Adım (step) motorlar Adım (Step) motorları adından da anlaşılacağı gibi Adım Adım hareket eden yani sargılarından birinin enerjilenmesi ile sadece 1 Adım hareket eden motorlardır. Bu Adımın kaç derece olacağı motorun tasarımına bağlıdır. Adım motor, elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren elektro-mekanik bir cihazdır. Elektrik enerjisi alındığında rotor ve buna bağlı şaft, sabit açısal birimlerde Eşit adımlarla dönmeye başlar.
Örnek olarak; 400 Adımlık (steplik) bir motor bir tam dönüşünü 400 Adımda gerçekleştirir. Yani her bir adımda kat ettiği açı 360/400 = 0.9 derecedir. Bu değer, Adım motorun hassasiyetinin bir göstergesidir. Bir devirdeki Adım sayısı yükseldikçe, Adım motor hassasiyeti ve dolayısı ile maliyeti artar. Step motorlar, yarım Adım modunda çalıştıklarında hassasiyetleri daha da artar. Örnek olarak 400 Adım/tur değerindeki bir Adım motor, yarım Adım modunda tur başına 800 Adım yapar. Bu da 0.9 dereceye oranla daha hassas olan 0.45 derece anlamına gelir.
Adım (step) motor
Bir Adım (Step) motor; stator, rotor, bunları kapatan bir dış zarf, rotora bağlı şaftın rahat hareket etmesini sağlayan rulmanlardan oluşmuştur. Step motor statorunun birçok kutbu (genellikle sekiz) vardır. Bunların polaritesi elektronik anahtarlar yardımıyla değiştirilir. Rotorun mıknatıslığı ise genellikle sabit mıknatıs ile oluşturulur. (veya dış uyartım yöntemleri ile oluşturulur)
Adım (Step) motorlar Adım motorlar robot teknolojisinde sıkça kullanım alanı bulmuştur. Ayrıca maliyetinin düşük olması diğer motorlara (servo) karşı bir üstünlüğüdür. Adım motoru sürekli hareket ettirmek istersek sargılara sırasıyla enerji vermeliyiz. Bir sargıya enerji verdiğimizde (yani o sargı elektromıknatıs olunca) rotor sargının karşısına gelerek durur. Diğer sargıya enerji verinceye kadar burada kilitlenir.
Step motorlar fırçasız doğru akım motorlarıdır. Fırçasız motorlar fırçalı motorlara göre daha uzun ömürlüdürler. Step motorlar geri beslemeye gerek duymadan hız ve pozisyon kontrolünde hata vermeden çalışırlar. Step motor kullanarak yapılacak bir uygulamada öncelikle bilinmesi gereken step motorun her tam adımda döneceği derece miktarıdır. Step motor üzerinde adım derecesi yazılı değil ise step motor dikkatlice el ile döndürülerek adım sayısı sayılabilir. Adım sayısı bilindiğinde 360 adım sayısına bölünerek adım derecesi bulunur. Örneğin 20 adımlı bir step motor 360 lik tam bir dönüşünü 18 lik adımlarla yapar.
Step motora gönderilen akım darbeleri belli bir sıraya uygun olmalıdır. Step motor kontrolü sırasında akım darbeleri ne kadar sıklıkla verilirse step motorun hızı o kadar artmış olur. Step motor her akım darbesinde motorun yapısı ve frekans değeriyle orantılı olan belli bir açı kadar hareket eder. Step motora gönderilen akım darbeleri belli bir sıraya uygun olmalıdır. Bu sıra içerisinde sonraki darbe gönderilmeyip bir önce gönderilen darbe uygulamada bırakıldığında step motor frenlenmiş olur.
Step motorun hareketini sağlamak ve kablo sıralamasını bulabilme: Step motorlarda dört adet bobinden çıkan 4 ayrı uç ve bir de ortak uç olmak üzere 5 adet uç bulunur. Ortak ucun hangisi olduğunu bulmak için ohmmetre ile ölçüm yapılır.
