Empat Pilar – Apa Itu Motor Stepper : Pengertian, Cara Kerja dan Kelebihannya. Dalam artikel ini, Kamu akan mengetahui Apa Itu Motor Stepper: Pengertian, Cara Kerja dan Kelebihannya, serta bagaimana motor ini dapat meningkatkan kinerja mesin dan sistem otomasi.
Selamat datang di dunia motor stepper! Motor ini memiliki berbagai aplikasi dalam industri dan teknologi, mulai dari robotika hingga mesin CNC. Pada artikel ini, kita akan menggali lebih dalam tentang Apa Itu Motor Stepper, Pengertian, Cara Kerja dan Kelebihannya, sehingga Kamu dapat memahami bagaimana motor ini bekerja dan mengapa mereka begitu penting dalam dunia teknologi modern.
Motor stepper adalah jenis motor listrik yang digunakan untuk mengontrol posisi dan kecepatan suatu objek dengan presisi tinggi.
Mereka dikenal sebagai motor langkah karena mereka bergerak dalam langkah-langkah diskrit, yang memungkinkan mereka mengontrol gerakan dengan sangat akurat.
Apa Itu Motor Stepper ?
Motor stepper adalah jenis motor yang berputar dengan langkah diskrit. Input yang diterima oleh motor stepper berasal dari pulsa-pulsa digital, berbeda dengan motor DC konvensional yang bekerja berdasarkan komutasi pada komponen brush (sikat) nya.
Langkah yang mengontrol pergerakan motor berasal dari kumparan yang tersusun dalam beberapa kelompok yang disebut fase. Motor stepper dapat berputar ketika diberikan energi pada fase secara berurutan.
Motor stepper mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis yang berupa langkah-langkah yang teratur.
Kamu dapat mengontrol langkah pada motor menggunakan mikrokontroler atau rangkaian digital.
Meskipun torsi motor stepper tidak sebesar motor DC, namun motor ini memiliki tingkat presisi yang tinggi dalam putarannya.
Kecepatan gerakan pada motor stepper diukur dalam step per second atau jumlah langkah per detik.
Konstruksi Motor Stepper
Pada dasarnya, motor stepper memiliki konstruksi yang sama dengan motor listrik pada umumnya, yaitu terdiri dari rotor dan stator.
Namun, motor stepper tidak memiliki sikat karena putarannya dikontrol dengan memberikan pulsa diskrit pada kumparan motor.
Stator pada motor DC terbuat dari logam yang dikelilingi oleh belitan. Belitan ini tidak dililitkan pada seluruh bagian stator, tetapi pada gigi stator secara individu, sehingga mirip dengan motor brushless. Belitan ini terhubung pada input dan diberikan pulsa digital.
Sementara itu, rotor pada motor stepper terbuat dari besi lunak atau magnet. Rotor akan merespon medan magnet pada belitan stator dan bergerak sesuai dengan sudut stepnya. Motor stepper dapat dikontrol posisinya tanpa mekanisme umpan balik (feedback).
Cara Kerja Motor Stepper
Setelah memahami Apa Itu Motor Stepper, selanjutnya secara prinsip, cara kerja motor stepper berbeda-beda tergantung pada konstruksi rotor dan stator serta mekanisme belitan pada stator. Namun, setiap stepper diatur oleh pulsa digital yang diubah secara periodik.
Kecepatan sinyal pulsa digital atau frekuensi sinyal mempengaruhi kecepatan motor stepper. Semakin cepat frekuensi sinyal, maka semakin cepat juga RPM pada stepper.
Sinyal digital ini dapat digunakan untuk menentukan posisi pada motor stepper. Sebagai contoh, pada stepper dengan sudut step 1.8°, satu putaran penuh membutuhkan 200 step, sehingga untuk setengah putaran stepper dibutuhkan 100 step dan untuk satu setengah putaran dibutuhkan 300 step. Karena itu, stepper sering digunakan pada mesin printer 3D dan CNC engraving.
Sinyal digital yang diberikan pada rotor menciptakan medan magnetik yang terkait dengan rotor pada motor stepper.
Ini menyebabkan motor bergerak pada satu sudut step-nya dan tetap pada posisi tersebut sampai sinyal digital selanjutnya.
Berikut adalah video animasi yang menjelaskan cara kerja motor stepper:
Kelebihan dan Kekurangan Motor Stepper
Sudah mengetahui Apa Itu Motor Stepper?, sekarang setelah kita memahami prinsip kerja motor stepper, ada baiknya untuk merangkum kelebihan dan kekurangannya dibandingkan dengan jenis motor lainnya.
Berikut adalah kelebihan dari motor stepper:
- Tidak memerlukan sensor posisi karena struktur internalnya. Motor stepper dapat bergerak dengan melakukan “step” dan Kamu hanya perlu menghitung jumlah step-nya untuk menentukan posisi motor pada waktu tertentu.
- Kontrol motor stepper cukup sederhana. Motor memerlukan driver, tetapi tidak memerlukan perhitungan atau penyetelan yang rumit untuk dapat bekerja dengan baik. Secara umum, usaha pengendalian lebih rendah dibandingkan dengan motor lainnya. Dengan microstepping, Kamu dapat mencapai akurasi posisi yang cukup tinggi, mencapai sekitar 0,007°.
- Motor stepper memberikan torsi yang baik pada kecepatan rendah, cocok untuk posisi menahan, dan juga cenderung memiliki masa pakai yang lebih panjang.
Berikut adalah kekurangan dari motor stepper:
- Motor stepper dapat melewatkan satu step jika torsi beban terlalu tinggi. Hal ini dapat mempengaruhi kontrol motor karena tidak ada cara untuk mengetahui posisi sebenarnya dari motor. Penggunaan microstepping dapat membuat motor stepper lebih mungkin mengalami masalah ini.
