Step motor nasıl çalışır?
Robotlardan, 3D yazıcılara hareket eden ve hassas pozisyonlama gerektiren birçok konuda step motorlar kullanılmaktadır. bu motorların neden bu kadar tercih edildiklerini anlamak için nasıl çalıştıklarını incelememiz yerinde olacaktır. Gelin step motorların hassas dünyasına birlikte bakalım.
Step motor nedir?
Step motorlar elektromanyetik kuvvetleri pozisyonlama amacı ile kullanan motorlardır. Bir elektromanyetik güç üretebilmek için iki şeye ihtiyaç duyarız. 1. Bobin 2. Enerji. Bobinin özelliği ve akımın yüksekliği elektromanyetik gücün miktarını belirler. Bobin üzerinden akan akımın yönü değiştirilerek manyetik alanın yönü değiştirilebilir.
Bu elektromanyetik güçlerin elektronik olarak hassas bir biçimde ayarlanması ile step motor step (adım) denilen bir miktar dönüş yapar. Elektronik pulsarın adımlara dönüştürülmesi sayesinde motorun istenilen adım miktarında dönüş yapması sağlanır.
Step motorlar grup olarak fırçasız DC motorlar sınıfında yer alır. Bir step motor kullanılabilmesi için o motor tipine özel olarak üretilmiş sürücü denilen bir elektronik karta ihtiyac duyar. Yani step motorlar sürücü olmadan direkt olarak elektrik kaynağı ile döndürülemezler. Elektronik olarak sürülmeleri gerekir.
Step motorun iç yapısı nasıldır?
Step motor kablo sayıları 4, 6 yada 8 kablolu olabilirler. Bunlar bobin yapılarına göre unipolar ve bipolar olarak adlandırılırlar. 8 kablolu motorlar kabloları dışarıda istenildiği gibi bağlanabildiğinden bir çok kombinasyonda sürülme imkanı sağlarlar. 4 kablolu motorlar ise sadece bipolar olarak sürülebilirler
Unipolar sürme tekniğinde bobinler sıra ile elektriklendirilerek rotorun o bobine doğru çekilmesi ile sürülürler. Bipolar sürme tekniğinde ise akımın yönü değiştirilerek manyetik alanın da yönü değiştirilerek dönüş sağlanır.
Burada asıl önemli olan hem akım yönünün hem de akım şiddetinin bobinlerde hassas bir şekilde ayarlanması ile step motorun mikro step denilen adımlar arası hareketinin sağlanarak pozisyonlamanın çok hassas bir şekilde yapılabilmesidir. Mikro step hassasiyeti motorun mekanik olarak ideal toleranslarda üretilmesi ve sürücü elektroniğinin kalitesine bağlıdır.
Step motorların avantajları
- Step motorlar fırçasızdır, bu da çok az bakımla yüksek güvenilirliğe sahip oldukları anlamına gelir. Geleneksel motorların komütatörü ve fırçaları, arızaya en yatkın bileşenlerden bazılarıdır ve bazı ortamlarda istenmeyen veya tehlikeli olan elektrik arkları oluştururlar.
- Yükten Bağımsız hareket — step motorlar, yük motorun tork değerini aşmadığı sürece yüke bakılmaksızın ayarlanan bir hızda dönerler
- Açık Döngü İşlemi (Open Loop) — Step motorlar adımlarla hareket eder. Motor tork değerleri dahilinde çalıştığı sürece, şaftın konumu her zaman bir geri bildirim mekanizmasına ihtiyaç duyulmadan bilinir.
- Tutma Torku — Step motorların mili sabit tutabilir. Başlatma, durdurma ve geri yönde dönüşte mükemmel tepki verirler. Servo motorlara nazaran daha az arıza verirler.
Step motorların dezavantajları
- Tork sınırları dışında bir yük ile karşılaştığında step motorlar dönemez ve açık döngü sistemi ile sürülüyorlarsa sistemin bundan haberi olmaz. Buna step motor adım kaçırması denilir ve istenmeyen durumlar ortaya çıkar.
- Step motorlar hızlandıkça torkları düşer. Bu nedenle hem yüksek torkta hem de yüksek hızda sürülemezler. Bu anlamda servo motorlar daha verimlidirler.
- Step motorlara akım uygulandığı sürece bulundukları pozisyonda kalmaya çalışırlar. Bu avantaj sağlamakla birlikte uzun süre yüksek akıma maruz kalan bobinler ısınırlar. Genellikle sürücüler belli bir süre hareket olmadığında motor akımını keserler
