Motor Stepper

Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan pulsa-pulsa digital. Prinsip kerja motor stepper adalah bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit dimana motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor stepper tersebut.

Prinsip Kerja Motor Stepper

Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik.

Berikut ini adalah ilustrasi struktur motor stepper sederhana dan pulasa yang dibutuhkan untuk menggerakkannya :

 

Prinsip Kerja Motor Stepper

Gambar diatas memberikan ilustrasi dari pulsa keluaran pengendali motor stepper dan penerpan pulsa tersebut pada motor stepper untuk menghasilkan arah putaran yang bersesuaian dengan pulsa kendali.

Jenis-Jenis Motor Stepper

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

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):

 

Motor stepper tipe variable reluctance (VR)

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 :

 

Motor stepper tipe permanent magnet (PM)

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 :

 

Motor stepper tipe hibrid

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

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.

 

Motor stepper dengan lilitan unipolar

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.

 

Motor stepper dengan lilitan bipolar

Analisa :

      Kelebihan motor stepper dibandingkan dengan motor DC biasa 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.

Daftar Pustaka

http://zonaelektro.net/motor-stepper/ 

 

Photodioda

Photodioda merupakan suatu komponen aktif yang peka terhadap cahaya. Photodioda juga sering disebut sebagai sensor cahaya karena kepekaannya terhadap cahaya. Phothodioda memiliki bentuk yang sama persis dengan LED tetapi jika dilihat lebih detail dari bagian atas maka pada photodioda akan terdapat sebuah kotak kecil berwarna hitam dan terdapat seperti kawat tembaga kearah tengah. Selain itu photodioda tidak memancarkan cahaya seperti LED. Jika terkena cahaya, hambatan antara katoda dan anoda pada phothodioda sangat kecil hampir seperti hubung singkat tetapi jika tidak terkena cahaya hambatanya sangat besar. Respon yang dimiliki photodioda dari gelap menuju terang dan terang menuju gelap sangat cepat dan cocok untuk frequensi tinggi sehingga para pelajar maupun mahasiswa biasanya memilih menggunakan photodioda sebagai sensor garis pada robot line follower mereka. Bentuk dan simbol photodioda dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Kalau kita mencermati simbol photodioda akan sedikit berbeda dengan simbol LED walaupun sama-sama menggunakan simbol dioda ditambah panah, arah panah pada photodioda mengarah kedalam. Arah panah ini menandakan bahwa photodioda menyerap cahaya untuk mengatur sambungan antara katoda dan anoda. Cara menentukan kaki anoda (positif) dan kaki katoda (negatif) adalah dengan melihat panjang kakinya, kaki anoda lebih panjang dari pada kaki katoda. Dalam penggunaannya sebagai sensor cahaya phothodioda dipasanga dalam keadaan reverse (terbalik) karena itulah menggapa saya menyebutkan hambatan antara katoda dan anoda pada bagian awal dari artikel ini.

Analisa :

berdasarkan analisa, Photodioda ini memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan yaitu :

Kelebihan dari Photodioda

  

1.  Arus output sangat linier sebagai fungsi sinar datang

2.  Respon spektral luas dan panjang gelombang lebih panjang daripada bahan semikonduktor lain.

3.  Noise rendah dan tahan lama.

4.  Efisiensi kuantum tinggi hingga mencapai 80%.

5.  Tidak membutuhkan tegangan tinggi, serta biaya murah.

Kekurangan dari Photodioda: 

1.  Area kecil.

       2.  Tidak ada penguatan internal.  

Daftar Pustaka

 https://zefrone.blogspot.co.id/2015/06/photodioda-photodiode.html

http://elektronikhotspot.blogspot.co.id/p/dioda-photo.html 

Infrared

BAB I

PENDAHULUAN

1. Sejarah Infrared/Inframerah

Kurang dari 200 tahun yang lalu keberadaan infrared menjadi bagian dari spektrum elektromagnetik bahkan tidak dicurigai. Makna asli dari spektrum infrared, atau hanya ‘infrared‘ seperti yang sering disebut, sebagai bentuk radiasi panas mungkin kurang jelas hari ini daripada pada waktu penemuannya oleh Herschel pada tahun 1800. Herschel segera yakin akan perlunya mendirikan percobaan sistematis, dengan tujuan mencari satu bahan yang akan memberikan pengurangan yang diinginkan, kecerahan, serta pengurangan maksimum panas. Ia mulai percobaan dengan benar-benar mengulangi percobaan prisma Newton, tetapi mencari efek pemanasan daripada distribusi visual intensitas dalam spektrum. Pertama-tama ia menghitamkan bola lampu merkuri yang sensitif dalam kaca termometer dengan tinta, dan dengan ini sebagai detektor radiasi, ia mulai menguji efek pemanasan dari berbagai warna spektrum yang terbentuk di atas meja dengan sinar matahari yang lewat melalui kaca prisma. Termometer lain, ditempatkan di luar sinar matahari, berfungsi sebagai kontrol.

