|
BİLGİSAYAR KONTROLLÜ BASKI DEVRE KARTI DELME MAKİNESİ
(CNC PCB DRILLING MACHINE)
MAXIMUS'un Hikayesi-3
Projede, maliyeti minimumda tutmak ve sistem
tasarımını basitleştirmek için step motorlar tercih edilmiştir. 3 eksen için 3
step motor kullanılmıştır. Motorların hepsi elden çıkma olup hurdacılardan
alınmıştır.
Motor özellikleri:
X ekseni: ORIENTAL MOTOR 1.8° 5.4V 1.8A 6-kablolu
Y ekseni: ORIENTAL MOTOR 1.8° 5.4V 1.8A 6-kablolu
Z ekseni: SHINANO KENSHI 1.8° 12V 0.4A 6-kablolu
CNC işlerinde kullanılacak step motorlarda dikkat edilmesi gereken en önemli
özellik motor voltajının 2-5V gibi düşük değerlerde olmasıdır. Bu tip motorlar
iç dirençleri düşük olduğu için daha az ısınmakta ve daha yüksek hızlarda
sürülebilmektedir.
Step motorlar bobin sarımlarından oluştuğu için belirli bir indüktans değerine
sahiptir. Bu değer motor bobinine voltaj uygulandığında akımın istenilen değere
ulaşma süresini t=5*(L/R) kadar geciktirir. Bu etkiden dolayı yüksek anahtarlama
hızlarında bobin akımı istenilen değere ulaşamadan bir sonraki adıma geçilir.
Motorun torku üzerinden geçen akımla doğru orantılıdır. Dolayısıyla yüksek
hızlarda motor torku hızlı bir şekilde düşer. Tork düşüşünü minumumda tutmak
için bir motor sürücüsü en kısa zamanda bobin üzerinde öngörülen akıma ulaşmalı
ve yine en kısa zamanda bobin üzerindeki akımı sıfıra çekebilmelidir.
Bu bilgilere göre step motor
sürücü devrelerini şu şekilde sıralayabiliriz:
1) L/R Sürücüsü: Motor öngörülen voltaj ve akım değerlerinde çalıştırılır. Bu
durumda motor bobinlerindeki indüktif etkiden dolayı ufak bir hız artışında
motor öngörülen akıma ulaşamayacağı için düşük hızlar dışında motor verimli bir
şekilde sürülemeyecektir.
2) L/nR Sürücüsü: Akım artışında geçerli olan zaman sabitini (t=L/R) düşürmek
için motor bobinlerine seri direnç bağlanarak yapılır. Bu durumda motor
öngörülen voltajın n katı değerde çalıştırılır. Bu sayede motorda belirgin bir
hız artışı yaşanır. Ancak bağlanan seri direnç üstünden yüksek akım geçeceği
için bu devrelerde gereksiz güç tüketimi yaşanır.
3) Chopper Sürücüsü: Motor öngörülen voltaj değerinden 5-20 kat fazla bir
voltajla beslenir. Akımın yükselme hızı diğer sürücülere göre oldukça çabuktur.
Ancak yükselen akım belirli bir değerde sınırlanmazsa motor gereğinden fazla
akım çekeceği için yanacaktır. Akım sınırlama mekanizması chopper sürücüsünün
temelini oluşturur. Motor bobinine seri bağlı küçük bir sense direnci üzerindeki
voltaj bir komparatör ile karşılaştırılarak, bobine giden akım ayarlanır. Sürücü
PWM (Pulse Width Modulation) mantığında çalışır. Kaynak zaman içinde açılıp
kapandığı için güç tüketimi minumum düzeydedir. Yüksek voltajla beslemeden
dolayı yüksek hızlarda tam tork ile çalışılabilir.
Step Motor Sürücüleri
Projede kullanılan sürücüler chopper mantığında çalışmaktadır. Bu sayede
motorlardan maksimum hızda en iyi verimi almak amaçlanmıştır.
Sürücülerin tasarımda ST firmasınca üretilen L297 ve L298 Entegreleri
kullanılmıştır.
L297 step motor kontrol entegresidir, Girişine uygulanan step ve dir sinyalleri
ile çıkışında step motor faz sinyallerini üretmektedir. Entegre full-step,
half-step ve wave-drive modlarında çalışabilmektedir.
L298 H-bridge sürücü entegresidir. Bipolar step motorların sürülmesi için
tasarlanmıştır. Max 2A/phase akım verebilir. Girişine uygulanan faz sinyallerini
çıkışa yükseltip vermektedir.
ST firmasının sunduğu "application note" lar incelendikten sonra L297 ve L298
entegreleri birlikte kullanılarak step motor sürücüleri yapılmıştır.
Sürücülerin özellikleri şunlardır.
Step ve Dir sinyalleriyle çalışma
Max 45V motor voltajı
Max 2A faz akımı
Full-step, Half-step ve Wave-drive modlarında çalışabilme
Ayarlanabilir faz akımı
Devre Şeması
Devre Kartı
| 
