Adını sıkça duyduğumuz step motorları tecrübesiz arkadaşlara anlatarak önbilgi sahibi olmaları için bu başlığı açıyorum. Sizlere kısaca iç yapısı, nasıl çalıştığı ve bir MCU ile nasıl kontrol edilebileceğini anlatacağım.
Step motor Türkçe adıyla adım motoru; motorun hızı ne kadar döneceği belli bir açıya bağlı olarak ayarlanabilen motorlardır. Direk enerji vererek çalıştırılması mümkün olmayan tip motorlardır. Örneğin bir araç motorunu düşünürsek pistonlarda belli zamanlarda belli yanma odaları ateşlenerek çalıştırılır. Step motorlarda aynen bu şekilde belli anlarda belli uçların enerjilenmesi gerekir yoksa motor çalışmaz. Bunun için step motor sürücüleri ortaya çıkmıştır(ULN2003). Ancak microcontroller kullanıldığı zaman istenirse sürücü kullanmadan da çalıştırılabilir. Tabi bu durumda transistör elemanına ihtiyaç vardır. Burada kullanılan transistör motorun gücüne bağlı olacak şekilde seçilmelidir. Düşük güçlü bir motor çalıştırılırken To kılıf BJT, FET yeterliyken. Yüksek güçlerde soğutuculu tip transistörler daha uygun olur.
Motorun herhangi bir uyartımda, rotorun yapacağı hareketin ne kadar olacağı, motorun adım açısına bağlıdır. Adım açısı, motorun yapısına bağlı olarak 90, 45, 18, 7,5, 1,8… derece veya çok daha değişik açılarda olabilir Motora uygulanacak sinyallerin frekansı değiştirilerek motorun hızı da kontrol edilebilir. Adım motorlarının dönüş yönü ise, uygulanan sinyallerin sırası değiştirilerek, saat ibresi yönünde veya saat ibresinin tersi yönünde olabilir.
Aşağıdaki resimde bir step motorun nasıl çalıştığını görebiliriz.
Step Motor Çeşitleri
Üç ana tipte step motor bulunmaktadır.
- Sabit mıknatıslı step motor
- Hibrid senkron(eş zaman) step motor
- Değişken relüktanslı step motor
İki Fazlı Step Motorlar
İki fazlı step motorlarda bipolar ve unipolar olmak üzere iki farklı elektromanyetik bobin sarım şekli vardır.
Bipolar step motorlar; faz başına tek sargı düşen motorlara denir. Sargıdaki akımı ters yöne döndürmek için manyetik kutbu ters yöne döndürmek gereklidir. Bipolar motorlar çift kutuplu olup, her iki yönden de akım akabilen motorlardır. Bipolar motorların genelde 4 ucu bulunur.
Unipolar step motorlar; tek yönlü besleme olup, sadece tek yönde akım ileten motorlardır. 5 ve 6 kablolu çeşitleri vardır. 6 Kablolu çeşidinde 2 ortak uç bulunur. Bunlar genellikle birleştirilerek tek bir besleme ucu varmış gibi kullanılırlar.
Bipolar ve Unipolar Step motorları kıyaslarsak
Unipolar motorların kontrolü kolaydır.
Bipolar step motorda daha az bobin olduğundan dolayı daha kalın bobin kullanılabilir. Bu da motorun daha fazla akım çekerek yüksek torklarda çalışabilmesine olanak sağlar.
Ortak Ucun Bulunması Step motorlarda genellikle 5 veya 6 kablo bulunur. 5 kablolu step motorlarda bir, 6 kablolu step motorlarda ise iki kablo ortak uçtur ve bu uçlar kaynağın pozitif(+) kutbuna bağlanırlar.
Kaynağın pozitif (+) kutbuna bağlanacak ortak uçları ölçü aletinin ohm kademesini kullanarak bulmak mümkündür. Ölçü aleti ohm kademesinde iken step motorun bobin uçlarına bağlı kablolar arasındaki direnç ölçülür. Step motorlar ister 5, ister 6 kablolu olsun tüm uçlar arasında eşit dirence sahip olan uç ortak uçtur.
6 Kablolu step motorlarda kablolar üçerli olarak iki grup şeklindedir. Her gruptaki bir kablo ortak ucu temsil eder. Ölçüm yapılırken her iki grup kendi aralarında ölçülerek ortak uç tespit edilir. Bu işlem için ölçü aleti ohm kademesinde iken ilk gruba ait üç kablo ayrı ayrı kendi aralarında ölçülür. Tüm uçlar arasında eşit direnç gösteren uç, ortak uçtur yada ölçüm sonucunda bütün dirençlerden sadece biri farklı ise o farklı olan uç ortak uçtur. Aynı işlem ikinci grup içinde tekrarlanır. Ölçüm sonucunda her iki ortak uca göre iki grupta da eşit direnç değerleri elde edilir. Bu dirençlerin değerleri her step motor için farklı olabilir. Step motorlara ait bobin kabloları farklı renklerle temsil edilirler. Bu renkler 6 kablolu step motorlarda genellikle her grup için aynı şekilde tekrarlanır.
Step Motorları Sürmek
Step motorları tek fazlı yada iki fazlı şekilde sürebiliriz. Tek fazlı sürerken; her bobine sırayla enerji verilerek dönmesi sağlanır. Bu yöntem genelde tek başına tercih edilmez çünkü iki fazlı sistem daha kullanışlı olup, “tam adım sürme” ve “yarım adım sürme” olarak ikiye ayrılır.
Tam adım sürme işleminde 4 uçtan belli 2 uç aynı anda enerjilendirilir. Bu tek fazlı sürmeye göre motorun torkunu 2 kat artırırken 2 kat daha fazla akım çekmesine neden olur.
Yarım adım sürme işleminde ise tek fazlı ve tam adım sürmedeki işlemler birlikte arka arkaya uygulanır. Bu şekilde 90 derecelik adım açısına sahip step motoru 45 derece döndürebiliriz. Bu yöntemle step motorlar çok daha hassas, kısa adımlarla döndürülebilir.
Aşağıdaki tablolar nasıl sürüldüğünü göstermektedir.
Yararlanılan Kaynaklar:
http://www.societyofrobots.com/member_tutorials/node/28
http://www.endofcode.com/eskiyazilar/pic-16f628a-ile-unipolar-step-motor-kontrolu/