Elektrikli Motorlar ve Özellikleri
Elektrikli motorlar genel olarak elektrik enerjisini hareket enerjisine çeviren aygıtlardır. Temelleri 1800'lü yılara dayanır. Motorlar çalıştıkları gerlim türlerine göre AC ve DC motorlar olarak ikie ayrılırlar. DC motorlar daha çok pil, akü, dinamo gibi kaynaklardan güç alırlar. DC motorları alternatif akıma (örneğin şehir elektriği) bağlayarak çalıştırmak için, adaptörler ve güç kaynaklarını kullanabilirsiniz. Bu aletler alternatif akımı, doğru akıma çevirirler.
(Resim wikimedia.org'dan alınıp düzenlenmiştir)
Fırçalı motorlar yaygın kullanılan bir motor türüdür. Temel yapı olarak, pozitif ve negatif iki kutup mıknatısın arasındaki motor miline sarılmış metal tel sargısından oluşur. Tel sargısına yani bobinlere fırça tabir edilen kömürle elektrik akımı verilerek, komutatörün mıknatıslarla ters yönde elektrik akımı yüklenmesi sağlanır. Böylelikle rotorun bobinlerinin stator mıknatıslarla manyetik etkileşime girmesi sağlanarak şaftın dönmesi sağlanır. Akımın + ve - yönleri değiştirilerek motorun dönme yönü değiştirilebilir. Ayrıca verilen gerilim arttıkça dönme hızı da artar. Fırçalı motorların kömürlerinin aşınmasından dolayı zamanla performansları düşer.
Fırçalı motorların kömürü eridikçe yenilenmesi gerekir. Yani bakım gerektirir. Fırçalı motorların artı yönü ise suya dayanıklı olmalarıdır.
(Resim wikimedia.org'dan alınmıştır)
Bünyesinde Fırça ve kollektör bulunmayan elektrikli motorlardır. fırçasız motorların fırçalı motorlardan bir deiğer farkı, tel sarımının fırçalı motorda rotorda(hareketli kısım) , fırçasız motorlarda ise statorda (sabit kısım) olmasıdır. Fırçasız motorlar BLDC (brushless dc motor) kısaltmasıyla kullanılır. Fırçasız motorların çalışma devri ESC(Electronic Speed Contoller) denen devrelerle kontrol edilir.
Fırçalı motorlarda aşınacak kömür, kollektör gibi parçalar olmadığı için daha uzun ömürlüdür. Fırçalı motorlara göre daha yüksek verim ve tork elde edilebilmesine karşın pahalı motorlardır. Özellikle küçük alanda fazla güç isteyen işlerde fırçasız motorlar tercih edilir. Fırçasız motorlar;
gibi alanlarda ve projelerde kullanılabilirler.
Adım motoru olarakta adlandırılan step motorlar, adım adım hassas açılarda ve değişken hızlarda dönen motorlardır. Hem AC hem DC versiyonları bulunur. Step motorları örneğin 5°, 45° , 18° gibi açılarla değişik hızlarda döndürebilirsiniz. Step motorların adım hassasiyetleri adım yapısına göre değişir. Örneğin 400 adımlı bir step motorun bir tam dönüşündeki adım açısı 360°/400=0,9°'dir.
Step motorların servo motorlardan temel farkı bünyeinde kontrol devresi ve sensör bulundurmamasıdır. Step motorlar motor sürücü devresi kontrolünde çalışırlar, doğrudan arduino gibi mikrodenetleyiciye bağlanmazlar. Çünkü step motorun ihtiyaç duyduğu enerjiyi sağlamada Arduino yetersiz kalır. Motor sürücü devresi arduino gibi bir mikrodenetleyici kontrolünde çalışır ve step motorun dönüş yönü, hızı, açısı gibi değişkenler mikrodenetleyiciden gönderilen sinyallerle belirlenir. Step motorun türüne göre kullanılacak motor sürücü devresi de değişir.
Aşamalı ve yüksek hareket hassasiyeti gerektiren projelerde step motorlar tercih edilir. Step motorlar;
Kamera tutucu uygulamaları
gibi hassas hareket gerektiren alanlarda kullanılırlar.
Step motorların çalışma prensibi hakkında harika bir video aşağıdaki bağlantıda mevcuttur:
Servo motorlar genel olarak bünyesinde dc veya ac motor, potansiyometre ve motor sürücü devresi bulunduran, ekstra sürücü kartı gerektirmeyen, açısal dönüşlere olanak tanıyan motorlardır. Servo motorları çalışma prensibi basitçe anlatılacak olursa, motora bağlı potansiyometre, motorun hareketiyle ilgili bilgileri kontrol devresine aktarır. Arduino gibi bir mikrodenetleyici de servo motorun dönmesi gereken açı bilgisini sinyal kablosuyla servo motordaki kontrol devresine aktarır. Kontrol devresi de servo motorun o an bulunduğu açıyı ve dönmesi gereken açıyı göz önüne alarak gereken dönme geriliminin motora verilmesini sağlar. Bu bakımdan servo motorların step motorlardan daha akıllı motorlar olduğunu söyleyebiliriz. Servo motorların kullanım amacına bağlı olarak farklı özelliklerde(tork, boyut, çalışma hızı, çalışma voltajı gibi) çeşitleri vardır.
Hızlı işlem gerektiren veya yüksek tork gerektiren, belirli açılarda hareket değişikliği içeren projelerde servo motorlar tercih edilir. Özellikle son dönemlerde yapay zekanın gelişimiyle servo motorların da kullanım alanı artmıştır.
İnsansı robot projeleri
ve bunlar gibi hareketli projelerde servo motorlar sıklıkla kullanılırlar.
Servo motor çalışma sistemi hakkında aşağıdaki bağlantılarda güzel anlatım ve örnekler bulunmaktadır: