1 1
LAPORAN PRAKTIKUMMIKROPROSESOR LANJUTMODUL 4ANTARMUKA MOTOR
SERVO DENGAN MIKROKONTROLER ATmega8535 dibimbing oleh Ibu Dyah
Lestari, S. T., M. Eng.
Kelompok 8
Ahmad zuhri wafa130532506596 Aden kusuma wardana 130532506595
Istanto putra perdana 130532506590
UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS TEKNIKJURUSAN ELEKTROPRODI D3
TEKNIK ELEKTRONIKA 2013 AMaret 2015
MODUL IV MOTOR SERVO TUJUAN
Mengetahui dan memahami bagaimana cara mengontrol motor servo
MOTOR SERVO
Servo merujuk pada error sensing feedback control yang digunakan
untuk memperbaiki performa dari sebuah sistem. Servo atau Motor
Servo adalah motor DC yang memiliki mekanisme servo untuk mengontor
posisi sudut secara presisi. Motor servo umumnya mempunyai batas
rotasi dari 90o hingga 360o. Beberapa motor servo juga mempunyai
batas 360o atau lebih. Akan tetapi servo tidak berputar
terus-menerus. Perputarannya dibatasi antara sudut-sudut yang sudah
ditentukan. Motor servo digunakan untuk pemosisian secara akurat
misalnya pada lengan atau kaki robot, dan di mainan RC seperti RC
helikopter, pesawat terbang dan mobil.
Ada empat pabrikan besar yang memproduksi motor servo : Futaba,
Hitec, Airtronics, dan JR Radios. Motor servo dari Futaba dan Hitec
adalah yang paling sering digunakan. Motor servo mempunyai tiga
kabel atau konektor. Dua dari kabel-kabel tersebut adalah ground
dan sumber tegangan positif untuk pencatu Motor Servo DC. Kabel
ketiga digunakan untuk sinyal kontrol. Kabel-kabel ini dibedakan
dengan warna, kabel merah merupakan supply DC dan harus dihubungkan
dengan tegangan positif antara 4,8V 6V. Kabel hitam adalah ground.
Untuk kabel ketiga warnanya tergantung pada masing-masing pabrikan.
Untuk Hitec berwarna kuning dan putih untuk Futaba. Motor servo
Hitec mempunyai 24 gigi pada splines nya sedangkan Futaba mempunyai
25 gigi. Splines yang dibuat untuk satu tipe servo tidak bisa
dipakai untuk servo lainnya. Splines adalah tempat untuk
menyambungkan lengan servo. Tidak seperti DC motor, membalik
konektor ground dan tegangan positif tidak merubah arah perputaran
motor servo. Hal ini malah dapat merusak motor servo. Oleh karena
itu pemasangan konektor harus diperhatikan dengan seksama. Sebuah
motor servo utamanya terdiri dari motor DC, sistem gigi, dan sensor
posisi yang kebanyakan berupa potensiometer dan rangkaian kontrol.
Motor DC terhubung dengan mekanisme gigi yang memberikan umpan
balik ke sensor posisi yang berupa potensiometer. Dari gear box,
keluaran motor servo dikirimkan melalui spline servo ke lengan
servo. Potensiometer berganti posisi sesuai dengan posisi motor
saat itu. Sehingga perubahan resistansi menghasilkan perubahan
tegangan yang sebanding dari potensiometer.
Sebuah sinyal PWM diberikan ke kabel kontrol. Lebar pulsanya
lalu dikonversi menjadi tegangan yang sesuai yang kemudian
dibandingkan dengan sinyal dari potensi di aplifier error.
Perbedaan sinyalnya dikuatkan dan diberikan ke motor DC. Jadi
sinyal yang diberikan ke Motor Servo DC adalah gelombang redaman
yang melemah ketika posisi yang diinginkan dicapai oleh motor.
Ketika perbedaan antara posisi yang diinginkan sesuai dengan yang
diindikasikan oleh pulsa dan posisi saat itu tinggi maka motor
berputar cepat. Ketika perbedaan nya sedikit motor berputar lambat.
MENGONTROL MOTOR SERVO
Motor servo dapat berputar ke sudut yang diinginkan dengan
mengirimkan sinyal PWM (Pulse Width Modulated) ke kabel kontrol.
