Driver Motor DC pada Robot Beroda dengan Konfigurasi H-BRIDGE MOSFET


Nah berikut ini ane tulis tentang driver motor yang biasa ane gunakan pada robot beroda, driver motor ini menggunakan mosfet, nah berikut uraian penjelasannya:

Teori Motor DC:

Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Mekanisme ini diperlihatkan pada Gambar berikut ini.

Bagan mekanisme kerja motor DC magnet permanen

Motor DC yang digunakan pada robot beroda umumnya adalah motor DC dengan magnet permanen. Motor DC jenis ini memiliki dua buah magnet permanen sehingga timbul medan magnet di antara kedua magnet tersebut. Di dalam medan magnet inilah jangkar/rotor berputar. Jangkar yang terletak di tengah motor memiliki jumlah kutub yang ganjil dan pada setiap kutubnya terdapat  lilitan. Lilitan ini terhubung  ke area kontak yang disebut komutator. Sikat  (brushes)  yang terhubung ke kutub positif dan negatif motor memberikan daya ke lilitan sedemikian rupa sehingga kutub yang satu akan ditolak oleh magnet permanen yang berada di dekatnya, sedangkan lilitan lain akan ditarik ke magnet permanen yang lain sehingga menyebabkan jangkar berputar. Ketika jangkar berputar, komutator mengubah lilitan yang mendapat pengaruh polaritas medan magnet sehingga jangkar akan terus berputar selama kutub positif dan negatif motor diberi daya. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

Pengendalian kecepatan putar motor DC dapat dilakukan dengan mengatur besar tegangan terminal motor VTM. Metode lain yang biasa digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC adalah dengan teknik modulasi lebar pulsa atau Pulse Width Modulation (PWM).

Teori H-Bridge MOSFET:

H-bridge adalah sebuah perangkat keras berupa rangkaian yang berfungsi untuk menggerakkan motor.  Rangkaian ini diberi nama H-bridge karena bentuk rangkaiannya yang menyerupai huruf H seperti pada Gambar berikut.

Konfigurasi H-Bridge MOSFET

Rangkaian ini terdiri dari dua buah MOSFET kanal P dan dua buah MOSFET kanal N. Prinsip kerja rangkaian ini adalah dengan mengatur mati-hidupnya ke empat MOSFET tersebut. Huruf M pada gambar adalah motor DC yang akan dikendalikan.  Bagian atas rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub positif, sedangkan bagian bawah rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub negatif. Pada saat MOSFET A dan MOSFET D on sedangkan MOSFET B dan MOSFET C off, maka sisi kiri dari gambar motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya, sedangkan sisi sebelah kanan motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya sehingga motor akan bergerak searah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.

H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D on, B&C off

 Sebaliknya,  jika MOSFET B dan MOSFET C on sedangkan MOSFET A dan MOSFET D off, maka sisi kanan motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya sedangkan sisi kiri motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya. Maka motor akan bergerak berlawanan arah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.

H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D off, B&C on

Konfigurasi lainnya adalah apabila  MOSFET A dan MOSFET B sedangkan MOSFET C dan MOSFET D off. Konfigurasi ini akan menyebabkan sisi kiri dan kanan motor terhubung pada kutub yang sama yaitu kutub positif sehingga tidak ada perbedaan tegangan diantara dua buah polaritas motor, sehingga motor akan diam. Konfigurasi seperti ini disebut dengan konfigurasi break. Begitu pula jika MOSFET C dan MOSFET D saklar on, sedangkan MOSFET A dan MOSFET C off, kedua polaritas motor akan terhubung pada kutub negatif dari catu daya.Maka tidak ada perbedaan tegangan pada kedua polaritas motor, dan motor akan diam. Konfigurasi yang harus dihindari adalah pada saat MOSFET A dan MOSFET C on  secara bersamaan atau MOSFET B dan MOSFET D on  secara bersamaan. Pada konfigurasi ini akan terjadi hubungan arus singkat antara kutub positif catu daya dengan kutub negatif catu daya.

Konfigurasi Pengujian H-bridge MOSFET

Nah temen2 udah baca teorinya diataskan… sip semoga temen2 faham ^_^. Oke deh ni dia ane share rangkaian skematic driver motor DC MOSFET yang ane gunakan pada robot ane.