Ortak ucun belirlenmesi 5 kablolu step motorlarda 1 adet,6 kablolu step motorlarda ise 2 adet kablo ortak uçtur. Ve bunlar kaynağın pozitif (+)kutbuna bağlanırlar. (+5VDC,+12VDC) Örnek olarak sarı-kırmızı arasında 117 ohm,gri-kırmızı arasında 117 ohm, gri-sarı arasında 234 ohm ölçüm alınmış olsun. Ortak ucun kırmızı olduğu tesbit edilir.
Kablo ve adım sıralaması Step motorun diğer uçlarına teker teker şase uygulanır. Örneğin 1 numaralı bobin ucuna şase uygulanır. Sonra diğer bir bobin ucuna şase uygulanır. Eğer dönme yok ise bu uç 3 nolu uçtur. Eğer saat ibresi yönünde hareket var ise bu 2 nolu bobin, Eğer CCW saat ibresinin tersine hareket var ise bu 4 nolu bobin ucudur. CW yönünde hareket için 1-2-3-4 CCW yönünde hareket için de 4-3-2-1 şeklinde sıralama yapılır.
ADIM MOTORUN SÜRÜLMESİ Step motorlar direkt mikrodenetleyici çıkışından çalıştırılamazlar, çıkışların yükseltilmesi için transistör ya da özel step motor sürücü entegrelerin kullanılması gerekir. Ortak uca motorun çalışma gerilimi uygulanır ve diğer 4 uç da transistör ya da sürücü entegresi gibi anahtarlama elemanlarına bağlanır. Bu 4 ucun bağlantısı doğru olduğunda motor döner, yanlış olduğunda ise motor titreme yapar.
L293 entegresi
Step motorun L293D ile sürülmesi
Step motorun ULN2003 ile sürülmesi
ULN 2003 birbirinden bağımsız 7 adet darlington NPN transistör ve katodları ortak bağlı koruma diyotlarından oluşur
Step motorların özellikleri Hata yalnız Adım hatasıdır. Motor bakımı kolaydır. Tasarım maliyeti ucuzdur. Otomatik kilitleme özelliğine sahiptir. Yüke yeterli momenti sağlar. Isınma zararları en azdır. Mikrobilgisayarlar ile kolayca kontrol edilebilir. Kullanım ömrü uzundur. Adım motorların kullanıldığı yerler; bant sürücüleri, imalat tezgâhları, yazıcılar, teyp sürücüleri, tıbbi cihazlar, dikiş makineleri, taksimetreler, kart okuyucular vb. olarak sayılabilir.
Step motor Sürücü Devreleri ÖRNEĞİN: 555 Osilatör Entegresi ve 4017 Sayıcı Entegresi İle Yapılan Sürücü Devresi Bu devrede 555 osilatör olarak kullanılmıştır. P1 potansiyometresi yardımıyla üretilen sinyalin frekansı değiştirilmekte bu da 4017 nin çıkışlarındaki sayma sürelerini değiştirmektedir. 4017 gelen saat sinyalinin hızına göre çıkışlarını sırasıyla değiştirir. Çıkışlara bağlı olan transistörler iletime geçerek sargılara enerjiyi vermiş olurlar. Çıkışlar sırasıyla iletime geçeceği için Adım motor saat sinyali geldiği müddetçe dönecektir.
Step motor Sürücü Devreleri
Unipolar step motor sürülmesi üç farklı şekilde olabilir.
Wave Drive Dalgalı sürüş Bu modda o anda sadece bir stator bobini elektromıknatıs olur. Tam adım sürüşüyle aynı adım sayısına sahiptir fakat tork oldukça azalır. Bu sürüş modu güç harcamasının önemli olduğu durumlarda nadiren kullanılır. Dalgalı sürüşte adım sıralaması Step A B C D 1 1 0 0 0 2 0 1 0 0 3 0 0 1 0 4 0 0 0 1
Dalgalı sürüş için MikroC kodları void main() { ansel=0; anselh=0; trisd=0; portd=0x0f; do { portd=0x01; portd=0x02; portd=0x04; portd=0x08; while(1);
Full Drive Tam adım sürüşü Bu modda aynı anda iki stator bobini enerjilenir yani elektromıknatıs olur. Motor tam tork gücündedir. Olması muhtemel çalışma modudur. 1100 0110 0011 1001 şeklinde enerji uygulanırsa sağa doğru döner. 1001 0011 0110 1100 şeklinde akım uygulanırsa diğer yöne döner.
