서보 모터의 작동 원리와 특성
서보 모터와 스테핑 모터는 모두 모터의 한 종류로, 각각 고유한 특성과 제어 방식을 가지고 있습니다. 이번 장에서는 서보 모터의 작동 원리와 특성에 대해 설명하겠습니다.
(1) 서보 모터란?
서보 모터는 스테핑 모터와 달리 회전 검출기(엔코더)를 내장하여 피드백 제어를 수행하는 모터입니다. “서보”라는 이름은 “Servant”에서 유래되었으며, 이는 모터가 주어진 명령에 따라 정확하게 작동한다는 의미를 내포하고 있습니다.
서보 모터는 엔코더를 통해 모터 축의 회전 위치와 속도를 검출하고, 이를 프로그램된 입력 펄스와 비교하여 피드백 제어를 수행합니다. 이는 위치 제어나 속도 제어를 통해 정확한 제어 효과를 얻을 수 있게 합니다.
(2) 엔코더와 피드백 제어
엔코더는 서보 모터의 핵심 구성 요소로, 모터의 회전 위치와 속도를 검출하는 역할을 합니다. 엔코더에서 얻은 데이터는 제어 시스템으로 전달되어 실제 위치나 속도와 입력된 명령 신호 간의 오차를 실시간으로 보정합니다. 이를 통해 ±1펄스(총 2펄스) 이내의 높은 정밀도로 모터를 제어할 수 있습니다. 엔코더의 분해능이 높을수록 더 높은 정밀도의 제어가 가능합니다.
(3) 서보 모터의 주요 특성
서보 모터는 다음과 같은 주요 특성을 가지고 있습니다:
- 정확한 위치 제어: 엔코더를 이용한 피드백 제어로 ±1펄스 이내의 정밀한 위치 제어가 가능합니다.
- 속도 제어: 회전 속도를 정확하게 제어할 수 있어 다양한 응용 분야에서 활용됩니다.
- 알람 기능: 모터가 이상 정지하거나 과부하 상태가 되었을 때 알람 신호를 통해 문제를 감지할 수 있습니다.
- 진동 제어: 기계 시스템의 강성이 약한 경우, 진동 문제를 해결하기 위해 서보 모터의 파라미터를 적절히 조정해야 합니다.
(4) 서보 모터의 적용 시 주의사항
서보 모터의 장점을 최대한 활용하기 위해서는 다음과 같은 주의사항을 고려해야 합니다:
- 기계 시스템의 강성: 기계 측의 강성이 약한 경우 진동이 발생할 수 있으므로, 이를 해결하기 위해 서보 모터의 파라미터를 적절히 설정해야 합니다.
- 적절한 기구 설계: 서보 모터의 높은 정밀도와 성능을 실현하기 위해서는 적절한 기구 설계가 필요합니다.
결론
서보 모터는 엔코더를 통해 피드백 제어를 수행하여 높은 정밀도로 위치와 속도를 제어할 수 있는 모터입니다. 다양한 부가 기능과 정확한 제어 성능을 통해 여러 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 서보 모터의 장점을 최대한 활용하기 위해서는 적절한 기구 설계와 시스템 강성을 고려한 파라미터 설정이 필요합니다.
출처: 한국 미스미
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