ESP8266 - DC 모터 | ESP8266 - DC Motor
이 튜토리얼은 ESP8266을 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 안내합니다. 구체적으로, 우리는 다음을 배울 것입니다:
- DC 모터의 작동 방식
- ESP8266과 L298N 드라이버를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법
- ESP8266을 프로그래밍하여 DC 모터의 속도와 방향을 제어하는 방법
- ESP8266을 프로그래밍하여 두 개의 DC 모터를 동시에 제어하는 방법
준비물
| 1 | × | ESP8266 NodeMCU | Amazon | |
| 1 | × | Micro USB Cable | Amazon | |
| 1 | × | L298N Motor Driver Module | 쿠팡 | Amazon | |
| 1 | × | 5V DC Motor | Amazon | |
| 1 | × | (Optional) 12V DC Motor | Amazon | |
| 1 | × | 5V Power Adapter for 5V DC motor | Amazon | |
| 1 | × | DC Power Jack | 쿠팡 | Amazon | |
| 1 | × | Jumper Wires | Amazon | |
| 1 | × | (Optional) 5V Power Adapter for ESP8266 | Amazon | |
| 1 | × | (Optional) Screw Terminal Expansion Board for ESP8266 | 쿠팡 | Amazon |
DC 모터에 대하여
DC 모터 핀배열
DC 모터에는 두 개의 전선이 있는데, 긍정적인 쪽은 보통 빨간색이고 부정적인 쪽은 검은색입니다.
작동 원리
DC 모터를 구매할 때, 그 모터가 작동하는 전압을 확인하는 것이 필수적입니다. 예를 들어, 12V DC 모터를 고려해 봅시다.
12V 전원 공급 장치로 12V DC 모터에 전원을 공급할 때:
- 긍정적인 전선과 부정적인 전선에 각각 12V와 GND를 연결하세요: DC 모터가 시계 방향으로 최대 속도로 회전합니다.
- 부정적인 전선과 긍정적인 전선에 각각 12V와 GND를 연결하세요: DC 모터가 반시계 방향으로 최대 속도로 회전합니다.
앞서 언급했듯이, DC 모터의 두 전선 사이에서 전력 극을 교체함으로써 회전 방향이 반대로 전환됩니다. 이는 수동이 아닌 프로그래밍을 통해 DC 모터의 방향을 제어하는 방법입니다.
DC 모터에 공급된 전력이 12V 미만인 경우 모터는 여전히 회전하지만 최고 속도로는 회전하지 않습니다. 이는 전력원의 전압을 조절함으로써 DC 모터의 속도를 변경할 수 있음을 의미합니다. 그러나 이 방법은 전력원의 전압을 제어하는 복잡성 때문에 일반적으로 사용되지 않습니다. 따라서 전력원의 전압은 일정하게 유지되며 DC 모터의 속도는 PWM 신호를 통해 조절됩니다. PWM의 듀티 사이클이 클수록 DC 모터는 더 빨리 회전합니다.
ESP8266을 사용하여 직류 모터를 제어하는 방법
DC 모터를 제어하는 것은 속도와 방향의 두 가지 구성 요소를 포함합니다. ESP8266은 PWM 신호를 생성할 수 있지만, 전압과 전류가 낮아 DC 모터를 제어하는 데에 사용할 수 없습니다. ESP8266과 DC 모터 사이의 격차를 메우기 위해 하드웨어 드라이버가 필요합니다. 이 드라이버는 두 가지 작업을 수행합니다:
- ESP8266에서 전류와 전압 측면에서 PWM 신호를 증폭하여 속도 제어
- 전원 공급의 극성을 전환하기 위해 ESP8266에서 제어 신호를 수신하여 방향 제어
※ NOTE THAT:
- 이 튜토리얼은 모든 DC 모터에 사용할 수 있습니다. 12V DC 모터는 단지 하나의 예입니다.
