Am 04

Bab-IV: Pengendali Motor Langkah dengan PPI 8255

BAB IV: PENGENDALI MOTOR LANGKAH DENGAN PPI 8255 IV.1. PENDAHULUAN Motor langkah (stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau diperlukan sebagian dari putaran motor. Suatu contoh dapat dijumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan dan/atau penulisan data ke/dari cakram (disk), head baca-tulis ditempatkan pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk itu head tersebut dihubungkan dengan sebuah motor langkah. Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga dijumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat digunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan, misalnya, dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini dilakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain. Pengendalian motor langkah yang disebutkan sebelumnya masih banyak menggunakan cara elektro-manual dan spesifik, artinya, variabel-variabel yang digunakan bersifat khusus untuk suatu aplikasi tertentu dan sukar diubah (karena sifat spesifik tadi). Hal yang demikian ini menyulitkan bagi para perancang alat yang menggunakan motor langkah, karena untuk setiap rancangan alat, dibuat sebuah rangkaian kendali motor langkah, demikian juga untuk rancangan alat (yang menggunakan motor langkah) lainnya. Adanya permasalahan tersebut, maka diperlukan sebuah perangkat atau kesatuan perangkat kendali motor langkah yang universal atau bersifat umum, dengan kemudahan perubahan variabel-variabel yang dipakai. Perangkat ini juga harus dapat mengendalikan motor langkah ganda karena dengan motor langkah ganda, gerakan tidak hanya dapat dilakukan satu dimensi saja tapi juga dua dimensi dan seterusnya. Sehingga aplikasinya menjadi luas.

IV.2. SEKILAS TENTANG MOTOR LANGKAH Pada gambar IV.1 ditunjukkan contoh motor langkah yang dapat dijumpai pada disk drive dan pada gambar IV.2 ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah. Magnet permanen N-S berputar ke arah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti

medan magnet tersebut. Setiap pengalihan arus ke kumparan berikutnya menyebabkan magnet berputar menurut suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran motor. Jika pengalihan arus dihentikan, maka rotor akan berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka slip akan dapat dihindari. Sehingga tidak diperlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah ini.

75

Bab-IV: Pengendali Motor Langkah dengan PPI 8255

Gambar IV.1. Contoh Motor langkah dari Floppy Disk 5,25" Motor langkah yang akan digunakan memiliki 4 fase (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari komputer ke rangkaian motor langkah dilakukan secara bergantian, masingmasing 4 data (sesuai dengan jumlah phase-nya), sebagaimana ditunjukkan pada gambar IV.3.

A

U

B

C D A B

S Gambar IV.2. Diagram motor langkah Pada saat yang sama, untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua) masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya bernilai 0 (nol), perhatikan kembali gambar IV.2 sebelumnya. A B C D Gambar IV.3. Pemberian data/pulsa pada motor langkah

76

Bab-IV: Pengendali Motor Langkah dengan PPI 8255

IV.3. PPI 8255 – PROGRAMMABLE PERIPHERAL DEVICE PPI (Programmable Peripheral Interface) 8255 merupakan piranti masukan/keluaran serbaguna yang dirancang untuk pemakaian bersama dengan pengolah mikro. Piranti ini dipakai sebagai antarmuka motor langkah dengan pengolah mikro (menggunakan kanal paralel juga bisa). Piranti ini memiliki 24 kaki masukan/keluaran yang dapat diprogram menjadi 2 (dua) kelompok. Tiap kelompok terdiri atas 12 bit I/O (Input/Output = Masukan/keluaran) dan dapat digunakan dalam 3 mode operasi.

