DC Motorlar, Özellikleri ve L293D Sürücü Devresi Yapımı 2

DC MOTORLARDA HIZ KONTROLÜ

DC motorların özelliklerini ve motorumuzun yönünü nasıl kontrol edeceğimizi bir önceki yazımızda gördük. Sıra geldi hız kontrolüne! Motorumuzun sabit rpmde (rpm : revolution per minute : devir/dak) ya da istediğimiz devirde dönmesini nasıl sağlarız? Cevap basit, motor üzerine düşen gerilimi artırdığımızda motorun dönme devrini de artırmış oluruz.

Teorisine basitçe bakalım. Motorların rotor ve statordan oluştuğunu öğrenmiştik. Stator kısmı sabit mıknatıs özelliğine sahipken rotor kısmı farklı sargılardan oluşmaktadır. Faraday prensibine göre, içerisinden akım geçen iletken telin etrafında manyetik alan oluştuğunu biliyoruz. İşte tam bu noktada Faraday prensibinin pratik karşılığını bulabiliriz. Rotor sargısına uygulanan elektrik akımı sayesinde rotor etrafında bir manyetik alan oluşacaktır. Statorda bulunan sabit mıknatısların ve oluşan bu manyetik alanın birbirleriyle olan etkileşimi (itme – çekme kuvvetleri) sebebiyle motorda dönme kuvveti oluşmaktadır (N kutup N kutubu iterken S kutubu çekmektedir). Bu hareketin devamlılığını sağlamak içinse, motor sargı sayısını artırmak gerekir. Böylece, birden fazla sargı ile motorun 360° lik bir turu tamamlanacak ve rotor başladığı noktaya geri dönecektir. Akım devam ettiği sürece bu döngü devam edecek ve motorumuz kazandığı kinetik enerjiyi koruyacaktır. Motora verilen doğru akımın şiddeti ne kadar fazla ise rotor sargılarında oluşan manyetik alan şiddeti o oranda artacak ve mıknatıslarla olan etkileşim artarak dönme kuvvetini yükseltecektir.

Elektronikçi olarak bizi ilgilendiren esas konu ise DC motor üzerine düşen gerilimi sayısal olarak nasıl kontrol edebiliriz? PWM yani darbe genişlik modülasyonu tekniğiyle! Günümüz teknolojisiyle birlikte kimi kontrolcülerin içerisinde gömülü olarak PWM modülleri bulunmaktadır. Daha gelişmiş işlemcilerde ise PWM yerine DAC ( sayısal – analog dönüştürücü) modülü de kullanılabilir. Biz, bu modüllerin var olmadığını varsayalım ve darbe genişlik modülasyonunun nasıl çalıştığına bir bakalım.

Klasik mikrokontrolcülerin çalışma gerilimleri 5 Volttur. Bu durumda herhangi bir çıkış pinini Lojik 1 yaptığımızda ilgili pinde 5V görürüz. Aynı pini Lojik 0 yaptığımızda ise o pinde 0V görürüz. Yani sayısal bir pinde iki farklı voltaj seviyesi elde edebiliyoruz. Peki bize 3V lazımsa biz bunu aynı pin ile elde edebilir miyiz? PWM tekniği sayesinde bu mümkün! Aşağıdaki şekli mikrokontrolcünün sayısal bir pininin osiloskop görüntüsü olarak düşünelim. Y ekseni potansiyel farkı (V), X ekseni ise zamanı  (ms) göstersin. Pinimizi ise 50 Hzlik bir  frekansta kontrol edelim ( f = 1/t , 50 Hz = 1/t ⇒ t = 20 ms). Bu demektir ki her bir periyot (çevrim) 20 ms sürecek ve böylece 1 saniye içerisinde aynı sinyal kendisini 50 kez tekrarlayacaktır. Örnekte 3 farklı durum için 3 farklı çevrim (periyot) söz konusudur. En üstteki durumda pin 5ms boyunca 5V ve geri kalan 15ms boyunca 0V göstermektedir ve lambamız oldukça karanlıktır. Ortadaki durumda ise, pin 10ms boyunca 5V ve geri kalan 10ms boyunca 0V göstermekte ve lambamız orta seviyede yanmaktadır. En altta ise pin 15ms 5V geri kalan 5ms ise 0V göstermekte ve lamba parlaklığımız oldukça yüksektir. Demek ki, bir pine uygulanan lojik 1 (5V) seviyesinin süresi ile lambanın parlaklığı doğru orantılı olarak değişmektedir. Buna ise doluluk oranı (duty cycle) adı verilir.

görsel : mikroe.com
görsel : mikroe.com

Şimdi de pinde oluşan potansiyel farkın analog çıktısına bakalım.Mavi ile görülen pindeki sayısal sinyal dizisi olup, üstteki kırmızı ise bu sinyalin analog görüntüsüdür. Analog görüntü derken aslında sayısal olan pini pwm ile sürdüğümüzde olmasını beklediğimiz sinyaldir diyebiliriz. PWM sinyalinin (mavi) doluluk oranı başlarda düşüktür ve bu yüzden analog sinyalin (kırmızı) genliği azdır. İlerledikçe doluluk oranı artmakta ve analog voltaj da orantılı olarak yükselmektedir. Sonrasında doluluk oranı düşmekte ve sinyal azalmakta ve en sonda ise doluluk oranı %50 lerde sabit kalmakta ve analog voltaj orta seviyelerde seyretmektedir.

linear_com
görsel : linear.com

Peki, mikroişlemci çıkışını osiloskoba bağladığımızda mavi sinyali göreceğimizi biliyoruz. O halde kırmızı sinyali nasıl elde ederiz? Aşağıdaki şekilde olduğu gibi basit bir alçak geçiren RC devresi ile bunu yapmak mümkündür.

exrockets
görsel : exrockets.com

Yani, mikrokontrolcümüzün sayısal pinini zamana bağlı Lojik 1 ve Lojik 0 seviyeleri arasında belirli oranlarda anahtarlarsak sinyalimizin doluluk oranına bağlı olarak pin üzerinde Lojik 1 ile Lojik 0 arasındaki istediğimiz gerilim değerini elde edebilir ve bu pinimizi alçak geçiren RC devresi ile tamamlarsak sonuç olarak gerilim kontrollü analog bir çıkış elde etmiş oluruz. Bu çıkışımızı DC motorumuza bağlayarak motorumuzun dönme kuvvetini istediğimiz gibi kontrol edebiliriz.

One thought on “DC Motorlar, Özellikleri ve L293D Sürücü Devresi Yapımı 2

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir