robotika
DESCRIPTION
aktuator robotikaTRANSCRIPT
Aktuator dalam robotika adalah suatu komponen yang sangat penting, salah satu aktuator yang sering dipakai adalah motor dc. Dalam penggunaan motor dc yang diperlukan adalah pengontrolan arah dan pengontrolan kecepatan putar motor dc tersebut.
Solusi untuk pengontrolan arah putar motor dc adalah dengan menggunakan driver motor dc berupa h-bridge. Berikut sedikit penjelasan mengenai h-bridge.
Kenapa disebut H-bridge?? Karena H-bridge adalah hasil representasi grafis dari rangkaian nya yang menyerupai huruf H. H-bridge sendiri terdiri dari 4 switch.
Gambar: Konfigurasi H-bridge
Pengaturan yang dilakukan dalam H-bridge adalah pengaturan switch untuk mengatur polaritas yang diterima oleh motor dc sehingga arah putar motor dapat berubah. Seperti yang diilustrasikan gambar berikut
Gambar: Mode reverse dan forward
Terlihat ketika S1 dan s4 dalam keadaan on lalu s3 dan s2 off maka terminal motor akan mendapatkan polaritas (+) lalu motor akan bergerak forward dan sebaliknya jika s1 dan s4 dalam keadaan off lalu s3 dan s2 on maka terminal motor akan mendapatkan polaritas (-) sehingga motor akan bergerak reverse.
Dalam implementasinya h-bridge tidak hanya bisa mengontrol maju atau mundur ada pula fitur brakes, bahkan untuk h-bridge berbentuk ic sudah bisa mengontrol kecepatan putar motor dc tersebut.
Beberapa perancangan h-bridge untuk driver motor dc adalah1. Menggunakan Relay DC.2. Menggunakan Transistor.3. Kombinasi Relay dan Transistor.4. Menggunakan IC seperti L298, L293d atau EMS 30A.
Rangkaian kendali motor DC dapat dibuat secara direct maupun h-bridge. Rangkaian driver motor DC pada gambar dibawah adalah driver motor DC H-Bridge dengan transistor. Driver motor DC H-Bridge adalah sistem kontrol motor DC dengan metode jembatan (bridge). Rangkaian driver pada gambar dibawah menggunakan transistor sebagai saklar elektronik dengan 2 jalur input. Rangkaian driver motor DC H-Bridge ini dapat mengendalikan motor DC dalam 2 arah baik secara PWM maupun kontrol dengan logika HIGH dan LOW. Dengan metode PWM kita dapat mengendalikan kecepatan putaran motor DC sedangkan dengan metode logika kontrol HIGH dan LOW maka motor selalu start dalam kecepatan maksimal. Rangkaian driver motor DC H-Bridge dapat dilihat pada gambar berikut. Rangkaian Driver Motor DC H-Bridge Transistor Rangkaian driver motor DC H-Bridge diatas sedikit berbeda dengan driver motor DC H-Bridge yang lain. Perbedaan tersebut terletak pad bias basis transistor kedua yang diberikan bias basis melalui kolektor transistor saklar pertama. Maksudnya adalah, transistor TIP102 mendapat bias basis dari transistor TIP107 melalui resistor R 470 Ohm. Proses driver motor DC menggunakan rangkaian dirver motor DC H-bridge diatas dimulai pada saat input forward atau reverse diberikan logika HIGH dan LOW. Apabila ingin menggerakan motor DC secara forward maka jalur input forward diberi logika HIGH dan jalur iput reverse diberi logika LOW sehingga TR1 mendapat bias basis dari transistor BC337 sehingga TR1 ON dan TR4 mendapat bias dari TR1 sehingga ON juga, dengan kondisi ini sumber tegangan untuk motor DC mengalir melalui TR1 kemudian ke motor DC terus ke ground melalui TR4. Kemudian untuk menggerakan motor DC secara reverse maka jalur input forward diberi logika LOW dan jalur input reverse diberi input HIGH sehingga transistor yang ON adalah TR3 dan TR4 sehingga motor DC mendapat sumber
tegangan dari TR3 kemudian menglir ke motor DC teru ke ground melalui TR2. Untuk dapat mengatur kecepatan motor DC maka logika HIGH pada jalur input ataupun reverse diganti dengan pulsa PWM yang dapat diatur nilai duty cycle-nya. Dengan input HIGH berupa pulsa PWM maka rangkaian driver motor DC H-Bridge dengan transistor diatas dapat mengendalikan kecepatan motor DC.
