깜지로 쓰려는 블로그

센서 종류

- 누름 버튼 스위치 : 사용자 입력 학인하는 기본적인 장치. a접점(NO normally open), b접점(NC)

- 빛감지 센서 : 적외선 센서, 조도 센서, 포토다이오드

- 회전각 센서 : 모터 축에 연결되어 모터 회전각도 검출. 절대형 엔코더, 증분형 엔코더(상의 변화로 회전방향과 각도파악)

누름버튼 스위치	적외선 센서	조도센서	포토다이오드

절대 엔코더와 증분 엔코더	증분 엔코더의 상

- 회전속도 센서 : 타코 제네레이터는 모터축에 연결되 회전속도에 비례하는 전압 출력. 각 검출은 안됨. 작은전압이라 노이즈영향, 아날로그 입력으로 연결해 씀

- 압력센서 : 가해지는 힘 측정. 압력 크기에 따라 아날로그 신호 처리->신호크기가 작아 op앰프나 트랜지스터로 증폭해 아날로그로 입력.

- 힘/토크 센서: 스트레인 게이지, 비틀림각 방식으로 힘과 토크 측정. 아날로그, 디지털 등 다양하게 출력

타코제네레이터	압력센서	토크 센서	온도, 습도센서

- 거리 센서 : 적외선(30cm 내외 근거리), 초음파(수 m 거리 측정, 되돌아오는시간계산), 레이저(넓은범위, 반사된 레이저 수신각, 위상으로 측정) 등. 

- 기울기, 가속도, 자이로 센서 : 각축방향으로 기울어진 정도, 속도를 출력. 자이로는 회전각속도 측정에 사용. 

- GPS  : 4개 이상 위성 신호로 지구 좌표계에서 센서 위치 알려줌. 규정된 통신 프레임에 경도, 위도, 속도, 높이 등 정보를 RS-232/422, CAN 통신으로 출력.

- 비전 센서 : CCD or CMOS 소자로 만든 이미지 센서에 렌즈 + 회로로 만든 센서. 단안 비전 센서와 여러 카메라를 쓴 스테레오 비전 센서로 분류

적외선, 초음파, 레이저 센서	관성센서	GPS 수신기	단안, 양안카메라

센서 출력 신호

1. 디지털 출력

- 0V(off), 5V(on) 출력. 전압 크기에 따라서 3.3V를 출력하기도. 전선이 길수록 감쇄되므로 리피터쓰기도함.

2. 아날로그 츨력

- 0~5V 사이 전압 or 4 ~ 20mA 전류로 출력. 전류출력의 경우 250옴 저항 연결해 전압신호를 MCU에 전달.

3. 통신프레임 출력

- 센서 출력값이 여러개가 있거나 ADC 변환 시 발생하는 오차를 없애기 위해 문자열로 전달하는 경우 통신 프로토콜과 프레임으로 결과 출력.

- 레이저 처럼 정밀한 측정값이 필요한 겨우 센서 내부 CPU가 계산한 최종 출력을 통신 프레임 문자열으로 출력

- RS-232/422, SPI, I2C(TWI) 등 통신 프로토콜 사용.

아날로그 출력 센서 수동 필터

- 센서 출력이 아날로그인 경우 MCU는 ADC를 통해 신호 수신

- ADC는 0~ 5(3.3)V 전압을 받으나 센서 출력신호가 작은경우 증폭기를, 너무큰경우 분배기를 써 MCU가 받을수있는 전압범위로 변환

 + 센서 출력의 노이즈 제거를 위해 필터 사용

- 수동 필터 : 저항, 코일, 캐패시터 RLC 소자로만 구성된 필터

 <-> 능동 필터 : OP 앰프를 포함시켜, 입력전압보다 추력 전압을 키우는 필터.

1. 전압분배기

- 입력 전압을 분배, 축소시키는 회로. 입력 전압을 두 저항 R1, R2를 두어 R2에 걸리는 전압 Vi를 보냄.

2. 고역통과필터 HPF

- 센서 신호에 포함된 오프셋 전압(기본 고정전압) 혹은 드리프트 전압(주변 온도 변화에 의해 변하는 오프셋전압)을 제거하기위함. 

