Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

PRINSIP KERJA

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

PINOUT

Berputar Searah Jarum Jam:

Kabel merah = 5 volt

Kabel hitam = ground

Berputar Berlawanan Jarum Jam:

Kabel merah = ground

Kabel hitam = 5 volt

KELEBIHAN

Kecepatannya mudah dikendalikan
Performansinya mendekati linier
Sistem kontrolnya relatif lebih murah dan sederhana
Cocok untuk aplikasi motor servo karena respon dinamiknya yang baik
Untuk aplikasi berdaya rendah, motor DC lebih murah dari motor AC

KELEBIHAN

Membutuhkan perawatan yang ekstra
Lebih besar dan lebih mahal (jika dibandingkan dengan motor AC induksi)
Tidak cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi
Tidak cocok untuk aplikasi berdaya besar
Tidak cocok digunakan pada kondisi lingkungan yang cepat berdebu

MOTOR DC 5V

MOTOR BRUSHLESS

Motor brushless biasa juga disebut dengan BLDC (BrushLess Direct Current). Seperti namanya, motor BLDC adalah jenis motor DC namun tidak memiliki sikat atau brush. Pada motor DC konvensional atau Brushed, sikat digunakan untuk mengirimkan daya ke rotor saat mereka berbalik di medan magnet tetap. Karena BLDC tidak menggunakan brush, komutasi dilakukan meggunakan rangkaian elektronik yaitu Electronics Speed Controller (ESC).

Yang berbeda dari konstruksi motor DC konvensional dan motor brushless adalah penggantian komutator mekanis dengan Rangkaian elektronis. Maka dari itu, Motor BLDC adalah jenis motor sinkron dalam arti bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh stator dan rotor berputar pada frekuensi yang sama. Seperti Motor DC pada umumnya, Motor brushless terdiri dua bagian utama, yaitu stator dan rotor. Magnet permanen dipasang pada rotor, dan stator terdiri dari belitan untuk kutub tertentu. Rangkaian kontrol elektronik terhubung pada pada belitan stator, namun terdapat pula jenis brushless yang sudah ditanamkan sirkuit kontrol internal. Rangkaian kontrol brushless yang dimaksud adalah ESC (Electronics speed controller). ESC menyediakan frekuensi tiga fasa pada belitan stator dengan daya besar, sehingga menghasilkan daya untuk kutub stator pada titik waktu tertentu.

Motor jenis Brushless pada umumnya terdiri dari 3 jenis konfigurasi yaitu :

Satu fasa
Dua fasa
Tiga fasa

KELEBIHAN

Efisiensi Tinggi. Tidak ada kehilangan tegangan oleh cincin komutator dan brushes.
Hemat Biaya Perawatan. Hal ini dikarenakan brushes seperti pada motor konvensional tidak digunakan lagi.
Perbandingan Torsi-Ukuran Lebih Besar. Hal ini disebabkan medan tarik yang dihasilkan oleh stator sepenuhnya diterima oleh rotor karena rotor terbuat dari medan magnet permanen.
Polusi Suara yang Lebih Rendah. Hal ini dikarenakan gesekan yang dihasilkan brushes pada motor konvensional dapat dieliminasi.
Pendinginan yang Lebih Mudah. Kabel pada motor BLDC menempel pada casing. Sehingga memudahkan sistem pendinginan. Hal ini merupakan salah satu alasan pemilihan motor BLDC untuk masa operasi yang panjang seperti pada mobil listrik.
Tidak Terjadi Bunga Api. Hubungan antara brush dan komutator yang longgar menyebabkan terjadinya percikan api, hal ini berbahaya jika motor digunakan pada industri yang sensitif terhadap percikan api, tetapi dengan menggunakan BLDC motor, dengan tidak adanya komutator dan brush menyebabkan tidak adanya percikan api yang dirimbulkan oleh motor.

KEKURANGAN

Biaya Pembuatan Mahal. Motor BLDC mempunyai banyak komponen mahal.
Sistem Pengendalian yang Rumit dan Mahal. Hal ini dikarenakan penggunaan komutator elektronik yang menggantikan komutator mekanik. Selain itu, pengontrol kecepatan motor BLDC juga lebih rumit daripada motor DC konvensional, sehingga juga ikut menaikkan harga.
Kontroler Mahal. Seringkali, kontroler motor BLDC justru lebih mahal daripada motor itu sendiri.

