Motor ve Sensörler¶

Bu kısım ileriki tarihlerde yarışma kurallarına dayanılarak güncellenecektir. MEB Tasarla Geliştir Robot Yarışması'nda motor ve motor sürücü kısıtlamaları olacaktır.

Bu bölümde motor ve sensörlerin temel özelliklerini yüzeysel olarak anlatmaktayız. Daha detaylı kullanım senaryoları, kod örnekleri ve pratik uygulamalar dokümantasyonun ileriki bölümlerinde yer alacaktır.

Robotun kas ve sinirleri! Motorlar robotun dünyayı değiştirmesini sağlar, sensörler dünyayı algılamasını. Bu bölümde hangi motor ne kadar güç çeker, hangi sensör hangi durumda kullanılır öğreneceksiniz.

Motor ve sensör seçimi sadece işlevsellik değil, aynı zamanda enerji tüketimi açısından da kritiktir. Doğru seçim robotunuzun performansını ve batarya ömrünü doğrudan etkiler.

Motorlar: Robot Kasları¶

Motorlar elektrik enerjisini mekanik harekete çevirir. Robot hareket etmek, nesne taşımak, gripper açıp kapatmak için motor kullanır.

DC Motor¶

En basit motor tipidir. Elektrik verdiğinizde döner, elektriği kestiğinizde durur.

Avantajları: - Kolay bulunur - Basit kontrol PWM ile hız kontrol - Sürekli dönüş yapar - Yüksek hız (1000-15000 RPM)

Dezavantajları: - Hassas pozisyon kontrolü yok - Yüksek akım tüketimi - Moment düşük (torque az)

Enerji Tüketimi: - Küçük DC motor (3-6V): 100-500mA - Orta DC motor (6-12V): 500-2000mA
- Büyük DC motor (12-24V): 2-10A

Kullanım alanları: Tekerlek hareketi, fan, pompa, hızlı dönüş gereken uygulamalar

Motor Sürücü Gerekliliği: L298N (2A), L293D (600mA), TB6612 (1.2A)

Servo Motor¶

Belirli açıya dönen özel motordur. İçinde DC motor + potansiyometre + kontrol devresi vardır.

Avantajları: - Hassas açı kontrolü (±1 derece) - Pozisyonu korur (güç kesince sabit kalır) - Kontrol kolay tek PWM sinyali - Dahili feedback sistemi

Dezavantajları: - Sınırlı dönüş açısı (0-180° veya 0-270°) - Sürekli güç tüketimi (holding current)

Servo Türleri ve Enerji: - SG90 (micro servo): 4.8-6V, 100-650mA, 9g - MG996R (metal gear): 4.8-7.2V, 500-900mA, 55g - DS3218 (digital): 4.8-6.8V, 500-2500mA, 60g

Enerji Analizi: - Durgun halde: 50-100mA (pozisyon koruma) - Hareket halinde: 200-2500mA (yüke bağlı) - Stall current: Maksimum akım (engelliyken)

Kullanım alanları: Robot kol eklemleri, gripper, kamera gimbal, steering

Kontrol: PWM sinyali (50Hz, 1-2ms pulse width)

Step Motor¶

Her elektrik darbesinde belirli açı döner. Çok hassas pozisyon kontrolü yapar.

Avantajları: - Çok hassas pozisyon (0.9°-1.8° step açısı) - Open-loop kontrol (encoder gerektirmez) - Güçlü holding torque - Sürekli dönüş + hassas konum

Dezavantajları: - Karmaşık sürücü gerekir - Step kaçırabilir (overload'da) - Düşük hız (max ~1000 RPM) - Sürekli güç tüketimi

Step Motor Türleri: - 28BYJ-48 (5V): 64 step/devir, 10-40mA - NEMA 17: 200 step/devir, 1-2A - NEMA 23: 200 step/devir, 2-4A

Enerji Tüketimi: - Holding: Sürekli akım (motorun %70'i) - Running: Step sıklığına bağlı - Idle: Güç kesilirse pozisyon kaybı

Kullanım alanları: 3D yazıcı, CNC, hassas pozisyonlama, robot kol eklemleri

Gear Motor¶

DC motor + redüktör (dişli kutusu) kombinasyonu. Hızı azaltıp momenti artırır.