-  캐패시터 임피던스 Zc= 1/wC = 1/(2 pi f C) 

 =>  고주파일수록 임피던스가 작고, 저주파일수록 임피던스가 커진다 => 고주파만 지나간다.

3. 저역통과필터 LPF

- 신호에 포함된 고주파 잡음 제거에 사용

4. 대역통과필터 BPF

- 저주파, 고주파 사이 특정 대역 신호뫈 수신할때 사용. 고역통과필터에 코일 추가

5. 대역통과필터 2

- 코일은 무겁고, 부피가크며, 비용이 크다. => 고역통과필터와 저역통과필터를 직렬로 연결해 만들수 있다.

6. 대역차단필터 BSF BRF(Band Stop, Band Reject Filter)

- 저주파와 고주파사이 특정 대역 제거

7. 특정주파수 차단 필터 notch filter

- 대역차단필터의 한종류로 특정 주파수에서 급격히 감소

통신데이터 오류 확인

- 디지털 데이터는 아날로그 데이터에 비해 노이즈가 강하나 통신선이나 PCB패턴에 의해 노이즈가 추가되기도 함

   -> 패리티 체크, 체크섬 사용.   오류 확인 + 수신데이터 정정하는 방법으로 CRC 있음

- 패리티 체크 : 홀수 페리티, 짝수 페리티 방법이 존재. 페리티 비트를 추가해 1의 개수가 홀수 혹은 짝수개가 되도록 함.

   -> 수신후 정한 패리티 방식과 일치하는 데이터만 사용

- 체크섬 : 글자 하나 하나 오류 체크를 위해 패리티 비트를쓴것과 달리 여러 글자로 이뤄진 패킷에 대한 오류 확인

   1.  "#NCS" 송신 시 패킷 데이터 16진수 총합의 하위 8비트를 체크섬으로 뒤에 덧붙임.

    2. 센서 데이터를 수신 후 체크섬 다시 계산하여 받은 체크섬과 계산한 체크섬이 일치하는지 비교.

샘플링과 주파수

- 샘플링 :  MCU가 센서 신호를 수신하기위해 일정 시간마다 확인하는것

- 나이퀴스트 주파수 : 신호 내 최고 주파수의 2배 이상 주파수로 샘플링해야 원래대로 복원 가능.  f_s >= 2f_m

=> MCU의 샘플링 주파수가 100kHz인 경우, 최대 50kHz 신호 복원 가능. 50kHz 이상 고주파가 없도록 LPF 설계

산업용 로봇 시스템 기본 구조

- 구성 : 매니퓰레이터(관절로 이뤄진 로봇팔), 엔드 이펙터(그리퍼 등), 파워 서플라이, 컨트롤러(제어, 인터페이스입출력)

- 매니퓰레이터 : 자유도(각축은 1개의 자유도)에 따라 관절(조인트) 운동으로 팔끝을 이동시킴.산업용로봇은 4~6개자유도

- 엔드 이팩터 : 매니퓰레이터에 부착되어 작업 수행. 기계적으로 열리고 닫히는식이면 그리퍼, 공구/부착물은 공정공구

- 파워 서플라이 : 로봇 제어에 필요한 에너지 공급. 전기, 유압, 공압 등

- 제어기 로봇 운동, 시퀀스를 제어하도록 통신, 정보 처리함.

로봇 기본구조	매니퓰레이터

로봇 기구부 구조

- 링크 : 로봇의 형상에 따라 다양. 철강, 알루미늄, 듀랄류민 등으로 제작

- 조인트 : 링크와 링크를 연결하는 부품. 직교 좌표 로봇에서는 리니어 모터, 스칼라/다관절 로봇에선 서보모터 사용

- 로봇 기구부 : 구동을 위한 구동계와 구동계를 지지하는 구조물로 구성. 정밀 감속기(볼스크루, 하모닉드라이브 등)과 기계요소(기어, 타이밍벨트, 핀, 키 등)로 이뤄짐

