Motor Sürücü Nedir?
Motor sürücü, mikrodenetleyicinin düşük güçlü sinyalini motorun ihtiyaç duyduğu yüksek güçlü akıma çeviren ara devredir.
Arduino ile motor arasında bir sürücü bulunması bir tercih değil, zorunluluktur. Bu yazı önce nedenini, sonra hangi sürücünün ne zaman kullanılacağını açıklar.
Neden Doğrudan Bağlanamaz?
Üç ayrı sebep vardır ve her biri tek başına yeterlidir.
1. Akım sınırı
| Verebildiği / Çektiği | |
|---|---|
| Arduino Uno dijital pini | 20 mA (mutlak sınır 40 mA) |
| Tüm pinlerin toplamı | 200 mA |
| En küçük DC motor (boşta) | 100 – 200 mA |
| Sarı motor (kalkışta) | ~1000 mA |
| NEMA17 step motor | 1500 mA / faz |
Arasında en az 50 kat fark vardır. Motoru doğrudan pine bağlamak pini anında bozar.
2. Yön değiştirme gereksinimi
DC motorun yönünü değiştirmek için uçlarındaki kutbu ters çevirmek gerekir. Bir mikrodenetleyici pini yalnızca 0 V veya 5 V verebilir; kutup çeviremez. Bunun için H köprüsü devresi gerekir.
3. Geri gerilim (back-EMF)
Motor bir bobindir. Enerjisi kesildiğinde veya yönü değiştiğinde ters yönlü yüksek gerilim darbesi üretir. Bu darbe doğrudan mikrodenetleyiciye ulaşırsa kartı tahrip eder.
Sürücü kartları içindeki koruma diyotları bu darbeyi emer.
H Köprüsü Nedir?
H köprüsü, dört anahtardan (transistör veya MOSFET) oluşan bir devredir. Motor bu dörtlünün ortasına bağlanır ve devre şematik olarak H harfine benzediği için bu adı alır.
+V ────┬────────┬──── +V
│ │
S1 S2
│ │
├─[MOTOR]┤
│ │
S3 S4
│ │
GND ───┴────────┴──── GND| Kapalı anahtarlar | Sonuç |
|---|---|
| S1 + S4 | Motor ileri döner |
| S2 + S3 | Motor geri döner |
| S1 + S2 (veya S3 + S4) | Motor frenlenir (kısa devre fren) |
| Hepsi açık | Motor serbest döner (coast) |
| S1 + S3 veya S2 + S4 | ⚠ Kısa devre — sürücü yanar |
Son satır kritiktir: aynı koldaki iki anahtar aynı anda kapanırsa besleme doğrudan toprağa kısa devre olur. Bu duruma shoot-through denir. Kaliteli sürücü entegreleri buna karşı dahili koruma içerir; ayrık transistörlerle H köprüsü kurarken bu riski kendiniz yönetmelisiniz.
Fren ve serbest bırakma farkı
- Fren (brake): Motorun iki ucu birbirine kısa devre edilir. Motorun ürettiği geri EMF kendi üzerinden akar ve motor hızla durur.
- Serbest (coast): Motorun uçları açık bırakılır. Motor atalet ile yavaşça durur.
Robotun ani durması gerekiyorsa fren, yumuşak durması gerekiyorsa serbest bırakma kullanılır.
Sürücü Tipleri
1. Tek transistör / MOSFET
Motoru sadece açıp kapatır, yön değiştiremez. Fan, pompa, tek yönlü motor için yeterlidir ve en ucuz çözümdür.
Devre için Transistör Nedir? veya MOSFET Nedir? yazılarına bakın.
2. H köprüsü sürücü (DC motor)
Yön ve hız kontrolü sağlar. Robot tekerlekleri için standart çözümdür.
| Sürücü | Kanal | Akım | Gerilim | Not |
|---|---|---|---|---|
| L293D | 2 | 0,6 A | 4,5 – 36 V | DIP paket, breadboard’a uyar, zayıf |
| L298N | 2 | 2 A | 5 – 35 V | En yaygın, ama ~2 V gerilim kaybı |
| TB6612FNG | 2 | 1,2 A | 2,5 – 13,5 V | MOSFET tabanlı, çok daha verimli |
| DRV8871 | 1 | 3,6 A | 6,5 – 45 V | Akım limiti ayarlanabilir |
| BTS7960 | 1 | 43 A | 6 – 27 V | Yüksek güç, büyük robotlar |
| MX1508 / L9110S | 2 | 1,5 A | 2 – 10 V | Çok küçük ve ucuz |
3. Step motor sürücü
Adım ve yön sinyaliyle çalışır, akım limiti ayarlanabilir.
