MOTOR ÇEŞİTLERİ

MOTOR ÇEŞİTLERİ

STEP MOTORLAR

Step motorlar elektriksel palsleri ayrı mekanik hareketlere çeviren araçlardır. Step motorlar terminallerine voltaj uygulandığında dönen DC motorlardan farklı çalışırlar. Step motorlarda ortada mıknatıs veya metalden oluşan rotor ve statoru çevreleyen bobinler vardır. Step motorun rotorunun etrafını çevreleyen bobinlere sürücü devre tarafından sinyaller gönderilir. Böylece yaratılan elektromanyetik etki ile step motor küçük bir dönüş yapar. Diğer sinyalde bir sonraki bobine sinyal verilmesiyle elektromanyetik çekim bu kez de o bobine doğru gerçekleşir ve böylece küçük hareketlerle dönme işlemi sürdürülür. Bu küçük dönüş hareketlerinin her birine bir adım denir.

Step Motorların Avantajları:

* Step motorlar hassas kontrol gerektiren projelerde kullanılır. Çünkü step motorların adımlarındaki hata sayısı düşüktür ve bir adımdaki hata bir sonraki adımı etkilemez.

* Step motorların rotasyon açısı giriş palsi ile orantılıdır.

* Step motorlar durmak, yön değiştirmek ve harekete başlamak için gönderilen sinyallere çabuk cevap verirler.

* Dijital olarak kontrol edilebildikleri için bilgisayar kontrollü uygulamalarda kullanılmaya da yatkındırlar.

* Step motorların hızı girş palslerinin frekanslarıyla orantılı olduğundan geniş bir rotasyonel hız aralığına sahiptirler.

Step Motorların Dezavantajları:

* Step motorlarında diğer motorlara göre daha fazla olan titreşim bazı hız değerlerinde tork kayıplarına neden olabilir. Bu titreşimler faz sayısı fazla olan motorlarda faz sayısı az olan motorlara göre daha azdır. Titreşimlerden doğan tork kaybı sorununu çözmek için step motoru titreşim yaratacak hız aralığında çalıştırmamaya özen gösterilmelidir.

* Çok yüksek hızlarda kolaylıkla kontrol edilemezler.

* Step motorlar, DC ve Servo motorlara göre daha karmaşık sürücü devrelere ihtiyaç duyabilirler.

                                                  Step Motor Çeşitleri

Sabit Mıknatıslı Step Motorlar (Permanent Magnet Stepper Motors-PM)

Bu tip step motorlarda isminden de anlaşılacağı gibi step motorun rotor kısmında sabit mıknatıslar bulunur. N ve S kutupları rotor şaftına parelel düz çizgiler halindedirler. Sabit mıknatıslı step motorların stator bobinlerine uygulanan voltaja ve bobinlerden geçen akımın yönüne bağlı olarak step motorun dönüşü sağlanır. Bu mıknatıslanan rotor kutupları manyetik akış yoğunluğunu arttırır. Bu durumdan dolayı sabit mıknatıslı step motorlar, değişken relüktanslı step motorlara göre daha gelişmiş tork karakteristiklerine sahiptirler. Statorun sargılarından geçen akım büyüdükçe, elektromanyetik alan ve buna bağlı olarak da tork artar. Manyetik kutup sayısı ve stator dişleri ne kadar az ise adım sayısı o kadar azalır ve buna bağlı olarak da adım açısı artar.

* Değişken Relüktanslı Step Motorlar (Variable Reluctance Stepper Motors-VR)

Step motorların en basit tipi olan değişken relüktanslı step motorlarda rotor yumuşak demirdendir ve etrafında silindir eksenine paralel dişler vardır. Stator dişlerine DC akım verildiğinde kutuplar mıknatıslanır ve stator dişlerinin rotor dişlerini çekmesiyle adım hareketi gerçekleşir. Değişken relüktanslı step motorların rotorları sabit mıknatıslılara göre daha küçük ve hafif olması onları daha hızlı yapar. Değişken relüktanslı step motorlarda stator dişleri ile rotor dişleri arasındaki boşluk ne kadar az olursa, oluşan manyetik kuvvetin aradaki hava boşluğundan dolayı uğrayacağı kayıp da o kadar düşük olur.

