Pengenalan Motor Servo DC

I. Tujuan Percobaan :
1. Mengetahui prinsip kerja motor servo arus searah
2. Dapat mengetahui sistem loop terbuka dan loop tertutup
3. Mampu mengontrol kecepatan motor servo arus searah dengan sistem loop terbuka maupun loop tertutup dengan maupun tanpa beban

II. Alat-alat :
1. Unit-unit yang membentuk modul servo sistem MS150
2. Multimeter

III. Dasar Teori
Dahulu kita hanya ketahui bahwa motor servo adalah motor yang digunakan untuk mengontrol peralatan Radio Remote Control. Entah itu mobil-mobilan maupun pesawat, mereka menggunakan motor servo. Namun kini bermunculan mainan mobil remote dari China yang berharga murah, dan mainan ini tidak menggunakan motor servo.

PrinsipDasar
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Karena motor DC servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, maka magnit permanent motor DC servolah yang mengubah energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari dua medan magnit. Salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanent dan yang satunya dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Resultan dari dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan putaran motor tersebut. Saat motor berputar, arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan.
Konstruksi motor DC
Prinsip kerja motor didasarkan pada peletakan suatu konduktor dalam suatu medan magnet. Pembahasan mengenai prinsip aliran medan magnet akan membantu kita memahami prinsip kerja dari sebuah motor. Jika suatu konduktor dililitkan dengan kawat berarus maka akan dibangkitkan medan magnet berputar. Kontribusi dari setiap putaran akan merubah intensitas medan magnit yang ada dalam bidang yang tertutup kumparan. Dengan cara inilah medan magnit yang kuat terbentuk. Tenaga yang digunakan untuk mendorong flux magnit tersebut disebut Manetomotive Force ( MMF ).
Flux magnet digunakan untuk mengetahui seberapa banyak flux pada daerah disekitar koil atau magnit permanent. Medan magnit pada motor DC servo dibangkitkan oleh magnit permanent, jadi tidak perlu tenaga untuk membuat medan magnit. Flux medan magnit pada stator tidak dipengaruhi oleh arus armature. Oleh karena itu, kurva perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linier.
Pada prinsipnya jika sebuah penghantar dilalui arus listrik akan menghasilkan medan magnet disekelilingnya. Kemudian bilamana penghantar ini ditempatkan dalam induksi magnetic B, akan memperoleh gaya FB. besarnya gaya yang ditimbulkan sebanding dengan arus listrik Ia dan panjang penghantar L yang memotong induksi magnetik B. atau biasa dinyatakan dengan persamaan, Induksi magnetik,
Fb = B . I . L
Pada saat motor berputar arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan. Pada motor DC servo ini ada tiga kumparan utama yaitu :
1. Armatur
2. Magnet Permanen
3. Komutator
Jika suatu konduktor (besi) dililitkan dengan suatu kawat berarus maka akan dibangkitkan medan magnet berputar, kontribusi dari setiap putaran akan merubah intensitas medan magnet yang adadalam bidang yang tertutup kumparan dengan cara ini medan magnet tersebut disebut Magnet Motive Force (MMF). Fluks magnet digunakan untuk mengetahui seberapa banyak fluks yang ada pada daerah disekitar koil atau manet permanent. Medan magnet pada motor servo dibangkitkan oleh magnet permanent, jadi tidak perlu tenaga untuk membuat medan magnet. Fluk pada medan stator tidak dipengaruhi oleh arus dari motor oleh karena itu, kurva perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linear.
Mekaniknya menggunakan ball bearing pada output bearing sehingga gerakkannya menjadi lebih halus, dan getaran serta goncangan yang terjadi dapat dikurangi sekecil mungkin. Di dalam sebuah motor servo terdapat sebuah motor DC sebagai penggerak aktuator, beberapa kapasitor dan rangkaian elektronik potensi ometer sebagai pengatur feedback posisi servo.

