Bengkeltv.id – Apa Itu Motor Stepper? Berikut adalah Pengertiannya. Motor stepper adalah salah satu jenis motor listrik yang digunakan untuk mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis yang terukur dan presisi. Motor ini memiliki ciri khas bergerak dalam langkah-langkah diskrit, atau disebut juga dengan istilah “steps,” yang membuatnya sangat cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kontrol gerakan yang akurat.
Sebagai perangkat elektromekanis, motor stepper dapat ditemui dalam berbagai aplikasi, mulai dari percetakan 3D, peralatan CNC (Computer Numerical Control), hingga perangkat-perangkat kecil dalam kehidupan sehari-hari seperti printer dan kamera. Keunggulan motor stepper terletak pada kemampuannya untuk memindahkan beban dengan presisi tinggi dan kemampuan untuk tetap berada pada posisi yang diinginkan tanpa memerlukan umpan balik sensor yang kompleks.
Penting untuk memahami prinsip kerja motor stepper agar dapat mengoptimalkan pemanfaatannya dalam berbagai aplikasi. Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi lebih dalam mengenai apa itu motor stepper, bagaimana cara kerjanya, dan aplikasi praktisnya dalam dunia teknologi dan otomasi.
Apa Itu Motor Stepper ?
Motor Stepper adalah varian motor listrik yang berputar dengan mengikuti langkah-langkah diskrit. Berbeda dengan motor DC konvensional yang mengKalianlkan komutasi pada sikatnya, motor stepper menerima input dalam bentuk pulsa-pulsa digital.
Langkah-langkah yang mengatur pergerakan motor berasal dari konstruksi kumparan yang dikelompokkan menjadi fase-fase tertentu. Untuk membuat motor berputar, energi diberikan pada fase-fase tersebut secara berurutan.
Dengan mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis diskrit, motor stepper bergerak dalam langkah-langkah teratur. Kalian dapat mengontrol langkah-langkahnya menggunakan mikrokontroler atau rangkaian digital.
Meskipun torsi motor stepper tidak sekuat motor DC, namun motor ini memiliki tingkat presisi yang tinggi dalam putaran. Kecepatan gerak motor stepper diukur dalam langkah per detik atau jumlah langkah per detik.
Konstruksi Motor Stepper
Pada dasarnya, motor stepper memiliki struktur yang serupa dengan motor listrik pada umumnya, yang terdiri dari rotor dan stator. Perbedaannya terletak pada ketiadaan sikat pada motor stepper, karena putarannya dikendalikan melalui pemberian pulsa diskrit pada kumparan motor.
Stator pada motor DC umumnya terbuat dari logam dengan belitan yang melingkupinya. Belitan ini tidak merata di seluruh stator, melainkan diaplikasikan secara individual pada gigi stator, menyerupai motor brushless. Belitan inilah yang terhubung ke input dan menerima pulsa digital.
Sementara itu, rotor pada motor stepper dapat terbuat dari besi lunak atau batang magnet. Rotor akan merespons medan magnet yang dihasilkan oleh belitan stator dan bergerak sesuai dengan sudut langkahnya. Motor Stepper mampu mengatur posisinya tanpa memerlukan mekanisme umpan balik (feedback).
Jenis Motor Stepper
Motor stepper dapat dikelompokkan ke dalam beberapa kategori. Berdasarkan struktur rotor dan stator, motor stepper terbagi menjadi tiga jenis umum, yaitu:
1. Variable Reluctance (VR)
Stepper jenis ini merupakan varian yang paling sederhana. Motor Stepper VR terdiri dari rotor berbahan besi lunak yang memiliki beberapa gerigi dan dikelilingi oleh belitan stator.
Stator sendiri terdiri dari beberapa belitan yang terhubung langsung dengan inputnya. Sudut langkah pada motor ditentukan oleh belitan ini.
Rotasi pada motor terjadi ketika gerigi rotor ditarik menuju kutub stator karena pengaruh pulsa digital yang diberikan. Pulsa digital membawa daya listrik, yang menciptakan medan elektromagnetik pada belitan stator.
