1.tujuan
- Mengetahui pengertian rotary encoder, absolute dan incremental encoder.
- Mengetahui prinsip kerja rangkaian rotary encoder.
- Membuat rangkaian encoder.
e. Motor-Bistepper
Rotary Encoder adalah suatu komponen elektro mekanis yang memiliki fungsi untuk memonitoring posisi anguler pada suatu poros yang berputar. Dari perputaran benda tersebut data yang termonitoring akan diubah ke dalam bentuk data digital oleh rotary encoder berupa lebar pulsa kemudian akan dihubungkan ke kontroler (Mikrokontroler/PLC). Berdasarkan data yang di dapat berupa posisi anguler (sudut) kemudian dapat diolah oleh kontroler sehingga mendapatkan data berupa kecepatan, arah, dan posisi dari perputaran porosnya.
Penerapan dari penggunaan Rotary Encoder sering dijumpai pada robot-robot yang membutuhkan kepresisian tinggi dalam hal posisi seperti Robot Mechanum dan Robot Omni, selain itu untuk robot berjenis Differential Drive (ex : Robot Tank) juga disarankan menggunakan Rotary Encoder untuk mengatur agar kecepatan putar motor di roda kiri dan kanan bisa sama.
Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang-lubang pada bagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi piringan sehingga cahaya akan menuju ke piringan. Di sisi yang lain suatu photo-transistor diletakkan sehingga photo-transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, sehingga ketika motor berputar piringan juga akan ikut berputar. Apabila posisi piringan mengakibatkan cahaya dari LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang ada, maka photo-transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu pulsa gelombang persegi. Gambar 1 menunjukkan bagan skematik sederhana dari rotary encoder. Semakin banyak deretan pulsa yang dihasilkan pada satu putaran menentukan akurasi rotary encoder tersebut, akibatnya semakin banyak jumlah lubang yang dapat dibuat pada piringan menentukan akurasi rotary encoder tersebut.
Rangkaian penghasil pulsa yang digunakan umumnya memiliki output yang berubah dari +5V menjadi 0.5V ketika cahaya diblok oleh piringan dan ketika diteruskan ke photo-transistor. Karena divais ini umumnya bekerja dekat dengan motor DC maka banyak noise yang timbul sehingga biasanya output akan dimasukkan ke low-pass filter dahulu. Apabila low-pass filter digunakan, frekuensi cut-off yang dipakai umumnya ditentukan oleh jumlah slot yang ada pada piringan dan seberapa cepat piringan tersebut berputar, dinyatakan dengan:
Dimana fc adalah frekuensi cut-off filter, sw adalah kecepatan piringan dan n adalah jumlah slot pada piringan.
Terdapat dua jenis rotary encoder yang digunakan, Absolute rotary encoder dan incremental rotary encoder.
a. Absolute rotary encoder
Absolute encoder menggunakan piringan dan sinyal optik yang diatur sedemikian sehingga dapat menghasilkan kode digital untuk menyatakan sejumlah posisi tertentu dari poros yang dihubungkan padanya. Piringan yang digunakan untuk absolut encoder tersusun dari segmen-segmen cincin konsentris yang dimulai dari bagian tengah piringan ke arah tepi luar piringan yang jumlah segmennya selalu dua kali jumlah segmen cincin sebelumnya. Cincin pertama di bagian paling dalam memiliki satu segmen transparan dan satu segmen gelap, cincin kedua memiliki dua segmen transparan dan dua segmen gelap, dan seterusnya hingga cincin terluar. Sebagai contoh apabila absolut encoder memiliki 16 cincin konsentris maka cincin terluarnya akan memiliki 32767 segmen. Gambar dibawah menunjukkan pola cincin pada piringan absolut encoder yang memiliki 16 cincin.
Karena setiap cincin pada piringan absolute encoder memiliki jumlah segmen kelipatan dua dari cincin sebelumnya, maka susunan ini akan membentuk suatu sistem biner. Untuk menghasilkan sistem biner pada susunan cincin maka diperlukan pasangan LED dan photo-transistor sebanyak jumlah cincin yang ada pada absolut encoder tersebut.
Sistem biner yang untuk menginterpretasi posisi yang diberikan oleh absolute encoder dapat menggunakan kode gray atau kode biner biasa, tergantung dari pola cincin yang digunakan. Untuk lebih jelas, kita lihat contoh absolut encoder yang hanya tersusun dari 4 buah cincin untuk membentuk kode 4 bit. Apabila encoder ini dihubungkan pada poros, maka photo-transistor akan mengeluarkan sinyal persegi sesuai dengan susunan cincin yang digunakan. Gambar 5 dan 6 menunjukkan contoh perbedaan diagram keluaran untuk absolute encoder tipe gray code dan tipe binary code.
Dengan absolute encoder 4-bit ini maka kita akan mendapatkan 16 informasi posisi yang berbeda yang masing-masing dinyatakan dengan kode biner atau kode gray tertentu. Tabel 1 menyatakan posisi dan output biner yang bersesuaian untuk absolut encoder 4-bit. Dengan membaca output biner yang dihasilkan maka posisi dari poros yang kita ukur dapat kita ketahui untuk diteruskan ke rangkaian pengendali. Semakin banyak bit yang kita pakai maka posisi yang dapat kita peroleh akan semakin banyak
Tabel output biner dan posisi yang bersesuaian pada absolute encoder 4-bit
b. Incremental rotary encoder
Instrumen incremental rotary encoder atau dikenal juga sebagai incremental shaft encoder adalah salah satu tipe dari peralatan encoder yang memberikan keluaran dalam format digital. Hal ini menyebabkan instrumen sejenis ini lebih nyaman digunakan pada aplikasi pengontrolan yang menggunakan komputer, sebagaimana pengukuran dibutuhkan dalam bentuk digital. Oleh karena itu, proses konversi dari sinyal analog ke digital tidak perlu lagi dilakukan.
