MAKALAH MOTOR STEPPER
Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Mesin Listrik Dibimbing oleh Bapak Hari Putranto
S1 Pendidikan Teknik Elekro Offering A Oleh Kelompok 8: 1. Aulia Arief Giffari
(160534611661) (160534611661)
2. Dwi Mega Martasari
(160534611709) (160534611709)
3. Maya Revanola Z
(160534611659) (160534611659)
4. M. Hanim Misrofi
(160534611689) (160534611689)
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO NOVEMBER 2018
BAB 1 PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Motor stepper merupakan motor yang memiliki perbedaan pada se gi putarannya dalam motor DC dan AC. Motor stepper merupakan motor DC yang tidak mempunyai komutator. Umumnya motor stepper hanya mempunyai kumparan pada bagian stator sedangkan pada bagian rotor merupakan magnet permanen (bahan ferromagnetic). Karena konstruksi inilah maka motor stepper dapat diatur posisinya pada posisi tertentu dan/atau berputar ke arah yang diinginkan, apakah searah jarum jam atau sebaliknya. Ada tiga jenis motor stepper: motor stepper Magnet Permanen, Variable Reluctance dan Hybrid. Semua jenis tersebut melakukan fungsi dasar yang sama, tetapi mempunyai perbedaan penting pada beberapa aplikasi. B. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan pemaparan latar belakang diatas dapat ditentukan rumusan masalah sebagai berikut : a. Apa yang dimaksud motor stepper ? b. Bagaimana konstruksi dari motor stepper ? c. Bagaimana prinsip kerja dari motor stepper ? d. Apa saja jenis-jenis dari motor stepper ? e. Bagaimana karakteristik dari motor stepper ? f. Bagimana pengaplikasian dan perbaikan pada motor stepper ?
C. TUJUAN
1. Untuk mengetahui apa itu motor stepper 2. Untuk mengetahui konstruksi dari motor stepper 3. Untuk mengetahui prinsip kerja dari motor stepper 4. Untuk mengetahui jenis-jenis dari motor stepper 5. Untuk mengetahui karakteristik dari motor stepper 6. Untuk mengetahui pengaplikasian dan perbaikan pada motor stepper
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Motor Stepper
Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkannya diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain adalah : 1. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur. 2. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak 3. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi 4. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran) 5. Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC 6. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya 7. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.
B. Konstruksi Motor Stepper a. Motor Stepper Variable Reluctance (VR)
Widyaiswara 2015
b. Konstruksi Motor Stepper
c. Konstruksi Motor Hybrid
d. Konstruksi Motor Stepper Unipolar
e. Prinsip Kerja Motor Stepper Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Motor stepper merupakan perangkat pengendali yang mengkonversikan bit-bit masukan menjadi posisi rotor. Bit-bit tersebut berasal dari terminal-terminal input yang ada pada motor stepper yang menjadi kutub-kutub magnet dalam motor. Bila salah satu terminal diberi sumber tegangan, terminal tersebut akan mengaktifkan kutub di dalam magnet sebagai
kutub utara dan kutub yang tidak diberi tegangan sebagai kutub selatan. Dengan terdapatnya dua kutub di dalam motor ini, rotor di dalam motor yang memiliki kutub magnet permanen akan mengarah sesuai dengan kutub-kutub input. Kutub utara rotor akan mengarah ke kutub selatan stator sedangkan kutub selatan rotor akan mengarah ke kutub utara stator. Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Bila motor DC memiliki magnet tetap pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Adapun spesifikasi dari motor stepper adalah banyaknya fasa, besarnya nilai derajat per step, besarnya volt tegangan catu untuk setiap lilitan, dan besarnya arus yang dibutuhkan untuk setiap lilitan. Motor stepper tidak dapat bergerak sendiri secara kontinyu, tetapi bergerak secara diskrit per-step sesuai dengan spesifikasinya. Untuk bergerak dari satu step ke step berikutnya diperlukan waktu dan menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Salah satu karakteristik motor stepper yang penting yaitu adanya torsi penahan, yang memungkinkan motor stepper menahan posisinya yang berguna untuk aplikasi motor stepper dalam yang memerlukan
keadaan
start
dan
stop.
Berikut
ini
adalah
ilustrasi struktur
motor
stepper sederhana dan pulasa yang dibutuhkan untuk menggerakkannya :
Prinsip Kerja Motor Stepper
Gambar diatas memberikan ilustrasi dari pulsa keluaran pengendali motor stepper dan penerpan pulsa tersebut pada motor stepper untuk menghasilkan arah putaran yang bersesuaian dengan pulsa kendali.
f. Jenis- jenis Motor Stepper Berdasarkan struktur rotor dan stator pada motor stepper, maka motor stepper dapat dikategorikan dalam 3 jenis sebagai berikut : g. Motor Stepper Variable Reluctance (VR)
Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR):
Motor stepper tipe variable reluctance (VR) h. Motor Stepper Permanent Magnet (PM)
Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan. Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,5 0 hingga 150 per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet :
Motor stepper tipe permanent magnet (PM) i.
Motor Stepper Hybrid (HB)
Motor stepper tipe hibrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Motor stepper tipe hibrid memiliki gigi-gigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe ini paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik. Motor tipe hibrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,6 0 hingga 0,9 0 per langkah atau 100-400 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe hibrid :
Motor stepper tipe hibrid Berdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu motor stepper unipolar dan motor stepper bipolar. j.
Motor Stepper Unipolar
Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dirancang karena hanya memerlukan satu switch / transistor setiap lilitannya. Untuk menjalankan dan menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan pulsa digital yang hanya terdiri atas tegangan positif dan nol (ground) pada salah satu terminal lilitan (wound) motor sementara terminal lainnya dicatu dengan tegangan positif konstan (VM) pada bagian tengah (center tap) dari lilitan seperti pada gambar berikut.
Motor stepper dengan lilitan unipolar k. Motor Stepper Bipolar
Untuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Jadi pada setiap terminal lilitan (A & B) harus dihubungkan dengan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan sebaliknya. Karena itu dibutuhkan rangkaian pengendali yang agak lebih kompleks daripada rangkaian pengendali untuk motor unipolar. Motor stepper bipolar memiliki keunggulan dibandingkan dengan motor stepper unipolar dalam hal torsi yang lebih besar untuk ukuran yang sama.
Motor stepper dengan lilitan unipolar
l.
Karakteristik Motor Stepper
1. Tegangan Tiap motor stepper mempunyai tegangan rata-rata yang tertulis pada tiap unitnya atau tercantum pada datasheet masing-masing motor stepper. Tegangan rata-rata ini harus diperhatikan dengan seksama karena bila melebihi dari tegangan rata-rata ini akan menimbulkan panas yang menyebabkan kinerja putarannya tidak maksimal atau bahkan motor stepper akan rusak dengan sendirinya 2. Resistansi Resistansi per lilitan adalah karakteristik yang lain dari motor stepper. Resistansi ini akan menentukan arus yang mengalir, selain itu juga akan mempengaruhi torsi dan kecepatan maksimum dan motor stepper. 3. Derajat per step Besarnya derajat putaran per step adalah parameter terpenting dalam pemilihan motor stepper karena akan menentukan ukuran langkah gerakan yang paling kecil (resolusi). Tiap-tiap motor stepper mempunyai spesifikasi masing-masing, antara lain 0.72° per step, 1.8° per step, 3.6° per step, 7.5° per step, 15° per step, dan bahkan ada yang 90° per step. Dalam pengoperasiannya kita dapat menggunakan 2 prinsip yaitu full step atau half step. Dengan full step berarti motor stepper berputar sesuai dengan spesifikasi derajat per
stepnya, sedangkan half step berarti motor stepper berputar setengah derajat per step dari spesifikasi motor stepper tersebut.
m. Pengaplikasian dan Perbaikan pada Motor Stepper 1. Aplikasi Motor Stepper di Bidang Industri
Penggunaan motor stepper di Industri seperti alat pengukur otomotif dan peralatan produksi mesin perkakas otomatis, pengawasan produk baru untuk industry, didalam scanner medis, samplers, dan juga ditemukan di dalam fotografi digital gigi, pompa cairan, respirator dan mesin analisis darah. Di bidang elektronik konsumen motor stepper di kamera untuk focus kamera digital otomatis dan fungsi zoom. Dan juga terdapat pada aplikasi mesin bisnis, serta computer peripherals.
