서보모터는 낮은 전압으로 큰 토크를 낼 수 있고 작동이 신속하기 때문에 카메라의 각도조절, 모형차의 핸들, 로봇의 팔다리 등과 같이 회전축을 일정한 범위내에서 각도 조절하기 웨해 사용하는 모터이다. 아두이노 환경에서 주로 사용되는 서보모터들에는 다음과 같은 것들이 있다.
미니서보모터
통상 sg90 급이라고 불리는 9그램 정도의 소형 서보모터로 사양은 다음과 같다.
Weight: 9 g
Dimension: 22.2 x 11.8 x 31 mm approx.
Stall torque: 1.8 kgf·cm / 2.5kg-cm
Operating speed: 0.1 s/60 degree
Operating voltage: 4.8 V (~5V)
Dead band width: 10 μs
Temperature range: 0 ºC – 55 ºC
Coreless Motor
Half rotation (rotate approximately 180 degrees )
All Nylon Gear
Connector Wire Length 150MM
Includes arm and gear assortment
워낙 소형이기 때문에 별도 모터용 전원 없이도 아두이노 내부 전원으로도 작동되고 다음과 같이 전용 Pan & Tilt kit에 장착하면 상하좌우로 이동하며 촬영 가능한 카메라 조절장치를 만들 수 있다.
표준사이즈 서보모터
표준사이즈형 서보모터는 보통 가로 20mmx세로40mm 크기를 말하는데 전형적인 MG995 모델의 사양은 다음과 같다.
Net weight: 69g
Operating Speed : 0.17sec / 60 degrees (4.8V no load)
Operating Speed : 0.13sec / 60 degrees (6.0V no load)
Stall Torque : 13 kg-cm (180.5 oz-in) at 4.8V
Stall Torque : 15 kg-cm (208.3 oz-in) at 6V
Operation Voltage : 4.8 - 7.2Volts
Gear Type: All Metal Gears
Coreless Motor
Double Ball Bearing
실제 판매되는 것들은 크기와 모양이 다른 다양한 모델들도 많이 있는데 로봇팔용 등으로 더 큰 토크를 낼 수 있도록 조금 사이즈가 큰 것도 있고, 회전축이 양쪽에 양쪽에 있는 모델도 있고, 서보모터 내부에 프로세서가 내장되어 정밀하게 작동하는 디지털 서보모터 들도 있다.
무한회전 서보모터
서보모터가 작은 크기로 비교적 큰 토크를 낼 수 있기 때문에 일정 각도에서 멈추지 않고 무한회전 되도록 개조하여 DC모터 처럼 사용하는 경우도 있고, 아예 무한회전용 서보모터로 판매되기도 한다. 이러한 서보모터는 일반적인 서보모터와는 달리 90도에서 정지하고 180도 쪽으로 갈수록 정방향, 0도 쪽으로 갈수록 역방향으로 가속된다.
서보모터 연결케이블
서보모터 연결메이블은 3선으로 되어 있는데, 붉은색이 전원 +, 검정색이 전원 -인것은 공통이나 제어용 신호선은 오렌지색,노란색 또는 흰색으로 되어 있다.
아두이노와의 연결
위와 같이 서보모터에는 별도 전원을 연결하고 - 접지선은 아두이노 GND핀에 연결해 준다. ( 소형일 경우 + 붉은선을 아두이노 5V핀에 직접 연결해도 작동은 되나 되도록이면 별도 전원으로 하는 것이 안전하다 )
신호선은 아두이노의 PWM용 핀( ~표시가 있는 3,5,6,9,10,11 중 하나 )연결한다.
샘플 프로그램
서보모터용 기능은 아두이노IDE에 기본으로 포함되어 있으므로 별도의 라이브러리를 설치할 필요는 없다.
- 1 line : 서보 모터용사용을 위한 파일include를 지정한다.
- 2 line : 서보모터로 사용 할 명칭을 선언한다.
- 5 line : 서보모터 제어용으로 9번 핀을 사용함을 지정한다.
- 6 line : 단순히 원하는 각도를 write하기만 하면 해당 각도로 서보 모터가 움직인다.
주의사항 : 서보모터별로 움직일 수 있는 각도가 있는데 이범위를 초과하게 되면 모터가 틱틱거리며 제대로 동작하지 않고 모터에 무리를 주게 된다. 0도~180도 까지 지원하지 않고 20도~160도까지만 또는 30도~150도 까지만 지원되는 서보모터도 다수 있으므로 주의해야 한다.
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