robotics-university.com | Pada artikel sebelumnya tentang “Motor DC Stepper (DC-STP)”, telah penulis sampaikan bahwa salah satu bagian stator motor DC-STP adalah berupa cakram inti besi melingkar yang diberi kumparan dan berfungsi sebagai pembangkit medan elektro-magnet ketika motor DC-STP diberi tegangan catu.
Syarat aliran arus listrik dapat mengalir pada sebuah kumparan listrik berinti besi sehingga menimbulkan medan elektro-magnet adalah adanya beda potensial pada kedua ujung kumparan listrik. Sehingga pada kumparan A (coil A) gambar 1 akan timbul medan elektro-magnet apabila kutub kumparan A diberi tegangan negatif (GND), karena pada kutub kumparan yang lainnya telah diberi tegangan positif (+Vcc).
Gambar 2. Kumparan listrik pada motor DC-STP 4-fasa
Prinsip kerja motor DC-STP adalah memutar rotornya yang berupa magnet batang bergigi lebih dari satu (dengan kutub magnet yang bervariasi) dengan bantuan medan elektro-magnet yang terbangkitkan oleh adanya aliran listrik pada kumparan listriknya.
Sebagai contoh, gambar 2 merupakan ilustrasi sebuah motor DC-STP yang memiliki 4-fasa atau 4-kumparan listrik. Untuk menjadikan rotor pada motor DC-STP berputar, maka pada kumparan listrik statornya harus diberi tegangan catu. Pada gambar 2 terlihat bahwa salah satu kutub kumparan (dari keempat kumparan listrik) digabungkan dan diberi catu tegangan positif (+Vcc). Tegangan catu pada gabungan salah satu kutub kumparan disbut juga dengan tegangan bersama (common voltage). Oleh sebab itu untuk membangkitkan medan elektro-magnet pada tiap-tiap kumparan listrik, maka pada kutub yang selainnya (yang tidak digabung) harus diberi tegangan negatif (GND). Namun pemberian tegangan catu negatif tersebut harus dilakukan secara bergantian dengan waktu tunda tertentu.
Misalnya, kumparan A diaktifkan (diberi tegangan negatif) selama 500 mili-second (waktu tunda), setelah durasi waktu tunda selesai maka kumparan A dinon-aktifkan (tidak diberi tegangan catu atau diberi tegangan +Vcc juga) dan kumparan B yang gantian diaktifkan dengan waktu tunda yang sama, yaitu 500 mili-second. Demikian seterusnya sampai kumparan D diaktifkan. Apabila kumparan D telah diaktifkan dan waktu tundanya usai, proses aktivasi kumparan tersebut diulang kembali dari awal, yaitu dimulai kembali dari aktivasi kumparan A. Pada setiap aktivasi kumparan listrik akan menimbulkan medan elektro-magnet, dimana kumparan yang teraktivasi akan menjadi magnet tidak tetap dengan kutub magnet tertentu, yaitu berkutub magnet utara (U) atau berkutub magnet selatan (S) tergantung dengan arah putaran lilitan kumparan kawatnya. Aktivasi kumparan A-B-C-D-A secara bergantian akan menjadikan bagian rotor motor DC-STP (yang juga merupakan magnet tetap dengan kutub yang bervariasi) berputar sebesar 360 derajat (1-putaran). Gerak putar rotor motor DC-STP terjadi karena munculnya sifat magnet antara rotor dan statornya, yaitu pertemuan kutub-kutub magnet senama akan tolak-menolak dan sebaliknya pertemuan kutub-kutub magnet tak-senama akan tarik-menarik.
Gambar 3. Driver motor DC-STP menggunakan IC ULN2003A
Gambar 3 merupakan skematik driver motor DC-STP yang menggunakan IC ULN2003A. Di dalam IC ULN2003A terdapat 7 buah rangkaian transistor darlington yang membentuk logika kerja seperti gerbang logika NOT (inverter/pembalik kondisi). Sehingga dalam penggunaannya akan lebih mudah mengingat bahwa IC ULN2003A itu berisi gerbang NOT dari pada mengingat bahwa IC ULN2003A itu berisi rangkaian transistor darlington. Untuk lebih memahaminya, mari melihat gambar konfigurasi pin IC ULN2003A pada gambar 4 berikut.
Gambar 4. Konfigurasi pin/kaki IC ULN2003A
Dengan melihat gambar 4, dapat diketahui bahwa dengan memberikan logika low (tegangan 0 volt) pada kaki In1 maka akan menghasilkan kondisi keluaran (output) pada kaki Out1 berlogika high (tegangan ±5 volt). Demikian juga sebaliknya, dengan memberikan logika high (tegangan ±5 volt) pada kaki In1 maka akan menghasilkan kondisi keluaran (output) pada kaki Out1 berlogika low (tegangan 0 volt).
Berikut ini adalah tabel aktivasi input IC ULN2003A driver motor DC-STP untuk mode 1 langkah dan mode ½ langkah. Tabel ini disesuaikan dari artikel terdahulu yang berjudul “Motor DC Stepper (DC-STP)”.
Pada gambar 3, kondisi logika kaki output yang terhubung dengan kutub kumparan listrik motor DC-STP dapat diatur dengan menggunakan kaki-kaki mikrokontroler AVR ATMEGA8/48/168/328 (Pin PC0, PC1, PC2, dan PC3) yang terhubung dengan kaki input IC ULN2003A, yaitu pada kaki In1, In2, In3, dan In4. Program mikrokontroler yang dibuat harus mengatur aktivasi kumparan listrik pada motor DC-STP secara bergantian dengan waktu tunda yang tepat untuk menghasilkan putaran pada rotornya. Pengaturan aktivasi kumparan listrik tersebut dapat dilakukan dengan mengikuti tabel 1 untuk mode 1 langkah dan tabel 2 untuk mode ½ langkah.
Gambar 1. Kumparan listrik
Syarat aliran arus listrik dapat mengalir pada sebuah kumparan listrik berinti besi sehingga menimbulkan medan elektro-magnet adalah adanya beda potensial pada kedua ujung kumparan listrik. Sehingga pada kumparan A (coil A) gambar 1 akan timbul medan elektro-magnet apabila kutub kumparan A diberi tegangan negatif (GND), karena pada kutub kumparan yang lainnya telah diberi tegangan positif (+Vcc).
Gambar 2. Kumparan listrik pada motor DC-STP 4-fasa
Prinsip kerja motor DC-STP adalah memutar rotornya yang berupa magnet batang bergigi lebih dari satu (dengan kutub magnet yang bervariasi) dengan bantuan medan elektro-magnet yang terbangkitkan oleh adanya aliran listrik pada kumparan listriknya.
Sebagai contoh, gambar 2 merupakan ilustrasi sebuah motor DC-STP yang memiliki 4-fasa atau 4-kumparan listrik. Untuk menjadikan rotor pada motor DC-STP berputar, maka pada kumparan listrik statornya harus diberi tegangan catu. Pada gambar 2 terlihat bahwa salah satu kutub kumparan (dari keempat kumparan listrik) digabungkan dan diberi catu tegangan positif (+Vcc). Tegangan catu pada gabungan salah satu kutub kumparan disbut juga dengan tegangan bersama (common voltage). Oleh sebab itu untuk membangkitkan medan elektro-magnet pada tiap-tiap kumparan listrik, maka pada kutub yang selainnya (yang tidak digabung) harus diberi tegangan negatif (GND). Namun pemberian tegangan catu negatif tersebut harus dilakukan secara bergantian dengan waktu tunda tertentu.
