Kendali Motor Servo Menggunakan PWM dari Timer

motor servo adalah sebuah aktuator yang bergerak dalam poros yang mempunyai spesifikasi untuk control posisi sudut yang presisi. Banyak jenis motor servo. Ada yang dikontrol secara serial ataupun dengan PWM. Kali ini kita akan mencoba megatur posisi dari sebuah motor servo dengan menggunakan PWM yang dibangkitkan dari timer1. PWM harus diatur agar memenuhi standar sinyal input untuk motor servo sehingga motor servo dapat bergerak sesuai dengan perintah yang kita kirimkan lewat PWM.

Review motor servo.      

Nilai input PWM pada setiap servo terkadang berbeda sesuai merek. Misalnya saja Servo Futaba tipe Futaba S3003 – Standard Servo.

0.388ms = 0 degree.

1.264ms = 90 degrees. (neutral position)

2.14ms = 180 degrees.

Akan tetapi kita coba dengan setting pada proteus seperti berikut.

Mari kita mulai.Buat sebuah folder untuk project yang akan kita buat. Semua file project akan disimpan di folder ini. Buat folder dengan nama motor servo.

Pertama buat new project, lalu masukan chip ATMega8535, ambil dari library.

masukan juga komponen motor servo

Lalu rangkai seperti gambar sirkuit di bawah ini.

Untuk komponen VCC dan Ground bisa di drag dari Terminals mode.

Sekarang kita beralih ke codevisionAVR. Buat new project. Klik File, lalu New.

Kemudian pilih Project, lalu klik OK.

Jika muncul pertanyaan seperti di bawah ini. Klik Yes.

Setelah itu kita lakukan pengaturan untuk project yang akan kita buat. Pertama setting chip yang akan digunakan. Kita gunakan ATmega8535 dan nilai clock yaitu 16 MHz. (dalam pemrograman, tanda titik berarti koma, untuk memisahkan bilangan decimal. Missal 3,7 maka diketik 3.7 dan begitu pula jika kita memasukan nilai clock 11,059200MHz maka diketik 11.059200 MHz.

Lalu kita lakukan setting pada bagian Timer1. Kita akan gunakan Timer1 ini untuk membangkitkan sinyal PWM yang digunakan untuk mengontrol motor servo. Lakukan setting di bawah ini.

kita akan menggunakan mode

// Timer/Counter 1 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: 250.000 kHz

// Mode: Fast PWM top=ICR1

// OC1A output: Non-Inv.

// OC1B output: Discon.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer 1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

Dari informasi diatas kita dapati bahwa counter akan berjalan dalam interval waktu T=1/250kHz yaitu 4us, dan akan menggunaka mode Fast PWM. Dengan nilai TOP counter yaitu ICR1 1387 atau 4999. Hal ini dikarenakan kita membutuhkan sinya PWM dengan lebar perioda 20ms atau frekuensi 50Hz untuk mengendalikan servo. Berikut perhitungannya.

Sedangkan nilai lebar pulsa high dari PWM atau lebar dutty cycle positif akan ditentukan oleh register OCR1.

Dutty cycle: perbandingan lebar perioda HIGH dengan lebar perioda gelombang.

perhitungan OCR1 untuk menghasilkan lebar pulsa dari 1ms – 2ms (sesuai settingan servo di simulasi proteus) adalah.

OCR1A= (((sudut + 90)/90)*1000)/4;

Dimana nilai 1ms – 2ms tersebut akan menghasilkan nilai sudut dari -90⁰ sampai 90⁰. Perhitungan di atas didapat berdasarkan bahwa couter berjalan dalam interval 250kHz atau 4us  sehingga untuk menghasilkan gelombang 1ms – 2ms adalah.

Atau jika kita menggunakan MS-Exel untuk mendapat persamaannya maka setelah membuat table dari data sumbu x untuk sudut x={-90,90} dan y untuk OCR1A={250,500} maka kita bisa mendapatkan persamaan linier dengan cara klik kanan pada garis yang ada di table dan klik Add Trendline.

Lalu setting seperti berikut.

Maka akan muncul persamaan.

y = 1.388x + 375

dan kita ganti nilai x dan y sehingga menjadi.

OCR1A = (unsigned int)((1.388*(float)sudut) + 375);

Sekarang kita masukan ke program.

 /*****************************************************
Chip type               : ATmega8535
Program type            : Application
AVR Core Clock frequency: 16,000000 MHz
Memory model            : Small
External RAM size       : 0
Data Stack size         : 128
*****************************************************/

#include 
#include 

// Declare your global variables here
void set_servo(int sudut)
{
    unsigned int buff_sudut = (unsigned int)((1.388*(float)sudut) + 375);
    OCR1AH = (unsigned char)(((buff_sudut & (unsigned int)0xFF00))>>8); 
    OCR1AL = (unsigned char)  (buff_sudut & (unsigned int)0x00FF);
}

void main(void)
{
// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In 
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T 
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;

// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In 
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T 
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;

// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In 
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T 
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;

// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=Out Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In 
// State7=T State6=T State5=0 State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T 
PORTD=0x00;
DDRD=0x20;

// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 250,000 kHz
// Mode: Fast PWM top=ICR1
// OC1A output: Non-Inv.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x82;
TCCR1B=0x1B;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x13;
ICR1L=0x87;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer2 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;

// USART initialization
// USART disabled
UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;

// ADC initialization
// ADC disabled
ADCSRA=0x00;

// SPI initialization
// SPI disabled
SPCR=0x00;

// TWI initialization
// TWI disabled
TWCR=0x00;

while (1)
      {
      // Place your code here
        set_servo(-90);  
        delay_ms(1000);

        set_servo(0); 
        delay_ms(2000);
        
        set_servo(90); 
        delay_ms(1000);
      }
}

Lalu klik Make the project.

Klik OK, maka akan ter-generate file .hex. File inilah yang akan diupload ke dalam mikrokontroler.

Seperti biasa jangan lupa lakukan pengaturan di chip ATMEGA8535.

Klik pada ikon folder Program File. Browse file .hex yang sudah kita generate tadi di codevisionAVR.

Atur CKSEL Fuses menjadi Ext. Clock dan Clock Frequency dengan nilai clock 16MHz yang sudah kita atur juga pada codevisionAVR.

Klik OK.

Setelah proses setting selesai, maka langsung saja klik Play.

Untuk melihat sinyal yang mengatur motor servo bisa kita tambahkan osiloskop pada rangkaian proteus yang sudah kita buat.

Kita capture di jalur input servo.

Maka bisa dilihat sinyal PWM-nya.