Download - Motor Stepper & Motor Servo Yusca
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
1/18
MOTOR STEPPER DAN MOTOR SERVO
Tugas Mata Kuliah CNC
Oleh
Yusca Permana Setya
NIM 0!"!0!0!0#$
PRO%RAM STRATA I TEKNIK
&'R'SAN TEKNIK MESIN
(AK')TAS TEKNIK
'NIVERSITAS &EM*ER
#00"
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
2/18
MOTOR STEPPER DAN MOTOR SERVO
MOTOR SERVO
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana
posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di
dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear,
potensiometer dan rangkaian kontrol.
Servo motor banyak digunakan sebagai aktuator pada mobile robot atau
lengan robot. Servo motor umunya terdiri dari servo continuous dan servo standar.
Servo motor continuous dapat berputar sebesar 360 derajat.. Sedangkan servo motor
tipe standar hanya mampu berputar !0 derajat
"arena motor #$ servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik, maka magnit permanent motor #$ servolah yang mengubah
energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua medan magnit.
Salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanent dan yang satunya dihasilkan oleh
arus yang mengalir dalam kumparan motor. %esultan dari dua medan magnit tersebut
menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran motor tersebut. Saat motor berputar,
arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan.
&ambar . #iagram %angkaian Motor Servo #$
'otensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo.
Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
3/18
melalui kaki sinyal dari kabel motor. (ampak pada &ambar ) dengan pulsa .* mS
pada periode selebar ) mS maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi
tengah. Semakin lebar pulsa O++ maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah
jarum jam dan semakin kecil pulsa O++ maka akan semakin besar gerakan sumbu ke
arah yang berlaanan dengan jarum jam.
&ambar ). (eknik '-M ntuk Mengatur Sudut Motor Servo
ntuk menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri, tergantung dari nilai
delay yang kita berikan. ntuk membuat servo pada posisi center, berikan pulsa .*ms.
ntuk memutar servo ke kanan, berikan pulsa /.3ms, dan pulsa 1 .2ms untuk
berputar ke kiri dengan delay )0ms.
Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak
kontinyu seperti motor #$ maupun motor stepper. -alau demikian, untuk beberapa
keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu.
'rinsip kerja motor didasarkan pada peletakan suatu konduktor dalam suatu
medan magnit. 'embahasan mengenai prinsip aliran medan magnit akan membantu
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
4/18
kita memahami prinsip kerja dari sebuah motor. ika suatu konduktor dililitkan
dengan kaat berarus maka akan dibangkitkan medan magnit berputar. "ontribusi
dari setiap putaran akan merubah intensitas medan magnit yang ada dalam bidang
yang tertutup kumparan. #engan cara inilah medan magnit yang kuat terbentuk.
(enaga yang digunakan untuk mendorong flu4 magnit tersebut disebut Manetomotive
+orce 5 MM+ .
+lu4 magnet digunakan untuk mengetahui seberapa banyak flu4 pada daerah
disekitar koil atau magnit permanent. Medan magnit pada motor #$ servo
dibangkitkan oleh magnit permanent, jadi tidak perlu tenag untuk membuat medan
magnit. +lu4 madan magnit pada stator tidak dipengaruhi oleh arus armature. Oleh
karena itu, kurva perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linier.
