Motor Servo dengan Mikrokontroler 8051 - Prinsip Kerja dan Antarmuka
Motor servo adalah perangkat mekanis mandiri yang digunakan untuk
mengontrol mesin dengan presisi tinggi. Ini ditemukan di banyak aplikasi
dari mainan hingga sistem otomasi industri. Ada berbagai jenis motor,
tetapi motor servo dirancang khusus untuk posisi sudut tertentu untuk
mengendalikan mesin.
Biasanya motor servo digunakan untuk mengontrol gerakan sudut antara 0° hingga 180° dan 0° hingga 90°. Prinsip kerja motor servo berdasarkan PWM (pulsa modulasi lebar).
Prinsip dan operasi kerja motor servo sangat sederhana, terdiri dari tiga kabel di mana dua di antaranya (Hitam dan merah) digunakan untuk memberikan daya dan kabel ketiga digunakan untuk memberikan sinyal kontrol. Gelombang PWM (Pulse Width Modulated) digunakan sebagai sinyal kontrol dan posisi sudut ditentukan oleh lebar pulsa pada input kontrol.
Pada artikel ini, kami menggunakan motor servo yang memiliki sudut rotasi dari 0-180° dan posisi sudut dapat dikontrol dengan memvariasikan siklus kerja antara 1ms hingga 2ms.
Di sini motor servo berinteraksi dengan mikrokontroler 8051, kabel hitam terhubung ke pin ground dan motor mendapatkan daya dari kabel merah. Kontrol motor servo terhubung port 0 dari 8051 mikrokontroler.
Osilator kristal 11.0592MHz digunakan untuk menyediakan clock pulsa ke mikrokontroler dan Kapasitor keramik 22pf digunakan untuk menstabilkan operasi kristal. Kapasitor 10KΩ dan 10 uF digunakan untuk menyediakan daya untuk reset ke mikrokontroler.
Sbit servomotor_pin=P0^5;
Void delay (unsigned int);
Void servo_delay (unsigned int);
Void main()
{
Servomotor_pin=0x00;
Do
{
// turn to 0°
Servomotor_pin=0x01;
Sevo_delay(50);
Servomotor_pin=0x00;
Delay(1000);
//turn to 90 degrees
Servomotor_pin=0x01;
Sevo_delay(82);
Servomotor_pin=0x00;
Delay(1000);
//turn to 180 degrees
Servomotor_pin=0x01;
Sevo_delay(110);
Servomotor_pin=0x00;
Delay(1000);
While(1);
}
}
Void delay(unsigned int a)
{
Unsigned int p;
For(p=0;p<a;p++)
For(p=0;p<250;p++);
}
Void servo_delay (unsigned int a)
{
Unsigned int p;
For(p=0;p<a;p++)
For(p=0;p<250;p++);
}
Motor DC menghasilkan tenaga dari baterai dan dijalankan pada kecepatan tinggi dan torsi rendah. Kami merakit poros dan gear yang terhubung ke motor DC maka kami dapat menambah dan mengurangi kecepatan motor secara bertahap.
Sensor posisi merasakan lokasi poros dari posisi tetapnya dan mengirimkan informasi ke rangkaian kontrol. Rangkaian kontrol menerjemahkan sinyal sesuai dari sensor posisi dan membandingkan lokasi aktual motor dengan posisi yang disukai dan karenanya mengontrol arah putaran motor DC untuk mendapatkan posisi yang diperlukan. Secara umum motor servo membutuhkan supply DC 4.8V hingga 6 V.
Sumber waktu disediakan oleh Osilator kristal. Rangkaian motor servo yang dirancang dihubungkan ke komputer dengan bantuan kabel serial dan level shifter kemudian buka perangkat lunak 'Hyper Terminal' di PC untuk memilih selir komputer.
Setelah perintah dikirim dari komputer pribadi (PC) ke mikrokontroler melalui terminal hiper dengan level shifter, mikrokontroler memperoleh data ini dan membandingkannya dengan data yang telah ditentukan dan menghasilkan sinyal yang sesuai untuk mengaktifkan driver motor untuk menggerakkannya di kecepatan yang diinginkan.
Banyak proyek mikrokontroler yang dikembangkan berdasarkan motor servo seperti robot penyeimbang, helikopter runway, dan sebagainya. Kita dapat menggunakan motor servo untuk tujuan keamanan dengan berinteraksi dengan kamera nirkabel karena kita dapat mengendalikan kamera 360 derajat.
Roda robot mampu berputar secara independen dalam dua cara, yang digerakkan oleh motor servo. Informasi tentang sudut perangkat relatif terhadap ground akan diperoleh dari sensor kemiringan pada perangkat.
Sensor kemiringan dapat berupa accelerometer, sensor gyroscopic, atau sensor Infrared (untuk mengukur jarak ke ground). Sensor mengirimkan informasi ke unit kontrol, yang akan memproses umpan balik menggunakan algoritma dasar proporsional, integral, derivatif (PID) untuk menghasilkan sinyal kontrol posisi kompensasi ke motor servo untuk menyeimbangkan perangkat.
Biasanya motor servo digunakan untuk mengontrol gerakan sudut antara 0° hingga 180° dan 0° hingga 90°. Prinsip kerja motor servo berdasarkan PWM (pulsa modulasi lebar).
Antarmuka Motor Servo dengan Mikrokontroler 8051
Motor Servo adalah salah satu motor yang paling umum digunakan untuk pergerakan sudut yang tepat. Kelebihan menggunakan motor servo adalah posisi sudut motor dapat dikontrol tanpa mekanisme umpan balik. Motor servo biasanya digunakan dalam aplikasi komersial dan industri. Mereka juga banyak digunakan dalam sistem penggerak seperti robot, pesawat terbang, dll.Prinsip dan operasi kerja motor servo sangat sederhana, terdiri dari tiga kabel di mana dua di antaranya (Hitam dan merah) digunakan untuk memberikan daya dan kabel ketiga digunakan untuk memberikan sinyal kontrol. Gelombang PWM (Pulse Width Modulated) digunakan sebagai sinyal kontrol dan posisi sudut ditentukan oleh lebar pulsa pada input kontrol.
Pada artikel ini, kami menggunakan motor servo yang memiliki sudut rotasi dari 0-180° dan posisi sudut dapat dikontrol dengan memvariasikan siklus kerja antara 1ms hingga 2ms.
Di sini motor servo berinteraksi dengan mikrokontroler 8051, kabel hitam terhubung ke pin ground dan motor mendapatkan daya dari kabel merah. Kontrol motor servo terhubung port 0 dari 8051 mikrokontroler.
Osilator kristal 11.0592MHz digunakan untuk menyediakan clock pulsa ke mikrokontroler dan Kapasitor keramik 22pf digunakan untuk menstabilkan operasi kristal. Kapasitor 10KΩ dan 10 uF digunakan untuk menyediakan daya untuk reset ke mikrokontroler.
Mengontrol Motor Servo dengan Rotasi sudut
Prinsip kerja motor servo terutama tergantung pada siklus kerja. Ia menggunakan gelombang PWM sebagai sinyal kontrol. Sudut rotasi ditentukan oleh lebar pulsa pin kontrol. Di sini motor servo digunakan untuk sudut rotasi dari 0 hingga 180 derajat. Kita dapat mengontrol posisi sudut yang tepat dengan memvariasikan pulsa antara 1ms hingga 2ms.Pemrograman Motor Servo Dengan rotasi sudut
#include<reg51.h>Sbit servomotor_pin=P0^5;
Void delay (unsigned int);
Void servo_delay (unsigned int);
Void main()
{
Servomotor_pin=0x00;
Do
{
// turn to 0°
Servomotor_pin=0x01;
Sevo_delay(50);
Servomotor_pin=0x00;
Delay(1000);
//turn to 90 degrees
Servomotor_pin=0x01;
Sevo_delay(82);
Servomotor_pin=0x00;
Delay(1000);
//turn to 180 degrees
Servomotor_pin=0x01;
Sevo_delay(110);
Servomotor_pin=0x00;
Delay(1000);
While(1);
}
}
Void delay(unsigned int a)
{
Unsigned int p;
For(p=0;p<a;p++)
For(p=0;p<250;p++);
}
Void servo_delay (unsigned int a)
{
Unsigned int p;
For(p=0;p<a;p++)
For(p=0;p<250;p++);
}
Prinsip Kerja Motor Servo
Prinsip kerja motor servo terutama tergantung pada 'kaidah tangan kiri Fleming'. Pada dasarnya motor servo disesuaikan dengan motor DC, sensor posisi, pengurangan Gear, dan rangkaian elektronik.Motor DC menghasilkan tenaga dari baterai dan dijalankan pada kecepatan tinggi dan torsi rendah. Kami merakit poros dan gear yang terhubung ke motor DC maka kami dapat menambah dan mengurangi kecepatan motor secara bertahap.