Laser pembaca disk optik dan motor stepper-nya disusun sedemikian rupa sehingga dapat bergerak dengan arah 2
Penggunaannya pada printer ink-jet:
Disaat kita meng-klik tombol OK atau Print, ada beberapa aksi yang dilakukan. Aplikasi perangkat lunak yang digunakan mengirimkan data yang akan dicetak ke printer driver. Driver menerjemahkan data yang dikirimkan menjadi data yang dapat dimengerti oleh printer dan memeriksa apakah printer siap untuk melakukan pencetakan. Data kemudian dikirimkan oleh driver dari komputer ke printer dengan menggunakan antarmuka koneksi paralel/USB. Printer menerima data dari komputer dan sejumlah data disimpan dalam Buffer.
Circuit Control mengaktifkan feed motor stepper untuk mengambil kertas. Motor ini mengaktifkan roll dan mengambil kerta yang ada pada tray kertas. Ada mekanisme kecil yang melakukan pengecekan pada tray kertas. Jika ada kertas yang terdeteksi, maka pencetakan dilakukan. Tapi jika tidak terdeteksi adanya kertas, LED pada printer akan menyala dan printer mengirim alert Printer is out of paper pada komputer. Setelah kertas dimasukkan, print head menggunakan belt untuk berpindah posisi mengitari kertas. Motor berhenti setiap sepersekian detik memberi waktu pada print head untuk menyemprotkan titik-titik tinta pada kertas sebelum kembali bergerak. Pergerakan ini terjadi begitu cepat sehingga terlihat seperti kontinyu. Beberapa titik dibuat dalam sekali semprot. Head print menyemprotkan warna CMYK dalam
nilai
yang
tepat
sehingga
didapat
warna
yang
diinginkan.
Setelah mencapai batas sisi kertas, print head kembali ke sisi awal kertas (atau pada beberapa
printer
print
head
berputar/berbalik)
dan
kembali
mencetak.
Proses diatas berulang hingga tercetak satu halaman penuh. Waktu yang digunakan untuk mencetak satu halaman juga bervariasi, bergantung pada kompleksitas halaman ataupun gambar yang dicetak. Setelah pencetakan selesai, head print diposisikan disisi lain diluar area kertas. Feed motor stepper kemudian mendorong kertas hingga kembali ke tray dan pencetakan selesai. Saat ini, kebanyakan printer sudah menggunakan tinta yang cepat kering sehingga dokumen hasil cetak dapat langsung digunakan tanpa harus menunggu smudging terlebih dahulu.
Operasi printer inkjet adalah sangat mudah untuk divisualisasi; head printer men-scan halaman secara horizontal, menggunakan motor untuk menggerakkannya ke kanan dan ke kiri dan ke belakang, motor satunya memutar kertas secara vertikal.
2. Perbaikan pada Motor Stepper
BAB III PENUTUP A. KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan diatas maka dapat disimpulkan bahwa: B. SARAN
DAFTAR PUSTAKA
Klilmro.
2017.
Macam-Macam
Motor
Stepper
dan
Contoh
Penggunaannya.
https://blog.klikmro.com/macam-macam-motor-stepper-dan-contoh penggunannya/. Diakses tanggal 9 November 2018 Imanuel,
gregorio
.
2016
.
Penerapan
Motor
Stepper
pada
Mesin
Printer
https://rambutpekat.wordpress.com/2016/06/16/motor-stepper/. Diakses tanggal 9 November 2018 Fahmi
.
2016
.
Perbedaan
Motor
Stepper
dan
Motor
Servo.
http://zulfahmi97.hol.es/2016/05/perbedaan-motor-stepper-dengan-motorservo/. Diakses tanggal 9 November 2018 Zona Elektro. 2015.Motor Stepper. http://zonaelektro.net/motor-stepper/. Diakses tanggal 9 November 2018 Partner 3D. Motor Stepper. http://www.partner3d.com/motor-stepper-pengertian-cara-kerjadan-jenis-jenisnya/. Diakses tanggal 9 November 2018 Klikmro.
2017.
Macam-macam
motor
stepper
dan
cara
penggunaannya..
https://blog.klikmro.com/macam-macam-motor-stepper-dan-contoh penggunannya/ Diakses pada 11/9/2018 pukul 19.53
