Bagaimana Memilih DC Motor , Baterai dan Motor Driver/Controller yang Sesuai pada RobotDalam pembuatan robot setidaknya ada 6 hal yang menjadi perhatian :1. Dimensi dan berat keseluruhan robot2. Diameter roda ( jika jenisnya mobile robot )3. Jenis pergerakan , Jumlah Degree of Freedom ( DOF ).4. Motor Driver / DC Motor Controller yang dipakai5. Jenis Aktuator / Motor yang akan digunakan6. Jenis baterai yang akan dipilih.

Saya akan fokuskan pada pemilihan jenis Brushed DC Motor , baterai dan DC Motor driver.

Sebelum membuat sebuah robot , tentu kita menginginkan spesifikasi atau standar tertentu buat robot kita , misal saja mampu membawa beban atau mampu bergerak cepat .Setelah itu barulah kita dapat memilih , komponen apa yang kiranya cocok dan saling mendukung dengan fungsi yang diharapkan tadi.Dalam proses penentuan jenis komponen robot , kita akan berurusan dengan pelajaran Fisika saat dulu masih duduk di bangku sekolah .

1. Timbang berapa bobot / berat total robot mulai dari PCB , chassis , motor , baterai .2. Tentukan berapa kecepatan robot yang dikehendaki .

3. Pada Motor Driver perhatikan pada manual atau " Datasheet " nya. yaitu keterangan lengkap perihal modul motor driver yang diterbitkan oleh produsennya. ( Jika tak ada manualnya , tinggal Googling saja ). - LihatVmaxatau Tegangan maksimum yang dapat disupply ke DC Motor. - LihatContinous currentper channel atau arus yang mampu disupply ke DC Motor. - LihatPeak Maxoutput current per channel artinya Arus maximum yang mampu disupply saat sumbu motor ditahan atau saat motor terhenti perputaranya namun daya listrik masih mengalir ke motor ( istilahnya : saat terjadi stall pada motor ). - Lihat apakah modul telah dilengkapi dioda pengaman arus secara internal atau harus dipasang sendiri.

4. Pada DC Motornya perhatikan :

-Amp per phaseatau continous current , yakni arus yang mampu diterima DC motor tanpa overheating atau No Load current. -Resistance per phaseyakni nilai hambatan yang diukur diantara dua terminal DCmotor menggunakan Ohm meter ( Multimeter ). -Voltage rating, atau kisaran tegangan biasanya tertera di label yang menempel pada casing DC motor. misal : tertera 3V - 12V artinya motor dapat dijalankan pada tegangan 4V , 7.2V , 8V , 9.6v . -No load current, arus yang diukur saat poros motor bergerak bebas.( tidak menyentuh lantai/dibebani) misal : 50 mA artinya nilai minimum arus yang diperlukan agar motor dapat berputar bebas. -Stall current, arus yang diukur saat poros motor berhenti bergerak karena mengalami beban maks. misal porosnya dipegang/ditahan tangan kita. misal : 300 mA , menyatakan arus max yang dibutuhkan saat mengalami stall. -Rasio geartrain/ gearboks / Perbandingan roda gigi ( jika motornya dilengkapi gearboks ). menyatakan perbandingan putaran antara gear input dari sumbu motor ( drive gear ) dan gear output yakni gear yang berhubungan langsung dengan roda. ( output gear ). misal : Gear ratio 120 : 1 , artinya saat gear pada sumbu motor berputar 120 kali maka pada output gear yang terhubung langsung pada roda hanya akan berputar satu kali. atau direduksi/dikurangi dari putaran gear asalnya ( Input gear ).

Rumusnya : N1 x Z1 = N2 x Z2 Dimana : N1 = Jumlah putaran gear Input Z1 = Jumlah gigi pada gear Input N2 = Jumlah putaran gear Output Z2 = Jumlah gigi pada gear Output ( rumus diatas tak berlaku untuk jenis planetary gear ) Gear Reduction digunakan untuk mendapatkan peningkatan torsi dari sebuah motor Namun peningkatan torsi ini akan mengurangi kecepatan maksimum motor tadi.

-Start up torque( Torsi awal ) yakni maksimum torsi dari motor hingga terjadi stall. Torsi menyatakan berat yang mampu diangkat motor pada jarak tertentu. misal : 1 Kgcm artinya motor mampu mengangkat 1 Kg beban yang berjarak 1 cm dari sumbu motor. -Rated torque/ nominal torque yakni maksimum torsi yang dapat dicapai secara kontinyu dgn lancar. -Power, yakni daya yang dapat tersalurkan. misal : motor diberi tegangan 5V dengan arus 100mA maka dayanya jadi 0.5 Watt Rumusnya : P= V x I P = 5V x 100mA P = 500 mW dikonversikan jadi = 0.5 W dari sisi hambatan ini merupakan daya yang hilang sebagai panas ( dissipated heat ).