Jenis-jenis Motor
Motor adalah merupakan bagian utama dari sebuah robot. Hampir semua jenis robot kecuali yang menggunakan muscle wire (kawat otot) selalu menggunakan motor. Jenis turtle, vehicle dan rover membutuhkan motor untuk menggerakkan rodanya. Appendage membutuhkan motor untuk menggerakkan lengan dan mencengkeram. Walker dan android membutuhkan motor untuk menggerakkan kakinya.
Terdapat beberapa jenis motor di pasaran dan untuk merancang sebuah robot maka kita harus dapat memilih motor yang tepat sesuai fungsinya pada robot tersebut.

Motor DC lebih cocok digunakan pada aplikasi yang menggunakan kecepatan tinggi dan torsi yang cukup besar. Oleh karena itu, motor ini biasanya digunakan pada bagian roda atau kaki sebagai penggerak dari sebuah robot. MTR-DSR01 yang tampak pada gambar 1 adalah sebuah motor yang dilengkapi dengan rotary encoder sehingga sistem dapat mengetahui kecepatan putar dari motor tersebut. Kecepatan putar motor dihitung berdasarkan jumlah putaran yang terjadi dalam satu menit atau RPM (Rotation Per Minute).
Berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol.
Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan pulsa 1.5 mS pada periode selebar 2 mS maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam.

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 bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar. Standard Servo memungkinkan putaran antara 0° sampai 180° yang dikontrol dengan memberikan suatu lebar pulsa tertentu ke motor servo. Karena motor servo memiliki gearbox dan (umumnya) memiliki torsi yang realtif cukup kuat

Jenis Motor Servo
Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu motor servo standard dan motor servo Continous. Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk membuat “ Robot Arm” ( Robot Lengan ) sedangkan motor servo Continous sering dipakai untuk Mobile Robot. Pada badan servo tertulis tipe servo yang bersangkutan.
Motor servo merupakan sebuah motor dc kecil yang diberi sistim gear dan potensiometer sehingga dia dapat menempatkan “horn” servo pada posisi yang dikehendaki. Karena motor ini menggunakan sistim close loop sehingga posisi “horn” yang dikehendaki bisa dipertahanakan. “Horn” pada servo ada dua jenis. Yaitu Horn “ X” ( seperti pada gambar di samping ) dan Horn berbentuk bulat.
Mengontrol Motor Servo
Penggunaan motor servo untuk bidang robotika tentu ada alasannya. Pertama adalah motor servo memiliki putaran yang lambat dan torsi yang kuat berkat adanya sistim gear. Hal ini cocok dengan bidang robotika, bandingkan misalnya dengan motor dc biasa yang memiliki putaran cepat namun torsi rendah. Poros Motor dc yang dihubungkan langsung dengan roda, tidak akan kuat untuk menggerakkan mobile robot tersebut, demikian juga dengan motor stepper. Kedua jenis motor ini harus dihubungkan terlebih dulu dengan sistim gear agar dapat dipergunakan. Namun poros servo dapat dihubungkan langsung dengan roda. Kedua, sistim kontrol untuk motor servo relatif sedikit (diperlukan hanya 1 jalur data saja ). Hal ini tentu berbeda misalnya jika kita menggunakan motor stepper yang memerlukan jalur kontrol lebih dari 1 jalur. Oleh karena itu tantangannya adalah bagaimana mengontrol motor servo yang hanya menggunakan 1 jalur tersebut. Oleh karena hanya digunakan 1 jalur data untuk mengontrol motor servo, maka digunakan teknik PWM ( Pulse Width Modulation = Modulasi Lebar Pulsa ).
Dalam aplikasi yang lain, motor DC servo motor yang digunakan dalam harddisk komputer adalah DC servo motor yang menggunakan permanen magnet. Alasan pemilihan DC servo motor tipe ini adalah kemudahan dalam pengontrolan dengan menggunakan pengaturan tegangan DC. Medan stator motor jenis ini dihasilkan oleh magnet permanen bukan elektromagnet. Permanen Magnet motor mempunyai kurva kecepatan torsi yang linier dalam jangka yang lebar. Penggunaan magnet permanen tidak membutuhkan daya listrik untuk menghasilkan medan stator, sehingga daya dan pendinginan yang diperlukan lebih rendah dibandingkan motor yang menggunakan elektromagnet. Perubahan kecepatan motor dapat dengan mudah diatur dengan cara mengubah ubah besarnya tegangan DC yang diberikan pada motor.
DC servo motor memiliki beberapa keunggulan, yaitu :
1. Bentuknya kompak, ringan dan berdaya kerja tinggi
2. Kecepatan maksimum yang sangat tinggi
3. Tegangan dan arus yang konstan