Dewasa ini, instrumen ini banyak digunakan dalam industri terutama pada mesin-mesin seperti mesin pengemasan, tangan robot, pengontrol gerakan motor derek, mesin penggiling. Biasanya instrumen ini digunakan dalam menghitung sudut, posisi, revolusi, kecepatan, akselerasi dan jarak. Ada beberapa macam jenis incremental rotary encoder yang telah dikembangkan seperti jenis magnetis, kontak, resistif dan optis. Akan tetapi, jenis incremental rotary encoder yang akan dibahas dalam artikel ini adalah jenis optis saja.
Konsep dasar operasi instrumen incremental rotary encoder adalah instrumen ini mengukur nilai sesaat posisi angular dari sebuah shaft yang sedang berotasi dan menghasilkan pulsa-pulsa pada channel-channel-nya. Pulsa-pulsa yang dihasilkan ini berbentuk gelombang square.
Instrumen incremental rotary encoder biasanya memiliki tiga buah sinyal keluaran, yaitu sinyal A, sinyal B, dan sinyal Z, ditunjukkan dalam gambar 1. Untuk sinyal A dan sinyal B, masing-masing sinyal keluaran tersebut saling quadrature yang berarti terjadi pergeseran fasa 90 derajat satu sama lain. Kedua sinyal tersebut selain memberikan nilai posisi shaft dari encoder, juga mampu menyediakan informasi mengenai arah putaran dari shaft misalnya berputar searah jarum jam atau berputar berlawanan arah jarum jam. Hal penting yang perlu diperhatikan hubungan antara sinyal A dan sinyal B adalah bahwa pergeseran fasa satu sama lain antara kedua sinyal tersebut harus berada dalam batas toleransi yang dapat diterima biasanya tidak melebihi 90 derajat sehingga proses perhitungan dapat berlangsung dengan akurat.
Untuk kebanyakan peralatan mesin motor atau aplikasi positioning, sinyal Z dikenal sebagai index signal, yang memiliki peranan penting dalam menentukan zero position dengan cara memberikan sebuah pulsa keluaran tunggal per satu revolusi.
Sebuah contoh dari sebuah optical incremental rotary encoder ditunjukkan dalam gambar 2. Pada gambar tersebut, instrumen ini terdiri dari sebuah sumber cahaya yaitu biasanya adalah LED, sebuah disc encoder (rotating disc), sebuah fixed disc, dan photo-detector. Letak posisi antara LED dan photo-detector disusun dengan sejajar, sehingga cahaya dari LED dapat masuk ke detector tersebut secara tegak lurus.
Disc yang ditunjukkan dalam gambar 3 adalah elemen kunci dari encoder dan secara umum terbuat dari bahan kaca dan diberi cap yang terbuat dari bahan logam sehingga membentuk slot-slot jendela yang mengelilingi bagian tepi dari disc encoder tersebut. Slot-slot ini bersifat tembus cahaya. Jumlah slot tersebut adalah sama dengan jumlah dari pulsa per satu revolusi. Sebagai contoh, sebuah disc kaca yang dicap dengan 1000 slot, bila disc tersebut telah bergerak 180 derajat jika dan hanya jika encoder tersebut telah mengeluarkan 500 pulsa.
Selama disc berotasi, LED secara konstan diaktifkan dan cahaya dari LED tidak secara terus-menerus mencapai photo-detector, tetapi hanya saat cahaya tersebut melewati slot-slot yang berada pada disc encoder tersebut. Saat cahaya masuk ke photo-detector, detector tersebut menghasilkan pulsa-pulsa keluaran berupa gelombang square.
Kebanyakan dari incremental rotary encoder menyediakan sebuah tanda tunggal pada disc, disebut channel Z atau marker. Pulsa dari channel ini menyediakan sebuah referensi yang menandakan per satu revolusi.
Logicstate digunakan sebagai input incremental, dengan pengaturan sebagai berikut:
a. Input half/full: nilai perubahan 1 untuk setengah putaran dan 0 untuk putaran penuh.
b. Input CCW/CW digunakan untuk mengatur arah putaran (berlawanan/searah jarum jam), 0 searah jarum jam dan 1 berlawanan arah jarum jam
Clock merupakan trigger untuk menjalankan motor sesuai dengan hasil deteksi pada input incremental melalui logicstate. L297 menerjemahkan kondisi input incremental terhadap putaran motor-bistepper. Pada L297 terdapat pin osc yang terhubung denganRangkaian RC dengan menghubungkan hambatan ke Vcc dan kapasitor ke groundterhubung pada pin ini untuk menentukan nilai dari pemotong. Dioda pada motor digunakan untuk menghindari arus balik akibat putaran motor.
setelah disimulasikan
6.video
download materi di sini
download video di sini
download rangkaian di sini
download datasheet di sini
infonya sangat bermanfaat bagi ane
BalasHapussolder temperatur