SENSOR: MOTOR STEPPER

Mikrokontroler PIC16F877A merupakan salah satu mikrokontroler dari keluarga PICmicro yang popular digunakan sekarang ini, mulai dari pemula hingga para profesional. Hal tersebut karena PIC16F877A sangat praktis dan menggunakan teknologi FLASH memori sehingga dapat di program-hapus hingga seribu kali. Keunggulan mikrokontroler jenis RISC ini dibanding dengan mikrokontroler 8-bit lain dikelasnya terutama terletak pada kecepatan dan kompresi kodenya. Selain itu, PIC116F877A juga tergolong praktis dan ringkas karena memiliki kemasan 40 pin dengan 33 jalur I/O.

Anggota keluarga PICmicro buatan Microchip Inc. cukup banyak. Ada yang menggunakan FLASH memori dan ada pula yang jenis OTP (One Time Programmable). Mikrontroler dari keluarga PICmicro yang popular, antara lain PIC2C08, PIC16C54, PIC16F84. Agar lebih mengenal PIC16F877A, berikut ini diberikan fitur-fitur penting yang terdapat pada PIC16F877A.

MIkrokontroller PIC16F877A

fitur fitur PIC RISC CPU yang mempunyai performance tinggi

Hanya 35 jenis instruksi yang perlu dipelajari
Semua instrujsi mempunyai siklus tunggal kecuali untuk instruksi percabangan.
Kecepatan Instruksi: DC – 20 MHz clock input DC – 200 ns instruction cycle
8K x 14 words of FLASH Program Memory, 368 x 8 bytes of Data Memory (RAM) , 256 x 8 bytes of EEPROM Data Memory
Pinout compatible dengan PIC16C73B/74B/76/77
Interrupt (14 sumber interrupt)
Delapan level hardware stack
Direct, indirect dan relative addressing modes
Power-on Reset (POR)
Power-up Timer (PWRT) dan Oscillator Start-up Timer (OST)
Watchdog Timer (WDT) dengan on-chip RC oscillator
Programmable code protection dan Fully static design
Power saving SLEEP mode
Selectable oscillator options
Low power, high speed CMOS FLASH/EEPROM technology
In-Circuit Serial Programming (ICSP) hanya dengan dua pin
Single 5V In-Circuit Serial Programming capability
Processor read/write access to program memory
Wide operating voltage range: 2.0V to 5.5V
High Sink/Source Current: 25 mA
Commercial, Industrial and Extended temperature ranges

Deskripsi pin pin

Mikrokontroler PIC16F877A di produksi dalam kemasan 40 pin PDIP (Plastik Dual In Line) maupun 40 pin SO (Small Outline). Namun yang banyak terdapat dipasaran adalah kemasan PDIP. Pin-pin untuk I/O sebanyak 33 pin, yang terdiri atas 6 pada Port A, 8 pada Port B, 8 pada Port C, 8 pada Port D, 3 pada Port E. Ada pula beberapa Pin pada mikrokontroler yang memiliki fungsi ganda.

Organisasi Memori

Memori pada PIC16F877A dapat dipisahkan menjadi dua blok memori, satu untuk memori program dan satu untuk memori data. Memori EEPROM dan register GPR didalam RAM merupakan memori data, sedangkan memori FLASH merupakan memori program.

Pembangkit Clock-Oscilator

Suatu mikrokontroler tidak akan dapat bekerja jika tidak diberi detak (clock) melalui suatu osilator. Osilator adalah rangkaian yang akan memberikan pulsa pada mikrokontroler dan berguna untuk mensinkronkan sistem dalam mikrokontroler tersebut. Untuk mengaktifkan sumber clock ini cukup dengan menambahkan rangkaian pasif saja seperti resistor dan kapasitor (RC Oscilator), kristal atau keramik resonator. Salah satu keistimewaan mikrokontroler PIC16F84 adalah terdapatnya 4 pilihan penggunaan osilator. Untuk pemakaian yang tidak memerlukan pewaktu kritis, bahkan dapat menggunakan sepasang resistor dan kapasitor saja sebagai osilator.
Nilai kristal yang dapat dipakai maksimum adalah 4 MHz atau 10 MHz, hal ini karena mikrokontroler PIC16F84 dibuat dalam 2 versi frekuensi kerja. Untuk menentukan frekuensi maksimumnya dapat dilihat pada badan mikrokontroler. Jika terdapat tulisan PIC16F84-04/P berarti frekuensi maksimum yang diijinkan adalah 4 MHz.

KOMPONEN MOTOR STEPPER

Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkannya diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain adalah :

1. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.

2. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak

3. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi

4. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran)

5. Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC

6. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya

7. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

Jenis-jenis motor stepper

Berdasarkan struktur rotor dan stator pada motor stepper, maka motor stepper dapat dikategorikan dalam 3 jenis sebagai berikut :

a. Motor Stepper Variable Reluctance (VR)

Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR):

b. Motor Stepper Permanent Magnet (PM)
Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan. Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,5⁰ hingga 15⁰ per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet :

c. Motor Stepper Hybrid (HB)
Motor stepper tipe hibrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Motor stepper tipe hibrid memiliki gigi-gigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe ini paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik. Motor tipe hibrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,6⁰ hingga 0,9⁰ per langkah atau 100-400 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe hibrid :

Berdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu motor stepper unipolar dan motor stepper bipolar.
a. Motor Stepper Unipolar

Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dirancang karena hanya memerlukan satu switch / transistor setiap lilitannya. Untuk menjalankan dan menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan pulsa digital yang hanya terdiri atas tegangan positif dan nol (ground) pada salah satu terminal lilitan (wound) motor sementara terminal lainnya dicatu dengan tegangan positif konstan (VM) pada bagian tengah (center tap) dari lilitan seperti pada gambar berikut.

b. Motor Stepper Bipolar
Untuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Jadi pada setiap terminal lilitan (A & B) harus dihubungkan dengan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan sebaliknya. Karena itu dibutuhkan rangkaian pengendali yang agak lebih kompleks daripada rangkaian pengendali untuk motor unipolar. Motor stepper bipolar memiliki keunggulan dibandingkan dengan motor stepper unipolar dalam hal torsi yang lebih besar untuk ukuran yang sama.

4.4 Hardware [kembali]

Mikroprosesor PIC16F877A

4.5 Rangkaian Simulasi [kembali]

4.6 Flowchart[kembali]

4.7 Listing program [kembali]

void main()
{
TRISD = 0b0000000; // PORT D Output
PORTD = 0b1111111; // nilai awal PORTD high
do
{
PORTD = 0b00000011; // Menggerakkan motor stepper Full Wave mode dual phasa
Delay_ms(200); // delay
PORTD = 0b00000110;
Delay_ms(200);
PORTD = 0b00001100;
Delay_ms(200);
PORTD = 0b00001001;
Delay_ms(200);
}while(1); // looping
}

4.8 Video Rangkaian [kembali]

4.9 Link Download [kembali]

simulasi rangkaian klik : https://youtu.be/DGpL13xYb9s

SENSOR

MOTOR STEPPER

menuju akhir

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Arsip Blog

Mengenai Saya