Selama termometer hitam itu bergerak perlahan di sepanjang spektrum warna, suhu bacaan menunjukkan peningkatan yang stabil dari ujung ungu ke ujung merah. Ini sudah dapat diduga, karena peneliti Italia, Landriani, dalam percobaan serupa pada tahun 1777 telah melihat efek yang sama. Namun saat itu, Herschel yang pertama mengakui bahwa harus ada suatu titik di mana efek pemanasan mencapai maksimum, dan pengukuran mereka terbatas pada bagian yang kelihatan dari spektrum gagal untuk menemukan titik ini.

Memindahkan termometer ke dalam kawasan gelap di luar ujung merah spektrum, Herschel menegaskan bahwa pemanasan terus meningkat. Ia menemukan bahwa titik maksimumnya terletak jauh melampaui akhir merah, dalam apa yang dikenal saat ini sebagai ‘panjang gelombang infra merah‘.

2. Perkembangan Awal Infrared/Inframerah

Termometer, sebagai detektor radiasi, tetap tak tertandingi hingga tahun 1829 ketika Nobili menemukan termokopel. Lalu sebuah terobosan terjadi ketika Melloni menghubungkan sejumlah termokopel secara seri untuk membentuk thermopile pertama. Perangkat baru ini sekurang-kurangnya 40 kali lebih sensitif daripada termometer untuk mendeteksi radiasi panas, dan mampu mendeteksi panas dari satu tempat hingga radius tiga meter jauhnya.

Peta panas pertama kali dibuat pada 1840, yang merupakan hasil kerja Sir John Herschel, putra dari sang penemu inframerah dan seorang astronom terkenal. Berdasarkan penguapan diferensial dari lapisan minyak tipis yang terkena panas, gambar termal dapat dilihat dari cahaya yang tercermin di mana efek interferensi dari film minyak membuat gambar dapat terlihat oleh mata. Sir John juga berhasil memperoleh rekaman primitif dari gambar termal tersebut di atas kertas, yang ia sebut sebagai 'termograf'.

BAB II

LANDASAN TEORI

1. Pengertian

Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih daripada cahaya nampak yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spectrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi.

Dalam komunikasi infrared, infrared befungsi sebagai sebuah medium penghantar atau pemancar data, dan penerima data. Sesuai dengan yang telah ditetapkan oleh konsorsium Infrared Data Association (IrDA), sinar infrared dari Light Emitting Diode (LED) memiliki panjang gelombang sekitar 875 nm. Hingga kini memiliki dua versi yaitu Versi 1.0 dan 2.0. Standar dari IrDA adalah kedua versi dari infrared hanya terletak pada jumlah data yang dapat ditransfer dalam satu paket. Versi 1.0 dari infrared memiliki kecepatan dari 2,4 hingga 115,2 Kbps. Sementara versi 2.0 memiliki kecepatan dari 0,576 hingga 1,152 Mbps. Infrared memiliki dua kecepatan yang berbeda karena struktur pengiriman data pada interkoneksi ini cukup unik. Untuk menghindari gangguan saat terjadi perpindahan data, maka pertama kali protokol infrared akan mengirimkan “sinyal tes” dengan kecepatan sinyal yang rendah. Dengan tes ini, bila kondisi sudah sesuai, maka kecepatan penuh digunakan dalam transfer data. Hal ini tentu berpengaruh pada penghematan daya.

Komunikasi Data Wireless Dengan Infra Merah / Infra Red (IR) merupakan suatu sistem komunikasi data tanpa kabel menggunakan media transmisi cahaya infra merah (IR). Membuat suatu perangkat komunikasi dengan inframerah (IR) merupakan ide yang sangat aplikatif dan akan sering digunakan. Sebagai contoh suatu perangkat komunikasi data wireless dengan infra merah (IR). Membuat perangkat komunikasi data wireless dengan Infra Merah dapat dibuat dengan sederhana seperti yang ada dalam artikel Komunikasi Data Dengan Infra Merah / Infra Red (IR) ini.

Di era globalisasi ini, telah banyak device-device yang dikeluarkan oleh produsen device digital yang memudahkan proses komunikasi atau perpindahan data yang disebabkan oleh banyaknya permintaan konsumen seperti infrared atau infra merah, Bluetooth, dan lainnya. Device-device tersebut termasuk alat interkoneksi wireless dimana, perpindahan data dapat dilakukan tanpa adanya kontak fisik ataupun alat bantuan lainnya.

