Step motorlar, küçük adımlar halinde istenildiği kadar döndürülebilen ve güç devam ettiği sürece durduğu zamanlarda bile pozisyonunu sıkıca koruyabilen motorlardır. Tam bir dönüş turunu hassas bir şekilde eşit adımlarla kat ederler. Bu yüzden yazıcılar gibi hassas konumlandırma isteyen her alanda kullanılır.

Step motor adım adım hareket ettirilebilen ve elektrik palslerini bağımsız mekanik hareketlere çeviren elektromekanik bir hareket elemanıdır. Step motor, rotorun etrafında bir halka oluşturan 4 bobinden oluşur. Bu bobinler sabit ve statik oldukları için stator olarak bilinirler. Her bir bobin, herhangi bir mikrodenetleyici ile kontrol etmeyi kolaylaştıran +5V olarak derecelendirilmiştir. Step motora uygulanan palsler doğru sırada geldiği sürece motordaki şaft döner. Dolayısıyla uygulanan palslerin dönüş yönü şaft dönüş yönüyle doğrudan ilgilidir. Şaft dönüş hızı giriş pals frekansına bağlıdır. Motor konumu giriş palsleri izlenerek bulunabilir. Step motor hareketsiz haldeyken bile tam tork ile yükü tutmaya devam eder. Step motorlar asansör devrelerinde, DVD oynatıcılarda, üç boyutlu yazıcılarda ve birçok robotik uygulamalarda kullanılır.

Görsel 1.1: Step motorun çalışma prensibi

Step motorlar kablo sayısına göre bipolar (çift kutuplu) ve unipolar (tek kutuplu) olmak üzere 2’ye ayrılır.

Bipolar step motorların genellikle 4 kablo çıkışı vardır. Bipolar step motorlar, unipolar step motorlarda olduğu gibi ortak merkez bağlantıya sahip değildir. Bunun yerine 2 bağımsız bobin setine sahiptir. Bipolar motorlar, kablolar arasındaki direnç ölçülerek tespit edilebilir.  Eşit dirence sahip iki bobin çift vardır. Birbiriyle bağı olmayan motor bobin çıkış uçları arasında yapılan ölçümde açık devre görülmelidir.

Unipolar bir step motor 5 veya 6 kabloya sahiptir. 5 kablolu unipolar step motorda kablolardan biri ortak merkez bağlantıdır.

28 BYJ-48, robotik ve elektronik projelerde kullanabilen redüktörlü unipolar bir step motordur. 4 fazlı olup çalışma gerilimi 5 V’tur. Çalışma frekansı 100 Hz’dir. Adım açısı 5,625°/64’tür. Başka bir deyişle her seferinde bir adım atarak (360/5,625) 64 adımda bir dönüşü tamamlar. Bir adımda 5,625 derece mesafe kat eder. Bu kademeli motor, tam adım modunda da kullanılabilir. Tam adım modunda, her adımın açısı 11,25 derecedir. Yani motor bir devrini (360/11,25) 32 adımda tamamlar. Motor ayrıca 1/64 devir düşürücüye (64:1 dişli oranı) bağlıdır. Çıkışın bir tam tur dönmesi için 32 x 64 = 2048 adım atması gerekir. Bir adım ileri veya geri gitmek için motorun bobinleri belirli bir sırayla enerjilenir.

Görsel 1.2: Redüktörlü unipolar step motor, ULN2003A sürücü kartı, step motor pin yapısı

Bağlantı kablosu renkleri aşağıda verilmiştir.

• 1.bobin turuncu
• 2.bobin pembe
• 3.bobin sarı
• 4.bobin mavi
• 5.kablo kırmızı (+5V)

