- Step Motorlara Giriş
- Step motor türleri
- Step Motor için Devir Başına Adımların Hesaplanması
- Step Motorlar için neden Sürücü modüllerine ihtiyacımız var?
- Step motorların avantajları
- Step Motorların Dezavantajları
Evinizdeki basit bir DVD oynatıcı veya yazıcıdan son derece gelişmiş bir CNC makinesine veya Robotik Kola kadar, Step motorlar hemen hemen her yerde bulunur. Elektronik olarak kontrol edilen hassas hareketler yapabilme yeteneği, bu motorların gözetim kameraları, Sabit disk, CNC makineleri, 3D Yazıcılar, Robotik, Montaj robotları, Lazer kesiciler ve çok daha fazlası gibi birçok kedide uygulama bulmasını sağlamıştır. Bu yazıda, bu motorları neyin özel kıldığını ve arkasındaki teoriyi öğrenelim. Uygulamanız için birini nasıl kullanacağınızı öğreneceğiz.
Step Motorlara Giriş
Tüm motorlarda olduğu gibi, kademeli motorlarda da bir stator ve bir rotor bulunur, ancak normal bir DC motorun aksine stator, ayrı bobin setlerinden oluşur. Bobin sayısı, kademeli motor tipine göre farklılık gösterecektir, ancak şimdilik sadece bir kademeli motorda rotorun metal kutuplardan oluştuğunu ve her kutbun statordaki bir dizi bobin tarafından çekileceğini anlayın. Aşağıdaki diyagram, 8 stator kutbu ve 6 rotor kutbu olan bir step motoru göstermektedir.
Stator üzerindeki bobinlere bakarsanız, A ve A 'bir çift B ve B' bir çift oluşturduğu gibi, bobin çiftleri cinsinden düzenlenirler. Böylece bu bobin çiftlerinin her biri bir elektromıknatıs oluşturur ve bir sürücü devresi kullanılarak ayrı ayrı enerjilendirilebilir. Bobine enerji verildiğinde mıknatıs görevi görür ve rotor kutbu ona hizalanır, rotor kendisini statorla hizalamak için döndüğünde tek adım olarak adlandırılır. Benzer şekilde, bobinlere bir sırayla enerji vererek, tam bir dönüş yapmak için motoru küçük adımlarla döndürebiliriz.
Step motor türleri
Konstrüksiyona bağlı olarak başlıca üç tür step motor vardır, bunlar:
- Değişken relüktans step motor: Stator kutuplarına doğru çekilen ve stator ile rotor arasında minimum relüktans ile hareket sağlayan demir çekirdekli rotora sahiptirler.
- Kalıcı mıknatıslı step motor: Sabit mıknatıs rotorludurlar ve uygulanan darbelere göre statora doğru itilir veya çekilirler.
- Hibrit senkron step motor: Değişken relüktans ve kalıcı mıknatıslı step motorun birleşimidir.
Bunun dışında step motorları stator sargı tipine göre Unipolar ve Bipolar olarak sınıflandırabiliriz.
- Bipolar Step Motor: Bu tip motordaki stator bobinlerinin ortak bir teli olmayacaktır. Bu tip step motorun sürüşü farklı ve karmaşıktır ve ayrıca tahrik devresi bir mikrodenetleyici olmadan kolayca tasarlanamaz.
- Unipolar Step Motor: Bu tip step motorda, aşağıda gösterildiği gibi ortak bir toprak veya ortak bir güç için her iki faz sargısının merkezini alabiliriz. Bu, motorları sürmeyi kolaylaştırır, Unipolar step motorda da birçok tip vardır.
Tamam, normal bir DC motordan farklı olarak, bu motordan çıkan tüm süslü renklerden beş kablo var ve neden böyle? Bunu anlamak için önce daha önce tartıştığımız bir stepin nasıl olduğunu bilmeliyiz. Öncelikle step motorlar dönmez, adım atarlar ve bu nedenle step motorlar olarak da bilinir. Yani, her seferinde yalnızca bir adım hareket edecekler. Bu motorların içinde bir dizi bobin bulunur ve bu bobinlere motorun dönmesini sağlamak için belirli bir şekilde enerji verilmesi gerekir. Her bobine enerji verildiğinde, motor bir adım atar ve bir dizi enerji verme, motorun sürekli adımlar atmasını ve böylece dönmesini sağlar. Bu tellerin nereden geldiğini tam olarak bilmek için motorun içinde bulunan bobinlere bir göz atalım.
Gördüğünüz gibi, motor tek kutuplu 5 uçlu bobin düzenine sahiptir. Belirli bir sırayla enerjilendirilmesi gereken dört bobin vardır. Kırmızı kablolar + 5V ile beslenecek ve kalan dört tel, ilgili bobini tetiklemek için toprağa çekilecektir. Bu bobinlere belirli bir sırayla enerji vermek ve motorun gerekli sayıda adımı gerçekleştirmesini sağlamak için herhangi bir mikro denetleyici kullanıyoruz. Yine kullanabileceğiniz birçok sekans vardır, normalde 4 adımlı kullanılır ve daha hassas kontrol için 8 adımlı kontrol de kullanılabilir. 4 adımlı kontrol için sıralama tablosu aşağıda gösterilmiştir.
