MİKRODENETLEYİCİLER ile DC MOTOR KULLANIMI

   Elektroniğe yeni başlamış birçok arkadaşımızın basit bir led yaktıktan sonra kullanmak istediği diğer bir eleman DC motorlar olmuştur. Bir DC motoru güç kaynağına bağlamak ve onu döndürmek yapmak istediği faaliyetlerinden biridir ama buna rağmen içinde birçok detay bulunduran DC motor kullanımı ilerleyen zamanlarda yapabilecekleri bir uygulama haline gelmektedir. Biz bu yazımızda mikrodenetleyici kart ve birkaç temel eleman ile DC motoru güvenli bir şekilde nasıl sürebileceğinize ve flyback diğer ismi ile snubber(sönümleyici) diyotların dc motorlar da kullanım amacına bakacağız.

Hobi DC Motor

   Mikrodenetleyiciler ile DC motor kontrol etmek çok karmaşık değildir, ama dikkat edilmesi gereken hususlar vardır. Mikrodenetleyicinin bir pinini motora diğer pinini ise gnd’ye bağlamak iyi bir fikir değildir. Bunun sebebi mikrodenetleyici pinlerinin motora yeteri kadar akım sağlayamaması ve motor gibi elemanlar elektromıknatıs sargılara sahip olması nedeniyle indüktör gibi davranarak ters emf(Electromotive Force) oluşturmaktadır. Bu ters emf eğer devrenin bir koruması yoksa mikrodenetleyicilere zarar verebilmektedir.

Hobi DC Motor Teknik Kağıdı

   Genel bir hobi DC motorun datasheet’i (bilgi kağıdı) incelendiğinde yüklü ve yüksüz halde çektikleri akım değerleri yukarıda işaretlenmiştir. Bu değerleri mikrodenetleyicinin gpio (giriş-çıkış) pinlerinin sağlaması mümkün değildir. Bu yüzden aşağıdaki gibi bir devre kurmak kötü bir fikir olup mikrodenetleyici kartımıza zarar verir.

Yanlış DC Motor Kullanımı Devresi

   Yukarıda kurduğumuz devreyi geliştirip motorumuzu güvenli bir şekilde sürebiliriz bunu anahtarlama elemanı olan transistörler ile yapabiliriz. Transistörlerden temel olarak bahsetmek gerekirse; 3 adet bacağı bulunan(Kollektör- Base Emiter) transistörler base’den tetikleme verilmesiyle kollektör’den emiter’e bir voltaj akışını sağlayan devre elemanlarıdır. Transistörler farklı görevlerde kullanılmakla beraber bu devremizde aç- kapa(anahtarlama) amacıyla kullanılacaktır.

Transistörlu DC Motor Devresi

  Yukarıda kurduğumuz devrede giriş-çıkış pini sadece anahtarlama elemanı olarak kullanıldı. Motorumuzu artık giriş-çıkış pininden verdiğimiz 1 veya 0 komutları ile sürebiliyoruz. Ayrıca, yukarıda gösterildiği gibi akım akışını sınırlamak için mikro denetleyici ve transistör arasında nispeten büyük bir direnç (tipik olarak ~ 10 kΩ) kullandık.

FLYBACK DİYOT NEDİR? NASIL KULLANILIR?

  Bu devremiz ile motorumuzu açıp kapatabiliyoruz artık ama bu devremiz yeteri kadar güvenli mi? İsterseniz bunu daha iyi anlamak için motorun iç yapısından bahsedeyim. Motorlar elektromıknatıs sargılara sahiptir. Motorun bu sargıları, manyetik alanlarda anlık olarak enerji depolar ve motoru kapattığınızda, anlık olarak dönmeyi durdurmaz. Bunun yerine, motoru geçici olarak voltaj üreten bir jeneratöre dönüştürür bu yüzden enerjiyi voltaj darbesi olarak bırakır.

  Dolayısıyla, gücü keserken rotordaki kinetik enerji ve motordaki indüktörde depolanan elektrik enerjisi, motor terminallerinden birinde aniden büyük miktarda voltaj oluşturacaktır. Bu, motora bağlı transistör için tehlikeli olabilir. Transistörün, kollektöründe veya emiterinde istenmedik problemler yaratabilir. Bunun çözümü, motora paralel olarak bir snubber diyotu (sönümleme diyotu) bağlamaktır.