'ada prinsipnya jika sebuah penghantar dilalui arus listrik, 7a, ia akan
menghasilkan medan magnet disekelilingnya. "emudian bilamana penghantar ini
ditempatkan dalam induksi magnetic 8, akan memperoleh gaya +8. besarnya gaya
yang ditimbulkan sebanding dengan arus listrik 7a dan panjang penghantar 9 yang
memotong induksi magnetik 8. atau biasa dinyatakan dengan persamaan, 7nduksi
magnetik, +b 8 . 7 . 9'ada saat motor berputar arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang
nilainya konstan. 'ada motor #$ servo ini ada tiga kumparan utama yaitu :
. ;rmatur). Magnet 'ermanen
3. "omutator
&ambar 3. "onstruksi Motor #$
ika suatu konduktor 5besi dililitkan dengan suatu kaat berarus maka akandibangkitkan medan magnet berputar, kontribusi dari setiap putaran akan merubah
intensitas medan magnet yang adadalam bidang yang tertutup kumparan dengan cara
ini medan magnet tersebut disebut Magnet Motive +orce 5MM+. +luks magnet
digunakan untuk mengetahui seberapa banyak fluks yang ada pada daerah disekitar
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
5/18
koil atau manet permanent. Medan magnet pada motor servo dibangkitkan oleh
magnet permanent, jadi tidak perlu tenaga untuk membuat medan magnet. +luk pada
medan stator tidak dipengaruhi oleh arus dari motoroleh karena itu, kurva
perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linear.
&ambar 5 %obot 9engan sedangkan motor servo
$ontinous sering dipakai untuk Mobile %obot. 'ada badan servo tertulis tipe servoyang bersangkutan.
&ambar *. 'in Out "abel Motor Servo
'ada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian?
bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar.
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
6/18
&ambar 6. @ilai 'ulsa ntuk Menggerakkan Motor Servo
#$ servo motor memiliki beberapa keunggulan, yaitu :
. 8entuknya kompak, ringan dan berdaya kerja tinggi
). "ecepatan maksimum yang sangat tinggi
3. (egangan dan arus yang konstan
MOTOR STEPPER
Motor stepper banyak digunakan untuk aplikasi?aplikasi yang biasanya cukup
menggunakan torsi yang kecil, seperti untuk penggerak piringan disket atau piringan
$#. #alam hal kecepatan, kecepatan motor stepper cukup cepat jika dibandingkan
dengan motor #$. Motor stepper merupakan motor #$ yang tidak memilikikomutator. 'ada umumnya motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya
sedangkan pada bagian rotornya merupakan magnet permanent. #engan model motor
seperti ini maka motor stepper dapat diatur posisinya pada posisi tertentu danAatau
berputar ke arah yang diinginkan, searah jarum jam atau sebaliknya.
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
7/18
"ecepatan motor stepper pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian
data pada komutatornya. Semakin cepat data yang diberikan maka motor stepper akan
semakin cepat pula berputarnya. 'ada kebanyakan motor stepper kecepatannya dapat
diatur dalam daerah frekuensi audio dan akan menghasilkan putaran yang cukup
cepat.
;ktuator adalah bagian yang berfungsi sebagai penggerak dari perintah yang
diberikan oleh input. Salah satu jenis dari aktuator listrik adalah Motor Stepper.
#imana motor stepper dapat meningkatkan kecenderungan terhadap kendali digital
dari mesin?mesin dan berfungsi menghasilkan suatu permintaan untuk peranti?peranti
mekanis, serta mampu mengirimkan gerakan?gerakan yang inkremental dengan
ketelitian yang dapat diprediksi.
&ambar 2. Motor Stepper dan "ontrol nit
Motor Stepper adalah salah satu alat mesin listrik yang mengubah sinyal?
sinyal listrik ke dalam gerakan?gerakan mekanis diskrit.8atang atau spindel dari suatu
motor stepper berputar disebabkan kenaikan?kenaikan langkah diskrit ketika sinyal
listrik berada didalam urutan yang tepat.
rutan sinyal pulsa yang diterapkan secara langsung dihubungkan dengan
arah rotasi spindle motor. "ecepatan dari rotasi spindel motor dihubungkan dengan
frekuensi dari sinyal masukan dan panjang rotasi secara langsung berhubungan
dengan nomor sinyal masukan.
. #efinisi Motor Stepper
(orsi motor stepper tidak sebesar motor #$, namun motor ini mempunyai
tingkat presisi yang sangat tinggi dalam gerakannya. "ecepatan gerak motor ini
dinyatakan dalam step per second atau jumlah step gerakan dalam setiap detiknya.
