Di era modern ini banyak sekali perangkat elektronik yang dikembangkan guna sebagai pengganti perangkat alat atau mesin yang membutuhkan bahan bakar fosil untuk bisa berjalan, mesin atau alat yang bertenaga bahan bakar fosil kini mulai ditinggalkan karena dirasa tidak efisien, tidak ramah lingkungan, dan semakin mahal karena keberadaannya yang semakin sedikit dan sewaktu waktu bisa menghilang begitu saja, oleh karena itu manusia mulai memilih untuk mengembangkan peralatan yang ramah lingkungan guna mengimbangi kebutuhan manusia dalam kehidupan sehari hari, salah satu contohnya adalah motor servo.

Motor servo sendiri adalah perangkat alat listrik yang digunakan pada mesin mesin industri, yang berfungsi sebagai mendorong atau memutar produk dalam industri dengan kontrol yang memiliki tingkat presisi tinggi dalam hal menentukan posisi sudut, akselerasi dan kecepatan, kemampuan yang tidak bisa dimiliki oleh tenaga manusia.

Pada dasarnya nilai pada motor servo berupa kg/cm, contohnya motor servo ada yang memiliki kekuatan 3 kg/cm, 6 kg/cm maupun 12 kg/cm atau sesuai kebutuhan pemakaian. Kg/cm ini menandakan seberapa besar bobot/berat suatu benda yang bisa diangkat motor servo pada jarak tertentu.

Jika ingin memutar produk dan mengarahkan produk pada beberapa sisi sudut atau jarak tertentu, maka penggunaan motor servo sangat tepat. Dalam hal ini motor servo dan tambahan sensor berupa encoder untuk menerima feedback posisi dari sebuah produk, kontroler pada motor servo yang lebih dikenal dengan nama servo drive, ketika presisi dan tingkat ketelitian pada mesin menjadi hal yang utama, pemilihan motor servo menjadi hal yang utama.

Dalam mesin pabrik, seperti mesin CNC, motor servo sudah pasti dipakai dalam satu mesin sehingga memerlukan adanya PLC atau bisa diartikan sebagai Programmable Logic Controllers, seperti PLC Modicon M262 sebagai otak motor servo yang memberikan perintah secara bersamaan pada semua motor servo, dengan begitu tidak akan terdapat delay yang menyebabkan error atau menyebabkan produk rusak. Dalam PLC ini, komunikasi yang dipakai harus bersifat open protocol yang memungkinan PLC dan motor servo dapat bekerja walau memiliki sistem atau brand produk lain tetap bisa bekerja.

Apa sih yang ada didalam motor servo?

Sebelum memahami cara kerja motor servo maka kita harus tahu terlebih dulu, apa saja yang ada dalam sebuah motor servo. Dalam motor servo terdapat motor kecil atau besar tergantung kebutuhan, posisition potensiometer Dan rangkaian kontrol.

Pada motor servo, motor terhubung pada roda gigi ke roda kontrol. Pada saat motor berputar, resistansi pada sensor potensiometer akan berubah, sehingga rangkaian kontrol dapat seberapa banyak gerakan yang ada dan ke arah mana motor berputar.

Ketika poros pada motor berada pada posisi yang di inginkan, daya listrik yang disuplai ke motor akan dihentikan. Posisi yang di inginkan di kirim melalui pulsa listrik melalui kabel penghubung kontrol. Kecepatan motor terpengaruh dengan perbedaan antara posisi aktual dan posisi yang diinginkan. Jadi ketika motor berada di dekat posisi yang diinginkan, maka motor akan berputar secara perlahan, jika motor berada jauh dengan posisi yang di inginkan, maka motor akan berputar lebih cepat, ini disebut juga dengan kontrol proporsional.

Bagaimana sih pinsip kerja dari motor servo?

Motor servo dikontrol dengan mengirimkan pulsa listrik dengan lebar variabel, sehingga pulsa yang dikirimkan tidak selamanya tetap atau bisa disebut Pulse Width Modulation (PWM) melalui kabel kontrol. Ada pulsa minimum, ada pulsa maksimum dan ada tingkat pengulangan atau looping.