Transistor jenis Mosfet dipilih karena transistor ini terkenal karena kesanggupan dilalui arus  yang relatif besar jika  dibandingkan dengan transistor lain, serta memiliki daya disipasi yang kecil. Sehingga Transistor ini dapat menghemat pemakaian daya. Sisi masukan  tegangan  rendah dengan sisi tegangan motor dipisahkan dengan optocoupler. Ground untuk tegangan motor dan tegangan rendah juga dipisahkan. Hal ini dimaksudkan untuk memproteksi pengendali dari arus besar  yang mungkin terjadi apabila ada komponen pada tegangan besar yang mengalami kerusakan.

Nah temen2 bisa menggunakan optocoupler dari sharp tipe PC817 datasheetnya dapat didownload disini atau menggunakan optocouler ISP521 datasheetnya dapat di download disini.

IRF530

datasheet IRF540 (mosfet tipe N, current 22 A) disini.

IRF640

datasheet IRF740 (mosfet tipe N, current 10 A) disini.

datasheet IRF9530 (mosfet tipe P, current 12 A) disini.

datasheet IRF9540 (mosfet tipe P, current 19 A) disini.

IRF9640

Dan ini dia hasil rancangan board nya (bukan ane yg buat jadi gak bisa ane share hasil rancangan board nya di sini maaf ya ^_^)

Semoga bermanfaat buat temen2 dan dapat dijadikan referensi. Salam Robotika ^_^

13 responses to this post.

  1. ini yg bikin ane bingung dari kemaren2, ,
    itu kaloo mau ngerem cuma AB atau CD nya aja kan yang aktif, ,
    la itu nanti diprogramnya kaya gimana??? ,,

    Balas

  2. Posted by emil on Desember 24, 2011 at 10:44 am

    thank boos………..bermamfaat bnget niiih…………..

    Balas

  3. Posted by lono on Januari 5, 2012 at 3:08 am

    Mas., dari rangkaian tsb cara untuk ngatur PWM’y gmn..??

    Balas

  4. tambahin ya mas.itu input langsung pilih mana yang mau di jadiin pwm dan untuk pengaturan pergerakkan motor langsung kasih logika 0 atau satu pada salah satu port untuk break 1 1 atau 0 0

    Balas

  5. Posted by tri on Januari 22, 2012 at 4:00 pm

    kkalo utk pwm, perlu hati2 bro krn panas dan konslet di IRF N Channel, referensi saya pakai 74LS08 kalo yg lain gk mau pelan.

    Balas

  6. Posted by siti on Februari 16, 2012 at 1:25 pm

    mas kalo motor buat kursi roda itu yang cocok motor apa ya…
    trus driverya bisa pake rangkaian diatas nggak??

    Balas

  7. Posted by nugroho on April 2, 2012 at 12:37 am

    mas apa bedanya motor driver dengan mosfet dan L298 ? kalo boleh tau apa kelebihan dan kekurangannya masing2 ? untuk line follower lebih baik menggunakan yang mana ?
    Terima kasih.

    Balas

  8. mas boleh nanya buat dmn?
    trs dari gambar berarti inputan Vcc dan PWM, tetapi di bagian phototransistor optocoupler kenapa tidak diberi tegangan lagi, Vce?
    karena saya memberikan nilai Vce sebesar 5v, apabila tidak diberikan nilai maka tegangan keluaran optocoupler bernilai nol.
    sampai saat ini saya masih belum berhasil melakukan drive mosfet baik IRF540 maupun IRF740.
    minta bantuannya mas

    Balas

  9. Posted by purnomo abdurahman on Juni 29, 2012 at 2:05 pm

    mau tanya untuk mengendalikan kecepatan dinamo starter sepeda motor dengan vcc dari aki 3A

    Balas

  10. Posted by syayid on Agustus 6, 2012 at 12:44 pm

    mas opto couplernya pakai tipe berapa tu?

    Balas

  11. Bang mau tanya nih,.. di forum2 ada yang bahas tentang autobrake system, tapi sisminnya kok sama yang ada diatas,.. perbedaan autobrake sama yang driver2 mosfet biasa itu apa mas,..?? n komponen apa saja yang mendukung autobrake system…?? thanks🙂

    Balas

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: