YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ DC Motor Hız Kontrolü Proje No: 1 Proje Raporu Cemre ESEMEN 12068033 16.01.2013 İstanbul
İÇİNDEKİLER 1. ÖZET... 3 2. PROJENİN TANIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ... 3 3. SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME... 7 4. REFERANSLAR... 8 2
1. ÖZET Projenin amacı; DC motora bağlı bir pervanenin dönmesiyle yaratılan hava akımını kontrol ederek, pervane karşısında hareket eden basit sarkaca bağlı bir depron plakanın istenilen (yaklaşık) pozisyonda sabit konumlanmasını sağlamaktır. Projede bir potansiyometre yardımıyla gerilim bölme işlemi yapılarak motorun hız kontrolu sağlanmıştır. Ters sarkaç kullanılarak, depron plakanın dönme eksenine bağlı ikinci bir potansiyometre ile de konum değişikliği bilgisi gerilime dönüştürülerek, bu bilgi transistörlü bir devre yardımıyla motora geri besleme olarak uygulanmıştır. Sonuç olarak motorla plaka arasındaki mesafe ve/veya açı değişikliğine karşın kontrollü hava akımı ile plakanın sabit bir konumda durdurulması sağlanmıştır.(şekil 1a). Şekil 1a 2. PROJENİN TANIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ Projede ters sarkacı alfa açısıyla tutmak ile birlikte açıyı motorun uzaklığı değişse bile korumak temel koşuldur. Bunu başarmak için, gerekli olan 3
sistem elemanları ile (Tablo 2a) bir hız konrol devresi (Resim 2a, 2b) kurulmuştur. 4
Devrede motor hız kontrolü 1K Ohm potansiyometre ile sağlanır. Ancak bu açık çevirim sistem ile konumu istenilen noktada tutmak mümkün değildir. Konum bilgisindeki değişiklikleri algılayan ve motor giriş gerilimini düzenlenyen bir geri besleme sistemine ihtiyaç duyulmuştur.bu işlem için, 10k direnç değerine sahip potansiyometre, depron plakanın dönme eksenine bağlanmıştır (Resim 2c), direnç değeri maksimum 1140 ohm ve minimum 14 Ohm olacak şekilde sabitlenmiştir. Buradaki amaç plakanın konum değişimi ile potansiyometrenin direncinin değişmesini sağlanmak ve böylelikle motorun gerilimini bu geri besleme yardımıyla ayarlamaktır. Bunun için NPN 2N3055 transistöre ihtiyaç duyulmuştur. Öncelikle bir transistör beyz emiter ve kolektör olmak üzere 3 farklı uca sahiptir. NPN tipi bir transistör akımı kolektörden emiter yönüne doğru iletilir.(şekil 2a) Şekil 2a 5
Bir transistörün çalışabilmesi için doğru bir şekilde polarmalandırılması gerekir. Doğru polarma için genel kural şudur: Beyz ve emiter uçları düz, kolektör ters polarize edilir. Şekil 2b (10K Pot: Konum değişikliği alıgılama, 1K Pot: Motor hız kontrol) Şekil 2b deki transistör kolektörü N tipi olup motor üzerinden pozitif gerilim almaktadır. Emiter ise kurala uygun olarak negatif gerilime direk bağlanarak doğru polarize edilmiştir. Beyzin durumu burada değişkendir. Böyle bir bağlantıda transistörün motordan geçen akımı nasıl kontrol ettiği görülebilir. Beyze burada olduğu gibi genellikle bir seri direnç bağlanır.(transistörü koruma amaçlı) Şekil için 10K potansiyometre ayar ucu en altta iken transistörün beyzine negatif gerilim gelmektedir. Transistörün diğer iki ucu doğru polarma kuralına uygun bağlı olduğu hâlde beyz ucunun ters polarma olması nedeniyle çalışmaz. Motor dönmez çünkü; dikkat edersek emiter ile beyz aynı gerilim potansiyeline sahiptirler. Şimdi potansiyometre sürgüsünü yavaş yavaş yukarı sürelim. Beyz geriliminin azalması kolektör emiter 6
arasındaki sızıntı akımını artırır. Fakat sızıntı akımı hâlâ motorun dönmesini sağlayacak düzeyde değildir. Ters polarma zayıfladıkça transistör sızıntı akımını artırır. Nitekim potansiyometre sürgüsü tam ortaya geldiğinde potansiyometrenin pozitif ve negatif gerilimlere karşı direnci eşit olduğu için beyz polarma gerilimi sıfır olur. Bu durumda transistör kesimde tutulmaz, sızıntı akımı motorun yavaşça dönmesini sağlayacak düzeye gelebilir. Motorun dönmesi için sürgüyü yukarı sürmek gerekir. Bu durumda doğru polarma alan transistör iletime geçer. Sürgü yukarı çıktıkça beyz akımı artar, bu artış kolektör akımının da artmasını sağlar. Potansiyometre sürgüsünü hareket ettirerek motordan geçen akımı istediğimiz değere ayarlayabiliriz. Transistörün amacı küçük akımlarla daha büyük akımları kontrol edebilmektir. 1 6V 3400 ma Akü 2 6V GWS EM300 DC Motor 3 330 Ohm Direnç 4 10 Kohm Potansiyometre 5 1 Kohm Potansiyometre 6 2N3055 NPN Transistör Tablo 2a. 3. SONUÇLAR ve DEĞERLENDİRME Yaptığım çalışmaların sonucu depron plakayı motorun konum ve açı değişikliğine rağmen sabit (yaklaşık) bir açıda tutmaya başardım. Potansiyometre yardımıyla hız kontrolünü sağladım. Projeden bir elektronik devrenin nasıl oluşturulduğunu, breadboard üzerinde devre kurmayı, transistörlerin çalışma mantığını nerelerde kullanıldığını, potansiyometrenin çalışma mantığını öğrendim. Projeyi daha farklı yapabilecek olsam bir pwm devresi kurmak ve pid programlama ile bilgisayar üzerinden kapalı çevirim daha hassas bir hız kontrolü yapmak isterdim. 7
4. REFERANSLAR http://www.diyot.net/transistor1.htm http://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/potansiyometrenin-icyaps/4260#ad-image-0 8