Diyot Elemanı Gerçek ve Şematik Görünümü

   Standart bir diyot ideal olarak akımın yalnızca tek yönde akmasını sağlar. Aşağıda yapılan devre düzenlemesinde, motorun negatif terminalinden motorun pozitif terminaline akım akışına izin verecek şekilde bağlanmıştır. Bunu yaparak, motorun gücünü keserken ürettiği voltaj, transistöre zarar vermek yerine kısa bir süre daha dönmesini sağlayacaktır.

Transistörlü ve Flyback Diyotlu DC Motor Devresi

   Şimdi artık dc motorumuzu daha güvenli ve etkili bir şekilde kullanabiliriz. Ama yazımın başında da bahsettiğim gibi dc motor kullanımında birçok detay saklı yazımı bitirmeden devremizde bir iyileştirme daha yapalım. Transistörlerin base’i çok çabuk tetiklenebilmektedir, giriş çıkış pinlerimizden 0.6 veya 0.7 volt geldiğinden transistörümüz tetiklenmekte motor aktif olmaktadır. Gürültülü ortamlarda çevreden gelen elektromanyetik dalgalar ve çevresel etkenler transistörlerin tetiklenmesine sebep olabilir bu durumun önüne geçmek için base ile gnd arasına (tipik olarak ~ 100 kΩ) direnç bağlayabilirsiniz. Bu direnç basedeki gürültüleri toprağa çekecektir. Bu şekilde transistörünüzü çevresel gürültülerden izole etmiş olursunuz. Ayrıca, giriş voltajına paralel 1uF elektrolit ve 0.1uF seramik kapasitör bağlamanız gürültüleri ez aza indirecektir.

Transistörlü, Flyback Diyotlu ve Gürültülü Ortamdan Etkilenmeyecek DC Motor Devresi

ARDUİNO ile DC MOTOR UYGULAMASI

   Bu yazımızda DC motorumuzu nasıl kolay ve güvenli bir şekilde sürdük. Aşağıda arduino ile nasıl DC motor kullanacağımıza dair örnek uygulama verilmiştir, uygulamamızda 2 saniye motoru çalıştırıyoruz 2 saniye durduruyoruz. İstediğiniz şekilde kodunuzu düzenleyebilir, farklı görevler yaptırabilirsiniz.

Fritzing Şemamız:

Arduino Kodu

int motorKontrolPin=3;// transistor kontrol pinimiz

void setup() {

  pinMode(motorKontrolPin,OUTPUT);//pinimizi çıkış yapıyoruz.

}

void loop() {

  /*motorumuz aşağıdaki kod ile 2 saniye çalışıyor

   * 2 saniye duruyor istediğiniz şekilde düzenleyebilirsiniz.

   */

  digitalWrite(motorKontrolPin,HIGH);

  delay(2000);

  digitalWrite(motorKontrolPin,LOW);

  delay(2000);

}

   Tabi, sadece burada motorumuzu mikrodenetleyici ile açıp kapattık hız ve yön ayarlaması yapmadık. Daha DC motor kullanımı hakkında öğreneceğimiz çok şey var bunlardan da sonraki yazılarımızda bahsedelim. Diğer yazımızda görüşmek üzere. Sağlıcakla kalın…

The post Mikrodenetleyiciler ile DC Motor Kontrolü ve Flyback Diyot Nedir? appeared first on Robolink Akademi.

Buton Arkı Nedir? Neden Oluşur?

   Buton arkı nedir? Buton arkı, push buton ve anahtar uygulamaların da butona basıldığında ya da aç kapa yapıldığında iki metalin kısa bir süre içinde birçok kez bir araya gelme durumudur. Bunu daha iyi anlayabilmek için butonların iç yapılarını iyi bilmeliyiz.

    Genellikle 2 veya 4 adet bacaktan oluşan push butonların 4 bacaklı olanlar için karşılıklı iki bacakları kısa devredir.

  Bu mekanik yapıların iç yapısını incelediğimizde 2 adet plastik yüzey ve iki adet metal yüzey karşımıza çıkar. Butona basıldığında iki metal plaka birbirine değerek kısa devre olur. Bu sayede devre iletime geçer. Kullanıcı için sadece 1 kez temas yapılmış gibi görünebilir ancak butonun içindeki hareketli parçalar kısa bir süre içinde birçok kez temas kurar. Sonunda tamamen açılır ve kapanır. Farklı buton türleri için bu durum değişkenlik göstermek ile beraber yaklaşık olarak 1 ms’lik periyotta 10 ila 100 kez olabilir.

