4. ALE/PROG
2.6 Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat sebagai aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahanresistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo. Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir dari poros motor servo.
Posisi poros output akan dihasilkan oleh sensor, untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang di inginkan atau belum, dan jika belum, maka kontrol input akan mengirim sinyal kendali untuk membuat posisi poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan. Motor servo biasa digunakan dalam aplikasi-aplikasi di industri, selain itu juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain seperti pada mobil mainan radio kontrol, robot, pesawat, dan lain sebagainya. Ada dua jenis motor servo, yaitu motor servo AC dan DC. Motor servo AC lebih dapat menangani arus yang tinggi atau beban berat, sehingga sering diaplikasikan pada mesin-mesin industri. Sedangkan motor servo DC biasanya lebih cocok untuk digunakan pada aplikasi-aplikasi yang lebih kecil. Dan bila dibedakan menurut rotasinya, umumnya terdapat dua jenis motor servo yang dan terdapat di pasaran, yaitu motor servo rotation 180⁰ dan servo rotation continuous 360⁰.
1) Motor servo standard (servo rotation 180⁰) adalah jenis yang paling umum dari motor servo, dimana putaran poros outputnya terbatas hanya 90⁰
kearah kanan dan 90⁰ kearah kiri. Dengan kata lain total putarannya hanya setengah lingkaran atau 180⁰.
2) Motor servo rotation continuous 360⁰ merupakan jenis motor servo yang sebenarnya sama dengan jenis servo standard, hanya saja perputaran porosnya tanpa batasan atau dengan kata lain dapat berputar terus, baik ke arah kanan maupun kiri. Pada alat Aplikasi Accelerometer pada Penstabil Monopod menggunakan Motor Servo memanfaatkan motor servo DC karena penggunaanya yang praktis dan ditambah keunggulan dari fitur motor servo DC. Motor servo DC memiliki sistem umpan balik tertutup di mana posisi rotor-nya 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 servo.
Keunggulan dari penggunaan motor servo adalah : 1. Tidak bergetar dan tidak ber-resonansi saat beroperasi.
2. Daya yang dihasilkan sebanding dengan ukuran dan berat motor.
3. Penggunaan arus listik sebanding dengan beban yang diberikan.
4. Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai.
5. Tidak berisik saat beroperasi dengan kecepatan tinggi.
Motor pada sebuah motor servo adalah motor DC yang dikendalikan oleh bagian controler, kemudian komponen yang berfungsi sebagai sensor adalah potensiometer yang terhubung pada sistem gearbox pada motor servo. Motor servo dipilih sebagai penggerak pada kaki robot karena motor servo memiliki tenaga atau torsi yang besar, sehingga dapat menggerakan kaki robot dengan beban yang cukup berat. Motor servo pada dasarnya dibuat menggunakan motor DC yang dilengkapi dengan controler dan sensor posisi sehingga dapat memiliki gerakan 0º , 90º , 120º , 180ºatau 360º . Tiap komponen pada motor servo diatas masing-masing memiliki fungsi sebagai controler, driver, sensor, gearbox dan aktuator. Motor pada sebuah motor servo adalah motor DC yang dikendalikan
oleh bagian controler, kemudian komponen yang berfungsi sebagai sensor adalah potensiometer yang terhubung pada sistem gearbox pada motor servo. Servo motor ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan motor dengan torsi yang memadai hingga 13 kg.Pada catu daya 4,8 Volt yang merupakan tegangan minimum untuk mengoperasikan motor ini, kecepatan operasi motor ini mencapai 0,17 detik untuk rotasi 60° (pada catu daya 4,8 Volt tanpa beban), dengan batas stall torque sebesar 9,4 kg.cm. Batas tegangan maksimum sebesar 7,2 Volt, namun dianjurkan untuk membatasi tegangan catu daya pada tingkat 6 Volt. Pada tegangan 6 VDC, motor ini mampu beroperasi dengan kecepatan 0,14 detik per 60° (konsumsi arus tipikalantara 500 mA ~ 900 mA) dengan batas stall torque sebesar 11 kg.cm (konsumsi arus maksimum / stall current 2,5 A).