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
8/18
Motor Stepper adalah suatu mesin listrik yang mengubah sinyal listrik kedalam
gerakan mekanik diskrit.
Motor Stepper motor dibagi menjadi tiga jenis. Masing?masing pada
konstruksi nyata yaitu karakteristik unjuk kerja:
. Bariable?reluctance 5B%
). 'ermanent magnet 5'M
3. 'M?hybrid.
&ambar !. $ara "erja Motor Stepper Cang #idasari #ari 'rinsip Magnet #asar
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
9/18
$ara kerja stepper motor didasari dengan prinsip magnet dasar seperti kutub
magnet. ika lilitan stator pada gambar !.5a diberi energi maka lilitan stator ; adalah
kutub selatan, stator 8 adalah kutub utara, dan rotor permanent magnet 5'M
diposisikan seperti pada gambar, maka torsi motor akan bertambah seiring pergerakan
rotor ke !00. Maka hal tersebut akan menjadi tidak mungkin untuk menentukan
arah dari putaran dan dalam rotor tidak akan bergerak seperti yang telah dikatakan
tadi jika gayanya stabil.
ika yang terjadi seperti dalam gambar !.5b, dua kutub stator tambahan $ dan
# dipasang dan diberi energi seperti terlihat dalam gambar, kita bisa memprediksi
arah dari putaran rotor. Seperti dalam gambar !.5b arah putaran rotor akan konstan
searah jarum jam dengan rotor sejajar dengannya antara >rata?rata> pole selatan dan
>rata?rata> pole utara. Seperti diperlihatkan dalam gambar !.5c.
). 'ermanent Magnet 5'M
Cang membedakan keistimeaan dari permanent magnet 5'M mesin
penggerak adalah dari penggabungan sebuah magnet permanen, biasanya didalam
kumparan rotor, untuk keluaran yang lebih baik, lebih dari empat kutub stator yang
ditambah, lalu gigi mesin diatas setiap kutub rotor, dan juga diatas rotor. @omor?
nomor gigi diatas rotor dan stator menunjukan segi langkah yang akan didapatkan
dalam setiap satuan aktu.
'olaritas dari perubahan arah angin, memberikan reaksi langkah bagian
batang mesin sehingga terjadi pertambahan aktu untuk perubahan muatan kutub.
$ara untuk mengubah kutub menjadi seimbang, kurang lebih didapat dari perputaran
batang atau tambahan untuk mengetahui segi langkahnya.
9angkah permanent magnet 5'M mengoprasikan jenis?jenis mesin oleh
pengaruh timbal balik diantara magnet penggerak yang terus menerus berubah, ring
dan kekuatan magnet oleh stator angin membangkitkan tenaga listrik. ika susunan
dari energi angin sesuai, maka sebuah rangkaian akan stabil dari keseimbangan arah
angin, sehingga akan menghasilkan tenaga listrik disekitar masin. ika arah putaran
membangkitkan rangkaian rotor maka akan mengikuti perubahan titik dari
kesetimbangan dan perputaran dapat memberi reaksi untuk mengubah susunan,
sebagai petunjuk digambar 3.
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
10/18
&ambar D. %angkaian 'ermanent Magnet
8erdasarkan magnet tetap pada motor, terdapat suatu tenaga putaran yang
digerakkan kedalam gulungan motor alaupun gulungan pada stator tidak akan
menghasilakan rugi?rugi. Energi putaran dapat diperoleh dengan cara memutar suatu
'M stepper dengan tangan. (enaga putaran dapat dihasilkan pada motor jika motor
dipindahkan dari posisi yang mempunyai nilai hambatan minimum 5 dimasukan
kedalam suatu persamaan rangkaian #$ yang menyebabkan magnet tetap
mengalami perubahan secara terus?menerus.
(enaga putaran ini lebih banyak dibandingkan tenaga putaran tenaga normal
dan hanya sebagian kecil persen saja dari tenaga putaran yang maksimum.
