터 컨트롤러는 모터의 토크와 속도를 효율적으로 제어합니다.

2.3 서보 모터 컨트롤러

서보 모터 컨트롤러는 전류 소스를 원하는 주파수, 펄스 또는 전류 출력으로 조정하거나 조절하여 입력 전력을 수정하는 전자 장치를 말합니다. AC 및 DC 모터 컨트롤러와 마찬가지로 서보 모터 컨트롤러는 특정 애플리케이션에 이상적입니다. 서보 모터 컨트롤러는 특히 제조 및 건설 산업에서 모션 제어 애플리케이션에 적합합니다. 이 컨트롤러는 위치, 토크 및 모터 속도를 제어합니다.

2.4 스테퍼 모터 컨트롤러

스테퍼 모터 컨트롤러는 입력 전원을 제어하는 ​​전자 장치입니다. 컨트롤러는 전류 소스를 단계적 전류 출력으로 조정하여 이를 수행합니다. 스테퍼 모터 컨트롤러는 특히 제조 및 건설 환경에 이상적입니다. 이 목록의 다른 컨트롤러와 마찬가지로 스테퍼 모터 컨트롤러는 위치, 토크 및 모터 속도를 제어합니다. 스테퍼 모터 컨트롤러의 또 다른 이름은 모터 인덱서입니다.

모터 컨트롤러는 어떻게 작동합니까?

대부분의 초보 디자이너와 엔지니어는 모터 컨트롤러의 작동 방식을 이해하지 못합니다. 흥미롭게도 생각보다 훨씬 쉽습니다. 주제를 자세히 살펴보겠습니다.

3.1 H Bridge를 통한 방향 컨트롤러

이 DC 모터 제어 프로세스는 가장 간단합니다. 이 프로세스에는 두 쌍의 스위치가 포함됩니다. 몇 개의 버튼을 연결할 때마다 회로가 완성되어 전력을 생성합니다.

4섹션 모터를 만들려면 스위치를 혼합 및 일치시키거나 극성을 변경할 수 있습니다. 사용자는 H 브리지의 크기를 변경하여 더 작은 시스템에 맞도록 할 수도 있습니다.

3.2 펄스 폭 변조(PWM)를 통한 속도 컨트롤러

PWM 회로는 PCB 공급 전압을 부팅하거나 제한하여 모터의 속도를 제어합니다. 이 회로는 코일 유도를 통해 평활화 효과가 있습니다. 속도, 방향 또는 제동을 변경하려는 경우 PWM 회로를 H 브리지와 결합할 수 있습니다.

3.3 가변 저항을 통한 전기자 컨트롤러

DC 모터 속도를 변경하는 또 다른 방법은 코일이나 전기자를 통과하는 통화를 변경하는 것입니다. 샤프트 속도는 전류 공급에 따라 달라질 수 있습니다. 이는 전기자에 존재하는 전류에 의해 생성되는 자기장에 비례하기 때문입니다.

모터 속도를 제한하려면 전기자에 저항을 추가하는 것을 고려하십시오. 속도를 높이려면 고정자 저항을 추가하십시오.

전기자 코일에 저항을 추가하면 더 많은 열이 발생하고 에너지가 손실됩니다. 그렇기 때문에 이 방법이 비효율적일 수 있습니다.

3.4 모터 끄기

모터를 끄려면 PCB에 공급되는 전압을 차단하기만 하면 됩니다. 모터의 스위치를 열 수도 있습니다. 2개에 연결된 스위치를 열 수 있습니다.

3.5 모터 제동

모터 제동에 관해서는 세 가지 방법 중 하나를 채택할 수 있습니다. 첫 번째는 다이내믹 브레이킹입니다. 모터의 전원을 차단하는 방식입니다.

두 번째 유형의 제동은 분사 제동으로 알려져 있습니다. 이 방법은 AC 모터 제어에만 적용됩니다. 전원을 차단하고 DC 전원을 공급한 후; 대신, 모터가 회전하는 방향을 변경하여 모터를 감속시키거나 정지시키는 자기장을 생성합니다.

동적 제동과 같은 방식으로 작동하는 회생 제동도 있습니다. 전원을 차단한 다음 회전하는 모터를 통해 전원으로 다시 보냅니다. 회생 제동은 배터리를 충전할 수 있습니다. 그러면 배터리가 엔진에 전류를 공급합니다.

