다운로드 받은 AFRC Servo Program V3.zip 파일의 압축을 풀어 폴더로 들어갑니다.
총 3개의 파일이 존재하는데 실행파일인 'AFRC Servo Program V3.exe' 을 실행하면 윈도우 보안프로그램에서 경고성 메시지를 띄웁니다.
이때 닫기를 누르면 강제로 프로그램이 종료되니, 실행 버튼을 클릭해야 합니다.
프로그램이 정상적으로 실행되었습니다.
여러 기본 값들이 들어가 있습니다.
이제 서보를 연결할 차례
동봉된 서보 프카인 USB를 서보와 연결합니다.
단순 +,-,S 선만 구분하므로 시그널 연결선인 S만 잘 맞게 연결하면 크게 문제될건 없어보입니다.
서보 연결 3개중 하나가 회색, 이 회색이 S 시그널선
PC USB단자에 USB 프카를 연결합니다.
그리고 우측에 [READ] 읽기 버튼을 클릭합니다.
상단에 정상적으로 서보의 값을 읽어들여집니다.
여기서 셋팅할 부분은 간단합니다.
1. Damping Factor 값을 175로 설정합니다. → 아래 부분에서 자세히 설명
2. Sensitivity 값을 High로 설정합니다. → 즉 민감도의 설정을 의미 너무 과도한 민감도는 서보에 무리를 주어 고장으로 이어질 수 있으니 적당한 High수준으로 설정, 최초 연결시 Ultra High로 설정되어 있음.
(※ 어디까지나 개인적인 설정 수치이니 절대적인건 아닙니다.)
나머지 값들은 기본값 그대로 두고 우측의 [WRITE] 크기 버튼을 클릭합니다.
상대 로그 창에 정상적으로 쓰기가 되었다고 합니다.
이제 USB 프카를 제거하여 서보를 사용하면 됩니다.
여기서 Damping Factor 란?
서보(Servo)에서 말하는 Damping Factor(감쇠 계수)는 시스템의 진동 특성에 중요한 역할을 하며, 서보 모터와 같은 제어 시스템에서 안정성과 응답 속도에 직접적인 영향을 미칩니다. 이를 이해하기 위해서는 감쇠(Damping)의 개념과 서보 시스템에서 어떻게 작용하는지 살펴봐야 한다.
1. 감쇠(Damping)의 기본 개념
감쇠는 시스템에서 발생하는 진동이 점차 줄어들어 안정 상태에 도달하는 과정을 설명합니다. 감쇠 계수는 그 진동이 얼마나 빠르게 소멸되는지를 나타내는 척도이다. 제어 시스템에서 감쇠는 과도한 진동이나 오버슈트(Overshoot)를 방지하고 시스템의 안정성을 보장하는 데 중요한 역할을 한다.
과감쇠(Overdamped): 감쇠가 너무 커서 시스템이 매우 느리게 안정 상태에 도달하지만 진동이 거의 발생하지 않는 상태.
임계감쇠(Critically Damped): 가장 빠르게 안정 상태에 도달하는 감쇠. 진동 없이 목표 지점에 도달.
저감쇠(Underdamped): 약간의 진동이 발생하며 시간이 지나면서 진동이 점차 줄어드는 상태.
무감쇠(UnDamped): 감쇠가 전혀 없어서 진동이 계속 유지되는 상태.
2. 서보 시스템에서 Damping Factor
서보 모터는 위치, 속도, 토크를 제어하기 위해 사용되며, 이때 피드백 시스템을 사용해 정확하게 목표 위치나 속도를 추적합니다. 그러나 서보가 목표 위치나 속도에 도달하는 과정에서 진동이나 과도한 오버슈트가 발생할 수 있는데, 이때 Damping Factor가 그 영향을 조절한다.
주요 역할:
안정성 확보: 적절한 감쇠가 없으면 서보 시스템은 목표 위치에 도달할 때 진동하거나 오버슈트가 발생할 수 있다. 감쇠 계수가 적절하면 이런 불필요한 진동을 줄여 시스템이 빠르게 안정 상태에 도달할 수 있다.
응답 속도: 감쇠 계수는 시스템의 응답 속도에 영향을 미친다. 너무 낮으면 시스템이 진동하고, 너무 높으면 목표 지점에 도달하는 데 시간이 오래 걸린다.
오버슈트 최소화: 서보 시스템이 과도한 오버슈트를 보이지 않고 부드럽게 목표 지점에 도달하게 돕는다. 적절한 감쇠는 오버슈트를 최소화하고 시스템이 효율적으로 작동하게 한다.
3. 감쇠 계수 조정
서보 시스템의 감쇠 계수는 일반적으로 PID 제어기의 D(미분 제어) 부분에서 조정된다. 미분 제어는 시스템의 속도 변화를 감지하여 진동을 억제하고 감쇠 효과를 제공한다. 감쇠 계수를 잘못 설정하면:
너무 낮은 감쇠 계수는 서보 모터가 진동하거나 불안정해질 수 있다.
너무 높은 감쇠 계수는 시스템의 반응이 느려지고 목표 지점에 도달하는 속도가 감소한다.