Sistem Kontrol Loop Terbuka dan Loop Tertutup
Sistem Kontrol Loop Tertutup seringkali disebut sistem kontrol umpan balik. Praktisnya istilah kontrol umpan balik dan control tertutup dapat saling dipertukarkan penggunaannya. Pada sistem control tertutup, sinyal kesalahan yang bekerja yaitu perbedaaan antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik, disajikan ke kontroler sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki.
Sistem Kontrol Loop Terbuka adalah keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Dengan kata lain tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan masukan. Sebagai contoh, mesin yang tidak mengukur sinyal keluaran.
Perbandingan antara sistem kontrol loop tertutup dan terbuka. Suatu kelebihan dari sistem kontrol loop tertutup adalah penggunaan umpan balik yang membuat respons sistem kurang peka terhadap gangguan eksternal dan perubahan internal pada parameter sistem. Jadi, mungkin dapat digunakan komponen-komponen yang relatif kurang teliti dan murah untuk mendapatkan pengontrolan plant dengan teliti, hal ini tidak mungkin dilakukan pada sistem loop terbuka.
Pada sistem loop tertutup umumnya digunakan untuk mengubah besaran keluaran menjadi besaran masukan sehingga aksi pengontrolan dapat dilakukan, sebagai contoh pada motor listrik besaran masukan adalah tegangan listrik dan besaran keluaran adalah putaran motor. Alat yang diguakan bisa mengubah tachnogenerator yang mengubah putaran motor menjadi tegangan listrik yang nilainya sebanding dengan putaran motor, tegangan tachnometer inilah yang akan dibandingkan dengan tegangan referensi.
Penguat operasional. Penguat operasional, yang seringkali dugunakan disebut op-amp, sering digunakan untuk memperkuat sinyal dalam rangkaian sensor. Op-amp sering kali digunakan dalam filter, yang digunakan untuk tujuan kompensasi. Gambar 2.3 menunjukan sebuah op-amp. Suatu hal yang biasa dipraktekan, memilih ground sebagai 0 volt dan mengukur tegangan masukan e1 dan e2 relatif terhadap ground tersebut. Masukan e1 ke terminal minus dari penguat dibalik, dan masukan e2 ke terminal plus tidak dibalik. Jumlah masukan ke penguat menjadi e2 – e1. Sehingga untuk rangkaian yang ditunjukan dalam gambar 2.3 kita memperoleh :
e0 = K(e2 – e1) = -K(e1 – e2)
Dengan e1 dan e2 mungkin bisa sinyal dc atau ac dan K adalah penguat diferensial atau penguat tegangan. Besarnya K mendekati 105 – 106 untuk sinyal dc dan ac dengan frekuensi kurang dari 10 Hz (penguat diferensial K menurun seiring dengan frekuensi sinyal menjadi kira-kira bersatu pada frekuensi 1 MHz – 50 MHz). Perhati-kan bahwa op-amp memperkuat perbedaan tegangan antara e1 dan e2. Penguat demikian umum dinamakan penguat diferensial (“diferencial amplifier”). Karena penguat dari op-amp sangat tinggi maka perlu mempunyai umpan balik negatif dari keluaran ke masuk-an untuk membuat stabil penguat (umpan balik diambil dari keluaran kemasukan yang terbalik sedemikian rupa sehingga umpan baliknya adalah umpan balik negatif.
Pada op-amp yang ideal, tidak ada arus yang mengalir ke terminal masukan dan tegangan keluaran tidak terpengaruh oleh beban yang dihubungkan ke terminal keluar-an. Dengan kata lain, impedansi masukan tak terhingga dan impedansi keluran nol. Pada op-amp yang sebenarnya, arus yang sangat kecil yang mengalir ke terminal masukan dan keluaran tidak dapat dibebani terlampau banyak. Dalam analisis, kita menganggap bahwa op-amp adalah ideal.

