Mengenal Motor Servo

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. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, 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.

Karena motor DC servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik menjadi energy 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.

Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu motor servo standard dan motor servo Continous. Servo motor tipe standar hanya mampu berputar 180 derajat.   Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk membuat “ Robot Arm” ( Robot Lengan ). sedangkan Servo motor continuous dapat berputar sebesar 360 derajat.  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” dan Horn berbentuk bulat ( seperti pada gambar di bawah ).

Servo Dengan Horn Bulat

Servo Dengan Horn X

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:

PEMBAHASAN

Salah satu rangkaian yang digunakan untuk uji alat servo terlihat seperti dibawah ini. Rangkaian terdiri dari astable multivibrator dan monostable multivibrator.

Rangkaian disamping  berfungsi membangkitkan PWM, yang nantinya akan menggerakkan motor servo.

Setiap pinggiran menuju positif astable multivibrator menyulut monostable sehingga pulsa keluaran dapat diubah dari satu millisecond hingga dua millisecond.

Astable multivibrator adalah rangkaian multivibrator yang mempunyai output tidak stabil pada suatu keadaan, berubah terus menerus dari keadaan 0 menjadi 1, dan dari 1 menjadi 0. Keadaan tidak stabil ini dapat dimanfaatkan untuk membuat oscillator gelombang kotak. Pada rangkaian diatas astable multivibrator mengahasilkan frekuensi 50Khz dengan lebar pulsa kurang lebih 10mS.

Monostable multivibrator digunakan untuk mengatur pulsa keluaran. Monostable multivibrator merupakan rangkaian yang mempunyai suatu keadaan stabil. Jika nilai awal output monostable multivibrator adalah 0, ketika mendapat pulsa dari luar, maka monostable multivibrator akan mengalami keadaan semi stabil sehingga output menjadi 1 pada suatu waktu tertentu, lalu kembali ke nilai 0 kembali. Yang menentukan lama waktu kembali ini adalah harga komponen R dan C pada rangkaian monostable multivibrator.

Keluaran dari monostable multivibrator ini kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan servo.  Potensio 27K berfungsi untuk menentukan delay seberapa lama monostable multivibrator mempertahankan kestabilannya. Ketika potensio 27K  diberi nilai resistansi kecil, akibatnya jika kapasitor C1 sudah terisi penuh, dia akan segera membuang muatanya dan kestabilan monostable multivibrator segera berubah. Dari logika 1 akan segera berupa menjadi logika 0 atau dengan kata lain delaynya kecil. Sebaliknya, saat potensio resistansinya besar, muatan yang dibuang kapasitor akan tertahan. Monostable multivibrator dari keadaan 1, masih tetap mempertahankan keadaanya kemudian sedikit demi sedikit keadaanya berubah menjadi 0. Dengan kata lain delaynya menjadi besar. Dengan demikian pergerakan motor servo juga berubah. Secara tidak langsung potensio digunakan untuk merubah arah gerak motor servo.