AS5600 12비트 자기 회전 위치 센서: 정밀도·쉬운 프로그래밍·아두이노 연동

시간이 흐를수록 더 작고, 더 정확하고, 더 편리한 센서가 나옵니다. AS5600은 비접촉 자기장 방식으로 절대 각도를 측정하는 12비트(4096 분해능) 로터리 포지션 센서로, 기존 포텐셔미터/엔코더의 마모/노이즈/크기 한계를 극복한 차세대 솔루션입니다. 본문에서는 AS5600의 원리, 핀아웃, 사양, 아두이노 실전 연동, 응용 분야까지 다룹니다.

AS5600이란?

AS5600 마그네틱 로터리 포지션 센서 (SOT-23-8 / SOIC-8 패키지)

• 원리: 홀 효과(Hall Effect) 기반, 직경 자화된 원통 자석(온축/오프축) 회전 시 자기장 방향 변화 감지
• 출력: 12비트 ADC → 4096 단계/회전 (0.088° 분해능), I2C 디지털 출력 또는 PWM/아날로그 출력 선택 가능
• 비접촉: 기계적 마찰/마모 없음, 진동/충격/오염 환경 강건
• 외부 자기장 내성: 균일 외부 자계(지구 자기장, 모터 누설 자계) 자동 보상 알고리즘 내장
• 프로그래밍: I2C로 영점(Zero), 최대 각도(18~360°), 출력 모드, 필터 설정 가능. 3와이어 모드로 프로그래머 없이도 영점/끝점 설정 가능
• 저전력: 자동 슬립 모드, 평균 전류 ~1.5mA (동작), ~10µA (슬립)

핀 구성 (Pin Configuration)

AS5600 핀아웃 (SOIC-8 패키지 기준)

핀	이름	기능
1	GND	그라운드
2	VCC	메인 전원: 3.3V 또는 5V
3	SDA	I2C 시리얼 데이터 (풀업 필요, 4.7kΩ 권장)
4	SCL	I2C 시리얼 클럭 (풀업 필요)
5	VDD (3V3)	내부 3.3V LDO 출력 / 3.3V 전원 입력 (5V 공급 시 미연결 또는 바이패스 캡)
6	PGO (Program)	영점/최대각도 설정 핀 (3와이어 프로그래밍 모드 진입용)
7	OUT	PWM 출력 (듀티 사이클=각도) 또는 아날로그 전압 출력 (레일투레일)

주요 특징 (Features)

• 비접촉 절대 각도 측정 (멀티턴 아님, 단일 회전 360°)
• I2C 인터페이스로 영점/최대각도/출력 모드/필터 사용자 프로그래밍 가능
• 12비트 DAC 출력 분해능 (4096 LSB/회전)
• 최대 각도 프로그래밍 범위: 18° ~ 360° (해당 범위에 4096 단계 매핑 → 분해능 향상)
• 자석 자동 감지 (자석 근접 시 자동 파워업)
• 3와이어 모드(PGO 핀)로 I2C 없이도 영점/끝점 설정 가능
• 자동 저전력 모드 진입
• 출력 모드: I2C 원시 데이터, PWM (듀티 비례), 아날로그 (전압 비례) 선택 가능

사양 (Specifications)

파라미터	값
공급 전압 (VCC)	3.3V 또는 5V (4.5~5.5V / 3.0~3.6V)
공급 전류	최대 100mA (동작), ~10µA (슬립)
동작 온도	-40°C ~ +125°C (AEC-Q100 Grade 1)
I2C 주소	0x36 (고정, 변경 불가)
각도 분해능	12비트 (4096 단계/회전)
각도 정확도	±1.5° (공장 캘리브레이션), 사용자 캘리브레이션 후 ±0.5° 달성 가능
최대 각도 설정 범위	18° ~ 360° (프로그래밍 가능)
출력 모드	I2C, PWM (주파수 설정 가능), 아날로그 (0~VDD)
패키지	SOIC-8, TSSOP-8, SOT-23-8 (WLP도 존재)

동작 원리 (Working Principle: Hall Effect)

• 내부 홀 플레이트 어레이가 회전 자석의 방사형 자기장 성분(Bx, By) 감지
• CORDIC 알고리즘으로 아크탄젠트 연산 → 각도 θ = atan2(By, Bx) 계산
• 12비트 내부 ADC로 디지털화 → 4096 단계 양자화
• 출력 경로: I2C 레지스터 읽기 / PWM 듀티 사이클 / 아날로그 전압 (래티오메트릭)
• 최대 각도 프로그래밍 시: 4096 단계를 설정한 각도 범위(예: 180°)에 매핑 → 실효 분해능 180/4096 ≈ 0.044°

자석 설치 가이드 (Critical for Performance)

