1-209 아두이노 코딩-189: 드론변속기 ESC(Electronic Speed Controller )배선

전자변속기 ESC(Electric Speed Controller)는 자동차로 치면 자동변속기에 해당하며 전기차로 치면 인버터에 해당한다고 보면 된다. 아두이노에서 송신기로부터 수신 받은 신호에 따라 드론의 BLDC모터 제어를 위한 펄스 신호를 생성하여 아두이노의 디지털 핀을 통해 ESC에 전달하면 직접 리튬 배터리에서 전류를 빨아들여 드론의 BLDC 모터에 3상의 전력을 공급하게 된다.

다음의 그림은 송신기로부터 수신기를 통해 아두이노에 입력된 제어신호로부터 4개의 ESC에 전달되는 듀티 신호를 보여준다. 아두이노에 수신된 신호는 1000∼2000사이의 값을 가지게끔 송신기에서 부터 설정되어 있으며 Brokking 의 오픈 소스 해설에 따르면 아두이노의 loop 한 사이클이 4msec 이 되도록 코딩되어 있다. 이 4개의 듀티 파형의 % 값에 따라 드론의 각각 BLDC 모터 회전수가 제어된다.

한편 급격한 드론의 기동을 위해서는 사용하는 리튬폴리머 배터리의 성능도 적어도 10C 이상이 되어야 한다. C 라고 하는 것은 배터리의 용량을 기준으로 예를 들면 2200 mAh 라면 2200 mA 즉 2.2A 의 몇 배에 해당하는 전류를 순간적으로 흘려 줄 수 있느냐는 성능을 의미한다.

대부분의 드론용 리튬 폴리머 배터리가 10C 이지만 최근에 출시되는 모델들은 사진에서처럼 35C에 달하고 있다.

위 사진에서처럼 ESC 의 구조는 한쪽은 리튬배터리로부터 12V 전원을 직접 끌어오며 아울러 아두이노로부터 듀티 신호를 받아 ESC 의 다른 쪽 3선을 통해 3상으로 모터를 구동 하게 된다. 주의할 점은 다음 그림에서처럼 ESC 의 GND와 아두이노의 GND 및 리튬배터리의 0V 그리고 수신기의 GND를 모두 일치시켜야 한다.

한가지 더 주의해야 할점은 ESC 의 3상선과 BLDC 모터와 커넥터로 연결 후 모터 회전 방향이 맞지 않는다면 3상선 중 2개를 끌러서 바꾼 후 확인해 보면 된다.

전원분배판과 ESC 와 모터를 장착한 아두이노 드론의 뒷면 모습이다. ESC 로부터 아두이노로 가는 데이터선의 길이가 충분히 길므로 잘 말아서 테이핑 처리 하도록 한다.

다음번에는 송신기에 대한 설명과 아울러 수신기 및 자이로 센서 배선을 살펴보도록 하자.