모터 컨트롤러 선택 기준

모터 컨트롤러를 선택할 때 어떤 기준을 사용해야 합니까? 이 섹션에서는 두 가지에 대해 설명합니다.

4.1 전기 사양

전기 사양과 관련하여 주의를 기울여야 하는 몇 가지 문제는 다음과 같습니다.

최대 출력 전압

해당 장치의 출력은 항상 전체 시스템의 출력과 일치해야 합니다.

정격 전력

모터가 사용할 수 있는 최대 전력입니다.

AC/DC 공급 전압

AC/DC 공급 전압은 완벽한 작동을 달성하는 것을 목표로 합니다.

연속 출력 전류

일반적으로 장치는 열 제한을 초과하지 않고 전류를 전달합니다.

버스 유형

최첨단 기술이 부착된 버스 유형에 대해 들어본 적이 있을 것입니다.

단상/삼상 입력

일반적으로 저압 또는 고압 응용 프로그램을 사용할 수 있습니다.

모터 컨트롤러 주파수

모터 컨트롤러는 일반적으로 50Hz ~ 400Hz 범위의 주파수를 사용합니다.

4.2 작동 사양

모터 컨트롤러의 성능은 제어 시스템과 설계 설정에 따라 다릅니다. 노브, 점퍼, 전위차계 등과 같은 다양한 유형의 수동 컨트롤을 추가할 수 있습니다. 또는 조이스틱, 디지털 창 등과 같은 컴퓨터 컨트롤을 사용할 수도 있습니다.

4.3 기능

모터 컨트롤러의 선택은 유연하며 포함하려는 기능에 따라 다릅니다. 다른 모터 컨트롤러에는 추가 기능이 있습니다. 예를 들어, 장치의 전원이 켜질 때까지의 시간을 결정할 수 있는 소프트 스타트 기능을 선택할 수 있습니다.

브러시리스 DC 모터 컨트롤러 VS 브러시드 DC 모터 컨트롤러

DC 모터에는 브러시와 브러시리스의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 브러시 DC 모터 컨트롤러는 가장 오래된 종류의 모터 컨트롤러 중 하나입니다. 브러시 모터 정류는 일반적으로 DC 전원 공급 장치에 의해 내부적으로 수행됩니다. 컨트롤러에는 로터, 일부 브러시 및 액슬이 있습니다. 이 브러시의 극성과 전하가 모터의 속도와 방향을 결정합니다.

브러시리스 DC 모터 컨트롤러는 주로 효율성 때문에 널리 보급되었습니다. 이러한 모터 컨트롤러는 브러시가 없는 모터 컨트롤러와 모양이 동일하지만 브러시가 없습니다. 모터에는 방향과 속도를 제어하는 ​​특수 회로도 있습니다. 회전자 자석 주위에 장착된 브러시리스 모터로 효율성을 개선해야 합니다.

모터 드라이버와 모터 컨트롤러의 차이점은 무엇입니까?

마이크로컨트롤러의 바퀴나 기타 전동 부품이 포함된 전자 장치를 제어해야 합니다. 앞서 지적했듯이 표준 칩은 소량의 전류만 출력할 수 있습니다. 따라서 크기에 관계없이 모터를 직접 효율적으로 구동할 수 없습니다. 여기서 모터 드라이버가 등장합니다.

모터 드라이버는 마이크로컨트롤러의 일반적인 5V/3.3V보다 더 큰 전류 레벨과 더 높은 전압을 처리하기 위해 더 큰 칩을 사용합니다. 모터 드라이버를 사용하면 더 큰 부하를 제어할 수 있습니다.

그렇다면 모터 드라이버는 모터 컨트롤러와 어떻게 다릅니까? 글쎄, 모터 드라이버는 단순히 모터를 구동하는 능력을 처리합니다. 반면에 모터 컨트롤러에는 모든 논리 회로가 내장되어 있습니다. PWM 신호, 아날로그 입력, USB 등과 같은 상위 수준 인터페이스를 사용하여 모터 컨트롤러를 제어할 수 있습니다.

가변 속도 컨트롤러

가변 속도 드라이브입니다

속도 조절이 가능한 드라이브

마이크로드라이브

AC 드라이브

인버터

7.1 AC 모터용 가변 속도 컨트롤러

앞서 암시했듯이 AC 가변 속도 컨트롤러는 전기 모터의 전압과 주파수를 교대로 작동합니다. 이러한 주파수 드라이브는 컨베이어 벨트, 수영장 펌프, 선반, 제분소, 공기 압축기, HVAC 팬 등을 포함한 많은 응용 분야에 사용됩니다. AC 속도 컨트롤러는 DC 모터 주파수 제어 시스템과 달리 에너지 효율이 높습니다. 많은 설계자들이 이제 AC 옵션으로 DC 속도 컨트롤러를 개조하는 것을 선택하는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

모터 속도 컨트롤러의 다른 전압

모터 속도 컨트롤러는 12V, 24V 및 90V를 포함한 다양한 전압 옵션으로 제공됩니다. 세 가지 모두 많은 유사점을 가지고 있지만 명백한 차이점도 있습니다. 전반적으로 세 가지 디자인 기능은 거의 동일합니다. 주요 차이점은 12V 모터 컨트롤러는 일반적으로 24V 모터가 소비하는 전류보다 두 배의 전류를 소비한다는 것입니다. 90V 모터 컨트롤러는 차례로 전압 공급 장치에서 가장 적은 양의 전류를 제거합니다. 주어진 기계적 부하에 대해 세 가지에 대해 유사한 전원 공급 장치가 있습니다. 세 가지 중 하나를 선택할 때 회사 담당자가 보다 구체적인 정보를 제공할 수 있어야 올바른 결정을 쉽게 내릴 수 있습니다.

많은 경우 모터 속도 컨트롤러의 가격은 전압 차이에도 불구하고 크게 다르지 않습니다. 특히 동일한 애플리케이션에 대한 모터 컨트롤러를 구매할 때 그렇습니다.

그러나 모터는 배선이 다릅니다. 24V 모터 컨트롤러의 전선은 일반적으로 12V 모터 컨트롤러의 전선보다 작습니다. 크기에도 불구하고 더 작은 전선은 전력을 효율적으로 전달할 수 있습니다.

모터 스타터

모터 스타터는 현재 모터 제어를 위한 최고의 발명품 중 하나입니다. 스타터는 모터를 시동하는 데 필요한 전력을 제어하는 ​​전기 장치입니다. 이 도구는 또한 전기 모터를 정지, 역회전 및 보호하는 데 도움이 됩니다.

일반적으로 시작은 두 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.

• 접촉기

접촉기는 모터로 흐르는 전류를 제어합니다. 이 구성 요소는 전기 회로에 전력을 공급하거나 차단할 수 있습니다.

• 과부하 릴레이

모터가 너무 많은 전류를 소비하고 과열되면 소손될 수 있습니다. 과부하 릴레이의 기능은 이러한 일이 발생하지 않도록 하는 것입니다.

9.1 모터 스타터의 종류

일반적으로 모터 시동에는 두 가지 유형이 있습니다. 다음은 다음과 같습니다.

• 수동 스타터

이름에서 알 수 있듯이 수동 스타터는 수동 작동이 필요한 장치입니다. 스타터는 작동하기가 상당히 쉽고 일반적으로 전문가의 개입이 필요하지 않습니다. 장치 자체에는 장비를 켜고 끌 때 사용하는 버튼이 있습니다. 수동 스타터를 다른 유형의 스타터보다 선호하게 만드는 몇 가지 기능은 다음과 같습니다.

안전하고 경제적으로 작동합니다.

다양한 용도에 사용할 수 있을 만큼 컴팩트합니다.

낮은 과부하를 제공합니다. 모터를 감지하여 파손에 안전합니다.

초기 비용이 낮습니다. 중요

다양한 인클로저를 선택할 수 있습니다.

• 마그네틱 모터 스타터

마그네틱 모터 스타터는 전자기 제어가 필요합니다. 일반적으로 모터 스타터는 모터 전압에 비해 더 낮고 안전한 시동 전압이 필요합니다. 마그네틱 모터 스타터에는 전기 접촉기와 과부하 릴레이가 있어 과도한 전류와 과열을 방지합니다.

모터 컨트롤러에 대한 추가 정보

이전 섹션에서 다룬 내용에서 보았듯이 모터 컨트롤러의 주제는 방대합니다. 다음은 귀하가 관심을 가질 만한 몇 가지 사항입니다.

