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Raspberry Pi Pico

라즈베리 파이 피코 DC 모터

이 가이드에서는 Raspberry Pi Pico를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 보여드립니다. 다음 세부 사항들을 다룰 것입니다:

라즈베리 파이 피코 dc 모터

준비물

1×라즈베리 파이 피코 W 아마존
1×라즈베리 파이 피코 (또는) 아마존
1×마이크로 USB 케이블 아마존
1×L298N 모터 드라이버 모듈 쿠팡 | 아마존
1×5V DC 모터 아마존
1×5V DC 모터용 전원 어댑터 아마존
1×DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓 쿠팡 | 아마존
1×점퍼케이블 쿠팡 | 아마존
1×(추천) 라즈베리 파이 피코용 스크루 터미널 확장 보드 아마존
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DC 모터에 관하여

DC 모터 핀 배열

DC 모터는 두 개의 전선이 함께 제공됩니다.

  • 양극선: 보통 빨간색
  • 음극선: 보통 검은색
dc 모터 핀 배치

작동 방식

DC 모터를 구매할 때 필요한 전압을 아는 것이 중요합니다. 예를 들어, 12볼트가 필요한 DC 모터가 있다면 12볼트 전원에 연결해야 합니다.

  • 양극 와이어에 12V를 연결하고 음극 와이어에 GND를 연결하면 모터가 시계 방향으로 최대 속도로 회전합니다.
  • 음극 와이어에 12V를 연결하고 양극 와이어에 GND를 연결하면 모터가 반시계 방향으로 최대 속도로 회전합니다.

앞서 설명한 대로 DC 모터의 두 와이어의 연결을 서로 바꾸면 회전 방식이 달라집니다. 이 방법은 DC 모터의 회전 방향을 제어합니다. 수동으로 하는 대신 프로그래밍을 통해 이루어집니다.

12V 미만의 전압을 DC 모터에 공급할 경우, 모터는 여전히 작동하지만 최대 속도로 작동하지 않습니다. 이는 모터의 속도가 전압에 따라 달라진다는 것을 의미합니다. 전압을 직접 조절하는 것은 실제로 어렵기 때문에, DC 모터의 속도를 제어하는 보다 간단한 방법이 사용됩니다. 우리는 전원 공급 장치로부터 일정한 전압을 유지하면서 PWM(펄스 폭 변조) 신호를 이용해 속도를 조절합니다. 모터는 높은 PWM 듀티 사이클일 때 더 빠르게, 낮은 듀티 사이클일 때 더 천천히 회전합니다.

dc 모터를 제어하는 방법

라즈베리 파이 피코를 사용하여 DC 모터 제어하는 방법

Raspberry Pi Pico를 사용하여 DC 모터를 제어하려면 속도와 움직임 방향 모두를 다뤄야 합니다. Raspberry Pi Pico는 자체적으로 모터를 작동시키기에는 부족한 PWM 신호를 생성합니다. 따라서 Raspberry Pi Pico와 DC 모터를 연결하는 하드웨어 드라이버가 필요합니다. 이 드라이버는 두 가지 중요한 기능을 수행합니다:

  • Raspberry Pi Pico의 PWM 신호의 전력과 전압을 향상시켜 속도를 제어합니다.
  • Raspberry Pi Pico에서 제어 신호를 받아 전원 공급 장치의 극성을 전환하여 방향을 제어합니다.
라즈베리 파이 피코 dc 모터 제어

※ 주의:

이 가이드는 모든 DC 모터에 적용됩니다. 여기서는 예시로 12V DC 모터를 사용합니다.

5V DC 모터를 사용하는 경우에도 Raspberry Pi Pico와 모터 사이에 드라이버가 필요합니다. 두 장치 모두 5V를 사용하지만, Raspberry Pi Pico 핀은 모터를 단독으로 구동하기에 충분한 전류를 공급할 수 없습니다.

이 가이드는 L298N 드라이버를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 보여줍니다.

L298N 드라이버 소개

이 안내서에서는 L298N 드라이버를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 보여줍니다.

L298N 드라이버 핀아웃

l298n 드라이버 핀아웃

L298N 드라이버는 모터 A와 모터 B라고 하는 두 개의 개별 DC 모터를 동시에 제어할 수 있습니다. 이 드라이버는 13개의 핀을 가지고 있습니다.

두 모터의 공통 핀:

  • VCC 핀: 모터에 전원을 공급합니다. 전압은 5V부터 35V까지 가능합니다.
  • GND 핀: 공통 접지 핀으로, GND(0V)에 연결해야 합니다.
  • 5V 핀: Raspberry Pi Pico의 5V 전원을 사용하여 L298N 모듈에 전원을 공급합니다.

모터 A 핀 (채널 A):

  • ENA 핀: 모터 A의 속도를 제어합니다. 속도를 조절하려면 점퍼를 제거한 후 해당 핀을 PWM 입력에 연결하세요.
  • IN1 및 IN2 핀: 모터 A의 회전 방향을 결정합니다. 한 핀이 HIGH이고 다른 핀이 LOW이면 모터 A가 회전합니다. 두 핀이 모두 HIGH이거나 LOW이면 모터 A는 움직이지 않습니다.
  • OUT1 및 OUT2 핀: 이는 모터 A에 연결되어 있습니다.

모터 B 핀 (채널 B):

  • ENB 핀: 이 핀들은 모터 B의 속도를 조절합니다. 점퍼를 제거하고 이 핀들을 PWM 입력에 연결하여 모터 B의 속도를 제어하세요.
  • IN3 및 IN4 핀: 이 핀들은 모터 B의 회전 방향을 결정합니다. IN3가 HIGH이고 IN4가 LOW일 때, 또는 그 반대의 경우에 모터 B가 회전합니다. 두 핀 모두 HIGH이거나 LOW이면, 모터 B는 회전하지 않습니다.
  • OUT3 및 OUT4 핀: 이 핀들은 모터 B에 연결됩니다.

앞서 언급한 L298N 드라이버는 두 가지 입력 전원을 사용합니다:

  • DC 모터용 (VCC 및 GND 핀): 5V와 35V 사이.
  • L298N 모듈 작동용 (5V 및 GGD 핀): 5V와 7V 사이.

L298N 드라이버는 고급 기능을 위한 세 개의 점퍼를 포함하고 있습니다. 간편하게 사용하기 위해 L298N 드라이버에서 모든 점퍼를 제거하세요.

라즈베리 파이 피코와 L298N 드라이버를 사용하면 두 개의 DC 모터를 동시에 제어할 수 있습니다. 각 모터를 제어하려면 라즈베리 파이 피코의 세 개의 핀을 연결해야 합니다.

※ 주의:

이 가이드는 채널 A를 사용하여 DC 모터를 제어하는 방법을 알려드립니다. 이와 유사한 방법으로 다른 DC 모터도 제어할 수 있습니다.

선연결

배선 작업을 시작하기 전에 L298N 모듈에서 세 개의 점퍼를 모두 제거하십시오.

라즈베리 파이 피코 dc 모터 l298n 드라이버 배선 다이어그램

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

L298N 드라이버를 통한 DC 모터 속도 제어 방법

L298N의 ENA 핀에 PWM 신호를 보내면 DC 모터의 속도를 조절할 수 있습니다. 방법은 다음과 같습니다:

  • Raspberry Pi Pico의 핀을 L298N 모듈의 ENA 핀에 연결하세요.
  • ena.duty_u16() 함수를 사용하여 ENA 핀에 PWM 신호를 전송하세요. 그러면 L298N 드라이버가 이 PWM 신호를 증폭하여 DC 모터를 제어합니다.
ena.duty_u16(int(speed * 65535 / 255)) # ENA_PIN의 모터 속도 설정, 범위 0-255

속도는 0부터 255까지 설정할 수 있습니다. 0일 경우 모터가 움직이지 않으며, 255일 경우 모터가 가장 빠른 속도로 움직입니다.

L298N 드라이버를 통한 DC 모터 방향 제어 방법

모터의 회전 방향은 IN1 및 IN2 핀을 HIGH 또는 LOW로 조정하여 변경할 수 있습니다. 아래 표는 두 채널의 방향 제어 방법을 설명합니다.

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 A가 오른쪽으로 회전합니다.
in1.value(1) in2.value(0)
  • 모터 A는 시계 방향 반대 방향으로 회전합니다.
in1.value(0) in2.value(1)

※ 주의:

DC 모터 핀과 OUT1 및 OUT2 핀의 연결을 반대로 하면 모터가 반대 방향으로 회전합니다. 이 문제를 해결하려면 OUT1과 OUT2 핀의 연결을 전환하거나 프로그램 코드에서 IN1과 IN2 핀의 제어 신호를 변경하세요.

DC 모터 회전을 멈추는 방법

직류 모터를 끄는 방법에는 세 가지가 있습니다.

