Facebook RSS Feed
 
.NET Micro Framework: DC Motor Kontrolü
Tarih: 08.01.2012, Platform: -, IDE: -, Level: 100



DC Motorlar, doğru akımı mekanik harekete dönüştüren cihazlardır. Kendilerine uygulanan gerilimle doğru orantılı hızda dönerler. Uygun maliyetleri ve basit çalışma prensipleri sayesinde oyuncaklardan robotik projelere kadar bir çok alanda yaygınlıkla kullanılmaktadırlar.

Yapılarına göre birkaç DC motor türü bulunur. Bunlar arasında fırçalı ve fırçasız DC motor türleri yaygındır. Fırçalı motorlar düşük maliyetlidir, ancak zamanla motor içindeki temas noktaları aşınarak bakım masrafı çıkarır. Fırçasız motorlar ise çok daha basit yapıdadır ve bakım maliyetleri yoktur (yada çok azdır). Fırçalı motorların kontrol edilmesi kolayken, fırçasız motorların kontrolü daha karmaşıktır.

Çalışma Prensibi

Fırçalı bir DC motoru çalıştırmak için motorun her 2 pinine gerilim uygulanır. Motor, uygulanan gerilimle doğru orantılı bir hızda dönmeye başlar:

-

+ ile - uçların yerleri değiştirilirse, motor bu sefer ters yöne döner:

-

DC Motorlar, çoğu devre elemanına göre çok daha fazla akım çeker. Bu nedenle, direkt mikrodenetleyici pinlerine bağlanarak çalıştırılamazlar. Kullanılacağı sistemde tek yöne dönecekse mosfet yada röle ile, her iki yöne de dönecekse motor kontrol entegresi ile sürülürler.

Robotik uygulamalarda çoğunlukla DC motorların her iki yöne de dönmesi istenir. Motor kontrolü, DC motor ile mikrodenetleyici arasına yerleştirilen motor sürücü entegresi -ve devresi- ile sağlanır. Sistem şeması grafikteki gibi olacaktır:

-

Kontrol entegresine göre değişiklik gösterebilse de, çoğunlukla kullanılan bağlantı yapısı yukarıdaki gibidir. DC Motor, kontrol entegresinin çıkış uçlarına ("A", "B") bağlanır. Motoru çalıştıracak elektrik (mesela 12 Volt) "V In" ucuna bağlanır. Kontrol entegreleri çoğunlukla 5 Volt ile çalışır. Entegreyi beslemek için gerekli elektrik "+5 In" yada "Logic In" girişlerine bağlanır. Bu 3 temel bağlantı ile kontrol entegresine kendisinin çalışması için ve motora iletmek için gerekli güç sağlanmış olur.

Geriye motoru kontrol etmek için kullanacağımız 3 bağlantı kalıyor: "A", "B" ve "En" yada "PWM". "A" ve "B" bağlantıları, mikrodenetleyicinin herhangi bir I/O pinine bağlanır. Motorun hızı da kontrol edilmek isteniyorsa, "En / PWM" bağlantısı mikrodenetleyicinin PWM pinine bağlanır. Hız kontrolü gerekli değilse, "En / PWM" herhangi bir I/O portuna bağlanabilir. Pinlere verilen komutlara göre motorun tepkisini tablodan inceleyebilirsiniz:

A B En / PWM Tepki
0 0 1 / 0 Serbest
1 0 1 A Yönüne Dönüş
0 1 1 B Yönüne Dönüş
1 1 1 / 0 Sert Duruş (Fren)

Özetle, "A" ve "B" pinleri motorun hangi yöne döneceğini ve duruş modunu belirler. "En / PWM" pinleri ise dönüş hızını kontrol eder. Örneğin, motorun A yönüne dönmesi için kontrol entegresinin "A" ve "En / PWM" pinlerine 5V elektrik uygulanması gerekir.

Motorun hızını değiştirmek için mikrodenetleyicinin PWM fonksiyonu kullanılır. PWM, belirtilen frekansta belirtilen aralıklarda elektrik verir ve keser. İşin güzel yanı, mikrodenetleyici bu işlemi donanımsal gerçekleştirdiği için uygulama sürecinde işlemciyi meşgul etmez ve aşırı yüklenmeler sonucunda bile PWM hassasiyeti bozulmaz. Hız ayarını yapmak için tercihen 20Khz PWM oluşturmak gerekir. Daha düşük frekanslar motorun insan kulağınca duyulabilir sesler üretmesine neden olacaktır, bu nedenle 20Khz en uygun değerdir. (Bazı kontrol entegreleri 20Khz'i desteklemez, frekans belirlemeden önce kullanacağınız entegrenin datasheet'ini inceleyin.) PWM frekansını belirledikten sonra, saniyenin 1/20.000'inde oluşacak sinyal uzunluklarını, yani "duty ratio" değerini belirlemek gerekir. Motor, bu değerde belirtilen oranda bir hızla dönecektir. Örneğin, elinizdeki DC motoru %75 hızında döndürmek istiyorsanız, 20Khz PWM frekansında %75 duty ratio değeri kullanmanız gerekir. Grafikte bu değerlerde bir PWM çıkışının üreteceği sinyal gösterilmiştir:

