Pengontrolan motor stepper

1. Pengontrolan motor stepper SATRIADY SIRAJ D41106116

2. Pendahuluan komutasi setiap lilitan harus di kontrol secara eksternal sehingga motor stepper ini dapat dikontrol sehingga dapat berhenti pada posisi yang diinginkan atau bahkan berputar ke arah yang berlawanan Pada bagaian ini akan dibahas mengenai bagaian terakhir dari rangkaian penggerak motor stepper. Rangkaian ini pada dasarnya hanya merupakan rangkaian switching arus yang mengaliri lilitan pada motor stepper. Urutan pemberian data pada motor stepper ini dapat mengontrol arah putaran dari motor stepper ini. Penambahan kecepatan pada motor stepper dapat dilakukan dengan cara meningkatkan frekuensi pemberian data pada rangkaian switching arus.

3. Lanjutan • Rangkaian kontrol ini nantinya terhubung langsung dengan lilitan pada motor, rangkaian power supplai, dan rangkaian yang dikontrol secara digital yang pada akhirnya menentukan kapan lilitan yang diinginkan dalam kondisi off atau on. Selain hanya menggunakan transistor switching ar, saat ini sudah tersedia driver motor yang memang diperuntukkan bagi motor stepper, yang lebih dikenal dengan H-Bridge. Komponen ini biasanya digunakan pada motor stepper tipe bipolar, walaupun demikian tidak menutup kemungkinan digunakan pada motor stepper tipe yang lain.

4. Rangkaian Driver Variabel Reluctance Motor Kontrol Pada Varibel Reluctance Motor Stepper Di dalam gambar 1 tersebut terdapat sebuah 3 blok dimana masing-masing mengatur sebuah kumparan motor stepper. Blok tersebut terdiri dari saklar arus yang dikontrol secara digital. Blok ini berperan penting di dalam pengontrolan arus yang akan melewati kumparan motor tertentu. Pengontrollan blok ini dapat dilakukan oleh sebuah rangkaian digital sederhana atau bahkan sebuah komputer melalui printer port. Dengan menggunakan komputer maka diperlukan perangkat lunak yang nantinya akan mengatur pemberian data dengan suatu urut-urutan tertentu kepada komponen saklar di dalam blok.

5. Pembatastegangan spike Spike Voltage Reducer Diode yang yang terpasang paralel tersebut harus mampu melewatkan arus balik yang terjadi ketika saklar terbuka. Dioda yang digunakan dapat berupa dioda yang umum dipakai seperti 1N4001 atau 1N4002. Jika digunakan dioda yang mempunyai karakteristik ‘fast switch’ maka perlu diberikan penambahan kapasitor yang dipasang secara paralel pada dioda.

6. Rangkaian Driver Unipolar Permanent Magnet and Hybrid Motor Kontrol Pada Unipolar Permanent Magnet Motor Rangkaian kontrol untuk mengendalikan motor stepper dengan tipe unipolar ini hampira sama dengan rangkaian kontrol pada motor tipe variabel reluctance. Perbedaanya hanya pada struktur kumparan motornya saja.

7. Lanjutan • Duabuahdiodatambahandiperlukankarenakumparan motor bukanlahkumparan yang independentetapisebuahkumparan yang mempunyai tap ditengah-tengahkumparansepertistrukturpada autotransformer. Ketikasalahsatusaklardibukamakategangan spike munculdikeduaujungkumparan motor tersebutdandiclamp olehduabuahdiodakesupplay motor. Tetapijikasalahsatuujungkumparan motor tersebuttidakfloatingterhadapsupplai motor makategangan spike iniakanlebihnegatifdaripadareferensi ground. Jikasaklar yang digunakanberupa relay, kondisiinibukanmenjadimasalah. Kondisiinibarumenjadimasalahketikasaklar yang digunakanadalahsaklarsemikonduktorseperti transistor atau FET.

8. Pemabatas level tegangan spike Untuk membatasi level tegangan spike dapat pula digunakan kapasitor yang terpasang seperti pada gambar di bawah Pemberian Kapasitor Pembatas Tegangan Spike

9. RangkaianPraktisPengendali Motor Stepper • Jikarangkaiankontrol yang mengendalikanrangakaian motor driver iniberupamikrokontrollerataukomponen digital makaadabaiknya agar setiap port yang mengontrolrangkaian driver motor stepper inidiberi buffer terlebihdahulu agar tidakmembebani port mikrokontroller yang digunakan. Sepertipadagambar 3, pin control_0, control_1, control_2 dan control_3 inidapatdikontrolsecara digital denganmenggunakanmikrokontrollerdenganmemberikomponen yang berfungsisebagai buffer sepertipadagambar 6. Jikarangkaiankontrol yang mengendalikanrangakaian motor driver iniberupamikrokontrollerataukomponen digital makaadabaiknya agar setiap port yang mengontrolrangkaian driver motor stepper inidiberi buffer terlebihdahulu agar tidakmembebani port mikrokontroller yang digunakan. Sepertipadagambar 3, pin control_0, control_1, control_2 dan control_3 inidapatdikontrolsecara digital denganmenggunakanmikrokontrollerdenganmemberikomponen yang berfungsisebagai buffer sepertipadagambardibawah

10. Lanjutan Rangkaian Sederhana Penggerak Motor Stepper Pada gambar di atas hanya ditampilkan satu bagian untuk mengontrol satu buah kumparan motor stepper. Ada dua alternatif yaitu dengan menggunakan buffer terlebuh dahulu atau menggunakan FET, yang mempunyai impedansi input yang sangat tinggi, sebagai komponen saklarnya. Tegangan Vmotor tidaklah harus selalu sama dengan tegangan VCC pada mikrokontroller. Oleh sebab itu digunakan sebuah komponen buffer yang mempunyai output open collector sehingga outputnya dapat di pull-up ke tegangan yang diinginkan.

11. Pemilihan Transistor Untuk dasar pemilihan transistornya adalah pada karakteristik IC (arus kolektor). Transistor ini harus merupakan transistor power yang mampu melewatkan arus sesuai dengan arus yang diperlukan oleh kumparan motor stepper ini. Jika arus yang ditarik oleh kumparan motor stepper ternyata lebih besar daripada kemampuan transistor maka transistor akan cepat panas dan dapat menyebabkan rusaknya transistor tersebut.

12. R-Pull up • R pull-up sebesar 470 akan memberikan arus sebesar 10 mA ke basis transistor Q1. Jika Q1 mempunyai gain sebesar 1000 maka arus yang dapat diliewatkan adalah sekitar beberapa ampere, tergantung dari besar arus yang ditarik oleh kumparan motor stepper tersebut. Arus ini harus lebih kecil dari arus IC yang diperbolehkan.

13. FET • Untukkomponen FET dapatdigunakankomponen IRL540 yang dapatmengalirkanarussampai 20 A danmampumenahanteganganbaliksampai 100V. Hal inidisebabkanolehkarena FET inimampumenyeraptegangan spike tanpaperlindungandioda. Tetapikomponeninimemerlukanheat sink yang besardanharuscukupbaikdalamhalpenyerapanpanasnya. Adabaiknyajikadigunakankapasitoruntukmenekan level tegangan spike yang ditimbulkandaritransisisaklardari on ke off.

14. Kesimpulan