MOTOR SERVO

1. PENDAHULUAN

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 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.

297

Gambar 1. Motor Servo

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

298

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. 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).

3. KEGUNAAN MOTOR SERVO

Kebanyakan motor servo digunakan sebagai :

• Manipulators.

• Moving camera’s.

• Robot arms.

299

4. PENSINYALAN MOTOR SERVO

Mode pensinyalan motor servo tampak pada gambar 3.

Gambar 3. Pensinyalan Motor Servo

Contoh dimana 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. Contoh Posisi

dan Waktu Pemberian Pulsa tampak pada gambar 4.

Gambar 4. Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa

300

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.

Bentuk-Bentuk Motor Servo tampak pada gambar 5.

Gambar 5. Bentuk-Bentuk Motor Servo

301

Dimensi Motor Servo tampak pada gambar 6.

Gambar 6. Dimensi Motor Servo

Gambar 7. Pin-Pin dan Pengkabelan Pada Motor Servo

5. PENGENDALIAN MOTOR SERVO

Pengendalian sebuah motor servo dengan menggunakan mikrokontroler :

Ilustrasi pengendalian motor servo tampak pada gambar 8.

Driver motor DC Servo

Bentuk motor servo dapat dilihat pada gambar 5. Terdapat tiga utas kabel dengan

warnamerah, hitam, dan kuning. Kabel merah dan hitam harus dihubungkan dengan

sumber tegangan4-6 volt dc agar motor servo dapat bekerja normal. Sedangkan kabel

berwarna kuning adalahkabel data yang dipakai untuk mengatur arah gerak dan posisi

servo. Pergerakan motor servo terhadap perubahan lebar pulsa tampak pada gambar 8.

302

Gambar 8. Pergerakan motor servo terhadap perubahan lebar pulsa

6. RANGKAIAN DRIVER MOTOR SERVO

Rangkaian berikut adalah rangkaian driver motor servo. Rangkaian tersebut

digunakan untuk mengendalikan motor servo.

R S T

V C C

R S T

J P 1

H E A D E R 3

123

P 1 _ 3

U 8

A T8 9S 51

9

1 81 9

2930

3 1

12345678

2122232425262728

1011121314151617

3 93 83 73 63 53 43 33 2

R S T

XTA L2XTA L1

P S E NA L E / P R O G

E A / V P P

P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7

P 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9

P 2 . 2 / A 10P 2 . 3 / A 11P 2 . 4 / A 12P 2 . 5 / A 13P 2 . 6 / A 14P 2 . 7 / A 15

P 3 . 0 / R XDP 3 . 1 / TXD

P 3 . 2 / I N T0P 3 . 3 / I N T1

P 3 . 4 / T0P 3 . 5 / T1

P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R D

P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7

X1

12 M H z

C 630 p R E S E T

P 1 _ 2

P 1 _ 0R S T

P 2 . 0

C 310 u

P 1 _ 1R S T

V C C

R S T

P 1 _ 7

P 1 _ 5

D 3

1N 40 0 2

AC

R S T

R S T

P 1 _ 6

R S T

P 1 _ 4G N D

R 24K 7

J P 4

H E A D E R 5

12345

R S TC 73 0 p

Gambar 9. Rangkaian rangkaian driver motor servo

303

6.1. PEMROGRAMAN DRIVER MOTOR SERVO

Setelah membuat rangkaian driver motor servo, maka sekarang saatnya Anda

membuat program yang digunakan untukmengendaliakan motor servo.

Program sebagai berikut ini

//Program Bab 11.1 Menggerakkan Motor Servo

#include <at89x51.h>

idata at 0x50 unsigned int i;idata at 0x51 unsigned int k;

void tunda(unsigned int j){ while(j) { TH0=0xfc; TL0=0x65; TR0=1; while(!TF0); TF0=0; TR0=0; j--; }}

void main(){ TMOD=0x11; while(1) { P1 = 0x0ff; tunda (2); P1 = 0x000; tunda (18); tunda (1000); P1 = 0x0ff; tunda (1.75); P1 = 0x000; tunda (18.25); tunda (1000); }} /* End main */

304

2.1 Prinsip Kerja Motor Servo

Prinsip kerja motor didasarkan pada peletakan suatu konduktor dalam

suatu medan magnit. Jika suatu konduktor dililitkan dengan kawat berarus maka akan

dibangkitkan medan magnit 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.

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 magnetik 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 magnetic,

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.MagnetPermanen

3.Komutator

Jika suatu konduktor (besi) dililitkan dengan suatu kawat berarus maka akan

305

dibangkitkan medan magnet berputar, kontribusi dari setiap putaran akan merubah

intensitas medan magnet yang ada dalam bidang yang tertutup kumparan dengan cara

ini medan magnet tersebut disebut Magnet Motive Force (MMF).

Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan menggunakan

metode PWM. (Pulse Width Modulation). Teknik ini menggunakan system lebar pulsa

untuk mengemudikan putaran motor. 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.

Untuk menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri, tergantung dari nilai

delay yang kita berikan. Untuk membuat servo pada posisi center, berikan pulsa 1.5ms. 

Untuk memutar servo ke kanan, berikan pulsa <=1.3ms, dan pulsa >= 1.7ms untuk

berputar ke kiri dengan delay 20ms, seperti ilustrasi berikut:

.

Gambar 5. Ilustrasi pada pergerakan motor servo

306