446 GÖMÜLÜ SİSTEM TASARIMI Adım Motoru 8.1 Amaç Bu laboratuvarda LauchPad a dışarıdan bağlanacak adım motorunun dönme yönünü ve hızını kontrol eden programın yazılımı verilecektir. 8.2 Gerekli Malzeme ve Sistem: Bu lab için Tiva LaunchPad, sürücü s (L293D), 5V gerilim regülatörü (LM7805), 3 adet 10kΩ direnç, 2 adet 10uF (en az 20V) kondansatör ve 2 adet anahtar (buton) gereklidir. Labta kullanılacak olan adım motoru (YS35ST28-0504A) ve 10V 400mA DC güç kaynağının getirilmesi zorunluu değildir. Adım Motoru: Adım motorları elektriksel sinyal ile (genelde kare dalga) şaft pozisyonunu açısal olarak değiştirebilen özel motorlardır. Rotorları saat yönünde veya tersi yönünde hareket edebilme ve durma-başlatmaa kabiliyetine sahiptir.. Motor aldığı darbeyee göre bellii bir açıylaa hareket edecek şekilde tasarlanır. Bu açıya adım açısı denir. Şekil 8.1 de 8 kullanılacak çift yönlü (bipolar) adım motoru verilmiştir. Siyah (A) Yeşil ( A ) M Kırmızı (B) Mavi ( B ) Şekil 8.1 Kullanılacak adım motoru, sürücü devresi ve v bağlantı diagramı. Şekil 8.2 tekyönlü ve çift yönlü sarılmış adım mıknatıslı veya hibrit olabilir. motorlarınıı göstermektedir. Rotor sabit 33
Şekil 8.2 Tek-yönlü (unipolar) vee çift-yönlü (bipolar) sarılmış adımm motorları.. Adım motorları farklı şekillerde uyarılabilir. Tek-Fazlı Uyartım (Wave Drive), İki-Fazlı İ Uyartım (Full Step Drive) ve Karma Uyartım (Half Step Drive- Tek ve iki faz uyartım) en çok kullanılan uyarma modlarıdır. Tek-fazlı uyarmada her adımda sadece bir tane faz uyarılır. Stator S A B A B şeklinde uyarılır ve rotor 8 2 4 6 pozisyonlar rına hareket eder (Şekil 8.2). Tek-yönlü hareket sağlar. Bu uyarma ve çift yönlü sarılmışş motor için bu uyarma aynı mekaniksel pozisyonaa modunun dezavantajı tek-yönlü motorun sargılarınınn %25 i ve çift-yönlü ç motorun sargılarının %50 kullanılır. Buda elde edilebilecek maksimum momenti sınırlar. İki-fazlıı uyarmada her adımda iki tane faz aynı anda uyarılır. Stator AB A B A B A B şeklindee uyarılır ve rotor 1 3 5 7 pozisyonlarına harekett eder (Şekil 8.2). Adım açısı büyüklüğü tek-fazlı uyarmayla aynıdır, sadece yarım adım kayma (half-step ofset) vardır. Bu uyarma için çıkış momenti tek-yönlü motorda çift yönlü sarılmış motordann daha azdır. Bunun nedeni tek-yönlü motorun sargılarının %50 i kullanılırken çift-yönlü motorun sargılarının %100 kullanılır. Karma uyarma tek-fazlı ve çift-fazlı uyarmaların birleşiminden oluşur. Her adımda bir sadece bir tane faz uyarılır. Stator AB B A B A A B B A B A şeklinde uyarılır ve rotor 1 2 3 4 5 6 7 8 pozisyonlarına hareket eder (Şekil 8.2). Adım açısı büyüklüğü tek-fazlı ve çift-fazlı uyarmanın yarısıdır. Tablo 8.1: Değişik sürme modlarıı için uyarma sırası Faz A B A B Tek-Fazlı 1 2 Uyarma 3 4 Çift-Fazlı Uyarma Karma Uyarma 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 34
Gerekli Sistem: Adım motorunu sürmek için 4 adet dijital çıkışa ihtiyaç vardır. Dijital çıkışlar için TM4C123 üzerindeki PortE kullanılabilir. Bunun için LauchPad ve adım motoru arasındaki bağlantı Şekil 8.3 verilmiştir. +5V 16 8 +10V 10V +5V 2 Vbus PE5 7805 10uF 10uF 1A 1Y 3 Siyah (A) GND PE4 7 2A 2Y 6 Yeşil ( A ) S1 Saat yönü +3.3V PD2 PE3 10 3A 3Y 11 Adım Motoru Kırmızı (B) 10k S1 Saatin tersi 10k PD3 PE2 LauncPad +5V 10k 15 1 9 1A 1,2 EN 3,4 EN 1Y 14 4,5,12,13 Mavi ( B ) Şekil 8.3 LauchPad ve adım motoru arasındaki bağlantı Tasarlanacak sistemde adım motorunu uyarmak için çift-fazlı uyarma kullanılacaktır. Uyarma için PE5-2 gönderilecek 4 bitlik bilgi (A A B B ) Tablo 8.1 den elde edilebilir. Kullanılan motor çift-fazlı uyarmada bir turu 200 adımda tamamlamaktadır. Yazacağınız program aşağıdaki şekilde çalışmalıdır. 