  • 속도를 0으로 설정합니다.
ena.duty_u16(0) # 모터 속도를 0으로 설정
  • IN1 및 IN2 핀을 LOW로 설정합니다.
in1.value(0) in2.value(0)
  • IN1 및 IN2 핀을 HIGH로 설정합니다.
in1.value(1) in2.value(1)

L298N 드라이버를 사용하여 DC 모터 제어 방법

Raspberry Pi Pico 코드

아래 코드는 다음 작업을 수행합니다:

  • DC 모터 속도 높이기
  • 방향 전환하기
  • DC 모터 속도 낮추기
  • 모터 정지하기
/* * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 라즈베리 파이 피코 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pico/raspberry-pi-pico-dc-motor */ from machine import Pin, PWM from time import sleep # Define pins ENA_PIN = 27 # The Raspberry Pi Pico pin GP27 connected to the ENA pin of L298N IN1_PIN = 29 # The Raspberry Pi Pico pin GP29 connected to the IN1 pin of L298N IN2_PIN = 19 # The Raspberry Pi Pico pin GP19 connected to the IN2 pin of L298N # Initialize pins ena = PWM(Pin(ENA_PIN)) # PWM for speed control ena.freq(1000) # Set frequency to 1kHz for PWM in1 = Pin(IN1_PIN, Pin.OUT) in2 = Pin(IN2_PIN, Pin.OUT) def set_motor_speed(speed): ena.duty_u16(int(speed * 65535 / 255)) # Convert 0-255 speed to 0-65535 for PWM def motor_forward(): in1.value(1) in2.value(0) def motor_backward(): in1.value(0) in2.value(1) def motor_stop(): in1.value(0) in2.value(0) while True: motor_forward() for speed in range(256): set_motor_speed(speed) sleep(0.01) sleep(1) motor_backward() sleep(1) for speed in range(255, -1, -1): set_motor_speed(speed) sleep(0.01) motor_stop() sleep(1)

자세한 사용 방법

다음 지침을 단계별로 따르세요:

  • 컴퓨터에 Thonny IDE가 설치되어 있는지 확인하십시오.
  • Raspberry Pi Pico에 MicroPython 펌웨어가 설치되어 있는지 확인하십시오.
  • Raspberry Pico를 처음 사용하는 경우, 자세한 설명은 라즈베리 파이 피코 - 시작하기 튜토리얼을 참조하십시오.
  • L298N 모듈에서 세 개의 점퍼를 모두 제거하십시오.
  • 제공된 다이어그램에 따라 L298N 모듈을 통해 Raspberry Pi Pico를 DC 모터에 연결하십시오.
  • USB 케이블을 사용하여 Raspberry Pi Pico를 컴퓨터에 연결하십시오.
  • 컴퓨터에서 Thonny IDE를 실행하십시오.
  • Thonny IDE에서 Tools Options로 이동하여 MicroPython (Raspberry Pi Pico) 인터프리터를 선택하십시오.
  • Interpreter 탭에서 드롭다운 메뉴에서 MicroPython (Raspberry Pi Pico)를 선택하십시오.
  • 올바른 포트가 선택되었는지 확인하십시오. Thonny IDE가 포트를 자동으로 감지해야 하지만 수동으로 선택해야 할 수도 있습니다 (예: Windows에서는 COM3, Linux에서는 /dev/ttyACM0).
  • 위의 코드를 복사하여 Thonny IDE의 편집기에 붙여넣으십시오.
  • 스크립트를 Raspberry Pi Pico에 저장하려면:
    • 저장 버튼을 클릭하거나 Ctrl+S 키를 사용하십시오.
    • 저장 대화 상자에서 "This computer"와 "Raspberry Pi Pico" 두 섹션이 표시됩니다. "Raspberry Pi Pico"를 선택하십시오.
    • 파일을 main.py로 저장하십시오.
  • 녹색 Run 버튼을 클릭하거나 F5 키를 눌러 스크립트를 실행하십시오. 스크립트가 실행됩니다.
  • 관찰 사항:
    • DC 모터가 가속된 후 1초 동안 최대 속도로 회전합니다.
    • DC 모터의 방향이 변경됩니다.
    • DC 모터가 역방향으로 1초 동안 최대 속도로 회전합니다.
    • DC 모터가 감속됩니다.
    • DC 모터가 1초 동안 정지합니다.
    • 이 사이클이 계속 반복됩니다.

    ※ 주의:

    이 안내서에서는 DC 모터의 최고 속도 대비 속도를 변경하는 방법을 배웁니다. 초당 회전수를 정확하게 제어하기 위해 PID 컨트롤러와 인코더를 사용해야 합니다. DC 모터의 정확한 속도 제어 방법에 대해서는 다른 안내서에서 다룰 것입니다.

동영상

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관련 튜토리얼

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