TUGAS MEKATRONIKA & ROBOTIKA

LAPORAN DRIVER MOTOR SERVO

Dosen Mata Kuliah

Drs. Pitoyo Yuliatmojo, M.T

Disusun Oleh :

(Adhi Putra P.Agil Septian A.Bimo Ahmad Y.) (521512262752151226375215122641)

PROGRAM STUDI P.T. ELEKTRONIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA Semester 0102 - TA 2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam dunia teknologi khususnya elektronika, kontrol dan pemrograman merupakan dasar yang bisa menghasilkan suatu alat yang dapat berfungsi untuk mempermudah dan meringankan pekerjaan manusia. Seperti halnya yang sedang umum adalah robot. Banyak produsen robot yang terus melakukan inovasi untuk menciptakan robot robot yang dapat membantu manusia dalam melakukan pekerjaannya.

Dalam pembuatan robot ini terdapat dasar elektronika, kontrol, dan pemrograman. Dengan menggunakan beberapa komponen yang dapat mengontrol seperti IC, robot akan dapat dikendalikan sesuai dengan yang diharapkan. Komponen IC dapat mendukung untuk melakukan kerja seperti manusia dalam hal menghitung, membandingkan, mengubah, mengendalikan logika, dan mengolah sebuah informasi. Hal sederhana yang dapat dimanfaatkan dari IC adalah bagaimana sebuah IC tersebut dapat melakukan pekerjaan mengubah dan mengendalikan suatu logika.

Selain itu juga terdapat kontrol, yang salah satu kontrol dari robot adalah motor servo. Dengan menggunakan IC555, kita dapat mengontrol motor servo.

1.2. Tujuan Pembuatan Alat

1. Mendesain rangkaian pengendali putaran motor servo menggunakan IC Timer 555.

2. Menganalisis rangkaian pengendali putaran motor servo dengan IC Timer 555 dengan menggunakkan putaran potensiometer.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Motor Servo

Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo. Penjelasan sederhananya begini, posisi poros output akan di sensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kontrol loop tertutup, perhatikan contoh sederhana beberapa aplikasi lain dari sistem kontrol loop tertutup, seperti penyetelan suhu pada AC, kulkas, setrika dan lain sebagainya.

Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya. Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagianbagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar.

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor Servo tampak pada gambar 1.

Gambar 1. Motor Servo ( 9 gram )

Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya. Sistem Mekanik Motor Servo tampak pada gambar 2.

Gambar 2. Sistem Mekanik Motor Servo

Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena internal gearnya.

Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki :

3 jalur kabel : power, ground, dan control

Sinyal control mengendalikan posisi

Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum.

Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control.

2.2.1. Jenis-Jenis Motor Servo

Motor Servo Standar 180

Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90 sehingga total defleksi sudut dari kanan tengah kiri adalah 180.

Motor Servo Continuous

Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).

2.2.2. Kegunaan Motor Servo

Kebanyakan motor servo digunakan sebagai :

Manipulators.

Moving cameras.

Robot arms.

2.2.3. Pensinyalan Motor Servo

Mode pensinyalan motor servo tampak pada gambar 3.

Gambar 3. Pensinyalan Motor Servo

Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz.

Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0 / netral).

Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kiri dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut.

Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut.

2.2.4. Pengendalian Motor Servo

Beberapa jenis Motor Servo menggunakan penginderaan posisi dari putaran motor yang berupa potensiometer dan rangkaian kontrol yang tertanam di dalamnya. Motor Servo akan selalu berputar dengan keccepatan maksimal atau dihentikan. Servo dengan fungsi lebih canggih, dapat mengukur baik posisi juga kecepatan dari poros Output sehinggga motor servo dapat diatur kecepatannya sesuai dengan keinginan pengguna (User).

Untuk menjelaskan arah putaran dari Motor Servo yang digerakkan berdasarkan sinyal pulsa, lebar pulsa akan mempengaruhi nilai sudut capaian yang akan dilakukan oleh Motor Servo. Sehingga, ketika nilai sudut capaian tepat maka rangkaian kontroller akan segera menghentikan putaran motor servo dan mengunci poisi akhir hingga perubahan pulsa Inputan baru masuk.

