Motor servo (atau servomotor, disingkat servo)[1] adalah aktuator putar atau aktuator linier yang memungkinkan kendali tepat atas posisi linier/bersudut, kecepatan, dan percepatan dalam sistem mekanis.[1][2] Ini merupakan bagian dari servomekanisme, dan terdiri dari motor yang sesuai yang digabungkan ke sensor untuk umpan balik posisi dan pengendali (seringkali berupa modul khusus yang dirancang untuk motor servo).
Motor servo bukan merupakan golongan motor tertentu, walau istilah motor servo sering digunakan untuk mengacu pada motor yang cocok digunakan dalam sistem kendali gelung tertutup. Motor servo diterapkan dalam robotika, permesinan CNC, dan pembuatan otomatis.
Mekanisme
Motor servo adalah servomekanisme gelung tertutup yang menggunakan umpan balik posisi (baik posisi linier maupun posisi putar) untuk mengendalikan gerakan dan posisi akhirnya. Masukan untuk kendalinya adalah sinyal (analog atau digital) yang mewakili posisi poros keluaran yang diinginkan.
Motor tersebut dipasangkan dengan beberapa jenis pengode posisi untuk menyediakan umpan balik posisi (dan berkemungkinan pula mempercepat umpan balik dalam rancangan yang lebih canggih). Pengendali tersebut membandingkan posisi terukur dengan posisi yang diinginkan untuk membangkitkan sinyal galat, yang mana ketika diberi umpan balik menyebabkan motor untuk berputar ke arah yang dibutuhkan untuk membawa poros ke posisi yang diinginkan. Sinyal galat ini menyusut hingga nol begitu posisi yang diinginkan didekati, membuat motor tersebut terhenti.
Motor servo yang sederhana menggunakan pengindraan posisi saja melalui potensiometer dan kendali meletup-letup dari motor tersebut, sehingga motor hanya berputar dalam kecepatan penuh atau terhentikan. Walau tidaklah umum digunakan dalam pengendali gerakan industrial, motor servo sejenis ini membentuk dasar dari kendali radio servo, yang digunakan untuk model berkendali radio.[3]
Motor servo yang lebih canggih memanfaatkan pengode mutlak (sejenis pengode putar) untuk menghitung posisi poros dan menyimpulkan kecepatan dari poros keluaran.[4] Kecepatan motor tersebut dikendalikan oleh pemacu kecepatan berubah-ubah.[5] Kedua peningkatan ini, biasanya dalam gabungan dengan algoritma kendali PID, memungkinkan motor servo tersebut dibawa ke posisinya yang diperintahkan secara lebih cepat dan lebih tepat, dengan lajakan yang lebih sedikit.[6]
Motor servo sederhana mungkin menggunakan potensiometer resistif sebagai pengode posisinya. Motor servo sejenis ini hanya digunakan pada tingkat yang paling sederhana dan termurah, bersaing ketat dengan motor langkah, walau rawan terkena keausan dan gangguan listrik di jalur potensiometer. Meskipun mungkin untuk dibedakan secara listrik sinyal posisinya untuk memperoleh sinyal kecepatan, pengendali PID yang dapat memanfaatkan sinyal kecepatan tersebut, umumnya memerlukan pengode yang lebih tepat.
Motor servo modern menggunakan pengode putar, baik berupa mutlak maupun inkremental. Sensor mutlak dapat menentukan posisinya saat dihidupkan tetapi lebih rumit dan mahal. Pengode inkremental umumnya lebih sederhana, murah, dan bekerja lebih cepat. Sietem inkremental, seperti motor langkah, sering menggabungkan kemampuan bawaannya untuk mengukur selang putaran dengan sensor posisi nol sederhana untuk mengatur posisinya pada permulaan.
Alih-alih motor servo, terkadang motor dengan pengode linier luar yang terpisah digunakan.[9] Sistem motor + pengode linier ini menghindari ketidaktepatan pada pengemudian antara motor dan kereta linier, tetapi rancangan dibuat lebih rumit karena bukan lagi sistem buatan pabrik yang sudah dikemas sebelumnya.
Motor
Berbagai jenis motor servo dapat digunakan untuk banyak keperluan, sebab perbedaannya tak terlalu besar.[10] Dalam bentuk yang paling sederhana, motor arus searah bermagnet permanen yang bersikat digunakan, karena kesederhanaan dan biayanya yang rendah. Motor servo industrial kecil biasanya berupa motor tanpa sikat yang diulang-alik secara elektronik.[11] Untuk motor servo industrial besar, umumnya motor induksi arus bolak-balik yang digunakan, sering kali dengan penggerak frekuensi variabel untuk memungkinkan kendali atas kecepatannya. Untuk kinerja terbaik dalam paket ringkas, motor arus bolak-balik tanpa sikat dengan medan magnet kekal digunakan, yang secara mujarab merupakan versi besar dari motor listrik arus bolak-balik.[12]
Modul penggerak untuk servomotor adalah komponen industri baku. Rancangannya adalah cabang dari elektronika daya, biasanya berdasarkan MOSFET tiga tahap atau jembatan H IGBT. Modul baku ini menerima suatu arah tunggal dan hitungan denyut (jarak perputaran) sebagai masukan. Ini juga dapat mencakup fitur pemantauan suhu berlebih, torsi berlebih, dan deteksi macet.[13] Karena jenis pengode, perbandingan kepala roda gigi, dan dinamika sistem secara keseluruhan bersifat khusus terhadap aplikasi, maka lebih sulit untuk menghasilkan pengendali secara keseluruhan sebagai modul siap pakai, sehingga ini seringkali diterapkan sebagai bagian dari pengendali utama.[14]
Kendali
Sebagian besar servomotor modern dirancang dan dipasok dengan modul pengendali khusus dari produsen yang sama. Pengendali juga dapat dikembangkan dengan pengendali mikro untuk mengurangi biaya pelaksanaan bervolume besar.[15]
Motor servo terpadu
Motor servo terpadu dirancang untuk menyertakan motor, penggerak, pengode, dan benda elektronik terkait menjadi satu paket.[16][17]
