드론 모터 제어 분야에서 널리 사용되는 두 가지 통신 프로토콜은 CAN(Controller Area Network)과 PWM(Pulse Width Modulation)입니다. 각 프로토콜은 고유한 특성, 장점, 그리고 한계를 가지고 있습니다. 이러한 차이점을 이해하는 것은 다양한 애플리케이션, 특히 농업용 드론과 같은 까다로운 환경에 적합한 시스템을 선택하는 데 매우 중요합니다.

CAN(Controller Area Network)

할 수 있다 안정적인 고속 데이터 전송을 위해 설계된 강력한 디지털 통신 프로토콜입니다. 원래는 자동차 산업을 위해 개발되었지만, 이후 드론 기술을 포함한 다양한 분야에서 널리 채택되었습니다.

CAN의 기술 원리:

• 디지털 커뮤니케이션: CAN은 두 개의 보완 신호를 보내 노이즈를 줄이고 안정성을 향상시키는 차동 신호 전송 기술을 사용합니다.
• 데이터 프레임: 데이터는 프레임으로 전송되는데, 프레임에는 데이터 페이로드뿐만 아니라 주소 정보, 제어 비트, 오류 감지 비트도 포함됩니다.
• 오류 처리: CAN에는 순환 중복 검사(CRC) 및 확인 슬롯을 포함하여 오류 감지 및 수정을 위한 내장 메커니즘이 있습니다.
• 멀티마스터: CAN은 멀티마스터 아키텍처를 지원하므로 모든 노드가 중앙 컨트롤러 없이 통신을 시작할 수 있습니다.

CAN의 장점:

1. 디지털 커뮤니케이션: CAN은 데이터 전송에 디지털 신호를 사용하므로 모터를 정확하고 안정적으로 제어할 수 있습니다. 이러한 디지털 특성 덕분에 명령이 명확하고 오류 발생 가능성이 줄어듭니다.

2. 높은 간섭 저항성: CAN의 디지털 신호는 전자파 간섭(EMI)에 대한 내성이 매우 뛰어나며, 이는 심각한 전자 노이즈가 있는 환경에서 매우 중요합니다.

3. 다기능 데이터 전송: CAN은 모터 스로틀 제어뿐만 아니라 모터 속도, 온도, 전류 및 기타 작동 매개변수를 포함한 광범위한 데이터를 전송할 수 있습니다. 이러한 포괄적인 데이터 전송은 고급 모니터링 및 진단을 지원합니다.

4. 폐쇄 루프 제어: CAN은 폐루프 제어 시스템을 지원합니다. 모터의 실시간 피드백을 활용하여 제어 매개변수를 동적으로 조정하여 안정적이고 효율적인 작동을 보장합니다.

5. 오류 감지 및 수정: CAN에는 오류 감지 및 수정 메커니즘이 내장되어 있어 통신의 안정성을 높이고 데이터 손상 가능성을 줄입니다.

6. 배선 복잡성 감소: CAN은 여러 장치가 단일 버스를 통해 통신할 수 있도록 하여 배선의 복잡성과 무게를 줄여 드론 애플리케이션에 유리합니다.

PWM(펄스 폭 변조)

PWM 펄스 폭을 변화시켜 모터의 속도와 방향을 제어하는 ​​더 간단한 아날로그 기반 통신 프로토콜입니다. 구현이 간단하여 널리 사용됩니다.

PWM의 기술 원리:

• 아날로그 제어: PWM은 디지털 펄스 폭을 변조하여 모터에 공급되는 다양한 전력을 시뮬레이션합니다. 펄스 폭(듀티 사이클)은 모터의 속도를 결정합니다.
• 신호 주파수: PWM 신호는 일반적으로 고정 주파수에서 작동하며, 듀티 사이클은 출력 전압과 전류를 제어하도록 조정됩니다.
• 듀티 사이클: 신호가 활성화된 한 기간의 백분율입니다.듀티 사이클이 높을수록 출력이 높아지고 모터 속도가 빨라집니다.

PWM의 장점:

1. 간단: PWM은 구현하고 이해하기가 비교적 간단하여 기본적인 모터 제어 요구 사항에 대한 비용 효율적인 솔루션입니다.

2. 저렴한 비용: PWM에 필요한 하드웨어는 일반적으로 CAN에 비해 비용이 저렴하므로 예산에 민감한 애플리케이션에 매력적인 옵션입니다.

