Cara Pakai Baterai Lipo Untuk Robot

Baterai biasanya digunakan untuk aplikasi robot atau alat yang sifatnya mobile atau wireless.
Berikut ulasan singkat tentang sifat dan jenis baterai yang umum terdapat di sekitar kita ,
Baterai yang kita kenal di pasaran diantaranya antara lain , baterai Zinc , baterai Alkaline , baterai NiMH , baterai Li-Ion , baterai Li-Poly , baterai NiCd , baterai Accu Basah , baterai Accu Kering , baterai kancing untuk jam tangan dan baterai kotak 9V.
Ada dua kategori , yakni baterai sekali pakai dan baterai isi ulang.
            Baterai Zinc ( misal baterai ABC yang biru putih ) ,  Alkaline dan baterai kotak 9V yang murah , tidak dapat dicas ( di - charge ) jadi sekali pakai saja. sebab itu maka untuk proyek robotik maupun mikrokontroler digunakan baterai rechargeable atau baterai casan agar tidak boros dan dan bisa dipakai berulang kali. Selain itu baterai ini mampu menghasilkan arus lebih baik ketimbang baterai biasa.
             Untuk baterai Li-ion seperti di handphone , baterai Ni-MH seperti baterai Eneloop biasanya tinggal masukkan ke charger sampai indikatornya menunjukkan penuh maka baterai bisa langsung digunakan. Baterai ini relatif aman dan tidak membutuhkan perhatian khusus , asalkan tidak overcharge , dicas oleh charger yang sesuai dan tidak terpapar panas berlebihan.
               Untuk baterai Ni-Cd ( Nickel Cadmium ) biasanya digunakan pada mainan RC Mobil mobilan murah buatan China , kadang dikemas 4 buah jadi satu , kadang dijual satuan seperti baterai biasa ukuran AA. Baterai ini memiliki memory effect , artinya harus dicas penuh jika sudah habis , kalau tidak , baterai ini bakal menurun kapasitas penyimpanan listriknya.
              Dari semua baterai diatas baterai Ni-MH ( Nickel Metal Hydride ) dan baterai Li-Poly ( Lithium Polymer ) atau singkatnya Lipo .Kelebihannya selain bisa dicas juga self discharge yang relatif kecil. Self discharge adalah kondisi dimana jika baterai tidak digunakan maka akan berkurang sendiri kapasitasnya. Tiap jenis baterai memiliki nilai self discharge yang berbeda beda.
                Saya menggunakan baterai Lipo karena tertarik dengan banyaknya robot yang menggunakan baterai ini. Selain itu , baterai Ni-MH terlalu berat dan makan tempat jika digunakan untuk robot berukuran kecil. Tetapi dari segi keparaktisan , untuk robot mobile atau RC sebenarnya lebih aman pakai Ni-MH.
Baterai LiPo harus digunakan secara hati hati dan jangan ditinggal saat proses charging untuk menghindari resiko overcharge dan terbakar.

Adaptor linear IC 78012

contoh rangkaian adaptor linear

Alarm Lipo

                

Turnigy 2S/3S dan linear Adaptor

           
Pertama kali membeli baterai Lipo , ada sedikit pertanyaan yang belum saya temukan jawabannya di internet. Hal itu antara lain :