5. Pada Baterai perhatikan : -Voltage ratingyakni tegangan sebuah sel baterai yang diharapkan saat mengeluarkan jumlah maks. arusnya selama 1 jam. misal : 1.5V pada sebuah baterai Alkaline ukuran AA -Current rating, Jika sebuah baterai mengeluarkan arus dengan kec 150mA/jam dalam 10 jam maka dikatakan memiliki rating sebesar 150mA x 10 jam = 1500 mAh. Current rating mengindikasikan berapa banyak arus yang mampu disimpan dalam baterai. -Discharge rate, 1 C artinya baterai mampu mengosongkan dalam kapasitas x 1 misal : 1000 mAh 20C artinya baterai dapat mengosongkan diri dengan arus sampai 20.000 mA 1000 mAh x 20C = 20.000 mAh. -Jumlah baterai dalam 1 package( misal pada baterai Lipo dan baterai NiMH ). misal : 3S2P artinya 2 rangkaian pararel baterai yang masing masing terdiri dari 3 buah baterai jadi dalam 1 package ( bungkusan ) baterai tersebut berisi 6 buah sel baterai. Jika pada baterai Lipo satu selnya memiliki tegangan 3.7v Jika pada baterai NiMH satu selnya memiliki tegangan 1.2v -Berat baterai, misal 120 gr biasa tertera hanya pada baterai Lipo.

INTINYA MOTOR , DRIVER DAN BATERAI HARUS SESUAI BAIK BATAS TEGANGANMAUPUN ARUS YANG DIBUTUHKAN .

MODUL DRIVER HARUS MAMPU MENYUPLAI ARUS MAKSIMUM SAAT MOTOR STALLTEGANGAN BATERAI , MAKSIMAL SAMA DENGAN RATING TEGANGAN MOTOR

BATERAI AKAN EFISIEN JIKA MENGGUNAKAN REGULATOR SWITCHING (UBEC)BUKAN REGULATOR LINIER ( IC 7805 )

BEBAN/BERAT ROBOT , JENIS PERGERAKAN , MEDAN YANG DILALUI AKAN MENGURANGI TORSI MOTOR , MAKIN BERAT ARTINYA MOTOR HARUS LEBIH KUAT

MOTOR BERUKURAN BESAR LEBIH EFISIEN DIBANDING MOTOR KECILMOTOR KECIL AKAN MENARIK ARUS LEBIH BESAR TERUTAMA SAAT STALL

MOTOR BISA SAJA DIBERIKAN TEGANGAN MELAMPAUI BATAS RATINGNYATAPI AKAN MENGURANGI USIA PAKAINYA.

CONTOH :Berapa Torsi motor yang diperlukan jika :Berat robot 2 KgRoda dua buah dengan Jari-jari 4 cmKecepatan yang diinginkan 0.5 m/s^2

RUMUS :C/r = m x a + FattrFattr = m x aMaka rumusnya jadiC/r = 2 x m x akarena memakai 2 roda kita hanya gunakan 1/2 torsi sajaC = m x a x r

Keterangan :C = Rating torsi motorr = Jari-jari rodam = massaa = PercepatanFattr = Gaya gesek antara roda dan permukaan lantai

Maka diperoleh nilai :C = 2 x 0.5 x 4 = 4 NcmAtau dikonversikan dalam Kgcm jadi 0.4 KgCmHasil tersebut adalah Rated torqueUntuk mencari Start Up torque , Rated torque = Start Up torque / 2Maka Start Up torque nya adalah = 0.8 Kgcm

CONTOH DC MOTOR CONTROLLER/DRIVER

1. TB6612FNG Dual Motor Driver

Modul TB6612FNG yang komponen utamanya dari Toshibamemiliki data sbb :

Vcc / Logic supply :( 2.7 - 5.5 Volt )VM / Tegangan supply untuk motor sebesar max 15 VoltRating Keluaran Arus :Continous Current 1.5 A , Peak Current 3.2 AMemiliki Dioda pelindung.Dapat disetting :CW/CCW/Short Brake/Stop motor control mode

Aplikasi pada Arduino :

Motor yang digunakan sebaiknya 6VBisa digunakan bersama Tamiya gearbox hanya sajakurang pas rating voltasenya buat motor 3V , jadiselalu disarankan DC motornya diganti tipenya dengantipe 6 V :

Yang dibawah ini , motor size 130 , 6V , 800 mA :

2. DRV8833 DC Dual Motor Controller

Modul DRV8833 komponen utamanya dari Texas InstrumentsDengan karakteristik :Operating voltage :2.7 - 10.8 VoltArus keluaran :1.2 A ( Continous ) , 2 A ( Peak )Output dapat dipararel untuk satu DC Motormenghasilkan 2.4 A ( continous ) , 4 A ( Peak ).Memiliki Dioda pelindung .Over voltage , Over current & thermal shutdown.

:

Aplikasi pada Arduino :

Jenis DC Motor yang sesuai , yang punya voltase kecil ( 3V )tetapi memakan arus besar ketika stall , seperti motor Tamiya 3VBerbeda dengan motor untuk DVD player , meski voltase keciltapi hanya memakan arus yang kecil juga , harga modul ini cukupmahal dan agak sulit didapat di sini dibandingkan yang lain.Sebenarnya lebih mudah menggantikan motor pada Tamiya Gearboxdengan motor 6V , daripada membeli modul yang lebih mahal.karena banyak pilihan IC Driver untuk motor 6V.