- 5V DC 모터를 제어할 때, 비록 ESP8266 핀이 5V(즉 DC 모터의 전압과 같음)를 출력한다 하더라도, ESP8266 핀이 DC 모터에 필요한 충분한 전류를 제공하지 않기 때문에 ESP8266과 DC 모터 사이에 드라이버를 두어야 합니다.
다양한 종류의 칩들이 있으며, L293D 및 L298N과 같은 모듈들은 DC 모터 드라이버로 사용될 수 있습니다. 이 튜토리얼에서는 L298N 드라이버를 사용할 것입니다.
L298N 드라이버에 대하여
L298N 드라이버는 DC 모터와 스테퍼 모터를 관리하는 데 사용할 수 있습니다. 이 튜토리얼은 DC 모터를 제어하는 방법을 알려줍니다.
L298N 드라이버 핀아웃
L298N 드라이버는 모터 A와 모터 B로 불리는 두 개의 DC 모터를 동시에 독립적으로 제어할 수 있습니다. 이 드라이버는 총 13개의 핀을 가지고 있습니다.
두 모터에 공통으로 사용되는 핀들:
- VCC 핀: 이 핀은 모터에 전력을 공급하며, 전압 범위는 5V에서 35V입니다.
- GND 핀: 이것은 공통 접지 핀으로, 0V(GND)에 연결해야 합니다.
- 5V 핀: 이 핀은 L298N 모듈에 전력을 공급하며, ESP8266에서 5V를 사용하여 공급할 수 있습니다.
모터 A 핀 (채널 A):
- ENA 핀: 이 핀은 모터 A의 속도를 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 점퍼를 제거하고 PWM 입력에 연결함으로써 모터 A의 속도를 조절할 수 있습니다.
- IN1 & IN2 핀: 이 핀들은 모터 A의 회전 방향을 제어하는 데 사용됩니다. 이 중 하나의 핀이 HIGH로 설정되고 다른 하나가 LOW로 설정되면, 모터 A가 회전할 것입니다. 두 핀이 모두 HIGH거나 LOW인 경우, 모터 A는 움직이지 않을 것입니다.
- OUT1 & OUT2 핀: 이 핀들은 모터 A에 연결됩니다.
모터 B 핀 (채널 B):
- 이 핀들은 모터 B에 전력을 공급하는 데 사용됩니다.
- ENB 핀: 이 핀은 PWM 입력에 연결되어 모터 B의 속도를 제어할 수 있습니다. 점퍼를 제거하면 이 기능이 활성화됩니다.
- IN3 & IN4 핀: 이 핀들은 모터 B의 회전 방향을 결정하는 데 사용됩니다. 하나는 HIGH이고 다른 하나가 LOW일 때, 모터 B는 회전할 것입니다. 입력이 모두 HIGH이거나 LOW이면, 모터 B는 멈출 것입니다.
- OUT3 & OUT4 핀: 이 핀들은 모터 B에 연결되어 있으며 그에 전력을 공급합니다.
L298N 드라이버에는 두 가지 입력 전력이 있습니다:
- DC 모터용으로 전압 범위가 5V에서 35V까지이며, VCC 및 GND 핀에 연결됩니다.
- L298N 모듈의 내부 작동을 위해 전압 범위가 5V에서 7V까지이며, 5V 및 GND 핀에 연결됩니다.
간단하게 하기 위해 L298N 드라이버에서 모든 점퍼를 제거하세요. 점퍼는 고급 사용이나 다른 목적으로 사용되기 때문에 이 작업이 필요합니다.
우리는 ESP8266과 L298N 드라이버를 사용하여 두 개의 DC 모터를 동시에 독립적으로 제어할 수 있습니다. 각 모터를 조절하기 위해 ESP8266에서 단 세 개의 핀만 필요합니다.
※ NOTE THAT:
이 튜토리얼의 나머지 부분은 채널 A를 사용하여 DC 모터를 제어하는 데 중점을 둘 것입니다. 다른 DC 모터를 제어하기 위한 비슷한 단계를 수행할 수 있습니다.