Tamadım sürüş adım sıralaması Step A B C D 1 1 1 0 0 2 0 1 1 0 3 0 0 1 1 4 1 0 0 1
Tamadım sürüş için mikroc kodları void main() { trisd=0; portd=0x0f; do { portd=0x0c; //1100 portd=0x06; //0110 portd=0x03; //0011 portd=0x09; //1001 while(1);
Half Drive (yarım adım modu) Bu adımlama modunda aynı anda bir tek ve bir çift bobin enerjilenir. Adımlama açısı yarıya iner. Elde edilen döndürme momenti(tork) %70 e düşer. Önceden 4 adımda gidilen mesafe şimdi 8 yarım adımla alınır. 1000 1100 0100 0110 0010 0011 0001 1001 şeklinde enerji uygulanırsa bir yöne döner. Sıralama tersten yapılırsa diğer istikamette döner.
yarım adımlamanın adım sırası Step A B C D 1 1 0 0 0 2 1 1 0 0 3 0 1 0 0 4 0 1 1 0 5 0 0 1 0 6 0 0 1 1 7 0 0 0 1 8 1 0 0 1
Halfstep için mikroc kodları trisd=0; portd=0x0f; do { portd=0x01; delay_ms(100); portd=0x03; delay_ms(100); portd=0x02; delay_ms(100); portd=0x06; delay_ms(100); portd=0x04; delay_ms(100); portd=0x0c; delay_ms(100); portd=0x08; delay_ms(100); portd=0x09; delay_ms(100); while(1);
Bu modellerde iki bobin mevcut. Diğer yönde hareket için stator sargıdan geçen akım yönü değiştirilir. Bunun yapılması için H köprüsü kullanılmalı yani L293D motor sürücüsü. Unipolar ile bipolar motorları ayırt etmek için bobin dirençleri ölçülmeli. Bipolar motorlarda 2 eşit direnç değeri ölçülür. Bipolar step motorlar
Bipolar step motorun sürülmesi
Bipolar step sürülmesi için mikroc kodları void main() { ansel=0; anselh=0; trisd=0; portd=0x0f; do { portd=0x01; //0001 portd=0x04; //0100 portd=0x02; //0010 portd=0x08; //1000 while(1); //endless loop sonsuz döngü
Butonlu tamadım yarımadım ileri geri mikroc kodları void main() { adcon1=0x0f; cmcon=0x07; trisb=0; //output motor burda portb=0x00; trisd=1; //inputbutonlar burda portd=0x0f; do { if(button(&portd,0,1,0)) { do { portb=0x0c; //1100 portb=0x06; //0110 portb=0x03; //0011 portb=0x09; //1001 while(1);
Butonlu tamadım yarımadım ileri geri mikroc kodları if(button(&portd,1,1,0)) { do { portb=0x09; //1001 portb=0x03; //0011 portb=0x06; //0110 portb=0x0c; //1100 while(1); if(button(&portd,2,1,0)) { do {
Butonlu tamadım yarımadım ileri geri mikroc kodları portb=0x08; //1000 portb=0x0c; //1100 portb=0x04; //0100 portb=0x06; //0110 portb=0x02; //0010 portb=0x03; //0011 portb=0x01; //0001 portb=0x09; //1001 while(1);
Butonlu tamadım yarımadım ileri geri mikroc kodları if(button(&portd,3,1,0)) { do { portb=0x09; //1001 portb=0x01; //0001 portb=0x03; //0011 portb=0x02; //0010 portb=0x06; //0110 portb=0x04; //0100 portb=0x0c; //1100 portb=0x08; //1000 while(1); while(1);
BİPOLAR STEP MOTOR İLERİ GERİ BUTONLU void main() { adcon1=0x0f; cmcon=0x07; trisb=0x00; //output motor burada portb=0x0f; trisd=1; //input butonlar burada portd=0x0f; do { if(button(&portd,1,1,0)) { do { portb=0x01; portb=0x04; portb=0x02; portb=0x08; while(1);
BİPOLAR STEP MOTOR İLERİ GERİ BUTONLU if(button(&portd,2,1,0)) { do { portb=0x08; portb=0x02; portb=0x04; portb=0x01; while(1); while(1);