Servo mengerti bahasa dari pulse position modulation. Lebar pulsa
bervariasi mulai dari 1 ms hingga 2 ms dikirim secara berulangulang
sebanyak sekitat 50 kali dalam 1 detik. Lebar pulsa nya menentukan
posisi sudut motor servo. Sebagai contoh, pulsa 1 ms memutar servo
ke sudut 0o sedangkan pulsa 2 ms memutar servo ke sudut 180o. Lebar
pulsa antara sudut tersebut dapat di interpolasi sesuai keinginan.
Misalnya pulsa 1,5 ms akan memutar servo ke sudut 90o. Harus
dipahami bahwa nilai ini hanya perkiraan, nilai sebenarnya dari
sebuah servo berbeda pada setiap pabrikan. Serangkaian pulsa-pulsa
(50 pulsa dalam 1 detik) harus diberikan ke servo untuk
mempertahankan posisi sudut tertentu. Saat servo menerima pulsa,
motor servo dapat mempertahankan sudutnya untuk 20 ms berikutnya.
Hadi sebuah pulsa setiap frame waktu 20ms harus diberikan ke motor
Servo. Untuk motor servo Futaba S3003 hubungan antara lebar pulsa
dan sudut servo adalah seperti tabel di bawah ini. Motor servo ini
hanya dapat berputar antara sudut 0 hingga 180 derajat. Lebar Pulsa
Posisi Sudut
0,360 ms 0 derajat
1,260 ms 90 derajat
2,160 ms 180 derajat
Untuk mengontrol motor servo dapat digunakan PWM dari
mikrokontroler AVR. Dicontohkan menggunakan AVR Timer 1 yang
merupakan timer 16bit dan mempunyai dua channel PWM (A dan B).