- 정밀 감속기 : 볼 스크루(회전운동 -> 직선운동), 하모닉 드라이브(단순,작음,가벼우나 강성이 약해 소형로봇 팔, 손목 구동에 사용) , RV 감속기(강성이 크고, 정밀한 운동에 사용)

- 기계 요소 : 로봇 팔-손, 감속기와 모터 연결. 핀(감속기-모터축 연결, 작은동력전달), 키(감속기-모터축연결, 핀보다큰동력), 스플라인(키보다 큰동력 전달), 타이밍벨트(양쪽 풀리에 연결, 빠른 동작 작업), 기어(강성이커, 큰동력 전달), 베어링(로봇 팔, 손과 모터축 지지, 회전운도 원할하게함)

로봇 입출력 인터페이스

- RS232 : 시리얼 통신을 위한 인터페이스 표준. A,B,C 세 버전중 C버전 RS232C가 많이씀.

  * -3~-12V는 1, +3~+12V 0으로 인식, 20Kbps, 전송거리 15m 이내

- RS422와 RS485 : 2개의 전송매체의 전압차로 0, 1인식(차동 인코딩) -> 두 장치간 GND 전압이 바뀌어도 영향x

   * RS422 : 4회선(전이중), +-7V

   * RS485 : 2회선(반이중),  +-12V로 전압범위가 커짐

- SPI : MOSI, MISO, SCK, SS 4선으로 이뤄짐. 전이중. 고속 직렬 데이터 송수신. 슬레이브가 많으면 복잡해져서비추

로봇 통신 네트워크 CAN

- 차량내 센서, 엑추에이터, ECU간 통신을 위해 개발.

- 메시지 내용과 우선순위에 따라 ID를 할당해 구분하는 주소지정방식. 

- 한 노드가 메시지 보내면 다른 노드가 관련있는지 보고 판단하여 받음.

- 모든 노드가 버스 마스터, 버스가 비었을때 보냄. 

- non-destructive bitwise arbitration을 이용한 메시지 충돌방지 : 메시지 ID 비트를 비교(비트와이즈 비교). 버스 레벨 비트와 가장 가까운 노드 2의 메시지가 우선적으로 보내짐

서보기구

- 위치, 자세 뿐만아니라 속도를 제어하는 기구. 로봇과 NC를 가능하게함.

서보 드라이버 시스템

- 자동 제어 : 레이다로 응용. 주파수 응답을 이용해 제어 설계에 활용

- 피드백 제어 이론 활용

- 전자 계산기 발전으로 신뢰성 향상.

- 직류 서보 구동기보다 뛰어는 AC 서보 구동기 활용

서보 종류

- AC 서보모터 : 동기기, 유도기형 AC 서보

- DC 서보 : 고정자로 영구자석, 회전자로 코일

- 스태핑 모터 : 한 회전을 스텝으로 나눈 브러쉬리스 직류 전기모터. 피드백 없이 정밀하게 위치조절가능

AC 서보모터	DC 서보모터	스테핑모터

DC 서보모터 구조

- 전기자, 영구자석(계자), 브러시, 베어링, 모터케이스 등

- 브러시 : 전기자에 전류 공급 접점

- 정류자 : 전류 전환

- 전기자 : 회전력 발생을 위한 전자석

- 베어링 : 로터 회전구조 형성. 볼 베어링 or 오릴리스 메탈 씀

-  고정자축 : 자로, 기계적 지지용 원통 프레임. 프레임 내경에는 자석 부착

- 회전자축 : 회전자축과 외경에 정류자, 회전자 철심 부착. 회전자 철심 내 전기자 권선 감김.

- DC 서보모터는 토크 전류가 비례한 선형제어가 가능. 최고 속도서 정류불꽃발생. Tr을 이용한 PWM으로 구동.

AC 서보모터

- 회전자, 고정자, 센서, 프레임, 베어링, 커플링으로 구성. 필요시 + 브레이크

- 회전자 : 회전축에 영구자석이 고정된 회전계자형

- 센서 : 모터 위치, 속도 검출

- 프레임 : 고정자 고정, 자로 역활. 동손철손에의한 열 방렬 통로 기능

- 베어링 : 볼베어링 주로 씀. 급가감속 운동과 회전축 열 팽창, 탈조 방지 고려

- 원리 : DC 모터의 정류자를 슬립링으로 대체. 주파수를 변화시켜 회전 속도 변화

모터 관련 용어

- 정격 : 적합한 조건에서의 사용 한도. 정격 전압, 정격 전류, 정격 회전수, 정격 주파수 등 지정.