Step motorları sürmek için ULN2003, L298N vb. sürücü entegreleri kullanılır. Görsel 1.3’te görülen step motor sürücü kartında ULN2003A entegresi mevcuttur. Kart üzerinde 4 adet LED diyot ve 4 adet kontrol pini bulunur. 4 adet LED diyot, adım gösterge LED’leridir. Anlık olarak motorun hangi sarımlarına güç verildiği görülebilir. 4 adet kontrol pini motor giriş soketi şeklindedir. Bu pinler sayesinde step motorun sürülmesi gerçekleştirilir. ULN2003A entegresi, 7 adet TIP120 darlington transistör sürücü devresi içerir. Bir darlington çifti, iki adet transistörden oluşur ve ikinci transistör birinci transistörün çıkış akımını yükseltir. ULN2003A, DIP16 kılıfa sahiptir. Çalışma gerilimi 5 – 12 V’tur. ULN2003A, iki kanala sahip olup her bir kanal için 500 mA akım sağlar. Endüktif yükleri sürerken oluşan zıt emkları önlemek için kırpıcı diyotlara (koruma diyodu) sahiptir. Step motoru kontrol etmek için bobinlere spesifik bir sırada voltaj verilmelidir. Step motorlar içlerindeki bobin yapıları sayesinde bağlantılarına belirli bir sırayla 1 veya 0 gönderilerek döndürülür.

Görsel 1.3: 28 BYJ-48 redüktörlü unipolar step motor sürücü kartı

28BYJ-48 step motorunun 5 V ve 12 V olarak iki farklı çeşidi vardır. Step motorların çoğu Arduino pinlerinden güç alamayacak kadar yüksek akım çeker. 28BYJ-48 step motorunun 5 V’luk modeli kısa bir USB kablosu kullanılması halinde Arduino üzerinden ucu ucuna beslenebilir. Daha güçlü modeller için ayrı bir güç kaynağı kullanılmalıdır.

28BYJ-48 kademeli motor, yüksek akım tüketir. Bu nedenle motoru Arduino gibi bir mikrodenetleyiciyle kontrol etmek için ULN2003 gibi bir sürücü entegresi kullanılması gerekir. Yüksek akım ve yüksek gerilim kapasitesi nedeniyle ULN2003, tek bir transistörden daha yüksek akım kazancı sağlar. Böylece bir mikrodenetleyicinin düşük gerilim ve düşük akım çıkışının daha yüksek akımlı bir step motoru sürmesini sağlar. Örneğin, çalışması için 9V ve 300mA'e ihtiyaç duyan bir step motor, Arduino tarafından çalıştırılamaz. Bu nedenle, ULN2003 entegresi step motor için yeterli akım ve gerilim kaynağına bağlanır. 5V ve 80mA'dan daha fazla güç gerekiyorsa, ULN2003 sürücü entegresi kullanılmalıdır. Step motora doğrudan Arduino'dan güç verilmesi önerilmez.

28BYJ-48 redüktörlü step motor, Stepper.h kütüphanesiyle çalışır.

Uygulamaya Ait Şema, Bağlantı Şekli ve Görseller

Görsel 1.4: Arduino Uno ile redüktörlü unipolar step motor ve sürücü bağlantı şeması

Görsel 1.5: Arduino Uno ile redüktörlü unipolar step motor uygulaması devre şeması

Görsel 1.6: Arduino Uno ile redüktörlü unipolar step motor uygulaması devre şeması (KiCad 7.06 ile çizilmiştir)

Görsel 1.7: Arduino Uno ile redüktörlü unipolar step motor uygulaması breadboard bağlantısı

Malzeme Listesi

Sıra No	Adı	Özelliği	Miktarı
1	Arduino Uno R3	-	1 Adet
2	Redüktörlü step motor	28BYJ-48	1 Adet
3	Step motor sürücü kartı	ULN2003A	1 Adet
4	Breadboard	830 pin	1 Adet
5	Jumper kablo	Erkek-erkek	-

 

Uygulamaya Ait Kod

Uygulamanın Proteus Simülasyonu

Bu internet sitesi içeriğinde yer alan tüm eserler (yazı, resim, görüntü, fotoğraf, video, müzik vb.) İlhan DEMİR'e ait olup, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunu ve 5237 sayılı Türk Ceza Kanunu kapsamında korunmaktadır. Bu hakları ihlal eden kişiler, 5846 sayılı Fikir ve Sanat eserleri Kanunu ve 5237 sayılı Türk Ceza Kanununda yer alan hukuki ve cezai yaptırımlara tabi olurlar. İlhan DEMİR, yasal işlem başlatma hakkına sahiptir.