Avantajları: - Yüksek moment/torque - Düşük hız, yüksek güç - Kolay kontrol - Dayanıklı

Dezavantajları: - Büyük ve ağır - Mekanik gürültü - Backlash (dişli boşluğu) - Verimlilik kaybı (%60-80)

Gear Motor Örnekleri: - TT Motor (3-6V): 200RPM, 200-500mA - 37D Motor (12V): 30-1000RPM, 500-3000mA - 775 Motor (12-24V): 100-500RPM, 2-10A

Redüksiyon Oranları: - 1:10 → Hız 1/10, moment 10x - 1:50 → Hız 1/50, moment 50x
- 1:100 → Hız 1/100, moment 100x

Kullanım alanları: Robot tekerlek, tank tracks, ağır yük kaldırma

Sensörler: Robot Duyuları¶

Sensörler fiziksel büyüklükleri elektriksel sinyale çevirir. Robot çevresini anlaması için şarttır.

Mesafe Sensörleri¶

Robot önündeki engelleri algılar, mesafe ölçer.

Ultrasonik Sensör (HC-SR04)¶

Ses dalgası gönderir (40kHz), yankı dönüş süresini ölçer.

Teknik Özellikler: - Menzil: 2cm - 4m - Hassasiyet: ±3mm
- Enerji: 5V, 15mA - Açı: 15 derece koni

Avantajları: - Kolay kullanım - Arduino kütüphanesi mevcut - Su/ışık etkilemez

Dezavantajları: - Yumuşak yüzeylerde sorun - Eğik yüzeylerde yansıma - Yavaş ölçüm (50ms) - Tek nokta ölçümü

Kızılötesi Sensör (Sharp GP2Y0A)¶

Kızılötesi LED + fototransistör ile mesafe ölçer.

Teknik Özellikler: - Menzil: 10-80cm (modele göre) - Hassasiyet: ±2cm - Enerji: 5V, 30mA - Çıkış: Analog voltaj

Avantajları: - Hızlı ölçüm (20ms) - Analog çıkış - Renk etkilemez - Kompakt boyut

Dezavantajları: - Parlak ışık etkilenir - Kısa menzil - Doğrusal olmayan çıkış - Saydam nesnelerde sorun

LiDAR (Laser Distance)¶

Lazer ışık pulsları ile çok hassas mesafe ölçer.

Teknik Özellikler: - Menzil: 0.1-40m (modele göre) - Hassasiyet: ±1mm - Enerji: 3.3-5V, 100-500mA - Hız: 1000+ ölçüm/saniye

Avantajları: - Çok hassas ve hızlı - Uzun menzil - Işık koşulları etkilemez - 2D/3D haritalama

Dezavantajları: - Yüksek güç tüketimi - Karmaşık veri işleme - Saydam/parlak yüzeylerde sorun

Görüntü Sensörleri¶

Kamera¶

Görüntü alır, işleyerek bilgi çıkarır.

Kullanım: Nesne takibi, renk algılama, QR kod okuma Zorluk: Görüntü işleme hesap gücü gerektirir

Renk Sensörü¶

Nesnenin rengini algılar.

Kullanım: Renkli topları ayırma, çizgi takibi Avantaj: Hızlı, kolay işleme

Hareket ve Pozisyon Sensörleri¶

Encoder¶

Motor dönüşünü sayar, hız ve pozisyon bilgisi verir.

Optik encoder: Işık geçirgen disk kullanır Manyetik encoder: Mıknatıs disk kullanır

IMU (Jiroskop + İvmeölçer)¶

Robotun eğim, dönüş, ivme bilgilerini verir.

