Rangkaian Driver Motor Stepper 

 [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Vidio simulasi

6. Download

Gambar 95 Rangkaian Driver Motor Stepper

1. Tujuan [Kembali]

-Mengetahui bentuk rangkaian driver motor stepper
-Memahami prinsip kerja rangkaian driver motor stepper

2. Alat dan Bahan [back]

• Switch
• Inverter
• Resistor
• Dioda
• Transistor NPN
• Motor Stepper Unipolar

3. Dasar Teori [back]
Komponen yang dibutuhkan:

• Switch

Sakelar adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi saklar pada dasarnya adalah alat penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat, saklar berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen elektronika arus lemah

• Inverter

Gerbang Logika Inverter adalah salah satu Gerbang Logika dengan satu sinyal masukan dan juga satu sinyal keluaran.

Inverter juga disebut sebagai gerbang Komplemen (lawan) dimana sinyal keluaran selalu berlawanan dengan sinyal masukan.

• Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika.

• Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus. Komponen ini terdiri dari penggabungan dua semikonduktor yang masing-masing diberi doping (penambahan material) yang berbeda, dan tambahan material konduktor untuk mengalirkan listrik.

• Transistor NPN

Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor Cara kerja transistor NPN adalah jika kaki basis transistor diberi tegangan bias maka arus pda kolektor akan mengalir ke kaki emitor.

• Motor Stepper Unipolar

Stepper motor merupakan salah satu jenis aktuator elektrik yang dapat bergerak secara memutar (rotation). Keunggulan dari stepper motor adalah gerakannya yang dapat dikendalikan dengan mudah. Namun memerlukan sebuah rangkaian pengontrol dengan menggunakan prinsip kerja pulsa.  unipolar stepper motor, bekerja dengan menggunakan setengah dari lilitan pada setiap statornya. Sehingga kabel yang disediakan pada unipolar stepper motor biasanya lebih dari empat. Dimana terdapat sebuah common, yang dapat diberikan ke ground atau VCC. Motor stepper merupakan piranti elektromekanik yang mengkonversi pulsa-pulsa listrik menjadi gerakan mekanik. Rotor  (shaft) motor stepper berotasi dalam kenaikan langkah diskret ketika pulsa perintah listrik diterapkan ke motor dalam urutan yang sesuai. Urutan pulsa berhubungan dengan arah putaran motor. Kecepatan rotasi motor berhubungan dengan frekuensi masukan. Tabel 1 menjelaskan tentang pola pemrograman mode kerja full-step dari motor stepper.

Tabel 1.                      Pola Pemrograman Full-Step Pada Port Mikrokontroler

PD0	PD3	PB2	PD2
1	1	0	0
0	1	1	0
0	0	1	1
1	0	0	1

 

Tabel di atas merupakan pola putaran searah jarum jam (clockwise). Untuk putaran berlawanan jarum jam (counter clockwise), maka urutan pola harus dibalik. Motor stepper dengan tipe unipolar adalah motor stepper yang mempunyai 2 buah lilitan yang masing-masing lilitan ditengah-tengahnya diberikan sebuah tap seperti  tampak pada gambar 3.

                                                   Gambar 1.                Unipolar Motor stepper

Motor ini mempunyai step tiap 30° dan mempunyai dua buah liliatan yang didistribusikan berseberangan 180° di antara kutub pada stator. Sedangkan pada rotonya menggunakan magnet permanen yang berbentuk silinder dengan mempunyai 6 buah kutub, 3 kutub selatan dan 3 buah kutub utara. Sehingga dengan konstrusi seperti ini maka jika dibutuhkan ke presisian dari motor stepper yang lebih tinggi dibutuhkan pula kutub-kutub pada stator dan rotor yang semakin banyak pula. Pada gambar 12.4, motor tersebut akan bergerak setiap step sebesar 30° dengan 4 bit urutan data (terdapat dua buah lilitan dengan tap, total lilitan menjadi 4 lilitan).Ketelitian dari magnet permanen di rotor dapat sampai 1.8° untuk tiap stepnya. Ketika arus mengalir melalui tap tengah pada lilitan pertama akan menyebabkan kutub pada stator bagian atas menjadi kutub utara sedangkan kutub stator pada bagian bawah menjadi kutub selatan. Kondisi akan menyebabkan rotor mendapat gaya tarik menuju kutub-kutub ini. Dan ketika arus yang melalui lilitan 1 dihentikan dan lilitan 2 diberi arus maka rotor akan mengerak lagi menuju kutub-kutub ini. Sampai di sini  rotor sudah berputar sampai 30° atau 1 step. 

            Gambar 2.                Urutan Data Untuk Motor Stepper Tipe Unipolar (torsi normal)

                Gambar 3.                Urutan Data Motor Stepper Tipe Unipolar (torsi besar)

Untuk meningkatkan torsi yang tidak terlalu besar maka dapat digunakan urutan pemberian data. Dimana terdapat dua buah lilitan yang di beri arus pada suatu waktu. Dengan pemberian urutan data seperti ini akan menghasilkan torsi yang lebih besar dan tentunya membutuhkan daya yang lebih besar. Dengan urutan data baik pada Gambar 3 di atas akan menyebabkan motor berputar sebanyak 24 step atau 2 putaran.

4. Percobaan [back]
1. Susun rangkaian seperti pada gambar

2.Setelah itu tekan Run

Prinsip Kerja:

Untuk mendapatkan full step, maka input yang dimasukkan harus sesuai dengan tabel berikut

Tabel 1.                      Pola Pemrograman Full-Step Pada Port Mikrokontroler

	Bit 1	Bit 2	Bit 3	Bit 4
Kondisi 1	1	1	0	0
Kondisi 2	0	1	1	0
Kondisi 3	0	0	1	1
Kondisi 4	1	0	0	1

Saat Kondisi 1, pada bit 1 dan 2 berlogika 1, input akan diteruskan melewati inverter sehingga dihasilkan output berlogika 0. Logika 0 menandakan tidak ada arus yang mengalir sehingga arus nya tidak cukup untuk membangkitkan base transistor. Maka transistor dalam keadaan off dan rangkaian yang terhubung ke pada motor stepper menjadi open circuit. Sedangkan untuk bit 3 dan 4 yang berlogika 0, akan diteruskan menuju inverter sehingga dihasilkan logika 1. Logika 1 menandakan adanya arus yang mengalir menuju resistor. Setelah melewati resistor akan menuju ke basis transistor, karena ada arus yang cukup maka arus mengaktifkan basis transistor sehingga rangkaian yang terhubung ke motor stepper dalam keadaan closed circuit. Basis transistor yang sudah aktif menyebabkan arus dari collector dapat mengalir menuju emittor, namun karena adanya dioda dalam keadaan reverse, arus tidak dapat mengalir. Sehingga dapat disimpulkan tidak ada arus yang mengalir ke motor stepper, atau apabila dilogika kan dalam logika 0. Karena motor stepper dihubungkan dengan VCC maka untuk aktif, input yang lain perlu di ground kan. Sehingga untuk pin input motor stepper yang terhubung ke bit 3 dan bit 4 dalam keadaan aktif. Pada saat ini motor dalam keadaan vertikal. Hal ini terus berlanjut sesuai dengan urutan kondisi pada tabel. Setiap pindah kondisi, motor akan berputar 180° ke arah kiri.