LAPORAN TUGAS AKHIRrepository.unika.ac.id/16483/1/13.50.0010 Yosua... · IMPLEMENTASI MOTOR STEPPER PADA CRANE BERBASIS DSPIC30F6014A LAPORAN TUGAS AKHIR Oleh : YOSUA IVAN PURNAMA

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

ii

iii

iv

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 .

v

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.

vi

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

vii

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

viii

2.2.2. Motor Stepper Berdasarkan Lilitan 10

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

2.4. Mikrokontroler dsPIC30F6014A 17

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

3.2.2. Rotor Motor Stepper 24

3.3. Rangkaian Driver Motor 25

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 1/8

Micro Step 1/16

Algoritma Pemrograman dsPIC30F6014A

28

29

29

31

33

3.5. Rangkaian Relay 34

ix

3.6. Konstruksi Model Crane 34

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1. Pendahuluan 36

4.2. Hasil Pengujian Labolatorium 37

4.2.1.

4.2.2.

4.2.3.

4.2.4.

4.2.5.

Metode Full Step

Metode Half Step

Metode Micro Step ¼

Metode Micro Step 1/8

Metode Micro Step 1/16

37

39

40

41

43

4.3.

4.4.

4.5

Hasil Pengujian Pengendalian Motor Stepper Pada

Model Crane

Hasil Pengujian Penggunaan Elektromagnetik Pada

Model Crane

Pembahasan

44

47

49

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan 51

5.2. Saran 52

DAFTAR PUSTAKA 53

LAMPIRAN 55

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Motor Stepper 8

Gambar 2.2. Variable Reluctance 9

Gambar 2.3. Permanent Magnet 9

Gambar 2.4. Hybrid 10

Gambar 2.5. Bipolar 11

Gambar 2.6. Unipolar 11

Gambar 2.7. Arah Putaran Motor Stepper (a) Searah

Jarum Jam (b) Berlawanan Arah Jarum

Jam

12

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

Arus

13

Gambar 2.9. IC L298 15

Gambar 2.10. L298 Driver Motor 17

Gambar 2.11. IC dsPIC30F6014A 18

Gambar 2.12 Relay 20

Gambar 2.13. Optocoupler 21

Gambar 3.1. Diagram Blok Hardware 22

Gambar 3.2. Konstruksi Motor Stepper Hybrid 23

Gambar 3.3. Stator Motor Stepper Hybrid 24

Gambar 3.4. Rotor Motor Stepper Hybrid (a) Sisi

Samping (b) Sisi Atas

25

xi

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.

Gambar 3.10.

Rangkaian Relay

Desain Konstruksi Model Crane

34

35

Gambar 4.1. Hardware Pengendalian Motor Stepper 36

Gambar 4.2. Hardware Pengendalian Motor Stepper

pada Model Crane

37

Gambar 4.3. Hasil Pengujian Pensaklaran Menggunakan

Metode Full Step (a) Fasa 1 (b) Fasa 2

(c) Fasa 3 (d) Fasa 4

38

Gambar 4.4. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Full Step

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

38

Gambar 4.5. Hasil Pengujian Tegangan dan Arus

Menggunakan Metode Full Step

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

dan 2

38


Metode Half Step (a) Fasa 1 (b) Fasa 2


39

xii

Gambar 4.7. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Half

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

dan 4

39


Menggunakan Metode Half Step


dan 2

40


Metode Micro Step ¼ (a) Fasa 1 (b) Fasa 2


40

Gambar 4.10. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Micro

Step ¼ (a) Arus Fasa 1 dan 2 (b) Arus Fasa

3 dan 4

41


Menggunakan Metode Micro Step ¼


dan 2

41


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


42

Gambar 4.13. Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Micro

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

3 dan 4

42

xiii


Menggunakan Metode Micro Step 1/8


dan 2

42


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


43

Gambar 4.16.

Gambar 4.17.

Gambar 4.18.

Gambar 4.19.

Gambar 4.20.

Gambar 4.21.

Gambar 4.22.

Gambar 4.23.

Gambar 4.24.

Gambar 4.25.

Hasil Pengujian Arus Fasa Metode Micro

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

3 dan 4

Hasil Pengujian Tegangan dan Arus

Menggunakan Metode Micro Step 1/16


dan 2

Hasil Pengujian Pada Kondisi Awal

Hasil Pengujian Step 1



Hasil Pengujian Pengambilan Benda

Hasil Pengujian Mengaktifkan

Elektromagnet

Hasil Pengujian Mengangkat Benda

Hasil Pengujian Memindahkan Benda

43

44

45

45

46

46

47

48

48

48

xiv

Gambar 4.26.

Gambar 4.27.

Hasil Pengujian Menonaktifkan

Elektromagnet

Hasil Pengujian Meletakkan Benda

49

49

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spesifikasi IC L298 16

Tabel 2.2. Konfigurasi Pensaklaran 17

Tabel 2.3. Spesifikasi dsPIC30F6014A 19

Tabel 3.1. Spesifikasi Motor Stepper Hybrid 23

Tabel 3.2.

Tabel 3.3.

Tabel 3.4.

Tabel 3.5.

Tabel 3.6.

Pensaklaran Full Step

Pensaklaran Half Step

Pensaklaran Micro Step ¼

Pensaklaran Micro Step 1/8

Pensaklaran Micro Step 1/16

28

28

29

30

31

Documents

LAPORAN TUGAS AKHIRrepository.unika.ac.id/16483/1/13.50.0010 Yosua... · IMPLEMENTASI MOTOR STEPPER PADA CRANE BERBASIS DSPIC30F6014A LAPORAN TUGAS AKHIR Oleh : YOSUA IVAN PURNAMA