|
|
PRINSIP KERJA DAN PENGENDALIAN
MOTOR STEPPER
Download | Kembali
ke Menu
Prinsip Kerja Motor Stepper
Meskipun pada saat ini terdapat berbagai jenis motor stepper di pasaran, namun pada dasarnya mereka memiliki prinsip kerja yang sama. Seperti halnya pada motor induksi, motor stepper memiliki bagian-bagian utama berupa stator magnet permanen, dan lilitan kawat pada rotor. Hal yang membedakan motor stepper dari motor induksi biasa adalah motor stepper memiliki beberapa lilitan pada rotor, yang jumlahnya ditunjukkan oleh jumlah bit motor stepper tersebut dan juga menunjukkan besar derajat pada setiap langkah putaran. Pada motor stepper empat bit terdapat empat lilitan yang menentukan gerakan rotor. Dengan bantuan gambar di bawah ini, akan dijelaskan prinsip kerja dari motor stepper.
Jika suatu lilitan induktor dengan arah tertentu dialiri arus listrik searah, akan timbul medan magnet berkutub utara-selatan pada ujung-ujung inti besinya. Medan magnet pada keempat lilitan stator motor stepper SA, SB, SC, dan SD, dapat diaktifkan masing-masing. Pengaktifan medan magnet pada satu lilitan stator akan menarik ujung rotor R untuk mensejajarkan dirinya dengan stator penarik. Dimisalkan gambar di atas menunjukkan kondisi awal suatu motor stepper, dimana salah satu ujung rotor R sedang sejajar dengan lilitan stator SA. Jika dalam keadaan tersebut aktivitas pemberian arus dipindahkan ke lilitan SB, maka ujung rotor R yang terdekat dengan SB akan segera mensejajarkan diri dengan SB. Berarti, rotor akan berputar searah jarum jam sejauh 18o. Sebaliknya, jika dari kondisi awal lilitan pada stator SD yang diaktifkan, maka rotor akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam sejauh 18o, hingga ujung rotor yang terdekat menjadi sejajar dengan SD. Jadi, untuk memutar rotor sejauh 360o searah jarum jam, diperlukan 20 langkah aktivasi (360o = 20 x 18o), yaitu SB, SC, SD, SA, SB, ... dst.
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa jika lilitan stator diaktifkan satu persatu secara bergiliran, maka stator akan berputar sejauh 18o/langkah. Namun, besarnya sudut putar ini bisa diperkecil lagi dengan menambahkan kombinasi berupa aktivasi dua lilitan stator. Sebagai contoh, dari kondisi awal pada gambar di atas, jika lilitan stator SA dan SB diaktifkan, maka rotor akan bergerak searah jarum jam sebesar 9o (half step). Jika keadaan terakhir dilanjutkan lagi dengan mengaktifkan lilitan stator SB, maka putaran akan berlanjut sejauh 9o lagi. Putaran sebesar 9o berikutnya, dapat dilakukan dengan mengaktifkan lilitan stator SB dan SC, dan demikian seterusnya. Cara ini dapat dilakukan untuk memperhalus sudut putar motor stepper. Disamping cara tersebut, penghalusan putaran dapat juga dilakukan dengan menggunakan roda gigi atau roda bertali, yang dapat memperkecil derajat putar dalam setiap langkahnya.
Prinsip Pengendalian Motor Stepper
Pada gambar dan tabel berikut ini dapat dilihat prinsip pengendalian motor stepper. Jika seluruh saklar dalam keadaan terbuka (OFF alias berkondisi 0), maka motor berada dalam keadaan diam. Jika saklar ditutup dan dibuka secara bergiliran sebagai berikut, TA, TB, TC, TD, maka motor akan bergerak sejauh 4 langkah (4 x 18o) searah jarum jam. Sebaliknya, motor akan bergerak sejauh 4 langkah berlawanan dengan arah jarum jam, jika saklar ditutup dan dibuka menurut urutan TD, TC, TB, TA.
|
SA |
SB |
SC |
SD |
Gerakan |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
X |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
CW |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
CW |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
CW |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
CW |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
CW |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
CCW |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
CCW |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
CCW |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
CCW |
CW : Clock Wise (Searah jarum Jam)
CCW : Counter Clock Wise (Berlawanan dengan arah jarum jam)
Agar bisa dikendalikan secara elektronis (termasuk pengendalian melalui komputer), posisi saklar dapat diganti dengan rangkaian yang terdiri atas transistor, dioda, dan resistor, seperti pada gambar
Pada rangkaian di atas, transistor digunakan sebagai saklar. Jika satu transistor mendapatkan arus bias pada basisnya (yang telah diperkecil oleh resistor 10 k), transistor langsung memasuki kondisi saturasi, sehingga timbul kesan seolah-olah kaki kolektor dan emitor terkontak langsung. Hal ini menyebabkan arus dari VCC dapat mengalir melalui lilitan menuju ground. Arus bias pada jalur IN di sini bisa berasal ,misalnya, dari port paralel suatu komputer.
Sebaliknya, jika transistor tidak mendapat bias, hubungan antara kaki kolektor dan emitor akan "terputus", sehingga arus tidak bisa mengalir melalui lilitan menuju ground.
Umumnya motor stepper membutuhkan daya yang cukup besar. Untuk mengendalikan motor stepper dengan spesifikasi arus 1,2 A dan tegangan 5 V / fasa dapat digunakan transistor bertipe BD 677, yang merupakan transistor Darlington bertipe NPN yang dikemas dalam satu transistor. Penggunaan transistor Darlington ini dimaksudkan agar pasokan daya dan switching dapat berlangsung dengan cepat.
Dalam rangkaian diatas, dioda berfungsi untuk membuang energi dalam bentuk medan listrik yang timbul pada lilitan ketika tidak aktif (mati / OFF), sehingga kerusakan transistor dapat dicegah. Untuk rangkaian di atas, dapat digunakan dioda bertipe IN4002.