- 출력 (watts) = 1.027 x ( 10 - 5) x T x N ( 모터가 단위 시간에 할수있는 일 양. 회전수 x 토크)

  * 1.027 x (10 - 5) 정수, T : 토크(g cm), N 회전수[rpm]

   -> 정격 출력 : 지정된 전압, 주파수 조건에서 발생되는 출력으로 일반적인 모터의 출력.

토크와 회전수

- 토크 : 회전체를 돌리기 위한 회전력. 단위 [g cm] or [kg cm] 등

- 1kg m 토크는 반경이 반경이 1m인 회전체가 직각 방향으로 1kg 힘 가할때 회전력

1) 기동 토크 : 모터가 작동할때 발생하는 회전력. 회전자 구속 회전력 or 시동토크라 함.

2) 정동 토크 : 최대 토크. 이 이상의 부하가 걸리면 모터는 정지

3) 정격 토크 : 정격 회전수일때 토크. 정격 전압이 가해질때 나오는 정격 출력

4) 동기 회전수 : 전원 주파수와 모터 극수로 결정 Ns = 120f/P(rpm)

  ex) 전원 주파수 60Hz, 4극 모터-> 동기회전수 Ns = 120 x 60/  4 = 1,800(rpm)

5) 무부하 회전수 : 출력측에 무부하로 회전시 회전수. 

6) 정격 회전수 : 정격 부하를 걸떄 이상적인 회전수

7) 슬립 : 마찰 등으로 동기 회전보다 밀린 정도 ? S = (Ns - N) / Ns     [Ns : 동기 회전수, N : 부하 회전수]

-  정마찰 토크 : 정지하고 있는 상태에서 부하를 홀딩하는 토크

- 허용 토크 : 운전 중 가능한 최대 토크, 정격 토크, 온도 상승, 기어 해드의 강도에 의해 제한

- 오버런 : 전원 차단 순간부터 모터 초과 회전을 각도 or 회전수로 나타낸 것

- 기어 헤드

 1) 감속비 : 기어 헤드가 모터 회전수 감속하는 비율

 2) 최대 허용 토크 : 기어 헤드에 걸리는 최대 부하 토크

 3) 서비스 팩터 :기어 헤드 수명 추정시 사용 계수

 4) 전달 효율 : 모터에 기어 헤드 접속해 토크 증폭하는 효율

 5) 오버 헝 하중 : 기어 헤드 출력축에 직각으로 걸리는 하중

 6) 스러스트 하중 : 기어 헤드 출력축에 축 방향으로 걸리는 하중

인버터

- 사이리스터, gto, msfet, igbt 등 반도체 전력 스위칭 소자와 인덕터, 캐패시터 등 필터로 직류 전원을 가변 주파수, 가변 전압의 교류원으로 변환하는 전력변환 장치

- 교류를 직류로 변환하고 반도체 소자로 스위칭하여 교류로 역변환. 스위칭 간격을 조절해 주파수를 변환시킴.

  -> 전압과 주파수를 가변하여 인버터를 가변 전압 가변 주파수 VVVF Variable Voltage Variable Frequency라고도함.

- 구성 : 컨버터 부, 인버터부, 제어부로 구성.