Sensor posisi merasakan lokasi poros dari posisi tetapnya dan mengirimkan informasi ke rangkaian kontrol. Rangkaian kontrol menerjemahkan sinyal sesuai dari sensor posisi dan membandingkan lokasi aktual motor dengan posisi yang disukai dan karenanya mengontrol arah putaran motor DC untuk mendapatkan posisi yang diperlukan. Secara umum motor servo membutuhkan supply DC 4.8V hingga 6 V.
Kontrol Motor Servo dengan Perintah Port Serial
Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk mengendalikan motor servo dengan menggunakan komputer pribadi. Dibutuhkan jalur kontrol tunggal dari mikrokontroler dan jalur input serial, dari port serial komputer pribadi untuk mengirim perintah ke rangkaian.Sumber waktu disediakan oleh Osilator kristal. Rangkaian motor servo yang dirancang dihubungkan ke komputer dengan bantuan kabel serial dan level shifter kemudian buka perangkat lunak 'Hyper Terminal' di PC untuk memilih selir komputer.
Setelah perintah dikirim dari komputer pribadi (PC) ke mikrokontroler melalui terminal hiper dengan level shifter, mikrokontroler memperoleh data ini dan membandingkannya dengan data yang telah ditentukan dan menghasilkan sinyal yang sesuai untuk mengaktifkan driver motor untuk menggerakkannya di kecepatan yang diinginkan.
Banyak proyek mikrokontroler yang dikembangkan berdasarkan motor servo seperti robot penyeimbang, helikopter runway, dan sebagainya. Kita dapat menggunakan motor servo untuk tujuan keamanan dengan berinteraksi dengan kamera nirkabel karena kita dapat mengendalikan kamera 360 derajat.
Robot Penyeimbang Diri
Robot penyeimbang diri mampu menyeimbangkan dirinya dengan bantuan motor servo. Robot ini telah dirakit menggunakan komponen struktural, mekanik, dan elektronik yang menghasilkan platform yang tampak tidak seimbang yang sangat cenderung terjungkir dalam satu pelurusan.Roda robot mampu berputar secara independen dalam dua cara, yang digerakkan oleh motor servo. Informasi tentang sudut perangkat relatif terhadap ground akan diperoleh dari sensor kemiringan pada perangkat.
Sensor kemiringan dapat berupa accelerometer, sensor gyroscopic, atau sensor Infrared (untuk mengukur jarak ke ground). Sensor mengirimkan informasi ke unit kontrol, yang akan memproses umpan balik menggunakan algoritma dasar proporsional, integral, derivatif (PID) untuk menghasilkan sinyal kontrol posisi kompensasi ke motor servo untuk menyeimbangkan perangkat.
Aplikasi Motor Servo
- Motor Servo digunakan dalam mesin Press untuk memotong potongan sesuai ukuran
- Motor Servo digunakan di stasiun pengisian Gula
- Motor Servo digunakan dalam aplikasi Pelabelan
- Motor Servo digunakan sistem Packing dengan fungsi waktu acak
- Motor Servo digunakan di pesawat terbang
Kelebihan Servo Motor
- Jika motor mendapat beban berat, driver akan meningkatkan arus ke coil motor sebagai upaya untuk memutar motor. Terutama, tidak ada kondisi di luar langkah.
- Operasi kecepatan tinggi dimungkinkan oleh motor servo.