Incremental and Absolute Encoder

Incremental and Absolute Encoder

1. Tujuan  

·              Untuk mengetahui pengertian encoder dan pembagiannya

·              Untuk mengetahui prinsip kerja encoder incremental dan absolut

·              Dapat membuat rangkaian pengendali DC Motor menggunakan L298

2. Komponen 

·              L298 Motor Driver

·              Logicstate

·              Motor DC

·              Dioda

·              Resistor

3. Dasar Teori 

A. Pengertian Encoder

Rotary encoder adalah divais elektromekanik yang dapat memonitor gerakan dan posisi. Rotary encoder umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh rotary encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali. Rotary encoder umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive, dsb.

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.

B. Pembagian Encoder

1. Incremental Encoder

Tipe Incremental Rotary Encoder merupakan tipe rotary encoder yang paling sederhana karena hanya dapat mengukur perubahan sudut relatifnya saja. Karena kurangnya akurasi dari incremental rotary encoder ini perlu ditambahkan satu lagi sensor optik untuk menentukan arah putaran porosnya. Dua buah sensor optik dipasang pada sudut yang berbeda sehingga arah putaran dapat diketahui, biasanya sering disebut Channel A dan Channel B.

Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua sensor yang disebut channel A dan B (Gambar 7). Ketika poros berputar, deretan pulsa akan muncul di masing-masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan kecepatan putar sedangkan hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan arah putaran. Dengan menghitung jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi piringan maka putaran dapat diukur. Untuk mengetahui arah putaran, dengan mengetahui channel mana yang leading terhadap channel satunya dapat kita tentukan arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan selalu berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output channel ketiga, disebut INDEX, yang menghasilkan satu pulsa per putaran berguna untuk menghitung jumlah putaran yang terjadi.

2. Absolute 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.

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.

C. Komponen yang digunakan

1. Diode

Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang bersifat semikonduktor yang memperbolehkan arus listrik mengalir ke saru arah dan menghambat aliran arus listrik dari arah sebaliknya.

2. Motor DC

Motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.

3. L298

L298 adalah jenis IC driver motor yang dapat mengendalikan arah putaran dan kecepatan motor DC ataupun motor stepper. L298 mampu mengeluarkan output tegangan untuk Motor DC dan motor stepper sebesar 50 volt. L298 terdiri dari transistor-transistor logik (TTL) dengan gerbang nand yang memudahkan dalam menentukkan arah putaran suatu Motor DCc dan motor stepper.

4. Resistor

Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.

4. Prinsip Kerja 

Pada rangkaian digunakan logicstate pada IN1 dan IN2 untuk mengubah aliran arus antara pin OUT1 dan OUT2. Diode yang digunakan untuk melindungi IC membentuk lonjakan tegangan induktif. pin Enable A berfungsi untuk mengaktifkan jembatan antara OUT1 dan OUT2 sehingga dapat berfungsi sepanjang waktu.

Tabel Kontrol Logicstate

INPUT	Fungsi
Logicstate IN1=1, IN2=0	Arus maju
Logicstate IN1=0, IN2=1	Arus balik
IN1=IN2	Motor berhenti

Jadi, jika logicstate pada IN1 bernilai 1 dan IN2 bernilai 0, arus mengalir dari OUT1 ke OUT2. Dengan begitu motor memutar searah jarum jam. Jika logicstate pada IN1 bernilai 0 dan IN2 bernilai 1, arus mengalir dari OUT2 ke OUT1. Dengan begitu motor memutar berlawanan arah jarum jam. Jika kedua logicstate pada IN1 dan IN2 bernilai 1 atau 0 secara bersamaan, motor akan segera berhenti. Dengan cara ini putaran motor dapat dikontrol menggunakan L298.

5. Rangkaian 

6. Video