나의 작은 RC기 만들기(2) - 무한 회전 서보로 개조하여 프로펠러 모터로 만들기

일반적인 서보모터라면 특정한 각도를 맞추도록 설계되었으며 특정 각도 이상으로 서보 팔을 움직일 수 없다. 여기서 작은 트릭을 사용하면 회전 속도를 조절 가능한 무한 회전 서보를 만들 수 있다. 무한 회전 서보에 프로펠러를 단다면 추진 모터이겠지?

21.07.13 추가

서보의 기어를 다 빼야 괜찮은 회전속도가 나온다. 그런데 그것만으로는 부족하다. 모터 드라이버를 바꿔주던가 프로펠러를 큰 것으로 교체해 줄 필요가 있다.

이 포스팅은 무한 회전을 하는 서보모터로의 개조를 다룬다. 할 일은 빨간 글씨로 표시하고 그냥 검은 글씨는 사족이다.
흔히들 많이 접하게 되는 아날로그 서보는 다음과 같다. SG90 혹은 micro servo 등으로 불리우며, 9g의 초경량이다.

1.결과 미리보기

개조하면 다음과 같이 움직인다. 영상은 좌우회전이 가능한데, 좌회전만 혹은 우회전만은 설정가능하다.

 

2.서보 모터의 구조 분석과 개조 방법

2.1. 서보의 아랫부분의 나사를 풀어 다음과 같이 기어박스 뚜껑을 딴다.

서보 모터는 DC 모터, 기어 박스, 포텐서미터, 컨트롤러로 구성된다.
서보 모터의 작동 원리는 수신기 등으로부터 각도 명령이 오면, 포텐서미터에서 현재 각도를 측정한다. 각도 차이가 있다면 컨트롤러가 DC 모터가 기어박스를 통해 돌린 출력 기어, 그리고 출력 기어에 연결된 포텐서 미터가 다시 현재 회전 각도를 측정하는 식으로 되먹임을 하여 각도 명령을 추종하게 된다.
여기서 서보는 구동 가능한 일정 범위를 가지는데, 구동 각도를 넘지 못하도록 이중 구조를 가지는 기계 구조로 막아두고 있다.
사진에서 보면 빨간 부분이 바로 그 부분이다. 더 돌면 혹 같은 이에 기어에 부딪혀서 더 돌지 못하게 된다.

2.2. 빨간 부분의 이를 제거한다.

기어를 뽑으면 위의 좌측 사진과 같다. 우측 사진과 같이 기어를 다 제거하면 위에는 금속 기어가 달린 DC 모터가, 아래는 포텐서미터가 보인다. 이 포텐서미터가 회전함으로써 서보의 각도를 컨트롤러가 측정할 수 있다.
그런데 해당 회전 축에 기어가 두개 들어가는데, 얼마나 돌아갔는지 알 수 있는 기어는 서보 암이 연결되는, 저 이를 제거한 기어이다. 왜 그런가 하면 아래 사진처럼 기어 축의 구멍이 완전히 동그란게 아니라 찌그러져있어서(D홀 구조) 포텐서미터와 연결된다.

2.3. 아래 좌측과 같이 D홀 가공을 우측처럼 둥글게 뚫어둔다.

포텐서미터를 움직이면 DC 모터의 회전속도를 제어하게 되기 때문에, D홀을 뚫어서 출력기어가 포텐서미터를 못건들게 해둔다. 이렇게 기어에 달린 혹 같은 이와 포텐서미터의 회전각 제한, 두 개가 회전 각을 제한하게 된다.

2.4. 높은 회전 속도를 얻기 위해 구멍을 뚫은 기어와 바로 아래 기어와 접착제로 붙인다.

중간 기어는 아예 제거하여 아래 좌측 사진과 같이 조립한다.

조립하면 원래 모습이랑 거의 똑같다.

3.오직 좌회전 혹은 우회전만은 어떻게?

포텐서미터의 위치 측정은 까만 바닥과 금속 핀이 연결되면서 가운데 빨간 선 위치를 측정하고 노란 선 내에서 움직일 수 있다. 이 포텐서미터의 계측 위치를 한쪽 끝으로 붙여두면 오직 좌회전 혹은 오직 우회전만 하게 할 수 있다. 여기서 아예 접착제로 고정을 시키기 보다는 조종기로 조작하면서 쓰로틀을 최소로 했을 때 움직이지 않는 위치를 찾고 붙이는게 좋다.

끝.

디지털 서보는 추후에 글을 붙이도록 한다.