Rangkaian Penguat Operasional Dan Penguat Pembalik
Penguat pembalik (“inverting amplifier”). Perhatikan rangkaian penguat operasional yang ditunjukan dalam gambar 2.4.
Kita dapatkan tegangan keluaran e0. Persamaan untuk rangkaian ini dapat diperoleh sebagai berikut: Tentukan

Karena hanya sejumlah arus kecil yang dapat diabaikan mengalir ke dalam penguat, maka arus i1 harus sama dengan arus i2. Jadi

Karena K(0-e’) = e0 dan K >> 1, maka e’ harus mendekati nol, atau e’ ≈ 0 jadi, kita memperoleh

atau

Jadi rangkaian yang ditunjukan tersebut adalah penguat terbalik. Jika R1 = R2, maka rangkaian op-amp yang ditunjukan berlaku sebagai pembalik tanda (sign inverter).

IV. DATA HASIL PERCOBAA

 1.     Loop Terbuka.

           a.   Tanpa beban

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

1.

3

0

0,2

2.

5

300

0,3

3.

7

600

0,4

4.

10

900

0,5

 b. Dengan beban pada posisi 5

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

Perubahan Tegangan (Volt)

1.

3

0

0,6

0

2.

5

600

0,3

0,66

3.

7

1120

0,4

1,06

4.

10

840

0,6

1,8

c. Dengan beban pada posisi 7

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

Perubahan Tegangan (Volt)

1.

3

0

0,4

0

2.

5

650

0,4

0,7

3.

7

1040

0,6

1,05

4.

10

1650

0,8

1,7

d. Dengan beban pada posisi 10

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

Perubahan Tegangan (Volt)

1.

3

0

0,3

0

2.

5

0

0,7

0

3.

7

1100

0,7

0,81

4.

10

2000

1,2

1,46

2. Loop Tertutup
a. Tanpa beban

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

1.

3

270

1,6

2.

5

380

1,6

3.

7

660

1,4

4.

10

1050

1,2

b. Dengan beban pada posisi 5

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

Perubahan Tegangan (Volt)

1.

3

170

1,6

0,35

2.

5

280

1,6

0,6

3.

7

600

1,5

1,30

4.

10

830

1,3

1,8

c. Dengan beban pada posisi 7

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

Perubahan Tegangan (Volt)

1.

3

120

1,6

0,25

2.

5

580

1,6

0,58

3.

7

1030

1,5

1,03

4.

10

830

1,3

1,78

d. Dengan beban pada posisi 10

No

Tegangan input (volt)

Kecepatan motor (rpm)

Arus (Ampere)

Perubahan Tegangan (Volt)

1.

3

110

1,6

0,25

2.

5

230

1,6

0,48

3.

7

380

1,6

0,83

4.

10

640

1,4

1,36

3. ADC, Sinyal Generator dan Monitor Function.

Tabel : 1

C011

C012

Biner

Desimal

Tegangan

(Volt)

7F

F0

0111 1111 1111 0000

32752

1,5

66

50

0110 0110 0101 0000

26192

2,10

4C

C0

0100 1100 1100 0000

19648

1,38

33

20

0011 0011 0010 0000

13088

1,89

0C

C0

0000 1100 1100 0000

3264

1,90

00

00

0000 0000 0000 0000

0

2,28

FF

F0

1111 1111 1111 0000

65520

2,01

E6

50

1110 0110 0101 0000

58960

2,38

BF

F0

1011 1111 1111 0000

49136

2,09

99

90

1001 1001 1001 0000

39312

2,00

80

00

1000 0000 0000 0000

32768

2,13

Tabel : 2

Biner

Hexadesimal

Desimal

0000 0100 1100 1111
0010 0110 1100 1010
1000 1001 1011 1000
0101 1011 0011 0001
0011 1110 1111 0011
0101 0000 1011 1101
1111 0001 0100 0010
0010 1101 1011 0011

