스테퍼 대 서보 대 BLDC: 소형 기계를 위한 최고의 모터 가이드

어떤 모터를 사용해야 하나요? 스테퍼 모터를 사용해야 할까요? 서보 모터? 아니면 브러시리스 DC 모터? 잘못된 모터를 선택하면 프로젝트가 엉망이 될 수 있습니다. 이 가이드가 도움이 될 것입니다. 소형 기계에 적합한 모터를 선택하는 데 도움이 되는 제가 배운 내용을 알려드리겠습니다. 이렇게 하면 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 이 글은 프로젝트가 잘 작동하도록 만드는 간단한 길잡이입니다.

스테퍼 모터란 무엇이며 프로젝트에 스테퍼 모터를 선택해야 하는 이유는 무엇인가요?

스테퍼 모터부터 시작하겠습니다. 저는 스텝 모터를 쉽고 정확하게 위치를 제어해야 하는 프로젝트에 자주 사용합니다. 스테퍼 모터는 설정된 작은 거리로 움직이는 모터라고 생각하면 됩니다. 각 거리는 "스텝"입니다. 전체 원은 이러한 여러 개의 스텝으로 구성되며, 그 수는 200개에 달할 수도 있습니다. 이 특별한 이동 방식은 많은 작업에 유용합니다. 모터에 특정 스텝 수를 이동하도록 지시할 수 있습니다. 그러면 모터가 올바른 위치로 이동하여 그 자리에 머물게 됩니다.

스테퍼 모터 시스템의 가장 큰 장점은 매우 간단하다는 점입니다. 위치를 보고하기 위해 멋진 센서가 필요하지 않습니다. 이를 "개방형 루프" 제어 시스템이라고 합니다. 컨트롤러는 모터가 지시를 받은 모든 단계를 수행했다고 신뢰합니다. 낮은 속도와 강력한 파워로 제자리를 유지해야 하는 작업에는 스테퍼 모터가 가장 적합한 선택일 때가 많습니다. 제어가 쉽고 드라이버가 간단하며 전체 시스템 비용이 거의 들지 않습니다. 따라서 스테퍼 모터는 많은 비용을 들이지 않고도 기계가 스스로 움직이도록 해야 할 때 널리 사용됩니다. 스테퍼 모터의 단순한 디자인은 믿을 수 있는 제품입니다.

서보 모터 시스템은 언제 애플리케이션에 더 적합할까요?

이제 서보 모터에 대해 이야기해 보겠습니다. 저는 프로젝트에서 스테퍼 모터보다 더 빠르고 정확해야 할 때 서보 모터를 선택합니다. 서보 모터는 "폐쇄 루프 제어" 시스템의 일부입니다. 즉, 인코더라고 하는 센서가 있습니다. 이 인코더는 항상 컨트롤러에 정보를 전송합니다. 이 정보 또는 피드백은 컨트롤러에 모터의 정확한 위치, 속도 및 모터가 어느 방향으로 가고 있는지 알려줍니다. 모터가 올바른 위치에 있지 않으면 컨트롤러가 즉시 수정합니다.

이 피드백 시스템은 많은 기계 설계에서 큰 차이를 만들어냅니다. 서보 모터는 매우 빠른 속도로 작동하면서도 길을 잃지 않을 수 있습니다. 또한 느린 속도부터 빠른 속도까지 모든 속도에서 많은 회전력을 제공할 수 있습니다. 빠르고 정확한 움직임이 필요한 작업이라면 서보 모터가 올바른 선택입니다. 빠르게 움직이고 정확한 지점에서 멈춰야 하는 로봇 팔을 상상해 보세요. 스테퍼 모터는 작업이 너무 힘들면 한 단계를 놓칠 수 있지만 서보 모터는 실수를 알아채고 수정합니다. 제어 시스템은 조금 더 복잡하지만 놀랍도록 잘 작동합니다.

브러시리스 DC(BLDC) 모터란 무엇이며 그 고유한 역할은 무엇인가요?

세 번째 모터는 BLDC 모터라고도 불리는 브러시리스 DC 모터입니다. BLDC 모터는 전력을 많이 낭비하지 않는 새로운 종류의 모터라고 볼 수 있습니다. 일반 DC 모터에는 "브러시"라고 불리는 작은 탄소 부품이 있습니다. 이 브러시 부품은 시간이 지나면 마모됩니다. 브러시리스 DC 모터는 브러시가 없습니다. 스마트 전자 부품을 사용하여 모터의 적재적소에 전력을 공급합니다. 따라서 브러시리스 DC 모터는 매우 안정적이며 수명이 오래갑니다. 또한 수년 동안 조용하게 작동할 수 있습니다.

브러시가 마모될 염려가 없기 때문에 브러시리스 DC 모터는 멈추지 않고 항상 작동해야 하는 작업에 적합합니다. 또한 전력 사용에도 매우 능숙합니다. 즉, 더 많은 전기를 움직임으로 바꾸고 열을 덜 발생시킵니다. 배터리를 사용하는 휴대형 디바이스에서는 전력을 잘 사용하는 것이 매우 중요합니다. 드론, 전기 스쿠터, 컴퓨터의 선풍기 등에서 브러시리스 DC 모터를 자주 볼 수 있습니다. 제어 시스템은 홀 효과 센서와 같은 센서를 사용하여 로터의 위치를 파악합니다. 이를 통해 컨트롤러는 모터에 올바른 방식으로 전력을 공급할 수 있습니다. BLDC 모터 시스템은 매우 부드러운 움직임과 빠른 속도를 제공합니다.

스테퍼와 서보: 모터 시스템의 주요 차이점

사람들은 종종 스텝과 서보의 큰 차이점에 대해 물어보곤 합니다. 쉽게 이해할 수 있도록 간단한 표를 만들었습니다. 이 표에는 각 모터 시스템의 중요한 포인트가 나란히 나와 있습니다. 이러한 차이점을 이해하는 것은 설계에 적합한 모터를 선택하는 데 중요한 부분입니다.

보시다시피, 필요에 따라 선택할 수 있습니다. 위치를 유지해야 하는 간단한 작업의 경우 스테퍼 모터를 선택하는 것이 좋습니다. 매우 정확한 움직임이 필요한 빠르게 움직이는 고속 작업의 경우 서보 모터가 확실한 승자입니다. 서보 모터에 필요한 제어 기능은 더 고급이지만 훨씬 더 나은 결과를 제공합니다.

시스템 요구 사항에 적합한 모터를 선택하려면 어떻게 해야 하나요?

올바른 모터를 고르는 것은 어려울 수 있지만 도움이 되는 몇 가지 조언이 있습니다. 먼저 프로젝트에 대한 몇 가지 주요 질문을 해보세요. 답변을 통해 가장 적합한 모터를 찾을 수 있습니다. 먼저 프로젝트에 정말로 필요한 것이 무엇인지 생각해야 합니다. 성공하는 가장 좋은 방법은 작업에 완벽하게 맞는 모터를 찾는 것입니다.

먼저 동작에 대해 생각해 보세요. 어떤 종류의 움직임이 필요한가요? 바퀴나 선풍기처럼 멈추지 않는 회전이 필요합니까? 브러시리스 DC 모터는 이에 적합한 선택입니다. 기계 다이얼의 포인터처럼 정확한 지점이나 각도로 이동하고 그 자리에 머물러야 하나요? 스테퍼 모터가 적합합니다. 아니면 물건을 집었다가 내려놓는 로봇처럼 빠르게 속도를 내야 하는 빠르고 까다로운 움직임이 필요하신가요? 서보 모터가 적합한 작업입니다. 움직임의 종류는 올바른 모터를 선택하는 데 있어 매우 중요한 부분입니다.