-

Bu grafiğe göre, mikrodenetleyici PWM pinine 0,0000375 saniye "1" ve 0,0000125 saniye "0" gönderecek. Yani, motora 1/20.000 saniyenin %75'i süresince elektrik verilecek, %25'i süresince verilmeyecek. Sahip olduğu kinetik enerji sayesinde motor bir miktar yavaşlayacak, fakat düzgün bir hızda dönmeye devam edecek. Bu süreç ile motor hızı ve dönüş yönü ayarlanmış olur.

Kontrol Entegreleriontrol Entegreleri

Farklı devre tasarımı ve güç gereksinimlerine göre geliştirilmiş bir çok kontrol entegresi bulunur. Bunlar arasında sıklıkla kullandığım ve tavsiye edeceğim 3 model şunlar:

L298N Dual Full Bridge Driver

-L298N, 46 Volt'a kadar DC fırçalı motorların sürülebilmesi için kullanılan entegrelerden biridir. Tek entegre ile 2 motor çift yönlü sürebilir. Motor başına 2 Amper'e kadar güç sağlar. Röle, solenoid, DC fırçalı motor ve bipolar step motor sürmede kullanılabilir. Kendi üzerinde metal soğutucu ve aşırı ısınma koruması bulundurur. Sağlıklı bir çalışma için entegreye ek metal soğutucu takılması yerinde olacaktır.

L293B Push-Pull Four Channel Driver

-L293B, 4,5 Volt ile 36 Volt arasında 2 adet DC fırçalı motoru çift yönlü sürmek için tasarlanmış, 16 bacaklı bir entegredir. Motor başına devamlı 1 Amper, geçici (peak) olarak da 2 Amper güç sağlar. Röle, solenoid, DC fırçalı motor ve bipolar step motor kontrolünde görev alabilir. Entegre üzerinde soğutucu bulunmaz. Sürücüyü soğutmak için ortasındaki 4 GND bacağını baskı devre üzerinde geniş bir bakır bölgeye bağlayarak ısıyı yaymak gerekir. Bu nedenle, breadboard üzerinde deneme yaparken entegreye fazla yüklenirseniz breadboard'ınızın plastiği eriyecektir.

VNH2SP30 H-Bridge Motor Driverridge Motor Driver

-41 Volt, 30 Amper güç sağlayabilen güçlü bir kontrol entegresidir. Tek bir DC fırçalı motoru çift yönlü kontrol edebilir. Otomotiv projeleri için tasarlanmıştır (araç koltuklarının hareketi gibi) ve yüksek ısı gibi zorlu şartlara dayanıklıdır. 20 KHz'e kadar PWM desteği ile motoru düşük hızdayken sessiz sürebilmenizi sağlar. Aşırı ısı, düşük ve yüksek voltaj korumaları bulunur. VNH2SP30 ile 2 DC Motor sürmek için Pololu tatafından üretilen "Dual VNH2SP30 Motor Driver Carrier MD03Aiver Carrier MD03A" sürücü kartını kullanabilirsiniz.


Ek Dosya: Belirtilmemiş.
Okunma Sayısı: 10278

comments powered by Disqus
 
Hoşgeldiniz!
Son güncelleme: 25.12.2016
-
Yeni Teknik Yazılar
Latte Panda İncelemesi
Turta IoT HAT İncelemesi
USB Gamepad Kullanımı
GPIO Kullanımı
VEML6075 UV Sensör Kullan...
-
İlgili Gruplar
.NET MF ve Gadgeteer FB Grubu
İst. IoT & Wearables Meet-up
-
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.Copyright © 1999 - 2017, Umut Erkal. Bu materyal, "Creative Commons Public Licence" ile sunulmuştur.
Kaynak göstererek ve ücretsiz olarak, aynı şartlar altında paylaşabilir ve kullanabilirsiniz. | Kullanım Sözleşmesi