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
11/18
&ambar 0. 'rinsip dasar dari 'M motor
3.Bariabel %eluktansi 5B%
Bariabel reluktansi motor adalah sebuah stator, yang merupakan bagian dari
ound poles 5katup. %otor berbentuk silinder. ntuk bagian dari gigi memiliki
hubungan dengan katup stator dan dengan gigi itu sendiri 5stator tidak boleh memiliki
gigi. @omor dari gigi akan menentukan perbedaan sudut yang dibutuhkan
5ditunjukkan oleh gambar *.
&ambar . 'enampang atas dari Bariabel %eluktansi motor
(ipe sebuah motor B% ditunjukan pada gambar 6 dimana aliran arus sudah
layak mengaliri lilitan kumparan motor. (enaga putar 5sumber 9istrik akan
menghasilkan langkah yang berupa pemutar rotor pada posisi tidak terhubung garis
edar minimum magnet.
'ada posisi ini listrik statis akan menjadi stabil pada tenaga putar tanpa
tekanan yang diperlukan untuk memindahkan rotor dari posisi stabil, partikular ini
tidak akan berada pada satu posisi absolut. 'ada rata?rata motor banyak posisi stabil
memberi energi untuk stator.yang mana sebuah perbedaan energi akan mengatur
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
12/18
lilitan untuk tidak terhubung pada sumber stator akan mengubah medan magnet
karena rotor pada posisi yang baru.
&ambar ). 9angkah B% motor 5potongan melintang stator memperlihatkan
lilitan berfasa tunggal yang lengkap
a. tiga fasa melilit
b. tiga fasa pemasangan kaat koreksi
c. tiga fasa tabel eksitasi rangkap
d. pijakan bentuk gelombang
'emilihan urutan energiFing yang tepat dari melilit membuat posisi?posisi
yang stabil dan berputar dengan lembut di stator poles, menentukan kecepatan
putaran dan pengaturan pada rotor. "etika pola yang diberi tenaga, posisi rotor
perlahan mengubah pola energisasi kumparan. &ambar 65c, ilustrasi modus?modus
pembangkitan yang menghasikan suatu patokan sudut langkah yang nominal.
'embangkitan yang rangkap 5selalu dua kumparan didalamnya sering
digunakan adalah karena memiliki tenaga putaran lebh tinggi. (idak seperti stepper
'M, stepper B% memilki sisa kemagnetan. Maka rotor 5detent torGue akan menjadi
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
13/18
tidak kuat ketika stator tidak diberi tenaga. Sudut langkah ditentukan oleh nomor dari
stator dan gigi rotor 5bervariasi dari 2.* sampai 30.
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
14/18
dinyatakan dalam step per second atau jumlah step gerakan dalam setiap detiknya.
Secara umum terdapat dua jenis motor stepper yaitu bipolar dan unipolar. Motor
stepper unipolar terdiri dari dua buah motor yang masing I masing mempunyai dua
buah kumparan sedangkan motor stepper bipolar terdiri dari sebuah motor dengan
dua buah kumparan
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
15/18
&ambar !. Motor Stepper 8ipolar dan nipolar
'engendalian motor stepper dilakukan dengan mengaktifkan setiap kumparan
secara bergantian. ntuk motor stepper unipolar yang terdiri dari < kumparan
terdapat < phase sedangkan untuk motor stepper bipolar yang terdiri dari ) kumparan
terdapat ) phase. Seringkali untuk menghemat kabel, pada motor stepper unipolar ada
beberapa polaritas kumparan yang digabung seperti tampak pada gambar
-
7/24/2019 Motor Stepper & Motor Servo Yusca
16/18
nipolar
a ;rus mengalir satu arah , dan perubahan arah putar motor tergantung dari
lilitan 5koil yang dialiri arus
b 9ilitan terpisah dalam ) bagian dan masing?masing bagian hanya dileati arus
dalam satu arah saja.
'engendalian motor stepper dilakukan dengan mengaktifkan setiap
kumparan secara bergantian. ntuk motor stepper unipolar yang terdiri dari