PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.3. Perancangan Driver penggerak Motor DC dan penggerak Motor Stepper (Jembatan H)
Untuk dapat bergerak, maka robot harus dapat mengendalikan perputaran
rodanya. Robot menggunakan 2 buah motor DC 6 volt untuk menggerakkan rodanya,
dimana 1 motor untuk menggerakkan roda sebelah kanan dan 1 motor lagi untuk menggerakkan roda sebelah kiri.
Motor DC akan berputar searah/berlawanan arah dengan jarum jam jika salah
satu kutubnya diberi tegangan positip dan kutub yang lainnya diberi tegangan negatip
atau ground. Dan motor DC akan berputar kearah sebaliknya jika polaritasnya dibalik. Dengan sipat yang demikian maka dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat
membalikkan polaritas yang diberikan ke motor DC tersebut, sehingga perputaran
motor DC dapat dikendalikan oleh rangkaian tersebut. Dan jika rangkaian tersebut
dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51, maka pergerakan motor dapat
dikendalikan oleh program.
Rangkaian untuk mengendalikan perputaran motor DC tersebut adalah sebuah
rangkaian yang dikenal dengan jembatan H. Jembatan H ini terdiri dari 4 buah
transistor, dimana 2 buah transistor bertipe NPN dan 2 buah transistor lagi bertipe PNP.
Ke-4 transistor ini dirangkai sedemikian rupa sehingga dengan memberikan sinyal low
atau high pada rangkaian maka perputaran motor dapat diatur.
Untuk perintah maju, maka robot akan memutar maju kedua motor, motor
kanan dan kiri. Untuk perintah mundur, maka robot akan memutar mundur kedua
motor sebelah kiri dan memutar mundur motor sebelah kanan, sehingga dengan
demikian maka robot akan memutar/berbelok kearah kanan. Hal sebaliknya dilakukan
jika robot berputar ke sebelah kiri. Rangkaian jembatan H, ditunjukkan pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian jembatan H
Pada rangkaian di atas, jika P0.0 diset high yang berarti P0.0 mendapat
tegangan 5 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kiri akan aktip.
Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan mendapat tegangan
0 volt dari ground. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri atas
diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP
127 mendapatkan tegangan 0 volt yang menyebabkan transistor ini aktip (transistor tipe
PNP akan aktip jika tegangan pada basis lebih kecil dari 4,34 volt). Aktipnya transistor
PNP TIP 127 ini akan mengakibatkan kolektornya terhubung ke emitor sehingga
kolektor mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc.
Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah
diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor
(transistor tipe NPN akan aktip jika tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt).
Karena transistor TIP 122 ini tidak aktip, maka kolektornya tidak terhubung ke emitor,
sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.
Karena kolektor TIP 122 dihubungkan dengan kolektor TIP 127 yang
mendapatkan teganagan 5 volt dari Vcc, maka kolektor dari TIP 122 juga
mendapatkan tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kiri
mendapatkan tegangan 5 volt (polaritas positip).
Agar motor dapat berputar ke satu arah maka kaki sebelah kanan motor harus
mendapatkan tegangan 0 volt (polaritas negatip). Hal ini diperoleh dengan memberikan
logika low (0) pada P2.7 mikrokontroler AT89S51.
Pada rangkaian di atas, jika P0.1 diset low yang berarti P0.1 mendapat tegangan
0 volt, maka kedua transistor tipe NPN C945 yang disebelah kanan tidak akan aktip.
Hal ini akan membuat kolektor dari kedua transistor C945 itu akan mendapat tegangan 5 volt dari Vcc. Kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kanan atas
diumpankan ke basis dari transistor tipe PNP TIP 127 sehingga basis dari transistor TIP
127 mendapatkan tegangan 5 volt yang menyebabkan transistor ini tidak aktip Karena
transistor PNP TIP 127 tidak aktip maka kolektornya tidak terhubung ke emitor
sehingga kolektor tidak mendapatkan tegangan 5 volt dari Vcc, tetapi mendapatkan
tegangan yang berasal dari transistor TIP 122 yang berada di bawahnya.
Sedangkan kolektor dari transistor C945 yang berada di sebelah kiri bawah
diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN TIP 122 sehingga basis dari transistor
Karena transistor TIP 122 ini menjadi aktip, menyebabkan kolektornya terhubung ke
emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground.
Karena kolektor TIP 122 yang mendapatkan teganagan 0 volt dari ground
dihubungkan dengan kolektor TIP 127, maka kolektor dari TIP 127 juga mendapatkan
tegangan yang sama. Hal ini menyebabkan kaki motor sebelah kanan mendapatkan
tegangan 0 volt (polaritas negatip). Hal ini akan menyebabkan motor akan berputar ke
satu arah tertentu. Sedangkan untuk memutar motor kea arah sebaliknya, maka logika
yang diberikan ke P0.0 adalah low (0) dan logika yang diberikan ke P0.1 adalah high
(1).
Prinsip tersebut tidak jauh berbeda pada saat menghidupkan motor stepper.
Prinsip kerja dari motor stepper yaitu pembangkitan medan magnet untuk memperoleh
gaya tarik ataupun gaya lawan dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/
kumparannya. Bila kumparan mendapatkan logika ‘1’ – maka akan dibangkitkan kutub
magnet yang berlawanandengan kutub magnet tetap pada rotor. Sehingga posisi kutub
magnet rotor akan ditarik mendekati lilitan yang menghasilkan kutub magnet berlawanan tadi. Bila langkah berikutnya lilitan yang bersebelahan diberi tegangan,
sedangkan catu tegangan lilitan sebelumnya dilepas, maka kutub magnet tetap pada
rotor itu akan berpindah posisi menuju kutub magnet lilitan yang dihasilkan. Berarti telah terjadi gerakan 1 step. Bila langkah ini diulang terus-menerus, dengan
memberikan tegangan secara bergantian kelilitan-lilitan yang bersebelahan, maka rotor
Logika perputaran rotor tersebut dapat dianalogikan secara langsung dengan
data ‘0’ atau ‘1’ yang diberikan secara serentak terhadap semua lilitan stator Motor.
Untuk motor DC Stepper 4 fasa pada prinsipnya ada dua macam cara, yaitu full step dan half step.
Seperti terlihat pada table dibawah ini :
Full Step Half Step
1 1 0 0 0 1 0 0 0 2 0 1 0 0 1 1 0 0 3 0 0 1 0 0 1 1 0 4 0 0 0 1 0 1 1 0 5 Berulang ke step 1 0 0 1 0 6 0 0 0 1 7 0 0 0 1 8 1 0 0 1 Berulang ke step 1
Tabel 3.1 Formasi logika pada Motor DC Stepper
Pada Full Step, suatu titik pada sebuah kutub magnet dirotor akan kembali
mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step ke 4.
Berikutnya dapat diberikan lagi mulai dari step 1. Untuk Half Step, setiap kutup magnet
pada rotor akan kembali mendapatkan tarikan dari medan magnet lilitan yang sama
setelah Step ke 8. Berikutnya kembali mulai step 1.
2200uF
5 Volt DC
0 Volt 6,2 Volt DC
6.2 V