V. Pengolahan Data
Untuk Tabel 1
• ADC, Sinyal Generator dan Monitor Function
1. Bilangan Hexadesimal = 7 F F 016
Bilangan Biner = 0111 1111 1111 00002
Bilangan Desimal = 7(163) + F(162) + F(161) + 0(160)
= 7(4096) + 15(256) + 15(16) + 0(1)
= 28672 + 3840 + 240 + 0
= 3275210
2. Bilangan Hexadesimal = 6 6 5 016
Bilangan Biner = 0110 0110 0101 00002
Bilangan Desimal = 6(163) + 6(162) + 5(161) + 0(160)
= 6(4096) + 6(256) + 5(16) + 0(1)
= 24576 + 1536 + 80 + 0
= 2619210
3. Bilangan Hexadesimal = 4 C C 016
Bilangan Biner = 0100 1100 1100 00002
Bilangan Desimal = 4(163) + C(162) + C(161) + 0(160)
= 4(4096) + 12(256) + 12(16) + 0(1)
= 16384 + 3072 + 192 + 0
= 1964810
4. Bilangan Hexadesimal = 3 3 2 016
Bilangan Biner = 0011 0011 0010 00002
Bilangan Desimal = 3(163) + 3(162) + 2(161) + 0(160)
= 3(4096) + 3(256) + 2(16) + 0(1)
= 12288 + 768 + 32 + 0
= 1308810
5. Bilangan Hexadesimal = 0 C C 016
Bilangan Biner = 0000 1100 1100 00002
Bilangan Desimal = 0(163) + C(162) + C(161) + 0(160)
= 0(4096) + 12(256) + 12(16) + 0(1)
= 0 + 3072 + 192 + 0
= 326410
6. Bilangan Hexadesimal = 0 0 0 016
Bilangan Biner = 0000 0000 0000 00002
Bilangan Desimal = 0(163) + 0(162) + 0(161) + 0(160)
= 0(4096) + 0(256) + 0(16) + 0(1)
= 0 + 0 + 0 + 0
= 010
7. Bilangan Hexadesimal = F F F 016
Bilangan Biner = 1111 1111 1111 00002
Bilangan Desimal = F(163) + F(162) + F(161) + 0(160)
= 15(4096) + 15(256) + 15(16) + 0(1)
= 61440 + 3840 + 240 + 0
= 6552010
8. Bilangan Hexadesimal = E 6 5 016
Bilangan Biner = 1110 0110 0101 00002
Bilangan Desimal = E(163) + 6(162) + 5(161) + 0(160)
= 14(4096) + 6(256) + 5(16) + 0(1)
= 57344 + 1536 + 80 + 0
= 5896010

9. Bilangan Hexadesimal = B F F 016
Bilangan Biner = 1011 1111 1111 00002
Bilangan Desimal = B(163) + F(162) + F(161) + 0(160)
= 11(4096) + 15(256) + 15(16) + 0(1)
= 45056 + 3840 + 240 + 0
= 4913610
10. Bilangan Hexadesimal = 9 9 9 016
Bilangan Biner = 1001 1001 1001 00002
Bilangan Desimal = 9(163) + 9(162) + 9(161) + 0(160)
= 9(4096) + 9(256) + 9(16) + 0(1)
= 36864 + 2304 + 144 + 0
= 3931210
11. Bilangan Hexadesimal = 8 0 0 016
Bilangan Biner = 1000 0000 0000 00002
Bilangan Desimal = 8(163) + 0(162) + 0(161) + 0(160)
= 8(4096) + 0(256) + 0(16) + 0(1)
= 32768 + 0 + 0 + 0
= 3276810

Tabel 2

0 = 0000
1 = 0001
2 = 0010
3 = 0011
4 = 0100
5 = 0101
6 = 0110
7 = 0111
8 = 1000
9 = 1001
A = 10 = 1010
B = 11 = 1011
C = 12 = 1100
D = 13 = 1101
E = 14 = 1110
F = 15 = 1111

Mengubah Biner ke Hexadesimal
a. 0000 0100 0111 1101
0 4 7 D
b. 0000 1000 1001 1101
0 8 9 D
c. 1111 1111 0101 0101
F F 5 5
d. 0000 1100 0110 0101
0 C 6 5
e. 1111 0001 1110 1001
F 1 E 9
f. 1101 1101 1100 0001
D D C 1
g. 0010 0000 1101 1000
2 0 D 8