1- Sistem adım motoru durgun halde başlayacaktır. 2- Eğer S1 basılırsa adım motoru her bir adım arasında 2msn olacak şekilde saat yönünde dönmelidir (sürekli basmaya gerek yoktur). 3- Eğer S2 basılırsa adım motoru her bir adım arasında 2msn olacak şekilde saat yönünün tersinde dönmelidir (sürekli basmaya gerek yoktur). 4-2 ve 3 basamak sürekli tekrarlanır. 35
8.3 Simülasyon: 1- Project->New uvision Project yeni proje oluşturunuz. Projenize bir isim veriniz. Gelen Select Device for Target penceresinden base\texas Instruments\TM4C123GH6PM seçiniz. Copy startup_tm4c123.s seçeneğine Hayır deyiniz. 2- Project penceresinden Target1\Source Group 1 üzerine sağ tıklayarak Add New Item tıklayınız. Açılan pencerden C File(.c) seçip main ismini veriniz. 3- Programınızı gerekli şartları sağlayacak şekilde tamamlayınız. 4- Project penceresinden Target1\Source Group 1 üzerine sağ tıklayarak Add Existing Files tıklayınız. Açılan pencereden startup_rvmdk.s asembler kaynak dosyasını programınıza ekleyiniz. 5- Project->Options For Target tıklayınız. Debug tabında, Use Simulator seçiniz. Dialog DLL Parameter kısmında -pcm4 yanına dedxlab8 yazınız 6- Projenizi derleyiniz (Project->Build target) 7- Debug->Start/Stop Debug Sesion tıklayarak programınızı çalıştırınız. 8- Logic Analyzer ı View\Analysis Windows\Logic Analyzer den açınız. 9- Logic Analyzer penceresinde Setup ı tıklayınız. Gelen Current Logic Analyzer Signals penceresinden New seçiniz. Eklemek istediğiniz değişkeni veya port u giriniz. Örnek: PORTE.5, PORTE.4, PORTE.3 ve PORTE.2 girilirse A A B B sırayla görülebilir. 10- Sinyalin üzerine sağ tıklayıp tipini Bit seçiniz. 11- Program çalışırken Logic Analyzer den PortE çıkışlarını gözlemleyiniz. Doğru anahtarlama yaptığınızı kontrol ediniz. 8.4 Gerçek Sistemde Çalıştırılması: LaunchPad USB ye takılı değilken PortE çıkışlarını ve PortD girişlerini yukarıda belirtildiği gibi sürücü devresine bağlayınız. 10V DC kaynağın bağlı olmadığından emin olunuz. Bağlantılar bittikten sonra LauchPad i bilgisayara bağlayınız. 1. Projenizi açınız. 2. Project->Options For Target tıklayınız. Debug tabında, Stellaris ICDI seçiniz. 3. Projenizi Project->Build Target seçerek derleyiniz. 4. Flash->Download menüsünden object kodu Flash EEPROM a download ediniz. 5. DC kaynağı ON durumuna getiriniz. Önemli Not 1: LauchPad i bilgisayara bağlarken LauchPad in üzerinde bulunan yeşil güç LED ine dikkat ediniz. Eğer yeşil güç LED i ışık vermiyorsa USB bağlantısını hemen çekiniz ve devrenizi kontrol ederek doğru bağladığınızdan emin olunuz. Önemli Not 2: Eğer LauchPad i bilgisayara bağlamadan kullanmak isterseniz gerilim regülatöründen +5V bağlantısını Vbus bağlayınız (Şekil 8.3 deki kesik çizgi) 1. LaunchPad te bulunan Reset anahtarına basarak programı çalıştırınız. 2. S1 ve S2 anahtarlarına basarak adım motorunun çalışmasını gözlemleyiniz. Programın amacına uygun çalışıp çalışmadığını kontrol ediniz. 36
8.5 Kaynaklar: 1- Embedded Systems - Shape The World https://www.edx.org/course/utaustinx/utaustinx-ut-6-01x-embedded-systems-1172 2- http://users..ece.utexas. edu/~valvano/ 3- http://users..ece.utexas. edu/~valvano/volume1/e-book/ Ek: LM78055 Bacak bağlantıları L293D bacak bağlantıları 37
Çift Yönlü sürücü devresi 38