Bengkeltv.id – Mengenal Perbedaan Motor Stepper dan Motor Servo. Dalam dunia teknik dan elektronika, motor stepper dan motor servo adalah dua jenis motor yang banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang membutuhkan kontrol posisi dan gerakan yang sangat presisi. Meskipun keduanya dirancang untuk tujuan yang serupa, yaitu menggerakkan objek dengan tingkat akurasi yang tinggi, cara kerja dan fitur teknis kedua motor ini sangat berbeda.
Motor stepper, dengan langkah-langkah kecil yang dapat diprogram, memungkinkan kontrol posisi yang sangat terperinci tanpa memerlukan umpan balik eksternal. Sementara itu, motor servo bekerja dengan sistem umpan balik untuk memastikan posisi dan kecepatan yang lebih presisi, sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kecepatan tinggi dan torsi yang lebih besar.
Dalam artikel ini, kita akan mengulas lebih mendalam mengenai perbedaan motor stepper dan motor servo, menjelaskan kelebihan dan kekurangan masing-masing, serta memberikan gambaran bagaimana cara kerja keduanya. Dengan memahami karakteristik masing-masing motor, Kalian akan lebih mudah dalam memilih motor yang tepat sesuai dengan kebutuhan spesifik proyek atau aplikasi yang Kalian jalankan, baik itu dalam bidang otomasi, robotika, maupun sistem kendali lainnya.
Apa itu Motor Stepper?
Seperti yang tercermin dari namanya, motor stepper adalah jenis motor yang beroperasi dengan putaran yang terdiri dari langkah-langkah diskrit (step). Setiap langkah merupakan gerakan terukur yang memungkinkan kontrol posisi yang sangat akurat. Berbeda dengan motor DC konvensional yang beroperasi melalui komutasi pada sikatnya untuk menghasilkan putaran kontinu, motor stepper menerima input dalam bentuk pulsa-pulsa digital. Pulsa-pulsa ini memberikan perintah untuk langkah-langkah tertentu yang menggerakkan motor.
Motor stepper memiliki struktur kumparan yang terorganisir dalam beberapa kelompok yang disebut fase. Setiap fase berfungsi untuk mengarahkan aliran energi secara teratur, sehingga memungkinkan motor berputar langkah demi langkah. Ketika energi dialirkan secara berurutan ke fase-fase tersebut, motor akan bergerak dengan gerakan yang sangat terkontrol.
Pada dasarnya, motor stepper mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis yang teratur dan diskrit, yang artinya motor bergerak dalam langkah-langkah tertentu dengan tingkat presisi yang tinggi. Hal ini memungkinkan motor stepper digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan ketepatan posisi yang sangat akurat, seperti dalam perangkat otomasi atau printer 3D.
Kalian dapat mengontrol langkah-langkah motor stepper menggunakan mikrokontroler atau rangkaian digital. Mikrokontroler akan mengatur urutan pulsa untuk memastikan motor bergerak sesuai dengan instruksi yang diinginkan.
Meskipun torsi yang dihasilkan oleh motor stepper tidak sebesar motor DC, motor ini unggul dalam hal presisi gerakan. Kecepatan pergerakan motor stepper biasanya diukur dalam satuan langkah per detik (steps per second), yang menunjukkan seberapa cepat motor dapat bergerak melalui langkah-langkah teratur ini.
Cara Kerja Motor Stepper
Pada dasarnya, cara kerja motor stepper bergantung pada desain rotor, stator, dan sistem lilitan yang terdapat pada statornya. Meskipun konstruksinya dapat bervariasi, setiap motor stepper digerakkan oleh pulsa digital yang diberikan secara periodik.
Kecepatan motor stepper dipengaruhi oleh frekuensi sinyal digital yang diterimanya. Semakin tinggi frekuensi pulsa digital, semakin cepat motor stepper berputar (RPM-nya). Frekuensi ini juga berperan penting dalam menentukan posisi motor. Sebagai contoh, jika motor stepper memiliki sudut langkah 1,8°, maka dibutuhkan 200 langkah untuk mencapai satu putaran penuh. Dengan demikian, untuk setengah putaran, motor memerlukan 100 langkah, dan untuk satu setengah putaran, diperlukan 300 langkah.
Karena presisi gerakan ini, motor stepper sering digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kontrol posisi yang akurat, seperti pada mesin printer 3D dan CNC engraving.
Sinyal digital yang diterima oleh rotor menciptakan medan magnet yang berinteraksi dengan rotor tersebut. Interaksi ini menyebabkan rotor bergerak satu langkah dan tetap berada pada posisi itu sampai menerima pulsa digital berikutnya. Proses ini memungkinkan motor stepper untuk bergerak dengan langkah-langkah terkontrol secara sangat tepat.