Kebanyakan motor servo biasanya hanya bisa berputar 90° ke arah kanan kiri dengan total gerakan 180° saja. Posisi netral motor servo didefinisikan sebagai posisi di mana motor servo mempunyai jumlah putaran potensial yang sama di kedua arah, searah dengan jarum jam atau berlawanan dengan arah jarum jam.
Pulsa PWM yang dikirim ke motor servo akan menentukan posisi poros, berdasarkan durasi pulsa yang dikirim melalui kabel kontrol maka motor servo akan berputar ke posisi yang sesuai dengan pulsa yang diterima. Motor servo mampu membaca pulsa setiap 20 ms atau milidetik yang dimana panjang pulsa tersebut akan menentukan putaran dari motor servo.

Contohnya, pulsa 1.5 ms atau milisecond dikirim ke motor servo, memungkinkan motor servo untuk berputar mengikuti arah jarum jam ke posisi 90°. Apabila pulsa yang dikirim lebih pendek dari 1.5ms, maka motor akan bergerak berlawanan ke arah jarum jam menuju posisi 0°, apabila pulsa yang dikirimkan lebih dari 1.5ms maka motor servo akan mengubah putaran ke arah searah jarum jam menuju posisi 180°.

Kemudian ketika servo ini diperintahkan untuk bergerak, maka motor servo akan bergerak dan diam diposisi tersebut, karena controller mendapatkan feedback dari sensor dan mematikan motor servo. Jika motor servo dipaksa untuk bergerak dari posisi diam dengan bantuan tangan atau alat lain, maka motor servo akan menolak bergerak dan akan kembali ke posisi yang telah ditentukan sebelumnya.
Jumlah dari gaya maksimum yang dapat dikeluarkan oleh motor servo disebut dengan tingkat torsi. Motor servo tidak akan diam pada posisi tersebut selamanya, maka dari itu pulsa posisi harus dikirim ulang untuk menginstruksikan motor servo untuk tetap dalam posisi sesuai dengan program.

Jenis jenis motor servo

Dalam motor servo terdapat 2 jenis motor servo yaitu AC dan DC. Motor servo AC dapat digunakan pada lonjakan arus yang lebih tinggi dan sering digunakan dalam mesin industri. Motor servo DC tidak dirancang untuk lonjakan arus tinggi dan motor servo DC ini lebih cocok untuk aplikasi yang lebih kecil, contohnya robot arms, printing dan lain lain.

Umumnya motor DC lebih murah daripada motor AC, dikarenakan motor servo yang kecil dan memiliki kemampuan untuk digerakkan pada arus rendah, motor servo DC dirancang untuk bisa berputar terus menerus, sehingga lebih cocok untuk menggerakkan robot.

Kemudian dari pengaplikasiannya, motor servo dibagi menjadi 4, yaitu:

1. Positional Rotation atau Posisi Rotasi

Jenis motor servo ini mempunyai poros yang berputar setengah lingkaran atau 180° yang dapat bergerak searah dengan arah jarum jam maupun berlawanan dengan arah jarum jam.
Selain itu, didalam motor servo ada juga roda gigi tambahan sebagai pencegah putaran motor servo yang melebihi batasnya, biasanya gear dalam motor servo ini dilengkapi per yang akan memutus otomatis ketika terjadi kelebihan putaran.
Jenis ini biasanya digunakan pada mainan mobil RC ataupun pesawat drone, robotic arms.

2. Continous Rotation atau Rotasi Terus Menerus

Jenis motor servo yang mempunyai rotasi terus menerus, adalah motor servo yang bisa berputar 360° penuh, walaupun begitu motor servo jenis ini juga dapat berputar searah dengan jarum jam ataupun berlawanan dengan arah jarum jam.
Dalam motor servo ini tidak mempunyai sudut defleksi putaran seperti motor servo lain, melainkan akan berputar secara terus menerus tanpa ada hambatan, untuk membedakan jenis ini dengan yang lainnya, biasanya pada fisik motor servo ini akan tertulis tipenya. motor servo ini sering digunakan pada Mobile Robot atau robot yang memiliki roda.

3. Linear Motor servo

Berbeda dengan motor servo lainnya yang dapat bergerak memutar, jenis motor servo ini hanya bisa bergerak secara linear atau maju mundur saja. Motor servo ini mempunyai roda gigi didalamnya dengan mekanisme rack and pinion atau gear dan uliran. Ada 2 jenis motor servo linear, ada yang menggunakan medan magnet untuk bergerak maju dan mundur, ada juga yang menggunakan gear yang panjang untuk bisa bergerak maju dan mundur.

4. Brushless DC Motor servo

Jenis motor servo ini merupakan motor yang tidak menggunakan brush sebagai penggerak utama didalamnya. Umumnya, Brushless pada motor servo ini sama seperti jenis motor servo lainnya. Yang berbeda dari jenis hanya pada proses rotasinya.

Proses rotasi pada jenis motor servo ini sudah tidak lagi menggunakan komponen rotasi mekanik dengan brush. Melainkan menggunakan motor yang sinkron dengan magnet permanen pada pemutarnya. Suplai sumber listrik DC pada kontrolnya akan langsung ke kumparan tembaga yang ada dibagian tengah untuk bisa menciptakan magnetasi.

Untuk pengaplikasiannya, normalnya jenis ini digunakan pada sepeda listrik dan mobil listrik, DVD Player, cooling fan komputer dan lain sebagainya. Pengaplikasian pada motor servo ini terus meningkat karena sangat efisien dan menghemat daya dari baterai, dengan daya listrik yang kecil saja sudah mampu menghasilkan putaran yang tinggi.

Contoh perangkat yang menggunakan motor servo antara lain:

1. Robotic Arms

Yaitu lengan mekanik yang digunakan dalam robot industri yang berguna untuk memindahkan suatu produk untuk di cat, di las, di cetak, atau di rangkai untuk menjadi produk siap pakai.

2. Machine tools

Banyak sekali fungsi dari machine tools, seperti contoh mesin bubut yang berguna untuk manufaktur barang sebagai contoh dalam pembuatan gear atau pipa baja, yang membutuhkan besi yang utuh tanpa cetak untuk mempertahankan kekuatan asli dari benda tersebut.

3. Material handling

Material handling sendiri adalah alat untuk membawa suatu produk ke tempat lain dalam satu area untuk dilakukan proses lanjutan, contohnya seperti konveyor belt yang berfungsi untuk memindahkan dari mesin ke mesin.

4. Assembly

Assembly adalah proses dimana suatu produk dirakit menjadi barang jadi, contohnya suatu bahan pecah belah menjadi produk satu kesatuan, contohnya proses dari perakitan mobil, motor dan lain lain.

5. Printing

Dalam mesin printing, motor servo berfungsi sebagai penggeser dari penyemprot tinta. Tanpa motor servo ini, penyemprot tinta hanya akan berada disatu tempat.
6. Packaging
Dalam hal packaging motor servo sangat penting, karena dapat meningkatkan kecepatan proses pengemasan produk, seperti contoh kardus yang belum di lipat dan di bentuk dapat dengan cepat menjadi kardus siap pakai.

Kelebihan motor servo antara lain:

1. Motor servo tidak berisik walaupun beroperasi pada kecepatan tinggi.
2. Akurasi motor servo yang hanya dapat diubah dengan encoder yang dipakai.
3. Beban yang sebanding dengan penggunakan arus listrik.
4. Berat dan ukuran fisiknya sebanding dengan daya yang dikeluarkan.
5. Motor servo tidak akan beresonansi dan bergetar saat aktif.
6. Tingkat akurasi yang tinggi.
7. Menentukan posisi secara otomatis.
 
Itulah pembahasan singkat mengenai motor servo, setelah kita membahas pengertian motor servo, fungsi motor servo, pengaplikasian motor servo, jenis motor servo, kelebihan dari motor servo. Demikian artikel kali ini, semoga bermanfaat dan selalu ikuti artikel artikel menarik lainnya disini!