다음으로 속도와 토크를 살펴봐야 합니다. 기계가 얼마나 빨리 움직여야 하나요? 모터는 얼마나 많은 회전력, 즉 토크를 가져야 하나요? 이러한 사항의 목록을 작성하세요. 저속에서만 높은 토크가 필요하다면 비용이 많이 들지 않는 스테퍼 모터를 선택하는 것이 좋습니다. 매우 빠른 속도에서도 높은 토크가 필요하다면 서보 모터를 고려해야 합니다. 브러시리스 DC 모터는 작은 크기에 속도와 토크를 적절히 조합할 수 있습니다. 여기서 추측하지 않는 것이 중요합니다. 토크가 충분하지 않은 모터는 작업에 적합하지 않습니다.

각 모터 유형에는 어떤 제어 및 통신이 필요합니까?

각 모터 유형에는 이를 제어하고 대화하기 위한 특별한 시스템이 필요합니다. 스테퍼 모터가 가장 쉬운 모터입니다. 드라이버가 필요합니다. 드라이버는 메인 컨트롤러로부터 간단한 스텝 및 방향 신호를 받습니다. 그런 다음 모터가 한 걸음 움직이는 데 필요한 전력으로 바꿉니다. 정보는 한 방향으로만 전달됩니다. 컨트롤러는 모터에 무엇을 해야 하는지 알려주지만 모터는 정보를 다시 보내지 않습니다.

서보 모터 시스템은 좀 더 스마트합니다. 더 많은 일을 할 수 있는 컨트롤러가 필요합니다. 이 컨트롤러는 특정 지점으로 이동하라는 명령을 받습니다. 그런 다음 인코더의 정보를 사용하여 모터가 실제로 어디에 있는지 확인합니다. 그런 다음 컨트롤러는 모터가 올바른 위치로 이동할 수 있도록 적절한 양의 전력을 모터에 보냅니다. 통신은 양방향으로 이루어집니다. 이 양방향 통신이 서보 모터의 정확도를 높이는 이유입니다. 시스템이 작동하려면 이 통신이 이루어져야 합니다.

브러시리스 DC 모터에는 영리한 컨트롤러도 필요합니다. 컨트롤러는 올바른 순서로 코일에 전력을 공급하기 위해 로터의 위치를 파악해야 합니다. 이는 종종 모터 내부에 있는 홀 효과 센서를 통해 이루어집니다. 센서와 컨트롤러 간의 통신은 모터가 매우 원활하게 회전하는 데 도움이 됩니다. 일부 최신 BLDC 모터 시스템은 센서 없이도 작동할 수 있습니다. 따라서 모터의 설계가 더 간단해집니다. 이러한 유형의 모터를 위한 드라이브는 해당 특정 모터에 적합한 파트너여야 합니다.

모터 통합이 최종 프로젝트 비용에 어떤 영향을 미치나요?

시스템을 구축할 때는 모든 요소의 총비용을 고려해야 합니다. 모터의 가격은 전체 비용의 일부에 불과합니다. 많은 사람들이 저렴한 스테퍼 모터를 선택하는 것을 보았습니다. 그러다 나중에 전체 시스템을 구성하는 데 더 많은 비용이 든다는 사실을 알게 되죠. 관련된 모든 것을 살펴봐야 합니다.

전체 모션 제어 시스템은 몇 가지 부품으로 구성됩니다. 모터, 드라이버 또는 컨트롤러, 전원 공급 장치 및 올바른 케이블이 있습니다. 서보 모터의 경우 인코더도 필요합니다. 각 부품은 가격이 추가됩니다. 스테퍼 모터 시스템은 초기 비용이 가장 적게 드는 선택인 경우가 많습니다. 모터가 저렴하고 드라이버가 간단하기 때문입니다. 그러나 충분히 강하지 않거나 충분히 빠르지 않으면 더 큰 모터나 기어박스가 필요할 수 있습니다. 이렇게 하면 비용이 더 추가되고 시스템도 더 커집니다.

