DC Servo motor ve AC Servo motorun karşılaştırılması Fırçasız servo motorlar D.C. servo motorların bakım gereksinimlerini ortadan kaldırmak amacıyla getirilmiştir. Modern servo sistemlerde kullanılan fırçasız servo motorların en önemli üstünlüğü fırça ve komütatör elemanlarının bulunmasıdır. Bu nedenle fırçaların bakımı diye bir olaydan bahsedilemez ve fırçalardan birçok problem önlenmiş olur. Kolektörlü D.C. servo motorlarda oluşan problemler bazen çok açık bir şekilde belli olmaz. Bazen fırçalarda olan kirlenme bile problem oluşturabilir. Fırçaların performansı ve ömrü atmosferlik şartlarla bile değiştiğinden dolayı değişik ortam koşullarında değişik yapılı fırçalar kullanılabilmektedir. Fırçasız servo motorlarda verim, eş ölçüdeki bir D.C. servo motora oranla daha yüksektir ve fırçaların sürtünme etkisi olmadığından dolayı sürtünme kuvveti verime katkıda bulunur. Kolektör ve fırça aksamının yokluğu motor boyunu düşürür. Bu sadece motor hacmini düşürmekle kalmaz rotor destek rulmanları arasındaki mesafe ve rotor boyunun kısalması dolayısıyla rotorun yanal rijitliği de arttırılmış olmaktadır. Bu özellik hız/eylemsizlik oranına gereksinim duyulan uygulamalarda önemlidir. Fırçasız konfigürasyon da sarımların sabit stator içine sarılması sebebi ile ısı yalıtımı için daha fazla en kesit alanı sağlanabilmekte ve sargılarda oluşabilmek ısı artışı algılama elemanları vasıtasıyla kolayca algılanabilmektedir. Modern servo sistemlerde pozisyon sinyalinin belirlenmesi amacı ile bir kodlayıcı (encoder) veya çözümleyici (resolver) kullanılır. Kodlayıcı ve motorun tek bir ana iskelet üzerinde toplanması ile sistem daha kompakt bir yapıda olmaktadır. Bu motor yapısında manyetik akıyı üretmek için gerekli olan mıknatıs rotora monte edildiğinden dolayı döner-alan tipli motor yapısındadır. Senkron motor tipli fırçasız servo motorların yapıları doğru akım servo motorlarından farklı olması nedeniyle bu tipteki servo motorlar fırçasız D.C. servo motor olarak adlandırılır. D.C. servo motorlardaki kolektörün aksine Fırçasız D.C. servo motorlar akımı yarı iletken güç elektroniği elemanları ile doğrulturlar. Diğer yönden rotor manyetik alanının kodlayıcı vasıtası ile algılanıp, algılanan bu pozisyona uygun düşecek şekilde stator sarımlarına üç fazlı alternatif akım verilmesi dolayısı ile kalıcı mıknatıslı senkron motor tipindeki fırçasız servo motorlar aynı zamanda A.C. servo motorlar olarak da adlandırılır. Fırçasız servo motorlarda rotor manyetik alanı ile statora verilen akımlar dikey şekilde kontrol edildiği takdirde D.C. servo motorlarla aynı olan hız-moment karakteristikleri elde edilir. Servo motorlar kullanımları gereği çok sık şekilde ivmelenme ve yavaşlama işlemlerine maruz kaldıklarından dolayı, maksimum moment değeri anma momentlerinin katlarca fazlası olmalıdır. D.C. servo motorlarda anma momentlerinin aşılması durumunda komütatör aksamında kıvılcımlaşma olayı meydana gelir. Aynı şekilde hız arttıkça moment değeri de çok hızlı bir şekilde düşer. Projede Kullanılan Servo Motor Teknik Detaylar:
| Büyüklük: | 23.1 x 12.2 x 29 mm |
| Ağırlık: | 9 g |
| Hız @4.8V: | 0.1 sn/60° |
| Zorlanma Torku @6V: | 1.3 kg·cm |
| Kablo Uzunluğu: | 15 cm |
Doğru Akım (DC) Motorlar Robot davranışının üçüncü aşaması çevreyi değiştiren bir eylem içerir. Eyleyiciler algılayıcı sistemlerinin görevlerini tamamlamasından sonra genellikle bir hareket başlatan enerji aktarımı ve değişimi içeren önceden belirlenmiş bir amaca yönelik çevreyi değiştirebilen cihazlardır. DC motor doğru gerilim kaynağı ile çalışmaya tasarlanmış dönen bir elektrik makinesidir. Daha çok endüstride kullanılmaktadır. Motorun dairesel hızı uygulanan gerilimle, çıkış momenti ise bobin akımı ile orantılıdır. Hareket hassas biçimde kontrol edilmek istenildiğinde de geri besleme kullanılmaktadır. Büyük motorlarda bobinli statorlar bulunurken, küçük olanlarda sabit mıknatıs statorlar (hareketsiz kısım) bulunur. Sabit mıknatıs motorlarda çoklu bobinli rotor (dönen kısım) bulunur ve bu bobinler komütatör sayesinde güç kaynağına baglanır. Komütatör etrafında bakır teller olan bir silindirdir. Karbon fırçalar, bir zamanda bir zamanda bir bobine elektrik vermesi için güç kaynagını komütatöre bağlar. Rotorun ürettiği manyetik alan statorun ürettigi manyetik alanla çakısır ve bunun sonucunda olusan moment motoru döndürür. Rotor dönerken komütatörde döner ve karbon fırçaların baska bir bobini beslemesine neden olur. Bu sayede sürekli dönme hareketi saglanmıs olur. DC motorlar yapılarına göre ve baglantı türlerine göre sınıflandırılabilirler. • Sabit mıktanıslı o Klasik o Döner bobinli _ Sepet sargılı _ Baskı devreli • Alan sargılı o Seri o Sönt o Kompaund Farklı DC motorların hız-tork eğrileri de birbirinden farklıdır. Bu yüzden yapılan uygulamaya uygun motor seçilmelidir..
