MODUL PEMBELAJARAN MOTOR SERVO Untuk Sekolah Menengah Kejuruan Edisi Tahun 2017

Transkripsi

1 B U K U S E R I A L R E V I TA L I S A S I S M K M O D U L E L E K T R O N I K A D A N M E K AT R O N I K A MOTOR SERVO O L E H E L M E K I S AT R I A

2 Untuk Sekolah Menengah Kejuruan Edisi Tahun 2017 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN

3 Copyright 2017, Direktorat Pembinaan SMK All rights Reserved Pengarah Direktur Pembinaan SMK Penanggung Jawab Arie Wibowo Khurniawan, S.Si. M.Ak Kasubdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK Ketua Tim Arfah Laidiah Razik, S.H., M.A. Kasi Evaluasi, Subdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK Penyusun Elmeki Satria, S.Pd (SMKN 1 Bukittinggi) Desain dan Tata Letak Rayi Citha Dwisendy, S.Ds ISBN ISBN Penerbit: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Komplek Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Gedung E, Lantai 13 Jalan Jenderal Sudirman, Senayan, Jakarta 10270

4 KATA PENGANTAR KASUBDIT PROGRAM DAN EVALUASI Assalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Salam Sejahtera, Melalui Instruksi Presiden (Inpres) Nomor 9 Tahun 2016 tentang Revitalisasi Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), dunia pendidikan khususnya SMK sangat terbantu karena akan terciptanya sinergi antar instansi dan lembaga terkait sesuai dengan tugas dan fungsi masingmasing dalam usaha mengangkat kualitas SMK. Kehadiran Buku Serial Revitalisasi SMK ini diharapkan dapat memudahkan penyebaran informasi bagaimana tentang Revitalisasi SMK yang baik dan benar kepada seluruh stakeholder sehingga bisa menghasilkan lulusan yang terampil, kreatif, inovatif, tangguh, dan sigap menghadapi tuntutan dunia global yang semakin pesat. Buku Serial Revitalisasi SMK ini juga diharapkan dapat memberikan pelajaran yang berharga bagi para penyelenggara pendidikan Kejuruan, khususnya di Sekolah Menengah Kejuruan untuk mengembangkan pendidikan kejuruan yang semakin relevan dengan kebutuhan masyarakat yang senantiasa berubah dan berkembang sesuai tuntuan dunia usaha dan industri. Tidak dapat dipungkuri bahwa pendidikan kejuruan memiliki peran strategis dalam menghasilkan manusia Indonesia yang terampil dan berkeahlian dalam bidang-bidang yang sesuai dengan kebutuhan. Terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada semua pihak yang terus memberikan kontribusi dan dedikasinya untuk meningkatkan kualitas Sekolah Menengah Kejuruan. Buku ini diharapkan dapat menjadi media informasi terkait upaya peningkatan kualitas lulusan dan mutu Sumber Daya Manusia (SDM) di SMK yang harus dilakukan secara sistematis dan terukur. Wassalamu`alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Jakarta, 2017 Kasubdit Program Dan Evaluasi Direktorat Pembinaan SMK i

5 KATA PENGANTAR PENULIS Bersyukur kepada Tuhan yang Maha Esa penyusun panjatkan dan ucapan terima kasih kepada rekan, pihak festo dan kemdikbud atas tersusunnya modul ini, dengan harapan dapat digunakan sebagai modul untuk siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi Keahlian Teknologi Dan Rekayasa, Teknik Mechatronik. Penerapan kurikulum 2013 mengacu pada paradigma belajar kurikulum abad 21 menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari pengajaran (teaching) menjadi belajar (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada guru (teacherscentered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik (studentcentered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar peserta didik aktif (active learning-cbsa) atau Student Active Learning-SAL. Penyajian modul untuk Mata Pelajaran Sistim Kontrol ini disusun dengan tujuan agar supaya peserta didik dapat melakukan proses pencarian pengetahuan berkenaan dengan materi pelajaran melalui berbagai aktivitas proses sains sebagaimana dilakukan oleh para ilmuwan dalam melakukan eksperimen ilmiah (penerapan scientifik), dengan demikian peserta didik diarahkan untuk menemukan sendiri berbagai fakta, membangun konsep, dan paradigma baru secara mandiri. Stuttgart, 01 April 2017 Penyusun ii

6 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR KASUBDIT PROGRAM DAN EVALUASI... i KATA PENGANTAR PENULIS... ii DAFTAR ISI... ii iii PETA KEDUDUKAN MODUL... viii v GLOSARIUM...ix vi BAB I PENDAHULUAN A. Kompetensi Dasar B. Deskripsi C. Waktu D. Prasyarat E. Petunjuk Penggunaan Modul F. Peta kompetensi H. Tujuan Akhir I. Cek Penguasaa Kompetensi Dasar BAB II PEMBELAJARAN A. RENCANA BELAJAR SISWA B. KEGIATAN BELAJAR a. Kegiatan Pembelajaran ke 1 Jenis-jenis Motor I. Tujuan pembelajaran II. Uraian Materi III. Rangkuman IV. Tugas V. Tes Formatif VI. Kunci Jawaban Formatif VII. Lembar Kerja b. Kegiatan Pembelajaran ke 2 Motor Stepper I. Tujuan pembelajaran II. Uraian Materi III. Rangkuman IV. Tugas V. Tes Formatif VI. Kunci Jawaban Formatif iii

7 VII. Lembar Kerja c. Kegiatan Pembelajaran ke 3 Motor seri, Induksi, dan Motor listrik I. Tujuan Pembelajaran II. Uraian Materi III. Rangkuman IV. Tugas V. Tes Formatif VI. Kunci Jawaban Formatif VII. Lembar Kerja d. Kegiatan Pembelajaran ke 4 Menghitung daya motor listrik I. Tujuan pembelajaran II. Uraian Materi III. Rangkuman IV. Tugas V. Tes Formatif VI. Kunci Jawaban Formatif VII. Lembar Kerja e. Kegiatan Pembelajaran ke 5 Aplikasi Motor servo dengan Mikrokontroler I. Tujuan pembelajaran II. Uraian Materi III. Rangkuman IV. Tugas V. Tes Formatif VI. Kunci Jawaban Formatif VIII. Lembar Kerja BAB III EVALUASI A. Penilaian Pengetahuan B. Penilaian Keterampilan DAFTAR PUSTAKA iv

8 PETA KEDUDUKAN MODUL Teknik Elektronika Teknik Mikroproses or C A E Teknik Pemprograman Teknik Kontrol Teknik Pengendali Daya Robotic Teknologi Mekanik Mekanika dan Elemen Mesin Simulasi Digital Kerja Bengkel Teknik Listrik Pnewmatik dan Hidrolik KIMIA FISIKA Gambar Teknik v

9 GLOSARIUM Motor stepper : perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit Motor servo : sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo H-bridge : 4 (empat) buah saklar yang disusun membentuk huruf H flyback diode : komponen tambahan untuk mencegah terjadinya lompatan tegangan yang dapat mengakibatkan switch terbakar Encoder : perangkat yang mengubah putaran menjadi sekumpulan sinyal digital yang berurutan Pulse width modulation : teknik menghasilkan nilai analog secara digital selain LOW dan HIGH Motor listrik : suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk mengkonversi atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik Rangkaian star delta : rangkaian instalasi motor dengan sambungan bintang segitiga (Y ), atau lebih dikenal dengan nama koneksi star delta vi

10 BAB I PENDAHULUAN 3.1 Memahami gambar symbol, terminologi dan prinsip dasar serta fungsi dari sistem kontrol. 4.1 Memahami jenis disain, kerja, sifat, karakteristik, dan media dari sistem kontrol, serta sistem software teknik kontrol. modul pembelajaran Motor Servo diharapkan dapat membantu peserta didik dalam menguasai sistim control pada suatu PLC yang nantinya akan mengacu pada sistim robotic. Sehingga peserta didik dapt mengathui mengenai mekanisme pengontrolan dari suatu sistim elektronik. Waktu yang diperuntukkan untuk menguasai modul ini adalah sebanyak 66 jam pertemuan. Sebelum mempelajari modul ini siswa diharuskan sudah menguasi pelajaran yang berhubungan dengan CAE, teknik pemprograman dan teknik pengendalian daya. Untuk memperoleh hasil belajar secara maksimal, dalam menggunakan modul ini maka langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain : 1. Bacalah dan pahami dengan seksama uraian-uraian materi yang ada pada masing-masing kegiatan belajar. Bila ada materi yang kurang jelas, peserta diklat dapat bertanya pada instruktur pengampu kegiatan belajar. 1

11 2. Kerjakan setiap tugas formatif (soal latihan) untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah dimiliki terhadap materi-materi yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar. 3. Untuk kegiatan belajar yang terdiri dari teori dan praktik, perhatikanlah hal-hal berikut: A. Perhatikan petunjuk-petunjuk keselamatan kerja yang berlaku. B. Pahami setiap langkah kerja (prosedur praktikum) dengan baik. C. Sebelum melaksanakan praktikum, identifikasi (tentukan) peralatan dan bahan yang diperlukan dengan cermat. D. Gunakan alat sesuai prosedur pemakaian yang benar. E. Untuk melakukan kegiatan praktikum yang belum jelas, harus meminta ijin guru atau instruktur terlebih dahulu. F. Setelah selesai, kembalikan alat dan bahan ke tempat semula G. Jika belum menguasai level materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada instruktur yang mengampu kegiatan pembelajaran yang bersangkutan. Setelah menyelesaikan pembelajaran modul motor servo ini peserta didik dapat: 1. Menunjukkan sikap disiplin dalam bekerja demi menjaga K3 2. Menguasi konsep motor dam pemprograman 2

12 Sebelum melanjutkan kepada kegiatan pembelajaran dalam modul motor servo ini, cobalah untuk menjawab pertanyaan berikut ini 1. Sebutkan bagian-bagian komponen sistem hidrolik? 2. Jelaskan fungsi dan sifat tangki hifrolik? 3. Apa yang dimaksud dengan pompa jenis positive displascemen? 4. Jelaskan dan berikan contoh jenis pompanya? 5. Apa fungsi dari pressure relief valve? Gambarkan simbolnya. 6. Apa fungsi dari throttle check valve? Gambarkan simbolnya. 7. Sebut faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan pipa hidrolik? 8. Apakah yang dimaksud dengan motor DC? 3

13 4

14 BAB II PEMBELAJARAN Kegiatan Pembelajaran 1 : Jenis Motor 6 JP Kegiatan Pembelajaran 2 : Motor Seri 6 JP Kegiatan Pembelajaran 3 : Motor Stepper 12 JP Kegiatan Pembelajaran 4 : Daya Motor Listrik 18 JP Kegiatan Pembelajaran 5 : Aplikasi Motor Servo Peserta didik dapat mengetahui jenis-jenis motor DC 2. Peserta didik dapat menjelaskan tentang Brushed DC Motor Motor DC merupakan jenis motor yang paling sering digunakan di dalam dunia robotika. Salah satu alasannya adalah arah putaran motor DC, baik searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam, dapat dengan mudah dikendalikan. Motor DC terdiri dari beberapa jenis. 3 (tiga) di antaranya adalah: stepper, servo, dan DC biasa. Stepper Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, 5

15 untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa - pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC lainnya. Keunggulannya antara lain adalah: Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop, dan berbalik (perputaran). Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC biasa. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya. Frekuensi putaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas. Motor stepper juga memiliki kelemahan, yaitu: Tidak adanya umpan balik untuk mengetahui terjadinya selisih step. Menghasilkan suara yang sangat berisik saat beroperasi. Torsi berkurang secara drastis seiring dengan bertambahnya kecepatan. Daya yang dihasilkan tidak sebanding dengan ukuran dan berat motor. Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan mengganti motor stepper secara keseluruhan. Penggunaan arus listrik tidak sebanding dengan beban yang diberikan. 6

16 Motor servo adalah sebuah motor DC dengan 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. Keunggulan dari penggunaan motor servo adalah: Tidak bergetar dan tidak ber-resonansi saat beroperasi. Daya yang dihasilkan sebanding dengan ukuran dan berat motor. Penggunaan arus listik sebanding dengan beban yang diberikan. Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai. Tidak berisik saat beroperasi dengan kecepatan tinggi. Selain itu, motor servo juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu: Memerlukan pengaturan yang tepat untuk menstabilkan umpan balik. Motor menjadi tidak terkendali jika encoder tidak memberikan umpan balik. Beban berlebih dalam waktu yang lama dapat merusak motor. 7

17 Motor DC biasa atau sering disebut sebagai motor DC mainan merupakan jenis motor DC yang paling sederhana pengoperasiannya. Cukup dengan memberikan tegangan pada kedua terminalnya, maka motor DC tersebut akan berputar. Jenis motor DC ini sering ditemui pada benda yang hanya sekedar bergerak dan tidak memerlukan pengendalian baik kecepatan maupun posisi. 8

18 Motor DC dengan sikat karbon (brushed DC motor) merupakan rancangan awal sebuah motor listrik. Hingga saat ini, brushed DC motor adalah pilihan utama untuk motor yang memiliki torsi dan kecepatan yang mudah dikendalikan. Keuntungan menggunakan brushed DC motor adalah: Kecepatan putar mudah dikendalikan, Semakin besar tegangan yang diberikan, maka akan semakin cepat putarannya. Semakin kecil tegangan yang diberikan, maka akan semakin lambat putarannya. Dengan kata lain, kecepatan putar berbanding lurus dengan besarnya tegangan. 9

19 Torsi mudah dikendalikan, Semakin besar arus listrik yang disediakan, maka akan semakin kuat torsinya. Semakin kecil arus listrik yang disediakan, maka akan semakin lemah torsinya. Dengan kata lain, torsi berbanding lurus dengan besarnya arus listrik. Kelemahan utama dari brushed DC motor adalah penggantian sikat karbon di dalamnya harus dilakukan secara berkala dan diberi pelumasan yang cukup agar tetap memiliki kinerja yang baik. Arah putaran motor DC dapat diubah dengan membalikkan tegangan yang diberikan pada kutub kutubnya. Misalnya, pada terminal (+) motor dihubungkan dengan kutub (+) catu daya dan pada terminal (-) motor dihubungkan dengan kutub (-) catu daya, maka motor akan berputar searah jarum jam. Sedangkan bila pada terminal (+) motor dihubungkan dengan kutub (-) catu daya dan pada terminal (-) motor dihubungkan dengan kutub (+) catu daya, maka motor akan berputar berlawanan arah jarum jam. Dalam dunia robotika, pertukaran kutub catu daya terhadap terminal motor tidak bisa dilakukan secara manual. Maka dari itu, diperlukan suatu alat yang dapat menukar kutub catu daya terhadap terminal motor secara otomatis. 10

20 H-bridge merupakan 4 (empat) buah saklar yang disusun membentuk huruf H seperti pada Gambar 6 untuk mengubah arus listrik yang mengalir melalui motor guna mengubah arah putarannya. Pengoperasian dari H-bridge dapat ditunjukkan table berikut: Action On Off Off On Motor goes Clockwise Off On On Off Motor goes Counter-clockwise On On Off Off Motor brakes and decelerates Off Off On On Motor brakes and decelerates Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge bisa berupa: 4 (empat) buah SPST switches, 1 (satu) buah DPDT switch, 4 (empat) buah relay, 4 (empat) buah transistor, atau 11

21 4 (empat) buah FET. SPST dan DPDT switch dikendalikan secara manual. Sedangkan relay, transistor, dan FET dikendalikan melalui logic yang dihasilkan oleh mikrokontroler. Flyback Diode Pengendalian aktuator berupa beban induktif, seperti motor, secara fast-switching memerlukan komponen tambahan untuk mencegah terjadinya lompatan tegangan yang dapat mengakibatkan switch terbakar. Komponen tersebut dinamakan flyback diode. Gambar 7 (A) menunjukkan arus listrik mengalir melalui kumparan motor. Ketika saklar terbuka secara tiba tiba dan arus listrik berubah menjadi 0 (nol) secara mendadak (0 < t < 1) seperti pada Gambar 7 (B), maka nilai akan menjadi sangat besar. Karena motor merupakan induktor, maka berlaku yang akan membuat tegangan pada motor menjadi sangat besar. Jika tegangan Vb lebih besar daripada tegangan Va, maka akan terjadi lompatan tegangan melalui saklar yang bisa membuatnya overload. Flyback diode berfungsi untuk mengalihkan tegangan listrik yang masih tersimpan di dalam kumparan motor ke catu 12

22 daya untuk mencegah terjadinya lompatan tegangan yang melewati saklar seperti pada Gambar 7 (C). Voltage comparator merupakan salah satu aplikasi rangkaian op-amp yang membandingkan 2 (dua) buah tegangan untuk menghasilkan suatu nilai logic HIGH atau LOW. Prinsip kerja dari voltage comparator adalah sebagai berikut: Misalnya V1 adalah tegangan refensi sebesar 3v dan V2 adalah tegangan yang Misalnya V1 adalah tegangan refensi sebesar 3v dan V2 adalah tegangan yang akan dibandingkan dengan referensi. Op-amp dihubungkan dengan Vcc = 5v dan Vdd = 0 (ground). Jika V2 bernilai 2v, maka Vout yang akan dihasilkan adalah 5v (Vcc) karena V1 > V2. Dan jika V2 bernilai 4v, maka Vout adalah 0v (Vdd) karena V1 < V2. Jadi, voltage comparator akan mengeluarkan tegangan Vcc pada Vout jika tegangan input pada terminal (+) lebih besar daripada tegangan input pada terminal (-) dan akan mengeluarkan tegangan Vdd pada Vout jika tegangan input pada terminal (-) lebih besar daripada tegangan input pada terminal (+). Encoder merupakan sebuah perangkat yang mengubah putaran menjadi sekumpulan sinyal digital yang berurutan. Posisi dari benda yang berputar 13

23 dapat diketahui dengan menghitung jumlah pulsa yang dihasilkan. Shaft encoder merupakan encoder yang dipasang pada poros dari sebuah motor. Prinsip kerja dari sebuah encoder adalah dengan membaca pancaran sinar melalui piringan bening, yang telah diberi garis terang dan gelap pada bagian tepinya, oleh detektor. Bila detektor tidak menerima pancaran sinar, maka sinyal LOW yang dihasilkan. Bila detektor menerima pancaran sinar, maka sinyal HIGH yang dihasilkan. Secara umum, encoder memiliki 2 buah detektor, A dan B, yang diletakkan sedemikian rupa sehingga sinyal yang dihasilkan oleh kedua detektor tersebut memiliki selisih sebesar 90 derajat. Incremental Encoder Incremental encoder merupakan konfigurasi encoder yang paling sederhana karena hanya terdiri dari 2 channel, A dan B, dan menghasilkan sinyal yang 14

24 dapat diolah menjadi nilai yang selalu naik atau turun. Sinyal yang dihasilkan oleh incremental encoder juga dapat digunakan untuk mengetahui arah putaran dari motor. Untuk mengetahui arah putaran motor, ada 3 parameter yang harus diperhatikan dari sinyal yang dikeluarkan, yaitu: A_last: Sinyal dari channel A sebelum mengalami transisi. A_current: Sinyal dari channel A sesudah mengalami transisi. B: Sinyal dari channel B saat / sesudah mengalami transisi. Sistem pengaturan lup tertutup merupakan sistem pengaturan di mana sinyal keluaran mempunyai pengaruh langsung terhadap sinyal kontrol (aksi kontrol). Pada sistem pengaturan lup tertutup terdapat jaringan umpan balik (feedback). Karenanya sistem pengaturan lup tertutup seringkali disebut sebagai sistem pengaturan umpan balik. Praktisnya, istilah pengaturan lup tertutup dan sistem pengaturan umpan balik dapat saling dipertukarkan penggunaannya. 15

25 Representasi diagram blok dari sistem pengaturan lup tertutup adalah sebagai berikut: Pada sistem pengaturan lup tertutup, sinyal keluaran dari Output Process atau sinyal keluaran terukur dari elemen ukur (biasanya sensor atau transduser) diumpan- balik-kan untuk dibandingkan dengan set-point (Vset). Perbedaan antara sinyal keluaran dan set-point yaitu sinyal kesalahan atau Verror, disajikan ke kontroler (PID) sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki. Jadi, pada sistem pengaturan lup tertutup, keluaran sistem digunakan untuk menentukan sinyal masukan ke Output Process. Discrete PID1 Dicrete PID controller merupakan pendekatan dari persamaan PID analog yang diimplementasikan pada perangkat digital. Berikut ini adalah proses penurunannya dari persamaan PID analog ideal: Untuk mengubahnya menjadi dikrit, diperlukan pendekatan pada bagian integral dan derivative agar dapat dihitung oleh komputer. dan 16

26 menjadi: atau disederhanakan menjadi: Dengan menggunakan persamaan PID diskrit di atas, maka nilai PWM dapat ditentukan untuk mengatur putaran dari motor DC. Pulse width modulation atau PWM merupakan teknik menghasilkan nilai analog secara digital selain LOW dan HIGH. Dalam PWM, dikenal istilah Duty Cycle yang artinya adalah persentasi sinyal HIGH terhadap sinyal LOW dalam satu clock cycle. 17

27 Gambar13 menggambarkan penggunaan Duty Cycle yang berbeda untuk menghasilkan nilai analog secara digital. Jika Duty Cycle = 0%, artinya nilai analog yang dihasilkan adalah. Jika Duty Cycle = 25%, artinya nilai analog yang dihasilkan adalah. Secara singkat, mikrokontroler adalah komputer. Berbeda dengankomputer besar yang multifungsi seperti desktop dan laptop, mikrokontroler hanya berfungsi untuk menjalankan tugas tertentu dan ditanam di dalam sebuah benda lain seperti mesin cuci, mesin jahit, MP3 player, telepon genggam, dan perangkat lainnya yang hanya memiliki fungsi spesifik. 18

28 Sesuai dengan nama-nya, mikrokontroler memiliki ukuran yang sangat kecil sehingga hanya membutuhkan daya yang kecil untuk mengoperasikannnya. Mikrokontroler terdiri dari berbagai jenis dan tipe, diantaranya adalah ATMEGA168-20PU keluaran Atmel dengan spesifikasi utama sebagai berikut: Processor 8-bit 20MHz (max.) Flash memory size 16K 512 bytes PWM channel 6 External interrupt 2 PC interrupt 3 19

29 1. Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit 2. Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo 3. Motor DC biasa atau sering disebut sebagai motor DC mainan merupakan jenis motor DC yang paling sederhana pengoperasiannya. Cukup dengan memberikan tegangan pada kedua terminalnya, maka motor DC tersebut akan berputar. Jenis motor DC ini sering ditemui pada benda yang hanya sekedar bergerak dan tidak memerlukan pengendalian baik kecepatan maupun posisi. coba dicari contoh aplikasi motor DC yang digunakan dalam kehidupan sekitar anda. 1. Tuliskanlah 3 jenis dari motor DC! 2. Apakah yang dimaksud dengan motor servo? 3. Tuliskanlah Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge! 1. 3 jenis motor DC yaitu stepper, servo, dan DC biasa. 2. Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo 3. Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge bisa berupa: 4 (empat) buah SPST switches, 1 (satu) buah DPDT switch, 4 (empat) buah relay, 4 (empat) buah transistor, atau 4 (empat) buah FET. 20

30 1. Tuliskanlah 3 jenis dari motor DC! 2. Apakah yang dimaksud dengan motor servo? 3. Tuliskanlah Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge! Diakhir pembelajaran diharapkan peserta didik dapat memahami jenis-jenis dari motor stapper. 21

31 Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan pulsapulsa digital. Prinsip kerja motor stepper adalah bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit dimana motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor stepper tersebut. Kelebihan Motor Stepper Kelebihan motor stepper dibandingkan dengan motor DC biasa adalah : Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran) Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas. Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Gambar diatas memberikan ilustrasi dari pulsa keluaran pengendali motor stepper dan penerpan pulsa tersebut pada motor stepper untuk menghasilkan arah putaran yang bersesuaian dengan pulsa kendali. 22

32 Berdasarkan struktur rotor dan stator pada motor stepper, maka motor stepper dapat dikategorikan dalam 3 jenis sebagai berikut : Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR): Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan. Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,50 hingga 150 per langkah atau 48 hingga 24 langkah 23

33 setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet : Motor stepper tipe hibrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Motor stepper tipe hibrid memiliki gigigigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe ini paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik. Motor tipe hibrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,60 hingga 0,90 per langkah atau langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe hibrid : 24

34 Berdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu motor stepper unipolar dan motor stepper bipolar. Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dirancang karena hanya memerlukan satu switch / transistor setiap lilitannya. Untuk menjalankan dan menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan pulsa digital yang hanya terdiri atas tegangan positif dan nol (ground) pada salah satu terminal lilitan (wound) motor sementara terminal lainnya dicatu dengan tegangan positif konstan (VM) pada bagian tengah (center tap) dari lilitan seperti pada gambar berikut. 25

35 Untuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang berubahubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Jadi pada setiap terminal lilitan (A & B) harus dihubungkan dengan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan sebaliknya. Karena itu dibutuhkan rangkaian pengendali yang agak lebih kompleks daripada rangkaian pengendali untuk motor unipolar. Motor stepper bipolar memiliki keunggulan dibandingkan dengan motor stepper unipolar dalam hal torsi yang lebih besar untuk ukuran yang sama. 26

36 1. Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan pulsapulsa digital 2. Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik jenis motor stepper 1. Motor Stepper Variable Reluctance (VR) 2. Motor Stepper Permanent Magnet (PM) 3. Motor Stepper Hybrid (HB) 4. Motor Stepper Unipolar 5. Motor Stepper Bipolar Diskusikan dengan teman kelompok praktekmu, dan jelaskan lebih lanjut kegunaan motor stepper di dunia industri. 1. Jelasknlah maksud dari pengertian motor stepper! 27

37 2. Jelaskanlah prinsip kerja dari motor stepper! 3. Tuliskanlah 3 jenis dari motor stepper! 1. Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan pulsapulsa digital 2. Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik jenis motor stepper 1. Motor Stepper Variable Reluctance (VR) 2. Motor Stepper Permanent Magnet (PM) 3. Motor Stepper Hybrid (HB) 4. Motor Stepper Unipolar 5. Motor Stepper Bipolar 1. Jelasknlah maksud dari pengertian motor stepper! 2. Jelaskanlah prinsip kerja dari motor stepper! 3. Tuliskanlah 3 jenis dari motor stepper! 28

38 1. Peserta didik dapat memahami definisi dari motor seri 2. Peserta didik dapat memahami cara membalikkan putaran motor seri 3. Peserta dapat memahami cara membalikkan putaran motor induksi 4. Peserta didik dapat mengetahui penyebab kerusakan motor listrik Motor seri adalah motor DC yang dimana gulungan medan dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo / armature. Sehingga arus medan sama dengan arus dinamo. Motor seri ini memberikan torsi awal yang besar sehingga cocok untuk penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan yang besar, seperti derek dan alat pengangkat hoist. Karena besarnya arus medan sama dengan besarnya arus pada dinamo. Maka belitan atau gulungan medan terbuat dari kawat kuat yang berukuran cukup besar, sehingga mampu untuk membawa arus beban. Ukuran kawat yang besar ini membuat gulungan medan hanya terdiri dari beberapa putaran kawat saja. Perhatikan gambar diagram dari motor DC seri dibawah ini 29

39 Jumlah arus yang melewati belitan menentukan besarnya torsi poros motor yang dihasilkan. Karena medan seri yang terbuat dari konduktor yang berukuran besar sehingga mampu membawa arus yang besar pula, maka torsi yang dihasilkannya pun juga besar. Misalnya, motor starter yang digunakan untuk menghidupkan mesin sebuah mobil adalah motor seri dan mungkin menarik sampai 500 A ketika memutar poros engkol mesin pada pagi hari yang dingin. Motor seri yang digunakan pada crane atau kerekan listrik dapat menarik arus hingga ribuan ampere selama beroperasi. Motor seri dapat beroperasi dengan aman dalam menangani arus yang begitu besar karena motor ini tidak beroperasi untuk periode yang panjang atau lama. Dalam sebagian besar aplikasi, motor hanya beroperasi selama beberapa detik. Bayangkan saja, berapa lama motor starter pada mobil harus beroperasi untuk menghidupkan mesin mobil. Prinsip dasar motor seri mudah dimengerti. Ketika tegangan tersedia, arus mulai mengalir dari terminal catu daya negatif ke gulungan medan dan dinamo. Pada saat itu dinamo tidak langsung berputar, dan satu-satunya hambatan pada rangkaian ini adalah konduktor yang digunakan pada gulungan medan dan dinamo. Dan hal ini membuat motor menarik sejumlah besar arus dari catu daya. Ketika arus mulai mengalir ke gulungan medan dan dinamo, akan menimbulkan medan magnet. Dan saat arus yang mengalir begitu besar, akan menyebabkan kumparan mencapai kejenuhan dan akan menghasilkan medan magnet terkuat. Kekuatan dari medan magnet memberikan torsi terbesar pada poros angker/armature. Torsi yang besar menyebabkan angker berputar dengan jumlah daya maksimum. Ketika angker mulai berputar, maka tegangan akan dihasilkan. Konsep ini sulit dimengerti karena angker/armature merupakan bagian dari motor saat ini. Perlu untuk diingat dari teori-teori dasar magnet, bahwa setiap medan magnet melewati kumparan maka arus akan dihasilkan. Semakin kuat medan magnet atau semakin cepat kumparan melewati garis fluks, maka lebih banyak arus yang dihasilkan/ditimbulkan. Ketika angker mulai berputar, maka akan menghasilkan tegangan dengan polaritas yang berlawanan dengan yang ada pada power 30

40 supply. Tegangan ini disebut tegangan kembali atau counter EMF. Efek keseluruhan dari tegangan ini adalah hal ini akan mengurangi tegangan supply sehingga gulungan motor melihat potensi tegangan yang lebih kecil. Jika motor seri kehilangan sedikit arus, kecepatan motor akan semakin meningkat. Semakin mengurangnya arus ini juga berarti semakin mengurangnya torsi motor, sedangkan kecepatan motor akan semakin meningkat. Karena beban bergerak ketika angker mulai menambah kecepatan, maka aplikasi hanya akan membutuhkan sedikit torsi untuk menjaga beban bergerak. Dan ini akan menguntungkan motor karena secara otomatis mengurangi arus motor ketika beban mulai bergerak. Hal ini juga berarti mengurangi sedikit penumpukan panas pada motor. Kondisi seperti ini dapat menyebabkan masalah jika motor seri kehilangan beban. Beban bisa saja hilang karena beberapa sebab, seperti poros atau shaft motor patah misalnya. Ketika hal seperti ini terjadi, arus beban akan jatuh ke minimum, jumlah tegangan kembali yang ditimbulkan angker akan berkurang. Dan ketika angker tidak menghasilkan tegangan kembali(emf back) yang cukup, dan ketika beban tidak lagi menjadi penahan pada poros motor, angker akan mulai berputar lebih cepat dan lebih cepat. Ini akan terus meningkatkan kecepatan rotasi sampai beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi. Ketika angker berputar dalam kecepatan sangat tinggi dan tidak terkendali, motor tidak akan dapat bertahan dan akan mengalami kerusakan parah. Kondisi seperti ini disebut pelarian(runaway). Dan karena itulah mengapa motor DC seri harus memiliki beberapa jenis proteksi pelarian (runaway protection). Sebuah saklar sentrifugal dapat dihubungkan ke motor untuk memutus daya(de-energy) kumparan starter motor jika rpm motor melebihi batas yang telah ditetapkan. Proteksi dengan sensor juga dapat dilakukan untuk memutus daya rangkaian jika arus drop atau menurun sementara tegangan penuh tetap mengalir pada motor. Bagian paling penting untuk diingat tentang motor seri adalah hal sulit untuk mengontrol rpm atau kecepatan dengan cara eksternal karena kecepatannya tergantung atau ditentukan dari ukuran beban. (Dalam beberapa motor seri yang lebih kecil, kecepatan dapat dikontrol dengan memasang rheostat secara seri dengan tegangan suplai untuk mengontrol tegangan yang masuk ke motor dengan cara resistansi). 31

41 Gambar kurva dibawah ini menunjukkan hubungan antara kecepatan motor seri dengan arus dinamo. Dari gambar ini bisa terlihat ketika arus rendah, kecepatan motor akan maksimum. Dan ketika arus meningkat, kecepatan motor akan menurun. Dari kurva ini juga dapat dilihat bahwa motor seri ini akan mengalami runaway atau pelarian (kecepatan meningkat tak terkendali) jika arus dinamo turun menjadi nol. (penting untuk diingat bahwa motor DC yang lebih besar yang biasa digunakan di industri, dalam setiap kerugian gesekan yang terjadi akan sedikit membatasi kecepatan tertinggi). Arah putaran motor seri ini dapat diubah atau dibalik dengan merubah polaritas salah satu gulungan baik itu angker atau gulungan medan. Penting untuk diingat bahwa jika anda hanya mengubah polaritas tegangan, maka itu sama saja dengan mengubah polaritas dari kedua gulungan (angker dan medan) dan arah putaran motor akan tetap sama 32