10.1 Arduino 모터 컨트롤러

Arduino 모터 컨트롤러를 사용하면 스테퍼 DC, 스테퍼 모터, 솔레노이드 및 릴레이를 구동할 수 있습니다. 모터 컨트롤러는 유도 모터를 구동하는 듀얼 풀 브리지 드라이버입니다. Arduino 보드를 사용하면 두 개의 DC 모터를 구동하고 각 방향과 속도를 제어할 수 있습니다. 또한 이 모터 컨트롤러를 사용하면 무엇보다도 개별 엔진의 전류 흡수를 측정할 수 있습니다.

10.2 Sabertooth 모터 컨트롤러

Sabertooth 모터 컨트롤러는 가장 다양하고 효율적인 듀얼 모터 드라이버 중 하나입니다. 이 모터 컨트롤러는 최대 300lbs 무게의 로봇과 같은 고출력 장비와 잘 작동합니다. Sabertooth 모터 컨트롤러를 사용하면 몇 초 내에 채널당 최대 50A의 피크 전류를 달성할 수 있습니다. 이 모터 컨트롤러는 열 및 과전류 보호 기능을 갖추고 있어 운전자를 죽일 수 있는 우발적인 스톨에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

10.3 스파크 모터 컨트롤러

Spark 모터 컨트롤러는 가장 저렴한 브러시드 DC 모터 주파수 컨트롤러 중 하나입니다. 이 컨트롤러는 60A의 연속 전류가 특징이며 수동 냉각 기능이 있습니다. 다른 인상적인 기능으로는 스마트 제어 및 LED 상태 표시기를 허용하는 양방향 제한 스위치가 있습니다. 이러한 기능과 기타 기능으로 인해 이 모터 컨트롤러는 시장에서 가장 인기 있는 제품 중 하나가 되었습니다.

10.4 벡스 모터 컨트롤러

Vex 모터 컨트롤러의 특징 중 하나는 표준 PWM 신호를 사용하여 와이어 모터를 구동한다는 것입니다. 이러한 모터 컨트롤러를 사용할 때는 마이크로 컨트롤러와 모터 컨트롤러 사이에 3선 연장 케이블을 하나만 사용하는 것이 가장 좋습니다. U 컨트롤러의 차별화된 기능에는 더 긴 확장이 필요할 수 있습니다. 그러나 컨트롤러와 모터 사이에 2선 연장 케이블을 사용할 수 있습니다.

10.5 탈론 모터 컨트롤러

Talon 모터 컨트롤러는 통합 PID 제어와 인상적인 통신 프로토콜을 특징으로 합니다. 이러한 컨트롤러가 그토록 바람직한 이유는 크기가 작고 가볍기 때문입니다.

10.6 Tesla 모터 컨트롤러

Tesla 모터 컨트롤러는 최근 시장에 진입한 제품 중 하나입니다. 이러한 각 컨트롤러에는 대형 장치의 경우 최대 16,000RPM, 더 작고 저전력 옵션의 경우 18,000RPM으로 회전하는 AC 유도 추진 모터가 있습니다.

Tesla 모터 컨트롤러에는 컨트롤러/인버터와 차동 장치도 있습니다. 모든 장치에는 효율적인 CAN 버스 통신을 위한 스텔스 EV 컨트롤러 보드 교체품이 있습니다.

10.7 라즈베리 파이 모터 컨트롤러

Raspberry 모터 컨트롤러에는 단일 브리지당 최대 5A의 유도 부하를 제어하는 ​​이중 H-브리지 전원 IC가 있습니다. 이 장치는 놀랍도록 광범위한 전압(6V – 8V)을 지원합니다.

10.8 커티스 모터 컨트롤러

Curtis 모터 컨트롤러는 다양한 온로드 차량 애플리케이션을 위한 부드럽고 효율적인 속도 제어를 제공합니다. 이 컨트롤러는 또한 매우 조용하고 비용 효율적입니다. 최신 Curtis 모터 컨트롤러는 MOSFET 기술을 사용하므로 이전 모델에서는 이전에 사용할 수 없었던 많은 이점이 있습니다.

10.9 SCR 모터 컨트롤러

SCR 전원 컨트롤러는 반세기 넘게 사용되어 왔습니다. 초기에 이러한 전력 컨트롤러는 수백 와트만 처리할 수 있었습니다. 오늘날 SCR 모터 컨트롤러는 메가와트의 전력을 소비할 수 있습니다. 현재 SCR 모터 컨트롤러는 다양한 주요 산업 분야에 응용되고 있습니다.

