Step Motor Nasıl Seçilir? NEMA 17, NEMA 23, Tork ve Sürücü Seçimi

Step motor seçiminde önce yükün gerektirdiği tork ve hız belirlenir, ardından bu torku veren motor ve motorun faz akımını karşılayan sürücü seçilir. NEMA numarası torku değil, motorun ön flanş ölçüsünü gösterir: NEMA 17 yaklaşık 42 mm, NEMA 23 yaklaşık 57 mm'dir. Tork için tutma torkuna ve tork-hız eğrisine bakılır.

NEMA 17 ve NEMA 23 ne demek?

NEMA, ABD'deki National Electrical Manufacturers Association kuruluşunun boyut standardıdır ve step motorlarda ön flanşın kenar ölçüsünü inç cinsinden gösterir. NEMA 17 yaklaşık 1,7 inç (42 mm), NEMA 23 yaklaşık 2,3 inç (57 mm) flanşa sahiptir. Bu numara montaj ölçüsünü verir; tork, akım veya gerilim hakkında bilgi vermez.

 

NEMA 17 motorlar 34, 40, 48 veya 60 mm gibi boylarda bulunur ve model kodundaki rakam çoğu zaman bu boyu gösterir (42BYGH40 gibi). Gövde uzadıkça tork genellikle artar. Mil çapı NEMA 17'de genellikle 5 mm, NEMA 23'te 6,35 mm veya 8 mm'dir; kaplin ve kasnak almadan önce datasheet'i kontrol edin.

Step motor torku nasıl okunur?

Datasheet'teki temel değer tutma torkudur (holding torque): motor anma akımıyla enerjili dururken milin zorla döndürülebilmesi için gereken torktur. Motor hızlandıkça kullanılabilir tork düşer; hareketteki tork için üreticinin tork-hız eğrisine bakılır.

Birimler: 1 N·m = 100 N·cm ≈ 10,2 kg·cm. NEMA 17 motorların tutma torku tipik olarak yaklaşık 0,2-0,7 N·m, NEMA 23 motorlarınki yaklaşık 0,4-3 N·m aralığındadır; kesin değer model ve gövde boyuna göre değişir.

Gereken tork nasıl hesaplanır?

Kayış-kasnak sisteminde gereken tork, kuvvet ile kasnak yarıçapının çarpımıdır: T = F × r. Ekseni hareket ettirmek için 20 N kuvvet gerekiyor ve kasnağın etkin yarıçapı 6 mm (0,006 m) ise T = 20 × 0,006 = 0,12 N·m olur. İvmelenme ve sürtünme için yaklaşık iki kat pay bırakılınca 0,25 N·m civarı gerekir; tork-hız eğrisi çalışma hızında bunu karşılıyorsa orta boy bir NEMA 17 yeterlidir.

Adım açısı ve mikro adım ne işe yarar?

Adım açısı, motorun her tam adımda döndüğü açıdır; yaygın hibrit step motorlarda 1,8° olup tam tur 360 / 1,8 = 200 adımdır. 0,9° motorlar ise turda 400 adım atar.

Mikro adım (microstepping), sürücünün faz akımlarını kademeli değiştirerek bir tam adımı küçük parçalara bölmesidir. 1/16 mikro adımda 1,8°'lik motor turda 200 × 16 = 3200 adım atar. Mikro adım titreşimi ve gürültüyü azaltır, düşük hızda hareketi yumuşatır. Ancak yük altında motor her mikro adımın tam konumuna oturmayabilir; çözünürlük artışı konum doğruluğunun aynı oranda arttığı anlamına gelmez. Ayrıca aynı hız için denetleyicinin çok daha yüksek frekansta adım darbesi üretmesi gerekir.

Bipolar ve unipolar step motor farkı nedir?

Bipolar motorda her fazda tek sargı vardır ve sürücü akımın yönünü değiştirir; unipolar motorda sargının orta ucu vardır ve akım sargının yarısından tek yönde akar. Bipolar motor aynı boyutta daha yüksek tork verir ama H-köprülü sürücü ister.

• 4 kablolu motorlar bipolardır ve A4988, DRV8825, TB6600 gibi sürücülerle kullanılır.

• 6 kablolu motorlar unipolar kullanılabilir; orta uçlar boşta bırakılarak bipolar sürücüyle de çalıştırılabilir.

• 8 kablolu motorların sargıları seri veya paralel bağlanarak bipolar kullanılabilir.

• 28BYJ-48 gibi 5 V redüktörlü küçük motorlar unipolardır ve genellikle ULN2003 kartıyla sürülür.

Kablo renkleri üreticiye göre değiştiği için 4 kablolu bir motorun uçlarını ölçerek bulmak daha güvenlidir:

1. Motoru sürücüden ayırın ve multimetreyi direnç (Ω) kademesine alın.

2. Bir kabloyu sabit tutup diğerleriyle tek tek ölçün.

3. Birkaç ohm ile birkaç on ohm arası değer okunan iki kablo aynı sargıya (aynı faza) aittir.

4. Kalan kabloları ölçerek ikinci fazı doğrulayın; farklı fazların uçları arasında süreklilik görülmez.

Step motor sürücü akımı ve besleme gerilimi nasıl ayarlanır?

