Mengenal Motor Stepper 28BYJ-48 5V DC, Spesifikasi, Cara Kerja, dan Menggerakkan Motor Stepper Dengan Arduino UNO + ULN2003

Pernahkah anda membayangkan sebuah mesin presisi (CNC, Robot Welding, dll) yang melakukan pergerakan akurat secara terus menerus. Bagaimana bisa seperti itu? Ada banyak cara yang diterapkan untuk mendapatkan mesin presisi dengan tingkat keakuratan yang baik. Salah satu komponen yang memiliki kemampuan untuk diterapkan pada mesin presisi adalah Motor Stepper.

Motor Stepper adalah sebuah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit yang mana motor stepper akan bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan ke motor stepper tersebut. Maka, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali yang dapat membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Keunggulan yang dimiliki motor stepper adalah sebagai berikut:

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.

 

Step Motor 28BYJ-48

Gambar 1. Motor Stepper 28BYJ-48

Sebuah unipolar motor stepper kecil, murah, dan sudah dilengkapi gear reduction. Motor stepper ini memiliki susunan 4 kumparan unipolar (sebenarnya dua kumparan dibagi oleh koneksi pusat pada setiap kumparan) dan setiap kumparan diberi nilai +5V sehingga relatif mudah dikontrol dengan mikrokontroler dasar (arduino). Motor stepper kecil ini dapat dibeli bersamaan dengan  module driver motor stepper yang kompatibel dengan Arduino.

Spesifikasi Motor Stepper 28BYJ-48 5V DC

Motor Type	Unipolar stepper motor
Connection Type	5 Wire Connection (to the motor controller)
Voltage	5-12 Volts DC
Frequency	100 Hz
Step mode	Half-step mode recommended (8 step control signal sequence)
Step angle	Half-step mode: 8 step control signal sequence (recommended) 5.625 degrees per step / 64 steps per one revolution of the internal motor shaft.  Full Step mode: 4 step control signal sequence 11.25 degrees per step / 32 steps per one revolution of the internal motor shaft
Gear ratio	Manufacturer specifies 64:1.
Wiring to the ULN2003 controller	A (Blue), B (Pink), C (Yellow), D (Orange), E (Red, Mid-Point)
Weight	30g

Cara Kerja

Untuk mengetahui bagaimana motor stepper dapat berputar, perhatikan diagram wiring kumparan dibawah ini.

Gambar 2. Diagram Motor Stepper

Diagram motor stepper pada Gambar 2, terdapat 4 kumparan yang mewakili setiap kabel (Biru, Pink, Kuning, Oranye) dan pada setiap ujung kumparan terikat pada satu kabel (Merah) ke +5V DC. Pada saat terhubung ke modul driver motor stepper, kabel merah akan selalu memasok +5V secara konstan dan akan melewati kumparan yang terhubung dengan ground. Motor stepper akan berputar dengan memberikan energi (+5V DC) pada kumparan yang terhubung pada ground secara urutan logis. Urutan logis ini dapat diprogram menggunakan microcontroller atau dengan merancang rangkaian digital. Untuk memahami urutan logis yang dimaksud, perhatikan tabel dibawah ini.

Kabel Motor	Urutan Rotasi pada Putaran CW
	Step 1	Step 2	Step 3	Step 4	Step 5	Step 6	Step 7	Step 8
Oranye	0	0	1	1	1	1	1	0
Kuning	1	0	0	0	1	1	1	1
Pink	1	1	1	0	0	0	1	1
Biru	1	1	1	1	1	0	0	0
Merah	1	1	1	1	1	1	1	1

  

Pada tabel tersebut "1" mewakili kumparan yang terdapat +5V DC, karena setiap kumparan terhubung dengan kabel merah (+5V DC) dan tidak terhubung dengan ground, sehingga kumparan tidak membentuk elektromagnetik. Lalu "0" mewakili kumparan yang terhubung dengan ground, sehingga kumparan tersebut membentuk elektromagnetik.

Gambar 3. Driver Motor Stepper ULN2003

Driver motor stepper ULN2003 (gambar 3) memungkinkan sebuah motor stepper 28BYJ-48 5V DC dikontrol dengan mudah dari microcontroller seperti Arduino UNO. Seperti pada gambar 3, terdapat beberapa socket dan pin yang masing-masing memiliki fungsi tertentu. Jika diperhatikan, socket connector motor stepper menghubungkan antara setiap kabel motor stepper (Oranye, Kuning, Pink, Biru) dengan 4 LED untuk menunjukan kumparan yang hidup ketika diaktifkan. Selanjutnya, terdapat 2 untuk DC Power 5~12 V dan terdapat pin on / off jumper. Dan terakhir, terdapat 4 pin input kontrol yang harus dihubungkan ke 4 pin digital Arduino.

Menggerakkan Motor Stepper Dengan Arduino UNO + ULN2003

Sebelum memulai, ada baiknya mempersiapkan komponen yang dibutuhkan. Berikut ini adalah komponen yang perlu dipersiapkan:

• Arduino UNO + USB Cable
• Motor Stepper 28BYJ-48 5V DC
• Driver Motor Stepper ULN2003A
• Kabel Jumper
• Komputer yang terinstall Arduino IDE

Setelah komponen-komponen diatas sudah terkumpul, mulailah untuk merangkai komponen seperti pada gambar 4.

Gambar 4. Rangkaian Arduino UNO, Driver Motor Stepper ULN2003A, dan Motor Stepper 28BYJ-48 5V DC

Perlu diperhatikan bahwa pada rangkaian tersebut, Driver Motor Stepper ULN2003 memiliki pin IN1, IN2, IN3, dan IN4 yang terhubung pada pin digital 8,9,10, dan 11 Arduino UNO. Input Power DC pada Driver Motor Stepper ULN2003A bisa didapatkan dari GND dan 5V pada Arduino UNO. Socket Motor Stepper dapat langsung dipasang ke Driver Motor Stepper ULN2003A disesuaikan dengan bentuk socketnya.

Untuk memprogram motor stepper, contoh-contoh program dapat dilihat dan dipelajari pada Arduino IDE dengan klik File > Examples > Stepper. Rangkainan pada gambar 4 telah disesuaikan dengan contoh-contoh yang disediakan pada Arduino IDE.

Selamat mencoba.