1. Jika baru beli baterai Lipo , apakah harus segera dicas ?
    Baterai Lipo memiliki cairan khusus yang akan menjaga baterai tetap stabil selama dalam masa       penyimpanan , cairan itu akan hilang saat kita mengecasnya untuk pertama kali. jadi selama baterai itu belum mau dipakai , sebaiknya simpan di tempat sejuk tanpa perlu mengecasnya dulu , tapi karena ada self discharge seperti pembahasan sebelumnya , maka ukurlah tegangan baterai dahulu untuk memastikan tegangannya tidak undercharge. Karena tegangan saat penyimpanan baterai Lipo idealnya 3.85 Volt per sel nya. Dalam satu baterai Lipo umumnya terdiri dari 1 sel , 2 sel , 3 sel atau 4 sel. Jika undercharge , maka baterai Lipo tak akan bisa dicas lagi alias rusak. Jadi ada istilah half charge ( separo ngecas ) saat hendak menyimpan baterai Lipo di laci. Lipo tidak boleh under charge maupun overcharge. Jika overcharge maka akan timbul panas dan beresiko meledak. Jika disimpan dalam kondisi penuh , maka usia pakai baterai ini akan berkurang drastis , dan menjadi kembung / baterai hamil istilahnya.
Batas aman tegangan Lipo per sel nya adalah 3.0V sd. 4.25V.
Gunakan multimeter atau rangkaian alarm Lipo seperti foto diatas untuk mengecek tegangan baterai.
2 Bagaimana cara mengecas baterai Lipo ?
Gunakan charger balancer khusus buat baterai Lipo . Di pasaran harga charger Lipo cukup mahal , dibanding charger biasa.
Charger balancer digunakan untuk baterai Lipo yang memiliki lebih dari satu sel per kemasan baterainya.
Karena jika tidak dibalancing , maka tegangan tiap baterai akan berbeda dan baterai yang berbeda tegangan antara sel nya dalam satu package akan menyebabkan kerusakan sel.
Dalam pemakaian di rangkaian ,alarm Lipo yang dipasangkan pada kabel balancer baterai akan menunjukkan tegangan tiap sel berikut jumlah tegangan seluruh selnya. 
Saya menggunakan charger balancer Turnigy 2S/3S yang tergolong paling murah.
Charger balancer masih memerlukan adaptor 1A / 12V untuk supply arusnya. Saya menggunakan adaptor buatan sendiri , yakni menggunakan rangkaian adaptor linear IC 78012 , trafo 1 Ampere.
Sebenarnya lebih baik menggunakan adaptor switching yang modelnya mirip adaptor laptop.
Karena adaptor linear rawan terhadap panas berlebih akibat kualitas trafo yang kurang baik dan sistem linear yang memang menyisakan panas karena selisih voltase antara trafo dan keluaran dari IC.
Panas adalah musuh baterai Lipo. penyimpanan di tempat sejuk atau dingin akan memperpanjang usia baterai ini , karena self dischargenya jadi berkurang.
Lama pengecasan dengan Turnigy 2S/3S balance charger untuk baterai Lipo 1800 mAH sekitar 1 sd 2 jam dengan kondisi awal baterai masing masing sel nya setengah penuh.
3. Bagaimana jika baterai masih penuh tapi hendak disimpan ?
Untuk charger balancer yang mahal , terdapat menu untuk discharge yang aman , tinggal colok aja.
Tapi untuk model murah seperti diatas , kita bisa pakai untuk nyalakan bohlam lampu motor yang 6V atau 12V , lampu emergency atau alat apa saja yg menggunakan baterai , sambil dipasangkan alarm Lipo.
 

foto : rctech.net Deans discharger

 4. Cara menggunakan baterai Lipo ?
Jack plug warna kuning pada baterai Lipo biasa disebut XT60 female connector plug.
Hubungkan konektor ini pada rangkaian , kabel merah positif , kabel hitam negatif.
Konektor yang kecil warna putih , atau konektor balancer dihubungkan pada alarm Lipo untuk mengingatkan jika voltase telah turun hingga dibawah batas minimum yang ditetapkan , agar baterai Lipo tidak rusak.
Saat mengecas menggunakan charger Lipo yang baik ( yg mahal ) , maka kedua jenis konektor tsb dihubungkan pada chargernya.
Sedang pada charger Lipo yang murah / kecil seperti Turnigy 2S/3S yang dipakai hanya konektor balancer yang putih saja.
Setelah baterai penuh , indikator yang hijau akan mati , sedang yang merah yg merupakan indikator tegangan masuk dari adaptor , tetap menyala. anda tak perlu khawatir terbalik pemasangan kabel positif dan negatifnya ( polaritasnya ), selama masih orisinal dari pabriknya. Karena colokannya sudah didesain agar tidak terbalik saat mengecas baterai. Jangan buang baterai Lipo dalam kondisi terisi , sebab dapat menimbulkan bahaya ledakan dan kebakaran. Selamat mencoba...

Instructables : Lipo dan Arduino

    

Modifikasi Arm Crawler Robot Kit Tamiya

         Bosan bermain dengan robot dari bekas sikat gigi atau robot kumbang dari spdt switch ? ada baiknya kit dari Tamiya ini dicoba buat eksperimen robot. Daripada beli chasis acrylic yang sama sama mahal harganya , lebih baik menggunakan chasis dari Tamiya Education Series. Salah satunya ya sejenis tank guling guling juga . Hanya saja rodanya menggunakan roda tank yakni Kit Tamiya seri #70211. Keistimewaannya dibanding chassis tank Tamiya seri #70100 , adalah kemampuannya untuk melewati medan terjal seperti bebatuan , pasir , menuruni tangga hingga mendaki layaknya crawler.
Lihat saja video aksinya di Youtube , lumayan seru.
Agar dapat dikendalikan dengan remote control , ganti motornya dengan Tamiya dual gearbox series.

Isi kotak kit ArmCrawler Tamiya

Parts Arm Crawler Tamiya

 

Pololu Dual Motor Gearbox Tamiya # 70097

 

         Dari sebuah situs Jepang , saya lupa namanya .. seseorang membuat modifikasi pada kit robot ini sehingga diharapkan memiliki kemampuan amphibi , berenang di air ! Hehe kreatif sekali ya , padahal idenya sederhana saja , hanya menambah sirip pada roda depannya dan memasang chasis tambahan sebagai ponton buat daya apungnya di air.. Kit sekelas Tamiya saja masih bisa dimodifikasi jadi karya yang unik , lumayan kan buat inspirasi ?
Kalau mau , beberapa kit robot dapat berpotensi dibikin murah. Idenya , menggunakan bahan pengganti seperti  triplek , sendok eskrim , gagang popstick dsb. Hanya saja untuk gearbox dan motor agak sulit diakalin supaya murah.
Ya setidaknya artikel bikin robot dari mainan bekas sebelumnya mungkin bisa membantu hehe.
Versi keren dari Tamiya Arm Crawler ini adalah iRobot
yang dipakai US military tentunya hihihi.
Ni penampakannya :

