Penjelasan tentang Motor Stepper

Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanis. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Jadi, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. 

 

Jika ingin menjalankan atau menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan pulsa digital yang 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. Berdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat dibagi menjadi jenis unipolar dan bipolar. Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dibuat karena hanya memerlukan satu signal On Off dengan menggunakan switch / transistor pada masing – maisng lilitannya. Untuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya.

Setiap motor Stepper akan memiliki spesifikasi utama yaitu berapa derajat motor akan berputar setaip kali diberikan 1 pulse, atau disebut dengan Step/pulse. Posisi motor dapat dikontrol secara akurat tanpa mekanisme umpan balik, selama ukuran motor sesuai dengan aplikasi. Motor stepper menggunakan teori operasi magnet untuk membuat poros motor berbelok pada jarak yang tepat ketika pulsa listrik disediakan. Stator memiliki delapan kutub, dan rotor memiliki enam kutub. Rotor memerlukan 24 pulsa listrik untuk menggerakkan 24 langkah untuk membuat satu putaran penuh. Cara lain untuk mengatakan ini adalah bahwa rotor akan bergerak tepat 15 ° untuk setiap pulsa listrik yang diterima motor.

Jenis - jenis Motor Stepper

Ada tiga jenis utama motor stepper, yaitu :

• Stepper magnet permanen
• Stepper sinkron hibrida
• Variabel keengganan stepper

Motor Stepper Magnet Permanent: Motor magnet permanen menggunakan magnet permanen (PM) di rotor dan beroperasi pada tarikan atau tolakan antara rotor PM dan elektromagnet stator. Motor Stepper Reluktansi Variabel: Motor reluktansi variabel (VR) memiliki rotor besi polos dan beroperasi berdasarkan prinsip bahwa reluktansi minimum terjadi dengan celah minimum, sehingga titik rotor tertarik ke arah kutub magnet stator. Motor Stepper Sinkron Hibrid: dinamai motor stepper hibrida karena menggunakan kombinasi teknik magnet permanen (PM) dan variabel reluktansi (VR) untuk mencapai daya maksimum dalam ukuran kemasan kecil.

Kelebihan dari Motor Stepper
 

• Sudut rotasi motor sebanding dengan pulsa input.
• Motor memiliki torsi penuh saat berhenti.
• Pemosisian dan pengulangan gerakan yang tepat karena motor stepper yang baik memiliki akurasi 3 - 5% langkah dan kesalahan ini tidak kumulatif dari satu langkah ke langkah berikutnya.
• Respon yang sangat baik untuk memulai, menghentikan, dan membalikkan.
• Sangat andal karena tidak ada sikat kontak di motor. Oleh karena itu umur motor hanya bergantung pada umur bearing.
• Respons motor terhadap pulsa input digital menyediakan kontrol loop terbuka, membuat motor lebih sederhana dan lebih murah untuk dikontrol.
• Dimungkinkan untuk mencapai rotasi sinkron berkecepatan sangat rendah dengan beban yang secara langsung digabungkan ke poros.
• Berbagai kecepatan rotasi dapat diwujudkan karena kecepatan sebanding dengan frekuensi pulsa input.
• Motor stepper beroperasi secara berbeda dari motor sikat DC, yang berputar ketika tegangan diberikan ke terminalnya. Motor stepper, di sisi lain, secara efektif memiliki banyak elektromagnet bergigi yang diatur di sekitar sepotong besi berbentuk roda gigi pusat. Elektromagnet diberi energi oleh rangkaian kontrol eksternal, misalnya, mikrokontroler.
• Untuk membuat poros motor berputar, pertama elektromagnet diberi daya, yang membuat gigi roda gigi tertarik secara magnetis ke gigi elektromagnet. Titik ketika gigi roda gigi sejajar dengan elektromagnet pertama, gigi tersebut sedikit diimbangi dari elektromagnet berikutnya.

Cara Kerja Motor Stepper

Pada dasarnya, cara kerja  motor stepper berbeda beda, tergantung pada konstruksi rotor dan stator serta sistem lilitan pada statornya. Namun setiap stepper digerakkan oleh pulsa digital yang diubah setiap waktu.  Kecepatan sinyal pulsa digital atau lebih tepatnya frekuensi sinyal mempengaruhi kecepatannya. Semakin cepat frekuensi sinyal, maka semakin cepat pula RPM pada stepper.

Sinyal digital ini dapat pula digunakan untuk menentukan posisi pada motor stepper. Misalnya saja, stepper dengan sudut step 1.8° maka untuk satu putaran penuh diperlukan 200 step, sehingga untuk setengah putaran stepper memerlukan 100 step dan untuk satu setengah putaran diperlukan 300 step. Hal inilah yang mejadikan stepper banyak dipakai pada mesin printer 3D dan CNC Engraving. Sinyal digital yang diberikan pada rotor menghasilkan medan magnetik yang berinteraksi dengan rotor pada motor stepper. Hal ini menyebabkan motor bergerak dalam satu sudut stepnya, dan  bertahan sampai sinyal digital berikutnya.