3. 폭넓은 호환성: 대부분의 모터 컨트롤러는 PWM 신호를 지원하여 폭넓은 호환성과 쉬운 통합을 보장합니다.

PWM의 단점:

1. 간섭에 대한 민감성: 아날로그 신호인 PWM은 전자기 간섭에 더 취약하여 신호 저하와 신뢰할 수 없는 모터 제어로 이어질 수 있습니다.

2. 제한된 기능: PWM은 주로 모터의 속도와 방향을 제어하지만 모터 상태나 작동 매개변수와 같은 추가 데이터의 전송은 지원하지 않습니다.

3. 개방 루프 제어: PWM 시스템은 일반적으로 개방 루프 구성으로 작동하며 실시간 피드백이 부족하여 제어 정확도가 떨어지고 안정성 문제가 발생할 수 있습니다.

왜 CAN을 강조하는가?

현대 드론 응용 분야, 특히 농업과 같이 복잡하고 까다로운 환경에서는 PWM보다 CAN을 중시하는 데에는 몇 가지 중요한 요인이 있습니다.

1. 높은 정밀도와 신뢰성: CAN의 디지털 특성은 안정적이고 정확한 성능이 요구되는 작업에 필수적인 고정밀 모터 제어를 가능하게 합니다.

2. 향상된 안정성: RTK(실시간 이동측량) 보정이 없는 단일 GPS 환경에서도 CAN은 안정적인 비행을 유지할 수 있습니다. CAN 시스템은 다양한 센서(IMU, 기압계, 자력계 등)의 데이터를 통합하여 모터 제어를 동적으로 조정할 수 있기 때문입니다.

3. 포괄적인 데이터 처리: CAN이 포괄적인 데이터 전송을 처리할 수 있는 능력은 더 나은 모니터링과 진단을 보장하여 유지관리와 운영 효율성을 향상시킵니다.

4. 혹독한 환경에서의 견고성: EMI에 대한 강력한 저항성으로 인해 CAN은 간섭이 만연한 산업 및 농업 환경에서 선호되는 선택입니다.

5. 확장성 및 유연성: CAN은 동일한 버스에서 여러 장치를 지원할 수 있는 기능을 갖추고 있어 수많은 센서와 컨트롤러가 필요한 복잡한 드론 시스템에서 확장성과 유연성이 뛰어납니다.

Hobbywing XRotor 모터 시리즈: 농업용 드론을 위한 최고의 솔루션

Hobbywing XRotor 모터 이 시리즈는 농업용 드론에 CAN 및 PWM 프로토콜을 통합하는 이점을 잘 보여줍니다. 견고한 전력 솔루션을 제공하도록 특별히 설계된 이 모터는 CAN 및 PWM 통신 프로토콜을 모두 통합하여 탁월한 신뢰성과 성능을 제공합니다.

이중 프로토콜 통합:

• CAN + PWM 백업: XRotor 모터는 CAN 및 PWM 프로토콜을 모두 지원하여 한 프로토콜에 장애가 발생하더라도 다른 프로토콜이 백업 역할을 할 수 있도록 합니다. 이러한 이중 프로토콜 방식은 모터 제어 시스템의 신뢰성을 크게 향상시킵니다.

고급 CAN 통신:

• 향상된 데이터 통신: XRotor 시리즈에 CAN 통신을 포괄적으로 통합하여 새로운 수준의 데이터 통신 경험을 제공합니다.이를 통해 모터 및 ESC(전자 속도 컨트롤러)에 대한 세부적인 데이터 전송이 가능해져 정밀한 제어와 모니터링이 보장됩니다.

• 디지털 스로틀 제어: CAN 지원 디지털 스로틀을 통해 탁월한 제어 정밀도를 제공합니다. 이를 통해 모터 속도와 토크를 부드럽고 정확하게 조정하여 까다로운 조건에서도 안정적인 비행 성능을 보장합니다.

실시간 데이터 및 원격 업그레이드:

• 실시간 피드백: ESC 및 모터 작동 데이터를 포함한 모든 중요 정보가 실시간으로 검색됩니다. 이러한 지속적인 피드백 루프는 비행 중 최적의 성능을 유지하고 즉각적인 조정을 가능하게 합니다.