Sürücü akımı motorun faz akımını (ör. 1,5 A/faz) aşmayacak şekilde ayarlanır, besleme gerilimi ise etiketteki gerilimden yüksek seçilir. Modern sürücüler akımı kıyıcı (chopper) yöntemle sınırlar, böylece sargı akımı ayarlanan değerde kalır. Etiketteki 2,8 V veya 5,7 V gibi değerler sargı direnci ile anma akımının çarpımıdır, besleme gerilimi değildir.

A4988 ve DRV8825'te Vref ayarı

Bu kartlarda akım, trimpot ile ayarlanan referans gerilimi (Vref) üzerinden belirlenir:

• A4988: I = Vref / (8 × Rs)

• DRV8825: I = Vref / (5 × Rs)

Rs, kart üzerindeki akım algılama direncidir ve karta göre değişir (R100 yazan direnç 0,1 Ω'dur). Örnek: Rs = 0,1 Ω olan bir A4988 kartında 1 A için Vref = 1 × 8 × 0,1 = 0,8 V; aynı dirençli bir DRV8825 kartında Vref = 1 × 5 × 0,1 = 0,5 V olur. Ayarı motorun anma akımının biraz altında yapıp motor ve sürücü sıcaklığını kontrol edin. TB6600 gibi kutulu sürücülerde akım, üzerindeki DIP anahtarlarla kademeli seçilir.

Sürücü enerjiliyken motor kablosunu takıp çıkarmayın; sargıda oluşan endüktif gerilim sürücüyü kalıcı olarak bozabilir.

Besleme gerilimi hızı nasıl etkiler?

Sargı endüktansı akımın her adımda anma değerine yükselmesini geciktirir; hız arttıkça akım hedefe ulaşamadan yön değiştirir ve tork düşer. Yüksek besleme gerilimi akımı daha hızlı yükseltir; bu yüzden aynı motor 12 V yerine 24 V ile beslendiğinde tutma torku değişmese de yüksek hızlarda belirgin şekilde daha fazla tork verebilir. Besleme, sürücünün üst sınırının altında pay bırakılarak seçilmelidir, çünkü dışarıdan çevrilen motor sürücüye gerilim geri basabilir.

A4988, DRV8825 ve TB6600 hangi motorla kullanılır?

A4988 ve DRV8825 küçük ve orta NEMA 17 motorlar, TB6560 ve TB6600 gibi soğutuculu sürücüler NEMA 23 ve yüksek akımlı NEMA 17 motorlar için kullanılır. Görsu Elektronik'te step motorlar kategorisinde NEMA 11'den NEMA 23'e farklı boyutlar bulunur; A4988, DRV8825, TB6560 ve TB6600 sürücüler ile 28BYJ-48 ve ULN2003 seti ise diğer Arduino çeşitleri altında yer alır.

 

Değerler karta göre değişebilir. Yaygın L298 modülleri akım sınırlaması yapmadığı için düşük sargı dirençli NEMA 17 motorlarda verimsizdir ve aşırı ısınır.

 

Step motor neden adım kaçırır?

Step motor, gereken tork o anda verebileceği torku aştığında adım kaçırır. En sık nedenler düşük ayarlanmış sürücü akımı, tork-hız eğrisine göre yüksek hız veya ivme, düşük besleme gerilimi, mekanik sıkışma ve belirli hızlarda oluşan rezonanstır. Açık döngü çalışan step motor kaçırdığı adımı bilmez; konum kaybı kritikse enkoderli kapalı döngü sistemler değerlendirilmelidir.

Sık Sorulan Sorular

Step motor sürücüsüz çalışır mı?

Hayır. Sargılara sırayla ve doğru yönde akım verilmesi gerekir; bunu sürücü yapar. Arduino gibi bir kartın pini sargı akımını karşılayamaz ve doğrudan bağlantı kartı bozabilir.

Step motor kaç volt ile çalışır?

Etiketteki gerilim besleme değeri değildir. Motor, akım sınırlamalı sürücüyle genellikle 12-24 V, büyük motorlarda daha yüksek gerilimle beslenir; üst sınırı sürücü belirler.

NEMA 17 mi NEMA 23 mü seçilmeli?

Karar, tork-hız eğrisindeki çalışma noktasına göre verilir. Payıyla birlikte gereken tork 0,5 N·m civarını aşmıyorsa NEMA 17 genellikle yeterlidir; ağır eksenler ve CNC router için NEMA 23 tercih edilir.

Step motorun ısınması normal mi?

Step motorlar dururken de akım çektiği için belirgin şekilde ısınır ve bu çoğu zaman olağandır. İzin verilen sıcaklık datasheet'te yazar; aşırı ısınmada önce sürücü akım ayarı kontrol edilmelidir.

Görsu Elektronik'te NEMA 11, NEMA 17 ve NEMA 23 step motorların yanında A4988, DRV8825 ve TB6600 gibi sürücüleri ve montaj braketlerini inceleyebilirsiniz. Motoru seçmeden önce yükün torkunu ve hızını hesaplamak, sürücü ve besleme seçimini de kolaylaştırır.