DC motorlar, hem endüstriyel uygulamalarda hem de evde kişisel projelerde yaygın olarak kullanılır. Bir DC motor kullanmaya karar verirken dikkate alınması gereken temel noktalardan biri, motora bir tür geri besleme bağlayıp bağlamamaktır.
Geri besleme nedir?
Geri besleme, bir kontrolörün bir süreci izlemek için kullanabileceği her türlü bilgiyi ifade eder. DC motorlarda geri besleme genellikle konum, dönüş sayısı ve dönüş yönü şeklinde toplanır. Bu bilgiler daha sonra motor milinin açısal hızı ve konumunu ölçmek üzere kontrolöre aktarılabilir; buna yaygın olarak “kapalı çevrim kontrolü” denir.
Daha gelişmiş kullanım senaryolarında, motordan ve diğer kaynaklardan gelen geri besleme yalnızca hassas Hız ve konuma ulaşmak için değil, aynı zamanda istenen dinamik tepkiyi, senkronizasyonu ve kararlılığı sağlamak için de kontrol edilebilir.
Geri besleme kullanmanın faydaları
Doğru şekilde uygulandığında, geri besleme makinelerin daha verimli ve daha yüksek tekrarlanabilirlikle çalışmasına olanak tanır. Geri besleme, mekanizmanızın çıktıyı otomatik olarak ayarlamasını sağlayarak kararlılığı korumaya, değişkenlikleri azaltmaya ve insan müdahalesine gerek kalmadan hataları en aza indirmeye yardımcı olabilir.
İyi bir geri besleme kontrol sistemine basit bir örnek termostattır. Kontrolör, odadaki sıcaklığı ölçer ve sabit bir sıcaklığı korumak için ısıtma elemanlarının çıktısını ayarlar.
DC motorlar söz konusu olduğunda geri beslemenin en önemli avantajlarından biri PID kontrolüdür. PID, hız veya konumdaki hataları otomatik olarak telafi etmek için endüstride yaygın olarak kullanılan bir kontrol döngüsü mekanizmasını ifade eder.
Geri besleme ayrıca arıza emniyetli (fail-safe) mekanizmaları uygulamak ve uygulamanızda sorun gidermek için de kullanılabilir. Örneğin, lineer aktüatörleriniz senkronize hareket etmesi gerekirken bunlardan biri geride kalıyorsa bir sorun var demektir. Sistem, hasarı veya devrilmeyi önlemek için her iki aktüatörün hareketini durdurabilir.
DC motorlar için geri besleme sensörü türleri
DC motorlar için en yaygın geri besleme türleri potansiyometreler, Hall etkisi sensörleri ve enkoderlerdir. Hassasiyet ve doğruluk açısından, bu üç tür de karşılaştırılabilir olup modern teknolojiyle birlikte oldukça etkilidir. Farklar; dayanıklılık, çevresel faktörler, elektromanyetik girişim ve sıcaklık performansı gibi belirli performans gereklilikleri değerlendirildiğinde ortaya çıkar.
Potansiyometre
Bu tür geri beslemenin en büyük avantajı sadeliğidir. Potansiyometre, sıradan bir DC motoru etkili bir şekilde bir servo motora dönüştürerek hassas hareket ve/veya Hız kontrolüne olanak tanır. Potansiyometreler, motor milinin açısal konumu hakkında doğrudan bilgi sağlar. Bunun bir sonucu olarak sistem gücünü kaybettiğinde, potansiyometre “referans konuma dönme” ihtiyacı olmadan konum bilgisini koruyabilir. Ayrıca, potansiyometreler özünde yüksek dirençli birer gerilim bölücü oldukları için elektromanyetik girişim (EMI) ile başa çıkmada başarılıdır.
Potansiyometre kullanımının bazı dezavantajları da vardır. Potansiyometre sensörleri ölçüm yapmak için temas gerektirir; bu da onları diğer geri besleme türlerine kıyasla daha az dayanıklı ve sınırlı bir kullanım ömrüne sahip hale getirir. Potansiyometreler, temas gereksinimi ve gerçek geri besleme kontrolü kurulmadan önce bir analog-sayısal dönüştürücüye ihtiyaç duyabilmeleri nedeniyle nispeten yavaş bir ölçüm biçimidir. Son olarak, motorlarda potansiyometre kullanımı, milin yapabileceği dönüş sayısında bir kısıtlama yaratır. Potansiyometre geri beslemesine sahip uygulamalar, aşırı hareketi önleyecek bir yöntem olduğundan emin olmalıdır.
Hall Etkisi
Hall etkisi sensörleri, güvenilir, hassas ve uzun ömürlü oldukları için motor geri beslemesinin temel taşlarından biridir. Potansiyometrenin aksine, Hall etkisi sensörlerinin temas etmesi gerekmez; bu da onları zorlu ortamlarda kullanışlı, aşınma ve yıpranmaya son derece dayanıklı ve yüksek darbe ortamlarında güvenilir kılar. Hall etkisi sensörleri, mıknatıs algılama elektroniğiyle hizalandığında elektriksel darbeler üretir. Bu nedenle yüksek hızlı uygulamalar için uygundurlar ve motor milinin belirli açılarının önceden programlanmasına olanak tanırlar.
Hall etkisi sensörlerinin dezavantajlarından biri yalnızca göreli konum bilgisi sağlayabilmeleridir. Bu, sistem her güç kaybettiğinde Hall etkisi sensörlerinin bilinen bir konuma getirilip sıfırlanması gerektiği anlamına gelir. Ayrıca, bilgi taşıyan Hall etkisi sensör kabloları elektromanyetik girişim ve gürültüye karşı hassas olabilir. Bu nedenle sinyaller bazen kaybolabilir veya hatalı sinyaller üretilebilir; bu da konum bilgisinin zamanla “kaymasına” neden olabilir.
Enkoder
Optik ve manyetik enkoderler vardır. Manyetik enkoderler, geri besleme sinyalleri üretmek için muhtemelen en iyi genel sensördür. Hall etkisi sensörleri gibi temassızdırlar; bu da çok uzun bir kullanım ömrüne sahip oldukları anlamına gelir. Çok hızlıdırlar ve genellikle çok yüksek çözünürlüğe sahiptirler. Manyetik enkoderler toz veya diğer parçacıklardan da etkilenmez ve çeşitli ortamlarda kullanılabilir.
Enkoderler genellikle pahalıdır ve kurulumu ve kontrolü zor olabilen özel elektroniğe ihtiyaç duyar. Tasarıma gereksiz karmaşıklık eklemek her zaman iyi bir fikir değildir; çünkü bu, potansiyel arıza türlerinin sayısını da artırır.
Tasarımcıların kullanımına sunulan çeşitli geri besleme biçimleri vardır ve modern teknolojideki gelişmelerle birlikte, doğruluk açısından kabaca eşdeğer seviyeye getirilebilirler. Geri besleme türünü seçerken, uygulamanızın performans ihtiyaçlarını göz önünde bulundurmalı ve çalışılan teknolojilerin avantajlarını anlamalısınız.