DC 모터의 속도를 L298N 드라이버로 제어하는 방법
DC 모터의 속도를 L298N의 ENA 핀에 PWM 신호를 생성함으로써 조절하는 것은 쉽습니다. 이는 다음과 같이 할 수 있습니다:
- ESP8266 핀을 L298N의 ENA에 연결하기
- analogWrite() 함수를 사용하여 ENA 핀에 PWM 신호 생성하기. L298N 드라이버는 PWM 신호를 DC 모터에 증폭시킬 것입니다.
속도는 0부터 255까지 가능합니다. 속도가 0이면, 모터는 움직임을 멈출 것입니다. 속도가 255일 때, 모터는 최대 속도로 회전할 것입니다.
L298N 드라이버를 통한 DC 모터의 방향 제어 방법
모터의 회전은 IN1 및 IN2 핀에 로직 HIGH/LOW를 제공함으로써 조정할 수 있습니다. 아래 표는 두 채널에서 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 |
따라서:
시계 방향으로 회전하기 위한 ESP8266 코드.
ESP8266 코드는 반시계 방향으로 회전합니다.
※ NOTE THAT:
직류 모터의 회전은 OUT1과 OUT2 핀을 반대 방향으로 연결함으로써 뒤집을 수 있습니다.
직류 모터 회전을 멈추는 방법
DC 모터를 멈추는 두 가지 방법이 있습니다:
속도를 0으로 줄이세요.
IN1 및 IN2 핀을 LOW 또는 HIGH 중 같은 값으로 설정합니다.
또는
L298N 드라이버를 사용해 DC 모터를 제어하는 방법
배선도
L298N 모듈에 연결하기 전에 세 개의 점퍼를 모두 제거하는 것이 필수적입니다.
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
ESP8266의 핀 배치 및 ESP8266 및 다른 구성 요소에 전원을 공급하는 방법에 대해 더 많이 보십시오.
ESP8266 코드
다음 코드는 다음을 수행합니다:
- 직류 모터의 속도를 증가시킵니다.
- 방향을 변경합니다.
- 직류 모터의 속도를 감소시킵니다.
- 모터를 정지시킵니다.
사용 방법
Arduino IDE에서 ESP8266을 시작하려면 다음 단계를 따르십시오:
- ESP8266을 처음 사용하는 경우 Arduino IDE에서 ESP8266 환경 설정하는 방법 튜토리얼을 확인하세요.
- 도표에 나와 있는 대로 구성 요소를 연결하세요.
- USB 케이블을 사용하여 ESP8266 보드를 컴퓨터에 연결하세요.
- 컴퓨터에서 Arduino IDE를 엽니다.
- 올바른 ESP8266 보드(예: NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module))와 해당 COM 포트를 선택하세요.
- L298N 모듈에서 모든 점퍼를 세 개 모두 제거하세요.
- 코드를 복사하여 Arduino IDE에서 엽니다.
- Arduino IDE에서 Upload 버튼을 클릭하여 코드를 ESP8266에 컴파일하고 업로드하세요.
- 관찰해야 할 사항:
- DC 모터가 속도를 올리고 최대 속도로 1초 동안 회전합니다.
- DC 모터의 방향이 변경됩니다.
- DC 모터가 반대 방향으로 최대 속도로 1초 동안 회전합니다.
- DC 모터가 속도를 줄입니다.
- DC 모터가 1초 동안 멈춥니다.
- 이 과정이 반복됩니다.
※ NOTE THAT:
이 튜토리얼은 DC 모터의 속도를 최대 속도에 따라 제어하는 방법을 지시합니다. 절대 속도(초당 회전수)를 제어하기 위해서는 PID 컨트롤러와 엔코더를 사용해야 합니다. DC 모터의 절대 속도를 제어하는 것은 별도의 튜토리얼에서 논의될 것입니다.
L298N 드라이버를 사용하여 두 개의 DC 모터 제어 방법
곧 출시됩니다!
동영상
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