DC Motorlar, Özellikleri ve L293D Sürücü Devresi Yapımı 1

Fiziksel bir büyüklüğü kontrol etmek istediğimizde genelde bunun iki yolu vardır. İlki hareketsiz bir cisme ivme kazandırmak iken, ikincisi halihazırda hareket eden bir cismi durdurmaktır. Hareketi sağlamak ya da sonlandırmak için robotik ve kontrol uygulamalarının olmazsa olmazı, fabrika ve üretim bantlarımızın kalbi olan motorlardan yararlanırız. Endüstride ihtiyaca yönelik geliştirilen çeşitli elektrik motorları bulunmaktadır. Bunlardan en çok kullanılanları ise,

  • DC Motorlar,
  • AC Motorlar,
  • Solenoid (Doğrusal) motorlar,
  • Step (Adım) Motorlar ve
  • Servo motorlardır.

Motorların kullanım alanlarına bakacak olursak,

  • DC Motorlar : Basit hız ve konum kontrollü uygulamalarda,
  • AC Motorlar : Düşük güçlüleri quadcopter, model uçak, model helikopter gibi havacılık uygulamalarında kullanılırken; yüksek güçlüleri fabrikalarda,
  • Solenoid (Doğrusal) Motorlar : Doğrusal hareketin gerekli olduğu uygulamalarda ( örneğin solenoid vana ile su kontrolü ),
  • Step (Adım) Motorlar : Tarayıcı, bilgisayarlı nümerik kontrol makineleri (CNC), 3 boyutlu yazıcılar gibi uygulamalarda,
  • Servo Motorlar : Açısal kontrol ve yüksek tork gerektiren uygulamalarda kullanılmaktadırlar.

DC MOTORLAR

Kontrolünün kolay olmasından dolayı tercih edilen, özellikle konum ve ya hız uygulamalarında karşımıza çıkan motor tipidir. Rotor ve stator adı verilen iki ana yapıdan oluşur. Motorun hareketli kısmına rotor, sabit kısmına ise stator denmektedir. Harekete geçmek için ihtiyacı olan enerjiyi doğru akımdan sağlar. En büyük tercih nedenlerinden birisi ise yön değiştirmenin kolay olmasıdır.

DC MOTORLARDA YÖN KONTROLÜ

DC motorlar elektriksel gücünü doğru akım kaynaklarından almaktadırlar.Bildiğimiz gibi doğru akım kaynaklarının ( örneğin cep telefonu şarj aletleri, adaptörler, Usb portu vs.) artı (+) ve (-) olmak üzere iki adet ucu bulunmaktadır ve doğru akım, alternatif akımın aksine yönlü bir büyüklüktür. Yani , evimizdeki herhangi bir elektrikli aletin fişini prize takarken iki farklı şekilde takabiliriz ve elektrikli ev aleti fişi nasıl taktığımıza bağlı olmaksızın çalışmasına aynı şekilde devam eder. Çünkü, alternatif akımla çalışan devrelerde faz – nötr sırası genelde farketmez ve önemli olan devrenin tamamlanmasıdır. Fakat, doğru akımla çalışan devrelerde artı ve eksi uçlarının bağlanış şekli büyük önem taşımaktadır. Ters bağlantı halinde, en iyi ihtimalle duman ve yanık kokuları duymak işten bile değildir.

DC motorlarda ise doğru akımın bağlanış yönüne bakılmaksızın motor çalışacak fakat farklı davranış gösterecektir. Şöyle ki, ilk örnekte artıyı 1 nolu motor girişine ve eksiyi 2 nolu motor girişine bağladığımızı düşünelim. Bu durumda motorumuzun dönüşü saat yönünde olsun. İkinci örnekte ise artı ile eksiyi yer değiştirelim ve motorumuzun dönüşünü gözlemleyelim. Farkedeceğimiz üzere, motorumuz az önceki durumun aksine saat yönünün tersi yönünde dönecektir.