42 Karena hanya polaritas satu gulungan yang dibalik, gulungan angker/armature yang biasanya dibalik karena lebih mudah hanya dengan membalik polaritas sikat(brush). Membalik putaran motor biasanya juga dengan mengubah kabel sehingga polaritas gulungan angker berubah dan arah putaran motor juga berubah. Pada gambar diagram dibawah ini terlihat terminal angker ditandai dengan A1 dan A2 sedangkan terminal medan ditandai dengan S1 dan S2. Dari gambar diagram diatas terlihat ketika motor berputar maju(forward), kontak F menutup dan kontak R tetap terbuka, sehingga menghubungkan catu daya positif dengan terminal angker A1 dan terminal angker A2 terhubung dengan terminal medan S1 dimana ujung terminal yang satunya (S2) terhubung dengan catu daya negatif. Sedangkan ketika motor berputar mundur (reverse), kontak R menutup dan kontak F terbuka, sehingga membalik polaritas angker, dimana A2 kini terhubung dengan catu daya positif dan A1 terhubung dengan terminal medan S1-S2 yang terhubung dengan catu daya negatif. Dan dari rangkaian diagram kontrolnya terlihat sama saja dengan diagram kontrol forward reverse biasanya Motor induksi 3 fasa adalah motor yang paling populer atau paling banyak digunakan dalam penggerak mesin-mesin di industri. Seperti penggerak pada pompa, conveyor, kompresor, blower, dan lain-lain. Hal itu mungkin dikarenakan 33

43 motor induksi ini mempunyai beberapa keunggulan yang tidak dimiliki oleh motormotor jenis yang lain, seperti ; kontruksinya yang sederhana, tahan lama, perawatannya mudah, dan punya efisiensi yang tinggi. Rangkaian star delta adalah rangkaian instalasi motor dengan sambungan bintang segitiga (Y ), atau lebih dikenal dengan nama koneksi star delta. Fungsi dari koneksi star delta adalah untuk menurunkan atau mengurangi besarnya arus start motor. Semakin besar tegangan maka arus akan semakin kecil begitu sebaliknya semakin kecil tegangan maka arus akan semakin besar. Bagaimana itu terjadi?untuk menjawab itu kita harus tahu dulu, hubungan antara daya ( P ), tegangan( V ), dan arus ( I ). Dari rumus diatas tentu kita sudah mengerti. Jika kita hitung berapa besarnya arus ( I ), dengan daya (P) yang sama, dibagi dengan tegangan(v) yang berbeda. Tentu saja hasilnya sudah bisa ditebak, dengan tegangan yang besar maka arus akan kecil, begitu juga sebaliknya. Lalu apa hubungannya rumus diatas dengan rangkaian star delta? Pada koneksi star delta ada perbedaan antara besarnya tegangan pada koneksi star dan besarnya tegangan pada koneksi delta. Gambar 25 bisa menjadi patokan bagaimana melihat koneksi star delta yang benar dan salah. Contohnya: perhatikan gambar pada sebuah rangkaian daya star delta kita bisa melihat pada koneksi starnya apakah mirip dengan star/bintang, dan pada koneksi deltanya apakah mirip delta/segitiga seperti 34

44 gambar koneksi star delta diatas. Jika itu mirip atau sama bisa dipastikan rangkaian daya itu benar. Dan juga perlu diingat jika ingin membalik putaran motor pada rangkaian star delta dengan membalik salah satu tegangan maka anda juga harus membalik salah satu tegangan pada satu sisi yang lain. Jika pemasangan instalasi motor itu harus sesuai standar yang ditentukan agar tidak terjadi hasil yang tidak diinginkan seperti lilitan motor terbakar dikarenakan phase loss, hubungan singkat atau sebab-sebab lainnya. Khususnya kita harus berhati-hati pada motor yang label terminalnya sudah hilang atau motor hasil repairan/perbaikan yang mungkin sudah tidak sesuai lagi antara terminal dan lilitannya. Jadi kita harus bisa tentukan dulu mana U1U2, V1V2, dan W1W2 35

45 Untuk membalik arah putaran motor induksi 3 fasa adalah dengan membalik salah satu polaritas tegangan yang masuk ke motor. coba perhatikan gambar dibawah ini Pada gambar diatas terlihat kalau motor akan berputar ke kanan (forward) jika terminal belitan/winding motor menerima tegangan RST dengan R terhubung dengan U, S terhubung dengan V dan T terhubung dengan W. Dan motor akan berputar ke arah sebaliknya (reverse) jika terminal winding motor menerima 36

46 tegangan RST dengan R terhubung dengan U, S terhubung dengan W dan T terhubung dengan V. Dengan kata lain tegangan RST dibalik menjadi RTS. Membalik dengan polaritas yang lain juga bisa, seperti R dengan S, atau R dengan T. Untuk mengubah atau membalik polaritas tegangan RST itu biasanya digunakan rangkaian pengendali mekanik dan magnetik yaitu rangkaian kontaktor. Dan sebagai pengaman motor dipasang juga pelindung motor (thermal overload). Perhatikan gambar diagram utama/daya forward reverse berikut ini. Gambar diatas menunjukkan bahwa motor akan berputar ke kanan(forward), jika K1 bekerja. Saat kontaktor 1 bekerja, tegangan RST akan masuk ke motor secara berurutan. Dan gambar diatas juga menjelaskan kalau motor akan berputar ke kiri(reverse), jika K2(kontaktor 2) bekerja. Saat K2 bekerja maka polaritas tegangan RST yang masuk kemotor akan dibalik menjadi TSR.(lihat gambar diatas).dan yang terjadi adalah motor akan berputar ke kiri. Untuk mengatur atau mengendalikan kedua kontaktor tersebut diperlukan rangkaian kontrol forward reverse. Dan dibawah ini adalah diagram rangkaian 37

47 kontrol forward reverse. Perhatikan gambar berikut, dan pahami bagaimana cara kerjanya. Tegangan kerja koil kontaktor pada gambar rangkaian kontrol diatas adalah 220VAC. Sehingga gambar diatas mendapatkan catu daya fasa(r) dan nol(n). Namun biasanya juga digunakan kontaktor dengan koil kerja 380VAC, jadi harus diberi catu daya dengan tegangan line(fasa-fasa). Tegangan line disini berarti R- S,R-T atau S-T. Pemberian tegangan ini sebenarnya tergantung dari koil kontaktornya karena bisa juga tegangan kerja koil itu 100V,200V dan sebagainya. Pada gambar diatas terlihat bahwa arus listrik akan mengalir dan mengaktifkan K1 jika tombol ON1 ditekan. Meskipun ON1 dilepas K1 akan tetap aktif, hal ini dikarenakan ada interlock dari kontak bantu NO(K1) yang dipasang pararel dengan ON1. Sehingga arus listrik tetap mengalir ke koil kontaktor lewat kontak bantu NO(K1) tersebut. Saat K1 aktif hal ini berarti motor berputar ke kanan(forward). Dari gambar diatas juga terlihat adanya kontak bantu NC(K1) 38

48 yang dipasang secara seri dengan koil K2, dan sebaliknya kontak bantu NC(K2) yang dipasang seri denga koil K1. Kontak bantu NC disini berfungsi sebagai interlock pengaman. Misalnya, jika ON1 ditekan dan K1 aktif (motor berputar forward), meskipun ON2 ditekan maka arus listrik tidak akan mengalir ke koil K2, karena NC(K1) tersebut telah membuka. Dan untuk membalik putaran(reverse), maka harus ditekan tombol OFF terlebih dahulu, sehingga K1 off dan tombol ON2 sekarang bisa ditekan untuk mengaktifkan koil K2. Sehingga motor bisa berputar ke kiri (reverse) Membalikkan putaran motor kapasitor satu fasa Motor capasitor merupakan motor listrik AC satu fasa. Motor capasitor ini biasa kita jumpai pada pompa air, kompresor AC, mesin cuci, dan lain sebagainya. Konstruksi pada motor capasitor ini sangat sederhana dan berdaya kecil dengan tegangan 220VAC. Stator motor capasitor ini hanya terdiri dari 2 kumparan/lilitan. Satu kumparan utama dan satu kumparan bantu. Motor ini memiliki capasitor yang dihubungkan secara seri dengan belitan bantu dan pararel dengan belitan utama. Fungsi dari kapasitor itu sendiri adalah untuk memperbesar kopel atau torsi start awal, mengurangi arus start awal motor, serta mempertajam pergeseran beda fasa antara belitan utama dan belitan bantu hingga mendekati 90⁰. Untuk membalik atau merubah putaran motor ini sangat mudah, yaitu hanya dengan membalik polaritas kumparan utama atau kumparan bantu. untuk lebih jelasnya, lihat pada gambar dibawah berikut ini : 39

