RC 모형: 변속기, 서보모터, 조종기, 수신기, BEC

 변속기 (ESC)

RC 모형에 사용되는 변속기(ESC, Electronic Speed Control)는 모터 컨트롤러이다. BLDC 모터 제어 ESC는 대부분 센서리스 제어(Sensorless Control)를 하고 일부는 센서드 제어(Sensored Control)를 한다. 제어 신호는 서보 모터에 사용되는 PWM 신호를 사용하며 듀티가 1ms일 때 모터가 정지하고 2ms일 때 최대 속도가 된다.

 

ESC는 속도 제어를 하지만 보통은 정확한 속도 제어를 하지 않고 전류 제한 기능을 가진 전압 제어를 한다. BLDC 모터의 홀센서 입력을 받을 수 있는 모델도 있다.

 

 

 

서보 모터

RC 모형에서 서보 모터는 외부 입력에 따라 위치 제어를 하는 모터이다.

 

RC 서보모터

 

위와 같은 RC 모형에 사용되는 서보 모터의 내부 구조는 다음 그림과 같다.

 

RC 서보모터의 구조

 

포텐셔미터(Potentiometer)를 이용하여 위치를 검출하고 위치에 따라 DC 모터를 제어한다.

 

포텐셔미터

   

DC 모터

 

☞ 서보모터 제어 IC

 

서보 신호

서보 신호는 다음 그림과 같이 50Hz 주파수의 PWM 신호이다. 전압은 +5V이다.

 

 

PWM 신호 폭이 1.5ms일 때 서보 모터는 중립 위치이고 1ms일 때 -90도 2ms일 때 +90이다. ESC에 사용될 때는 PWM 폭이 1.5ms일 때 중립이고 2ms일 때 최대 속도이고 1ms일 때 반대 방향으로 최대 속도가 된다.

 

위와 같은 PWM 신호의 폭을 검출하기 위해서는 인터럽터와 타이머를 사용하거나 캡처 기능이 있는 타이머를 사용해야 한다.

 

아두이노에서는 pulsein 함수를 사용할 수 있다.

 

조종기와 수신기

수신기에서 서보 신호가 출력된다.

 

 

조종기 업체

https://www.spektrumrc.com/default.aspx

https://www.towerhobbies.com/products/futaba/index.php

 

☞ 조종기에 사용되는 칩

 

조종기의 전송 지연시간은 제품마다 다르지만 대략 20ms이다.

 

Telemetry

기본적으로 조종기에서 수신기로 데이터가 전송된다. 반대로 원격에서 조종기로 데이터를 보내기 위해서는 별도의 텔레메트리(Telemetry) 장비를 사용해야 한다. 텔레메트리로 GPS 위치, 속도, 온도, 전압 등을 전송 받을 수 있다.

 

☞ Spektrum Telemetry TM1000

 

BEC (Battery Eliminator Circuit)

2개 이상의 다른 전압을 사용하기 위해서는 별도의 배터리를 사용해야 한다. BEC는 전압 변환 장치로 BEC를 사용하면 하나의 배터리로 여러 전압을 사용할 수 있다.