Yukarıdaki örnekte gördüğümüz gibi DC motorlarda dönüş yönünü değiştirmemiz için güç devresinin yönünü değiştirmek yeterli olmaktadır. Peki bir motorun yönünü sayısal (dijital) ve otomatik olarak nasıl kontrol edeceğiz? Tabi ki elektronik sayesinde! DC motorlarda yön değiştirmek için kullanılan elektronik devre ya da eleman yapılarına H – Köprüsü adı verilmektedir. Bunun sebebi, elektronik devre eleman dizilimlerinin Latin alfabesindeki H harfine olan benzerliğidir. H – köprüsü toplamda 4 adet kontrollü yarı iletkenden oluşmaktadır. Kontrollü yarıiletkenlere örnek olarak transistörü gösterebiliriz. Transistörlerimizi aşağıdaki şekilde olduğu gibi ortak emiterli bağladığımızı ve base uçlarını da mikrokontrolcümüze giriş olarak verdiğimizi varsayalım. Transistörlerimiz NPN tip ise ( BC237 ) mikrokontrolcünün ilgili pinini ‘Lojik 1’ yaptığımızda bu transistör aktif olacak ve kolektör ile emiter uçları arasında akım geçişine izin verecektir. Bu sayede aynı bir butona basıp iki ucu arasını iletken yapmamız gibi sayısal olarak bir anahtar elde etmiş oluruz.

Şimdi gelelim elektronik motor yön kontrolüne. Şekildeki (a) durumunu ele alalım. Görüldüğü üzere, mikrokontrolcümüze bağlı 4 transistörde ‘Lojik 0’ konumunda yani kapalıdır. Transistörün kapalı olması durumuna transistör kesimde denmektedir. Bütün transistörler kesimdeyken devrenin tepe noktasından (+) referans noktasına (-) elektron akışı olmadığından motorumuz eylemsizliğini korumaya devam edecektir. (b) durumunda ise 1 ve 4 numaralı transistörlerimizi Lojik 1 konumuna alırken, 2 ve 3 numaralı transistörlerimizi ise Lojik 0 konumunda bırakıyoruz. Bu durumda 1 ve 4 nolu transistörler iletimdeyken 2 ve 3 transistörler kesimdedir. (+) kutuptan gelen elektronlar S1 den geçerken S2 den geçemeyeceklerdir. S1 den gelen elektrik akımı S3 kesimde olduğundan geçemeyecek ve devreyi tamamlamak için ortada bulunan motorun üzerinden devam edecektir. Burada yine iki yol bulunmaktadır. İlki S2, ikincisi S4 tür. S2 kesimde olduğundan elektrik akımı yoluna S4 ten devam edecek ve referans (-) noktasına ulaşarak devreyi tamamlayacaktır. Üzerinden şekile göre soldan sağa doğru akım geçen motor saat yönünde dönecektir.

diyot_net
görsel: diyot.net

(c) durumunda ise 2 ve 3 numaralı transistörler iletimde iken 1 ve 4 numaralı transistörler kesimdedir. Elektron akışı iletimde olan S2 üzerinden motorun sağ ucuna ulaşacak ve devamında da S3 üzerinden devreyi tamamlayarak (-) uca ulaşacaktır. Bu durumda ise akım motor üzerinden akım sağdan sola doğru ilerlemiştir ve sonucunda dönüş yönü saat yönünün tersine olmuştur.  (d) durumunda, eğer motor daha öncesinde hareketli ise hareket kesilmeden önce motor üzerinde indüklenen gerilim değeri alt yarı düzlemde oluşan kapalı devre sayesinde motoru döndürmeye devam edecektir fakat motor giderek yavaşlayacak ve sonunda duracaktır. Bu gerilim değeri çok az olacağından motorun durması da bir o kadar hızlı olacaktır. Şayet, motor (d) durumundan önce hareketsiz ise ( üzerinde herhangi bir gerilim düşümü yoksa ) eylemsizliğini korumaya devam edecektir.

 

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir