IMPLEMENTASI MOTOR STEPPER PADA CRANE BERBASIS DSPIC30F6014A LAPORAN TUGAS AKHIR - IMPLEMENTASI MOTOR STEPPER PADA CRANE BERBASIS DSPIC30F6014A - Unika Repository

  IMPLEMENTASI MOTOR STEPPER PADA CRANE BERBASIS DSPIC30F6014A LAPORAN TUGAS AKHIR Oleh : YOSUA IVAN PURNAMA 13.50.0010 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2018

  

ABSTRAK

  Motor listrik merupakan piranti yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanis berupa putaran. Motor listrik yang biasa digunakan untuk kontrol posisi yaitu motor servo dan motor stepper, namun motor stepper lebih banyak digunakan karena motor stepper tidak memiliki sikat (brush) pada konstruksinya, sedangkan motor servo terdapat motor DC yang terdapat sikat pada konstruksinya, sehingga membutuhkan biaya yang relatif tinggi untuk penggantiannya. Motor

  

stepper dapat beroperasi dengan mengendalikan pulsa-pulsa digital secara

  sekuensial yang kemudian diubah menjadi gerakan mekanis. Motor ini dikendalikan dengan menggunakan metode full step hingga micro step, yang kemudian diimplementasikan pada crane. Crane yang dimaksud hanyalah sebagai pemodelan, tidak layaknya seperti peralatan berat yang digunakan di industri.

  Pemodelan ini dilengkapi dengan elektromagnetik yang digunakan untuk mengangkat dan atau memindahkan suatu benda ke tempat tertentu. Untuk mengoperasikan alat ini dibutuhkan L298 Driver Motor dan rangkaian relay yang dikontrol dengan menggunakan mikrokontroler dsPIC30F6014A. Untuk melengkapi kajian ini, maka dilakukan pengujian laboratorium dan pengujian kinerja alat yang dibuat.

  

Kata Kunci: model crane, motor stepper, L298 driver motor, micro step,

dsPIC30F6014A .

KATA PENGANTAR

  Ucapan terimakasih dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang senantiasa menjaga dan melindungi penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dan Laporan Tugas Akhir yang berjudul “IMPLEMENTASI MOTOR STEPPER PADA CRANE BERBASIS

  

DSPIC30F6014A”. Melakukan tugas akhir dan pemyelesaian laporan tugas akhir

  ini bertujuan untuk memenuhi syarat kelulusan di Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

  Penulis tidak dapat menyelesaikan semua ini tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak secara langsung maupun secara tidak langsung. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan berkat, kemudahan, dan kelancaran dalam melakukan tugas akhir dan penyusunan laporan tugas akhir.

  2. Haryanto Purnama dan Ratna Gunadi selaku orangtua penulis yang tidak pernah lelah untuk mencari nafkah dan juga selalu memberikan dukungan.

  3. Vania Alvita Purnama dan Yosiana Alvina Purnama selaku adik dan kakak yang selalu menghibur dan mendukung penulis.

  4. Bapak Prof. Dr. Ign. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir penulis yang telah membimbing dan memberi pengarahan dalam melakukan Tugas Akhir ini, juga memberikan kritik, saran, dan semangat kepada penulis.

  5. Bapak Dr. Ir. Djoko Suwarno, M.Si. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

  6. Bapak Ir. Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT., IPM. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro, yang telah memberikan fasilitas laboratorium untuk pelaksanaan tugas akhir ini.

  7. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

  8. Teman-teman angkatan 2013 telah menemani, saling membantu, saling mengajari, dan saling berdinamika bersama selama kuliah.

  9. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir beserta laporannya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

  Penulis menyadari bahwa laporan yang dibuat masih banyak keterbatasan, sehingga penulis membutuhkan kritik dan saran dari berbagai pihak supaya dapat dijadikan evaluasi dan dilakukan perbaikan untuk perkembangan ke depannya. Penulis juga tidak lupa untuk mengucapkan permohonan maaf apabila terjadi hal- hal yang kurang berkenan dalam melakukan dan menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir ini.

