DC Motor Sürücü

DC MOTOR SÜRÜCÜ

     Sürücü sistemler gerek otomasyonda, gerekse bir çok endüstriyel uygulamada oldukça önemli bir yere sahiptir. Bu yazıda DC motor sürücü devresi tasarlamaya çalışacağız. Uzun ve faydalı bir yazı olmasını umuyorum, hadi başlayalım ! 

    Neden DC motor sürücüler ? 

    DC motor sürücüler yapı olarak basit, maliyet olarak ise ucuzdurlar. Sıkça kalkış, duruş, frenleme ve devir yönü değişimi gerektiren uygulamalarda kolaylıkla kullanılabilir. Ayrıca DC motor sürücüsünün hız ve moment kontrolü indüksiyon motorlarına göre daha basittir. 

    Mikrodenetleyicilerin, PLC'lerin çıkışları tek başına DC motorları sürmek için yetersizdir. Bu yüzden bu motorları sürmek için çıkışlarını yükseltmek gerekir. Bunun için ise transistör, FET gibi yarı iletken anahtarlama elemanları kullanılır. DC motorların sürülmesinde ise biz transistörleri kullanacağız. Bu yüzden ilk olarak transistörlerin çalışma prensibini ve ne işe yaradığını öğrenmeliyiz.

     Transistörler başta da dediğimiz gibi yarı iletken anahtarlama elemanlarıdır. 3 ana kısımdan oluşur. Bunlar ; base, emittör ve collector'dür. Base'e uygulanan küçük bir akımla emittör ve  collector arasında daha büyük akımların geçmesi sağlanır. 

    Şekilde proteus'da çizilmiş bir BJT devresi görülmektedir. R1 direncinin bağlı olduğu giriş Base'dir. Base'e küçük bir akım uygulandığı zaman collector ve emittör arasındaki R2 direncinden daha büyük bir akım geçer. Şimdi ise proteus üzerinde BJT ile dc motor sürmek için gerekli devreye bakalım ;

     Şekilde BJT'nin girişine 5 V gerilim uyguladığımız zaman motorun dönmeye başladığını gördük. 0 V uygulandığında ise motorumuz durdu. Transistörler tek kutuplu elemanlar olduğu için motor yönünü değiştirmek istediğimizde tek bir transistör yeterli olmaz. Ani frenleme, ileri- geri yönde hareket ettirmek 2 yada 4 tane transistöre ihtiyaç duyarız. 4 transistörlü H- Bridge devreleri Dc Motor sürmek için geliştirilmiştir. Elektrik-Elektronik mühendisliğinde önemli bir yere sahiptir.

     

     Proteus'da H - Bridge Dc motor sürücümüzü kurmuş bulunmaktayız. H Bridge'de dc motoru ileri geri yönde sürmek için bazı yöntemler geliştirilmiştir. Bunlar şu şekilde sıralanır ;

    1 ) Q3 ve Q4 transistörlerine girişine lojik-1, Q2-Q5 transistörlerinin girişine lojik-0 uygulanırsa motor sağa tarafa doğru dönmeye başlar.

    2 ) Q2 ve Q5 girişleri lojik-1, Q3-Q4 girişleri lojik-0 olursa motor sola doğru dönmeye başlar. 

   3 ) Q2 ve Q3 aynı anda lojik-1 veya Q4 ve Q5 aynı anda 5V ile beslenirse 12 V kısa devre ile toprağa akabilir. Devre asla bu şekilde çalıştırılmamalıdır. Aksi taktirde sürücümüz ve motorumuz yanabilir.

   4 ) Q3 ve Q5 transistörleri aynı anda devreye sokulursa motor iki taraftan + gerilimle beslenir ve motor mili kilitlenir. Bu ANİ FRENLEMEDİR.

   5 ) Q2 ve Q4 transistörlerine lojik-1 girişi uygulanırsa motor boşa geçer ve kendi kendine devir sayısını azaltarak durur.


