✔ Sketsa Driver,Kontrol Motor Stepper

Skema Driver,Kontrol Motor Stepper semua tipe memiliki kemiripan yaitu dalam hal aktivasinya. Namun yang paling membedakan yaitu dalam hal urutan dukungan data aktivasi setiap lilitan pada motor stepper. Motor stepper merupakan motor

listrik yang tidak memiliki komutator, di mana semua lilitannya merupakan penggalan dari stator. Dan pada rotornya hanya merupakan magnet permanen. Semua komutasi setiap lilitan harus di kontrol secara eksternal sehingga motor stepper ini sanggup dikontrol sehingga sanggup berhenti pada posisi yang diinginkan atau bahkan berputar ke arah yang berlawanan.

Pada bagaian ini akan dibahas mengenai bagaian terakhir dari rangkaian pencetus motor stepper. Rangkaian ini intinya hanya merupakan rangkaian switching arus yang mengaliri lilitan pada motor stepper. Urutan dukungan data pada motor stepper ini sanggup mengontrol arah putaran dari motor stepper ini. Penambahan kecepatan pada motor stepper sanggup dilakukan dengan cara meningkatkan frekuensi dukungan data pada rangkaian switching arus.

Rangkaian kontrol motor stepper ini nantinya terhubung pribadi dengan lilitan pada motor, rangkaian power supplai, dan rangkaian yang dikontrol secara digital yang pada kesannya memilih kapan lilitan yang diinginkan dalam kondisi off atau on. Selain hanya memakai transistor switching ar, dikala 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.

Skema  Driver Variabel Reluctance Motor Stepper

Kontrol Pada Varibel Reluctance Motor Stepper

Di dalam gambar diatas 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 sanggup dilakukan oleh sebuah rangkaian digital sederhana atau bahkan sebuah komputer melalui printer port. Dengan memakai komputer maka diharapkan perangkat lunak yang nantinya akan mengatur dukungan data dengan suatu urut-urutan tertentu kepada komponen saklar di dalam blok.

Kumparan pada motor stepper memiliki karakteristik yang sama dengan karakteristik beban induktif lainnya. Oleh alasannya itu ketika terdapat arus yang melalui kumparan motor, tidak sanggup dimatikan dengan seketika tanpa menghasilkan tegangan transien yang sangat tinggi. Kondisi ini biasanya nampak dengan timbulnya percikan bunga api (ketika memakai motor DC dengan daya yang besar). Hal ini sangat tidak diinginkan lantaran sanggup merusak saklar sehingga perlu diberikan rangkaian pelengkap untuk membatasi tegangan transien yang muncul. Sebaliknya ketika saklar tertutup maka terdapat arus yang mengalir ke kumparan motor dan akan menghasilkan kenaikan tegangan secara perlahan.

Untuk membatasi tegangan spike yang muncul maka ada dua alternatif penyelesaiannya yaitu dengan memparalel pada kumparan motor dengan dioda dan alternatif yang kedua yaitu dengan memakai kapasitor yang dipasang paralel dengan kumparan motor stepper.

Spike Voltage Reducer

Diode yang yang terpasang paralel tersebut harus bisa melewatkan arus balik yang terjadi ketika saklar terbuka. Dioda yang digunakan sanggup berupa dioda yang umum digunakan ibarat 1N4001 atau 1N4002. Jika digunakan dioda yang memiliki karakteristik ‘fast switch’ maka perlu diberikan penambahan kapasitor yang dipasang secara paralel pada dioda.

Pemasangan kapasitor paralel dengan kumparan motor sanggup menyebabkan spike yang ditimbulkan akan menyebabkan kapasitor tersebut charge sehingga tegangan spike yang terjadi tidak akan keluar tetapi diredam oleh kapasitor ini. Tetapi yang paling penting yaitu kapasitor ini harus bisa menahan surge current pada dikala terjadi spike. Surge current yaitu arus tiba-tiba yang sangat besar yang muncul bersamaan dengan tegangan spike. Nilai kapasitor harus dipilih pada kondisi dimana nilai induktansi dari kumparan motor stepper paling besar. Inilah karakteristik motor stepper dengan tipe variabel reluctance dimana nilai induktansinya berubah-ubah tergantung dari sudut putaran pada poros rotor. Penambahan kapasitor sehingga sempurna akan membentuk sebuah rangkaian resonansi yang sanggup menyebabkan peningkatan torsi pada motor dengan tipe ini.