- Motor ini selalu mengalirkan arus maksimum bahkan saat diam, yang memperburuk efisiensi dan dapat menyebabkan panas berlebih.
- Motor stepper memiliki torsi rendah dan menjadi sangat bising pada kecepatan tinggi.
- Kepadatan daya dari motor stepper rendah dan rasio torsi-ke-inersia juga rendah.
Jenis Motor Stepper
Nah setelah memahami arti Apa Itu Motor Stepper, selanjutnya motor stepper memiliki beberapa gategori. Berdasarkan struktur rotor dan statornya, motor stepper terdiri atas 3 jenis umum yaitu :
1. Variable Reluctance (VR)
Motor stepper jenis VR adalah jenis yang paling sederhana. Motor ini terdiri dari rotor berbahan besi lunak dengan beberapa gigi dan dikelilingi oleh belitan stator.
Stator sendiri terdiri dari beberapa belitan yang terhubung langsung dengan inputnya. Belitan ini menentukan sudut step pada motor.
Rotasi pada motor terjadi ketika gigi rotor ditarik ke kutub stator akibat pulsa digital yang diberikan.
Pulsa digital membawa daya listrik sehingga menimbulkan medan elektromagnetik pada belitan stator.
Magnet pada motor stepper tipe VR lebih kecil dan ringan daripada jenis permanen magnet, sehingga dapat bergerak lebih cepat.
Semakin kecil jarak antara rotor dan gigi stator dari stepper VR, semakin kecil juga gaya magnetiknya.
2. Permanen Magnet (PM)
Stepper tipe ini menggunakan magnet permanen pada rotor dan bekerja dengan atraksi atau tolakan antara rotor dan stator elektromagnetik.
Berbeda dengan tipe Variable Reluctance, tipe Permanen Magnet tidak memiliki gigi pada rotornya.
Sebagai gantinya, stepper PM menggunakan magnet dengan kutub utara dan selatan bergantian dengan garis lurus sejajar dengan poros rotor.
Kutub magnet pada rotor ini menghasilkan peningkatan intensitas fluks sehingga torsi motor lebih tinggi dibandingkan dengan stepper tipe VR.
3. Stepper Hybrid
Stepper Hybrid merupakan gabungan dari dua jenis stepper sebelumnya, yaitu Variable Reluctance dan Permanen Magnet, dengan tujuan memberikan daya maksimum dalam kemasan yang lebih kecil.
Karena konstruksinya yang digabungkan, harga stepper Hybrid lebih mahal dibandingkan dua jenis stepper lainnya. Namun, stepper ini memiliki kombinasi sifat terbaik dari keduanya.
Jenis Hybrid memberikan kinerja yang lebih baik dalam hal resolusi, torsi, dan kecepatan. Rotor pada stepper ini memiliki multi-gerigi seperti tipe VR dan berisi magnet konsentrik aksial sekitar porosnya.
Stepper ini dapat menghasilkan sudut step yang tinggi, antara 3.6° hingga 0.9° per step. Artinya, dibutuhkan 100 hingga 400 langkah untuk setiap putaran penuh pada motor.
Berdasarkan sitem lilitan pada statornya, stepper dibagi menjadi dua jenis utama yaitu :
a. Stepper Unipolar
Stepper jenis ini terdiri dari dua lilitan yang memiliki cabang tengah atau center tap. Cabang tengah dari masing-masing lilitan dapat bersatu atau terpisah, tergantung pada datasheet motor.
Biasanya yang paling umum adalah stepper unipolar dengan cabang tengah yang disatukan sehingga terdapat 5 input.
Cabang tengah pada stepper ini dapat dihubungkan ke ground atau ke VCC, tergantung pada spesifikasi pada datasheet motor dan driver yang digunakan.
b. Stepper Bipolar
Stepper bipolar tidak memiliki cabang tengah (center tap). Jenis ini memiliki kelebihan yaitu torsi yang lebih besar dibandingkan dengan unipolar dengan ukuran yang sama.
Motor stepper bipolar hanya memiliki empat input. Namun, mengontrol motor jenis ini lebih rumit dibandingkan dengan motor jenis unipolar.
Untuk mengontrol stepper bipolar, diperlukan sinyal digital yang berubah-ubah dari positif ke negatif pada setiap lilitannya.
Hal ini bertujuan untuk menghasilkan fluktuasi magnetik yang berubah-ubah sehingga rotor dapat berputar sesuai dengan sudut stepnya.
Contoh Aplikasi Motor Stepper
Motor stepper memiliki berbagai aplikasi di berbagai industri dan disiplin ilmu, dengan beberapa fungsi motor stepper yang lebih umum adalah:
- Komputasi
- Robotika
- Kamera
- Cetak dan pemindaian, termasuk printer 3D
- Otomatisasi proses dan mesin pengemasan
- Penempatan katup pilot untuk sistem kontrol fluida
- Peralatan penempatan presisi.
Penutup
Demikianlah pembahasan dari empatpilar.com mengenai Apa Itu Motor Stepper: Pengertian, Cara Kerja, dan Kelebihannya.
Motor stepper merupakan salah satu komponen penting dalam dunia teknologi yang dapat ditemui di berbagai aplikasi, mulai dari industri hingga hobi.
Dengan memahami prinsip kerja dan kelebihan yang dimilikinya, kita dapat memanfaatkannya dengan lebih baik dan efisien.
Semoga artikel mengenai Apa Itu Motor Stepper ini, dapat menambah wawasan Kamu mengenai motor stepper serta membantu Kamu dalam memilih dan mengaplikasikannya pada berbagai perangkat yang memerlukan kontrol yang presisi.
Selamat mencoba dan terus eksplorasi teknologi untuk menciptakan inovasi baru!
