Penjelasan Mikrostepping
Motor Stepper Cara Kerja, Jenis dan Penjelasan Mikrostepping – Motor Stepper adalah jenis motor yang berputar berdasarkan langkah putaran (step). Setelah putaran selesai, maka motor akan ditahan (berhenti) pada langkah yang telah ditentukan.
Stepper motor sangat luas penggunaanya, contohnya mesin-mesin industri seperti CNC, 3D Printing, Robotik, dan lainnya, karena kelebihannya yang dapat bergerak per langkah, sehingga dapat diputar pergerakannya pada sudut tertentu.
Selain itu, karena motor stepper dapat begerak/berputar dengan akurasi tinggi, penggunaannya juga terdapat pada DVD, Printer, BlueRay, Zoom Kamera.
Didalam sebuah motor stepper, terdapat poros roda gigi yang dapat menghasilkan medan elektromagnetik. Medan elektromagnetik (Magnet) akan menggerakkan (memutar) roda (rotor) per satu langkah (step).
A. Jenis Motor Stepper Berdasarkan Desain
Ada tiga jenis motor stepper berdasarkan desain dari dalam motor stepper itu sendiri, yaitu:
- Variabel Reluctance Stepper
- Magnet Permanen
- Hybrid
Perbedaan diatas akan mempengaruhi medan magnet yang akan terbuat.
B. Jenis-Jenis Motor Stepper Berdasarkan Konfigurasi Lilitan
Karena roda (rotor) dari motor stepper dikontrol melalui medan magnet yang dihasilkan oleh lilitan (coil) yang dilalui oleh arus, sehingga ada dua jenis motor stepper jika dilihat dari konfigurasi lilitannya yaitu:
- Motor Stepper BiPolar
- Motor Stepper UniPolar
Motor stepper Bipolar (Bi = dua dan Polar = Polaritas) adalah motor yang tersusun atas dua gulungan. Dari dua gulungan , motor stepper akan memiliki 4 kabel pengontrol.
Motor stepper UniPolar (Uni = Banyak dan Polar =Polaritas) adalah motor yang tersusun atas empat gulungan, dengan 2 gulungan masing-masing terhubung. Sehingga motor stepper memiliki 5 atau 6 kabel pengontrol.
Perhatikan gambar berikut
Perbedaan Motor Stepper BiPolar dan UniPolar
Bipolar stepper:
- 4 kabel pengontrol
- Dibutuhkan tegangan pembalik
- Torsi tinggi
- Kecepatan maksimal rendah
- Kontroller lebih rumit
Unipolar Stepper:
- 5 atau 6 kabel pengontrol
- Tidak dibutuhkan tegangan pembalik
- Torsi rendah
- Kecepatan maksimal tinggi
- Kontroller lebih simpel
C. Mode Langkah (Step Mode) Motor Stepper
Ada tiga jenis istilah mode langkah atau step angle yaitu Langkah Penuh (Full Step), Setengah Langkah (Half Step) dan Microstep.
Motor stepper umumnya menggunakan step angle 1.8°, dengan kata lain dibutuhkan 200 langkah untuk mencapai putaran penuh 360°.
1. Full Step
Langkah penuh (Full Step) artinya adalah motor stepper diputar atau digerakkan hingga putaran 360°.
Jika kita mengambil motor stepper dengan jenis step angle 1.8°, maka dengan mudah kita hanya memberikan sinyal untuk bergerak sebanyak 200 langkah.
2. Half Step
Setengah Langkah (Half Step) artinya 180°. Maka secara umum, jika kita menggunakan motor stepper yang memiliki spesifikasi step angle 1.8°, kita hanya memberikan sinyal 100 langkah saja.
3. Microstep
Istilah mikrostepper adalah istilah motor stepper bergerak dalam putaran mikro. Selain mikrostep, istilah yang digunakan adalah Eksitasi (Extitation).
Jika anda butuh perputaran motor yang lebih akurat, misalnya putaran per 1°, maka anda menggunakan mode Microstepping.
Anda tidak bisa menggunakan seperti langkah penuh 200 langkah per 360° untuk menggerakkan motor stepper per 1°. Mengapa?
Logika sederhana, Putaran penuh 360° artinya anda butuh 360 langkah jika ingin menggerakkan 1°, sedangkan kemampuan motor stepper 1.8° adalah 200 langkah per 360°.
Jadi, kita harus membuat langkah semakin besar lebih dari 360. langkah minimalnya adalah 360.
Jika langkah telah lebih dari 360 langkah, maka akan memungkinkan anda menggerakkan motor stepper per 1°.
Mode Microstepper adalah teknologi motor stepper yang mampu digerakkan dalam satuan mikro. teknologi mikrostep tidak tergantung dari motor stepper yang digunakan, namun driver (pengendali) dari motor stepper itu sendiri.
Dipasaran, driver motor stepper memiliki jenis mode Mikrostep yaitu,1 hingga 256. Semakin tinggi microstep yang digunakan, semakin akurat pergerakan dari motor stepper itu sendiri.
Berikut adalah perbandingan dari mikrostep terhadap perputaran mmun motor stepper.
Mikrostep / FullStep Langkah per 360° Perputaran Mmum 1 200 1.8° 2 400 0.9° 4 800 0.45° 8 1.600 0.225° 16 3.200 0.1125° 32 6.400 0.005° 128 25.600 0.0141° 256 51.200 0.00703125°
D. Driver Motor Stepper
Berbeda halnya dengan motor DC biasa, yang akan berputar dengan memberikan polaritas tegangan saja. Motor stepper membutuhkan sebuah penggerak (driver) yang dapat dikontrol dengan akurat.
Pengontrollan dapat menggunakan mikrokontroller. Beberapa jenis driver yang populer digunakan adalah:
- ULN2003 Driver Modul
- L298N
- A4988
- SilentStepStick (TMC2100, TMC2130, TMC2208, TMC2209 or TMC5160)
- TB6560
- TB6600
- MA860H
Jika anda ingin belajar bagaimana cara kontrol stepper motor menggunakan platform arduino, silahkan klik disini.
Untuk lebih memahami tentang motor Stepper, ada sebuah video bagus dari learnengineering.org berikut:
Semoga bermanfaat.
