N20 Motor Nedir? Devir Seçimi, Enkoder ve Sürme

Mini sumo robotu, çizgi izleyen araç, otomatik kilit ya da küçük bir kamera kaydırıcısı... Bu projelerin çoğunda aynı minik motor kullanılır: N20. Bu yazıda N20 motorun yapısını, doğru devri nasıl seçeceğinizi, ne kadar akım çektiğini, enkoderli modelin nasıl çalıştığını ve Arduino ile nasıl sürüleceğini anlatıyoruz. Robot yapan öğrenciler, hobiciler ve küçük mekanizma tasarlayanlar için hazırlanmış bir seçim rehberidir.

N20 motor nedir?

N20 motor, 12 mm genişliğinde ve 10 mm kalınlığında yassı yanlı bir fırçalı DC motor ile bunun önüne takılan metal dişli redüktörden oluşan mikro redüktörlü motordur. Piyasada "GA12-N20", "12 mm redüktörlü motor" ve İngilizce "micro metal gearmotor" adlarıyla da geçer; hepsi aynı ölçü ailesini anlatır. Redüktörlü motorun genel mantığını redüktörlü motor nedir yazımızda anlattık.

N20 üç bölümden oluşur: arkada yaklaşık 15 mm boyunda motor gövdesi, önde dişli kutusu ve çıkışta çoğunlukla 3 mm çaplı D kesitli mil. Örneğin 6V 170Rpm 12mm redüktörlü DC motor mil dahil 12 × 10 × 30 mm ölçüsündedir. Redüktörsüz çıplak motor da ayrıca satılır; N20 3-6V mini DC motor 1 mm çaplı kısa bir mile sahiptir ve dişli ya da pervane takılacak işler içindir.

Bazı modellerde mil düz değil, uzun ve vidalıdır. 6V 55Rpm 12mm vidalı uzun milli redüktörlü motor 50 mm boyunda, yaklaşık 2,8 mm kalınlığında vidalı mile sahiptir ve M3 somunla doğrusal hareket üretir. Kilit dili, küçük sürgü ya da odak mekanizması gibi işlerde kullanılır.

N20 motor hangi devir seçenekleriyle gelir?

N20 motorlar aynı gövdeyle, farklı redüktör oranları sayesinde dakikada birkaç on devirden binin üzerine kadar birçok hızda üretilir. Oran büyüdükçe çıkış devri düşer, tork ise yaklaşık aynı oranda artar. Bu yüzden önce işin gerektirdiği hızı, sonra torku düşünün.

Tekerlekli bir robotta hız şu formülle bulunur: v = π × tekerlek çapı × devir / 60. 34 mm çaplı tekerlek ve 170 d/dk ile π × 0,034 × 170 / 60 ≈ 0,30 m/s elde edilir. Vidalı milde ise ilerleme, devir ile vida adımının çarpımıdır. M3 vidanın adımı 0,5 mm olduğundan 55 d/dk'lık motor yüksüz durumda dakikada yaklaşık 27,5 mm ilerler.

Etiketteki devir yüksüz devirdir; yük altında motor daha yavaş döner. Gerilim de hızı etkiler: 6 V'luk bir N20, 3 V'ta yaklaşık yarı hızda döner. Gerekli torku hesaplamak için motor torku ve devir hesabı yazımıza bakabilirsiniz.

N20 motor ne kadar akım çeker?

N20 motor boşta birkaç on miliamper çeker; yük arttıkça akım yükselir ve mil tamamen durdurulduğunda (kilitlenme, stall) en yüksek değere ulaşır. Örneğin 6V 170Rpm modelin ürün bilgilerinde boşta 30 mA, çalışırken 60 mA yazar. Çıplak N20 3-6V motorda ise 6 V'ta boşta 0,02 A, yükte 0,43 A verilmiştir.

Kilitlenme akımı sargıya göre değişir; 6 V'luk N20 motorlarda birkaç yüz miliamperden 1,5 A civarına kadar çıkabilir. Ürün sayfasında bu değer yoksa motoru düşük gerilimde kısa süre tutarak ölçün. Sürücüyü her zaman kilitlenme akımına göre seçin; motor her kalkışta kısa bir an bu akımı çeker.

• Arduino pininden doğrudan sürmeyin: ATmega328P pinleri en çok 40 mA dayanır, önerilen değer 20 mA'dir. Motorun bobini ayrıca ters gerilim üretir ve pine zarar verir.
• Ayrı besleme kullanın: Birden fazla motoru Arduino'nun 5 V pininden beslemek kartın yeniden başlamasına yol açabilir. Motoru pil ya da adaptörden besleyip GND'leri birleştirin.
• Parazit kondansatörü: Motor uçlarına 100 nF seramik kondansatör lehimlemek fırça kıvılcımından doğan gürültüyü azaltır.

Enkoderli N20 motor nasıl çalışır?

Enkoderli N20 motorda motorun arka milinde küçük bir mıknatıs disk ve bunu okuyan iki Hall sensörü bulunur; sensörler mil döndükçe aralarında 90° faz farkı olan A ve B darbeleri üretir. Mikrodenetleyici darbeleri sayarak devri, A ile B'den hangisinin önde olduğuna bakarak da dönüş yönünü bulur.

Bu modellerde genellikle altı kablo vardır: iki motor ucu (M1, M2), enkoder beslemesi (VCC, çoğunlukla 3,3-5 V), GND ve A, B çıkışları. Kablo renkleri üreticiye göre değişir; bağlamadan önce kartın üzerindeki yazıları kontrol edin.