Mengubah Biner ke Desimal
Bilangan Biner = 0000 0100 0111 1101
Bilangan Hexadesimal = 0 4 7 D16
Bilangan Desimal = 20 x 1 + 21 x 0 + 22 x 1 + 23 x 1 + 24 x 1 + 25 x 1 + 26 x 1 + 27 x 0 + 28 x 0 + 29 x 0 + 210 x 1 + 211 x 0 + 212 x 0 + 213 x 0 + 214 x 0 + 215 x 0 =
1 + 4 + 8+ 16 + 32 + 64 + 1024 = 114910
Bilangan Biner = 0000 1000 1001 1101
Bilangan Hexadesimal = 0 8 9 D16
Bilangan Desimal = 20 x 1 + 21 x 0 + 22 x 1 + 23 x 1 + 2 4x 1 + 25 x 0 + 26 x 0 + 27 x 1 + 28 x 0 + 29 x 0 + 210 x 0 + 211 x 1 + 212 x 0 + 213 x 0 + 214 x 0 + 21 5 x 0 = 1 + 4 + 8 + 16 + 128 + 2048 = 2205
Bilangan Biner = 1111 1111 0101 0101
Bilangan Hexadesimal = F F 5 516
Bilangan Desimal = 20 x 1 + 21 x 0 + 22 x 1 + 23 x 0 + 2 4x 1 + 25 x 0 + 26 x 1 + 27 x 0 + 28 x 1 + 29 x 1 + 210 x 1 + 211 x 1 + 212 x 1 + 213 x 1 + 214 x 1 + 21 5 x 1 = 1 + 4 + 16 + 64 + 256 + 512 + 1024 + 2048 + 4096 + 8192 + 16384 + 32768 = 6536510
Bilangan Biner = 0000 1100 0110 0101
Bilangan Hexadesimal = 0 C 6 516
Bilangan Desimal = 20 x 1 + 21 x 0 + 22 x 1 + 23 x 0 + 2 4x 0 + 25 x 1 + 26 x 1 + 27 x 0 + 28 x 0 + 29 x 0 + 210 x 1 + 211 x 1 + 212 x 0 + 213 x 0 + 214 x 0 + 21 5 x 0 = 1 + 4 + 32 + 64 + 1024 + 2048 = 317310
Bilangan Biner = . 0111 0001 1110 1001
Bilangan Hexadesimal = F 1 E 916
Bilangan Desimal = 20 x 1 + 21 x 0 + 22 x 0 + 23 x 1 + 2 4x 0 + 25 x 1 + 26 x 1 + 27 x 1 + 28 x 1 + 29 x 0 + 210 x 0 + 211 x 1 + 212 x 1 + 213 x 1 + 214 x 1 + 21 5 x 1 = 1 + 8 + 32 + 64 + 128 + 256 + 4096 + 8192 + 16384 + 32768 = 6192910
Bilangan Biner = 1101 1101 1100 0001
Bilangan Hexadesimal = D D C 116
Bilangan Desimal = 20 x 1 + 21 x 0 + 22 x 0 + 23 x 0 + 2 4x 0 + 25 x 0 + 26 x 1 + 27 x 1 + 28 x 1 + 29 x 0 + 210 x 1 + 211 x 1 + 212 x 1 + 213 x 0 + 214 x 1 + 21 5 x 1 = 1 + 64 + 128 + 256 + 1024 + 2048 + 4096 + 16384 + 32768 = 5676910
Bilangan Biner = 0010 0000 1101 1000
Bilangan Hexadesimal = 2 0 D 816
Bilangan Desimal = 20 x 0 + 21 x 0 + 22 x 0 + 23 x 1 + 2 4x 1 + 25 x 0 + 26 x 1 + 27 x 1 + 28 x 0 + 29 x 0 + 210 x 0 + 211 x 0 + 212 x 0 + 213 x 1 + 214 x 0 + 21 5 x 0 = 8 + 16 + 64 + 128 + 8192 = 840810

VII. Tugas dan Jawaban Pertanyaan

1. Mengapa perubahan kutub dapat mempengaruhi arah perputaran motor servo?

Sebuah motor DC digunakan untuk arah yang searah dengan jarum jam maupun sebaliknya. Arah putaran motor DC dapat diubah. Untuk mengubah putaran dari sebuah motor DC dapat dilakukan dengan mengubah arah arus yang mengalir melalui motor tersebut, yaitu dengan cara pengubahan polaritas tegangan motor DC.

