아두이노 우노 R4 - DC 모터
이 가이드에서는 Arduino UNO R4를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 배웁니다. 자세히는 다음을 배웁니다:
- DC 모터의 작동 원리
- DC 모터의 속도와 방향을 제어하는 방법
- L298N 드라이버로 DC 모터를 제어하는 방법
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DC 모터에 대하여
DC 모터 핀아웃
직류 모터는 두 개의 전선을 가지고 있습니다.
- 양극 전선: 주로 빨간색
- 음극 전선: 주로 검은색
작동 방식
DC 모터를 구매할 때, 그것이 어떤 전압에서 작동하는지 이해하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 12볼트로 작동하는 DC 모터를 생각해 보세요. 12V DC 모터를 12볼트 전원에 연결하면:
- 12V를 양극선에 연결하고 GND를 음극선에 연결하면 직류 모터가 시계방향으로 최대 속도로 회전합니다.
- 12V를 음극선에 연결하고 GND를 양극선에 연결하면 직류 모터가 반시계방향으로 최대 속도로 회전합니다.
두 개의 전선에 대한 연결을 앞서 언급한 대로 변경하면 DC 모터의 회전 방향이 바뀝니다. 이 기술은 DC 모터의 방향을 제어하는 데 도움이 됩니다. 이는 수동으로 수행되는 것이 아니라 프로그래밍을 통해 이루어집니다.
12V 미만의 전압을 DC 모터에 공급하면 모터가 회전하지만 최대 속도로는 돌지 않습니다. 이는 전압을 변경하면 모터 속도가 달라진다는 것을 보여줍니다. 하지만 실제 상황에서 전압을 직접 조정하는 것은 어렵습니다. 따라서 DC 모터의 속도를 제어하는 더 간단한 방법이 있습니다. 전원 공급 전압을 일정하게 유지하고 PWM(펄스 폭 변조) 신호를 사용하여 모터 속도를 제어합니다. PWM 듀티 사이클이 높아지면 모터가 더 빠르게 회전하고 그 반대도 마찬가지입니다.
Arduino UNO R4를 사용하여 DC 모터 제어하는 방법
DC 모터를 제어하려면 속도와 방향을 조절해야 합니다. Arduino UNO R4는 PWM 신호를 생성할 수 있지만, 이 신호는 모터를 직접 제어하기에는 전압과 전류가 너무 약합니다. 따라서 Arduino UNO R4를 DC 모터에 연결하려면 하드웨어 드라이버가 필요합니다. 이 드라이버는 두 가지 주요 작업을 수행합니다:
- 아두이노 UNO R4에서 PWM 신호의 세기(전류 및 전압)를 증가시켜 속도를 제어합니다.
- 아두이노 UNO R4에서 컨트롤 신호를 수신하여 방향을 제어하기 위해 전원 공급 장치의 극성을 변경합니다.
※ NOTE THAT:
- 이 가이드는 어떤 DC 모터에도 사용할 수 있습니다. 우리는 12V DC 모터를 예로 사용하고 있습니다.
- 5V DC 모터를 사용할 때, Arduino UNO R4 핀이 5V(DC 모터와 동일한 전압)를 출력하더라도, 여전히 Arduino UNO R4와 DC 모터 사이에 드라이버가 필요합니다. 이는 Arduino UNO R4 핀이 DC 모터에 필요한 충분한 전류를 공급할 수 없기 때문입니다.
이 튜토리얼에서는 L298N 드라이버를 사용하여 DC 모터를 제어할 것입니다.
L298N 드라이버에 대하여
이 가이드에서는 L298N 드라이버를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 배웁니다.
L298N 드라이버 핀아웃
L298N 드라이버는 모터 A와 모터 B라고 불리는 두 개의 DC 모터를 동시에 독립적으로 제어할 수 있습니다. 13개의 핀이 있습니다.
두 모터에 공통인 핀:
- VCC 핀: 모터에 전원을 공급합니다. 전압은 5V에서 35V까지 가능합니다.
- GND 핀: 공통 접지 핀이며, GND (0V)와 연결해야 합니다.
- 5V 핀: L298N 모듈에 전원을 공급합니다. Arduino UNO R4가 제공하는 5V를 사용할 수 있습니다.
모터 A 핀 (채널 A):
- ENA 핀: 이 핀들은 모터 A의 속도를 제어합니다. 속도를 조절하려면 점퍼를 제거하고 핀을 PWM 입력에 연결하십시오.
- IN1 및 IN2 핀: 이 핀들은 모터 A의 회전 방향을 결정합니다. 하나의 핀이 HIGH이고 다른 하나의 핀이 LOW일 경우 모터 A는 회전합니다. 두 핀이 모두 HIGH이거나 LOW일 경우 모터 A는 멈춥니다.
- OUT1 및 OUT2 핀: 이 핀들은 모터 A에 연결됩니다.
모터 B 핀 (채널 B):
- ENB 핀: 이 핀들은 모터 B의 속도를 제어합니다. 점퍼를 제거하고 이 핀들을 PWM 입력에 연결하면 모터 B의 회전 속도를 조정할 수 있습니다.
- IN3 및 IN4 핀: 이 핀들은 모터 B의 회전 방향을 제어합니다. IN3가 HIGH이고 IN4가 LOW이거나 그 반대일 때, 모터 B가 회전합니다. 두 핀이 모두 HIGH이거나 LOW이면 모터 B는 멈춥니다.