Kullanım: Denge kontrolü, navigasyon MPU6050: Yaygın 6-eksen IMU

Pusula (Magnetometre)¶

Manyetik kuzey yönünü gösterir.

Kullanım: Yön bulma, navigasyon Sorun: Metal nesnelerden etkilenir

Dokunma ve Kuvvet Sensörleri¶

Limit Switch¶

Mekanik dokunma algılar.

Kullanım: Son konum tespiti, engel algılama Avantaj: Basit, güvenilir Dezavantaj: Fiziksel temas gerekir

Kuvvet Sensörü (Load Cell)¶

Uygulanan kuvveti ölçer.

Kullanım: Gripper kuvvet kontrolü, ağırlık ölçümü Hassasiyet: gram seviyesinde ölçüm

Çevre Sensörleri¶

Sıcaklık Sensörü¶

Çevre sıcaklığını ölçer.

DS18B20: Dijital, hassas sıcaklık sensörü LM35: Analog çıkışlı

Nem Sensörü¶

Hava nemini ölçer.

DHT22: Sıcaklık + nem sensörü

Işık Sensörü (LDR)¶

Işık şiddetini ölçer.

Kullanım: Işığa gitme, gün/gece algılama

Motor-Sensör İşbirliği¶

Robot gerçek dünyada çalışması için motor ve sensörlerin birlikte çalışması gerekir.

Geri Bildirimli Kontrol¶

Sensörlerden gelen verilere göre motor kontrolü yapılır. Örneğin mesafe sensörü ile hedefe yaklaşma kontrol edilebilir.

Hız Kontrolü¶

Encoder ile gerçek hızı ölçerek motor hızını ayarlayabilirsiniz. PID kontrol algoritmaları bu amaçla kullanılır.

Güvenlik Sistemi¶

Sensörler güvenlik için kullanılır: - Engel algılarsa robot durur - Eğim fazlaysa robot durur - Akım fazlaysa motor korunur

Sorun Giderme¶

Motor Sorunları¶

Motor dönmüyor: - Güç bağlantısı kontrol et - Motor sürücü çalışıyor mu? - PWM değeri yeterli mi? (minimum 50-100)

Motor titriyor: - Güç kaynağı yetersiz olabilir - Bağlantı gevşek olabilir - Motor aşırı yüklü olabilir

Sensör Sorunları¶

Yanlış okuma: - Bağlantıları kontrol et - Kalibrasyon gerekli mi? - Gürültü filtresi ekle

Değer dalgalanması: - Filtreleme ekle (ortalama al) - Güç beslemesi temiz mi? - Kablo kalitesi nasıl?

Motor Seçim Kılavuzu¶

Robot Hareketi İçin¶

İhtiyaç	Motor Tipi	Avantaj	Dezavantaj	Tavsiye
Hızlı hareket	DC Motor	Yüksek hız	Pozisyon kontrolü yok	Yarış robotları
Hassas pozisyon	Servo	Açı kontrolü	Sınırlı dönüş	Robot kol
Güçlü moment	Gear Motor	Yüksek torque	Yavaş, ağır	Ağır robot
Çok hassas	Step Motor	Mikro adım	Karmaşık	CNC tarzı

Enerji Tüketim Analizi¶

2000mAh LiPo Batarya ile Çalışma Süreleri:

SG90 Servo (aktif): ~3 saat
DC Motor (orta hız): ~4 saat  
Gear Motor (yavaş): ~6 saat
NEMA17 Step: ~2 saat
Ultrasonik Sensör: ~130 saat
ESP32 (WiFi açık): ~12 saat
Arduino Uno: ~44 saat

Sonraki Adımlar¶

Motor ve sensör temellerini anladığınıza göre:

Programlama Temelleri - Robot kodlama teknikleri
Pratik Örnekler - Motor ve sensör ile gerçek projeler
Yarışma Stratejileri - İleri seviye robot sistemleri

Motor ve sensörler robotun fiziksel yeteneklerini belirler. Bunları doğru seçip kullanarak güçlü robotlar yapabilirsiniz!