아두이노 RC카 제작중 모터드라이버, 모터관련 질문

DC 모터는 무부하, 적정부하, 최대부하(정지)시 필요한 전류량이 각각 달라집니다. 이 기준에서 데이터 시트를 보면

No load(무부하), At Maximum Efficiency(최대효율, 적정부하), Stall(정지) 상태 각각의 전류(A)값을 볼 수 있습니다. 2.9A, 12.2A, 51A 같이 나오네요. 같은 스펙의 모터라면 비슷하게 나올 수 있지만 그래도 데이터 시트를 보아야 해당 제품의 정확한 전류량을 알 수가 있습니다. (540모터중 하나의 데이터 시트 링크 드립니다)

https://datasheetspdf.com/pdf/1422933/MABUCHI/RS-540SH/1

RS-540SH motors Datasheet pdf - Carbon-brush motors. Equivalent, Catalog

Part RS-540SH Description Carbon-brush motors Feature RS-540RH/SH OUTPUT : 5. 0W~90W (APPROX) Carbon-brush motors WEIGHT : 160g (APPROX) Typical Applications Home Appliances : Vacuum Cleaner Cordless Power Tools : Drill / Screwdriver / Cordless Garden Tool / Air Compressor Toys and Models : Radio Co...

datasheetspdf.com

적정부하 라는건 모터 제조사에서 정한 모터의 가장 효율이 좋은 부하량 이라는 뜻입니다. 따라서 모터의 스펙을 최대한으로 사용하려면 적정부하를 갖도록 토크를 조절하고 (이 경우는 차량의 중량 조절이겠지요. 또는 기어비를 이용하여도 토크를 적정량으로 조절할 수 있을 것입니다) 흘리는 전류량을 조절하여 12.2A에 맞추는게 좋다는 뜻이 되겠습니다.

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Q1. 따라서 이상황에서 사용되는 전류는 모터드라이버도 사용하겠지만 모터에 영향을 가장 크게 받습니다. 12V 무부하 전류 0.4A라고 하더라도 적정부하 시 전류가 몇인지를 파악하여야 보통 사용되는 전류량을 알 수 있습니다 (대충 위 도표의 무부하 0.95A짜리가 적정부하 시 5.93A이니, 그 절반인 0.4A면 적정부하 시 3A 정도 될것이라고 추측해 볼 수는 있을 것 같습니다.)

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AA건전지 8구로 12V 외부 전원을 입력하였을때 모터로 보내는 전압은 12V 입니다.

540 모터를 사용한다고 하였을때 전류는 무부하시 0.4A(찾으신 스펙에 따라), 적정부하시 3A, 정지시 15A(추측입니다. 데이터 시트 확인해 보아야합니다)정도가 됩니다.

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결론적으로 최대전류 2A 모터드라이버로 1개의 모터만 제어한다고 해도. 최대속도를 낼수 없거나. 최대 속도를 내려다가 모터드라이버가 감당하지 못하는 상황이 발생 할 수 있습니다.

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Q2. RC 생각하고 계신다면 AA배터리보다는 충전 배터리(RC용)을 추천드립니다. 전력량의 차이가 많이 납니다. 어렸을적에 RC카 AA배터리 6개씩 넣고 얼마 못가는거 보셨을 것입니다. 모터 스팩까지 540으로 올리게 되면 몇분 못버티고 배터리가 전부 방전될 것입니다.

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AA배터리를 직렬로 연결하는건 12v까지 전압을 올리기 위한 것으로 전체적인 전력량이 8배로 증가하지는 않습니다.

RC용 배터리들은 일반 AA건전지 보다 훨씬 큰 용량을 가지고 있습니다.

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Q3. 전원의 전압에 따라 과전류가 흐를수는 있지만. 전압을 맞췄을 경우 전원에 의해서 과전류가 흐르지는 않습니다. 전압을 맞추게 되면 흐르는 도선(회로)의 저항값에 따라 흐르는 전류량이 변화합니다. 18650 리튬이온 충전지 4구를 쓴다면 아두이노에서 모터 드라이버에 인가한 전류값에 따라 모터드라이버를 통하여 전류가 제어됩니다. 모터드라이버 스펙에 따라 2A가 넘는 과전류가 흐를 수 없습니다. (전압을 모터드라이버가 감당할 수 없이 큰걸로 쓴다면 과전류가 흐르게 될 수도 있습니다)

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Q4. 전압은 얼마나 강하게 전기를 밀어넣는지에 대한 값입니다. 저항은 전기를 밀어넣을때 얼마나 방해되는지에 대한 값입니다. 전류는 특정 전압으로, 특정 저항을 가지고 있는 회로에 전기를 밀어넣을때 최종적으로 흐르는 전자의양에 대한 값입니다. 전압과 저항에따라 전류가 결정된다고 보시면 됩니다. 잘못된 전압을 넣거나 잘못된 저항을 설정하면 과전류로 회로나 부품이 망가질 수 있습니다. 전압과 저항이 잘 설정되어 있다면 자동으로 과전류가 흐르게 되거나 하지 않습니다.

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따라서 스텝다운 모듈은 전압을 바꿔주는 역할을 할뿐 전류량을 바꾸는 역할을 하지 않습니다. 모터드라이버가 전류량을 조절하여 모터를 빠르게 돌거나 느리게 돌 수 있도록 합니다.

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Q5. 지금까지의 이야기 대로라면 540모터를 적정부하까지 사용하시기 위해서는 한쪽당 적어도 최대 허용전류 3A이상급 (안전하게 구동하려면 70% 여지를 두고 4.5A급) 모터드라이버를 사용하시는 것이 좋습니다.

5A이상이 필요할때는 Mosfet를 사용하기도 합니다.

https://www.devicemart.co.kr/goods/view?no=1361309

아두이노 MOS FET 드라이버 모듈 IRF540 [ELB050412]

ELB050412 / Voltage: 3.3V, 5V / Output load voltage: 0 ~ 24V / Output load current:

www.devicemart.co.kr

5A까지 구동가능하지만 1A이상 구동하려면 방열판이 필수라고 합니다.

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이와는 별개로 540모터를 L298N로 제어하는 영상이 있길래 링크드립니다.

물론 모터에 아무것도 달아놓지 않은 무부하 구동이라는점은 감안하고 보셔야 합니다.

https://youtu.be/wjFW-TNq8Og

최대한 궁금증을 해결할 수 있도록 작성을 해보았는데 글만으로는 부족한 점이 있을 수 있습니다.

전기 전자를 몰라서 곤란하시다면 제 expert에 등록되어있는 '아두이노 문제해결' 상품을 이용해보시는것도 좋습니다. 1:1로 질의하면서 알려드리기 때문에 궁금하거나 애매한 것들을 해소하시기엔 좋을 것이라 생각됩니다.

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감사합니다.