소개

서보 모터 및 스테퍼 모터 드라이브는 다음을 최적화할 수 있는 상당한 잠재력을 제공합니다. motion control 시스템을 최적화할 수 있는 상당한 잠재력을 제공합니다. 스마트 드라이브는 컨트롤러 명령만 변환하고 증폭하는 단순한 '덤' 드라이브부터 컨트롤러 역할을 독립적으로 수행할 수 있는 보다 정교한 드라이브까지 다양합니다. 시스템 설계자는 전력, 전압, 전류, 폼 팩터 및 연결성을 선택할 수 있습니다. 기타 고급 옵션으로는 자동 튜닝, 문제 해결 기능, 데이터 기록, 안전 기능 등이 있습니다. 엔지니어는 선택의 폭이 넓다고 느낄 수 있지만, 전략적 분석 프로세스를 통해 애플리케이션에 가장 적합한 디바이스를 선택할 수 있습니다.

드라이브를 선택할 때 모터의 데이터시트를 보고 전화를 받고 싶을 수 있습니다. 하지만 모터를 선택하는 데는 단순히 회전하는 모터를 찾는 것보다 훨씬 더 많은 것이 관련되어 있습니다. 고려해야 할 다른 요소로는 애플리케이션 수준 및 시스템 수준 특성이 있습니다.

큰 그림을 생각해보세요. 무엇을 옮기려고 하나요? 얼마나 조심스럽고 빠르게 이동해야 하나요? 예를 들어 세제 상자를 컨베이어로 운반하는 것과 혈액 가스 분석기에 샘플 카트리지를 배치하는 것에는 상당한 차이가 있습니다. 시스템이 얼마나 복잡한가요? 단일 축 또는 고도로 조정된 동작의 여러 축을 구동하려고 하나요? 크기, 무게, 효율성이 가장 중요한 고려 사항인 배터리 구동 AGV를 제작하고 있나요, 아니면 성능이 중요한 수술용 로봇을 제작하고 있나요?

드라이브 선택

기본 모션

논의를 위해 기본적인 모션 시스템을 고려해 보겠습니다. 이 시스템은 컨트롤러, 드라이브, 모터, 하나 이상의 피드백 장치로 구성됩니다. 컨트롤러는 모션 명령을 드라이브에 전송하고, 드라이브는 이를 모터의 펄스 폭 변조(PWM) 출력 신호로 변환합니다. 이 신호는 모터를 회전(또는 선형 모터의 경우 변환)하게 합니다. 모터 토크는 구동 전류에 비례하고 모터 속도와 방향은 전압에 비례합니다. 피드백을 통해 컨트롤러 또는 드라이브로 하나 이상의 제어 루프(토크, 속도 또는 위치)를 닫아 필요에 따라 부하를 움직일 수 있습니다.

아날로그 또는 디지털?

드라이브의 주요 분류 중 하나는 아날로그와 디지털입니다. 디지털 드라이브가 중요한 이점을 제공하며 지난 10여 년 동안 판매를 지배하게 되었지만, 아날로그 드라이브의 역할은 여전히 중요합니다.

아날로그 드라이브

아날로그 드라이브에는 순수 아날로그 회로가 포함되어 있습니다. 정교함의 수준은 다를 수 있습니다. 대부분의 아날로그 드라이브는 ±10V 신호의 형태로 컨트롤러 입력을 받을 수 있습니다. 드라이브는 컨트롤러의 전압 명령을 받아 증폭한 후 모터에 적합한 궤적 명령으로 변환합니다(이 때문에 드라이브를 증폭기라고 부르기도 합니다). 일반적으로 양전압은 모터를 정방향으로 구동하고 음전압은 역방향으로 구동하지만, 물론 소프트웨어에서 이 응답을 쉽게 바꿀 수 있습니다. 또는 일부 아날로그 드라이브는 컨트롤러 입력을 PWM 신호 또는 사인파 신호로 받을 수도 있습니다.

 

아날로그 드라이브는 두 가지 모두 구동할 수 있습니다. 브러시 및 브러시리스 모터를 구동할 수 있습니다. 경제적이고 컴팩트하며 최소한의 전력을 소비합니다. 아날로그 드라이브에는 프로세서가 포함되어 있지 않으므로 매우 견고하며 프로그래밍이 필요하지 않습니다. 트위스트 페어 배선을 사용하여 연결할 수 있습니다. 지게차의 트랙션 휠처럼 단순하고 비용에 민감한 애플리케이션에서는 아날로그 드라이브가 장착된 서보 모터가 매우 좋은 선택이 될 수 있습니다.

아날로그 드라이브에는 프로세서가 포함되어 있지 않으므로 지연 시간이 발생하지 않습니다. 하지만 처리 능력이 부족하기 때문에 양쪽 모두에서 단점이 있습니다. 아날로그 드라이브에는 외부 컨트롤러 명령이 필요합니다. 장치는 전위차계를 사용하여 수동으로 보정해야 합니다. 단일 축이나 간단한 시스템에서는 이 작업이 간단하지만, 숙련된 엔지니어가 축을 튜닝하는 데 몇 시간이 걸리는 경우도 있습니다. 수동 튜닝이 필요한 드라이브에는 또 다른 문제가 있습니다. 변화하는 부하에 대응할 수 없다는 것입니다. 이러한 단점으로 인해 신규 시스템과 구형 기계 모두에서 아날로그 드라이브는 점점 디지털 드라이브로 대체되고 있습니다.

디지털 드라이브

디지털 드라이브는 프로세서와 온보드 메모리를 통합하여 훨씬 더 높은 기능을 구현할 수 있습니다. 디지털 드라이브는 진폭과 듀티 사이클의 원격 또는 자동 수정을 지원합니다. 드라이브는 수백 헤르츠의 주파수에서 작동하므로 아날로그 버전보다 훨씬 더 빠르게 반응합니다. 디지털 특성으로 인해 소프트웨어를 통해 조정할 수 있습니다. 따라서 시운전 속도를 높일 뿐만 아니라 축이 부하 관성의 동적 변화에 실시간으로 반응하여 슬로싱이나 다른 유형의 부하 진동을 방지하는 데 사용할 수 있는 자동 튜닝의 기회가 열립니다.

아날로그 드라이브와 마찬가지로 디지털 드라이브도 내장된 연결성부터 기능 안전 기능, 제어 기능에 이르기까지 다양한 수준의 정교함을 갖추고 있습니다. 기억해야 할 핵심 포인트는 디지털 드라이브가 아날로그 드라이브보다 더 많은 유연성을 제공한다는 것입니다.

일부 디지털 드라이브에는 아날로그 포트도 포함되어 있습니다. 아날로그 기능이 있는 디지털 드라이브는 기존 시스템에서 아날로그에서 디지털로의 마이그레이션을 간소화할 수 있습니다. 원래 아날로그 드라이브에 장애가 발생하면 이중용도 드라이브를 설치하여 아날로그 구성 요소로 작동할 수 있습니다. 컨트롤러를 교체하고 장비를 디지털 작동으로 전환해야 할 때 드라이브를 디지털로 전환하려면 배선을 교체하고 드라이브 구성의 특정 파라미터를 업데이트하기만 하면 됩니다.

항상 그렇듯이 장단점이 있습니다. 디지털 드라이브는 아날로그 드라이브보다 더 비쌉니다. 더 많은 전력을 소비하고 프로세서로 인해 더 큰 경향이 있습니다. 매우 단순한 시스템에서는 디지털 드라이브가 과할 수 있지만 요즘에는 아날로그 버전보다 더 일반적으로 사용됩니다.