• 자석 크기: 칩 크기와 유사 (직경 4~6mm × 두께 2.5~3mm 원통 자석 권장)
• 자석 재질: NdFeB (네오디뮴) N35~N52, 직경 방향 자화 (Diametral Magnetization)
• 에어 갭(Air Gap): 0.5mm ~ 3.0mm (센서 패키지 표면 ~ 자석 표면)
• 정렬: 센서 중심(IC 센터)과 자석 중심 동축 정렬 (편심 ≤ 0.5mm 권장)
• 회전 축: 자석 회전 축 = 센서 패키지 중심축 일치

아두이노 실전 연동 (Play with Arduino)

아두이노/씨두이노 개발 플랫폼

하드웨어 연결 (I2C 모드)

AS5600 핀	아두이노 핀 (우노/나노/메가)	비고
VCC	5V (또는 3.3V)
GND	GND
SDA	A4 (SDA 전용 핀)	4.7kΩ 풀업 저항 필요 (보드 내장 풀업 있으면 생략 가능)
SCL	A5 (SCL 전용 핀)	4.7kΩ 풀업 저항 필요
OUT	미사용 (I2C 모드 시)	PWM/아날로그 모드 시 연결
PGO, VDD	미연결

소프트웨어: 라이브러리 설치 및 예제 실행

1. 아두이노 IDE → 라이브러리 관리자 → "AS5600" 검색 → Seeed_AS5600 또는 AS5600 by Rob Tillaart 설치
2. 파일 → 예제 → Seeed_AS5600 → readAngle 열기
3. 업로드 후 시리얼 모니터(115200 baud) 열기
4. 자석 회전 시 각도 값(0~4095 또는 0~360°) 실시간 출력 확인

예제 코드 핵심 (Seeed 라이브러리 기준)

#include 
#include 

AS5600 as5600;  // 기본 주소 0x36

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(115200);
  if (!as5600.begin()) {
    Serial.println("AS5600 not found!");
    while(1);
  }
  // 옵션: 영점 설정, 최대 각도 설정
  // as5600.setZeroPosition(0);
  // as5600.setMaxAngle(1800); // 180.0° × 10
}

void loop() {
  uint16_t raw = as5600.getRawAngle();  // 0~4095
  float angle = as5600.getAngle();      // 0~360.0°
  Serial.print("Raw: "); Serial.print(raw);
  Serial.print("  Angle: "); Serial.println(angle);
  delay(100);
}

3와이어 프로그래밍 모드 (I2C 없이 영점/끝점 설정)

1. VCC, GND, PGO, OUT만 연결 (SDA/SCL 미연결)
2. 전원 인가 → PGO 핀을 High(>1초) 유지 → 프로그래밍 모드 진입
3. 자석을 원하는 영점 위치에 놓고 PGO 핀 Low 펄스(>100ms) → 영점 저장
4. 자석을 원하는 최대 각도 위치에 놓고 PGO 핀 Low 펄스 2회 → 최대 각도 저장
5. 전원 재인가로 정상 모드 진입

응용 분야 (Applications)

기존 기계식 로터리 인코더/포텐셔미터 대체 예시 (출처: Wikipedia Commons)

• 가전/소비재: 다이얼 노브(오븐, 세탁기), 볼륨/조그 셔틀, 터치리스 인터페이스
• 자동차: 스로틀 페달, 스티어링 각도, 기어 시프트, 미러/시트 조절, 페달 박스
• 로봇/모션: 조인트 각도 피드백, RC 서보 대체, 짐벌 축 인코더
• 산업/계측: 밸브 포지션, 댐퍼 제어, 로터리 액추에이터 피드백
• 의료: 주입 펌프 다이얼, 환기기 노브, 비접촉 위생 환경
• 오디오: 볼륨/이퀄라이저 노브, 페이더, 팬 컨트롤
• 자동화/IoT: 스마트 댐퍼, 블라인드/커튼 위치, 풍향계

결론

AS5600은 비접촉, 12비트 고분해능, 자기장 내성, 쉬운 프로그래밍, 초소형 패키지로 기계식 포텐셔미터/광학 엔코더의 단점을 모두 극복한 현대적 회전 센서입니다. I2C 디지털 인터페이스로 MCU 연동이 간단하고, PWM/아날로그 출력으로 아날로그 시스템에도 드롭인 교체 가능합니다. 자석만 제대로 장착하면(크기/자화방향/에어갭/정렬) 즉시 고정밀 각도 측정이 가능합니다. 로봇, 자동차, 가전, 산업 자동화, 의료 기기 등 정밀 위치 피드백이 필요한 모든 프로젝트에 강력 추천합니다. 기술 지원 및 샘플 요청 언제든 환영합니다.