Motor stepper adalah motor DC tanpa sikat, yang dapat diputar dalam sudut kecil, sudut ini disebut langkah. Umumnya motor stepper menggunakan 200 langkah untuk menyelesaikan putaran 360 derajat, artinya rotasinya 1,8 derajat per langkah. Motor stepper digunakan di banyak perangkat yang membutuhkan gerakan rotasi yang tepat seperti robot, antena, hard drive, dll. Kita dapat memutar motor stepper ke sudut tertentu dengan memberikan instruksi yang tepat.
Motor stepper pada dasarnya terdiri dari dua jenis: Unipolar dan Bipolar. Motor stepper unipolar umumnya memiliki lima atau enam kabel, dimana empat kabel merupakan salah satu ujung dari empat kumparan stator, dan ujung lainnya dari keempat kumparan tersebut diikat menjadi satu yang melambangkan kabel kelima, ini disebut kabel bersama (common point). Umumnya ada dua kabel biasa, dibentuk dengan menghubungkan salah satu ujung dua-dua gulungan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Motor stepper unipolar sangat umum dan populer karena kemudahan penggunaannya.
Pada motor stepper bipolar hanya ada empat kabel yang keluar dari dua set kumparan, artinya tidak ada kabel yang sama.
Motor stepper terdiri dari stator dan rotator. Stator mewakili empat kumparan elektromagnet yang tetap diam di sekitar rotator, dan rotator mewakili magnet permanen yang berputar. Setiap kali kumparan diberi energi dengan menerapkan arus, medan elektromagnetik dibuat, menghasilkan rotasi rotator (magnet permanen). Kumparan harus diberi energi dalam urutan tertentu agar rotator berputar. Berdasarkan “urutan” ini kita dapat membagi metode kerja motor stepper Unipolar dalam tiga mode: mode penggerak gelombang, mode penggerak langkah penuh dan mode penggerak setengah langkah.
Mode penggerak gelombang: Dalam mode ini satu kumparan diberi energi pada satu waktu, keempat kumparan diberi energi satu demi satu. Ini menghasilkan torsi yang lebih sedikit dibandingkan dengan mode penggerak langkah penuh tetapi konsumsi daya lebih sedikit. Berikut adalah tabel untuk menghasilkan mode ini menggunakan mikrokontroler, artinya kita perlu memberikan logika 1 pada kumparan secara berurutan.
Langkah |
SEBUAH |
B |
C |
D |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Mode Penggerak Penuh: Dalam hal ini, dua kumparan diberi energi pada saat yang sama menghasilkan torsi tinggi. Konsumsi daya lebih tinggi. Kita perlu memberikan Logika 1 ke dua kumparan pada saat yang sama, lalu ke dua kumparan berikutnya dan seterusnya.
Langkah |
SEBUAH |
B |
C |
D |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Mode Half Drive: Dalam mode ini satu dan dua kumparan diberi energi secara bergantian, artinya pertama satu kumparan diberi energi kemudian dua kumparan diberi energi kemudian lagi satu kumparan diberi energi kemudian dua lagi, dan seterusnya. Ini adalah kombinasi dari mode penggerak penuh dan gelombang, dan digunakan untuk meningkatkan putaran sudut motor.
Langkah |
SEBUAH |
B |
C |
D |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
8 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Menghubungkan Motor Stepper dengan Mikrokontroler 8051
Interfacing dengan 8051 sangat mudah kita hanya perlu memberikan 0 dan 1 pada keempat kabel motor stepper sesuai tabel diatas tergantung dari mode mana kita ingin menjalankan motor stepper tersebut. Dan sisanya dua kabel harus dihubungkan ke suplai 12v yang tepat (tergantung pada motor stepper). Di sini kami telah menggunakan motor stepper unipolar. Kami telah menghubungkan empat ujung kumparan ke empat pin pertama port 2 dari 8051 melalui ULN2003A.
8051 tidak menyediakan arus yang cukup untuk menggerakkan kumparan sehingga kita perlu menggunakan IC driver saat ini yaitu ULN2003A. ULN2003A adalah susunan dari tujuh pasang transistor NPN Darlington. Pasangan Darlington dibangun dengan menghubungkan dua transistor bipolar untuk mencapai amplifikasi arus tinggi. Dalam ULN2003A, 7 pin adalah pin input dan 7 pin adalah pin output, dua pin untuk Vcc (catu daya) dan Ground. Di sini kami menggunakan empat pin input dan empat pin output. Kami juga dapat menggunakan IC L293D sebagai pengganti ULN2003A untuk amplifikasi arus.
Anda perlu mengetahui empat kabel koil dan dua kabel umum dengan sangat hati-hati jika tidak motor tidak akan berputar. Anda dapat mengetahuinya dengan mengukur resistansi menggunakan multimeter, multimeter tidak akan menunjukkan pembacaan apa pun antara kabel dua fasa. Kabel biasa dan dua kabel lainnya dalam fase yang sama harus menunjukkan resistansi yang sama, dan dua titik ujung dari dua kumparan dalam fase yang sama akan menunjukkan resistansi dua kali lipat dibandingkan dengan resistansi antara titik bersama dan satu titik ujung.
Penyelesaian masalah
Jika motor Anda tidak berputar ATAU bergetar tetapi tidak berputar, maka Anda harus memeriksa daftar periksa berikut:
- Pertama periksa koneksi sirkuit dan kode.
- Jika rangkaian dan kodenya baik-baik saja, periksa apakah motor stepper mendapat tegangan suplai yang tepat (umumnya 12v), jika tidak maka hanya akan bergetar tetapi tidak berputar.
- Jika suplai baik-baik saja, maka periksa empat titik ujung koil yang terhubung ke ULN2003A. Pertama-tama temukan dua titik akhir yang sama dan hubungkan ke 12v, kemudian hubungkan empat kabel yang tersisa ke ULN2003A dan coba setiap kombinasi yang mungkin sampai motor dihidupkan. Jika Anda tidak menghubungkannya dengan urutan yang benar maka motor hanya bergetar alih-alih berputar.
Berikut adalah kode untuk mode langkah gelombang dan mode langkah gelombang penuh, Anda dapat dengan mudah menghitung nilai PORT P2 untuk mode setengah gelombang.