ESC : 드론에도 변속기가 있습니다
STUDY
크게 5VDC를 만들어주는 BEC가 내장된 ESC와 그렇지 않은 OPTO ESC로 분류되는 ESC는 Electric Speed Control 즉 전자 속도 조절기입니다. 배터리에서 보내준 전기 에너지를 조절해서 모터의 속도를 제어하는 부품입니다. 멀티 콥터에서 사용되는 모터는 주로 3개의 선이 달린 Outrunner Brushless Motor입니다. 그 3선의 전원을 인가하는 순서에 따라 모터가 회전하기 때문에 FC (Flight Controller)의 모터 속도에 관한 명령 신호를 모터를 회전시키는 전선에 전원을 인가하는 스위치 속도로 전환해 주는 것이 ESC의 역할입니다.
수많은 ESC가 있지만 선택을 위해 확인해야 할 것들이 여러 가지가 있지만 가장 중요한 것은 얼마만큼의 전류를 소화할 수 있는가입니다.
모터는 회전 명령을 받는 데로 프로펠러를 돌립니다. 모터에 어떤 무리한 부하가 발생하더라도 신호에 따라 회전하려고 합니다. 이때 발생한 부하를 소화하기 위해 많은 양의 전류가 필요하게 되면 그만큼의 양을 배터리에서 당기게 됩니다. 그 양이 ESC가 허용하는 양보다 크면 ESC가 고장이 납니다. 그래서 모터가 필요로 하는 최대 전류량보다 큰 ESC를 선택해야 하고 ESC의 허용전류 보다 큰 용량을 소화할 수 있는 배터리를 선택해야 합니다. 배터리의 경우는 일정 전압 이하로 떨어지면 수명이 단축되거나 망가질 수 있기 때문입니다.
배터리 방전율 (C) > ESC 허용 전류 (A) > 모터 소비 전류 (A)
만약 RCX SE2205 2300KV Racing Edition Brushless Motor를 선택한다면 모터 출력표를 확인하고 ESC를 선택해야 합니다.
RCX SE2205 2300KV Racing Edition Brushless Motor Thrust Reference from myrcmart.com표에 보면 BN5045 프로펠러를 사용하였을 때 최대 전류가 16.4 A까지 올라가는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 ESC는 16.4A 보다 큰 용량을 선택해야 합니다.
그 외에도 성능과 소프트웨어 업그레이드를 위해 세부적으로 검토할 사항은 다음과 같습니다.
- 어떤 마이크로프로세서 칩이 적용되었는가 : 주로 SILABS와 ATMEL, BusyBee 등이 있습니다.
- 어떤 bootloader (운영체제를 시동하기 전 준비를 해주는 프로그램)가 설치되어 있는가 : 주로 BLHeli와 SimonK Bootloader가 많이 사용됩니다.
DYS 20A ESC에는 ATMEL 칩이 적용되어 있습니다.사용하는 프로세서와 Bootloader에 따라 펌웨어를 업그레이드하는 방식이 각각 다르기 때문에 ESC를 선택할 때 꼼꼼히 살펴볼 필요가 있습니다.
ESC의 성능이 아무리 좋아도 FC와의 통신이 빠르지 않으면 제 역할을 할 수 없습니다. FC와 ESC의 통신 방법은 멀티콥터가 대중화하고 꾸준히 새로운 기술이 발전해 왔습니다. 현재까지의 가장 많이 사용하는 방법은 다음과 같습니다.
- PWM : 기본적인 정보 송신 방법으로 일정 간격(1000-2000us)으로 들어오는 신호를 받는 방식입니다.
- Oneshot125 : FC의 동작 속도에 동기화하여 신호를 전달합니다. 2.66kHz(125-250us)의 속도를 가지고 있습니다. 특히 Active Braking (모터 회전 속도를 강제적으로 줄이는 기능) 기능을 사용할 수 있어 많이 사용하는 방법입니다.
- Oneshot42 : 하드웨어의 성능을 올려 최대 8kHz의 속도로 통신하는 방법입니다. Kiss 사의 24A Race edition ESC가 대표적입니다.
- Multishot : F4 FC(Flight Controller)를 대응하기 위해 개발된 방식으로 5-25us 주기 신호를 사용해서 Oneshot 대비 10배 빠른 속도로 가집니다.
더 많은 드론 이야기를 만나보세요 : FPV미니드론
