Mengenal Motor Servo : Pengertian, Cara Kerja dan Jenisnya
Daftar isi
Apa itu Motor Servo ? Untuk Anda yang sedang belajar ilmu elektronika atau otomasi, pasti akan familiar dengan benda yang satu ini. Motor jenis ini banyak digunakan di industri Otomasi dan Robotika.
Di era revolusi industri jilid 4.0, otomatisasi dan digitalisasi pada perangkat industri mengalami perubahan, dimana hampir 100% dikerjakan otomatis oleh program dan robot, sehingga menggantikan tenaga manusia.
Robot yang menggantikan manusia digerakkan oleh aktuator. Diantaranya adalah motor Induksi, Motor DC, Motor Stepper dan motor Servo.
Kita telah membahas Motor Induksi dan Motor DC pada postingan sebelumnya. Selanjutnya kita akan membahas tentang motor Servo.
Pengertian Motor Servo
Motor Servo adalah motor listrik yang dirancang menggunakan sistem umpan balik tertutup (closed loop). Sistem tertutup pada Servo menghasilkan umpan balik (feedback) yang mempengaruhi input dan mengendalikan perangkat. Dalam hal ini bertujuan untuk mengontrol kecepatan, akselerasi dan posisi sudut putaran motor tersebut.
Keunggulan motor servo inilah yang digunakan pada banyak lengan robot di industri, dimana posisi sudut putarannya ditentukan oleh program komputer dan terus berulang sehingga dapat mengerjakan perintah terus menerus.
Cara kerja motor Servo
Motor servo pada dasarnya terdiri dari motor DC, rangkaian gearbox, rangkaian kontrol dan potensiometer. Bagian-bagiannya dengan jelas dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
 |
| Bagian Motor Servo. sumber: sparkfun.com |
Rangkaian gear terhubung pada as motor DC yang memiliki RPM yang tinggi. Gear ini akan meningkatkan torsi motor dengan konsekuensi turunnya RPM atau kecepatannya.
Potensiometer juga terhubung dengan gearbox. Putaran gearbox mempengaruhi resistansi pada potensiometer. Potensiometer ini dirangkai layaknya sebuah pembagi tegangan, sehingga ketika motor berputar, potensiometer akan menghasilkan output berupa tegangan pada level tertentu. Tegangan inilah yang menjadi informasi sudut putaran motor.
Untuk tetap mempertahankan posisinya, Rangkaian kontrol memerlukan sinyal PWM (Pulse Width Modulation ). Lebar sinyal ini diatur diantara 1ms hingga 2ms (milidetik). Motor akan berputar dari titik 0� hingga maksimal (180� atau 360�, tergantung tipenya) jika diberikan sinyal pada rentang waktu tersebut. Sinyal PWM ini harus terus diberikan setiap 20ms.
Perhatikan gambar dibawah ini. Pada lebar pulsa 1ms, motor akan tetap pada posisi 0�. Saat lebar pulsa diubah menjadi 1,5ms motor akan berputar 90�, dan apabila diberi sinyal 2ms maka putarannya menjadi 180�.
Apabila motor diberi beban yang dapat mengubah posisi sudut putaran, sistem umpan balik ini akan memberikan informasi sehingga motor DC tetap pada posisinya.
Jenis-jenis motor servo
Berdasarkan arus yang digunakan, motor servo terdiri dari 2 jenis yaitu :
1. Motor Servo AC
Jenis ini menggunakan arus input Alternating Current yang memiliki kemampuan daya yang tinggi. Motor ini pada umumnya memiliki ukuran yang besar dan tentunya torsi yang tinggi. Penggunaan Servo AC banyak ditemui pada perangkat industri skala besar.
2. Motor Servo DC
Motor ini memiliki ukuran dan torsi yang lebih kecil apabila dibandingkan dengan Servo AC. Karena menggunakan arus DC, maka input daya dapat berasal dari Adaptor maupun baterai. Penggunaan motor ini banyak dijumpai pada rangkaian lengan robot dan otomasi skala kecil.
Berdasarkan putarannya, motor servo terdiri dari 3 jenis yaitu :
1. Positional rotation
Motor jenis ini hanya memiliki sudut putaran 180� yang dapat diatur searah maupun berlawanan jarum jam. Istilah searah jarum jam disebut juga CW (Clock wise) dan berlawanan jarum jam disebut CCW (Counter clock wise).
Motor ini dilengkapi dengan mekanisme gearbox untuk mencegah sudut putaran yang melewati batas dan melindungi sensor putaran (potensiometer).
