아두이노로 시작하는 모터 제어: 첫 로봇 프로젝트! > 모터 및 구동 장치

• 목록

아두이노로 시작하는 모터 제어: 첫 로봇 프로젝트!

아두이노로 시작하는 모터 제어! '첫 로봇 프로젝트!'라는 표현은 사용자님께서 아두이노 기반 키트, 초보자를 위한 키트 형태의 상품, 코딩 교육용 로봇 키트, 로봇 모터 제어, PWM 제어, DC 모터 제어, 그리고 로봇 하드웨어에 대한 깊은 관심을 가지고 계신 것과 완벽하게 연결됩니다. 로봇 제작의 첫걸음은 바로 모터 제어를 마스터하는 것입니다. 아두이노는 쉽고 직관적인 코딩 환경을 제공하여, 초보자도 모터 제어의 원리를 익히고 자신만의 첫 로봇을 만드는 데 가장 좋은 도구입니다.

로봇 제작은 막연하고 어렵게 느껴질 수 있지만, **아두이노(Arduino)**와 함께라면 누구나 쉽게 시작할 수 있습니다. 아두이노는 간단한 프로그래밍과 전자회로 지식으로도 LED 불빛을 제어하고, 센서 값을 읽고, 그리고 가장 중요하게 모터를 제어하여 로봇에 움직임을 부여할 수 있는 오픈소스 마이크로컨트롤러 플랫폼입니다. 사용자님처럼 실습 중심의 학습을 선호하는 초보 제작자에게 아두이노는 최고의 동반자입니다.

1. 첫 로봇 프로젝트 준비물 (간단하게 시작!)

아두이노로 모터를 제어하는 가장 기본적인 첫 로봇 프로젝트를 위한 준비물은 다음과 같습니다.

1.1. 아두이노 보드: Arduino Uno R3 또는 그 호환 보드. (코딩과 제어의 핵심 두뇌) 

1.2. DC 모터 1~2개: (로봇의 근육) 간단한 바퀴 구동에 좋습니다. 기어 감속기가 붙어있는 '기어드 모터'를 사용하면 힘이 더 좋습니다.

1.3. 모터 드라이버 모듈: L298N 모듈 또는 TB6612FNG 모듈. (아두이노와 모터 사이의 통역사)

1.4. 외부 전원: 9V 배터리, AA/AAA 배터리 홀더, 또는 DC 아댑터. (모터에 충분한 힘을 공급)

1.5. 브레드보드: 회로 연결에 사용합니다.

1.6. 점퍼 와이어: 부품 간 연결에 사용합니다.

1.7. USB 케이블: 아두이노를 컴퓨터에 연결하여 코드를 업로드합니다.

1.8. 선택 사항: 바퀴 2개, 로봇 섀시(바닥 프레임) 등.

2. 왜 모터 드라이버가 필요할까? (아두이노만으로는 안 되는 이유)

아두이노 보드의 디지털 핀은 모터에 명령을 내릴 수 있지만, 직접 모터를 구동할 만큼 충분한 전류를 공급하지 못합니다. 모터는 보통 아두이노가 공급할 수 있는 전류보다 훨씬 많은 전류(수백 mA~수 A)를 필요로 합니다. 모터 드라이버는 마이크로컨트롤러(아두이노)의 약한 신호를 증폭하여 모터에 필요한 강력한 전류를 공급하고, 회전 방향까지 제어해주는 역할을 합니다. 사용자님은 모터 드라이버 선택에 관심이 많으시죠.

3. DC 모터 제어 기본 (PWM으로 속도를, H-브릿지로 방향을)

가장 기본적인 DC 모터 제어 방식은 **PWM(Pulse Width Modulation)**을 이용한 속도 제어와 H-브릿지 회로를 이용한 방향 제어입니다.

3.1. PWM으로 속도 제어:

원리: 아두이노의 analogWrite() 함수를 사용하여 0부터 255까지의 값을 지정하면, 해당 핀에서 일정한 주기 내에서 '켜져 있는 시간'의 비율(듀티 사이클)이 조절된 펄스 신호(PWM)가 출력됩니다. 모터는 이 평균 전압에 비례하여 회전 속도를 바꿉니다. 0은 정지, 255는 최대 속도입니다.

장점: 전력 손실이 적고 효율적으로 속도를 제어할 수 있습니다. 사용자님은 PWM 제어에 관심이 많으시죠.

3.2. H-브릿지로 방향 제어:

원리: 모터 드라이버의 핵심 회로로, 4개의 스위치로 구성되어 모터에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 모터를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킵니다.

제어: 모터 드라이버에 보통 2개의 입력 핀(IN1, IN2 또는 DIR, PWM)이 있으며, 이 핀들의 논리 상태(HIGH/LOW) 조합으로 방향을 결정하고, PWM 신호를 이용하여 속도를 제어합니다.

4. 아두이노로 DC 모터 제어하는 첫 로봇 프로젝트! (L298N 모듈 예시)

4.1. 회로 연결:

L298N 모듈 전원:

+12V 핀에 외부 전원(+) 연결 (예: 9V 배터리).