Sabit mıknatıslı motorlar ucuz ve küçük boyutları nedeni ile en yaygın motor çeşididir. Bu motorun dönem yönü uygulanan dc gerilimin kutupları değiştirilerek değiştirilebilir. Standart sabit mıknatıslı bir motorun tork çıkısı armatür sargılarının yanmadan çekebileceği maksimum akımla sınırlıdır. Alan sargılı motorlarda benzer bir fırça ve komütatöre sahiptir. Farklı olarak stator sabit mıknatıs yerine sarımlardan oluşur. Seri bağlı motorda stator sarımları rotor sarımları ile seri bağlıdır. Şönt motorda ise bu sarımlar paralel bağlıdır. Seri bağlı olanlar daha yaygındır ve Üniversal adı da verilir. Bu isim AC ya da DC gerilim kaynaklarından beslendiklerinde aynı çalışmayı göstermesinden ileri gelir. Bu motorlar verilen gerilim polaritesinden bağımsız olarak hep aynı yöne dönerler. Rotorun ve statorun kutuplarını değiştirmek motoru durdurur. Proje ise robotun ileri geri gitmesini sağlamak amacıyla DC motor kullanılmıştır.
DC Motor Kontrol Devresi Mikrodenetleyicilerin çıkışları DC motorları veya step motorları direkt olarak kontrol etmek için yetersiz olduğundan motor sürücü devreler kullanılır. Motor sürücü devreler ile mikrodenetleyicilerin çıkışlarından alınan sinyaller yükseltilerek motorların kontrolü sağlanır. Motor sürücü devreler transistorlar kullanılarak H köprüsü ve benzeri şekillerde hazırlanabilir. Ancak genellikle kolaylık açısından motor sürücü entegre devreler tercih edilmektedir. Robotikte en sık kullanılan motor sürücü entegre devreler; DC motor kontrolleri için L293D, L293B, L298 motor sürücü entegrelerdir. Motor sürücü entegre seçiminde temel özellik entegrenin kullanım voltajı ve akım sınırı gibi özellikleridir.
L293D ve L293B Motor Sürücü Entegreleri L293D Motor Sürücü EntegreL293D ve L293B motor sürücü entegreleri içlerinde iki adet H köprüsü barındıran 16 bacaklı motor sürücü entegrelerdir. Genellikle DC motor kontrolünde tercih edilen motor sürücü entegreler olan L293D ve L293B ile iki motor birbirinden bağımsız olarak çift yönlü kontrol edilebilmektedir. Ayrıca L293 motor sürücü entegrelerin enable bacaklarının kullanılmasıyla PWM kontrolü de yapılabilmektedir. L293D motor sürücü entegresi 4,5 V ile 36 V aralığında maksimum 600 mA akım sınırına kadar kullanılabilir. L293B motor sürücü entegrenin ise aynı voltaj aralığında, maksimum 1 A akım sınırına kadar kullanılması mümkündür.
Yukarıda L293 motor sürücü entegrenin bacak yapısı ve bağlantıları verilmiştir. Bu özellikler L293D ve L293B için aynıdır. Şemada iki motorun birbirinden bağımsız olarak çift yönlü sürüşü için gerekli bağlantılar gösterilmiştir. Burada lojik voltaj değeri 5 V, motor voltajı ise kullanılan motoru sürmek için gerekli voltaj değeri olup bu değer 36 V değerini geçmemelidir.