49 Penting untuk diingat, bahwa ketika anda ingin mengubah atau membalik arah putaran motor dengan membalik polaritas tegangan, maka itu sama saja dengan 40

50 anda membalik kedua polaritas gulungan utama dan gulungan bantu. Dan hasilnya arah putaran motor akan tetap sama atau tidak berubah. Kebanyakan kerusakan dari motor listrik disebabkan oleh beberapa faktor seperti : Panas, Kotor, Lembab, Vibrasi, dan Kualitas dari sumber listrik. Dengan mengetahui beberapa faktor penyebab kerusakan motor tersebut kita dapat mengurangi atau mengeliminir jumlah kerusakan, kerugian, dan ongkos perbaikan. Sehingga menurunkan biaya (cost down) operasional tentunya dalam hal maintenance motor/mesin itu sendiri. Faktor kerusakan dapat dibagi menurut beberpa faktor seperti : 1. Dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan : kerusakan dari luar motor : kualitas sumber tenaga listrik, kondisi lingkugan panas/lembab/tidak ada ventilasi, kondisi beban kerusakan dari dalam motor : aging/penuaan, life time seperti dari bearing, rotor atau dari stator itu sendiri 2. Dibagi menurut jenis faktor kerusakan Kerusakan karena listrik(kualitas listrik) : Hilangnya salah satu tegangan/voltage tidak balance,kebanyakan lilitan motor akan terbakar karena motor akan mengalami panas yang 41

51 berlebihan(over heating) yang disebabkan oleh over current karena hilangnya salah satu tegangan phasa. untuk mengatasi faktor kerusakan ini bisa memakai protector relay seperti TOR/OCR(Over Current Relay) untuk mematikan sistem. Untuk kasus yang ini tidak akan berpengaruh pada motor yang sistem kontrolnya memakai inverter karena inverter juga bisa menjadi protector pada motor namun juga dapat memperpendek umur/life time dari inverter itu sendiri. under/over voltage dapat menimbulakan overheating didalam winding, berakibat umur motor menjadi pendek. Voltage spike akibat power swicthing atau serangan halilintar (lightning strikes) juga menyebabkan kerusakan isolasi winding. Kualitas suply tenaga sangat menentukan umur motor listrik, maka hal-hal diatas memang harus dihindari dengan cara menjaga kualitas listrik/mematikan sistem dari motor listrik tersebut. 3. Kerusakan mekanis. Panas /over-heating:penyebab terbesar kerusakan motor sehingga motor tidak dapat mencapai umur pakai yang seharusnya ialah over-heating atau panas berlebihan, Setiap mengalami Kenaikan temperature 10 derajat, dari temperature normalnya, berakibat memotong umur motor 50%, meskipun kenaikan terjadi hanya sementara. 4. Sebab over heating Memilih motor terlalu kecil, sehingga motor harus menderita over-current, berarti kondisi operasinya lebih panas. Tetapi jika memilh motor terlalu besar berakibat pemakaian listrik tidak efisien berarti pemborosan. Sistem starting, kebanyakan motor dipasang dengan direct starting. sistem ini menimbulkan arus Starting-current terlampau besar (3 kali lebih), sehingga menimbulkan panas yang besar, lebih2 jika sering start-stop. Untuk itu perlu dipasang sistem start al: star-delta, fluid-couplig, pengubahfrequensi,dll Start-stop terlalu sering tanpa memperhartikan jedah antar waktu start sangat menimbulkan kerusakan. (lihat tabel minmum jedah waktu) Environment ambient temperature tinggi,, mengakibatkan operating temperture motor lebih tinggi dari seharusnya. 42

52 Ventilasi ruang kurang bagus menimbulkan system pendinginan motor tidak baik. Mengakibatkan operating temperature motor naik. Kondisi motor: fan rusak, body motor kotor, saluran pendingin buntu/kotor dll. Kondisi beban : kopling misaligment, beban terlalu besar, beban tidak normal, 5. Kotor,Debu / Kotoran yg terakumulasi akan merusak komponen listrk maupun mekanical. Umumnya terakumulasi pada permukaan badan motor, saluran pendinginan, fan mengakibatkan pendinginan terganggu dan panasan motor berlebih. Motor type ODP, kotoran debu masuk dan terkumpul kedalam winding menimbulkan kerusakan isolasi / winding. 6. Moisture / lembab, Lembab atau embun juga merusak komponen listrik dan mekanikal, yang mengakibatkan pengkaratan pada poros, bearing, rotor, stator, laminasi. Jika penetrasi ke isolasi mengkaibatkan degradasi isolasi dan rusak. 7. Vibrasi,Vibrasi merupakan indikasi bahwa kondisi motor sedang mengalami masalah. Besar Vibrasi yang melebih harga yang diijinkan dapat menyebabkan kerusakan yang lebih parah. Sumber vibrasi dapat dari motor atau dari mesin yang digerakan (load) bahkan mungkin juga dari kedua2nya. Sebab vibrasi antara lain dari kondisi: Misalignment motor terhadap load(mesin yang digerkakkan/beban) Kendor pada fondasi nya Motor atau load Kondisi Soft-foot pada fondasi nya Motor atau load Rotor unbalance ( Motor atau load) Bearing aus atau rusak, meyebabkan poros berputar tidak sentris. Akumulasi karat atau kotoran pada komponen putar (rotor) Sewaktu memasang rotor/bearing motor sehabis overhaul/rewinding tidak aligment. 8. Beberapa sebab lain: Pemilihan pelumas harus sesuai specifikasi, penggantian/penambahan dilakukan dan terjadwal dengan baik. Pemilihan dan pemeliharaan kopling sama pentingnya dengan komponen lain. pemasangan bearing dan komponen lain harus sesuai dengan standard. 43

53 Setelah kita mengetahui beberapa sebab kerusakan, kita dapat merencanakan program pemeliharaan dan langkah pelaksanaan yang sesuai dan terjadwal untuk menambah umur dari motor listrik tersebut. 1. Motor seri adalah motor DC yang dimana gulungan medan dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo / armature. Sehingga arus medan sama dengan arus dinamo. Motor seri ini memberikan torsi awal yang besar sehingga cocok untuk penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan yang besar, seperti derek dan alat pengangkat hoist 2. Arah putaran motor seri ini dapat diubah atau dibalik dengan merubah polaritas salah satu gulungan baik itu angker atau gulungan medan. Penting untuk diingat bahwa jika anda hanya mengubah polaritas tegangan, maka itu sama saja dengan mengubah polaritas dari kedua gulungan (angker dan medan) dan arah putaran motor akan tetap sama 3. Kebanyakan kerusakan dari motor listrik disebabkan oleh beberapa faktor seperti : Panas, Kotor, Lembab, Vibrasi, dan Kualitas dari sumber listrik 4. Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan : kerusakan dari luar motor : kualitas sumber tenaga listrik, kondisi lingkugan panas/lembab/tidak ada ventilasi, kondisi beban kerusakan dari dalam motor : aging/penuaan, life time seperti dari bearing, rotor atau dari stator itu sendiri Gambarkanlah pada kertas HVS ukuran A4 Diagram forward reverse motor seri!. 1. Apakah yang dimaksud dengan motor seri? Jelaskan! 2. Bagaimanakah cara membalik putaran motor DC seri? 3. Tuliskanlah Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan! 44

54 1. Motor seri adalah motor DC yang dimana gulungan medan dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo / armature. Sehingga arus medan sama dengan arus dinamo. Motor seri ini memberikan torsi awal yang besar sehingga cocok untuk penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan yang besar, seperti derek dan alat pengangkat hoist 2. Arah putaran motor seri ini dapat diubah atau dibalik dengan merubah polaritas salah satu gulungan baik itu angker atau gulungan medan. Penting untuk diingat bahwa jika anda hanya mengubah polaritas tegangan, maka itu sama saja dengan mengubah polaritas dari kedua gulungan (angker dan medan) dan arah putaran motor akan tetap sama. Karena hanya polaritas satu gulungan yang dibalik, gulungan angker/armature yang biasanya dibalik karena lebih mudah hanya dengan membalik polaritas sikat(brush). Membalik putaran motor biasanya juga dengan mengubah kabel sehingga polaritas gulungan angker berubah dan arah putaran motor juga berubah 3. Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan : kerusakan dari luar motor : kualitas sumber tenaga listrik, kondisi lingkugan panas/lembab/tidak ada ventilasi, kondisi beban kerusakan dari dalam motor : aging/penuaan, life time seperti dari bearing, rotor atau dari stator itu sendiri 1. Apakah yang dimaksud dengan motor seri? Jelaskan! 2. Bagaimanakah cara membalik putaran motor DC seri? 45

