Step Motor Nedir? Çeşitleri Nelerdir? ve Nasıl Çalışır?

Elektromekanik bir alet olan step motor hakkında birçok soru sorulmaktadır. Biz de bu doğrultuda step motor ile ilgili merak edilenlere dair geniş kapsamlı bir blog yazısı hazırlamak istedik. Yazı boyunca ‘Step motor nedir?’, ‘Step motor çeşitleri nelerdir?’ ve ‘Step motorlar nasıl çalışır?’ gibi soruları yanıtlayacağız. Buna ek olarak step motorların yapısı ve kontrol sistemleri hakkında bilgi vereceğiz. Son olarak da step motorların fiyatlarını belirleyen etmenleri sıralayıp step motor fiyatları ile ilgili bilgi vereceğiz. Sizler için faydalı bir yazı olmasını umar, iyi okumalar dileriz.

Step Motor Nedir?

Step motorlar, elektrik enerjisini dönme hareketi ile fiziksel enerjiye dönüştüren ve açısal konumu adımlar halinde değiştirebilen elektromekanik aletlerdir. Birçok çeşidi bulunan step motorlar, yapılması planlanan operasyonların gerektirdiği niteliklere göre birbirinden farklı amaçlara hizmet edebilmektedir. Küçük ve büyük çaplı projelerde göre kapsamını dikkate alarak step motor çeşitleri arasından ihtiyaç duyulan güç faktörü dikkate alınarak tercih yapmanız halinde birçok projede step motorlardan yüksek verim elde edilecektir. Fırçasız motor olarak da adlandırılan step motorların çeşitleri ile ilgili detaylara yazımızın akışı içerisinde değineceğiz.

Step Motor ile Servo Motorun Farklılıkları

Servo motor ile step motorun temel anlamdaki farkı kontrol mekanizmalarının farklı olmasıdır. Step motorlar aşamalı olarak çalışır ve kontrolleri bu şekilde tamamlar. Step motorlar güç değerlerine uygun olarak çalıştırıldığı sürece konum kaybetmez. Dengeli bir çalışma prensibi olan step motorların dalgalanma yapması söz konusu değildir. Yüksek güç verilmesi gereken noktalarda step motor yerine servo motor kullanılması gereklidir. Yüksek devir yapabilen ve dinamik bir yapıya sahip olan servo motorların tutma tork değerleri bir hayli yüksektir. Maliyet noktasına bakıldığı zaman step motorlar servolara göre daha uygundur.

Performans ve güç isteği dikkate alınarak servo motor veya step motor tercihi yapmanız çalışmalarınızdan alacağınız verimi arttıracaktır. Servo motor veya step motor seçimi hakkında bilgi almak için Şahin Rulman ile iletişime geçebilirsiniz.

Step Motor Çeşitleri

Step motor türleri motorun iç yapısına bağlı olarak farklılık göstermektedir. Step motor çeşitleri aşağıdaki gibidir:

• İki fazlı step motorlar
• Unipolar step motorlar
• Bipolar step motorlar
• Sabit mıknatıslı step motorlar
• Değişken relüktanslı step motorlar
• Tek parçalı
• Çok parçalı
• Lineer step motorlar
• Hibrit step motorlar
• Hidrolik Step motorlar

Adım Motor Nasıl Çalışır?

Türkçe anlamı olan adım motordan da anlaşılacağı üzere adım halinde hareket eden bir motor çeşididir. Geri besleme sensörleri bulunmayan step motorlarda açık çevrim rahatlıkla çalışır ve hassasiyet gerektiren çalışmalarınızı yürütebilirsiniz. Step motorun çalışması sırasında atacağı adımlar açısal değerler üzerinden belirlenmektedir.Adım sayısının 360° ile bölünmesiyle çalışmada kaç adım atılacağı tespit edilmektedir. Elektronik anahtarlar aracılığı ile bobinlere enerji transfer edilir. Sonrasında rotor adı verilen kısım enerjiye sahip bobin mekanizmasının karşısında durur. Motorun ne kadar hareket ettirilmesi isteğine bağlı olarak bobinlere o kadar pals sinyalleri iletilir. Öte yandan dönüş açısı bu motorlarda farklılık göstermektedir. Pozisyon kontrolünün sağlanması gereken projelerde step motorlar tercih edilmektedir. Nitekim çalıştırırken ihtiyacınıza göre ayarlamanız bu motor türünü kullanma sürecinde önem arz eder.

Doğrudan kumanda edilemediğinden dolayı step motorun kontrolünün sağlanması için step motor sürücüsünün kullanılması gereklidir. Motorun tork, hız ve pozisyon gibi değerlerinin kontrolünün sağlanması ve step motorun sürülmesi için bilgisayar ortamına step motor sürücüsü bağlanmalıdır. Step motor sürücü ile step motora hassasiyet kazandırabilirsiniz. Step motor sürücüsünün ayarları motor ve sürücü modeline göre değişiklik gösterir ve bu doğrultuda modelinize göre özel ayarlamalar yapmanız gereklidir.

Step Motor Özellikleri

Step motor satın almak isteyenler için bir diğer husus ise step motorların teknik özellikleri konusudur.

• Step motorlar farklı boyutlarla sınıflandırılırlar (Örn; boyut 17),
• Step motorlarda hız motor çalışmadan evvel isteğe göre ayarlanabilmektedir. Öte yandan motor çalışmaya başlamasından itibaren hız nasıl ayarlandıysa öyle kalır, değişmez.
• Step motorlar üzerindeki kontrol, step motor sürücüleri aracılığı ile arttırılabilir.
• Uzun vadede düşünüldüğünde sahibine maliyet açısından kazanç sağlar. Nitekim motor yapısı kompleks olmadığından hem bakımı kolaydır hem de uzun ömürlüdürler.
• Sayısal kontrol sistemlerine uygun olacak şekilde geliştirilmişlerdir.
• Farklı ihtiyaçlara seslenen çeşitleri sunulmaktadır.

Step Motorların Kullanım Alanları

Yazımızın bu kısmında sizler için ‘Step motorlar nerelerde kullanılır?’ sorusuna cevap arayacağız. Son dönemlerde özellikle mikroişlemci teknolojilerin gelişmesi ve dijitalleşmenin artması ile birlikte step motorların önemi ve kullanım alanları artış göstermiştir. Küçük ya da büyük fark etmeksizin adım kontrolüne ihtiyaç duyulan tüm projelerde kullanılabilecek olan step motorlar özellikle konum kontrolünün yüksek dikkat gerektirdiği alanlarda tercih edilebilmektedir. Farklı çeşitleri olan adım motorların özellikleri kullanım alanına göre tercih edilmelidir. Kullanıcısına birçok fayda sunan step motorların başlıca kullanım alanları aşağıda sıralanmıştır:

• Gıda paketleme endüstrisi,
• Tıbbi cihazlar,
• Cnc tezgahları,
• Yazıcılar,
• Robotlar,
• Fabrika otomasyonları,
• Çiziciler,
• Disket sürücüler,
• Kart okuyucular gibi alanlarda kullanılmaktadır.

Step Motorların Avantajları

Birçok sektörde çeşitli amaçlara hizmet etmek üzere tercih edilen adım motorlar, kullanıcılarına birçok avantaj sunar. Yazımızın bu kısmında sizler için step motorların sunduğu avantajları maddeler halinde sıralayacağız.

• Servo motorların aksine geri besleme ihtiyaçları yoktur. Kontrolü açık döngülü olarak sağlanabilmektedir.
• Step motorların hareketlerinde pozisyon hatası yaşanmaz.
• Sayısal kontrol sistemlerine uygun olarak üretildiklerinden kontrolleri bilgisayar ve mikroişlemci gibi elemanlarla sağlanabilmektedir.
• Mekanik olarak kompleks bir yapıdan ziyade basit bir yapıya sahip olduklarından bakım için çok zaman ya da maddi kayba sebebiyet vermezler.
• Herhangi bir kusur meydana getirmeden çokça kez çalıştırılabilirler

Step Motorların Yapısı

Step motor yapısı temel olarak rotor, stator ve rulmanlardan meydana gelmektedir. Rulmanların temel fonksiyonu rotor kısmına bağlı şaftın daha rahat pozisyonda devinim göstermesini sağlamaktır. Step motor yapısının bileşenlerinden stator ise birden fazla kutba sahip olması ile ön plana çıkar. Bahsi geçen bu kutupların sayısı motorun cinsine göre değişiklik göstermekle birlikte, ortalama olarak 8 adettir. Öte yandan statorun polaritesi elektronik anahtar aracılığıyla kontrol edilir. Kontrolün sağlanmasının ardından statorun güney ve kuzey kutupları döndürülmektedir. Rotorun güney kutbu, statorun ise kuzey kutbu sıralı haldedir.

Rotorun mıknatıslığı ise sabit mıknatıs veya dış uyarım teknikleri aracılığıyla oluşturulmaktadır. Bu esnada sürekli mıknatıs oluşması sağlanabilmektedir. Adımlar aracılığı ile ortalama stator alanı dönmeye başlar. Akabinde ise rotor da yaklaşık olarak aynı adımlarla bu işlemi devam ettirir. Daha iyi seçicilik ortaya konması için ise step motordaki rotor ve stator kısımlarda küçük dişler oluşturulmaktadır. Ancak bu dişlerin birbirine değmemesine özen gösterilmelidir.

