ESC(전자변속기)의 종류 - OPTO vs BEC

드론/쿼드콥터 2015.11.08 00:35 Posted by 드론쟁이 푸른하늘이

쿼드콥터에는 대부분 Brushless 모터가 사용됩니다. Brushless 모터는 반드시 전자변속기(ESC : Electronic Speed Controller)가 필요합니다.


ESC에는 두가지 종류가 있습니다. OPTO Type와 BEC Type 입니다. 솔직히 제가 전공한 분야가 아니라서 잘 모르다보니, 배터리 - 모터/ESC - Flight Controller 를 연결하는 게 이해가 힘들었습니다. 특히 ESC의 종류에 따라 연결방법이 달라진다고 하니 더 그랬죠. 


제가 조립했던 DJI F450에는 OPTO 형 ESC가 달려 있었습니다. 얼마전 조립한 3DR 의 DIY Quad Kit은 BEC 형 ESC가 달려있었구요. 이번에 새로 조립할 때는 이 두가지를 조합해서 조립할 예정으로 있습니다. 제가 왜 어려워하는지 이해하시겠죠. :)


그래서... 구글링을 해서 자료를 찾아 정리해봤습니다. 이글은 Black Tie Aerial의 글을 필요에 따라 정리한 것입니다.


  • ESC : Electronic Speed Controller. 전자변속기. 그냥 변속기라고도 합니다.
  • Opto : Optoisolator 의 약어. Aotpisolator라는 전자 신호를 전기로 연결하지 않고 전달할 수 있는 전자 회로 이다. (아주 간략하게 말해서) Optoisolator 안에는 약간의 간격이 있고, 한쪽엔 LED, 다른쪽엔 광검출기(photodetector)가 달려있다. 입력 전자신호(예를 들어 비행콘트롤로에서 들어오는 신호)는 일련의 빛(flash)으로 변환된다. 이 빛을 반대편에 있는 광검출기가 감지를 한다. 마치 어떤 사람이 후레시를 켰다 껏다하면서 모르스 부호를 통신하는 것이라고 생각할 수 있다. 따라서 신호가 전기가 아닌 빛으로 전송된다.
  • BEC/UBEC : 배터리 제거회로(Battery Eliminator Circuit/Universal Battery Eliminator Circuit) BEC와 UBEC는 기본적으로 동일한 회로로서, 몸집이 큰 전압조정기(voltage regulator)라고 생각하면된다. 목적은 멀티로터 배터리(일반적으로 11.1V)의 고전압전기를 저전압(일반적으로 5V)로 변환하는 것으로서, 비행콘트롤러나 서보와 같는 저전압 장치를 구동시키는 데 사용된다. 만약 비행콘트롤러를 배터리와 직접 연결하면 비행콘트롤러가 타버리게 된다. 따라서 배터리와 비행콘트롤러 사이에 BEC/UBEC를 두어 적절한 수준으로 전압을 떨어뜨려야 한다.

전자변속기를 무엇인가?


Brush 모터와 Brushless 모터의 근본적인 차이로, Brushless 모터는 반드시 제어 회로가 필요하다. ESC가 바로 Brushless 모터의 제어기이다. ESC는 모터속에 있는 전자기 코일에 들어가는 전기 흐름을 제어하여 모터를 돌아가도록 한다. ESC는 Brushless 모터의 회전 속도를 제어하는데 사용된다.

ESC에는 두가지 종류가 있다. opto ESC와 BEC ESC이다. 멀티로터를 조립할 때 어떤 ESC를 사용하느냐하는 것은 매우 중요하다. 종류에 따라 전원체계가 완전히 다르기 때문이다. 불행히도 이 두가지 ESC는 라벨만 다를 뿐 형태는 거의 비슷하다.


BEC형 ESC는?


BEC 혹은 UBEC 형 ESC 에는 기본적으로 두개의 전자회로가 한꺼번에 들어있다. 첫번째는 ESC 회로로서, 비행콘트롤러로부터 신호를 받아서 그 강도에 따라 연결된 모터의 속도를 제어한다. 두번째 회로는 BEC 회로로서, 배터리로부터 고전압을 받아, 비행콘트롤러에 필요한 수준으로 전압을 떨어뜨린다.