• 원격 ESC 펌웨어 업그레이드: CAN을 통해 ESC 펌웨어를 원격으로 업그레이드할 수 있는 기능을 통해 드론에 물리적으로 접근하지 않고도 드론을 항상 최신 기능과 개선 사항으로 업데이트할 수 있으므로 운영 효율성이 향상됩니다.

포괄적인 비행 컨트롤러 통합:

• 원활한 통합: XRotor 모터는 APM, Microk, Boying, JIYI, Qifei, Jimu 등 다양한 주류 비행 컨트롤러와 호환됩니다. 이러한 폭넓은 호환성 덕분에 XRotor 시리즈는 다양한 드론 시스템에 완벽하게 통합될 수 있습니다.

CAN 프로토콜 지원 드론 액세서리

다음은 CAN 프로토콜을 지원하고 농업용 드론의 성능과 안정성을 향상시키는 고품질 드론 액세서리입니다.

1. CUAV 새로운 PIX CAN PMU: 이 고정밀 전압 및 전류 감지 전원 관리 장치 모듈은 UAV용으로 설계되어 정확한 전원 관리를 제공하고 드론 운영의 전반적인 효율성을 향상시킵니다.

2. CUAV 신형 CAN PDB 캐리어 보드: 이 캐리어 보드는 Pixhawk, Pixhack 및 Px4 비행 컨트롤러와 호환되어 RC 드론 헬리콥터에 대한 안정적인 전력 분배와 원활한 통합을 제공합니다.

3. HolyBro CAN 허브 2-12S 전원 CAN 포트 확장 모듈: 다양한 비행 컨트롤러를 위해 개발된 이 모듈은 CAN 포트 확장을 가능하게 하여 여러 장치의 연결을 용이하게 하고 통신 효율성을 개선합니다.

4. CUAV 신형 NEO 3X GPS: Ublox M9N GNSS 및 DroneCAN 프로토콜을 탑재한 이 GPS 모듈은 드론에 대한 정확한 위치 지정과 안정적인 탐색 기능을 제공합니다.

5. CUAV CAN PDB 전원 모듈 캐리어 보드 및 X7+ Pro Core Pixhawk 비행 컨트롤러 자동 조종 장치: 이 포괄적인 패키지에는 전원 분배 보드와 고성능 비행 컨트롤러가 포함되어 있어 고급 드론 애플리케이션을 위한 견고한 제어와 전원 관리를 보장합니다.

6. CUAV Can PMU: UAV 전력 관리를 위해 설계된 디지털 고정밀 전력 감지 모듈로, 정확한 모니터링과 효율적인 전력 사용을 보장합니다.

7. CUAV Pixhawk 드론 FPV X7+ Pro 비행 컨트롤러 NEO 3 Pro GPS 및 CAN PMU 전원 모듈 콤보: 이 콤보 패키지에는 비행 컨트롤러, GPS 모듈, 전원 관리 장치가 포함되어 있어 드론 제어 및 탐색을 위한 완벽한 솔루션을 제공합니다.

8. K++ V2 비행 컨트롤러용 JIYI CAN HUB 모듈: 6~14S 전원 입력과 12V 출력을 지원하는 이 CAN 허브 모듈은 농업용 드론용으로 설계되었으며, 안정적인 전력 분배와 향상된 통신 기능을 제공합니다.

9. CUAV MS5525 SKYE 대기속도 센서: 이 센서는 방수 구조, 지능형 제빙 및 이중 온도 제어 시스템을 갖추고 있어 CAN 프로토콜을 사용하여 최대 500km/h의 정확한 대기 속도 측정을 제공합니다.

이러한 액세서리는 고급 CAN 프로토콜을 지원하여 정밀한 제어, 견고한 통신, 효율적인 전력 관리를 보장하여 농업용 드론의 성능과 안정성을 크게 향상시킵니다.

결론

CAN과 PWM 모두 드론 모터 제어에 있어 중요한 역할을 하지만, Hobbywing의 XRotor 모터 시리즈에 두 프로토콜을 통합함으로써 신뢰성, 정밀성, 그리고 고급 기능의 새로운 기준을 제시합니다. CAN 프로토콜의 견고하고 정밀한 제어 및 포괄적인 데이터 처리 기능은 PWM의 간편함과 폭넓은 호환성과 결합되어 다재다능하고 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공합니다. 이러한 듀얼 프로토콜 방식을 통해 XRotor 모터가 장착된 농업용 드론은 안정적이고 효율적이며 정밀한 성능을 달성하여 현대 농업 분야의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.