Skema Driver Unipolar Permanent Magnet and Hybrid Motor Stepper

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.

Spike Voltage Reducer untuk Unipolar Stepper Motor

Walaupun demikian lantaran bebanya merupakan beban induktif maka selalu ada tegangan spike yang muncul ketika saklar terbuka. Oleh alasannya itu perlu penambahan dioda yang terpasang paralel dengan kumparan motor stepper ibarat terlihat pada gambar diatas.

Dua buah dioda pelengkap diharapkan lantaran kumparan motor bukanlah kumparan yang independen tetapi sebuah kumparan yang memiliki tap di tengah-tengah kumparan ibarat struktur pada autotransformer. Ketika salah satu saklar dibuka maka tegangan spike muncul di kedua ujung kumparan motor tersebut dan di clamp oleh dua buah dioda ke supplay motor. Tetapi kalau salah satu ujung kumparan motor tersebut tidak floating terhadap supplai motor maka tegangan spike ini akan lebih negatif daripada rujukan ground. Jika saklar yang digunakan berupa relay, kondisi ini bukan menjadi masalah. Kondisi ini gres menjadi problem ketika saklar yang digunakan yaitu saklar semikonduktor ibarat transistor atau FET.

Untuk membatasi level tegangan spike sanggup pula digunakan kapasitor yang terpasang ibarat pada gambar berikut.

Pemberian Kapasitor Pembatas Tegangan Spike

Rangkaian Mudah Pengendali/Driver Motor Stepper

Jika rangkaian kontrol yang mengendalikan rangakaian motor driver ini berupa mikrokontroller atau komponen digital maka ada baiknya supaya setiap port yang mengontrol rangkaian driver motor stepper ini diberi buffer terlebih dahulu supaya tidak membebani port mikrokontroller yang digunakan. Seperti pada gambar 3, pin control_0, control_1, control_2 dan control_3 ini sanggup dikontrol secara digital dengan memakai mikrokontroller dengan memberi komponen yang berfungsi sebagai buffer ibarat pada gambar berikut.

Rangkaian Sederhana Penggerak Motor Stepper

Pada gambar diatas hanya ditampilkan satu penggalan untuk mengontrol satu buah kumparan motor stepper. Ada dua alternatif yaitu dengan memakai buffer terlebuh dahulu atau memakai FET, yang memiliki impedansi input yang sangat tinggi, sebagai komponen saklarnya. Tegangan Vmotor tidaklah harus selalu sama dengan tegangan VCC pada mikrokontroller. Oleh alasannya itu digunakan sebuah komponen buffer yang memiliki output open collector sehingga outputnya sanggup di pull-up ke tegangan yang diinginkan.

Untuk dasar pemilihan transistornya yaitu pada karakteristik IC (arus kolektor). Transistor ini harus merupakan transistor power yang bisa melewatkan arus sesuai dengan arus yang diharapkan 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 sanggup menyebabkan rusaknya transistor tersebut.

R pull-up sebesar 470 akan memperlihatkan arus sebesar 10 mA ke basis transistor Q1. Jika Q1 memiliki gain sebesar 1000 maka   arus yang sanggup diliewatkan yaitu sekitar beberapa ampere, tergantung dari besar arus yang ditarik oleh kumparan motor stepper tersebut. Arus ini harus lebih kecil dari arus IC yang diperbolehkan.

Untuk komponen FET sanggup digunakan komponen IRL540 yang sanggup mengalirkan arus hingga 20 A dan bisa menahan tegangan balik hingga 100V. Hal ini disebabkan oleh lantaran FET ini bisa menyerap tegangan spike tanpa proteksi dioda. Tetapi komponen ini memerlukan heat sink yang besar dan harus cukup baik dalam hal perembesan panasnya. Ada baiknya kalau digunakan kapasitor untuk menekan level tegangan spike yang ditimbulkan dari transisi saklar dari on ke off pada rangkaian driver motor stepper. Cukup sekian semoga bermanfaat.

Bagikan Artikel ini