Step Motor Nedir ? Nasıl Çalışır ? Yapısı , Kullanım Alanları

STEP MOTOR

Elektrik enerjisini dönme hareketine çeviren elektro-mekanik cihaza step motor denir. Step motorlara aynı zamanda adım motorları adı verilir. Açısal konumu adımlar halinde değiştiren, çok hassas sinyaller ile sürülen motorlardır. Belirli adımlarla hareket ederler. Bu adımlar, motorun sargılarına uygun sinyaller gönderilerek step motor hızı ve yönü kontrol edilir. Herhangi bir uyartımda motor, rotorunun yapacağı hareketin ne kadar olacağı, motorun adım açısına bağlıdır. Adım açısı, motorun yapısına bağlı olarak 90°, 45°,18°, 7.5°, 1.8° yada daha farklı açılarda olabilir. Step motorun adım açısını hesaplamak için ;

Qs = Step motorun adım açısını
Ns = Step motor faz sayısını
Nr = Rotorun çıkıntılı kutup sayısını ifade etmektedir.

Elektrik enerjisi alındığı zaman rotor ve buna bağlı şaft, sabit açısal birimlerde dönmeye başlar. Step motorlar, çok yüksek hızlı anahtarlama özelliğine sahip bir sürücüye bağlıdırlar. Bu sürücü, bir encoder veya PLC’ den giriş palsları alır. Alınan her giriş palsında, motor bir adım ilerler. Step motorları, bir motor turundaki adım sayısı ile anılır. Step motorun bir devri için gerekli adım sayısının bulunması;

S = Motorun bir devir (360º) için gerekli adım sayısını
Qs = Step motorun adım açısını tanımlar.

Örneğin; 600 adımlık bir step motor bir tur döndüğü (360°) zaman 600 adım yapar. Bu halde bir adımın açısı olur. Çıkan bu değer step motorun hassaslığını göstermektedir. Bir devirdeki adım sayısı yükseldikçe, step motor hassaslığı ve beraberinde maliyetide artar.

Adım motorlarının hızı, dönüş yönü ve konumu her zaman bilinir. Bu özelliklerinden dolayı adım motorları çok hassas konum kontrolü istenen yerlerde mikro step motorlar da çok kullanılır.

Step Motor Çeşitleri

Yapılarına göre step motor çeşitleri ;

Sabit mıknatıslı adım motor Hibrit senkron (eş zaman) step motor

Değişken relüktans’lı step motor Hidrolik adım motor

Lineer adım motor

Artıları;

· Geri beslemeye gereksinim duymazlar. Açık döngülü olarak kontrol edilirler.

· Motorun hareketlerinde konum hatası yoktur.

· Sayısal olarak kontrol edilebildikleri için bilgisayar veya mikroişlemci gibi elemanlarla kontrol edilirler.

· Mekanik yapısı basit olduğu için bakım gerektirmezler.

· Herhangi bir hasara yol açmadan defalarca çalıştırılırlar.

Eksileri;

· Adım açıları sabit olduğu için hareketleri sürekli değil darbelidir.

· Sürtünme kaynaklı yükler, açık döngülü kontrolde konum hatası oluştururlar.

· Elde edilebilecek güç ve moment sınırlıdır.

Step Motorun Yapısı

Step motor; stator (endüktör), rotor (endüvi), rotora bağlı şaft motorun dönmesini kolaylaştıran rulmandan meydana gelmiştir. Step motorun yapısında endüktörünün birden fazla kutbu (genel olarak sekiz kutup) mevcuttur. Bunların polaritesi elektronik anahtarlarla değiştirilir. Anahtarlama neticesinde endüktörün güney ve kuzey kutupları döndürülür. Endüvinin güney kutbu, endüktörün kuzey kutbu sıralıdır. Endüvinin mıknatıslığı, bir sürekli mıknatıs ya da dış uyarım yöntemi ile meydana getirilebilir. Bu arada sürekli mıknatıs meydana gelecektir. Adımları (stepler) yardımıyla ortalama endüktör alanı döner. Endüvide bunu benzer adımlar (stepler) arasında izler. Daha iyi bir seçicilik sağlamak için rotor ve stator üzerine küçük dişler yapılmaktadır.

Nasıl Çalışır?

Step motorun, anahtarla sargılarına enerji uygulandığında, enerji uygulanan sargının karşısına geldiği zaman durur. Motorun, ne kadar döneceği motorun yapısına göre değişmektedir. Step motora giriş pals uygulandığında, belli bir miktar döner ve durur. Bu dönme miktarı, motorun yapısına göre belli bir açı ile sınırlandırılmıştır. Step motorda rotorun dönmesi, girişe uygulanan pals adedine bağlı olarak değişir. Girişe tek bir pals verildiği zaman rotor, tek bir adım hareket eder ve durur. Daha fazla pals uygulanınca pals adedi kadar adım hareket eder. Bu, step motorların özelliğindendir. Step motorlar, belirli adımlarla hareket ederler. Tüm step motor çalışma prensibi bu şekildedir. Step motor, bir daire içinde elektromanyetik alanların dönüşü ile açıklanabilir.

Step motorun prensip şeması

Step motor bağlantı şeması yukarıdaki şekildeki gibidir. Şekilde görüldüğü gibi 1 nolu anahtar kapatıldığında sabit mıknatıs kendiliğinden 1. elektromanyetik alanla aynı hizaya gelecektir. Daha sonra 1 nolu anahtarı açılıp, 2 nolu anahtarı kapatılırsa sabit mıknatıs 2. elektromanyetik alanın karşısına gelecektir. Bu olaylar sırasıyla tekrarlanırsa, sabit mıknatıs yani rotor bir daire içinde düzgün şekilde döner.

Kullanım Alanları

Step motorlarının geniş bir kullanım alanı vardır. Her türlü kontrol edilmiş hareket veya pozisyon gerekli olan yerlerde, dijital bilgileri mekanik harekete çeviren bir dönüştürücü olarak görev yaparlar. Bant sürücüler, imalat tezgahları, yazıcı (printer), teyp sürücüleri, hafıza işlemlerinde, tıbbi cihazlarda, makina tezgahlarında, dikiş makinaları, kart okuyucuları, kameralarda, step motor sürücü kartı ile ayar ve kontrol tekniğinde, uzaktan kumanda göstergelerinde kullanılırlar.

Step motor imalatı yapılırken; adım motorlarının yapıları, step motor çeşitleri, kullanım alanları, step sürücü, step sürücü devreleri yapımını ve adım motorların PLC ile sürülmesi göz önüne alınmalıdır. Step motor firmaları tarafından adım motoru, step sürücü devreleri ve PLC kullanarak yapılan motorların maliyetine göre step motor fiyatları ve step motor driver veya step motor sürücü fiyatları belirlenmektedir.