서보 모터 입력 전압의 중요성과 BEC 활용 방법

서보 모터는 인가되는 전압에 따라 토크와 속도 출력이 달라집니다. VESC의 PPM 포트만으로 서보를 구동하면 최대 성능을 발휘하지 못할 수 있으며, BEC를 활용하여 적정 전압을 공급하는 것이 중요합니다.

서보 모터의 전압별 스펙

서보 모터들은 각각 작동하는 전압과 그에 따른 속도, 토크가 정해져 있습니다. 사용 중인 [HIGHEST] B210 Brushless SERVO를 예로 들어보면, 해당 서보 모터의 스펙은 다음과 같습니다.

인가되는 전원의 전압에 따라 토크 및 속도 출력이 다르며, 고전압을 인가해줄수록 더 좋은 성능을 보입니다.

Traxxas 차량에서 제공하는 서보 모터를 확인해봐도 Max Voltage와 그때의 토크 및 속도 출력이 명시되어 있습니다.

Specifications:

• Torque: 125 oz-in
• Speed: 0.17 sec/60°
• Max Voltage: 6V (NiMh)

VESC PPM 포트의 한계

회로를 구성할 때 VESC에서 나오는 PPM 포트에 서보의 GND, +, Signal 선을 모두 연결할 경우, 서보 모터의 최대 능력을 활용하지 못하게 됩니다.

VESC의 PPM 포트에서 나오는 전력의 전압은 5V로, [HIGHEST] B210 Brushless SERVO의 최대 스펙인 7.4V를 충족하지 못합니다. 이 때문에 서보 모터의 회전 속도가 느리고, 힘이 부족한 현상이 발생합니다.

실제로 VESC의 PPM 포트에 서보를 연결한 경우와 BEC를 통해 7.4V를 인가한 경우를 비교하면, 차량 퍼포먼스에서 체감할 수 있을 정도의 차이가 발생합니다.

BEC를 통한 해결

BEC(Battery Eliminator Circuit)를 사용하여 서보 모터에 적정 전압(예: 7.4V)을 직접 공급하면, 서보의 최대 토크와 속도를 활용할 수 있습니다. 이때 VESC의 PPM 포트에서는 Signal 선만 연결하고, 전원은 BEC에서 별도로 공급하는 방식으로 구성합니다.

서보의 토크를 강하게 하는 것이 무조건 좋은 것은 아닙니다. 미끄러운 바닥에서 강한 토크로 불규칙적인 제어가 들어가면 오히려 주행 안정성이 떨어지고 차량이 스핀할 수 있습니다.

마무리

이 글에서는 서보 모터에 적정 전압을 인가하는 것의 중요성과 BEC 활용 방법을 소개했습니다. VESC의 PPM 포트(5V)만으로는 고성능 서보의 최대 스펙을 충족할 수 없으므로, BEC를 통해 서보 스펙에 맞는 전압을 공급하는 것이 퍼포먼스 향상에 효과적입니다. 다만 주행 환경에 따라 과도한 토크가 오히려 안정성을 해칠 수 있으므로, 상황에 맞게 조절하시기 바랍니다.