- 기본 원리 : 상용 전원 입력 -> 컨버터(정류부)로 직류 전원 변환 -> 평활부에서 리플 제어하여 인버터부 제어 -> 교류 전력의 전압과 주파수 조절 -> 교류 전동기 회전수 제어

 * 입력 전원 -> AC -> DC -> 평활 회로 -> DC -> AC -> 모터

플뢰밍 왼손, 오른손 법칙

- 우발자전 : 오른손은 발전기, 왼손은 전동기

- 플뤠밍 왼손 법칙 : 모터 내부에서 로터, 회전자에 작용하는 힘의 원리 설명

- 플뤠밍의 오른손 법칙 : 일정 자계 속에 있는 도선을 외부 힘으로 움직였을때 도선에 유도 전류 흐르는 관계를 나타낸법칙

- 힘 F = B I l sin theta

- 기전력 e = B v l sin theta

페러데이-렌츠의 전자유도법칙

- 페러데이 법칙 : 코일에 유도되는 전압(유기기전력)은 권선수 N과 코일을 통과하는 자속의 변화율 (d theta) / (d t)에 비례

- 렌츠의 법칙 : 코일에 발생하는 기전력 방향은 자속 theta의 증감과 반대방향으로 발생

=> 유기기전력 e = - N (d theta) / (d t) = -L di/dt

 * N (권수) x theta(wb) = L(인덕턴스) x I(전류)

DC 모터 제어방식

- DC 모터 토크 T  =K x I_a x I_f (I_a 전기자 전류, I_f 계자 전류, K 비례상수)

- 전기자 제어, 계자 제어 방식 등

- 전기자 제어 방식 : 분권 DC 모터나 영구자석 필드 DC 모터에서 흔히 사용. 필드 전류를 일정하게 유지. 전기자에 가해지는 전압을 변화시켜 제어

- 계자 제어 방식 : 전기자 전류는 일정하게할때 토크는 계자 전류 I_f에 비례. T = K_T' x I_f (K_T'는 전기자 전류 일정할때토크상수)

전기자 제어방식	계자 제어방식

모터 제어 기본 회로

- 모터 제어 기본 회로는 ON/OFF 회로. 기동, 정지만 제어함.

- 트랜지스터 구동(이미터 부하) : 트랜지스터 on/off로 모터 on/off 시킴. Tr 완전 포화 on으로 할수없고 Vce가커 전압손실큼

 -> OP 앰프를 추가하여 부궤환으로 동작시킴.  -> 속도 제어 가능

트랜지스터구동(이미터부하)	트랜지스터 구동(OP앰프 추가)

* 부 궤환

- Op amp 사용시 부궤환이 없는 경우 개방루프이득이 아주커 출력은 쉽게 포화

-> 부궤환을 사용하면 전압이득을 조절해 선형증폭기로 사용가능. 

  = 원하는 출력을 내도록 조절가능. 

Tr Vce 같은건 정말 이해안된다

http://recipes.egloos.com/5832185

모터제어 기본회로 2

- 트랜지스터 구동(컬렉터 부하) : Tr을 완전 포화상태로 ON할수 있어 드라이브 능력이 크고, 전압 손실도 적음.

- 역기전력 처리 :Tr 이 ON 되어 모터가 회전하면서 모터 코일에 에너지가 축적 됨. Tr off시 이 에너지가 방출되어 역기전력 발생 -> 역기전력이 매우 커 Tr이 파괴될수 있으므로 역방향으로 쇼트 시켜 흘려보냄 + 다이오드를 두어 통상 전압은 안흐드로록 막음.

컬렉터부하 모터제어회로	역기전력처리

모터 정역 + 속도제어

- 모터 정역 제어 : H 브리지 회로 사용. L298 모터 드라이버 모듈 사용. IN1, IN2 모터 방향, ENA, ENB 모터 ONOFF제어

- PWM을 이용한 모터 속도 제어 : L298의 EN 단자를 PWM제어를 통해 모터 속도 제어

+ 플라이휠 다이오드 : PWM로 속도 제어 시 Tr이 OFF되어도 역기전력이 다이오드를 통해 다시 들어와 동작시킴

H 브리지 모터 정역제어회로	L298 IC	PWM 신호와 실제 모터에 가해지는 전압

모터와 제어

- 옛날에는 유 공압 기기를 이용해 제어

- 빠른 응답과 정밀 제어의 필요성으로 서보 모터를 이용한 제어 시스템이 만들어짐

- DC 모터가 잘 사용되었으나 브러시 문제, 선형 제어성을 위해 AC 서보모터로 발전

자동 제어 시스템

- 크게 개회로, 폐회로 제어 시스템으로 구분

- 개회로 제어 시스템 : 신호 궤환없는 제어 시스템. 간단해서 많이 씀. 

