아두이노 모터 제어 기초: 서보·DC·스테퍼 모터 차이와 모터 드라이버, 외부 전원

모터 세 가지, 무엇이 다른가

• 서보 모터: 정해진 각도로 돌아가 멈춰 있는 모터입니다. 입문용 소형 서보는 보통 0~180도 범위에서 움직입니다. 로봇 팔 관절, 문 잠금 장치, 방향 전환 장치처럼 위치를 정확히 맞추는 데 씁니다. 선이 세 가닥(전원, GND, 신호)이고 아두이노 기본 라이브러리로 쉽게 다룰 수 있습니다.
• DC 모터: 전원을 넣으면 계속 빙글빙글 도는 가장 단순한 모터입니다. 바퀴, 선풍기, 펌프에 씁니다. 전압을 바꾸면 속도가, 극성을 바꾸면 방향이 바뀝니다. 대신 원하는 위치에 정확히 멈추게 하기는 어렵습니다.
• 스테퍼 모터: 한 바퀴를 정해진 단계(스텝)로 나눠 한 칸씩 움직이는 모터입니다. 3D 프린터나 정밀 이동 장치처럼 얼마나 돌았는지 정확히 알아야 하는 곳에 씁니다. 여러 코일에 순서대로 전류를 보내야 해서 전용 드라이버가 사실상 필수입니다.

왜 아두이노 핀에 모터를 바로 연결하면 안 되나

• 핀이나 칩이 과전류로 손상됩니다.
• 전압이 순간적으로 떨어져 보드가 리셋되거나 동작이 이상해집니다.
• 모터가 멈출 때 코일에서 역방향 전압이 튀어 회로를 망가뜨릴 수 있습니다.

모터 드라이버가 하는 일

• DC 모터용 드라이버는 보통 H 브리지 구조로 정방향·역방향 회전을 바꿀 수 있고, PWM 신호로 속도를 조절합니다.
• 스테퍼 모터용 드라이버는 스텝 신호와 방향 신호만 받아 코일 순서를 알아서 처리해 줍니다.
• 드라이버를 고를 때는 내 모터의 전압과 전류가 드라이버 허용 범위 안에 있는지 사양표에서 확인하세요.

외부 전원 연결의 원칙

1. 모터 전원은 따로: 모터는 모터 사양에 맞는 별도 전원(배터리 팩이나 어댑터)에서 드라이버를 거쳐 받게 합니다.
2. GND는 공통으로: 아두이노 GND와 외부 전원 GND를 반드시 연결해야 신호가 제대로 전달됩니다. 이걸 빠뜨려서 모터가 안 도는 경우가 아주 많습니다.
3. 소형 서보도 여러 개면 외부 전원: 작은 서보 하나는 입문 예제에서 보드 5V로 돌리기도 하지만, 여러 개를 쓰거나 부하가 걸리면 보드가 버티지 못하고 리셋이 반복됩니다. 이럴 땐 서보 전원만 외부로 분리하세요.
4. USB 전원만 믿지 않기: 컴퓨터 USB 포트가 공급할 수 있는 전류에는 한계가 있습니다. 모터가 붙은 회로를 USB만으로 돌리면 컴퓨터 포트 보호 기능이 작동하거나 보드가 불안정해질 수 있습니다.

보드 손상을 막는 습관

• 배선을 바꿀 때는 USB와 외부 전원을 모두 분리합니다.
• 외부 전원의 + 선이 아두이노 신호 핀이나 5V 핀에 닿지 않게 선 색을 구분해 씁니다.
• 처음에는 모터를 손으로 잡지 말고, 바퀴나 팔이 걸리지 않는 상태에서 시험합니다. 모터는 생각보다 힘이 세고, 걸린 채로 계속 전원을 받으면 뜨거워집니다.
• 모터나 드라이버가 손을 대기 어려울 정도로 뜨거워지면 바로 전원을 끄고 전압·전류 조건을 다시 확인하세요.

모터가 안 돌 때 점검할 것

1. 외부 전원이 켜져 있고 전압이 모터 사양에 맞는지 확인합니다.
2. 아두이노 GND와 외부 전원 GND가 이어져 있는지 확인합니다.
3. 드라이버의 활성화(Enable) 핀처럼 따로 켜 줘야 하는 핀이 있는지 설명서를 봅니다.
4. 속도 값이 너무 낮으면 모터가 힘이 모자라 웅 소리만 내고 돌지 않을 수 있습니다. 값을 조금씩 올려 보세요.