Step Motor Sürücü Nedir?

Step motor sürücüsü

Step motor sürücü nedir?

Step motor sürücü devresi; Step motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlayabilen motor sürücülerle ve motor kontrol kartları ile kontrol edilirler. Bu motor sürücüler bağlı oldukları enkoder (encoder) veya mikro kontrolcülerden pals sinyalleri alır. Alınan her sinyal işlenerek motorun bir adım atmasını sağlar.

Step motorları istenilen yönde ve hızda çalıştırılmak istendiği zaman sargılarına belli bir sırada darbeler uygulanmalıdır. Step motor (stepper motor), uygulanan darbeye göre adım atar. Bu adımların sayısı motora ilave edilecek bir devre ile sağlanabilir. Bu devrelere sürücü devresi veya kontrolör (stepper motor controller) denir.

Step Motor Sürücü ve Çalışma Prensibi

Elektronik devreler ile bu işlem kolay bir şekilde yapılmaktadır. Step motorların ve kullanılacak yerin özelliğine göre hazırlanmış mikroişlemci kontrollü sürücü kartları vardır. Sürücü devreleri (stepper motor driver) basit yapıda olabilecekleri gibi mikroişlemci kontrollü de olabilir. Bu elektronik kartlar sayesinde adım motorları istenilen hız ve hassasiyette çalıştırılır. Step motorların sürülebilmesi için motorun bağlanacağı step sürücü (stepper driver) devresinin olması ve bu sürücü devresi yardımıyla motorun doğru sargılarına gerekli tetiklemeleri göndermektir. Günümüzde sanayide kullanılan step motorlar için mikroişlemci kontrollü sürücüler ve bu işler için özel olarak tasarlanmış PLC‘ lerde mevcuttur.

Robot eklemlerinin hareketinin hassas olması için mikroişlemciler kullanılır. Böylece işlemci, yönü, adım zamanını ve sayısını en uygun hareketi sağlayacak şekilde lojik seviyede işaretler ile karar bölümüne iletilmesini sağlar. Bu işlem, adım sayısına uygun, ardışık anahtarlamanın olmasıyla istenen hareketin yapılmasını sağlar. Bu işlemleri açık-çevrim eklem kontrollü şeklinde düşünüp, değerlendirmeyi ona göre yapmalıdır. Adım motorunun (step motor) servo motora üstünlüğü açık-çevrim kontrolünde kullanılabilir olmasıdır.

Şekilde görüldüğü gibi laboratuvar cihazlarında karşılaşılabilecek bir sistem.

Mikrodenetleyici ile step motor kontrolüne örnek mekanik sistem

Dairesel kısmın hareketini step motor yaparken, mikroişlemcili devre ile sürücü kontrol edilmektedir.

Step Motor Sürücü Devreleri ve Yapıları

Step motor sürücü devreleri 3 temel prensip üzerine yapılır. Bu temel sürücü mantığı step motorların istenilen hız ve torkda çalışmasını sağlar. Bu sürücü mantıkları;

L/R Sürücü:

Step motor öngörülen voltaj ve akım değerlerinde çalıştırılır. Böylece motor bobinlerindeki indüktif etkiden dolayı küçük bir hız artışında motor öngörülen akıma ulaşamayacağından düşük hızlar dışında motor verimli bir şekilde sürülemeyecektir.

L/nR Sürücü:

Akım artışında geçerli olan zaman sabitini (t=L/R) düşürmek için motor bobinlerine seri direnç bağlanması ile yapılır. Böylece motor öngörülen voltajın n katı değerde çalıştırılır. Bu sayede motorda belirgin bir hız artışı yaşanır. Ancak bağlanan seri direnç üzerinden yüksek akım geçeceği için bu devrelerde gereksiz çok fazla güç tüketimi yaşanır.

Chopper Sürücü:

Motor öngörülen voltaj değerinden 5-20 kat fazla bir voltaj ile beslenir. Akımın yükselme hızı diğer sürücülere göre oldukça hızlıdır. Yükselen akım belirli bir değerde sınırlanmazsa motor gereğinden fazla akım çekeceği için yanar. Akım sınırlama mekanizması chopper sürücüsünün temelini meydana getirir.

Motor bobinine seri bağlı küçük bir sense direnci üzerindeki voltaj bir komparatör ile karşılaştırılarak, bobine giden akım ayarlanır. Sürücü PWM (Pulse Width Modulation) mantığında çalışır. Kaynak zaman içinde açılıp kapandığı için güç tüketimi minumum düzeyde olur. Yüksek voltaj ile beslemeden dolayı yüksek hızlarda tam tork ile çalışılabilir.

Sürücü devrelerin amacı, akımının düzenlenmesi ve sınırlanmasını sağlamaktır. Tepki zamanının kısaltılmak istenmesi büyük bir akım değeri getirir ki, bu da istenmeyen bir durumdur.

Akımı sınırlama yolları:

Kaynağa seri bir dış rezistans yerleştirerek:

Akımı sınırlamanın en basit yolu kaynağa seri bir dış rezistans yerleştirmektir. Seri rezistans sınırlama yönteminin bir dezavantajı vardır. Örnek; dış rezistans motor rezistansın 4 katı ise, gücün % 80‟i motorun dışında harcanır. Bu ise düşük verimli bir sisteme neden olur.

Chopper tekniği:

Akım sınırlamanın diğer bir yolu chopper tekniğidir. Burada yüksek gerilim, motorun aşırı uyarımı için yeniden kullanılır. Ama akımın belli bir limitin üzerine çıkmaması için gerilim on ve off şeklinde periyodik olarak anahtarlanır. Anahtarlama motor sargısındaki ortalama akımı yükseltir ve sargı enerjisi bitene kadar devam eder. Buradaki avantaj yüksek verim elde edilmesidir, ama sürücü devresi daha karmaşıktır.

Dual-voltaj (ikili gerilim) tekniği:

Akım sınırlamanın diğer bir yöntemi de dual-voltaj (ikili gerilim) tekniğidir. Adından da anlaşılacağı gibi iki kaynak kullanılır. Başlangıçta motoru uyarmak için yüksek bir gerilim uygulanır. Akım belli bir değere ulaştığı zaman yüksek gerilim anahtarlaması, düşük gerilim anahtarlamasına dönüşür ve bu anda akım var olan değerini korur. Burada verim yüksek olmasına karşılık, sürücü devresi karmaşıktır ve iki güç kaynağı gerektirdiği için maliyet yüksek olur. Sürücü fiyatları kullanım alanları ve özelliklerine göre değişmektedir.