Jika motor sebagai dikontrol perangkat, terkait dengan mekanisme servo adalah motor DC, maka umumnya dikenal DC Servo Motor. Jika Motor dikendalikan dioperasikan oleh AC, yang disebut AC Servo Motor. Sebuah sistem servo terutama terdiri dari tiga komponen dasar - perangkat dikendalikan, sensor output, sistem umpan balik. Ini adalah sistem kontrol loop tertutup otomatis. di sini sebagai gantinya mengendalikan perangkat dengan menerapkan sinyal input variabel, perangkat dikendalikan oleh sinyal umpan balik yang dihasilkan dengan membandingkan sinyal output dan input referensi sinyal. Ketika sinyal input referensi atau sinyal perintah diterapkan pada sistem, itu dibandingkan dengan sinyal referensi output dari sistem yang dihasilkan oleh keluaran sensor, dan sinyal ketiga yang dihasilkan oleh sistem umpan balik. sinyal ketiga ini bertindak sebagai sinyal input dari perangkat dikendalikan. Ini sinyal input ke perangkat menyajikan selama karena ada perbedaan logis antara sinyal masukan referensi dan sinyal keluaran dari sistem. Setelah perangkat mencapai output yang diinginkan, tidak akan ada perbedaan lagi logis antara sinyal input referensi dan output referensi sinyal dari sistem. Kemudian, sinyal ketiga diproduksi dengan membandingkan ini atas kata sinyal tidak akan tetap cukup untuk mengoperasikan perangkat lebih lanjut Ini tidak lain hanyalah motor listrik sederhana, dikendalikan dengan bantuan mekanisme servo. Jika motor sebagai dikontrol perangkat, terkait dengan mekanisme servo adalah motor DC, maka umumnya
dikenal DC Servo Motor. Jika Motor dikendalikan dioperasikan oleh AC, yang disebut AC Servo Motor.
Sebuah sistem servo terutama terdiri dari tiga komponen dasar - perangkat dikendalikan, sensor output, sistem umpan balik. Ini adalah sistem kontrol loop tertutup otomatis. di sini sebagai gantinya mengendalikan perangkat dengan menerapkan sinyal input variabel, perangkat dikendalikan oleh sinyal umpan balik yang dihasilkan dengan membandingkan sinyal output dan input referensi sinyal.
Ketika sinyal input referensi atau sinyal perintah diterapkan pada sistem, itu dibandingkan dengan sinyal referensi output dari sistem yang dihasilkan oleh keluaran sensor, dan sinyal ketiga yang dihasilkan oleh sistem umpan balik. sinyal ketiga ini bertindak sebagai sinyal input dari perangkat dikendalikan. Ini sinyal input ke perangkat menyajikan selama karena ada perbedaan logis antara sinyal masukan referensi dan sinyal keluaran dari sistem. Setelah perangkat mencapai output yang diinginkan, tidak akan ada Perbedaan lagi logis antara sinyal input referensi dan output referensi sinyal dari sistem. Kemudian, sinyal ketiga diproduksi dengan membandingkan ini atas kata sinyal tidak akan tetap cukup untuk mengoperasikan perangkat lebih lanjut dan untuk menghasilkan
Output lebih lanjut dari sistem sampai sinyal input referensi berikutnya atau perintah sinyal diterapkan ke sistem. Oleh karena itu tugas utama mekanisme servo adalah untuk mempertahankan output dari sistem pada nilai yang diinginkan di hadapan gangguan. Sebuah motor servo pada dasarnya adalah motor DC (dalam beberapa kasus khusus itu adalah AC Motor) bersama dengan beberapa komponen tujuan khusus lainnya yang membuat DC motor servo. Dalam unit servo, akan ditemukan motor DC kecil, potensiometer, pengaturan gigi dan sirkuit cerdas. Sirkuit cerdas bersama dengan potensiometer membuat servo untuk memutar sesuai dengan keinginan, motor DC kecil akan berputar dengan kecepatan tinggi tapi torsi yang dihasilkan oleh rotasi tidak akan cukup untuk bergerak bahkan beban ringan. Di sinilah gigi sistem dalam servomechanism datang ke dalam servo, mekanisme gir akan mengambil kecepatan input tinggi motor (cepat) dan pada output artinya output kecepatan yang lebih lambat dari kecepatan input asli.
