Herkese merhabalar. Bu yazımızda sizlere DC motor çeşitlerinden olan step motorlardan bahsedeceğim.

Step motorların inceliklerini öğren, ardından servo motorların inceliklerini de öğren 🙂 >>>>Servo Motorları Da Detaylı Öğren!

Step Motor Nedir? Çalışma Prensibi Nedir?

Step motorlar elektrik enerjisini dönme hareketi ile fiziksel enerjiye çeviren elektromekanik aygıtlardır. İsimlerinden de anlaşıldığı üzere adım adım hareket eden motorlardır. Biraz daha detaylı olarak açıklayacak olursak, girişlerine uygulanan pals sinyallerine karşı analog dönme hareketi çıkışı üreten, bu dönme hareketini adım adım ve çok hassas kontrolle sağlayan sabit mıknatıs kutuplu motorlardır. Step motorların yapıları rotor, stator ve rulmanlardan oluşmaktadır. Rulmanlar, rotora bağlı şaftın rahat hareket etmesini sağlarlar. Statorun birden fazla kutbu vardır. Kutup sayısı motordan motora değişmektedir ancak genellikle bu sayı sekizdir. Kutupların polaritesi elektronik anahtarlar vasıtasıyla sürekli değişir. Rotorun mıknatıslığı ya sabit mıknatıs ile ya da dış uyarım teknikleri ile meydana getirilir.

Step Motor
Step Motor

Step Motor Çalışma Prensibi

Step motorun çalışma prensibi ile şu şekildedir: Elektronik anahtarlar vasıtasıyla bobinlere enerji verilir ve rotor, üzerinde enerji olan bobinin karşısına geçerek durur. Motorun ne kadar çok dönmesi isteniyorsa bobinlere sırasıyla o kadar pals sinyali verilir. Bu dönme açısı step motorda değişkendir ve tercih yaparken çok kritik bir parametredir.

Step Motor Çalışma Prensibi
Step Motor Çalışma Prensibi

Step motorların avantajları: Çok hassas pozisyon ve hız kontrolü, düşük devirde yüksek tork.

Step motorların dezavantajları: Verim, geribildirim mekanizması barındırmadığından harici konum limitlemeye gerek duyması.

Step Motorun Adım Açısının ve Adım Sayısının Hesaplanması

360° dönen step motorlarda gerekli adım açısının (Qs) bulunması için faz sayısını (Ns) ve motordaki rotorun çıkıntılı kutup sayısını (Nr) bilmek gerekir.

Adım sayısının (S) hesaplanması için bir adımın açısını (Qs) bulmak yeterli olacaktır.

Step Motor Çeşitleri

Step motorlar yapılarına göre beşe ayrılırlar.

  • Sabit mıknatıslı step motorlar (PM)
  • Değişken relüktanslı step motorlar (VR)
  • Hibrit step motorlar (HB)
  • Hidrolik step motorlar
  • Lineer step motorlar

Sabit Mıknatıslı Step Motorlar (PM)

PM (Permanent Magnet Stepper Motors) motorların yapılarında rotorda sabit mıknatıslar bulunur. Stator bobinlerine uygulanan gerilime ve akımın yönüne göre motorun dönmesi gerçekleşir. Bu tip motorlardaki rotorlarda bulunan mıknatıslar, manyetik akının artmasını sağlarlar. Stator bobinlerindeki akım arttıkça manyetik alan, buna bağlı olarak tork da artar. Sabit motorlu step motorlar, değişken relüktanslı step motorlara göre daha yüksek torklarda çalışırlar.

Sabit Mıknatıslı Step Motor Yapısı
Sabit Mıknatıslı Step Motor Yapısı

Sabit mıknatıslı step motorlar kendi içlerinde dörde ayrılırlar:

  • İki fazlı sabit mıknatıslı iki fazlı step motor
  • Orta uçlu sargılara sahip sabit mıknatıslı step motor
  • Disk tipi sabit mıknatıslı step motor
  • Dört fazlı sabit mıknatıslı adım motor

İki fazlı step motorlarda iki farklı bobin sarım tipi vardır:

  • Unipolar Step Motor:
Unipolar step motorlar tek yönlü beslemeye sahip olup akımın tek yönde iletildiği motorlardır. Bu tip motorlarda 4 bobin bulunur. Unipolar motorların kablolarındandan birisi ortak uç (negatif) olarak kullanılır. Kolay sürülebilmelerine karşın her bir adımda sadece fazlardaki sarımların yarısı aktif olacağından sağlayacağı maksimum tork elde edilemez.
  • Bipolar Step Motor: 

Bipolar motorların sarımlarında ortak uç bulunmaz ve her fazı ayrı ayrı sürmek gerekir. İki yönlü beslenirler ve akım her iki yönden de akar. Daha karmaşık sürücü yapısına ihtiyaç duymalarına karşın, her fazdaki sarımların tamamı kullanıldığından motorun verebileceği torkun tamamı kullanılabilir.