Gambar IV.4. Diagram Blok PPI 8255 Mode Pertama (Mode 0 : Basic Input/Output) Terdapat dua saluran 8 bit dan dua saluran 4 bit, masing-masing saluran dapat diprogram sebagai masukan atau keluaran, 16 macam konfigurasi I/O dapat dibentuk pada mode pertama atau mode 0 (nol) ini (lihat lampiran PPI 8255). Mode Kedua (Mode 1 : Strobed Input/Output) Terdapat dua kelompok, yaitu kelompok A dan B, yang masing-masing mempunyai saluran data 8 bit yang dapat diprogram sebagai masukan atau keluaran dan status dari saluran data 8 bit. Mode Ketiga (Mode 2 : Strobed Bi-Directional Bus I/O) Hanya menggunakan satu kelompok saja yaitu A, sebuah saluran 8 bit dan jalur data dua-arah (bidirectional). 77

Bab-IV: Pengendali Motor Langkah dengan PPI 8255

Gambar IV.5. Diagram Pin/Kaki PPI 8255

Gambar IV.6. Tiga macam mode Operasi PPI 8255 Pada gambar IV.6 ditunjukkan konfigurasi untuk ketiga mode yang telah dijelaskan serta konfigurasi kaki-kaki (pin) 8255. Pada gambar IV.7 ditunjukkan konfigurasi untuk Control Word dan tabel operasional PPI8255 berdasar pin A1, A0, RD (read), WR (write) dan CS (chip select). 78

Bab-IV: Pengendali Motor Langkah dengan PPI 8255

Agar PPI 8255 dapat berhubungan dengan komputer serta dapat diprogram melalui perangkat lunak, maka perlu ditambahkan rangkaian penerjemah alamat (address decoder) yang bisa terdiri dari piranti IC 7404 (Hex-inverter) dan 74133 (13-input NAND). Hubungan ke komputer dilakukan melalui slot tambahan atau expansion slot ISA bus.

Gambar IV.7. Konfigurasi Control Word dan Tabel operasional PPI 8255 79

Bab-IV: Pengendali Motor Langkah dengan PPI 8255

IV.4. PEMBUATAN KARTU (ISA CARD) PPI 8255 IV.4.1. PERANCANGAN KARTU ANTARMUKA PPI8255 Pembuatan kartu antarmuka PPI 8255 dirancang sedemikian rupa sehingga dapat dilakukan pengaksesan secara langsung oleh komputer pengendali, dalam hal ini dilakukan dengan komputer apa saja yang dilengkapi dengan slot ISA. Slot yang tersedia (slot A1 s/d A31 dan B1 s/d B31) pada komputer digunakan sebagai acuan (perhatikan gambar IV.8 dan IV.9) 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62

J? GND RESDRV +5V IRQ9 -5V DREQ2 -12V -0WS +12V GND -SMEMW -SMEMR -IOW -IOR -DACK3 DREQ3 -DACK1 DREQ1 -REFSH SYSCLK IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 IRQ3 -DACK2 TC ALE +5V 14.3MHZ GND

-IOCHCK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 IOCHRDY AEN A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

CON AT62B

Gambar IV.8. Konfigurasi Slot ISA (dilihat dari atas) Dengan memperhatikan susunan pin-pin pada slot tersebut (gambar IV.8) serta aturan pembuatan antarmuka dengan ISA bus (gambar IV.9), maka dapat dipilih beberapa pin (tidak semuanya) untuk pembuatan kartu antarmuka PPI 8255. Pin A22 s/d A31 digunakan untuk pengalamatan (addressing port), pin A2 s/d A9 digunakan sebagai jalur data, sedangkan pin B1 dan B31 untuk pentanahan (GND=Ground), pin A11 untuk status kesiapan alamat (AEN=address enable), pin B2 untuk mereset piranti 8255, pin B13 dan B14 untuk kendali baca-tulis data, serta pin B29 untuk konsumsi tegangan sebesar +5 volt, perhatikan rangkaian umum pada gambar IV.9 dan rangkaian kita pada gambar IV.10. Hubungan antara kartu antarmuka yang dibuat dengan perangkat luar menggunakan konektor DB25 (25 pin). Kaki 13 disambungkan dengan B1 untuk menghubungkan pentanahan komputer dan perangkat luar. Kaki-kaki konektor DB25 yang lain digunakan 80