2. Penggolongan Infrared

Berdasarkan daerah panjang gelombangnya, infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah, yakni :

• Near Infrared dengan daerah panjang gelombang 0.75 - 1.5 µm.
• Mid Infrared dengan daerah panjang gelombang 1.50 - 10 µm.
• Far Infrared dengan daerah panjang gelombang 10 - 100 µm.

 

 3. Sistem Kerja Komunikasi Data Wireless Dengan Infra Merah (IR)

Komunikasi data tanpa kabel dengan infra merah pada dasarnya cukup sederhana, yaitu komunikasi ini bekerja dengan prinsip modulasi data dengan frekuensi carrier. Penerima infra merah  pada dasarnya di desain untuk menerima frekuensi cahaya infra merah gengan panjang gelombang tertentu dan frekuensi tertentu. Modul receiver yang digunakan disini adalah TSO4840 yang didesain dengan frekuensi kerja 40KHz dengan panjang gelombang 950nM.

Diagram Blok Dan Aplikasi Modul Penerima Infra Merah (IR) TSOP4840

 

 

Rangkaian Transmiter Infra Merah (IR) Dengan LED TSAL6100

Fungsi modulasi data pada rangkaian transmiter infra merah diatas dilakukan oleh gerbang NAND dengan mengkombinasikan frekuensi carrier 40KHz dengan data yang dikirimkan. Dalam rangkaian transmiter tersebut digunakan 2 dioda LED Infre Merah, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan jangkauan dan coverage area data yang ditransmisikan. Led Infra merah tersebut akan menyala bersamaan pada saat ada data dikirimkan, dan akan mati bersamaan juga pada saat tidak ada data yang dikirimkan.

Proses koneksi infrared bekerja dengan cara yang sangat sederhana. Ketika terjadi pertemuan di antara dua buah device dengan interkoneksi tersebut, maka akan terjadi sebuah pengenalan secara anonim diantara kedua device tersebut. Pengenalan ini kemudian berlanjut ke arah yang lebih dalam lagi di mana kedua device tersebut meyetujui untuk memberi “nama sementara” pada masing-masing device sehingga protokol infrared mengenali kedua belah pihak dan melakukan transfer data atau untuk sekedar mempertahankan koneksi hingga perintah terakhir dijalankan. Tentunya hal ini memudahkan koneksi untuk device dengan interkoneksi infrared karena tidak diperlukannya proses pairing yang merepotkan.

Komunikasi infrared dilakukan dengan menggunakan dioda infra merah sebagai pengirim dan modul penerima (receiver) infra merah sebagai penerimanya. Untuk jarak yang cukup jauh, kurang lebih tiga sampai lima meter, pancaran data infra merah harus dimodulasikan terlebih dahulu untuk menghindari kerusakkan data akibat noise. Selain itu, sinyal harus dimodulasi karena infrared tidak menggunakan banyak daya sehingga sinyal yang dihasilkan cenderung lemah.

Modulasi sinyal infrared

Untuk perpindahan data yang menggunakan media udara sebagai media perantara biasanya menggunakan frekuensi carrier sekitar 30 KHz sampai dengan 40 KHz. Infrared yang dipancarkan melalui udara ini paling efektif jika menggunakan sinyal carrier yang mempunyai frekuensi di atas. Sinyal yang dipancarkan oleh pengirim diterima oleh penerima infra merah dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket data biner. Proses modulasi dilakukan dengan mengubah kondisi logika 0 dan 1 menjadi kondisi ada dan tidak ada sinyal carrier infra merah yang berkisar antara 30KHz sampai 40 KHz. Pada komunikasi data serial, kondisi idle (tidak ada transmisi data) adalah merupakan logika ‘0’, sedangkan pada komunikasi infra merah kondisi idle adalah kondisi tidak adanya sinyal carrier. Hal ini ditujukan agar tidak terjadi pemborosan daya pada saat tidak terjadi transmisi data.

Timing diagram sinyal infrared

Setiap device mengeluarkan sinyal infra merah yang berbeda. Sinyal tersebut ditangkap penerima sinyal untuk dikodekan lebih lanjut. Sinyal yang dikirim biasanya dalam bentuk termodulasi. Bentuk modulasi berbeda-beda bergantung pada pembuatan masing-masing remote. 

Jenis-jenis infra red receiver ada dua macam tipe yaitu: 

1. RX device. Perangkat ini dapat berupa infrared receiver pada port IrDa. 
2. DCD device. Perangkat dimana bit-bit stream yang diterima akan dikirimkan melalui Data Carrier Detect (DCD) line.

Pemancar dan penerima sinyal infra merah biasanya memiliki reliabilitas yang baik dan cenderung tidak begitu mahal, akan tetapi gangguan dari sumber infra merah lain dapat mempengaruhi kinerja peralatan.