- OUT3 및 OUT4 핀: 이 핀들은 모터 B에 연결됩니다.
앞서 언급한 L298N 드라이버에는 두 가지 유형의 입력 전원이 있습니다.
- 하나는 DC 모터용(VCC 및 GND 핀): 5V에서 35V.
- 하나는 L298N 모듈 자체를 실행하기 위한 것(5V 및 GND 핀): 5V에서 7V.
L298N 드라이버는 더 복잡한 사용을 위해 세 개의 점퍼를 가지고 있습니다. 간단하게 하기 위해 L298N 드라이버에서 모든 점퍼를 제거하십시오.
Arduino UNO R4와 L298N 드라이버를 사용하여 두 개의 DC 모터를 동시에 제어할 수 있습니다. 각 모터를 제어하기 위해 Arduino UNO R4에서 세 개의 핀을 사용합니다.
※ NOTE THAT:
이 튜토리얼에서는 채널 A를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 보여줍니다. 다른 DC 모터를 제어하는 방법도 유사합니다.
Wiring Diagram
배선을 시작하기 전에 L298N 모듈에서 모든 점퍼 세 개를 제거하세요.
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
L298N 드라이버를 통해 DC 모터의 속도를 제어하는 방법
ENA 핀으로 PWM 신호를 보내서 L298N의 DC 모터 속도를 쉽게 조절할 수 있습니다. 방법은 다음과 같습니다:
- 아두이노 UNO R4 핀을 L298N 모듈의 ENA 핀에 연결하세요.
- analogWrite() 함수를 사용하여 ENA 핀에 PWM 신호를 보내세요. L298N 드라이버는 이 PWM 신호의 강도를 높여 DC 모터에 전원을 공급합니다.
속도는 0에서 255까지의 숫자일 수 있습니다. 속도가 0일 때 모터는 멈춥니다. 속도가 255일 때 모터는 최대 속도로 회전합니다.
L298N 드라이버를 통한 DC 모터의 방향 제어 방법
모터의 회전 방향은 IN1 및 IN2 핀을 HIGH 또는 LOW로 설정하여 변경할 수 있습니다. 아래 표는 두 채널의 방향을 제어하는 방법을 보여줍니다.
| IN1 pin | IN2 pin | Direction |
|---|---|---|
| LOW | LOW | Motor A stops |
| HIGH | HIGH | Motor A stops |
| HIGH | LOW | Motor A spins Clockwise |
| LOW | HIGH | Motor A spins Anti-Clockwise |
- 모터 A는 시계 방향으로 회전합니다.
- 모터 A가 반시계 방향으로 회전합니다.
※ NOTE THAT:
OUT1 및 OUT2 핀을 DC 모터 핀에 반대로 연결하면 모터가 반대 방향으로 회전합니다. 이를 수정하려면 OUT1 및 OUT2 핀의 위치를 바꾸거나 프로그램 코드에서 IN1 및 IN2 핀의 제어 신호를 변경하십시오.
DC 모터 회전을 멈추는 방법
DC 모터를 끄는 두 가지 방법이 있습니다.
- 속도를 0으로 설정합니다.
- IN1 및 IN2 핀을 동일한 값(LOW 또는 HIGH)으로 설정합니다.
- 또는
L298N 드라이버를 사용하여 DC 모터 제어 방법.
아두이노 UNO R4 코드
아래 코드는 다음을 수행합니다:
- DC 모터를 더 빠르게 하세요
- 방향을 반대로 하세요
- DC 모터를 더 느리게 하세요
- 모터를 멈추세요
Detailed Instructions
다음 지침을 단계별로 따르세요:
- Arduino Uno R4 WiFi/Minima를 처음 사용하는 경우, [Arduino IDE에서 Arduino Uno R4 WiFi/Minima 환경 설정]에 대한 튜토리얼을 참조하세요(기본 URL/튜토리얼/arduino-uno-r4/arduino-uno-r4-소프트웨어-설치).
- 제공된 다이어그램에 따라 구성요소를 연결하세요.
- USB 케이블을 사용하여 Arduino Uno R4 보드를 컴퓨터에 연결하세요.
- 컴퓨터에서 Arduino IDE를 실행하세요.
- 적절한 Arduino Uno R4 보드(예: Arduino Uno R4 WiFi)와 COM 포트를 선택하세요.
- L298N 모듈에서 모든 세 개의 점퍼를 제거하세요.
- 코드를 Arduino IDE에 붙여넣으세요.
- Arduino IDE에서 Upload 버튼을 눌러 코드를 Arduino UNO R4에 업로드하세요.
- 관찰 사항:
- DC 모터가 가속하고, 1초 동안 최고 속도로 회전합니다.
- DC 모터의 회전 방향이 변경됩니다.
- DC 모터가 반대 방향으로 1초 동안 최고 속도로 회전합니다.
- DC 모터가 감속합니다.
- DC 모터가 1초 동안 정지합니다.
- 이 시퀀스는 계속 반복됩니다.
※ NOTE THAT:
이 튜토리얼에서는 DC 모터의 최고 속도에 대한 상대 속도를 조절하는 방법을 배웁니다. 초당 회전 수로 절대 속도를 제어하려면 PID 컨트롤러와 인코더를 사용해야 합니다. DC 모터의 정확한 속도를 제어하는 방법은 다른 튜토리얼에서 다룰 것입니다.
Video Tutorial
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