2. Jelaskan gambar rangkaian Loop tertutup ?

  • Sensor A/Reference : Tegangan masukan, karena tegangan inilah yang    akan dibandingkan dengan umpan balik yang dihasilkan.
  • Komparator : Berupa op amp yang digunakan untuk sinyal keluaran dengan sinyal masukkan.
  • Controller : Alat ukur putaran, karena putaran yang dihasilkan akan mempengaruhi tegangan keluaran yang dihasilkan.
  • Plant : Motor DC, karena yang dikontrol adalah kecepatan putaran dari motor DC ini.
  • Sensor B : Alat pengukur kecepatan motor (tachometer), karena bila terjadi selisih maka alat ini akan memerintahkan pemutar motor agar kecepatan motor tetap stabil agar tegangan keluaran juga stabil.
  • Output : Kecepatan putaran motor, karena kecepatan putaran ini sebanding dengan tegangan keluaran yang akan diumpan balik ke masukan.
  • Actual : Alat pemutar motor, karena bila terjadi selisih sensor memerintahkan agar alat ini akan mengatur putaran yang dihasilkan sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan sesuai dengan yang diinginkan.
  1.  Apa perbedaan motor servo, motor DC dan digital  servo?

Motor arus searah atau motor servo adalah  jenis motor yang memiliki torsi mula-mula yang besar dan momen inersia yang kecil, karena motor jenis ini dirancang agar menghasilkan percepatan yang besar pada keadaan diam atau hampir diam, motor-motor biasa tidak bersifat demikian.

Digital servo adalah suatu alat yang digunakan untuk pengontrolan motor dimana sumber masukannya adalah bilangan hexadesimal yang terdapat pada tampilan juga tombol masukannya.

4. Apa yang dapat kita ambil dari praktikum ini?

Dengan mengikuti praktikum “Pengenalan Motor Servo DC dan Digital Servo banyak tambahan ilmu praktikan dapatkan. Praktikan lebih dapat memahami tentang system loop tertutup dan loop terbuka yang dijalankan pada motor DC, hal – hal apa saja yang dapat mempengaruhi kecepatan, besarnya arus dan perubahan tegangan yang terjadi.

Praktikan juga dapat mengetahui apa itu Motor Servo DC dan Digital Servo, bagaimana bentuk dari motor servo, bagaimana dalam menggunakan motor servo di dalam rangkaian Loop Tertutup dan Loop Terbuka, dan apa saja aplikasi motor servo di dalam kehidupan sehari-hari.

Praktikan juga akhirnya mengetahui bahwa ada 3 jenis kabel dan warna pada motor servo yang selama ini praktikan ketahui kalau kabel hanya memiliki 2 warna , ternyata motor servo mempunyai 3 jenis kabel merah (tegangan), putih (data) dan hitam (ground).

Praktikan juga mengetahui kelebihan dan kekurangan dari motor servo, digital servo dan motor DC dan cara untuk mengontrol motor servo sehingga diketahui bahwa motor servo memiliki putaran lambat dan torsi kuat berkat adanya gear,dengan teknik PWM (pulse width modulation) dan msih banyak lagi.

  1.    Pengertian op-amp ?

Op-amp merupakan salah satu komponen analog yang popular digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. OpAmp (Operational Amplifier) pada dasarnya adalah merupakan sejenis IC. Di dalamnya terdapat suatu rangkaian elektronik yang terdiri atas beberapa transistor, resistor dan dioda. Jikalau kepada IC jenis ini ditambahkan suatu jenis rangkaian, masukkan dan suatu jenis rangkaian umpan balik, maka IC ini dapat dipakai untuk mengerjakan berbagai operasi matematika, seperti menjumlah, mengurangi, membagi, mengali, mengintegrasi, menurunkan dsb. Oleh karena itu IC jenis ini dinamakan penguat operasi atau operational amplifier, disingkat OpAmp.

Fungsi OpAmp dapat pula dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, misalnya sebagai penguat audio, pengatur nada, osilator atau pembangkit gelombang, sensor circuit, memperkuat sinyal dalam rangkaian sensor, digunakan dalam filter untuk tujuan kompensasi, dsb. OpAmp banyak disukai karena faktor penguatannya besar (100.000 kali).