Apa itu Motor Servo?
Servo motor adalah perangkat listrik yang digunakan dalam sistem industri pintar untuk menggerakkan atau memutar objek dengan tingkat presisi tinggi dalam hal kontrol posisi sudut, akselerasi, dan kecepatan. Kemampuan ini membedakan servo motor dari motor biasa, yang tidak mampu memberikan kontrol serupa. Jika Kalian perlu memutar atau mengarahkan objek pada sudut atau jarak yang sangat spesifik, maka servo motor adalah pilihan yang tepat.
Keakuratan ini dicapai melalui kombinasi motor biasa dengan sensor tambahan, seperti encoder, yang memberikan umpan balik posisi untuk memastikan gerakan yang tepat. Komponen penting dalam pengoperasian servo motor adalah pengendali yang dikenal sebagai servo drive. Pengendali ini dirancang untuk menyediakan kontrol presisi tinggi, menjadikannya elemen yang sangat vital dalam sistem servo motor.
Saat presisi dan akurasi menjadi faktor utama dalam mesin industri, pemilihan servo motor menjadi keputusan yang sangat penting. Kemampuan servo motor dalam melakukan penempatan dengan akurasi tinggi menjadi indikator utama dari spesifikasinya.
Dalam aplikasi manufaktur, seperti pada mesin CNC, sering kali digunakan lebih dari satu servo motor dalam satu mesin. Hal ini memerlukan penggunaan PLC (Programmable Logic Controller) seperti Modicon M262 untuk memberikan perintah secara sinkronisasi kepada semua servo motor. Protokol komunikasi yang digunakan dalam sistem ini biasanya berbasis open protocol, memungkinkan PLC dan servo motor dari berbagai vendor untuk beroperasi bersama dengan lancar.
Cara Kerja Motor Servo
Masih dalam pembahasan perbedaan motor stepper dan motor servo, motor servo dikendalikan dengan mengirimkan pulsa listrik melalui kabel kontrol, yang dikenal sebagai Pulse Width Modulation (PWM). Lebar pulsa ini dapat bervariasi, dan sistem PWM melibatkan pulsa minimum, pulsa maksimum, dan tingkat pengulangan yang ditentukan.
Motor servo umumnya dapat berputar 90° ke arah manapun, dengan total gerakan mencapai 180°. Posisi netral servo ditentukan sebagai posisi di mana motor memiliki jumlah putaran potensial yang sama ke arah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam.
PWM yang dikirimkan ke motor servo mengatur posisi porosnya. Berdasarkan durasi pulsa yang diterima melalui kabel kontrol, rotor akan berputar ke posisi yang diinginkan.
Motor servo harus mampu menerima pulsa setiap 20 milidetik (ms), di mana panjang pulsa menentukan sejauh mana motor akan berputar. Sebagai contoh, pulsa dengan durasi 1,5 ms akan membuat motor berputar ke posisi 90°. Jika pulsa lebih pendek dari 1,5 ms, motor akan bergerak berlawanan arah jarum jam menuju posisi 0°, sementara pulsa lebih panjang dari 1,5 ms akan menyebabkan motor bergerak searah jarum jam menuju posisi 180°.
Ketika servo diperintahkan untuk bergerak, ia akan bergerak dan tetap pada posisi tersebut. Namun, jika servo dipaksa untuk bergerak dari posisi diam, servo akan menolak bergerak dari posisi tersebut.
Jumlah gaya maksimum yang dapat diberikan oleh servo disebut torsi servo. Servo tidak akan tetap pada posisi tersebut secara permanen, sehingga pulsa posisi harus diulang untuk menginstruksikan servo agar tetap dalam posisi yang ditentukan.
Perbedaan Motor Stepper dan Motor Servo
Banyak yang berada di bawah kesalahpahaman bahwa ada perbedaan besar antara motor servo dan motor stepper.
Di sini, kami mencoba untuk menghilangkan gagasan tersebut dan memberikan pKalianngan yang lebih realistis. Simak Perbedaan Motor Stepper dan Motor Servo di bawah ini :
1. Torsi
Motor stepper memiliki torsi yang hampir sebanding dengan motor servo yang memiliki ukuran yang sama.
Motor servo menawarkan torsi puncak yang dapat disesuaikan dengan waktu, kurva kecepatan yang lebih fleksibel, dan kinerja yang lebih tinggi.
Namun, motor stepper yang sesuai dengan ukuran yang tepat dapat membantu Kalian menghemat biaya yang lebih baik dibandingkan dengan motor servo.