Misalnya, kumparan A diaktifkan (diberi tegangan negatif) selama 500 mili-second (waktu tunda), setelah durasi waktu tunda selesai maka kumparan A dinon-aktifkan (tidak diberi tegangan catu atau diberi tegangan +Vcc juga) dan kumparan B yang gantian diaktifkan dengan waktu tunda yang sama, yaitu 500 mili-second. Demikian seterusnya sampai kumparan D diaktifkan. Apabila kumparan D telah diaktifkan dan waktu tundanya usai, proses aktivasi kumparan tersebut diulang kembali dari awal, yaitu dimulai kembali dari aktivasi kumparan A. Pada setiap aktivasi kumparan listrik akan menimbulkan medan elektro-magnet, dimana kumparan yang teraktivasi akan menjadi magnet tidak tetap dengan kutub magnet tertentu, yaitu berkutub magnet utara (U) atau berkutub magnet selatan (S) tergantung dengan arah putaran lilitan kumparan kawatnya. Aktivasi kumparan A-B-C-D-A secara bergantian akan menjadikan bagian rotor motor DC-STP (yang juga merupakan magnet tetap dengan kutub yang bervariasi) berputar sebesar 360 derajat (1-putaran). Gerak putar rotor motor DC-STP terjadi karena munculnya sifat magnet antara rotor dan statornya, yaitu pertemuan kutub-kutub magnet senama akan tolak-menolak dan sebaliknya pertemuan kutub-kutub magnet tak-senama akan tarik-menarik.
Gambar 3. Driver motor DC-STP menggunakan IC ULN2003A
Gambar 3 merupakan skematik driver motor DC-STP yang menggunakan IC ULN2003A. Di dalam IC ULN2003A terdapat 7 buah rangkaian transistor darlington yang membentuk logika kerja seperti gerbang logika NOT (inverter/pembalik kondisi). Sehingga dalam penggunaannya akan lebih mudah mengingat bahwa IC ULN2003A itu berisi gerbang NOT dari pada mengingat bahwa IC ULN2003A itu berisi rangkaian transistor darlington. Untuk lebih memahaminya, mari melihat gambar konfigurasi pin IC ULN2003A pada gambar 4 berikut.
Gambar 4. Konfigurasi pin/kaki IC ULN2003A
Dengan melihat gambar 4, dapat diketahui bahwa dengan memberikan logika low (tegangan 0 volt) pada kaki In1 maka akan menghasilkan kondisi keluaran (output) pada kaki Out1 berlogika high (tegangan ±5 volt). Demikian juga sebaliknya, dengan memberikan logika high (tegangan ±5 volt) pada kaki In1 maka akan menghasilkan kondisi keluaran (output) pada kaki Out1 berlogika low (tegangan 0 volt).
Berikut ini adalah tabel aktivasi input IC ULN2003A driver motor DC-STP untuk mode 1 langkah dan mode ½ langkah. Tabel ini disesuaikan dari artikel terdahulu yang berjudul “Motor DC Stepper (DC-STP)”.
Tabel 1. Mode pemberian tegangan catu motor DC-STP (mode 1-langkah)
Tabel 2. Mode pemberian tegangan catu motor DC-STP (mode ½ langkah)
Tabel 2. Mode pemberian tegangan catu motor DC-STP (mode ½ langkah)
Pada gambar 3, kondisi logika kaki output yang terhubung dengan kutub kumparan listrik motor DC-STP dapat diatur dengan menggunakan kaki-kaki mikrokontroler AVR ATMEGA8/48/168/328 (Pin PC0, PC1, PC2, dan PC3) yang terhubung dengan kaki input IC ULN2003A, yaitu pada kaki In1, In2, In3, dan In4. Program mikrokontroler yang dibuat harus mengatur aktivasi kumparan listrik pada motor DC-STP secara bergantian dengan waktu tunda yang tepat untuk menghasilkan putaran pada rotornya. Pengaturan aktivasi kumparan listrik tersebut dapat dilakukan dengan mengikuti tabel 1 untuk mode 1 langkah dan tabel 2 untuk mode ½ langkah.
0 comments:
Post a Comment