4. 감쇠 계수와 주파수 응답
서보 시스템의 감쇠 계수는 시스템의 고유 진동수와 상관관계가 있다. 시스템이 특정 주파수에서 어떻게 반응하는지를 나타내는 주파수 응답에서, 감쇠 계수가 낮으면 공진 주파수에서 진폭이 커질 수 있고, 감쇠 계수가 높으면 시스템이 안정적이지만 반응성이 떨어진다.
결론
서보의 Damping Factor 는 시스템의 진동과 안정성을 조절하는 중요한 요소이며, 적절한 감쇠는 진동을 억제하고 안정적으로 목표 위치에 도달하도록 하여 서보의 움직임을 빠르고 정확하게 목표 위치에 도달할 수 있게 하는 설정값.
그중에서 성능과는 무관하지만 외관을 꾸미고 실차느낌을 줄 수 있게 해주는 LED는 RC에 큰 재미요소중 하나인것 같습니다.
이 화려하게 꾸며주는 LED는 물론 시중에 파는 완제품도 있겠지만
좀더 커스텀하게 원하는데로 연결하고 붙이는 과정이 필요하다면 남땜과 LED 그리고 그걸 연결해주는 전선이 필요하겠습니다.
그래서 뭣모를때는 아무꺼나 남아도는 전선을 이용해 LED를 연결해왔는데,
전류가 낮은 LED에 과한 두께의 전선으로 연결해서 바디의 무게감이 올라갔다던지 하는 불필요한 문제점(?)이 발생하는것 같아 적당히 맞는 전선을 찾아보고 정리를 해보려고 합니다.
우리가 사용하는 전선에 측면을 자세히 살펴보면 숫자와 함께 AWG라는 용어가 적혀 있습니다.
AWG가 무엇인가?
AWG (American Wire Gauge) 즉 미국 전선 규격을 뜻합니다.
이는 미국에서 정한 규격으로 미국 뿐만 아니라 그 외 지역에서 구리, 알루미늄 및 기타 전선의 굵기를 나타내는 단위로서, 전선의 지름 11.680 mm를 AWG 0으로, 0.127 mm를 AWG 36으로 하고, 그 사이를 39 단계로 나눈 전선굵기 번호 체계를 말합니다.
전선규격은 다음과 같습니다.
AWG가 낮을수록 선의 굵기가 더 굵고 높을수록 가늘다 보면됩니다.
전선이 굵으면 전기적 간섭의 영향을 받을 가능성이 더 적고(안정적이게 되고), 반대로 얇으면 간섭의 영향을 받을 가능성이 많아집니다(불안정적).
일반적으로 지름이 더 가는(얇은) 전선은 동일한 거리에서 굵은 전선이 전송할 수 있는 량 만큼의 전류를 전송하지 못하게 됩니다. 허용 전류는 케이블의 단면적에 비례하며, 대략 1제곱밀리미터 당 10A(암페어) 정도 입니다. (가정용 220V 구리선은 대게 AWG 14 사용)
전기만 통하면 된다고 아무 전선이나 사용하면 안되고, 사용전류에 맞게 적정한 굵기의 전선을 사용하여야 합니다. 굵은 전선에 약한 전류가 흐르는건 아무런 문제가 없지만, 만약 가느다란 전선에 아주 많은 값의 전류가 흐르면 그 전선 내의 저항성분으로 인해 점차 뜨거워지고 급기야는 화재 사고로 이어질 수 있습니다.
합선의 성질을 가지는 누전이 발생하면 전선에 많은 전류가 흐르게 되고, 만일 그 전선이 과전류를 견디지 못하면 피복이 녹으면서 화재로 이어질 수 있기 때문입니다.
실제 크기를 비교한 사진을 보겠습니다.
변속기와 모터 사이에는 과도한 전류가 순간적으로 흐를 수 있기에 숫자가 낮은 AWG 전선을 사용해야 합니다.
보통 12AWG를 사용하곤 합니다. (변속기 제조사에서 사용하는 전선이 12AWG이며, 전선 두께로 인해 기자재 배치가 어려울경우 14AWG도 사용 가능)
하지만 LED같은 낮은 전류를 사용하는 장치들은 얇은 전선을 사용해도 무방하겠습니다.
직접 LED에 사용하려고 22AWG 전선을 구매해봤는데, 좀 두꺼운감이 없잖아 있습니다.
LED 40~50개를 한번에 연결해서 모든 전류를 하나의 케이블로 모아 흐르게 한다면야 모를까 단순히 한두개의 LED를 켜기위해 22AWG 전선을 사용한다는건 좀 과한느낌이 들었습니다.
그래도 좀 안정적인게 좋다 하면 26 AWG 케이블이 맞을것 같고, 좀더 얇은걸 원하면 28AWG가 맞을것 같습니다.
물론 정답은 없습니다. 사용전류에 딱 맞춰 전선을 선택하기 보단 약간의 여유가 있게 선택하는것이 좋겠지만, 아무래도 RC에서 사용하는 전류는 생각보다 미비하기에 적당한 선을 유지하면 되겠습니다.
일반적으로 브레드보드(일명 빵판) 에 사용 되는 적당한 선의 지름은 0.6mm 정도 이며, 연선으로는 AWG24 단선으로는 AWG22가 적당합니다.