Çözünürlük, motor milindeki darbe sayısı ile redüktör oranının çarpımıdır. Örneğin motor milinin bir turunda kanal başına 7 darbe veren bir enkoder ve 1:150 redüktörle çıkış milinin bir turu 1.050 darbe eder. A ve B'nin dört kenarı birlikte sayılırsa bu değer 4.200'e çıkar. Arduino Uno'da A çıkışını kesme (interrupt) destekli 2 ya da 3 numaralı pine bağlayın; yüksek hızda darbe kaçırmamak için sayma işini kesmeyle yapın.

N20 motor nasıl sürülür?

N20 motor, yön ve hız kontrolü için H-köprü bir motor sürücüyle sürülür; iki küçük motor için MX1508 DC motor sürücü uygun bir seçimdir. MX1508 2-10 V beslemeyle çalışır, kanal başına 1,5 A sürekli ve kısa süreli 2,5 A akım verir, dahili termal koruması vardır. Daha küçük akımlar için kanal başına 800 mA sürekli akım veren L9110 kartı da kullanılır.

L298N gibi eski bipolar sürücüler kendi üzerinde yaklaşık 2 V düşürür; 6 V'luk N20 bu durumda belirgin biçimde yavaşlar. Ayrıntılar için L298N motor sürücü yazımıza bakın. Adım adım bağlantı:

1. Motor uçlarını MX1508'in MOTOR-A çıkışına, ikinci motoru MOTOR-B çıkışına bağlayın. Uçlara 100 nF kondansatör lehimleyin.
2. 4 × AA pil yuvasından gelen 6 V'u sürücünün + ve − girişine bağlayın. Beslemeyi 10 V'un altında tutun.
3. Sürücü GND'sini Arduino GND'sine bağlayın; ortak toprak olmadan sinyaller anlamsızdır.
4. IN1 ve IN2'yi Arduino'nun PWM pinlerine (örneğin 5 ve 6), IN3 ve IN4'ü 9 ve 10'a bağlayın.
5. İleri için IN1'e PWM, IN2'ye LOW verin; geri için tersini yapın. İki giriş LOW iken motor serbest kalır, iki giriş HIGH iken fren yapar.
6. Önce düşük PWM ile deneyin; motor dönmüyorsa görev oranını yavaşça artırın.

MX1508'de ayrı bir enable pini yoktur; hız, giriş pinlerine verilen PWM ile ayarlanır. Motoru gövdeye sabitlemek için 12mm motor tutucu kısa ya da daha uzun gövdeyi saran uzun modeli kullanılabilir.

Sık sorulan sorular

N20 ile GA12-N20 aynı motor mu?

Evet, GA12-N20 ve N20 aynı motor ailesini anlatır. "GA12" redüktörlü 12 mm motoru, "N20" ise içindeki motor gövdesini belirtir. Satıcılar bazen yalnızca "12 mm redüktörlü motor" yazar. Seçimde ada değil, gerilim, devir ve mil tipine bakın; aynı adla satılan motorlar farklı redüktör oranlarında ve farklı sargılarda olabilir.

N20 motor kaç volt ile çalışır?

N20 motorlar 3 V, 6 V ve 12 V sürümlerde üretilir; en yaygını 6 V'tur. Motoru etiket geriliminin altında da çalıştırabilirsiniz ama devir ve tork düşer. Etiket geriliminin üzerine çıkmak fırçaları ve dişlileri hızla aşındırır, sargıyı ısıtır. Ürün sayfasında yazan gerilimi esas alın.

N20 motor Arduino'nun 5 V pininden beslenir mi?

Tek bir küçük N20 motor kısa denemelerde 5 V pininden sürücü üzerinden beslenebilir, ama önerilmez. Kalkış akımı ve fırça gürültüsü Arduino'nun yeniden başlamasına yol açabilir. İki ya da daha fazla motor varsa motorları ayrı bir pil ya da adaptörle besleyin ve yalnızca GND'leri birleştirin.

N20 motor ters döner mi?

Evet, N20 fırçalı bir DC motordur ve uçlarındaki kutup değiştirildiğinde ters döner. Arduino ile yön kontrolü için MX1508 ya da L9110 gibi bir H-köprü sürücü kullanılır. Dönerken ani yön değiştirmek dişlileri ve sürücüyü zorlar; önce motoru durdurun, sonra ters yönde çalıştırın.

N20 motor neden ses yapıyor ya da ısınıyor?

Metal dişlilerin hafif vınlaması normaldir. Ses aniden artıyorsa dişlilerde aşınma ya da milde eksen kaçıklığı olabilir. Isınma çoğunlukla aşırı yükten ya da etiket geriliminin üzerinde çalışmaktan kaynaklanır; motor sık sık zorlanıyorsa daha yüksek redüktör oranlı bir model seçin.

Özet

• N20, 12 × 10 mm kesitli fırçalı DC motor ile metal dişli redüktörden oluşan mikro redüktörlü motordur.
• Aynı gövde farklı redüktör oranlarıyla gelir; oran büyüdükçe devir düşer, tork artar.
• Robot hızı v = π × çap × devir / 60 ile, vidalı mil ilerlemesi devir × vida adımı ile bulunur.
• Sürücüyü kilitlenme akımına göre seçin; Arduino pininden doğrudan sürmeyin.
• Enkoderli N20, A-B darbeleriyle devir ve yön verir; çözünürlük darbe sayısı × redüktör oranıdır.