서보 모터 시스템은 처음에 구입하는 데 더 많은 비용이 듭니다. 인코더가 내장된 모터는 더 비쌉니다. 컨트롤러는 더 많은 작업을 수행할 수 있으며 비용도 더 많이 듭니다. 하지만 다른 방식으로 비용을 절약할 수 있습니다. 전력을 매우 잘 사용하기 때문에 더 작은 전원 공급 장치를 사용할 수 있습니다. 매우 잘 작동하기 때문에 더 많은 작업을 처리할 수 있는 더 빠른 기계를 만들 수 있습니다. 피드백 장치를 시스템에 넣는 것은 이미 완료된 일입니다. 새 기계를 만들 때는 총 비용을 살펴보고 얼마나 잘 작동하는지 확인해야 최선의 선택을 할 수 있습니다. Anaheim Automation과 같은 훌륭한 회사에서는 다양한 모터 및 제어 옵션을 제공합니다. 선택은 감당할 수 있는 수준이어야 합니다.

각 모터에 대한 몇 가지 적용 사례를 볼 수 있나요?

각 모터가 어디에 사용되는지 알면 선택하기가 더 쉬워집니다. 제 작업에서 모터가 사용되는 일상적인 예를 몇 가지 소개해드리겠습니다. 이를 통해 프로젝트에 적합한 모터 유형을 파악하는 데 도움이 될 것입니다.

다음은 각 모터에 대한 몇 가지 일반적인 작업입니다:

• 스테퍼 모터 애플리케이션:
  • 3D 프린터 및 CNC 기계: 스테퍼 모터는 프린트 헤드나 커팅 도구를 정확한 위치로 이동하는 데 유용합니다.
  • 의료용 스캐너: 이러한 기계는 느리고 정확하며 안정적인 움직임이 필요한데, 스테퍼 모터가 이를 수행할 수 있습니다.
  • 사무기기: 프린터와 스캐너는 스테퍼 모터를 사용하여 용지와 스캔 부분을 움직입니다.
  • 카메라 마운트: 카메라가 스스로 좌우 또는 상하로 움직이도록 하려면 스테퍼 모터를 사용하면 제어력이 뛰어납니다.
• 서보 모터 애플리케이션:
  • 산업용 로봇: 서보 모터는 로봇 팔에 필요한 속도와 정확성을 제공합니다.
  • 자동 포장 기계: 서보 모터는 물건에 라벨을 빠르고 정확하게 붙이거나 병에 물을 채울 수 있습니다.
  • 고속 제조: 빠르고 까다로운 동작을 스스로 수행해야 하는 모든 기계는 서보 모터를 사용합니다.
  • 방어 시스템: 서보 모터는 장치를 매우 빠르고 정확하게 조준하는 데 사용됩니다.
• 브러시리스 DC(BLDC) 모터 애플리케이션:
  • 드론 및 RC 차량: BLDC 모터는 작고 강하며 출력이 좋아 비행에 적합합니다.
  • 컴퓨터 냉각 팬: 브러시리스 DC 모터는 수년 동안 항상 조용하게 작동할 수 있습니다.
  • 전기 자전거 및 스쿠터: 뒷바퀴에는 대형 브러시리스 DC 모터가 장착되어 있는 경우가 많습니다.
  • 가전 제품: 많은 신형 냉장고와 에어컨은 브러시리스 DC 모터를 사용하므로 조용하게 작동하고 전력 소비를 줄일 수 있습니다.

모터를 선택하는 다음 단계는 무엇인가요?

여러분은 많은 것을 배웠습니다. 이제 선택을 해야 할 때입니다. 다음은 최고의 모터를 선택하기 위한 마지막 단계입니다. 이 간단한 프로세스는 좋은 선택을 하는 데 도움이 될 것입니다. 다음 자동화 프로젝트를 위해 이 가이드를 따르세요.

먼저 프로젝트에서 해야 할 일의 목록을 작성하세요. 기계에 가장 중요한 부분은 무엇인가요? 저렴한 비용인가? 속도가 빠른가요? 위치를 매우 정확하게 제어할 수 있나요? 아니면 수명이 길고 전력을 잘 사용하는 것일까요? 정말 필요한 것이 무엇인지 솔직하게 생각하세요. 이 목록이 여러분의 가이드가 될 것입니다. 예를 들어, 비용 절감이 가장 중요하고 속도가 중요하지 않다면 스테퍼 모터가 최선의 선택일 것입니다. 정확성이 가장 중요하다면 서보 모터를 고려해야 합니다.