Rangkaian H-bridge Motor DCpada posting kali ini saya akan coba sharing tentang driver motor DC menggunakan beberapa buah konfigurasi trasistor yang telah saya buat, dan alhamdulillah bekerja dengan baik dimana untuk driver ini saya gunakan adalah trasistor BD139 untuk tipe NPN dan BD 140 tipe PNP,mungkin alangkah baiknya jika saya membahas sedikit tentang driver motor ini, pada dasarnya untuk rangkaian ini juga merupakan rangkaian H-bridge, yaitu dengan memanfaatkan titik saturasi dan cutoff transistor makadengan ini kita dapat memfungsikan transistor sebagai saklar, dimana untuk BD139 akan saturasi saat basisnya diatas 0.7volt dan BD140 akan saturasi saat basisnya dibawah 0.7volt. maka selain dari kondisi diatas transistor akan cutoff.*saturasi adalah saat sambungan antara kolektor dan emitor sebagai saklar tertutup.*cutoff adalah saat sambungan antara kolektor dan emitor sebagai saklar terbuka.
dan berikut untuk skematik rangkaiannya:
sedangkan untuk tabel kebenaran untuk driver ini adalah:1. A=0, B=0, C=0, D=0, motor kiri=mati dan motor kanan= mati.
2. A=0, B=0, C=0, D=1, motor kiri=mati dan motor kanan= kanan.
3. A=0, B=0, C=1, D=0, motor kiri=mati dan motor kanan= kiri.
4. A=0, B=0, C=1, D=1, motor kiri=mati dan motor kanan= dilarang.
5. A=0, B=1, C=0, D=0, motor kiri=kanan dan motor kanan= mati.
6. A=0, B=1, C=0, D=1, motor kiri=kanan dan motor kanan= kanan.
7. A=0, B=1, C=1, D=0, motor kiri=kanan dan motor kiri= mati.
8. A=0, B=1, C=1, D=1, motor kiri=kanan dan motor kanan= dilarang.
9. A=1, B=0, C=0, D=0, motor kiri=kiri dan motor kanan= mati.
10. A=1, B=0, C=0, D=1, motor kiri=kiri dan motor kanan= kanan.
11. A=1, B=0, C=1, D=0, motor kiri=kiri dan motor kanan= kiri.
12. A=1, B=0, C=1, D=1, motor kiri=kiri dan motor kanan= dilarang.
13. A=1, B=1, C=0, D=0, motor kiri=dilarang dan motor kanan= mati.
14. A=1, B=1, C=0, D=1, motor kiri=dilarang dan motor kanan= kanan.
15. A=1, B=1, C=1, D=0, motor kiri=dilarang dan motor kanan= kiri.
16. A=1, B=1, C=1, D=1, motor kiri=dilarang dan motor kanan= dilarang.
berdasarkan data ini terlihat jelas antara input dan output dari driver ini.kemudian jika ingin membuat driver motor ini dapat mengontrol kecepatan motor dc menggunakan teknik PWM (pulse width modulation), maka dapat ditambahkan satu lagi BD139(disarankan) pada H-bridge tersebut yang terletak sebelum ground h-bridge. pemilihan transistor pemutus ground tersebut juga menetukan kecepatan motor dc(outputnya), hal itu dikarenakan masing-masing transistor memiliki batas frekuensi kerjanya (batas itu dapat dilihat pada masing-masing datasheet komponen).
klo mw download skematik dan boardnya dalam eagle silakan sedot aja disini dan disini..tambahan lagi ni, klo mw bikin driver yang lebih murah meriah, bisa pake rangkaian yang ini:
rangakain ini juga udah pernah dibuat, dulu makenya untuk robot line follower analog (tanpa microcontroller), tapi cuma buat daya kecil, jadi transistor nya sering rusak kalo kasih daya besar. klo mengenai tabel kebenaran sama aja sama driver motor yang diatas.
mungkin sampai disini posting tentang H-bridge menggunakan transistor bipolarnya,mohon bantuannya jika terdapat kesalahan. karena saya masih pemula, hhahahahahaha
Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya.
Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu
arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula.
Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan
besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor.
Motor DC memiliki 2 bagian dasar :
1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang
dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.
2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir.
Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar yang
berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet permanen. Garis-
garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut
hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan
menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah medan magnet B.
Belitan stator merupakan
elektromagnet, dengan penguat magnet terpisah F1-F2. Belitan jangkar ditopang oleh poros dengan
ujung-ujungnya terhubung ke komutator dan sikat arang A1-A2. Arus listrik DC pada penguat magnet
mengalir dari F1 menuju F2 menghasilkan medan magnet yang memotong belitan jangkar. Belitan
jangkar diberikan listrik DC dari A2 menuju ke A1. Sesuai kaidah tangan kiri jangkar akan berputar
berlawanan jarum jam.
Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar yang
berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet permanen. Garis-
garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut
hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan
menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah medan magnet B. Arah
gaya F dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri seperti pada gambar berikut.
Gambar Penentuan Arah Gaya Pada Kawat Berarus Listrik Dalam Medan Magnet
Gambar Konstruksi Motor DC
Gambar Contoh jenis-jenis Motor DC
L298N (multiwatt vertikal)
L298HN ( Multiwatt Horizontal)
L298P (power S020)
Keunggulan dari L298 ini diantaranya adalah sebagai berikut :
1. operating supply voltage up to 46 volt2. total DC current up to 4 Ampere3. mampu hidup di tegangan rendah (low saturation voltage)4. memiliki pelingdung temperatur berlebih ( overtemperature protection)5. logical "0" input voltage up to 1.5 volt (high noise immunity