55 3. Tuliskanlah Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan! Diakhir pembelajaran diharapkan peserta didik dapat menghitung arus, daya, kecepatan dan torsi pada motor listrik. Motor listrik adalah suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk mengkonversi atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Hasil konversi ini atau energi mekanik ini bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti digunakan untuk memompa suatu cairan dari satu tempat ke tempat yang lain pada mesin pompa, untuk meniup udara pada blower, digunakan sebagai kipas angin, dan keperluan keperluan yang lain. Berdasarkan jenis dan karakteristik arus listrik yang masuk dan mekanisme operasinya motor listrik dibedakan menjadi 2, yaitu motor AC, dan motor DC. Namun pada artikel kali ini kita akan membahas sedikit tentang motor AC, beserta cara menghitung arus, daya, dan kecepatan pada motor tersebut. Ada 2 jenis motor pada motor AC, yaitu : 1. Motor sinkron, yaitu motor AC (arus bolak-balik) yang bekerja pada kecepatan tetap atau konstan pada frekuensi tertentu. Kecepatan putaran motor sinkron tidak akan berkurang(tidak slip) meskipun beban bertambah, namun kekurangan motor ini adalah tidak dapat menstart sendiri. Motor ini membutuhkan arus 46

56 searah (DC) yang dihubungkan ke rotor untuk menghasilkan medan magnet rotor. Motor ini disebut motor sinkron karena kutup medan rotor mendapat tarikan dari kutup medan putar stator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama (sinkron). 2. Motor induksi, yaitu motor AC yang paling umum digunakan di industri industri. Pada motor DC arus listrik dihubungkan secara langsung ke rotor melalui sikat-sikat(brushes) dan komutator(commutator). Jadi kita bisa mengatakan motor DC adalah motor konduksi. Sedangkan pada motor AC, rotor tidak menerima sumber listrik secara konduksi tapi dengan induksi. Oleh karena itu motor AC jenis ini disebut juga sebagai motor induksi. Contoh : hitung kecepatan putar motor 4 poles/kutup jika motor dioperasikan dengan frekuensi 50 hz. ns = (120. F)/ P = ( )/ 4 = 1500 rpm Contoh : hitung slip motor jika diketahui kecepatan motor 1420 rpm. Dengan kecepatan sinkron yang sama dengan hasil diatas. % slip = ((ns - n)/ ns) x 100 = (( )/ 1500)x 100 = 5 % φ). 47

57 Menggunakan rumus Contoh. Hitung besarnya arus(ampere) motor dengan daya 1 kw dan tegangan 220V dengan faktor daya 0,88. I = P / V. Cos φ...p = 1 kw = 1000 watt I = 1000/(220. 0,88) = 5 Ampere Mengunakan alat ukur 48

58 1. Putar selector switch pada skala ampere, lihat kapasitas ampere pada MCB atau pada beban untuk menghindari ampere beban lebih besar dari skala ampere pada alat ukur. (ingat : arus beban yang lebih tinggi dari skala alat ukur dapat merusak alat ukur). 2. Pasang tang ampere pada salah satu kabel fasa tersebut. Lihat seperti pada gambar 2 diatas. pengambilan kabel pengukuran bisa setelah kontaktor dan OCR(over current relay) ataupun sebelum kontaktor. Anda bisa juga mengukurnya dari sebelum MCB asalkan tidak ada percabangan beban(pararel). 3. Angka hasil pengukuran arus akan keluar di monitor tang ampere. Gambar nomor Ukur semua atau ketiga kabel fasa tersebut (R, S, T). Dari hasil pengukuran RST tersebut batas toleransi perbedaan antar fasa adalah +0,5 A ~ -0,5A. Jika perbedaan hasil pengukuran antar fasa lebih besar dari itu, maka perlu pengecekan lebih lanjut karena hal itu juga merupakan abnormal. Hal ini terjadi akibat beberapa sebab, seperti: Tegangan listrik RST tidak seimbang, bisa juga disebabkan dari kontaktor, kabel, MCB, ataupun memang dari sumber PLN. Isolasi belitan motor yang sudah jelek, mungkin disebabkan karena sudah lewat lifetime, panas, dan lain-lain. Hambatan atau impedansi(z) dari belitan motor yang tidak seimbang. Jika dari hasil pengukuran arus atau ampere lebih tinggi dari arus nominal yang tertera pada nameplate motor. maka dalam kondisi ini akan sangat berbahaya atau mengancam motor, karena hal ini menyebabkan panas yang bisa berakibat kebakaran pada belitan motor. Kebanyakan hal seperti ini terjadi karena : Bearing seret atau aus, hal ini kemungkinan disebabkan karena; life time, panas, kopling beban tidak center, impeller tidak ballance, dan lain-lain. Beban terlalu berat (overload), disebabkan karena, jammed/macet/menyumbat, daya motor terlalu kecil (salah pilih motor), Phase loss(hilangnya salah satu fasa), kebanyakan hal ini terjadi karena rusaknya kontak utama pada kontaktor, namun biasanya juga terjadi karena diakibatkan dari sumber PLN yang terputus. Memang sebab 49

59 ampere motor naik karena phase losses jarang terjadi namun phase loss inilah yang sangat berbahaya pada motor, karena kerusakan motor yang disebabkan hilangnya salah satu tegangan fasa ini(phase loss) tidak bisa diperkirakan/diduga oleh mekanik. Ketika salah satu tegangan fasa hilang maka dengan seketika ampere motor akan naik dengan drastis, dan dengan seketika pula belitan motor akan terbakar/terputus. Maka dari itu pentingnya sebuah pengaman motor, seperti OCR(Over Current relay) untuk mematikan sistem instalasi motor jika terjadi over current/arus lebih. Untuk mengetahui apa yang menyebabkan arus atau ampere yang begitu tinggi, maka diperlukan pengecekan satu-persatu. Berikut ini adalah langkahlangkah yang harus diambil bila hasil pengukuran ampere motor abnormal (ampere tinggi /over current): 1. Matikan motor atau mesin, matikan juga MCB motor tersebut demi keselamatan. 2. Cek sumber tegangan RST yang masuk ke motor,(gunakan ohm meter untuk mengetahui kondisi kontaktor, kabel, dan motor), jika tidak ada masalah dengan sumber tegangan motor, dan motor, lanjutkan dengan mengecek sebab-sebab mekanis, 3. Lepaskan motor dari beban (seperti; mesin, impeller, pompa, kompresor, atau beban-beban motor lainnya). 4. Jalankan motor tanpa beban secara manual dengan tangan, apa putaran motor seret atau terdengar suara bearing yang rusak. Kerusakan bearing yang tidak terlalu parah, tidak akan mengeluarkan suara yang keras, sehingga diperlukan alat bantu stetoskop. Jika tidak punya stetoskop, coba jalankan motor tanpa beban dengan tegangan listrik secara hati-hati (awas bahaya putaran motor). lalu perhatikan suara motor kembali, panas pada body motor, dan ampere motor yang tanpa beban ini. jika tidak ada masalah di motor, lanjutkan pengecekan pada beban atau mesin. 5. Pengecekan beban ini, tidak bisa dijelaskan secara rinci karena tergantung dari jenis beban. 50

60 Jika pada beban impeller, apakah impellernya seimbang? perlu diketahui, impeller yang tidak seimbang mengakibatkan motor panas, bearing rusak dan arus meningkat. Jika pada beban conveyor,apakah jalannya conveyor berat? apakah conveyornya tidak macet,? Apa jalannya conveyor tidak terhambat oleh suatu benda? apa bearing-bearing roll conveyor dalam kondisi baik? Jika pada beban pompa, apa pompa jalannya lancar dan tidak berat? Apa kopling motor dengan pompa center? Dan lain sebagainya. Pengecekan yang sama juga diperlukan pada beban-beban yang lain. Perlu diingat, semakin berat beban untuk berputar, berarti semakin besar daya yang dibutuhkan, Dan dengan daya yang dibutuhkan semakin besar(p) dan dengan tegangan(v) dan faktor daya(cos φ) yang tetap, maka ampere/arus listriklah(i) yang meningkat. Ingat rumus daya aktif, P = V. I. cos φ. Contoh. Hitung daya motor induksi 3 phasa yang memiliki arus 9,5 A dengan tegangan 380V dan faktor daya/ cos φ 0,88. P = 3.V. I. cos φ = 1, ,5. 0,88 = 5495 watt atau dibulatkan jadi 5,5 KW. P output = 3.V. I. eff. cos φ Contoh. Hitung daya output motor jika diketahui seperti data diatas dengan efisiensi motor 90 %. P output = 3.V. I. eff. cos φ = 1, ,5. 0,9. 0,88 = 4946 watt atau dibulatkan jadi 5 KW atau 6,6 HP 51