Magnet pada Stepper tipe VR cenderung lebih kecil dan ringan dibandingkan dengan jenis permanen magnet, memungkinkan gerakan yang lebih cepat. Semakin kecil celah antara rotor dan gigi stator pada stepper VR, semakin kecil pula gaya magnetnya.
2. Permanen Magnet (PM)
Stepper ini memanfaatkan magnet permanen pada rotor dan beroperasi dengan daya tarik atau tolakan antara rotor dan stator elektromagnet. Berbeda dengan tipe Variable Reluctance, tipe Permanen Magnet tidak memiliki gerigi pada rotor.
Sebagai alternatif, Stepper PM menggunakan magnet dengan polaritas utara dan selatan yang bergantian dengan garis lurus sejajar dengan poros rotor. Kutub magnet pada rotor ini menyebabkan peningkatan intensitas fluks, menghasilkan torsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan stepper tipe VR.
3. Stepper Hybrid
Stepper Hybrid merupakan hasil gabungan dari dua jenis stepper di atas, yakni Variable Reluctance dan Permanen Magnet, dengan tujuan memberikan daya maksimum dalam ukuran yang lebih kecil.
Meskipun harganya cenderung lebih tinggi dibandingkan kedua jenis lainnya karena konstruksi yang digabungkan, Stepper Hybrid ini menawarkan kombinasi sifat terbaik dari keduanya.
Jenis Hybrid memberikan kinerja yang unggul dalam hal resolusi, torsi, dan kecepatan. Rotor Stepper ini memiliki multi-gerigi seperti tipe VR dan berisi magnet konsentrik axial di sekitar porosnya.
Stepper ini mampu menghasilkan sudut langkah yang tinggi, berkisar antara 3.6° hingga 0.9° per langkah. Dengan kata lain, diperlukan 100 hingga 400 langkah untuk setiap putaran penuh pada motor.
Berdasarkan sistem lilitan pada statornya, stepper dibagi menjadi dua jenis utama, yaitu:
1. 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 informasi yang tertera dalam datasheet motor.
Umumnya, stepper yang ditemui adalah tipe unipolar dengan cabang tengah yang disatukan, sehingga terdapat 5 input.
Cabang tengah pada stepper ini dapat dihubungkan dengan ground atau VCC, tergantung pada spesifikasi yang tercantum dalam datasheet motor dan driver yang digunakan.
2. Stepper Bipolar
Stepper bipolar tidak memiliki cabang tengah (center tap). Jenis ini memiliki keunggulan torsi yang lebih besar jika dibandingkan dengan stepper unipolar berukuran sama.
Motor stepper bipolar hanya memiliki empat input. Namun, pengendalian motor jenis ini lebih kompleks dibandingkan dengan motor unipolar.
Untuk mengontrol stepper bipolar, diperlukan sinyal digital yang bervariasi dari positif ke negatif dan sebaliknya pada setiap lilitannya. Tujuannya adalah menghasilkan fluktuasi medan magnet yang berubah-ubah, memungkinkan rotor untuk berputar sesuai dengan sudut langkahnya.
Cara Kerja Motor Stepper
Pada dasarnya, cara kerja motor stepper bervariasi tergantung pada konstruksi rotor, stator, dan sistem lilitan pada statornya. Namun, setiap stepper dioperasikan oleh pulsa digital yang diubah secara berulang.
Kecepatan sinyal pulsa digital, atau lebih tepatnya frekuensi sinyal, mempengaruhi kecepatan motor stepper. Semakin tinggi frekuensi sinyal, semakin tinggi RPM pada stepper.
Sinyal digital juga dapat digunakan untuk menentukan posisi motor stepper. Sebagai contoh, pada stepper dengan sudut step 1.8°, dibutuhkan 200 langkah untuk satu putaran penuh. Oleh karena itu, untuk setengah putaran, stepper memerlukan 100 langkah, dan untuk satu setengah putaran, diperlukan 300 langkah. Keunikan ini membuat motor stepper banyak digunakan dalam mesin printer 3D dan CNC Engraving.
Sinyal digital yang diberikan pada rotor menciptakan medan magnetik yang berinteraksi dengan rotor pada motor stepper, memicu pergerakan motor dalam satu sudut langkahnya, dan bertahan hingga sinyal digital berikutnya diterima.
