Step Motor Nedir?

Step Motor nasıl çalıştığını öğrenip, yeni projelerinize eklemeye ne dersiniz?

Step Motor Nedir?

Step Motor, adım adım dönen fırçasız bir DC motordur. Bu sebeple çok kullanışlıdır. Çünkü, açık döngü kontrolörü temsil eden herhangi bir geri besleme sensörü olmadan tam olarak konumlandırılabilir. Step motor, genelde kalıcı mıknatıs olan bir rotordan oluşur ve stator sargıları ile çevrilidir. Sargıları belirli bir sırayla adım adım harekete geçirip, içinden bir akım geçmesine izin verdiğimizde, statoru mıknatıslayacak ve sırasıyla motora itmeye neden olacak olan elektromanyetik itmeler yapacaktır. Oluşan bu her elektromanyetik itmeye step dedir ve step motorların çalışma prensibini oluşturur. Step motorlar tam bir tur dönmesi için belirli adım sayısına ulaşmalıdır. Her step motor aynı adım sayısına sahip değildir. Örneğin 200 adım yapısına sahip olan step motor 360 dereceyi yani tam bir turu dönmek için 200 adım atmalıdır. 360/200=1,8 derece. Yani her adımda motor 1,8 derecelik açı yaparak tam turda 360 dereceyi tamamlar. 500 adım sayısına sahip olan bir motor ise 360/500=0,72 derece ile 500 adım attığında 360 dereceyi yani bir turu tamamlamış olur.

Step Motor Çalışma Prensibi

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

Step motorun çalışma prensibiyle şu biçimdedir: Elektronik anahtarlar vasıtası ile bobinlere enerji verilir ve rotor, üstünde 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 Motorun Adım Açısını ve Adım Sayısının Hesaplama

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

• 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 bulunmaktadır. Stator bobinlerine uygulanmakta olan 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 şekilde tork da artar. Sabit motorlu step motorlar, değişken relüktanslı step motorlara göre daha yüksek torklarda çalışırlar.

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 bulunur. Sabit mıknatıslı değil, mıknatıslanabilen çok kutuplu malzemelerden yapılmış rotorlar bulunmaktadır. Değişken relüktanslı step motorların başlangıç, durma ve dönme adımları sabit mıknatıslı step motorlardan daha hızlıdır.

Hibrit Step Motorlar (HB)

Hibrit step motorların da rotorlarında sabit mıknatıs bulunmaktadır. Bu motorlara hibrit denmesinin nedeni 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 sunmuş olduğu büyük gücü kontrol etmek için küçük bir elektrikli step motor kullanan cihazdır.

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.

Redüktörlü Step Motor

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

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 ya da mikrokontrolcülerden pals sinyalleri alır. Alınan her sinyal işlenerek motorun bir adım atmasını sağlar.