61 Contoh. Dengan daya input motor 5 KW dan daya output 4,5 KW. Hitung efisiensi daya pada motor tersebut. ᶯ = (Pout / P)x 100% = (4500/5000)x 100% = 90 % Pada motor 1 phasa S (VA) = V. I Pada motor 3 phasa S = 3. V. I Hubungan antara horse power, torsi dan kecepatan. 52

62 Contoh. Hitung berapa torsi motor 10 HP. Dengan kecepatan 1500 rpm. T = (5250. HP)/n = ( )/ 1500 = 35 lb ft = 45,6 Nm T = F. D Dimana : T = torsi motor (dalam lb ft) F = gaya (pon) D = jarak (ft) T = F. D Dimana : T = torsi motor (Nm) F = gaya (Newton) D = jarak (meter) 1 lb ft = 0,1383 kgm =1,305 Nm 1 kgm = 7,233 lb ft = 9,807 Nm 1. Motor listrik adalah suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk mengkonversi atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. 2. Berdasarkan jenis dan karakteristik arus listrik yang masuk dan mekanisme operasinya motor listrik dibedakan menjadi 2, yaitu motor AC, dan motor DC 3. Ada 2 jenis motor pada motor AC, yaitu : a. Motor sinkron, yaitu motor AC (arus bolak-balik) yang bekerja pada kecepatan tetap atau konstan pada frekuensi tertentu b. Motor induksi, yaitu motor AC yang paling umum digunakan di industri industri. Hitunglah berapa kuat arus listrik yg mengalir pada perangkat elektronik yang ada dirumahmu dengan menggunakan ampere tester. 1. Jelaskanlah definisi dari motor listrik! 53

63 2. hitung kecepatan putar motor 4 poles/kutup jika motor dioperasikan dengan frekuensi 25 hz 1. Motor listrik adalah suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk mengkonversi atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik 2. Diket: F = 25 Hz Ditanya: ns =? Jawab: ns = 120.FF PP 120 xx 25 = 4 = 750 rpm 1. Jelaskanlah definisi dari motor listrik! 2. hitung kecepatan putar motor 4 poles/kutup jika motor dioperasikan dengan frekuensi 25 hz 54

64 1. Peserta didik dapat memahami definisi dari motor servo 2. Peserta didik dapat menjelaskan jenis motor servo 3. Peserta didik dapat memahami prinsip kerja motor servo 4. Dapat mengetahui sistem loop terbuka dan loop tertutup. 5. Mampu mengontrol kecepatan motor servo arus searah dengan sistem loop terbuka maupun loop tertutup dengan maupun tanpa beban Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, 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. 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. Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagianbagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar. 55

65 Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor Servo tampak pada gambar 1. Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya. Sistem Mekanik Motor Servo tampak pada gambar 34. Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena internal gearnya. Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki : 3 jalur kabel : power, ground, dan control Sinyal control mengendalikan posisi 56

66 Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control Prinsip kerja motor didasarkan pada peletakan suatu konduktor dalam suatu medan magnet. Pembahasan mengenai prinsip aliran medan magnet akan membantu kita memahami prinsip kerja dari sebuah motor. Jika suatu konduktor dililitkan dengan kawat berarus maka akan dibangkitkan medan magnet berputar. Kontribusi dari setiap putaran akan merubah intensitas medan magnit yang ada dalam bidang yang tertutup kumparan. Dengan cara inilah medan magnit yang kuat terbentuk. Tenaga yang digunakan untuk mendorong flux magnit tersebut disebut Manetomotive Force (MMF). Flux magnet digunakan untuk mengetahui seberapa banyak flux pada daerah disekitar koil atau magnit permanent. Medan magnit pada motor DC servo dibangkitkan oleh magnit permanent, jadi tidak perlu tenaga untuk membuat medan magnit. Flux medan magnit pada stator tidak dipengaruhi oleh arus armature. Oleh karena itu, kurva perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linier. Pada prinsipnya jika sebuah penghantar dilalui arus listrik akan menghasilkan medan magnet disekelilingnya. Kemudian bilamana penghantar ini ditempatkan dalam induksi magnetic B, akan memperoleh gaya FB. besarnya gaya yang ditimbulkan sebanding dengan arus listrik Ia dan panjang penghantar L yang memotong induksi magnetik B. atau biasa dinyatakan dengan persamaan, Induksi magnetik, Fb=B.I.L. Pada saat motor berputar arus pada kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan. Pada motor DC servo ini ada tiga kumparan utama yaitu: 1. Armatur. 2. Magnet Permanen 3. Komutator Jika suatu konduktor (besi) dililitkan dengan suatu kawat berarus maka akan dibangkitkan medan magnet berputar, kontribusi dari setiap putaran akan merubah intensitas medan magnet yang adadalam bidang yang tertutup kumparan dengan 57

67 cara ini medan magnet tersebut disebut Magnet Motive Force (MMF). Fluks magnet digunakan untuk mengetahui seberapa banyak fluks yang ada pada daerah disekitar koil atau manet permanent. Medan magnet pada motor servo dibangkitkan oleh magnet permanent, jadi tidak perlu tenaga untuk membuat medan magnet. Fluk pada medan stator tidak dipengaruhi oleh arus dari motor oleh karena itu, kurva perbandingan antara kecepatan dengan torsi adalah linear. Mekaniknya menggunakan ball bearing pada output bearing sehingga gerakkannya menjadi lebih halus, dan getaran serta goncangan yang terjadi dapat dikurangi sekecil mungkin. Di dalam sebuah motor servo terdapat sebuah motor DC sebagai penggerak aktuator, beberapa kapasitor dan rangkaian elektronik potensi ometer sebagai pengatur feedback posisi servo. Motor adalah merupakan bagian utama dari sebuah robot. Hampir semua jenis robot kecuali yang menggunakan muscle wire (kawat otot) selalu menggunakan motor. Jenis turtle, vehicle dan rover membutuhkan motor untuk menggerakkan rodanya. Appendage membutuhkan motor untuk menggerakkan lengan dan mencengkeram. Walker dan android membutuhkan motor untuk menggerakkan kakinya. Terdapat beberapa jenis motor di pasaran dan untuk merancang sebuah robot maka kita harus dapat memilih motor yang tepat sesuai fungsinya pada robot tersebut. 58

68 Motor DC lebih cocok digunakan pada aplikasi yang menggunakan kecepatan tinggi dan torsi yang cukup besar. Oleh karena itu, motor ini biasanya digunakan pada bagian roda atau kaki sebagai penggerak dari sebuah robot. MTR-DSR01 yang tampak pada gambar 1 adalah sebuah motor yang dilengkapi dengan rotary encoder sehingga sistem dapat mengetahui kecepatan putar dari motor tersebut. Kecepatan putar motor dihitung berdasarkan jumlah putaran yang terjadi dalam satu menit atau RPM (Rotation Per Minute). Berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, 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. 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. Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar. Standard Servo memungkinkan putaran antara 0 sampai 180 yang dikontrol dengan memberikan suatu lebar pulsa tertentu ke motor servo. Karena motor servo memiliki gearbox dan (umumnya) memiliki torsi yang realtif cukup kuat. Motor Servo Standar 180 Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90 sehingga total defleksi sudut dari kanan tenga kiri adalah 180. Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk membuat Robot Arm ( Robot Lengan ) Motor Servo Continuous 59

69 Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu). motor servo Continous sering dipakai untuk Mobile Robot. 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 ( seperti pada gambar di samping ) dan Horn berbentuk bulat. Kebanyakan motor servo digunakan sebagai : Manipulators. Moving camera s. Robot arms. E. Pensinyalan Motor Servo Mode pensinyalan motor servo tampak pada gambar di bawah ini. 60

70 Contoh dimana bila diberikan pulsa dengan besar 1.5ms mencapai gerakan 90 derajat, maka bila kita berikan data kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0 derajat dan bila kita berikan data lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180 derajat. Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa tampak pada gambar

71 Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengahtengah (sudut 0 / netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kiri dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut. Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut. 62