| Sürücü | Akım | Mikroadım | Not |
|---|---|---|---|
| ULN2003 | 0,5 A | Yok | 28BYJ-48 için, unipolar |
| A4988 | 1 A (soğutucusuz 2 A) | 1/16’ya kadar | Standart, ucuz |
| DRV8825 | 1,5 A (2,2 A) | 1/32’ye kadar | A4988’den güçlü |
| TMC2208 / TMC2209 | 1,4 A (2 A) | 1/256 | Sessiz, 3D yazıcılarda tercih |
4. ESC (Elektronik Hız Kontrolcüsü)
Fırçasız (BLDC) motorlar için kullanılır. Servo sinyaliyle kontrol edilir. Drone ve RC araçlarda standarttır.
L298N mi, TB6612FNG mi?
Bu, hobi robotlarında en sık karşılaşılan seçimdir ve cevap çoğu zaman TB6612FNG’dir.
L298N eski bir bipolar transistör teknolojisi kullanır. Bunun sonucu, motora giden gerilimde 1,5 – 2 V kayıp olmasıdır.
Örnek: 6 V besleme ile L298N kullanırsanız motora yalnızca ~4 V ulaşır. Bu, torkun ve hızın belirgin şekilde düşmesi demektir. Kayıp güç ısıya dönüşür; L298N bu yüzden büyük bir soğutucu taşır.
TB6612FNG ise MOSFET tabanlıdır. Gerilim kaybı yaklaşık 0,5 V’tur, çok az ısınır ve daha küçüktür.
| L298N | TB6612FNG | |
|---|---|---|
| Gerilim kaybı | ~2 V | ~0,5 V |
| Verim | Düşük | Yüksek |
| Isınma | Fazla | Az |
| Maks. gerilim | 35 V | 13,5 V |
| Maks. akım | 2 A | 1,2 A (tepe 3 A) |
| Boyut | Büyük | Küçük |
Karar: Motorunuz 13,5 V altında ve 1,2 A’in altında çekiyorsa TB6612FNG kullanın. Daha yüksek gerilim veya akım gerekiyorsa L298N ya da DRV8871/BTS7960 tercih edin.
Ortak Toprak Kuralı
Bu, motor projelerinde en sık yapılan hatadır.
Motor beslemesi ile Arduino beslemesi ayrı olmalıdır (motorun gürültüsü Arduino’yu resetlemesin diye). Ancak iki devrenin GND hatları mutlaka birleştirilmelidir.
Nedeni şudur: Arduino’nun sürücüye gönderdiği 5 V’luk sinyal, “GND’ye göre 5 V” anlamına gelir. İki devrenin ortak bir GND referansı yoksa sürücü bu sinyalin neye göre 5 V olduğunu bilemez.
Belirti: motor hiç çalışmaz veya rastgele davranır.
Arduino GND ──┬── Sürücü GND
│
Motor pili − ─┘Sürücü Seçerken Bakılacaklar
Akım kapasitesi. Motorun stall akımına göre seçin, çalışma akımına göre değil. Stall akımının en az 1,5 katı kapasiteli bir sürücü alın.
Gerilim aralığı. Motorun besleme gerilimi sürücünün aralığında olmalıdır.
Kanal sayısı. İki tekerlekli robot için 2 kanallı bir sürücü yeterlidir.
Lojik gerilimi. ESP32 (3,3 V) ile kullanacaksanız sürücünün 3,3 V lojik seviyeyi kabul ettiğinden emin olun. L298N genellikle kabul eder ama sınırdadır; TB6612FNG’nin ayrı bir VCC lojik girişi vardır ve 3,3 V ile sorunsuz çalışır.
Isı yönetimi. Yüksek akımda soğutucu veya fan gerekir.
Koruma özellikleri. Aşırı akım, aşırı sıcaklık ve ters gerilim koruması olan sürücüler uzun ömürlüdür.
Özet
Motor sürücü, mikrodenetleyicinin zayıf sinyalini motorun ihtiyaç duyduğu güce çeviren ve yön kontrolü sağlayan ara devredir. H köprüsü, dört anahtarla motorun kutbunu çevirerek yönü değiştirir.
Bu derste şunları öğrendik:
- Motorun neden doğrudan pine bağlanamayacağını (akım, yön, geri EMF)
- H köprüsünün çalışma mantığını ve shoot-through riskini
- Fren ile serbest bırakma farkını
- DC ve step motor sürücü tiplerini
- L298N’in gerilim kaybı yüzünden neden TB6612FNG’ye göre dezavantajlı olduğunu
- Ortak toprak kuralının neden zorunlu olduğunu
- Sürücüyü stall akımına göre seçmek gerektiğini