 Hibrit Step Motorlar (Hybrid Stepper Motors-HB) 

Hibrit step motorlar adım kararlılığı, tork ve hız bakımından daha iyi bir performansa sahip olduklarından sabit mıknatıslı step motorlara göre daha pahalıdırlar. Tipik hibrit step motorlarının adım açıları 3,6 º ile 0,9 º aralığındadır. Hibrit step motorlar, sabit mıknatıslı step motorların ve değişken relüktanslı step motorların en iyi yanlarını bir araya toplar. Rotor değişken relüktanslılarda olduğu gibi çok dişlidir ve şaftı etrafında eksensel olarak magnetize olmuş eşmerkezli bir magnet içerir. Rotor etrafındaki dişler, hava boşluğu içinde manyetik akımın istenilen poziyona gelebilmesi için daha iyi bir yol sağlar. Böylece hibrit step motorlarda, değişken relüktanslı ve sabit mıknatıslı tiplere tutunma ve dinamik tork daha yüksek olur.

En sık tercih edilen step motor tipleri hibrit step motorlar ve sabit mıknatıslı step motorlardır.

İki Fazlı Step Motorlar:

İki fazlı step motorlarda iki farklı elektromagnetik bobin sarım şekli vardır. Bunlar unipolar ve bipolar sarım şekilleridir.

 Unipolar Step Motorlar:

Faz başına iki sargı içeren step motorlardır. Bu sargılardan biri akım yönü içindir ve bu sayede manyetik kutuplar, akım yönü değiştirilmeksizin terslenebilir. Bu sayede her sarım için komutasyon devresi çok kolay şekilde (bir transistör ile) yapılabilir. Genelde her sarım için bir uç ortaktır, her faz için de 3 uç vardır. İki fazlık bir step motorda 6 uç bulunur. Sıklıkla bu iki fazın ortak uçları içeride birleştirilir, sonuçta 5 kablo ucu olur.

Bipolar Step Motorlar:

Faz başına tek sargı içeren step motorlardır. Magnetik kutbu terslemek için sarımdaki akımı ters yöne çevirmek gerektiğinden, bipolar step motorların sürücü devreleri unipolarlara göre daha karmaşıktır. Sürücü devre olarak genellikle H köprüsü devreleri kullanılır. Bipolar step motorlarda faz başına iki uç vardır ve ortak uç yoktur. Sarımlar bipolar step motorlarda daha iyi kullanıldığından aynı ağırlığa sahip unipolar ve bipolar step motorlardan bipolar olanın torku daha yüksektir.

DC MOTORLAR

Robotikte en sık tercih edilen motor tipi DC motorlardır. DC motorlar ucuz, küçük ve etkilidir. Ayrıca boyut, şekil ve güç bakımından çok çeşitli olmaları da DC motorların sık

kullanılmalarının bir diğer sebebidir.

DC motorlar robotlarda veya herhangi bir sistemde direkt ya da dişli kutularıyla  (redüktörlü ya da redüktörsüz olarak) birlikte kullanılabilirler. DC motorların robotlarda kullanımına dair temel özellikler aşağıda açıklanmıştır.

Yön:

DC motorlara bir güç kaynağı bağlandığında DC motorun dönüş yönü akımın yönüne bağlıdır. Akımın yönü terslendiğinde DC motorun dönüş yönü de terslenmiş olur.

Hız:

Bir motorun hızı rpm (rotations per minute - bir dakikada tamamlanan devir sayısı) ile ölçülür. Motorun hızı voltaja ve yüke bağlıdır.

Bir DC motorun hızının voltaja ve yüke göre değişimini değerlendirmek için iki durum düşünülebilir. Bunlardan ilki; DC motora yük binmeyen ya da sabit bir yükün olduğu bir sistemdir. Böyle bir sistemde DC motorun hızı uygulanan voltaja bağlıdır ve voltaj arttıkça hız da artar. İkinci durum ise; DC motora binen yükün zamana ya da gerçekleştirilen göreve göre değiştiği bir sistemdir. Bu durumda DC motorun hızı yüke bağlı olacaktır. Yük arttıkça uygulanan güç de artar ve güç arttıkça hız azalır.

Voltaj:

Küçük DC motorlar 1,5 V ile 48 V arasında değişen voltaj değerlerine sahip olarak bulunabilirler. Her bir DC motor için belirtilen voltaj değeri, o DC motorun kendi verilen hız, güç ve akım değerlerinde stabil çalıştığı voltaj değeridir. Robotlarda ve diğer sistemlerde DC motorları kullanırken de bu voltaj değeri, DC motora verilecek maksimum çalışma voltajını belirlediği için önemlidir.

