전위차계 제어

May 15, 2023

M5Stack 코어는 IoT 프로젝트를 구축하고 프로토타입을 빠르고 쉽게 생성할 수 있도록 설계된 모듈식, 스택 가능, 프로그래밍 가능 개발 모듈입니다. 이 모듈은 ESP32 마이크로컨트롤러를 기반으로 하며 다양한 센서, 입력, 출력 및 컬러 액정 디스플레이(LCD)와 함께 제공됩니다. 또한 M5Stack 코어는 54 x 54 x 18mm 크기의 직사각형 모듈로 패키지되어 있으며 2인치 TFT(박막 트랜지스터) LCD를 갖추고 있습니다.

앞서 언급한 대로 이 장치에는 푸시 버튼 3개, 스피커, microSD 카드 슬롯 등 여러 가지 입력 및 출력 옵션이 있습니다. 그림 1은 M5Stack 코어를 보여줍니다.

M5Stack 코어의 가장 독특한 기능 중 하나는 모듈식 설계 생태계입니다. 이 모듈은 다른 M5Stack 모듈과 쉽게 쌓을 수 있어 사용자가 추가 기능을 추가하고 프로젝트 기능을 확장할 수 있습니다. M5Stack 모듈형 에코시스템에는 카메라, GPS, 배터리 모듈 장치 등 다양한 모듈을 사용할 수 있습니다.

이 기사에서는 M5Stack 코어가 포함된 각도 센서 및 서보 모터 장치를 살펴보겠습니다. 이 실습 프로젝트의 결과는 M5Stack 코어 TFT 디스플레이를 갖춘 전위차계 기반 서보 모터 컨트롤러의 구축입니다.

M5Stack 코어 전위차계 기반 서보 모터 컨트롤러 프로젝트는 기성 전자 제품 및 소프트웨어를 사용하여 인간-컴퓨터 상호 작용(HCI) 장치를 구축할 수 있는 다양성과 용이성을 보여줍니다. 이 프로젝트의 목적은 소형 ESP32 기반 컨트롤러를 사용하여 시스템에 대한 인간의 참여와 같은 HCI 개념을 어떻게 달성할 수 있는지 설명하는 것입니다. ESP32 기반 플랫폼은 전기 기계 개체와 인간-물리적 컴퓨팅 상호 작용을 갖습니다. 이 프로젝트를 통해 독자는 M5Stack 코어의 TFT LCD를 사용하여 전기 기계 시스템에서 상호 작용 데이터를 표시하고 얻을 수 있는 방법을 이해할 수 있습니다. 이러한 데이터는 Python, PyTorch, Pandas와 같은 프로그래밍 언어를 사용하여 사이버 물리 시스템(CPS)의 기계 학습 개념을 탐색하는 데 사용될 수 있습니다.

이 프로젝트의 핵심 기술 소스로 M5Stack 전자 청사진 책을 참조하는 것이 좋습니다. 보다 구체적으로 2장 "M5Stack 장치 실습"에서는 ESP32 모듈형 컨트롤러와 프로그래밍 가능한 감지 및 제어 장치의 설정과 전자 회로에 대한 기술적 통찰력을 제공합니다. 이 책에는 독자의 참여를 유도하는 실습 프로젝트와 대화형 퀴즈도 포함되어 있습니다. 기본적으로 이 프로젝트는 책의 확장이라고 생각할 수 있습니다. 따라서 이 프로젝트에서는 자세한 소프트웨어 설정 지침을 설명하지 않습니다.

다음은 M5Stack 코어 전위차계 기반 서보 모터 컨트롤러 프로젝트를 구축하고 탐색하는 데 도움이 되는 전자 부품 목록입니다.

BOM(재료 명세서):

M5Go IoT 스타터 키트에는 다양한 센서, 점퍼선, RGB LED 및 USB C 케이블이 있습니다. 각도 센서는 키트에 포함되어 있습니다. 이 프로젝트에서는 10KΩ 전위차계와 1KΩ 저항기를 사용하여 M5Stack 각도 센서의 홈브루 버전을 구축합니다. 2장에서는 무납땜 브레드보드에 있는 전자 부품의 전기 배선과 홈브루 센서를 M5Stack 코어 컨트롤러에 부착하는 방법에 대해 자세히 설명합니다.

이 프로젝트의 전반적인 개념은 M5Stack 코어를 주요 ESP32 임베디드 플랫폼으로 사용하는 소형 서보 모터 컨트롤러의 프로토타입 빌드를 설명하는 것입니다. 이 프로젝트의 초기 설정은 서보 모터를 제어하기 위해 외부 전위차계를 추가하는 것입니다. 전위차계는 M5Stack 코어에 회전 정보를 제공합니다. 그런 다음 M5Stack 코어는 아날로그 전압 분할 데이터를 등가 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호로 변환하여 전기 유선 서보 모터를 작동합니다. 그림 2는 프로토타입의 시스템 블록 다이어그램을 보여줍니다.

다음으로 전위차계의 회로는 각도 센서의 동일한 내부 전자 구성 요소를 사용하여 M5Stack 코어의 ESP32 마이크로 컨트롤러에 전기적으로 연결됩니다. M5Stack 각도 센서는 10KΩ 전위차계와 직렬로 연결된 1KΩ 저항기를 사용하여 구성됩니다. 이 회로 구성은 지정된 ESP32 아날로그-디지털 범용 입출력(GPIO) 핀에 다양한 개별 아날로그 신호 값이 존재할 수 있도록 하는 전압 분할 기능을 제공합니다. 그림 3은 M5Stack 각도 센서를 보여줍니다.