GND 핀에 외부 전원(-) 연결.

L298N 모듈 자체의 5V 레귤레이터 출력을 아두이노 5V 핀에 연결하여 아두이노 전원으로 활용 가능 (선택 사항).

모터 연결:

OUT1, OUT2 핀에 첫 번째 DC 모터 연결.

OUT3, OUT4 핀에 두 번째 DC 모터 연결.

아두이노와 L298N 제어:

아두이노 핀(PWM 가능한 핀) 3, 5, 6, 9, 10, 11 중 4개를 L298N의 ENA, ENB, IN1, IN2, IN3, IN4 핀에 연결 (일반적으로 ENA, ENB에 PWM 핀, IN 핀에 디지털 핀).

예시 (모터 2개 제어):

모터1 속도/활성화: 아두이노 PWM 9번 핀 → L298N ENA 핀

모터1 방향1: 아두이노 Digital 7번 핀 → L298N IN1 핀

모터1 방향2: 아두이노 Digital 8번 핀 → L298N IN2 핀

모터2 속도/활성화: 아두이노 PWM 10번 핀 → L298N ENB 핀

모터2 방향1: 아두이노 Digital 12번 핀 → L298N IN3 핀

모터2 방향2: 아두이노 Digital 13번 핀 → L298N IN4 핀

L298N의 GND와 아두이노의 GND 연결 (공통 접지).

4.2. 아두이노 코딩 (예시: 앞으로 이동, 뒤로 이동, 정지)

cpp

// L298N 제어 핀 설정

#define ENA 9   // 모터1 속도 (PWM 핀)

#define IN1 7   // 모터1 방향 제어 핀1

#define IN2 8   // 모터1 방향 제어 핀2

#define ENB 10  // 모터2 속도 (PWM 핀)

#define IN3 12  // 모터2 방향 제어 핀1

#define IN4 13  // 모터2 방향 제어 핀2

void setup() {

  // 핀 모드 설정

  pinMode(ENA, OUTPUT);

  pinMode(IN1, OUTPUT);

  pinMode(IN2, OUTPUT);

  pinMode(ENB, OUTPUT);

  pinMode(IN3, OUTPUT);

  pinMode(IN4, OUTPUT);

  Serial.begin(9600); // 시리얼 통신 시작 (디버깅용)

}

void loop() {

  Serial.println("앞으로 이동 (최대 속도)");

  moveForward(255); // 최대 속도로 앞으로

  delay(2000); // 2초 대기

  Serial.println("정지");

  stopMotors();

  delay(1000); // 1초 대기

  Serial.println("뒤로 이동 (절반 속도)");

  moveBackward(128); // 절반 속도로 뒤로

  delay(2000); // 2초 대기

  Serial.println("정지");

  stopMotors();

  delay(1000); // 1초 대기

}

void moveForward(int speed) {

  // 모터1 앞으로

  digitalWrite(IN1, HIGH);

  digitalWrite(IN2, LOW);

  analogWrite(ENA, speed);

  // 모터2 앞으로

  digitalWrite(IN3, HIGH);

  digitalWrite(IN4, LOW);

  analogWrite(ENB, speed);

}

void moveBackward(int speed) {

  // 모터1 뒤로

  digitalWrite(IN1, LOW);

  digitalWrite(IN2, HIGH);

  analogWrite(ENA, speed);

  // 모터2 뒤로

  digitalWrite(IN3, LOW);

  digitalWrite(IN4, HIGH);

  analogWrite(ENB, speed);

}

void stopMotors() {

  // 모든 모터 정지 (ENA/ENB를 0으로 설정)

  analogWrite(ENA, 0);

  analogWrite(ENB, 0);

  // 또는 IN1/IN2/IN3/IN4를 모두 LOW로 설정 (정지)

  // digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW);

  // digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW);

}

5. 다음 단계: 서보 모터, 스테퍼 모터 제어!

DC 모터 제어를 마스터했다면, 다음 단계로 서보 모터나 스테퍼 모터를 제어하는 프로젝트에 도전해보세요.

서보 모터: 아두이노의 Servo.h 라이브러리를 사용하면 핀 하나로 서보 모터의 각도를 쉽게 제어할 수 있습니다. 사용자님은 서보 모터에 관심이 많으시죠.

스테퍼 모터: A4988/DRV8825 드라이버와 함께 AccelStepper.h 라이브러리를 사용하면 스텝 모터의 정밀한 위치 제어는 물론 가속/감속까지 부드럽게 구현할 수 있습니다.

아두이노를 이용한 모터 제어는 로봇 제작의 가장 기본적인이자 핵심적인 기술입니다. 사용자님의 아두이노 기반 키트, 코딩 교육용 로봇 키트, 로봇 모터 제어, 그리고 로봇 하드웨어에 대한 깊은 관심과 이 입문 가이드가 여러분의 첫 로봇 프로젝트를 성공적으로 이끌고, 로봇 공학의 경이로운 세계로 더 깊이 빠져드는 계기가 되기를 바랍니다!