ESC와 BEC를 결합하면 편리하다. ESC를 비행콘트롤러에 꽂아주기만 하면 되기 때문이다. 한편으로는 모터의 속도를 제어하면서 비행콘트롤러에 전원을 넣어줄 수 이싿. 따라서 BEC ESC를 사용하면 전원부 설정이 간단해진다. 배터리 - ESC - 비행콘트롤러 순으로 연결만 하면 된다.


BEC ESC의 단점은 배터리 전압을 떨어뜨리는 과정에서 잉여 에너지를 열로 바꾼다는 점이다. 이때문에 BEC ESC를 탑재한 멀티로터를 조금 날리다보면 뜨거워지는 것을 느낄 수 있다. 열이 너무 많이나면 ESC를 망가뜨리게 되고 멀티로터를 추락시킬 수 있다.


Opto형 ESC는?


Opto ESC에는 배터리제거회로가 없다. 따라서 Opto ESC는 비행콘트롤러로부터 신호를 받아 모터의 속도를 제어하지만, 비행콘트롤러에 전원을 공급하는 기능은 없다. 이 사실을 모르고 Opto ESC를 주문했다가는 별도의 BEC 회로가 필요하게 된다. BEC/UBEC는 배터리와 비행콘트롤러 사이에 연결하여 비행콘트롤러에 적절한 전압을 공급한다.



Opto ESC는 별도로 UBEC를 구입해야 한다는 단점이 있다 아울러 전원설정이 약간 더 복잡해지고, 선도 더 많아진다.


하지만 Opto ESC는 BEC 회로가 없기 때문에 BEC ESC에 비해 약 20% 정도 저렴하다. 따라서 UBEC를 별도로 구입하더라도 비용을 절약할 수 있다. 


또한 BEC ESC를 사용하여 멀티로터를 만들경우, ESC가 잘못되면 (예를 들어 과열로 인해) 비행콘트롤러로 가는 전원까지 망가짐으로써 멀티콥터가 추락하게 된다. Opto ESC를 사용하면 ESC가 잘못되더라도 비행콘트롤러는 영향을 받지 않아, 나머지 모터들을 사용하여 안전하게 착륙시킬 기회가 생길 수 있다.


Opto ESC와 UBEC을 사용하여 결선하는 방법



  • Opto ESC를 모터에 연결
  • Opto ESC를 비행콘트롤러에 연결
  • Opto ESC와 배터리를 연결
  • 외부 UBEC를 배터리에 연결
  • UBEC를 비행콘트롤러에 연결.
===

이상입니다~


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  1.  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

    2016.11.19 17:17
    • Favicon of http://www.internetmap.kr BlogIcon 드론쟁이 푸른하늘이  수정/삭제

      레이싱 드론이라면 달아야 하는 부품이 한정적이고... 대부분 PMU에서 전원을 공급받을 수 있어서 별도의 BEC는 필요하지 않을 것 같습니다. 물론 구성에 따라 다를 수는 있습니다.

      2016.11.22 10:27 신고
  2. esc 사용관련  수정/삭제  댓글쓰기

    Esc고장으로 30암페어짜리를 다시주문했는데 사양이 달라도 같이사용가능한가여 ??

    2018.05.11 16:11 신고
  3. esc 사용관련  수정/삭제  댓글쓰기

    Esc 고상으로 30암페어짜리 를 다시주문했는데 사양이다르면 어떻하조 ? 지금쓰는것도 3ㅔ암페어긴한데 같이사용해도 상관없나요??

    2018.05.11 16:12 신고
    • Favicon of http://www.internetmap.kr BlogIcon 드론쟁이 푸른하늘이  수정/삭제

      흠... 자세히 모르지만, ESC에 여러가지 모드가 있는 걸로 압니다. 좀 유명한 제품들은 여러가지 모드를 지원하고 설정할 수 있을 겁니다. 저라면 그냥 같은 걸 주문 할 것 같습니다.

      2018.05.15 19:11 신고

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