아두이노 기반 CNC 플로터 제작: 단계별 드로잉 머신 DIY 가이드

부품 및 소모품

이 튜토리얼은 저비용으로 직접 CNC 플로터(드로잉 머신)를 제작하는 전 과정을 단계별로 안내합니다. 기존 온라인 자료들이 정보가 부족해 제작에 어려움이 있었기에, 하드웨어 선정부터 회로 설계, 기계 조립, 소프트웨어 설정까지 상세히 다루었습니다.

맞춤형 PCB(JLCPCB 제작)를 사용하면 배선 복잡도가 크게 줄어들어 외관도 깔끔하고 조립도 수월합니다. 전체 제작 기간은 약 5일(부품 수급 및 하드웨어 3일, 코드 작성 및 조정 2일) 소요되었습니다.

CNC(Computer Numerical Control)는 컴퓨터가 시리얼 포트를 통해 보낸 명령에 따라 액추에이터를 제어하는 컴퓨터 제어 시스템입니다. 대부분의 CNC 머신은 스테퍼 모터를 각 축의 구동원으로 사용합니다.

이 프로젝트의 CNC 플로터는 2축(X, Y) 구조로, 각 축에 소형 스테퍼 모터가 장착되어 펜을 장착한 트레이를 평면 상에서 이동시킵니다. 펜의 상하 운동은 서보 모터로 제어합니다.

스테퍼 모터는 한 회전을 여러 단계로 나누어 정밀 제어 가능한 브러시리스 DC 모터입니다. 위치 피드백 센서 없이도 오픈 루프 제어가 가능합니다.

구형 DVD 리더기(약 $2/개)에서 슬라이드 메커니즘용 스테퍼 모터 2개를 추출합니다. 분해 후 모터와 브라켓을 분리합니다.

멀티미터로 모터 커넥터 핀 간 저항을 측정해 코일 쌍을 찾습니다(코일당 약 10Ω). 확인된 코일 단자에 납땜으로 리드선을 연결합니다.

아두이노 나노가 중앙 제어 역할을 하며, L293D H-브리지 드라이버 2개로 스테퍼 모터 2개를 구동합니다. 서보 모터는 아두이노 PWM 핀에 직접 연결합니다. 상세 회로도는 제공된 이미지 및 PDF/거버 파일을 참조하세요.

회로도를 EasyEDA에서 PCB 레이아웃으로 변환해 JLCPCB에 주문했습니다. 2달러로 5일 만에 고품질 PCB를 수령했습니다. 실크스크린에 부품 라벨이 인쇄되어 조립 시 실수를 방지합니다. 거버 파일과 회로도 PDF는 다운로드 섹션에서 제공됩니다.

SolidWorks로 3개 부품(축 연결 브라켓 등)을 설계하고, 5mm MDF 목재를 레이저 커팅해 제작했습니다. 펜 홀더는 3D 프린팅으로 제작했습니다. DXF/STL 파일은 Thingiverse 링크에서 다운로드 가능합니다.

PCB 실크스크린 가이드에 따라 모든 부품을 납땜합니다. DVD 드라이브 메커니즘을 X축 플레이트에 고정하고, 간단한 테스트 코드로 스테퍼 모터 구동 확인 후 다음 단계로 진행합니다.

두 번째 스테퍼 모터를 Y축 플레이트에 장착하고, 두 축을 90°로 배치해 XY 평면 운동 구조를 만듭니다. 펜 홀더에 스프링과 서보를 장착해 Y축 캐리지에 고정하고, 활성 플레이트를 X축 캐리지에 부착합니다. 모든 배선을 커넥터에 연결하면 기계적 조립 완료입니다.

세 가지 소프트웨어를 연동해 시스템을 구동합니다:

Inkscape: 도안 설계 → G-code 생성 (MakerBot Unicorn 플러그인 사용, 용지 크기/단위 설정 후 G-code 파라미터 조정)
아두이노 IDE: 펌웨어 업로드 (GitHub 저장소에서 다운로드, 핀 배정 확인 필수)
Processing 3: 'CNC program' 스케치 실행 → 'p' 키로 COM 포트 선택 → 'g' 키로 G-code 파일 선택 → 자동 드로잉 시작

G-code 전송 후 머신이 정확하게 도면을 그려냅니다. LED 인디케이터로 각 스테퍼 모터 수신 시퀀스를 시각 확인 가능합니다. 다양한 패턴 드로잉 테스트 결과 정밀도와 반복성이 우수함을 확인했습니다.

이 프로젝트는 메이커 커뮤니티 'MEGA DAS'의 BEE MB님이 제작하셨습니다. 더 많은 프로젝트는 유튜브 채널을 구독해 주세요!

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