13. 스테퍼모터 — 움직이는 축은 하나뿐이다 · Dr. Yoo's mRNA Vaccine Synthesiser Mechanism, First Steps

로봇 팔이 튜브를 옮기는 자동화 장비를 상상했다면 이 기계는 다릅니다. 움직이는 축이 하나뿐입니다 — 자석을 튜브에 대고 떼는 직선 운동.

나머지는 전부 액체가 움직입니다. 튜브도, 반응 용기도 제자리에 있습니다. 이것이 이 설계의 핵심이고, 복제를 훨씬 쉽게 만들어 주는 대목입니다.

마이크로스테핑과 리드스크류 피치를 바꿔 보세요. 분해능과 속도가 반대로 움직입니다.

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이 용도에 필요한 분해능은 0.1 mm 수준입니다. 어떤 조합이든 넉넉합니다 — 오히려 반복 정밀도가 중요합니다.

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# NEMA-17 + 리드스크류로 자석을 움직인다 — 얼마나 곱게 세울 수 있나.
steps_rev = 200                    # 1.8° 스테퍼

print("%-14s %-10s %-16s %-14s" % ("마이크로스텝", "피치", "한 스텝 이동", "1 mm 에 필요한 스텝"))
for micro in (1, 8, 16, 32):
    for pitch in (2, 8):           # T8 리드스크류: 리드 2 mm 또는 8 mm
        per = pitch / (steps_rev * micro) * 1000      # µm
        print("%10d 배 %8d mm %12.2f µm %14.0f" % (micro, pitch, per, 1000 / per))
    print()

print("자석을 0.1 mm 안쪽으로 세울 수 있으면 충분하다 —")
print("12강에서 봤듯 거리가 시간에 4제곱으로 붙으므로, 반복 위치가 곧 반복 성능이다.")

살 수 있는 구동부

부품	내용	값
Pololu A4988 (#1182)	8~35 V · 상당 1 A (방열 시 2 A)	$8.95
Pololu DRV8825 (#2133)	8.2~45 V · 상당 1.5 A (방열 시 2.2 A) · 1/32 마이크로스텝	$15.95
NEMA-17 스테퍼 + T8 리드스크류	3D 프린터 부품 생태계 그대로	흔하고 쌉니다
리밋 스위치 (원점용)	기계식 또는 광학식	몇 백 원~

여기서 좋은 소식이 하나 있습니다. 6강의 플런저 펌프(poseidon)와 똑같은 기구입니다 — NEMA-17 + 리드스크류 + A4988/DRV8825. 학생이 같은 메커니즘을 두 번 만들면서 익히고, 부품도 같은 것을 묶어 살 수 있습니다.

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이 기계에서 기계적으로 움직이는 축이 하나뿐인 까닭은?

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스테퍼모터를 엔코더 없이 쓸 때 반드시 해야 하는 것은?