4. Kelebihan dan kekurangan dari infra merah ;

Kelebihan dan kekurangan merupakan suatu kewajaran bagi sebuah komunikasi data yang diciptakan oleh manusia. Untuk mengatasi kekurangan-kekurangan itulah, saat ini para produsen berlomba-lomba menghasilkan sebuah komunikasi data yang memiliki banyak kelebihan. Infrared sendiri pun memiliki kelebihan dan kekurangan. Berikut adalah kelebihannya : 

1. Termasuk komunikasi data yang media pengirimannya Unguided atau tidak memerlukan benda fisik melainkan ditransmisikan melalui udara.
2. Komunikasi data ini hanya bersifat satu arah dan hanya terjadi pada 2 device sehingga keamanan data lebih terjamin karena hacker atau penguping harus secara langsung memotong cahaya itu guna mendapatkan akses ke informasi yang sedang ditransfer. 
3. Infrared  dapat memantul pada dinding-dinding atau langit-langit sehingga membantu dalam jaringan ruangan tunggal. 
4. Infrared tidak terganggu oleh sinyal-sinyal elektromagnetik dan interferensi radio sehingga mendorong kestabilan sistem infrared.
5. Infrared mudah dibuat dan harganya murah.
6. Instalasinya mudah sehingga dapat dilakukan siapa saja.
7. Dapat dibawa kemana-mana.  
8. Komunikasi data dengan infrared dapat dilakukan kapan saja, karena pengiriman dengan infrared  tidak membutuhkan sinyal.
9. Komunikasi data dari device misalnya pada handphone tidak membutuhkan biaya atau gratis.

Sedangkan kekurangannya adalah sebagai berikut :

1. Setiap devices harus terarah dan “bertatap muka” langsung karena infrared menggunakan sinyal terarah dan biasanya hanya 30 derajat.
2. Teknologi yang cukup tua, kecepatan yang sangat terbatas jika dibandingkan dengan komunikasi data melalui Bluetooth.
3. Jarak yang sangat terbatas dan tidak flesibel, mobiles.
4. Device infrared pastilah sangat terbatas pada koneksi point-to-point.
5. Infrared tidak dapat menembus dinding seperti daya rendah (maksimum 2 mW)
6. Komunikasi data secara infrared tidak dapat digunakan di luar ruangan karena akan terganggu oleh cahaya matahari.

5. Aplikasi Infrared 

Device yang hingga saat ini masih menggunakan infrared adalah remote control dimana jenis remote control sendiri bermacam-macam diantaranya remote control AC, remote control televisi, remote control VCD dan sebagainya. Mekanisme komunikasi data remote control berbeda dengan mekanisme komunikasi data device lain. 

Secara umum, komunikasi data remote control adalah sebagai berikut :

• Tegangan yang digunakan dalam mekanisme adalah tegangan AC (30–40 KHz) yang berfungsi sebagai carrier kemudian data dimodulasikan dalam tegangan AC tersebut.
• Berdasarkan pada skema rangkaian pengirim dan penerima pada remote control, terlihat bahwa logika 0 akan diwakili oleh adanya frekuensi 30-40 KHz, Logika 1 diwakili dengan tidak adanya frekuensi 30-40 KHz.
• Penerima (IRM8510) adalah penerima infrared yang telah dilengkapi oleh filter frekuensi 30-40 KHz sehingga penerima langsung mengubah frekuensi menjadi logika 0 dan 1.

6. Kesimpulan

Komunikasi data infrared adalah suatu transmisi data yang memanfaatkan sinar infrared. Jenis komunikasi data ini merupakan yang pertama kalinya dibuat sehingga terdapat banyak kekurangan seperti jarak yang terbatas dalam proses transmisi datanya,  jika dibandingkan dengan jenis komunikasi data lain seperti Bluetooth, wireless dan lain-lain.

Meskipun banyak memiliki kekurangan, komunikasi data infrared juga memiliki banyak kelebihan diantaranya harganya murah, mudah dibawa kemana-mana, tidak membutuhkan sinyal dan biaya, keamanannya dalam proses transmisi lebih terjamin dibandingkan yang lain. Karena kelebihannya itulah, komunikasi infrared juga banyak digunakan dalam alat elektronik seperti handphone, remote control dan sebagainya. Setiap device mengeluarkan sinar infrared yang berbeda-beda dimana dalam makalah ini menjelaskan tentang komunikasi data pada remote control sebagai aplikasinya. Selain juga lebih dikhususkan tentang komunikasi data pada remote control televisi.

Sumber : 

http://pazzarattan.blogspot.co.id/2015/08/makalah-infrared-pengertian-sejarah-dan.html

http://goleklayangan.wordpress.com
http://kvinarshavin.wordpress.com
http://ittelkom.ac.id
http://ilmukomunikasidata.wordpress.com
http://www.shadut.com
http://kelompoksiji.blogspot.com
http://ilod13.co.cc
http://id.wikipedia.org