둘째, 모터가 얼마나 많은 작업을 해야 하는지 파악하세요. 얼마나 많은 회전력과 속도가 필요한지 알아야 합니다. 모터가 얼마나 많은 무게를 움직여야 하나요? 얼마나 빨리? 얼마나 빨리 속도를 올려야 하나요? 이러한 숫자는 매우 중요합니다. Anaheim Automation과 같이 모터를 판매하는 많은 회사에서는 웹사이트에 적합한 크기의 모터를 찾는 데 도움이 되는 도구를 제공합니다. 이는 매우 중요한 단계입니다. 너무 작은 모터를 선택하면 프로젝트가 작동하지 않을 수 있습니다. 너무 큰 모터를 선택하면 비용이 더 많이 들고 공간을 더 많이 차지하게 됩니다.

마지막으로 모터를 제어하는 부품과 자신이 할 수 있는 일에 대해 생각해 보세요. 간단한 제어 시스템을 사용하는 데 익숙하신가요? 아니면 서보 모터의 폐쇄 루프 제어 시스템에 대한 조정을 관리할 수 있나요? 드라이버와 컨트롤러는 모터만큼이나 중요합니다. 모든 부품이 다른 부품과 잘 작동하는 전체 시스템을 선택해야 합니다. 좋은 회사라면 함께 작동하도록 만들어진 모터와 드라이버를 판매할 수 있습니다. 이렇게 하면 모든 것을 훨씬 쉽게 조립할 수 있습니다.

머신용 모터 선택에 대한 최종 생각

제 경험상 모든 소형 기계에 '최고'인 모터는 하나도 없습니다. 최고의 모터는 특수한 작업에 완벽하게 맞는 모터입니다. 스테퍼 모터, 서보 모터, 브러시리스 DC 모터는 모두 훌륭한 도구입니다. 각각 고유한 장점이 있습니다. 디자이너나 엔지니어의 임무는 이러한 장점을 이해하고 프로젝트의 목적에 맞게 연결하는 것입니다.

이 가이드가 주요 차이점을 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다. 전체 시스템을 고려하는 것을 잊지 마세요. 모터는 전체 설정의 한 부분일 뿐입니다. 컨트롤러, 드라이버, 전원 공급 장치도 중요합니다. 속도, 토크, 위치 제어 및 비용에 필요한 것이 무엇인지 신중하게 생각하면 선택에 확신을 가질 수 있습니다. 올바른 모터를 사용하면 더 믿을 수 있는 더 나은 기계를 만들 수 있습니다. 여기서 배운 내용을 다음 프로젝트에 활용하면 저절로 작동하는 멋진 프로젝트를 만들 수 있을 것입니다.

기억해야 할 주요 사항:

• 스테퍼 모터 는 저속에서 간단하고 저렴한 비용으로 위치를 제어하는 데 적합합니다.
• 서보 모터 는 피드백 시스템이 필요한 고속의 매우 정확한 작업에 가장 적합합니다.
• 브러시리스 DC(BLDC) 모터 는 특히 배터리를 사용하는 기기에서 효율적이고 조용하며 중단 없이 작업하는 데 적합합니다.
• 먼저 요구 사항을 정의하세요: 항상 토크, 속도, 정확도에 대한 프로젝트의 요구 사항 목록을 작성하는 것부터 시작하세요.
• 전체 시스템을 고려하세요: 총 비용과 설정 난이도에는 모터, 드라이버, 컨트롤러 및 기타 부품이 포함됩니다.
• 모터를 애플리케이션과 일치시킵니다: 모든 작업에 적합한 모터가 있습니다. 이 가이드를 참고하여 적합한 모터를 찾아보세요.