SCR 컨트롤러에는 제어 회로와 사이리스터가 있습니다. 이 컨트롤러는 밀리초 이내에 셀 수 없이 많은 전류를 전환할 수 있습니다. 일반적으로 SCR 컨트롤러는 가변 변압기 및 접촉기보다 저렴하고 안정적입니다.

10.10 단상 AC 모터 속도 컨트롤러/듀얼 모터 컨트롤러/3상 모터 컨트롤러

기술의 발전으로 모터 컨트롤러는 계속해서 정교해지고 있습니다. 최신 모터 컨트롤러는 이전 모델보다 더 높고 더 편안하며 비용 효율적인 성능을 제공합니다. 이러한 컨트롤러는 다양한 솔루션으로도 제공됩니다. 현재 단상, 이중 및 3상 모터 컨트롤러를 찾을 수 있습니다.

단상 AC 모터 컨트롤러는 공기 이동 및 압축기 애플리케이션과 관련하여 여전히 최고의 솔루션입니다. 널리 사용 가능하고 비용 효율적이기 때문입니다. 대부분의 저성능 시스템은 이러한 컨트롤러를 사용합니다.

이중 및 3상 모터 컨트롤러가 등장하여 상당한 진전을 이뤘지만 단상 컨트롤러보다 상대적으로 더 복잡하고 가격이 비쌉니다. 그러나 최근 엔지니어들은 모든 위상 모터 컨트롤러를 가능한 한 효율적으로 만들기 위해 노력하고 있습니다.

모터 컨트롤러 애플리케이션

모터 컨트롤러가 있는 거의 모든 영역을 생각할 수 있습니다. 다음은 이러한 기기의 주요 응용 프로그램 중 일부입니다.

11.1 다축 컨트롤러

이러한 장치는 동작 요구 사항을 결정, 제어 및 감시합니다.

11.2 로봇 모션 컨트롤러

로봇 모션 컨트롤러는 기계 시스템에서 매우 유용한 하드웨어와 소프트웨어를 갖추고 있습니다.

11.3 서보 증폭기

모터 컨트롤러는 더 많은 전력이나 전류를 생성할 수 있는 아날로그 신호를 생성하는 데 도움이 됩니다.

11.4 인버터 드라이브

AC 전원 입력을 DC 전원으로 변환할 때 인버터 드라이브는 필수입니다.

11.5 마이크로컨트롤러

마이크로컨트롤러는 디지털 데이터의 흐름을 조절하는 데 도움이 됩니다.

11.6 실리콘 제어 정류기(SCR)

SCR은 DC 모터와 함께 작동하여 AC를 DC로 미세 조정합니다.

11.7 디지털 신호 프로세서

마이크로프로세서는 실시간으로 데이터를 조작할 수 있습니다.

여기에는 시청각, 압력, 열 및 위치가 포함됩니다. 그런 다음 장치는 다양한 컨트롤을 사용하여 이 데이터를 실행합니다.

11.8 펄스 폭 변조

펄스 폭 변조는 스칼라 제어라는 용어로도 사용됩니다. 모터 컨트롤러는 AC 전압과 주파수를 사인 곡선에서 작동하는 DC로 변환할 수 있습니다.

결론

모터 컨트롤러는 다양한 전기 장비 및 기계 분야에서 중요한 역할을 하므로 모든 종류의 산업에서 계속해서 필수적인 부분이 될 것입니다. 이 포괄적인 가이드에 포함된 모든 정보를 통해 애플리케이션에 가장 적합한 모터 컨트롤러를 쉽게 결정할 수 있습니다. 명심해야 할 점은 컨트롤러마다 기능, 전원 요구 사항 및 응용 프로그램이 다르다는 것입니다.

물론, 막혔을 때마다 전문가의 도움을 받는 것이 항상 도움이 됩니다. 선택한 모터 컨트롤러가 최고 품질인지 확인하는 중요한 단계는 평판이 좋은 모터 컨트롤러 제조업체와 협력하는 것입니다. 컨트롤러에 대한 자세한 정보를 원하시면 저희에게 연락해 주시면 더 많은 지식을 함께 논의할 수 있습니다.