Frekuensi CPU adalah 16Mhz, frekuensi ini adalah frekuensi maksimum
yang dapat digunakan oleh mikrokontroler AVR. Kali ini digunakan
prescaller 64 sehingga timer akan mempunyai frekuensi 16Mhz/64 =
250khz (Periode 4uS). Kita menggunakan timer dengan mode Fast PWM
Top Value = ICR1. Sehingga timer akan menghitung mulai dari 0
hingga ICR1 (Top Value). Formula untuk menghitung frekuensi dan
nilai Top Value adalah sebagai berikut : 64 (1 + ) 1600000050 = 64
(1 + ) = 4999 Selanjutnya set ICR1=4999. Hal ini memberikan kita
PWM dengan periode 20ms (50Hz). Lalu set output PWM menjadi Non
Inverted. Selanjutnya duty cycle dapat diset melalui register OCR1A
dan OCR1B. Karena periode timer nya adalah 4uS (250Kz), kita dapat
menghitung nilai yang dibutuhkan untuk memutar motor servo ke sudut
tertentu dengan rumus sebagai berikut : Sudut 0o membutuhkan lebar
pulsa 0.360ms(360uS) sehingga nilai OCR1A = 360us/4us = 90 Sudut 90
o membutuhkan lebar pulsa 1.260ms(1260uS) sehingga nilai OCR1A =
1260us/4us = 315 Sudut 180 o membutuhkan lebar pulsa
2.160ms(2160uS) sehingga nilai OCR1A = 2160us/4us = 540 ALAT DAN
BAHAN YANG DIGUNAKANbb
1 unit PC/Notebook Minimum System ATmega8535 Motor Servo Futaba
S3003 1 kabel USB Type B 2 kabel 10 pin Kabel jumper PROSEDUR
1. Hitung nilai TOP dan OCR1A yang diperlukan untuk mengontrol
motor servo untuk bergerak ke sudut 0,30,60,90,120,150 dan 180
derajat! (Frekuensi Clock minimum system 4 Mhz).2. 3. Hubungkan
kabel 10 pin dari input trainer ke port minimum sistem yang
diinginkan. 4. Atur konfigurasi Timer1 mode Fast PWM Top=ICR1 dan
port sesuai kebutuhan. 5. Buatlah fungsi yang memutar motor ke
posisi sudut tertentu (parameter berupa besar sudut)!. 6. Buatlah
fungsi yang memutar motor ke posisi sudut tertentu (parameter
berupa lebar pulsa HIGH dalam mikrosekon)!. 7. Buatlah program yang
memutar motor servo ke sudut tertentu sesuai masukan dari toggle
menggunakan fungsi pada langkah ke-5 dan ke-6 seperti tabel berikut
: No. Toggle bit ke- Sudut tujuan (derajat) Fungsi langkah ke-
1 0 0 5
2 1 30 5
3 2 60 5
4 3 90 5
5 4 120 6
6 5 150 6
7 6 180 6
8 7 200 5 atau 6
8. Pindahkan kabel putih motor servo ke PD3 (Pin nomor 6 pada
minimum sistem). Lalu set pin tersebut sebagai output! 9. Buatlah
program yang memutar motor servo ke sudut 0, 90, dan 180 sesuai
input toggle dengan memanipulasi level logika pin PD3 dengan
algoritma sebagai berikut : a. Set pin PD3 (HIGH) b. Berikan delay
sesuai sudut yang dibutuhkan c. Clear pin PD3 (LOW) d. Berikan
delay (periode sinyal adalah 20ms). DATA HASIL PERCOBAAN
1. Hasil perhitungan prosedur nomor 1.
Diketahui:
Frekwensi CPU = 4MhzPrescaller (N) = 64F PWM = 50
Frekwensi Timer = = 62.500 Khz
T (Periode)= = = 6s
F PWM= 50= 3.200 (1+TOP)= 4.000.0003.200 + 3200TOP=
4.000.000TOP=
TOP= 1249
periode timer adalah 16s , nilai yang dibutuhkan untuk memutar
motor servo ke sudut tertentu dihitung dengan rumus:
Sudut 0o, lebar pulsa 0.360ms (360S) OCR1A = 360us/16s = 23Sudut
30 o,lebar pulsa 0.660ms (660S) OCR1A = 660us/16s = 41Sudut 60 o,
lebar pulsa 0.960ms (960S) OCR1A = 960us/16s = 60Sudut 90 o, lebar
pulsa 1.260ms (1260S) OCR1A = 1260us/16s = 79Sudut 120 o,lebar
pulsa 1.560ms (1560S) OCR1A = 1560us/16s = 98Sudut 150 o, lebar
pulsa 1.860ms (1860S) OCR1A = 1860us/16s = 116Sudut 180 o, lebar
pulsa 2.160ms (2160S) OCR1A = 2160us/16s = 135
2. Source code program prosedur nomor 5 (blok fungsinya
saja).
#include Void set_servo(int
sudut){OCR1A=(360+(sudut*10))/16;
3. Source code program prosedur nomor 6 (blok fungsinya
saja).
Void ms (int ms){OCR1A=(ms/16);} 4. Source code program prosedur
nomor 5 (main program yang di dalam while saja).
While (1)while (1){If (PINA. 0==1) {set_servo (0) ;}Else if
(PINA.1==1) {set_servo (30) ;}Else if (PINA.2==1) {set_servo (60)
;}Else if (PINA.3==1) {set_servo (90) ;}Else if (PINA.4==1)
{set_servo (120) ;}Else if (PINA.5==1) {set_servo (150) ;}Else if
(PINA.6==1) {set_servo (180) ;}Else if (PINA.7==1) {set_servo (200)
;} else {set_servo (0) ;} }
{
5. Source code program prosedur nomor 6 (main program yang di
dalam while saja). While (1)While (1){If (PINA.0==1) {MS(360)
;}ELSE IF (PINA.1==1) {MS (660) ;}ELSE IF (PINA.2==1) {MS (960)
;}ELSE IF (PINA.3==1) {MS (1260) ;}ELSE IF (PINA.4==1) {MS (1560)
;}ELSE IF (PINA.5==1) {MS (1860) ;}ELSE IF (PINA.6==1) {MS (2160)
;}ELSE IF (PINA.7==1) {MS (2360) ;}ELSE {MS (360) ;}}
{
ANALISA DATA
Berdasarkan hasil praktikum yang dilakukan dapat di analisa
apabila kita akan mengendalikan motor servo hal yang perlu
diperhatikan yaitu menentukan nilai frekuensi cpu, frekuansi timer,
periode, serta menghitung nilai ocr.Untuk menghitung nilai ocr
dapat di hitung dengan rumus :
Setelah mendapatkan nilai OCR motor servo dapat kita
digerakkan
