STM32F4 Discovery Step Motor Uygulaması

Arkadaşlar bu yazımızla birlikte,ilk önce step motorun yapısı hakkında bilgi edineceğiz.Ardından STM32F4 Discovery ile kontrolünü gerçekleştireceğiz.

Step(adım) motorlar çok yönlü,kalıcı ömürlü birçok uygulamada kullanılan motorlardır.Step motorlarda diğer motor türleri gibi elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirirler.Diğer türlerden farkı,diijital kontrollü olması ve her gönderilen pals için belli açıda dönmesidir.Bu özelliğinden dolayı bilgisayar destekli uygulamalarda sıkça kullanılmaktadır.

• Step motorlar,geri beslemeye ihtiyaç duymazlar.
• Açık çevrim olarak kontrol edilirler.
• Motor hareketlerinde konum hatası yoktur.Hata yalnız adım hatasıdır.
• Mekanik yapısı basit olduğundan bakım gerektirmezler.
• Bakımı kolaydır.
• Tasarım maliyeti ucuzdur.
• Otomatik kilitleme özelliğine sahiptir.
• Oldukça sağlam yapıya sahiptir.
• Yüke yeterli momenti sağlarlar.
• Hızı programlama ile ayarlanabilir.

Step motorların bazı dezavantajları da bulunmaktadır..

• Adım açıları sabit olduğundan hareketleri sürekli değil,darbelidir.
• Sürtünme kaynaklı yükler,açık döngülü kontrolde konum hatası meydana getirebilir.
• Güç ve momenti sınırlıdır.

Step motorlar sabit mıknatıslı ve karma mıknatıslı yapılara sahiptir.

Sabit mıknatıslı step motorlar,mıknatısın manyetik alan içerisinde hareket etmesi prensibine göre çalışır.Sargılara uygulanan sinyallere göre rotor hareket eder.Step motorlar genellikler kare dalga palsler ile enerjilendirilir.Rotorda oluşan tork,bobinlere uygulanan akımla doğru orantılıdır.Uygulanan akm ne kadar fazla ise,oluşan manyetik alan  o kadar fazla olur,dolayısıyla tork da artar.Bobin sargıları doyuma ulaşınca akım ve gerilim arttırılsa dahi tork artmaz.

Karma(Hybrid) step motorlarda rotor,iki tane aynı doğrultuda olan silindir paslanmaz çelik şafta(mil) monte edilmesiyle oluşur.Böylece rotorun bir ucu kuzey (N)diğer ucu güney (S) polaritesini belirtir.Rotor silindiri dişlere sahiptir.

Step motorlar genelde 4,5,6 uçlu olarak piyasada bulunur.5 uçlu bir step motorda bir uç ortak uçtur.6 uçlu bir step motorda 2 uç ortak uçtur.

Motora bir pals uygulandığında,rotorun hareket edebileceği açı miktarına adım açısı denir.Piyasadan step motor alınırken adım açısına göre alınır.Örneğin 1,8 derece adım açısına sahip step motor 360 derece için 200 adım hareket ettirilir.Adım açısı ne kadar küçük olursa motor o kadar hassas kullanılabilir.

Step motorları uyartım şekilleri aşağıdaki gibidir.

• Tek Fazlı Uyartım
• İki Fazlı Uyartım
• Karma Uyartım

Motor sargılarının sadece birinin uyartıldığı mod tek fazlı uyartımdır.Bu modda motor tam adımlık bir hareket yapar.

Motor sargılarının ikisinin sırayla aynı anda uyartıldığı mod iki fazlı uyartımdır.Bu modda güç kaynağından çekilen güç tek fazlı uyartıma göre  2 kat fazladır.Bu modda da motor tam adım hareket yapar.

Hem tek faz hem de iki fazın uyartıldığı şekil karma uyartımdır.Bu uyartımda motor yarım adımlık hareket  yapar.

Tam adım

Yarım Adım

Adım motor sürme işlemlerinde mikrodenetleyici tarafından lojik-1 veya lojik-0 değerleri bobinlere uygulanır.Fakat STM32F4 Discovery çıkışından sınırlı akım vermektedir.Bu akım değeri step motoru sürmek için yeterli değildir.Bu sebeple denetleyici ucundan gelen akım yükseltme işlemine tabi tutulmalıdır.Bu işlem için transistörlerden faydalanılabilir.Fakat bunun yerine tümleşik entegre kullanılabilir.ULN2003 entegresi step motor sürücü entegresi olarak yaygın kullanılmaktadır.

ULN2003

50V/500mA’e kadar kullanılabilir.ULN2003 entegresi içinde 7 adet NPN tipi darlington transistör çifti  ve her transistör çifti ve her transistör çifti çıkışında zıt EMK’yı önlemek için bir diyot barındırır.

STM32F4 Discovery ile ULN2003’ün bağlantısı aşağıda gösterilmektedir.