Değişken Relüktanslı Step Motorlar (VR)

Değişken relüktanslı step motorlar en temel ve en basit step motor tipidir. Sabit mıknatıslı step motorlarda olduğu gibi bu motorlarda da en az dört kutuplu stator bulunmaktadır. Sabit mıknatıslı değil, mıknatıslanabilen çok kutuplu malzemelerden yapılmış rotorlar bulunur. Değişken relüktanslı step motorların başlangıç, durma ve dönme adımları sabit mıknatıslı step motorlardan daha hızlıdır. İki tip değişken relüktanslı step motor vardır:

  • Tek parçalı değişken relüktanslı step motorlar
  • Çok parçalı değişken relüktanslı step motorlar

 

Değişken Relüktanslı Step Motor Yapısı
Değişken Relüktanslı Step Motor Yapısı

Hibrit Step Motorlar (HB)

Hibrit step motorların da rotorlarında sabit mıknatıs bulunur. Bu motorlara hibrit denmesinin sebebi çalışma prensiplerinin sabit mıknatıslı step motorlar ve değişken relüktanslı step motorların birleşiminden meydana gelmesidir. Statorlarının nüve yapıları değişken relüktanslı step motorlara çok benzese de sargı bağlantıları daha farklıdır. Bu motorlar adım kararlılığı, hız ve tork gibi özellikleri kıyaslanarak sabit mıknatıslı step motorlardan daha iyi performans gösterirler.

Hidrolik Step Motorlar

Bir diğer adları da elektro-hidrolik step motorlardır. Elektro-hidrolik step motor, bir hidrolik motorun sunduğu büyük gücü kontrol etmek için küçük bir elektrikli step motor kullanan cihazdır. Yapısında bulunan parçalar şunlardır:

  • Step motor
  • Hidrolik motor
  • Valf
  • Translatör
  • Elektronik konektör

Lineer Step Motorlar

Dairesel bir mekanik hareket değil, yatay eksende çizgisel bir mekanik hareket gerçekleştiren motorlara lineer step motor denir. Motor, bulunduğu elektromanyetik alanı X ve Y eksenlerinde tamamlamak için hareket eder.

Step motorlarda da fırçalı ve fırçasız DC motorlarda olduğu gibi redüktörlü step motor seçeneği vardır.

Lineer Step Motor
Lineer Step Motor

Redüktörlü Step Motor

Yüksek devir yerine yüksek tork tercih edilen uygulamalarda, motorun miline bağlanan bir dişli seti sayesinde örnek olarak çıkış hızını 30’da 1’e düşürecek, fakat elde edilen torkun (tork: dönme kuvveti) teorik olarak 30 katına çıkması sağlanabilir.

 

NEMA 17 Step Motor Özellikleri, NEMA 23 Step Motor Özellikleri

Step motorları “boyut 11”, “boyut 17”, “boyut 23” gibi boyutlarla kategorize edilirler. The National Electrical Manufacturers Association ( Ulusal Elektrik Üreticileri Birliği ) step motorlar da dahil bütün elektrikli ürünler için standartlar belirler. NEMA standartları step motorların boyutlarıyla ilgilidir. NEMA 17: 1.7 Inch kare, NEMA 23: 2.3 Inch karelik step motor oldukları anlamına gelmektedir.

Bu step motorlar ve başka birçok step motorlar aşağıdaki uygulamalarda sıklıkla kullanılırlar.

  • Yazıcılar
  • CNC makinaları
  • 3D printerlar & prototipleme makinaları
  • Lazer kesiciler
  • Tutma ve yerleştirme makinaları
  • Lineer aktüatörler
  • Hard diskler
Boyutlarına Göre Step Motorlar
Boyutlarına Göre Step Motorlar

Step Motor Sürücü Devresi

Step motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlayabilen motor sürücülerle ve motor kontrol kartları ile kontrol edilirler. Bu motor sürücüler bağlı oldukları enkoder veya mikrokontrolcülerden pals sinyalleri alır. Alınan her sinyal işlenerek motorun bir adım atmasını sağlar.

Step motorlar için A4988 Motor Sürücü Kartı
Step motorlar için A4988 Motor Sürücü Kartı
ULN2003 ile Motor Kontrol Devresi
ULN2003 ile Motor Kontrol Devresi

Dilerseniz blog sayfamızda yer alan Arduino ile Step Motor Kontrolü veya Raspberry Pi 3 ile Step Motor Kontrolü yazılarımızı inceleyerek uygulamalar yapabilirsiniz.

Step Motor Fiyatları, Alırken Nelere Dikkat Etmek Lazım?

Step motor fiyatları, kullanım alanları ve özelliklerine göre değişmektedir. 15₺ ile 300₺ arası çok geniş bir fiyat bandı vardır.

Dilerseniz sitemizde bulunan step motorlara buradan ulaşabilirsiniz.

 

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here