  ex) 단상 유도 전동기를 이용한 컨베이어 구동 시스템, 정확한 제어 신호 없거나 전원 입력만으로 구동하는 시스템

- 혼합 제어 시스템 : 컨베이어 속도를 제어하는 유도전동기에 인버터 없이 속도 제어 시. 인버터 내부에는 전류 제어하도록 폐루프 제어 이용 -> 컨베이어 부하에 대해선 개루프, 인버터 내부에선 폐루프 제어 실시

- 폐루프 제어 : 신호를 궤환받아 오차를 줄이도록 구성. 피드백 신호를 - 연산 -> 연산 증폭기에서 제어신호 생성 -> 전력 변환기로 서보모터에 공급.

* 센서 대신 서보모터에서 발생하는 전압, 전류를 사용하여 제어하기도 함.

개루프 제어계	폐루프 제어계

서보모터 제어 시스템

- 토크 제어 시스템, 속도 제어 시스템, 위치 제어 시스템으로 구분 가능. 각각 폐루프 제어 구성.

- 서보모터는 모터에 입력되는 전력(전압, 전류)를 제어하여 원하는 동작하도록 제어. 

- 토크 제어형 서보 시스템 : 토크를 일정하게 유지. 모터에 인가되는 부하 크기에 따라 회전수 조절하는 경우 사용.

 + 토크 지령(서보모터에 인가되는 전류 명령), 모터 토크는 전류에 비례하므로 전류를 제어하여 토크 제어

 + 오차출력 = 토크 지령 - 피드백 신호(현재 전류) 을 제어 연산 증폭기(보통 PID 연산 제어기)에 인가되어 사용.

 => 토크 제어 루프는 서보모터까진 둘러 싸진 않음 = 서보모터를 개루프 제어 = 부하랑 상관없이 일정 토크 유지

속도 제어 서보 시스템

- 서보 모터를 포함한 폐루프 제어 시스템

 => 서보모터 속도를 검출하도록 서보 드라이버 외부에서 서보모터 회전축과 연결되어 구성.

- 속도 검출 센서로 타코 제네레이터(아날로그 전압신호 출력이므로 ADC 필요) or 광학식 엔코더 사용

- 속도 입력과 센서 출력의 편차를 내부의 전류 제어 루프로 보내 속도 제어

위치 제어 서보 시스템

- 위치 제어(원하는 회전각 얻기) = 토크 제어 루프 + 속도 제어 루프   => 위치 제어 루프는 최외각 제어 루프

- 현재 속도를 적분해 현재 위치 제어 신호로 만들고, 위치 명령 입력과 편차로 제어

각 서보모터 장단점

HW 설계 문서

- 하드웨어 구성도(블록 다이어그램) : 모듈별 신호, 데이터 교환관계 표현

- 회로도 : 모듈 간 전기적 연결 표시

- 부품배치도(아트워크) : 실제 부품, 모듈을 배치 한 것

부품 정보 확인하기

- 부품 리스트 : HW 구성 부품 목록 BOM(bill of materials 라고 함.

- 부품 데이터 시트 : 수동, 능동 소자의 기계/전기/기능적 특성을 알려줌

FPGA

- PLD Programmable Logic Device 보다 다양한 기능을 구현할수 있는 소자. 수백만 논리게이트 내장.

- 주문형 반도체 ASIC보다 느리고, 덜복잡하고 소비전력이 크지만 소량 생산이 용이

- HDL : 하드웨어 기술 언어로 VHDL, Verilog가 있으며 FPGA에서 하드웨어 기능 구현하는데 사용

하드웨어 구성요소와 하드웨어 시스템 관계

하드웨어 구성요소 종류

- 마이크로 프로세서 : 기계어 처리하는 논리회로

- 메모리 : 반도체로 만든 기억소자. SRAM(큰비용, 저용량), DRAM(캐패시터, 대용량. 동작방식에따라DRAM, SDRAM..)