Tamiya Dual Gearbox ( Motor :Mabuchi FA-130 )

3. L293D Adafruit Arduino Shield

Adafruit DC Motor Shield digunakan bersama Arduino menggunakanLibrary khusus ( AF_motor library ) . Konon karena adanya penggunaanIC shift register dalam modul ini.Banyak di clone / ditiru dan dijual di pasaran.Ada yang menumpuk ( istilahnya : piggyback ) IC L293D denganmenyolder diatasnya begitu saja secara pararel /sejajar agar menaikkanrating arus , jika sebelumnya hanya 600 mA menjadi sedikit dibawah 1200 mAgambar dibawah contoh IC L293D yang ditumpuk tapi posisinya salah ( terbalik )Seharusnya pin 1 dengan pin 1 , pin 2 dgn 2 dst , ditumpuk sejajar.Jadi cekungan tanda IC itu seharusnya disejajarkan.hanya saja ada kehilangan tegangan ( Voltage drop ) yang cukup besar dalaminternal IC ini , baik ditumpuk maupun tidak , jadi kurang efisien.

IC SN754410NE

IC sejenis dengan konfigurasi kaki pin yang sama adalah IC SN754410NEPerbedaan antara IC L293D dengan SN754410NE adalah :L293D memiliki Dioda internal ( " D " Berarti Diode ) , sedangkanSN754410NE tidak memiliki Diode internal.

Jenis DC Motor yang sesuai :

4. L298N Module

Modul L298N komponen utamanya produksi dari STMicroelectronicsKarakteristik :VS Power supply 50 VoltVSS Logic supply 7 VoltV1 VInput & Enable voltage -0.3 Volt to 7 VoltKonon sebenarnya ditujukan untuk aplikasi Stepper motorKurang bagus jika digunakan untuk DC motor berukuran kecil.Memiliki banyak varian board di pasaran.

Contoh aplikasi pada Arduino :

Jenis DC Motor yang sesuai :

5. TIP120 TRANSISTOR DRIVER

Jenis motor yang sesuai :

6. Dual H- BRIDGE MOSFET DRIVER

Sabertooth 2 x 5 Mosfet DriverSpesifikasi :

19g / 0.7oz

Input Voltage: 6V to 18V,6-12 cell NiMH or NiCd,2s-4s LiPo,6V or 12V lead acid (not 18+V lead acid!)

5A continuous per channel, 10A peak

Synchronous regenerative driveUltra-sonic switching frequencyThermal and overcurrent protectionLithium protection mode

Input modes: Analog, R/C, simplified serial, packetized serial

Size: 1.8 x 1.6 x .545 x 40 x 13 mm

Jenis motor yang dipakai : motor ukuran kecil

Sabertooth 2 X 60 Mosfet Driver Spesifikasi : 60A continuous, 120A peak per channel,6-30V nominal, 33.6V absolute maximum Synchronous regenerative drive Ultra-sonic switching frequency Thermal and overcurrent protection Lithium protection mode Input modes: Analog, R/C, simplified serial, packetized serial Size: 3 x 3.5 x 1.8, 76 x 89 x 46 mm

Jenis motor yang dipakai ukuran besar , seperti motoruntuk electric wheelchair dan otopet listrik :

7. L9110S / HG7881 Dual Motor Driver

Spesifikasi :

Motor Driver FeaturesMotor Driver HG7881 (L9110)Motor Voltage 2.5-12 VMotor Channels 2Continuous Current per Channel 800 mAMotor Connectors Screw TerminalsPower Supply and ConsumptionOperating Voltage 2.5-12 VDimensionsSize 31 x 22 x 12 mm (1.22 x 0.87 x 0.47 in)Weight 7g (0.25oz)

HG7881 konon adalah versi buatan China dari modulL9110S , disarankan tidak melebihi 0.5 A dalam pengoperasiannyaPerubahan arah putar motor secara mendadak dan intens juga berakibatrusaknya modul ini. Mode stop tidak berfungsi menurut review pengguna.Tapi harga yang ditawarkan sangat murah dibanding modul driver lainnya.

a. Mengatur arah putaran motor DCMotor DC bekerja menggunakan arus searah dalam membangkitkan medan putarnya, maka untuk membalik arah putaran motor DC adalah dengan membalik arah medan putarnya, arah medan putar dapat dibalik dengan mengubah arah arus yang mengalir pada motor DC seperti gambar berikut:

Pada gambar di atas mengubah arah arus dapat dilakukan dengan membalik polaritas (kutub) sumber arus, perubahan polaritas menyebabkan perubahan arah arus dalam motor sehingga arah medan putar akan berubah dan menyebabkan motor berputar ke arah yang berlawanan. Untuk mempermudah pembalikan arah arus dapat dengan menambahkan saklar 2 buah SPDT yang dirangkai sebagaimana gambar berikut:

Pada gambar di atas, dengan mengubah posisi saklar S1 dan S2 maka arah arus akan berubah, untuk mengembalikan putarannya tinggal mengembalikan posisi saklar S1 dan S2 ke posisi semula.