Motor langkah ( Motor Stepper ) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi,
dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau di perlukan sebagian
dari putaran motor. Suatu contoh dapat di jumpai pada disk drive, untuk proses
pembacaan dan/atau penulisan data ke/dari cakram(disk), head baca-tulis ditempatkan
pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk head tersebut di
hubungkan dengan sebuah motor langkah.
Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga di jumpai dalam bidang industri
atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan suatu alat
mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan, misalnya, dalam
proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal
ini di lakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan
lengannya dan lain-lain.
Pada dasarnya prinsip kerja motor stepper sama dengan motor DC, yaitu
membangkitkan medan magnet untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya tolak
menolak dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/kumparannya. Motor
stepper menggunakan gaya tarik untuk menarik fisik kutub magnet yang berlawanan
Pada gambar di bawah ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah (stepper).
Gambar 2.12. Diagram Motor Stepper
Magnet permanen N-S berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila
kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet dan
rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut.setiap pengalihan arus ke
kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar berputar menurut suatu
sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah
yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran
motor. Jika pengalihan arus di tentukan, maka rotor akan berhenti pada posisi terakhir.
A D B A C B U S
Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka slip akan dapat dihindari. Sehingga
tidak di perlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah.
Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fase (pole atau kutub),
pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan secara
bergantian, masing-masing 4 data (sesuai dengan jumlah phase-nya), sebagian di
tunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar .2.13. Pemberian Data / Pulsa pada Motor Stepper
Pada saat yang sama ,untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua)
masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata
lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya
bernilai 0 (nol).
Dilihat dari lilitannya motor stepper terbagi menjadi 2 jenis yaitu :
a. Motor Stepper Bipolar
b. Motor Stepper Unipolar
Perbedaan antara Motor stepper bipolar dan Motor stepper unipolar adalah:
a. Pada motor stepper bipolar memiliki empat kabel masukan. Namun untuk
menggerakan motor stepper tipe ini lebih rumit jika dibandingkan dengan
C D A B
menggerakan motor stepper tipe unipolar. Sebagai gambaran dapat dilihat
konstruksi motor stepper bipolar pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.14. Konstruksi Motor Stepper Bipolar
b. Motor Stepper Unipolar
Motor stepper unipolar terdiri dari dua lilitan yang memiliki center tap. Center
tap dari masing masing lilitan ada yang berupa kabel terpisah sudah terhubung
didalamnya sehingga center tap yang keluar hanya satu kabel. Center tap dari
motor stepper dapat dihubungkan ke ground atau dapat juga yang
menghubungkannya ke +Vcc, tergantung pada driver yang digunakan. Sebagai
gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper unipolar pada gambar dibawah
ini:
2.5 Photodioda
Photodioda sejenis dengan dioda pada umumnya. Perbedaan pokok pada photodioda
ini adalah dipasangnya sebuah lensa pemfokus sinar. Lensa ini berfungsi untuk
memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan pn. Konduktivitas dioda ditentukan
langsung oleh cahaya yang jatuh padanya. Energi pancaran cahaya yang jatuh pada
pertemuan pn menyebabkan sebuah elektron berpindah ke tingkat energi yang lebih
tinggi. Elektron berpindah ke luar dari valensi band meninggalkan "hole" sehingga
membangkitkan pasangan elektron bebas dan hole. Gambar 2.9 menunjukkan simbol
photodiode.
Rangkaian dasar photodioda ditunjukkan dengan gambar 2.10 Photodioda
dihubungkan seri dengan sebuah R dan dicatu dengan cumber tegangan DC. Arus
balik akan bertambah besar bila sebuah cahaya jatuh pada pertemuan pn photodioda
dan arus balik(Iλ) akan menjadi sangat kecil bila pada pertemuan pn photodioda tidak terdapat cahaya yang jatuh padanya. Arus yang mengalir pada kondisi gelap disebut
"dark current" sedangkan resistansinya ditentukan dengan hukum Ohm sebagai berikut:
R
R = V RI
λ
Gambar 2.16. Gambar 2.17.
Simbol Photodioda Rangkaian dasar Photodioda.
Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah tentunya
mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik di
receiver. Oleh karena itu baik di transmitter infra merah maupun receiver infra merah
harus mempunyai aturan yang sama dalam mentransmisikan (bagian transmitter) dan
menerima sinyal tersebut kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner
(bagian receiver).
Komponen yang dapat menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka
cahaya yang dapat berupa dioda (photodioda) atau transistor (phototransistor).