Pada penggunaannya, motor ini kerap dijumpai pada rangkaian lengan robot, baik pada bagian sendi maupun grippernya.
2. Countinios Rotation
Berbeda dengan positional rotation, jenis ini dapat diatur sudut putarannya hingga 360�. Artinya, motor ini dapat diatur untuk berputar secara kontinyu layaknya motor DC biasa, namun dengan torsi yang tinggi.
Motor ini juga dapat bergerak searah maupun berlawanan arah jarum jam. Untuk membedakan motor ini dengan positional rotation, tidak bisa dengan hanya melihat bodinya saja., melainkan melalui datasheet yang berasal dari tipe yang tertera pada bodi motor.
3. Linear Rotation
Motor ini mirip seperti positional rotation, namun dengan mekanisme gear yang berbeda. Pada Linear Rotation, gearbox tidak bergerak memutar, melainkan maju-mundur atau sebaliknya.
Gearbox pada jenis ini ditambahkan mekanisme rack and pinion, sehingga memungkinkan gerakan tersebut. Motor ini jarang ditemukan karena peruntukannya pada skala industri tertentu.
Aplikasi dan penerapan Motor Servo
- Bidang robotika terutama pada sendi dan penjepit (gripper) lengan robot
- Kamera tracking
- Solar panel tracking
- Printer dan DVD player
- Pengatur posisi antena
- Konveyor Belt
- Auto fokus kamera digital
- Pintu otomatis
Merk motor servo bagus yang sering digunakan
Ada banyak merk motor servo yang tersedia di pasaran dengan spesifikasi dan harga yang berbeda. Dibawah ini adalah beberapa merk dan servo yang sering digunakan :
1. SG90s
Servo ini dapat dikenali dengan mudah karena memiliki bodi yang berwarna biru. Gearbox pada motor ini terbuat dari plastik, sehingga harganya lebih murah. Anda akan sering melihat merk servo ini pada project elektronika dan robotika sederhana.
Harga servo ini cukup murah, hanya sekitar 15 ribu Rupiah.
- Operating Voltage is +5V
- Torque: 2.5kg/cm
- Operating speed is 0.1s/60�
- Gear Type: Plastic
- Rotation : 0�-180�
- Weight of motor : 9gm
- Package includes gear horns and screws
2. MG90s
Berbeda dengan tipe SG-90, tipe ini memiliki bodi yang berwarna hitam. Motor MG-90 merupakan tipe Positional rotation, alias putarannya 180�. Gearnya pun terbuat dari logam, sehingga lebih tahan lama. Harga Servo ini adalah sekitar 22 ribu Rupiah.
- Operating Voltage: 4.8V to 6V
- Max Stall Torque: 2.2 kg/cm (6V)
- Operating speed is 0.1s/60� (4.8V)
- Gear Type: Metal
- Rotation : 0�-180�
- Weight of motor : 13.4gm
3. MG-995
Tipe ini merupakan versi yang lebih tinggi dari dua tipe sebelumnya. MG-995 memiliki konstruksi yang lebih kuat dan tahan lama. Torsinya juga besar sehingga cocok digunakan untuk lengan robot dengan gerakan motorik yang berat. Harga motor ini adalah sekitar 58 ribu Rupiah.
- Operating Voltage: 4.8V to 7.2V
- Max Stall Torque: 11 kg/cm (6V)
- Operating speed : 0.2 s/60� (4.8 V), 0.16 s/60� (6 V)
- Gear Type: Metal
- Rotation : 0�-180�
- Weight of motor : 55 gm
4. RDS-3115
Motor jenis ini banyak dipakai pada project robotika seperti pada robot spider atau humanoid robot. Uniknya, sudut putaran motor ini dapat diatur hingga 270 �. Harga motor ini cukup mahal, yaitu sekitar 280 ribu Rupiah.
- Operating Voltage: 4.8V to 6.8V
- Max Stall Torque: 15 kg/cm (6V)
- Gear ratio : 275
- Gear Type: Metal
- Rotation : 0�-270�
- Weight of motor : 63gr
5. Dynamixel Series
Motor servo merk dynamixel adalah servo pabrikan dari Negara Korea Selatan. Servo ini memiliki teknologi paling tinggi dibanding semua type servo diatas. Dynamixel sangat terkenal karena digunakan sebagai aktuator penggerak robot spider atau Humanoid.
Penutup
Motor servo adalah jenis motor dengan sistem umpan balik sehingga dapat mempertahankan posisinya. Ada banyak motor servo yang beredar di pasaran, sehingga butuh pertimbangan yang matang sebelum membeli motor servo yang sesuai.