Step motorların yapısını oluşturan temel yapılardan olan rotor, stator ve rulman terimleri literatürde farklı isimlerle de adlandırılmaktadırlar. Stator endüktör olarak ve rotor endüvi olarak da adlandırılır. Dolayısıyla step motorların yapısını oluşturan temeller hakkında araştırma yaparken ya da bilgi alırken diğer adlarıyla karşılaşmanız kafanızı karıştırmamalıdır. Step motorun yapısını oluşturan bileşenler arasında yer alan rotor kısmı ise kendi içerisinde üç bileşenden meydana gelmektedir. Bunlar rotor 1, rotor 2 ve kalıcı mıknatıs olarak adlandırılmaktadır. Rotorun aksiyal yönde mıknatıslanması halinde rotor 1 kutuplandığında rotor 2’nin güneye doğru polarize olması sağlanır.

Step Motor Kontrol Sistemleri

Step motorlar almış oldukları sinyalleri dönme hareketine çevirerek istenilen yön ve açıda çevrilmesini sağlamaktadır. Step motorun adım açısı 360° üzerinden hesaplanmaktadır. Yani bir step motorun adımlarının kaç derece olduğunu tespit etmek istiyorsanız tam tur açısını adım sayısına bölmeniz gerekiyor. 36 adım atan bir step motor her adımında 10° lik adımlar ile ilerler. Yani 360° / 36 dan 10° ye ulaşabiliriz.

Step motorlar diğer motor türlerinden farklı olarak çalışmaktadır. Her bir step motor üzerinde 5 tane çıkış uç noktası bulunmaktadır. Bu uçların 4 tanesi ayrı ayrıdır bir tanesi de step motorda ortak uç olarak bilinmektedir. Step motorunuzda ortak ucu tespit edebilmek için Ohmmetre ile ölçüm yapmalısınız. Diğer motor çeşitlerinden farklı olan bir diğer yanı ise özel step motor sürücüleri ile kontrol edilmesidir. Direkt olarak enerji verildiği zaman kendiliğinden çalışma gösteremez. Step motorun özelliklerine uygun bir step motor sürücüsü ile gerekli komutlar verilerek çalıştırılmaktadır.

Step motorlar kontrol edilirken iletilen darbe akımlarına dikkat edilmelidir. Verilen darbe sıklığı step motorun çalışma hızı ile doğru orantılıdır. Step motora ne kadar sıklıkla darbe gönderirseniz step motor hızını da o kadar arttırmış olursunuz. Aynı zamanda bu akım sıralamasına da dikkat etmelisiniz. Çünkü akım uygulaması sırasında gönderilmeyen bir akım değerinde motor bir önceki değeri alacak bu da motorun kendini frenlemesine neden olmaktadır.

Step Motor Seçiminde Dikkat Edilmesi Gerekenler

Step motorlar ani dur-kalk hareketlerine ortalama değer 0,3 saniye bazında tepki verirler. Daha sert dur-kalk hareketleri için enkoderli step motor veya servo motor kullanılmasını tavsiye ederiz. Yine Seçilen step motorun Nm cinsinden değeri dur-kalk sertliğini arttırmaya yardımcı olur. Yanlış seçilmiş motor kuvveti kalkış ve duruşta pozisyon kaybı ve pulse kaçırma ile sonuçlanacaktır. Step motor seçiminde, step motorlarda enkoder ile feedback (geribesleme) olmadığı için gereken kuvvetin minimum 1,5 katı kadar büyük motor seçilmelidir. Başlangıçta mekanik parçalar yağlı ve tozsuz olduğu için sürtünme kuvvetleri az olsa da makinanın kullanıldığı ortamda zamanla toz ve pas yığılması dolayısı ile sürtünmeler artacağından zamanla pulse kaçırmalar başlayacak ve satış sonrası servis durumları meydana gelecektir.

Step Motor Fiyatları ve Fiyatı Etkileyen Faktörler

Step motorların fiyatlarına geçmeden evvel bu motorların fiyatlarını belirleyen başlıca etmenlere değinmekte fayda var. Bu faktörler arasında en önemlisi step motorun türüdür. Adım motorların fiyatlarını etkileyen diğer unsurlar arasında ise tutma torku, nema değeri, akım ve flanş ölçüsü gibi özellikler yer almaktadır. Projenizde istenilen gücü karşılaması açısından step motor değerlerini iyi bir şekilde tahlil etmeli ve bu doğrultuda step motor satın almalısınız.

Step motor akım değerleri 0.17 Nm ile 40 Nm arasında değişmektedir. Nema değerlerine göre ise step motor nema 14, step motor nema 17, step motor nema 23, step motor nema 24, step motor nema 34, step motor nema 42 step motor nema 52 olarak Nm değerleri, flanş ölçüsüne göre nema değerleri de değişiklik göstermektedir. Tüm bu detaylar step motor fiyatlarını belirleyen etmenler arasında yer almaktadır.

Step motorlar ile ilgili hazırladığımız blog yazısının sonuna geldik. Yazı boyunca step motorlar ile ilgili tüm merak edilenleri yanıtlamaya çalıştık. Step motor çeşitleri ve fiyatları ile ilgili herhangi bir sorunuz olması halinde bizlerle iletişime geçebileceğinizi hatırlatmak ister, iyi günler dileriz.