     Transistörler enerji depolayan elemanlardır. Kendi içerisinde depolanan enerjinin boşaltılması gerekir. Eğer içinde depolanan enerji boşaltılmazsa transistörler sürekli çalışmak zorunda kalır. Ayrıca açma-kapama anında indüklenen gerilim transistörlerin besleme geriliminden bile fazla olabilir. Bu da transistörler üzerinden ters akım akmasına ve yine devrenin yanmasına sebep olabilir. Tüm bu sorunları ortadan kaldırmak için transistörlere ters yönde diyotlar bağlanmalıdır.

  

   

     H Bridge köprüsünü şimdilik bir kenara koyalım. Şimdi DC Motor sürmek için piyasada en çok kullanılan 2 entegre olan L293D ve L293B sürücülerini inceleyelim.

L293B - L293D

     L293B ve L293D sürücüleri motoru ileri geri yönde sürmek için kullanılan 16 pinli entegrelerdir. Bu entegrelerin her 2 tarafı ayrı ayrı motor sürebilir. L293D motor sürücüsü, L293B motor sürücüsüne göre daha az güçlüdür. L293B 1,2 ampere kadar akım çekebilir, 2 ampere kadar zorlanma akımına dayanabilir. L293D ise 0,6 ampere kadar akım çekebilir, zorlanma akımı 1,2 amperdir. Ayrıca bu iki entegre de5 ila 36 V arasında çalışan DC motorları sürebilirler.

     Bu entegrelerle eğer bir motor sürülmek istenirse Enable 1 girişine 5 volt, Enable 2 girişine ise 0 volt bağlanır. Eğer 2 motor sürülmek istenirse iki girişe de 5 volt bağlanmalıdır. Ayrıca eğer hız kontrolü yapılmak istenirse enable girişlerine PWM sinyalleri uygulanır. Biz uygulamamız da hız kontrolünü de gerçekleştireceğiz. PWM sinyalleri üretmek için ise Arduino Uno kullanacağız. Motoru ileri yönde sürmek için İnput 1 girişine 5 volt, İnput 2 girişine ise 0 volt bağlanır. Ters yönde sürmek için tam tersi işlem uygulanır. Entegrenin bacaklarına bağlı pinler aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

          Şimdi fritzing şemamıza geçelim ;

     Dediğimiz gibi tek bir motor sürmek istediğimiz için L293D'nin tek bir tarafını kullandık. Şimdi adım adım bağlantıları açıklayalım ;

    1 ) Entegre üzerinde pinlerin sayılması çentikten itibaren sırasıyla 1,2,3.. olarak gider. 

    2 ) 3. ve 6. pinlere Dc motorumuzun kablolarını bağladık.

    3 ) 4. ve 5. pinlere Arduino üzerinden elde ettiğimiz toprak hattına bağladık. ( Burada PWM sinyali üretmek için Arduino seçtiğimiz için kolaylık, başka bir mikrodenetleyici yada elektronik devre tercih edilebilir. )

   4 ) 2. ve 7. pinler motoru ileri - geri yönde sürmek için kullanıldığından bunları bir adet switch butonun pinlerine bağladık. Switch buton 3 uçlu bir butondur.

   5 ) Switch butonun ortadaki bacağını 5 volt'a bağladık. Bu şekilde butonun enerjilenmesini sağladık.

   6 ) Potansiyometre uçlarını Arduino'umuza bağladık. Ben Dc motor da hız kontrolü de gerçekleştirmek istediğim için PWM sinyali üreten 3 numaralı dijital pini entegre üzerinde 1 numaralı pine bağladık. Eğer PWM sinyalleri kullanılmazsa 1 numaralı pine 5 volt bağlanır.

   7 ) Son olarak 8.pine moturu hangi gerilimde sürmek istiyorsak o gerilimde bir batarya bağladık. Ben temsili olarak 9 Volt'luk bir pil bağladım.

    8 ) Mikrodenetleyici üzerinde 5 voltluk gerilimin kısa devre olmaması için butona 2 adet pull-down direnci bağlandı.