Motor Stepper

Prinsip kerja motor DC stepper sama dengan motor DC magnet permanent, yaitu pembangkitan medan magnet untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya lawan dengan menggunakan catu tegangan DC pada
lilitan / kumparannya. Motor DC magnet permanent menggunakan gaya lawan untuk menolak atau mendorong fisik kutub magnet yang dihasilkan, sedangkan pada motor DC stepper menggunakan gaya tarik
untuk menarik fisik kutub magnet yang berlawanan sedekat mungkin ke posisi kutub magnet yang dihasilkan oleh kumparan. Gerakan motor DC stepper terkendali, karena begitu kutub yang berlawanan tadi sudah tarik menarik dalam posisi yang paling dekat, gerakan akan terhenti dan di rem.


Lihat 2 gambar di bawah , jika kumparan mendapat tegangan dengan analogi mendapat logika “1”, maka akan dibangkitkan kutub magnet yang berlawanandengan kutub magnet tetap pada rotor. Sehingga posisi kutub magnet rotor akan ditarik mendekati lilitan yang menghasilkan kutub magnet berlawanan tadi. Jika langkah berikutnya, lilitan yang bersebelahan diberi tegangan, sedang catu tegangan pada lilitan sebelumnya dilepas, maka kutub magnet tetap pada rotor itu akan berpindah posisi menuju kutub magnet lilitan yang dihasilkan. Berarti telah terjadi gerakan 1 step. Jika langkah ini diulang terus- menerus, dengan memberikan tegangan secara bergantian ke lilitan-lilitan yang bersebelahan, maka rotor akan berputar.

Gb. prinsip kerja motor stepper untuk gerakan full step

Gb. prinsip kerja motor stepper untuk gerakan hal step

Logika perputaran rotor tersebut dapat dianalogikan secara langsung dengan data 0 atau 1 yang diberikan secara serentak terhadap semua lilitan stator motor. Hal ini sangat memudahkan bagi system designer dalam hal merancang putaran-putaran motor DC stepper secara bebas dengan mengatur bit-bit pada data yang dikirimkan ke rangkaian interface motor DC stepper tersebut.

Untuk motor DC stepper 4 fasa pada prinsipnya ada dua macam cara kerja , yaitu full step dan half step. Lihat table di bawah. Penjabaran formasi logika dalam table ini adalah untuk mewakili putaran penuh 360 deg relatif terhadap fasa dari motor. Motor DC stepper yang ada di pasaran sebagian besar melipatgandakan jumlah kutub magnet kumparannya dengan memperbanyak kumparan stator sejenis melingkar berurutan dalam konfigurasi penuh 360 deg riil terhadap poros rotor (dengan jumlah fasa tetap). Kondisi ini dilakukan untuk memperoleh efek riil putaran satu step yang lebih presisi, misalnya

3,6 deg / step atau 1,8 deg / step.

Gb. Formasi tegangan/ logika pada motor stepper

Untuk memperoleh efek cengkeraman yang lebih kuat, modus data yang diberikan pada mode full wave dapat dimanipulasi dengan memberikan double active bits pada setiap formasi (lihat tale di bawah).

Dengan cara ini torsi yang dihasilkan akan lebih besar. Namun demikian, penggunaan arus akan berlipat dua karena dalam satu saat yang bersamaan dua lilitanmendapatkan arus kemudi. Dalam aplikasinya,

sumber daya yang tersedia perlu diperhatikan.

Pada full step, suatu titik pada sebuah kutub magnet di rotor akan kembali mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step ke 4. berikutnya dapat diberikan lagi mulai dari step ke 1.

Untuk half step, setiap kutub magnet pada rotor akan kembali mendapatkan tarikan dari medan magnet lilitan yang sama setelah step ke 8. Berikutnya kembali mulai dari step 1.

Dengan melihat bahwa pergerakan motor DC stepper adalah berdasarkan perubahan logika pada input lilitan-lilitannya maka menjadi mudah bagi programmer untuk mengubah-ubah arah gerakan dan

kedudukan rotor pada posisi yang akurat. Hal ini salah satu keuntungan dari penggunaan motor DC stepper. Agar dapat membuat gerakan yang lebih presisi, biasanya jumlah batang magnet di rotor diperbanyak dan

lilitan dibuat berpasang-pasangan sesuai dengan posisi kutub magnet rotor. Cara lain adalah dengan menggunakan system gear pada poros rotor tanpa mengubah karakteristik motor DC steppernya.

Di kutip dari : Buku Dasar Automasi II, Karangan Agus Putranto, dkk.