Kelebihan dan Kekurangan Motor Stepper
Sudah mengetahui Apa Itu Motor Stepper? sekarang, mari kita rangkum kelebihan dan kekurangannya dibandingkan dengan jenis motor lainnya.
Kelebihan Motor Stepper:
- Tidak Memerlukan Sensor Posisi:
Motor stepper tidak memerlukan sensor posisi eksternal karena struktur internalnya. Gerakan motor stepper dapat diukur dengan “step,” dan posisi motor pada waktu tertentu dapat ditentukan dengan menghitung jumlah langkahnya. - Kontrol Sederhana:
Kontrol motor stepper relatif sederhana. Meskipun membutuhkan driver, tidak memerlukan perhitungan atau penyetelan yang rumit untuk berfungsi dengan baik. Pengendalian umumnya memerlukan usaha yang lebih rendah dibandingkan dengan motor lainnya. Dengan fitur microstepping, akurasi posisi dapat mencapai tingkat yang tinggi, hingga sekitar 0,007°. - Torsi Baik pada Kecepatan Rendah:
Motor stepper memberikan torsi yang baik pada kecepatan rendah, cocok untuk posisi menahan, dan cenderung memiliki masa pakai yang lebih panjang.
Kekurangan Motor Stepper:
- Mungkin Melewatkan Step pada Torsi Tinggi:
Motor stepper dapat melewatkan satu langkah jika torsi beban terlalu tinggi. Hal ini dapat mempengaruhi kontrol motor karena sulit mengetahui posisi sebenarnya dari motor. Penggunaan microstepping dapat meningkatkan kemungkinan masalah ini. - Arus Maksimum Selalu Mengalir:
Motor stepper selalu mengalirkan arus maksimum, bahkan saat diam, yang dapat memburuk efisiensi dan menyebabkan peningkatan panas. - Torsi Rendah dan Bising pada Kecepatan Tinggi:
Motor stepper memiliki torsi rendah dan dapat menjadi sangat bising pada kecepatan tinggi. - Kepadatan Daya Rendah dan Rasio Torsi-ke-Inersia Rendah:
Kepadatan daya dari motor stepper rendah, dan rasio torsi-ke-inersia juga rendah.
Kesimpulan
Dalam rangka meningkatkan pemahaman tentang teknologi yang semakin mendominasi dunia otomasi, penting bagi kita untuk memahami salah satu komponen kunci yang sering digunakan, yaitu motor stepper. Meskipun mungkin terdengar asing bagi sebagian orang, motor stepper memiliki peran yang sangat penting dalam menggerakkan berbagai perangkat otomatis, mulai dari printer 3D hingga mesin CNC.
Motor stepper adalah jenis motor listrik yang bergerak dalam langkah-langkah diskrit atau langkah-langkah kecil. Keunggulan utama motor ini terletak pada kemampuannya untuk mengontrol posisi dengan sangat akurat dan presisi. Dengan kata lain, motor stepper mampu bergerak ke posisi yang diinginkan dengan sangat tepat, membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan pengendalian pergerakan yang presisi.
Salah satu fitur menarik dari motor stepper adalah kemampuannya untuk beroperasi tanpa memerlukan umpan balik posisi eksternal. Hal ini berarti motor stepper dapat bekerja dengan baik bahkan tanpa sensor tambahan untuk memberikan informasi tentang posisi aktualnya. Keistimewaan ini membuat motor stepper menjadi pilihan utama dalam berbagai aplikasi di mana presisi dan keKalianlan sangat kritis.
Dengan pemahaman yang lebih baik tentang apa itu motor stepper, kita dapat mengapresiasi kontribusinya dalam memajukan industri otomasi dan teknologi. Motor stepper bukan hanya sekadar komponen teknis, tetapi sebuah inovasi yang membuka pintu untuk pengembangan lebih lanjut dalam bidang otomasi. Dengan terus menggali dan memahami teknologi ini, kita dapat mengoptimalkan penggunaannya untuk menciptakan solusi otomasi yang lebih efisien dan canggih. Semoga informasi dari bengkeltv.id mengenai Apa Itu Motor Stepper ini bermanfaat untuk Kalian.