Adım |
Bobine Enerji Verildi |
Aşama 1 |
A ve B |
Adım 2 |
B ve C |
Aşama 3 |
C ve D |
4. adım |
D ve A |
Peki şimdi, bu motora neden 28-BYJ48 deniyor ? Ciddi anlamda!!! Bilmiyorum. Bu motorun böyle adlandırılmasının teknik bir nedeni yoktur; belki de daha derinlere dalmamalıyız. Aşağıdaki resimde bu motorun veri sayfasından elde edilen bazı önemli teknik verilere bakalım.
Bu bilgi dolu bir kafa, ancak ne tür bir step kullandığımızı bilmek için birkaç önemli konuya bakmamız gerekiyor, böylece onu verimli bir şekilde programlayabiliriz. Kırmızı kabloya 5V ile enerji verdiğimiz için ilk olarak bunun 5V Step motor olduğunu biliyoruz. Sonra, içinde dört bobin olduğu için dört fazlı bir step motor olduğunu da biliyoruz. Şimdi dişli oranı 1:64 olarak verilmiştir. Bu, dışarıda gördüğünüz şaftın yalnızca içindeki motor 64 kez dönerse bir tam dönüş yapacağı anlamına gelir. Bunun nedeni, motor ve çıkış mili arasına bağlanan dişliler nedeniyle, bu dişliler torku artırmaya yardımcı olur.
Dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli veri ise Adım Açısı: 5.625 ° / 64. Bu, motorun 8 adımlı sırayla çalıştırıldığında her adım için 5.625 derece hareket edeceği ve bir tam dönüşü tamamlamak için 64 adım (5.625 * 64 = 360) alacağı anlamına gelir.
Step Motor için Devir Başına Adımların Hesaplanması
Step motorunuz için Devir başına adımları nasıl hesaplayacağınızı bilmek önemlidir, çünkü ancak o zaman onu etkili bir şekilde programlayabilir / sürebilirsiniz.
Motoru 4 adımlı sırayla çalıştıracağımızı varsayalım, bu nedenle adım açısı 11.25 °, 8 adımlı sıra için 5.625 ° (veri sayfasında verilmiştir) olduğundan 11.25 ° (5.625 * 2 = 11.25) olacaktır.
Devir başına adım sayısı = 360 / adım açısı Burada, 360 / 11.25 = devir başına 32 adım.
Step Motorlar için neden Sürücü modüllerine ihtiyacımız var?
Çoğu step motor, yalnızca bir sürücü modülü yardımıyla çalışacaktır. Bunun nedeni, kontrolör modülünün (Mikrodenetleyici / Dijital devre) motorun çalışması için I / O pinlerinden yeterli akımı sağlayamayacak olmasıdır. Bu yüzden step motor sürücüsü olarak ULN2003 modülü gibi harici bir modül kullanacağız. Pek çok sürücü modülü türü vardır ve birinin değeri, kullanılan motor türüne göre değişecektir. Tüm sürücü modülleri için temel ilke, motorun çalışması için yeterli akımı sağlamak / batırmak olacaktır. Bunun dışında, mantığın önceden programlanmış olduğu sürücü modülleri de var, ancak burada bunun hakkında tartışmayacağız.
Bir mikrodenetleyici ve sürücü IC kullanarak bir step motorun nasıl döndürüleceğini merak ediyorsanız, farklı mikro denetleyicilerle çalışmasıyla ilgili birçok makaleyi ele aldık:
- Arduino Uno ile Step Motor Arayüzü
- STM32F103C8 ile Step Motor Arayüzü
- Step Motor ile PIC Mikrodenetleyicinin Arayüzü
- Step Motorun MSP430G2 ile Arayüzü
- 8051 Mikrodenetleyici ile Step Motor Arayüzü
- Raspberry Pi ile Step Motor Kontrolü
Şimdi, projeniz için ihtiyaç duyduğunuz herhangi bir step motoru kontrol etmek için yeterli bilgiye sahip olduğunuza inanıyorum. Step motorların avantaj ve dezavantajlarına bir göz atalım.
Step motorların avantajları
Step motorun en büyük avantajlarından biri, mükemmel konum kontrolüne sahip olması ve dolayısıyla hassas kontrol uygulaması için kullanılabilmesidir. Ayrıca, robotik uygulamalar için ideal bir seçim haline getiren çok iyi tutma torkuna sahiptir. Step motorların ayrıca normal DC veya servo motora göre daha uzun ömürlü olduğu kabul edilir.
Step Motorların Dezavantajları
Tüm motorlar gibi Kademeli Motorlar da küçük adımlar atarak döndüğü için yüksek hızlara ulaşamadığı için kendi dezavantajları ile gelir. Ayrıca ideal olduğunda bile torku tutmak için güç tüketerek güç tüketimini arttırır.