Bila diberikan pulsa dengan besar 1.5ms mencapai gerakan 90 derajat, maka bila kita berikan data kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0 derajat dan bila kita berikan data lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180 derajat.

Terdapat tiga utas kabel dengan warna merah, hitam, dan orange. Kabel merah dan hitam harus dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt dc agar motor servo dapat bekerja normal. Sedangkan kabel berwarna orange adalah kabel data yang dipakai untuk mengatur arah gerak dan posisi servo.

2.2.5. Bentuk-Bentuk Motor Servo

Gambar 4. Bentuk-Bentuk Motor Servo

2.2.6. Dimensi Motor Servo

Gambar 6. Dimensi Motor Servo

Gambar 7. Pin-Pin dan Pengkabelan Pada Motor Servo

2.2. Potensiometer

Potensiometer adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor Joystick.

a. Elemen Resistif

b. Badan

c. Penyapu (Wipper)

d. Sumbu

e. Sambungan Tetap Pertama

f. Sambungan Penyapu

g. Cincin

h. Baut

i. Sambungan Tetap Kedua

Sebuah Potensiometer terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Elemen Resistif pada Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik ataupun Bahan Karbon (Carbon).

Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic Potentiometer).

2.3. IC Timer 555

Sebuah komponen dengan stabilitas tinggi untuk menghasilkan waktu tunda yang presisi maupun osilasi. Dengan penambahan terminal yang menghasilkan Trigger atau Reset bila dibutuhkan. Pada mode operasi pewaktu tunda, dengan keakuratan waktu yang dikendalikan dengan menggunakkan resistor dan kapasitor eksternal.

Untuk menghasilkan sebuah osilator yang stabil Frekuensi dan Duty Cycle yaitu dengan dikendalikan menggunakan 2 resistor dan 1 kapasitor eksternal. Rangkaian dapat dipicu dan direset pada kondisi gelombang turun, dan keluaran dari IC dapat menghasilkan arus atau pembumian hingga 200 mA.

Beberapa fitur dari IC LM555:

a. Pengganti IC SE555/NE555

b. Pewaktu dari hingga Jam.

c. Dengan 2 mode operasi Astable dan Monostable

d. Duty Cycle yang dapat diatur.

e. Keluaran sumber atau grounding 200 mA.

f. Cocok sebagai Supply Transistor-Transistor Logic (TTL).

g. Stabilitas temperatur lebih baik, yaitu mencapai

h. Keluaran dapat berupa Normally Open dan Normally Close.

i. Tersedia dalam paket 8 Pin.

Adapun kegunaan dari IC Timer LM555 sebagai berikut:

a. Pewaktu yang presisi.

b. Penghasil sinyal pendetak pulsa

c. Pewaktu Sequensial.

d. Pengasil waktu tunda

e. Pulse width Modulation (PWM)

f. Pulse Position Modulation (PPM)

g. Generator Ramp Linear (GRL)

BAB III

ANALISA DATA

3.1. Gambar Skematik Rangkaian

3.2. Gambar Board Rangkaian

3.3. Gambar Layout Rangkaian

3.4. Bahan-Bahan pada Rangkaian

- IC 7805(1buah)

- Tulang Ikan(1buah)

- Kapasitor 100uF(2buah)

- Dioda in4148(4buah)

- Potensio 100K(1buah)

- Transistor BD139(1buah)

- Jack DC(1buah)

- Toogle Switch On(1buah)

- Black Housing(10buah)

- Resistor 220 (2buah)

- Resistor 56K (1buah)

- IC LM 555(1buah)

3.5 Clock Pada Osciloscope

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

a. Kecepatan motor berbanding lurus dengan tegangan referensi (tegangan masukan) dan tegangan keluaran.

b. Potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

c. Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo.

d. Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena internal gearnya.