   Bu durum devrede veya sistemde butona birkaç kez basıldığının düşünülmesine sebep olabilir. Devrelerde olumsuz ve yanlış durumlara sebebiyet verebilir. Bu istenmeyen durumun donanımsal ve yazılımsal çözümleri mevcuttur.

Buton Arkı Çözümleri Nelerdir?

1)Donanımsal:

 Aşağıdaki devrede mikrodenetleyici ile yapılan normal buton bağlantısına yer verilmiştir. Bu bağlantıda buton açık durumda iken devre 10k pull-down direnci ile toprağa bağlanmıştır yani digital pinden 0 değeri okunmaktadır. Buton kapalı duruma geçtiğinde buton arkından dolayı atlamalar olacak digital pinden birkaç kez 1 veya 0 değerlerini okuduktan sonra 1 değeri görülecektir.

  Yukarıdaki fotoğrafta da görüldüğü gibi butona basılma anında oluşan buton arkları çıkışta rastgele 1 veya 0’ların okunmasına sebep oluyor. Bu buton arklarını RC filtreleme yaparak önleyebiliriz. Bunun için butonumuza paralel 0.1uF değerinde seramik kapasitör ekleyebiliriz. Aşağıda devreye 0.1uF seramik eklendikten sonraki hali verilmiştir.

Devremiz bu şekilde düzenlendiğinde buton arklarının filtrelendiği, 0’dan 1’e geçişin daha yumuşak olduğu aşağıdaki osiloskop fotoğrafında gözükmektedir.

2)Yazılımsal:

  Butonlarda oluşan bu arkları yukarıda bahsettiğimiz yol ile çözebileceğiniz gibi yazılımsal olarak da çözmek mümkündür. Buton aktif edildikten sonra işlemcinin hızına göre 50ms-150ms arasında bir bekleme vermek bir çözüm gibi görünse de işlemciyi meşgul etmek iyi bir yöntem değildir. Buton arklarını bekleme vererek çözmek yerine zamanlayıcı(timer) veya arduino platformunda çalışıyorsanız millis() komutu ile yapmak program optimizasyonu açısından daha iyi sonuçlar verecektir.

 Aşağıda yazılımsal olarak buton arkını önlemek için arduino ide üzerinde yazılmış kodu bulabilirsiniz. Buton devrelerinizde kullanabilirsiniz.

Arduino Kodu:

const int butonPin = 2;    // butonun bağlı olduğu pin
const int ledPin = 13;      // led'in bağlı olduğu pin

int ledDurum = HIGH;         // çıkış pininin son durumu
int butonDurum=0;           // giriş pininin son durumu
int butonSonDurum = LOW;   // giriş pininden okunan önceki durum

unsigned long sonArkSuresi = 0;      
unsigned long gecikme = 50;    

void setup() {
  pinMode(butonPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  
  digitalWrite(ledPin, ledDurum);
}

void loop() {
  
  int butonDeger = digitalRead(butonPin); // ilk değerrimizi okuyoruz.

  if (butonDeger != butonSonDurum) {// ilk durumdan farklı ise millis komutu ile süreyi //başlatıyoruz
    sonArkSuresi = millis();
  }

  if ((millis() - sonArkSuresi) > gecikme) {// başta atadığımız gecikme süresini aşmış ise //butonun 1 veya 0 olduğuna dair kesin bir atama yapıyoruz.
    if (butonDeger != butonDurum) {
      butonDurum = butonDeger;
      if (butonDurum == HIGH) {
        ledDurum = !ledDurum;
      }
    }
  }

  digitalWrite(ledPin, ledDurum);

  butonSonDurum = butonDeger; // en son aldığımız değeri buton son durumuna yazıyoruz.
}

Arduino gibi mikrodenetleyicilerde buton arkını önlemek için hem donanımı sade tutmak hem de paradan tasarruf etmek için genellikle yazılımsal yollar tercih edilmektedir. Sizler de kurduğunuz devreler de donanımsal veya yazılımsal yolu tercih ederek sisteminizi geliştirebilirsiniz. Umarım yazımız sizler için faydalı olmuştur, diğer yazılarımızda görüşmek üzere.Sağlıcakla kalın.

The post Buton Arkı Nedir? Nasıl Çözülür? appeared first on Robolink Akademi.