APLIKASI

DC Cooling Fan seperti pada komputer
CD atau DVD player
Hardisk Drive
Mobil, pesawat, helikopter, maupun kapal RC (Radio Controlled)/ Quadcopter
Pesawat tanpa awak (UAV)
Kapal selam tanpa awak (ROV)
Printer
Sepeda moto listrik, Mobil Listrik atau Hybrid

Servo Motor adalah perangkat listrik yang digunakan pada mesin-mesin industri pintar yang berfungsi untuk mendorong atau memutar objek dengan kontrol yang dengan presisi tinggi dalam hal posisi sudut, akselerasi dan kecepatan, sebuah kemampuan yang tidak dimiliki oleh motor biasa. Jika Anda ingin memutar dan mengarahkan objek pada beberapa sudut atau jarak tertentu, maka Anda harus menggunakan Servo Motor. Hal ini dimungkinkan dengan kombinasi motor biasa dan tambahan sensor dalam hal ini berupa encoder untuk umpan balik posisi. Kontroler dari servo motor yang lebih dikenal dengan nama servo drive adalah bagian yang paling penting dan canggih dari sebuah servo motor, karena dirancang untuk presisi tinggi tersebut.

Ketika presisi atau ketelitian pada mesin menjadi hal yang utama pada mesin industri, pemilihan servo motor menjadi hal yang utama. Kemampuan tingkat akurasi/toleransi (high precision positioning) dari servo motor adalah indikator utama spesifikasi.

KELEBIHAN

Motor servo tidak bergetar dan beresonasi saat beroperasi.
Daya yang dihasilkan oleh motor servo sebanding dengan ukuran dan berat motor.
Penggunaan arus listrik pada motor servo sebanding dengan beban yang diberikan.
Resolusi dan akurasi pada motor servo bisa diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai.
Motor servo tidak akan berisik saat beroperasi dengan kecepatan tinggi.

MOTOR SERVO

PINOUT

Kabel Merah = 5 Volt

Kabel Coklat = Ground

Kabel Orange = Data

KEKURANGAN

Harga dari motor servo relatif lebih mahal daripada motor DC lainnya.
Bentuknya lebih besar karena satu paket.
Tidak dapat diperbaiki jika terjadi kerusakan

SPESIFIKASI SERVO SG90

- Weight: 9g
- Dimension: 22mm x 11.5mm x 22.5mm
- Stall torque: 1.8kg/cm(4.8v)
- Gear type: POM gear set
- Operating speed: 0.1sec/60degree(4.8v)
- Operating voltage: 4.8v
- Temperature range: 0_ 55
- Dead band width: 1us
- Power Supply: Through External Adapter
- servo wire length: 25 cm

APLIKASI

- Digunakan konversi percetakan.
- Pelabelan otomatis.
- Pengemasan juga penanganan material otomatis.
- Pengendali mesin industri.
- Mainan mobil atau pesawat remot kontrol.
- Pengaplikasian pada penggerak robotik.
- Mesin CNC.

RELAY 5V

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapidengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untukmengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.

PINOUT

Relay Trigger Input to activate the relay

Ground 0V reference

VCC Supply input for powering the relay coil

Normally Open Normally open terminal of the relay

Common Common terminal of the relay

Normally Closed Normally closed contact of the relay

SPESIFIKASI

Supply voltage = 3.75V to 6V
Quiescent current = 2mA
Current when the relay is active = 70mA
Relay maximum contact voltage = 250VAC or 30VDC
Relay maximum current = 10A

KELEBIHAN

Relay yang memiliki tegangan 5 Volt DC serta berarus kecil 50 mA, dapat mengontrol lampu bertegangan 220 Volt 400 Watt
Temperatur sekitar tidak banyak mempengaruhi pengoperasian relay yang bekerja pada temperatur 80 derajat celcius hingga -33 derajat celcius.
Relay juga memiliki ketahanan yang relatif tinggi antara kontak kerja ketika berada dalam keadaan terbuka. Bahkan relay dapat menghidupkan beberapa rangkaian yang terpisah.

KEKURANGAN

Dimensi relay dapat menghabiskan dan menyita lebih banyak tempat, kecepatan kontak yang dimiliki terbatas dari 3 ms hingga 17 ms
Selama proses kontak, relay juga dapat menimbulkan bunyi.
Apabila relay terkontaminasi oleh debu, hal tersebut dapat mempengaruhi terhadap umur kontak.
Kontak pada relay pun dibatasi pada keausan dari oksidasi atau bahkan bunga api

APLIKASI

Sebagai Pengatur Gerak Motor Pada Robot
Sebagai Komponen Penting Pada Instalasi Lampu Mobil
Sebagai Komponen Penghubung Pada Klakson Motor
Sebagai Komponen Pengendali Untuk Berbagai Otomatisasi
Kontrol Cerdas Lampu Lalu Lintas (Aplikasi Relay SPST)
Kontrol Penyiraman Tanaman yang Efisien

Motor Stepper adalah jenis motor yang putarannya berdasarkan langkah (step) diskrit. Input pada motor stepper berasal dari pulsa-pulsa digital. Step yang mengendalikan motor berasal dari konstruksi kumparan yang disusun menjadi beberapa kelompok yang disebut fase. Motor dapat berputar apabila diberikan energi pada fase secara berurutan.
Motor Stepper mengubah sinyal-sinyal listrik menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor Stepper bergerak dalam langkah (step) secara teratur. Anda dapat mengendalikan langkah pada motor mengunakan mikrokontroller maupun rangkaian digital. Torsi dari motor Stepper tidak sebesar motor DC. Namun, motor jenis ini memiliki tingkat presisi yang tinggi dalam putarannya. Kecepatan gerak pada stepper dinyatakan dalam step per second atau jumlah step per detik.

Pada dasarnya, motor stepper memiliki konstruksi yang sama dengan motor listrik pada umumnya, yaitu memiliki rotor dan stator. Perbedaanya adalah motor stepper tidak memiliki sikat karena putaran dilakukan dengan memberikan pulsa diskrit pada kumparan motor. Stator pada motor DC terbuat dari logam yang terdapat belitan di sekelilingnya. Belitan ini tidak dililitkan pada seluruh bagian stator, namun dibelitkan secara individual pada gigi stator, sehingga lebih mirip motor brushless. Belitan inilah yang terhubung pada input dan diberikan pulsa digital.

Sedangkan rotor pada stepper terbuat dari besi lunak atau dari batang magnet. Rotor akan merespon medan magnet pada belitan stator dan bergerak sesuai sudut stepnya. Motor Stepper dapat diatur posisinya tanpa mekanisme umpan balik (feedback).

MOTOR STEPPER

KELEBIHAN

Stabil. Dapat berkendara berbagai macam inersia dan gesekan beban.
Perlu ada umpan balik. Motor ini juga transduser posisi.
Murah dibandingkan sistem kontrol gerak lain.
Ukuran bingkai standar dan kinerja.
Plug and play. Mudah untuk setup dan menggunakan.
Aman. Jika sesuatu istirahat, motor berhenti.
Umur panjang. Bantalan adalah mekanisme hanya memakai-out.
Sangat baik kecepatan rendah torsi. Dapat berkendara banyak beban tanpa gearing.
Pengulangan yang sangat baik. Kembali ke lokasi yang sama secara akurat.
Membebani aman. Motor tidak dapat rusak oleh mekanik yang berlebihan.

KEKURANGAN

Efisiensi rendah. Motor menarik kekuatan besar tanpa beban.
Torsi tetes cepat dengan kecepatan (torsi adalah kebalikan dari kecepatan).
Akurasi rendah. 1: 200 pada beban penuh, 1: 2000 di lampu beban.
Rentan terhadap resonansi. Memerlukan microstepping untuk bergerak dengan lancar.
Ada umpan balik untuk menunjukkan langkah-langkah yang tidak terjawab.
Rendah torsi inersia rasio. Tidak dapat mempercepat load sangat cepat.
Motor akan sangat panas di konfigurasi kinerja tinggi.
Motor akan tidak "mengambil" setelah sesaat yang berlebihan.
Motor terdengar sangat bising di moderat untuk kecepatan tinggi.
Rendah keluaran daya untuk ukuran dan berat.

SPESIFIKASI STEPPER NEMA 17

Step angle : 1.8 degree
Number of phase : 2
Insulation Resistance : 100 M ohm
Rotor innertia : 38 gr. cm2
Rated voltage : 12 V
Rated current : 0.4 A
Resistance per phase : 30 ohm
Inductance per phase : 37 mH
Holding torque : 260 mN. m
Detent torque : 12 mN. m
Weight : 0.2 kg
Shaft diameter : 5 mm

Step angle : 1.8 degree
Number of phase : 2
Insulation Resistance : 100 M ohm
Rotor innertia : 38 gr. cm2
Rated voltage : 12 V
Rated current : 0.4 A
Resistance per phase : 30 ohm
Inductance per phase : 37 mH
Holding torque : 260 mN. m
Detent torque : 12 mN. m
Weight : 0.2 kg
Shaft diameter : 5 mm

Solenoid adalah perangkat elektromagnetik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerakan. Energi gerakan yang dihasilkan oleh Solenoid biasanya hanya gerakan mendorong (push) dan menarik (pull). Pada dasarnya, Solenoid hanya terdiri dari sebuah kumparan listrik (electrical coil) yang dililitkan di sekitar tabung silinder dengan aktuator ferro-magnetic atau sebuah Plunger yang bebas bergerak “Masuk” dan “Keluar” dari bodi kumparan.

Ketika arus listrik diberikan ke Koil, koil tersebut akan menghasilkan medan magnet, medan magnet tersebut akan menarik Plunger yang berada di dalam koil masuk ke pusat koil dan merapatkan atau mengkompreskan pegas yang terdapat di satu ujung Plunger tersebut. Gaya dan kecepatan Plunger tergantung pada kekuatan Fluks magnetik yang dihasilkan oleh Koil.

Bila arus listrik dimatikan (OFF), medan elektromagnet yang dihasilkan sebelumnya akan hilang sehingga energi yang tersimpan pada pegas yang dikompres tersebut akan mendorong plunger keluar kembali ke posisi semula.

Solenoid Linier ini sangat berguna dan banyak digunakan di aplikasi yang memerlukan gerakan “Tutup” dan “Buka” atau “Keluar” dan “Masuk” seperti pada kunci pintu yang dioperasikan secara elektronik, kontrol katup pneumatik atau hidrolik, robotika, mesin otomotif dan pintu irigasi.

KELEBIHAN

- kontruksi sederhana
- harganya lebih murah
- responnya tinggi

KEKURANGAN

- cepat mengalami kerusakan karena pada magnet sering benturan dengan dinding bagian depan actuator

- jarang dipakai pada mobil-mobil jepang , kebanyakan dipakai pada mobil-mobil eropa

SPESIFIKASI

SELENOID

Solenoid adalah perangkat elektromagnetik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerakan. Energi gerakan yang dihasilkan oleh Solenoid biasanya hanya gerakan mendorong (push) dan menarik (pull). Pada dasarnya, Solenoid hanya terdiri dari sebuah kumparan listrik (electrical coil) yang dililitkan di sekitar tabung silinder dengan aktuator ferro-magnetic atau sebuah Plunger yang bebas bergerak “Masuk” dan “Keluar” dari bodi kumparan.

Ketika arus listrik diberikan ke Koil, koil tersebut akan menghasilkan medan magnet, medan magnet tersebut akan menarik Plunger yang berada di dalam koil masuk ke pusat koil dan merapatkan atau mengkompreskan pegas yang terdapat di satu ujung Plunger tersebut. Gaya dan kecepatan Plunger tergantung pada kekuatan Fluks magnetik yang dihasilkan oleh Koil.

Bila arus listrik dimatikan (OFF), medan elektromagnet yang dihasilkan sebelumnya akan hilang sehingga energi yang tersimpan pada pegas yang dikompres tersebut akan mendorong plunger keluar kembali ke posisi semula.

Solenoid Linier ini sangat berguna dan banyak digunakan di aplikasi yang memerlukan gerakan “Tutup” dan “Buka” atau “Keluar” dan “Masuk” seperti pada kunci pintu yang dioperasikan secara elektronik, kontrol katup pneumatik atau hidrolik, robotika, mesin otomotif dan pintu irigasi.

KELEBIHAN

- kontruksi sederhana
- harganya lebih murah
- responnya tinggi

KEKURANGAN

- cepat mengalami kerusakan karena pada magnet sering benturan dengan dinding bagian depan actuator

- jarang dipakai pada mobil-mobil jepang , kebanyakan dipakai pada mobil-mobil eropa

SPESIFIKASI

- Voltage: 12VDC
- Current: 0.35A
- Dimensions: 27x 29 x 18 mm
- Latch Length: 10 mm
- Energy Form: Intermittent
- Unlock Time: 1 second

PINOUT

Kabel Merah = 5V-9V (Supply Voltage)

Kabel Hitam = Ground (0V reference)