- 저장장치 :  메모리에비해 느리나 저비용 대용량

- 입출력 장치 : 데이터 입출력 수행. 구분 방식으로 데이터 전송형식 직렬/병렬, 순차 흐름제어방식 동기/비동기로 구분

   ex) 비디오입출력(HDMI, DVI), 오디오입출력(I2S, SPDIF), 데이터 통신 장치(USB, IEEE1394, CAN, RS-232), 저장장치(PATA, SATA), 제어 장치(I2C, SPI, PWM, GPIO), 사용자 입력(키보드), 테스트(JTAG)

- 전원 장치 : 전원 공급 장치. 12V, 5V, 3.3V, 1.8V 등의 직류 전압이 많이 사용. 고압 교류 전원 110, 220V를 VDC로 변환함

- 시스템 구동장치 : 클럭(일정 주파수 전기적 펄스신호, 동기 기준), 리셋회로(쿨럭으로 동작하는 회로 초기화위한 신호)

메모리맵과 메모리 인터페이스

- 주소 버스(A0-A12)와 데이터 버스(D0-D15)을 통해 메모리 RW 수행

로봇 센서 종류

- 조이스틱 : XY축 움직임, 눌림 감지

- 소리 센서 : 소리 크기

- 장애물 감지, 불꽃 감지, 자기 센서, 터치 센서, 손습도 센서, 버튼, 심장 박동, 충격 센서, 로터리 엔코더, 기울기 스위치 등

로봇 MCU 입출력, 제어 모듈

- 릴레이 : 작은 신호로 큰전압/전류 ONOFF

- 부저 : 단음 소리

- 레이저 송신기, IR 송신기, LCD, 모터, 서보모터, FND

+ 통신 모듈 : 블루투스, 지그비, RF

센서 신호

- 디지털 출력 : 0 /5V or 0/3.3v 등, 거리가 멀면 감쇄되므로 리피터를 쓰기도 함.

- 아날로그  출력 : 0 ~ 5(3.3)v 사이 전압이나 4~ 20mA의 전류로 보냄.

- 통신 프레임 출력 : 사용하는 통신 프로토콜과 프레임에 따라 센서는 프레임 출력함.

프로세서

- CPU : 중앙 처리 장치 일반 범용PC에 사용

- MPU : 저비용 저속 소형 CPU ex) intel 4004

- MCU : MPU에 주변장치를 추가해 하나로 통합한 칩. MCU = MPU + 메모리 + 통신부 + 입출력부 등

통신 포트

- MCU는 다양한 통신 프로토콜을 따르는 기기들과 연결할수 있도록 통신 포트 제공

- 기본적으로 RS-232의 UART를 제공. TWI(=SPI), I2C, CAN, 이더넷도 제공하기도 함.

- MCU는 작은 전압을 쓰므로 먼 거리의 장치와 통신하기 위해 신호 증폭을 위한 IC, 안테나, 커넥터 등 사용

- 아래 장치는 3.3v MCU의 신호를 +-15V의 RS-232 통신으로 변환하도록 MAX3232를 이용한 회로

MCU 데이터시트 살펴보기

- 16MHz, 20MHz 동작. 488바이트 RAM. 16비트 워치독 타이머 등등..

로봇 MCU 입출력

- 디지털을 위한 입출력포트, 아날로그 입출력포트, 범용입출력포트 GPIO등 다양하게 제공

- 출력 전류가 수십 mA로 작아 필요시 트랜지스터나 연산증폭기 사용

- 센서 출력이 4~20mA 전류인 경우 -> 저항을 연결해 전압으로 변환. 

- 센서 출력이 너무 작거나 크다 -> 증폭 회로 이득을 조절 필요

MCU의 추가 기능

1. ISP In system Programming

- MCU가 동작할수 있도록 비휘발성 메모리에 펌웨어 업로드 필요. 

 -> 기억장치를 회로서 분리시키지 않고, 보드에 있는 그대로 내부 EEPROM이나 플래시메모리에 다운로드 하는 기능

- 개발 PC와 MCU간 통신을 위해 ISP 장비 필요. 인터페이스에 따라 ISP, PDI, TPI등이라 부름.

2. 절전기능

- 절전을 위한 슬립모드 지원