Jenis/Tipe:

Operational amplifier terdiri atas berbagai jenis/tipe, yaitu:

  1. Voltage Follower, yang inputnya bisa sefasa atau kebalikan namun dengan nilai gain sebesar 1. Biasanya dipakai sebagai isolator antar blok rangkaian.
  2. Summing, untuk menggabungkan/menjumlahkan beberapa inputan menjadi satu.
  3. Inverting, yang outputnya merupakan kebalikan fasa dari inputnya
  4. Differential, yang berfungsi membandingkan dua sinyal pada inputan inverting dan non-invertingnya. Biasanya digunakan pada regulator tegangan.
  5. Differentiator Opamp jenis ini menghasilkan keluaran yang besarnya proporsional dengan laju perubahan inputnya dan arus yang mengalir melewati kapasitor. Semakin cepat perubahan tegangan pada input, perubahan tegangan pada keluarannya akan semakin besar.
  6. Non-Inverting, dengan output sefasa dengan inputnya
  1. VIII.       Analisa Hasil Percobaan

Pada loop terbuka tanpa beban, tegangan keluaran akan meningkat, sesuai dengan meningkatnya tegangan referensi.

Pada loop terbuka dengan beban pada posisi tegangan keluaran yang dihasilkan tidak sesuai dengan meningkatnya tegangan referensi, seharusnya nilai tegangan keluaran ikut meningkat atau berbanding lurus. Begitu juga dengan kecepatan motor, nilainya tidak memiliki sinkronisasi dengan tegangan keluaran, contohnya pada saat tegangan keluaran 1,06 V dan 1,85 V (pada tegangan referensi 7V dan 10V untuk beban pada posisi 5) kecepaatan motor adalah 1020 rpm dan 840 rpm, seharusnya kecepatan motor akan lebih besar untuk tegangan keluaran yang lebih besar (berbanding lurus). Hal ini mungkin kesalahan pembacaan nilai ataupun  kesalahan dalam operasi.

Pada loop tertutup tanpa beban, tegangan keluaran akan meningkat, sesuai dengan meningkatnya tegangan referensi.

Pada loop tertutup pada posisi 7 kecepatan motornya tidak sinkron dengan tegangan keluaran, contohnya kecepatan motor untuk tegangan keluaran 1,03V lebih besar dari 1,78V. Hal ini mungkin dikarenakan kesalahan pembacaan alat ataupun kesalahan dalam operasi. Tegangan masukannya lebih besar dari tegangan referensi.

Tapi berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh praktikan dapat dikatakan berhasil dalam melakukan percobaannya.

 

  1. IX.             Kesimpulan
    1. Motor servo banyak digunakan dalam sistem kendali karena  menghasilkan torsi yang besar dengan momen inersia yang kecil.
    2. Kecepatan motor berbanding lurus dengan tegangan referensi (tegangan masukan)  dan tegangan keluaran.
    3. Kecepatan motor pada saat diberi beban lebih kecil nilainya dari pada saat tanpa beban.
    4. Motor servo dalam keadaan loop terbuka, tegangan keluarannya tidak dapat dikendalikan karena keluaran tidak diumpan balikkan ke inputan sehingga ketika diberi beban, tegangan keluaran cenderung menurun.
    5. Motor servo dalam keadaan loop tertutup, tegangan keluaran dapat dijaga konstan. Artinya keluaran diumpan balikkan ke inputan sehingga ketika tegangan error pada tacho akan dibandingkan dan diberikan kembali ke inputan sehingga tegangan input akan menjadi lebih besar dan lebih stabil
    6. Ketika tegangan masukan dinaikkan, arus pada motor juga ikut naik. Oleh karena itu, kinerja motor servo dibatasi oleh arus. Arus yang berlebihan dapat menyebabkan motor rusak sehingga arus harus dijaga agar tidak terlalu besar.

    DAFTAR PUSTAKA

     

    Arsip Blog SKME CYBER 180 UMPAR.

    Materi Kajian Divisi Robotika SKME CYBER 180 UMPAR tentang Pengenalan Motor servo DC.

About these ads
By skmecyber180umpar

One comment on “Pengenalan Motor Servo DC

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s