  Semarang, 28 Januari 2018

  Yosua Ivan Purnama

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

  i

  LEMBAR PENGESAHAN

  ii

PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR

  iii

  ABSTRAK

  iv

KATA PENGANTAR

  v

DAFTAR ISI

  vii

  DAFTAR GAMBAR

  x

  DAFTAR TABEL

  xv

BAB I PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang

  1

  1.2. Perumusan Masalah

  2

  1.3. Pembatasan Masalah

  3

  1.4. Tujuan dan Manfaat

  3

  1.5. Metodologi Penelitian

  4

  1.6. Sistematika Penulisan

  5 BAB II KAJIAN PUSTAKA

  2.1. Pendahuluan

  7

  2.2. Motor Stepper

  7

  2.2.1 Motor Stepper Berdasarkan Konstruksi

  8

  2.2.2. Motor Stepper Berdasarkan Lilitan

  1 /

  3.4. Rangkaian Kontrol

  26

  3.4.1. Full Step 27 3.4.2.

  3.4.3.

  3.4.4.

  3.4.5.

  3.4.6. Half Step

  Micro Step ¼ Micro Step

  8 Micro Step

  3.3. Rangkaian Driver Motor

  1 /

  16 Algoritma Pemrograman dsPIC30F6014A

  28

  29

  29

  31

  33

  3.5. Rangkaian Relay

  25

  24

  10

  2.4. Mikrokontroler dsPIC30F6014A

  2.2.3. Prinsip Kerja Motor Stepper

  12

  2.3. L298 Driver Motor 2.3.1.

  IC L298

  2.3.2. Driver Motor

  15

  15

  16

  17

  3.2.2. Rotor Motor Stepper

  2.5. Relay

  20

  2.6. Optocoupler

  20 BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI 3. 1. Pendahuluan

  22

  3.2. Motor Stepper Hybrid Bipolar 2 Fasa

  23

  3.2.1. Stator Motor Stepper

  24

  34

  3.6. Konstruksi Model Crane

  40

  53 LAMPIRAN

  52 DAFTAR PUSTAKA

  5.2. Saran

  51

  5.1. Kesimpulan

  49 BAB V PENUTUP

  47

  44

  4.5 Hasil Pengujian Pengendalian Motor Stepper Pada Model Crane Hasil Pengujian Penggunaan Elektromagnetik Pada Model Crane Pembahasan

  4.4.

  43 4.3.

  41

  39

  34 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

  37

  16

  1 /

  8 Metode Micro Step

  1 /

  4.2.5. Metode Full Step Metode Half Step Metode Micro Step ¼ Metode Micro Step

  4.2.4.

  4.2.3.

  4.2.2.

  37 4.2.1.

  4.2. Hasil Pengujian Labolatorium

  36

  4.1. Pendahuluan

  55

  DAFTAR GAMBAR

  15 Gambar 2.10. L298 Driver Motor

  24 Gambar 3.4. Rotor Motor Stepper Hybrid (a) Sisi Samping (b) Sisi Atas

  23 Gambar 3.3. Stator Motor Stepper Hybrid

  22 Gambar 3.2. Konstruksi Motor Stepper Hybrid

  21 Gambar 3.1. Diagram Blok Hardware

  20 Gambar 2.13. Optocoupler

  18 Gambar 2.12 Relay

  IC dsPIC30F6014A

  17 Gambar 2.11.

  IC L298

Gambar 2.1. Motor Stepper

  13 Gambar 2.9.

  12 Gambar 2.8. (a) Rangkaian Ekuivalen (b) Gelombang Arus

  11 Gambar 2.7. Arah Putaran Motor Stepper (a) Searah Jarum Jam (b) Berlawanan Arah Jarum Jam

  11 Gambar 2.6. Unipolar

  10 Gambar 2.5. Bipolar

  9 Gambar 2.4. Hybrid

  9 Gambar 2.3. Permanent Magnet

  8 Gambar 2.2. Variable Reluctance

  25

Gambar 3.5. Rangkaian L298 Driver Motor

  25 Gambar 3.6. Dua Rangkaian Inverter 1 Fasa

  26 Gambar 3.7. Skema Sistem Minimum dsPIC30F6014A

  27 Gambar 3.8. Flowchart Pemrograman

  33 Gambar 3.9. Rangkaian Relay

  34 Gambar 3.10. Desain Konstruksi Model Crane

  35 Gambar 4.1. Hardware Pengendalian Motor Stepper

  36 Gambar 4.2. Hardware Pengendalian Motor Stepper

  37 pada Model Crane

Gambar 4.3. Hasil Pengujian Pensaklaran Menggunakan

  38 Metode Full Step (a) Fasa 1 (b) Fasa 2 (c) Fasa 3 (d) Fasa 4

Gambar 4.4. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Full Step

  38 (a) Arus Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 3 dan 4

Gambar 4.5. Hasil Pengujian Tegangan dan Arus

  38 Menggunakan Metode Full Step (a) Tegangan Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 1 dan 2

Gambar 4.6. Hasil Pengujian Pensaklaran Menggunakan

  39 Metode Half Step (a) Fasa 1 (b) Fasa 2 (c) Fasa 3 (d) Fasa 4

Gambar 4.7. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Half

  39 Step (a) Arus Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 3 dan 4

Gambar 4.8. Hasil Pengujian Tegangan dan Arus

  40 Menggunakan Metode Half Step (a) Tegangan Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 1 dan 2

Gambar 4.9. Hasil Pengujian Pensaklaran Menggunakan

  40 Metode Micro Step ¼ (a) Fasa 1 (b) Fasa 2 (c) Fasa 3 (d) Fasa 4

Gambar 4.10. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Micro

  41 Step ¼ (a) Arus Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 3 dan 4

Gambar 4.11. Hasil Pengujian Tegangan dan Arus

  41 Menggunakan Metode Micro Step ¼ (a) Tegangan Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 1 dan 2

Gambar 4.12. Hasil Pengujian Pensaklaran Menggunakan

  42

  1

  8 Metode Micro Step / (a) Fasa 1 (b) Fasa 2

  (c) Fasa 3 (d) Fasa 4

Gambar 4.13. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Micro

  42

  1

8 Step / (a) Arus Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa

  3 dan 4

Gambar 4.14. Hasil Pengujian Tegangan dan Arus

  42

  1

  8 Menggunakan Metode Micro Step /

  (a) Tegangan Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 1 dan 2

Gambar 4.15. Hasil Pengujian Pensaklaran Menggunakan

  43

  1 Metode Micro Step / 16 (a) Fasa 1 (b) Fasa 2

  (c) Fasa 3 (d) Fasa 4

Gambar 4.16. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Micro

  43

  1

16 Step / (a) Arus Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa

  3 dan 4

Gambar 4.17. Hasil Pengujian Tegangan dan Arus

  44

  1

  16 Menggunakan Metode Micro Step /

  (a) Tegangan Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa 1 dan 2

Gambar 4.18. Hasil Pengujian Pada Kondisi Awal

  45 Gambar 4.19. Hasil Pengujian Step 1

  45 Gambar 4.20. Hasil Pengujian Step 2

  46 Gambar 4.21. Hasil Pengujian Step 3

  46 Gambar 4.22. Hasil Pengujian Pengambilan Benda

  47 Gambar 4.23. Hasil Pengujian Mengaktifkan

  48 Elektromagnet

Gambar 4.24. Hasil Pengujian Mengangkat Benda

  48 Gambar 4.25. Hasil Pengujian Memindahkan Benda

  48

Gambar 4.26. Hasil Pengujian Menonaktifkan

  49 Elektromagnet

Gambar 4.27. Hasil Pengujian Meletakkan Benda

  49

  

DAFTAR TABEL

  8 Pensaklaran Micro Step

  30

  29

  28

  28

  16

  1 /

  1 /

Tabel 2.1. Spesifikasi IC L298

  Pensaklaran Full Step Pensaklaran Half Step Pensaklaran Micro Step ¼ Pensaklaran Micro Step

  Tabel 3.3. Tabel 3.4. Tabel 3.5. Tabel 3.6.

  23 Tabel 3.2.

  19 Tabel 3.1. Spesifikasi Motor Stepper Hybrid

  17 Tabel 2.3. Spesifikasi dsPIC30F6014A

  16 Tabel 2.2. Konfigurasi Pensaklaran

  31