Komponen ini akan merubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra merah,
menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik. Komponen ini harus mampu mengumpulkan sinyal
infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan
kualitasnya cukup baik. Semakin besar intensitas infra merah yang diterima maka
sinyal pulsa listrik yang dihasilkan akan baik jika sinyal infra merah yang diterima
(light collector) yang cukup baik dan sinyal pulsa yang dihasilkan oleh sensor infra
merah ini harus dikuatkan. Pada prakteknya sinyal infra merah yang diterima
intensitasnya sangat kecil sehingga perlu dikuatkan. Selain itu agar tidak terganggu
oleh sinyal cahaya lain maka sinyal listrik yang dihasilkan oleh sensor infra merah
harus difilter pada frekeunsi sinyal carrier yaitu pada 30KHz sampai 40KHz.
Selanjutnya baik photodioda maupun phototransistor disebut sebagai photodetector.
Dalam penerimaan infra merah, sinyal ini merupakan sinyal infra merah yang
termodulasi. Pemodulasian sinyal data dengan sinyal carrier dengan frekuensi tertentu
akan dapat memperjauh trasnmisi data sinyal infra.
Gambar 2.18. Respon Penerimaan Sensor Infra Merah
Komponen photodetector mempunyai karakteristik seperti komponen yang dinamakan
‘solar cell’, yang merubah energi cahaya menjadi energi listrik. Jika photo detector ini
mendapat cahaya maka akan menghasilkan tegangan sekitar 0.5 volt dan arus yang
dihasilkan tergantung dari intensitas cahaya yang masuk pada photo detector tersebut.
Teknik ini biasa disebut sebagai ‘unbiased current sourcing’ atau ‘photovolataic
mode’. Teknik ini jarang digunakan karena tidak efisien dan mempunyai respon yang lambat tehadap pulsa-pulsa cepat sinyal cahaya.
Konfigurasi photo detector yang umum dipakai adalah teknik yang dikenal
sebagai ‘reserved biased’ atau ‘photoconductive mode’. Pada mode reverse bias/bias
terbalik, photo detector dibias dengan tegangan external mulai dari beberapa volt
sampai sekitar 50 volt (tergantung karakteristik photo detector). Jika karakteristik
photodetector tidak diketahui maka bias tegangan dapat diberi 12V agar tidak merusak
photodetector tersebut.
Ketika photo detector ini mendapat cahaya, dalam hal ini cahaya infra merah
maka terdapat arus bocor yang relatif kecil. Besar-kecilnya arus bocor ini tergantung
dari intensitas cahaya infra merah yang mengenai photodetector tersebut.
Sebuah photodioda, biasanya mempunyai karakteristik yang lebih baik daripada
phototransistor dalam responya terhadap cahaya infra merah. Biasanya photo dioda
mempunyai respon 100 kali lebih cepat daripada phototransistor. Oleh sebab itulah para
designer cenderung menggunakan photodioda daripada menggunakan phototransistor.
Tetapi sebuah phototransistor tetap mempunyai keunggulan yaitu mempunyai
kemampuan untuk menguatkan arus bocor menjadi ratusan kali jika dibandingkan
dengan photodioda.
Respond time dari suatu dioda infra merah (penerima) mempunyai waktu respon yang biasanya dalam satuan nano detik. Respond time ini mendefinisikan lama agar
dioda penerima infra merah merespon cahaya infra merah yang datang pada area
penerima. Sebuah dioda penerima infra merah yang baik paling itdak mempunyai
respond time sebesar 500 nano detik atau kurang. Jika respond time terlalu besar maka
dioda infra merah ini tidak dapat merespon sinyal cahaya yang dimodulasi dengan
sinyal carrier frekuensi tinggi dengan baik. Hal ini akan mengakibatkan adanya data
2.6 Relay
Relay adalah dimana ada sebuah koil elektronika dan dua buah switch Normally Open
dan Normally Close. Yang dimana jika sebuah koil diberi arus atau tegangan, maka
akan terjadi medan magnet yang menyebabkan posisi awal/normally close tertarik
menjadi terbuka(normally open) dan begitu juga sebaliknya pada normally open akan
tertarik menjadi tertutup (normally close).
Gambar 2.19. Prinsip Kerja Relay
Di dalam relay Terdapat :
1. Gulungan kawat tembaga (coil) dengan ujung2 kawat diberi nomer 85 dan 86
2. Mekanisme saklar seperti gambar kawat terputus dengan ujung2 nya diberi
nomer 30 dan 87
Gulungan atau coil digunakan untuk menciptakan medan magnet pada inti besi coil,
jika 85 diberi arus + dan 86 diberi arus - atau sebaliknya maka akan tercipta medan
magnet pada ujung inti besi coil itu. Jika medan magnet sudah terbentuk (gambar 3)
magnet, sehingga mekanisme saklar yang tadinya terbuka / terputus menjadi tertutup/
menyambung, sehingga 30 dan 87 menjadi satu kesatuan seolah2 seperti seutas kawat/
seperti saklar yang sedang di aktifkan. Membuka dan menutupnya 30 dan 87 inilah
BAB 3