Perlu diperhatikan bahwa motor stepper beroperasi pada torsi penuh, sedangkan keunggulan motor servo adalah kemampuannya untuk mengendalikan torsi dalam suatu aplikasi.
2. Aplikasi
Jika aplikasi membutuhkan stabilitas yang sangat penting, motor stepper merupakan pilihan yang lebih baik.
Motor servo, di sisi lain, memiliki gerakan bolak-balik saat berhenti. Servo merupakan pilihan yang lebih baik dalam aplikasi vertikal di mana motor perlu menahan beban dan untuk operasi yang lebih mulus.
Sementara itu, motor stepper lebih cocok untuk aplikasi seperti sistem pemosisian penglihatan.
3. Terminologi
‘Servo’ adalah istilah yang digunakan untuk motor yang digunakan dalam sistem loop tertutup. Motor stepper yang tersedia dioptimalkan untuk aplikasi yang sama dengan fungsi yang mirip dengan servo, tetapi dengan biaya yang lebih rendah dan kecepatan yang lebih lambat.
4. Langkah mikro
Langkah mikro (micro-stepping) adalah metode yang digunakan untuk memberikan setengah langkah ke motor stepper, sehingga memberikan resolusi yang lebih tinggi daripada langkah-langkah yang diinginkan.
Langkah mikro dicapai dengan membagi arus antara dua kutub pada motor, sehingga meningkatkan tingkat resolusi.
Namun, langkah mikro dapat memiliki dampak negatif pada motor stepper karena dapat mengurangi torsi hingga 30%.
5. Percepatan
Motor stepper tidak sefleksibel motor servo dalam hal torsi. Motor stepper memerlukan lebih banyak daya saat melakukan percepatan daripada dalam keadaan stabil, oleh karena itu persyaratan torsi harus berada dalam batas kurva nominal untuk motor stepper.
Pada motor servo, torsi puncak harus berada dalam batas kurva torsi puncak dan torsi Akar Rata-Rata Kuadrat (RMS) dari seluruh siklus operasional.
6. Ukuran
Produsen motor stepper dan motor servo umumnya menyediakan ukuran bingkai yang sebanding, dengan perbedaan utama terletak pada panjangnya.
Panjang bingkai memungkinkan motor dengan ukuran yang sama memiliki torsi dan nilai inersia yang berbeda, sehingga menawarkan kinerja yang lebih besar tanpa perlu meningkatkan ukuran motor atau biayanya.
Hasilnya adalah solusi yang lebih hemat biaya yang membutuhkan ruang pemasangan yang lebih kecil.
7. Kecepatan
Motor servo dikenal karena kecepatannya yang tinggi, namun sering kali servo digunakan dalam aplikasi di mana motor memberikan kecepatan putaran yang lebih tinggi daripada yang sebenarnya diperlukan.
Dalam kasus seperti itu, penggunaan motor stepper dengan sistem penggerak sabuk, misalnya, akan cukup memadai.
8. Kekuasaan
Baik motor stepper maupun motor servo, semakin besar arus yang diterapkan, semakin besar pula torsi yang dihasilkan.
Keunggulan motor stepper dalam hal ini adalah kemampuannya untuk menghasilkan torsi yang cukup besar pada tegangan yang aman.
Motor stepper dapat menghasilkan torsi yang lebih tinggi dengan arus yang lebih besar, tanpa risiko merusak motor atau mengorbankan keselamatan operasional.
Kesimpulan
Sebagai kesimpulan, perbedaan antara motor stepper dan motor servo terletak pada cara keduanya mengontrol gerakan dan tingkat presisi yang dihasilkan. Motor stepper bekerja dengan langkah-langkah diskrit yang memungkinkan kontrol posisi yang akurat namun terbatas dalam kecepatan dan torsi. Sebaliknya, motor servo memberikan kontrol yang lebih fleksibel melalui penggunaan Pulse Width Modulation (PWM) yang memungkinkan gerakan halus dengan kecepatan dan akurasi tinggi, sering digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan presisi lebih tinggi, seperti pada sistem otomasi industri dan robotika.
Memahami perbedaan motor stepper dan motor servo sangat penting untuk memilih motor yang tepat sesuai dengan kebutuhan aplikasi, apakah itu untuk aplikasi yang memerlukan gerakan bertahap atau gerakan kontinu yang lebih presisi. Dengan mengetahui karakteristik masing-masing, Kalian dapat membuat keputusan yang lebih tepat dalam merancang sistem yang efisien dan optimal. Demikianlah ulasan dari bengkeltv.id mengenai Perbedaan Motor Stepper dan Motor Servo, semoga informasi yang telah disampaikan dapat membantu kalian.