Gambar 2.10 Motor Servo
Posisi potensiometer adalah seperti tidak ada sinyal listrik yang dihasilkan di terminal output dari tombol potensiometer. Port output dari potensiometer ini terhubung dengan salah satu terminal masukan dari penguat detektor kesalahan.
Sekarang sinyal listrik diberikan ke terminal masukan lain dari penguat detektor kesalahan. Perbedaan sekarang antara dua sinyal ini, satu berasal dari potensiometer dan lain datang dari sumber eksternal akan diperkuat dalam detektor kesalahan amplifier dan feed motor DC. Sinyal kesalahan diperkuat ini bertindak sebagai daya input dari motor DC dan motor mulai berputar di arah yang diinginkan. Sebagai poros motor berlangsung tombol potensiometer juga berputar seperti yang ditambah dengan poros motor dengan bantuan pengaturan gigi. Sebagai posisi perubahan tombol potensiometer ada akan menjadi sinyal listrik yang dihasilkan di pelabuhan potensiometer.
Sebagai angular posisi knob potensiometer berlangsung output atau umpan balik sinyal meningkatkan. Setelah posisi sudut yang diinginkan dari poros motor potensiometer knob adalah mencapai pada posisi seperti sinyal listrik yang dihasilkan di potensiometer menjadi sama seperti sinyal listrik eksternal diberikan kepada amplifier. Pada ini kondisi, tidak akan ada sinyal output dari amplifier ke input motorik karena tidak ada perbedaan antara sinyal diterapkan eksternal dan sinyal dihasilkan di potensiometer. Sebagai sinyal input ke motor adalah nihil pada saat itu posisi, motor berhenti berputar. Ini adalah bagaimana motor servo konseptual sederhana bekerja.
2.6 LCD (Liquid Cristal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid
Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul.
2.6.1 Material LCD (Liquid Cristal Display)
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Gambar 2.11 Bentuk LCD (Liquid Cristal Display) 2.6.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).
Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mengambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Berikut Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah:
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data sedangkan high baca data.
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah:
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Data yang digunakan relative sangat kecil.
2.6.3 Prinsip Menggunakan LCD
Modul LCD memiliki 3 jalur kontrol yang bernama RS, R/W, dan E. RS digunakan untuk memberitahukan kepada LCD apakah data yang diberikan adalah kata-instruksi (instrction word) atau kata-data (data-word). Jika akan mengirim instruksi maka RS harus dibuat 0, sedangkan untuk mengirim data maka RS harus berlogika 1.
Sementara jalur R/W digunakan untuk memilih operasi Read atau Write.
Read artinya membaca data dari LCD sedangkan Write artinya menuliskan data ke LCD. Dalamn kasus ini kita hanya akan menuliskan data ke LCD, sehingga jalur ini dapat dibuat rendah (logika 0) terus.Terakhir adalah jalur E (Enable), dimana jika dia berlogika tinggi (1) maka proses penulisan ke LCD akan diaktifkan. Kata instruksi yang dikirimkan ke LCD akan memberitahukan apa yang harus dilakukan oleh kontroler LCD.
2.6.4 Pin-pin pada LCD
LCD memiliki pin-pin sebanya 1 sampai 16 pin. Adapun kegunaan masing-masing pin LCD dapat dilihat pada tabel 2.6.4 berikut ini:
Tabel 2.3 Fungsi Pin LCD
Pin ke - Nama Fungsi
1 GND Ground Untuk LCD
2 VCC +5 Volt untuk LCD
3 Vreff Tegangan Pengatur brightness
4 RS Bit pemilih instruksi / data
5 R/W Bit pemilih Read / Write
6 E Bit enable
7 D0 Data Bit 0
8 D1 Data Bit 1
9 D2 Data Bit 2
10 D3 Data Bit 3
11 D4 Data Bit 4
12 D5 Data Bit 5
13 D6 Data Bit 6
14 D7 Data Bit 7
15 Back Light (+) Optional 16 Back Light (-) Optional
BAB III