Akım:

Bir DC motor belirtilen voltaj değerinde çalıştırıldığında DC motorun çekeceği akım yüke bağlıdır. Yük arttıkça DC motorun çektiği akım da artar. DC motor, maksimum akım sınırının aşılacağı fazla bir yükle çalıştırılmamalıdır. Böyle bir durumda DC motor kısa devreye neden olur ve uygulanan güç ısıya dönüşür. Bu durum uzun sürerse DC motor yanabilir. Genellikle DC motorların uygulama akımı aralığı 50 mA den başlayıp 2A üzerine kadar çıkabilir.

Güç:

Güç bir motorun akımı ve voltajının çarpım değeridir. Ancak robot projelerinde ve mekanik sistemlerde bir motorun ürettiği kuvvetin tork (motorun dönme momenti) cinsinden değerlendirilmesi normaldir.

Tork motorun dönme momentidir. Torku yüksek olan motor düşük olana göre daha güçlüdür. Tork motorun elektriksel ve mekanik karakteristiklerine ve motor şaftının yarı çapına bağlıdır. Bir motorun torku motora bağlanan dişli kutularıyla (redüktör) değiştirilebilir.  Dişli kutuları hızın azaltılmasını ve gücün arttırılmasını sağlar. Örneğin; motor şaftının yarıçapının 10 katı yarıçapa sahip bir dişli motora eklendiğinde, motorun hızı 10 kat düşer ve gücü de 10 kat artar.

Robotikte, çeşitli boyutlarda ve redüksiyon oranlarında dişli kutuları motorun karakteristik özelliklerini isenilen işi yapabilecek düzeye getirmek için sıklıkla kullanılır. Bir motoru kullanırken torkunu bilmek önemlidir. Tork ve redüksiyon oranı bilindiğinde sistemin son çıkış gücü kolaylıkla belirlenebilir.

Yüksek Torklu Motor Nasıl Seçilir?

*Yüksek torklu motorlar içerisindeki güçlü magnetlerden dolayı ağırdırlar.

*DC motorun şaftının kalın olması torkunun yüksek olmasının, şaftın ince olması ise torkunun düşük olduğunun belirtisidir.

*Yüksek torklu motorların şaftını parmaklarınızla aniden döndürmeye çalıştığınızda bir dirençle karşılaşırsınız.

*Yüksek torklu motorlardan yüksek akım geçeceğinden motorların bağlantı kabloları daha kalın olur

SERVO MOTOR NEDİR VE ÇALIŞMA PRENSİBİ

Servo motor bir mekanizmanın performansını etkileyebilecek hataları geri bildirim sinyalleri yardımı ile kısa zaman aralığında hataları kontrol eden ve bu hataları engelleyen bir DC motor çeşididir. Servo motor dönüş yönünün belirli açılarda dönmesinin istenilen uygulama alanlarında tercih edilir.
Servo motorlar bazı uygulama alanlarında motorun yüksek hızlarda sürekli dönmesinin istenmediği ve belirli aralıklar ve açılarda pozisyon almalar da kullanılır. En çok kullanılan uygulama alanı robot teknolojisidir. Servo motorlar içinde bulunan AC, DC ve step motor bulunmaktadır, ve bazen servo motorlar step motorlarla karıştırılabilir. Bu iki motoru bir birinden nasıl ayırabiliriz?

Step motorlardan tek kablo grubu çıkar. Servo motorlardan ise iki kablo grubu çıkmaktadır. Bu kablo gruplarından biri enerji kablosu diğer kablo grubu ise sinyal kablosudur. Sinyal kabloları enkoder kablolarıdır. Soketlerde ise ince pimler bulunan soket enkoder kalın pimlerin buluduğu soket ise enerji besleme grubudur. Servo motorları kontrol etmek için servo sürücülere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sürücüler sayesinde servo dan gelen sinyaller ile hareketini ve hızını kontrol eder. Servo motor çeşitleri AC VE DC olarak iki çeşitdir.

SERVO MOTORLARIN KULLANIM ALANLARI

Büro makinalarında
Pompalar
klimalar
Radarlar da
Torna tezgahlarında (CNC )
Uzaktan kumandalı oyuncak arabalar                      
Robotlarda
Arabalarda
Paketleme makinaları

SERVO MOTORUN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Servo motorun miline bağlı bir enkoder vardır. Bu enkoder servo’ nun dönüş yönünü, hızını ve dönüş açısını sürekli kontrol etmek için servo sürücüsüne sinyal gönderir ve sürücüye gelen sinyallere göre servo motora komut verir ve Geri besleme sinyali ile kontrol edilir. Normal servo motorlar 0 ile 180 derece arasında açısal hareketleri kontrol eder.