Nah , lumayan kan mainannya ? ternyata mainan anak - anak itu ada versi canggihnya semua
hehehe...
Sedangkan yang dibawah ini karya seorang mahasiswa Universiti Teknologi Malaysia

Blog : Ku Abd Muhyi

Yang ini sy iseng bikin dari sisa akrilik dan kit Arm Crawler

Kesulitan dengan menggunakan track system diantaranya memerlukan penyetelan track dalam pemasangannya di chassis , karena baik track dari karet maupun rantai terkadang kendor sehingga perlu pengencangan agar tidak slip dan lepas dari rodanya. Pada track karet seperti Tamiya track akan mudah terlepas atau slip kala melintasi karpet atau permukaan berserabut sejenisnya.
Pada salah satu ujung chassis tank biasanya dipasang lubang baut yang agak memanjang agar letak baut atau poros roda dapat disesuaikan tingkat kekencangan tracknya , mirip pada konstruksi garpu belakang sepeda yang dipasangi rantai.            

Memahami PWM , apa yang dimaksud PWM ?

Dalam artikel ini saya berusaha memahami apa itu PWM ? dari situs Avayan di ebldc.com ,  saya yang sangat awam dengan peristilahan elektronika dapat sedikit pemahaman yang mungkin dapat berguna juga buat pembaca lainnya.
PWM sering dilibatkan dalam perancangan display LED berjalan hingga Remot Kontrol . Pengendalian berbagai jenis motor listrik seperti servo , DC motor dan motor Stepper juga selalu berkaitan dengan PWM.

PWM atau Pulse Width Modulation jika diterjemahkan langsung artinya Modulasi Lebar Pulsa.
Jika kita punya sebuah pulsa dan dapat mengubah lebarnya tanpa mengubah frekwensinya artinya kita baru saja melakukan modulasi pada lebar pulsa yg kita miliki.
Ada beberapa kosa kata baru yg masih terdengar asing di telinga saya :

1.Modulation ; Modulasi.
Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi .( dari :Wikipedia )

Ilustrasi Yves Laurent

Contoh modulasi adalah proses yang terjadi dalam radio , dimana gelombang suara diubah menjadi sinyal listrik oleh microphone kemudian dicampur dengan sinyal carrier ( pembawa ) agar dapat dipancarkan melalui antena. Radio penerima akan merubah sinyal dari pemancar menjadi suara dengan cara memisahkan gelombang suara dengan gelombang carriernya , kemudian merubahnya jadi suara melalui loudspeaker.

grafik modulasi : thebox.myzen.co.uk

Akan tetapi didalam PWM , informasi yang dikirim pada dasarnya hanyalah perubahan lebar pulsa yang pada akhirnya akan menentukan putaran motor / servo atau intensitas cahaya pada LED.

2. Pulse ; Pulsa
Pulsa yang kita kenal sehari hari , ya cuma pulsa hape & pulsa PLN .
Tapi apa sih terjemahan yang pas buat " Pulse " ? Mungkin jika kita pernah ke ruang perawatan dimana terdapat pasien dalam kondisi kritis biasanya terdapat alat monitoring denyut jantung disamping ranjang pasien.

ilustrasi : ordinace.com

Pada alat tersebut terdapat layar dengan tampilan grafik naik turun yang menandakan jantung sedang berdenyut. Kurang lebih kalau digambarkan , "Pulse " itu adalah denyut .
Secara awam , dalam elektronika , Pulsa artinya sinyal listrik yang bermula dan berakhir pada periode waktu tertentu dan dapat terukur.
Sebuah pulsa biasanya digambarkan dengan grafik sebuah bukit dan sebuah lembah .

Ilustrasi : EBLDC.com

Sebagai contoh :
Ketika sebuah lampu kita nyalakan 1 jam , maka T ( Time atau waktu ) ON ( Nyala )  adalah selama satu
jam. Ketika kemudian kita padamkan lampu selama 2 jam , maka T ( waktu ) OFF ( Mati ) adalah selama dua jam juga.
3. Periode
Periode adalah jangka waktu yang dibutuhkan sebuah pulsa untuk menyelesaikan satu siklus ON & OFF.
Periode adalah T ON ditambah T OFF , jadi satu periode terdiri dari satu bukit dan satu lembah pada diagram grafik diatas.
Jadi jika sebuah lampu dinyalakan 1 jam kemudian dimatikan 2 jam kemudian diulang lagi dengan menyalakan lampu selama 1 jam kemudian dimatikan lagi selama 2 jam , maka satu periode adalah dimana waktu yang berjalan selama lampu hidup satu jam ditambah mati selama dua jam. Jadi dalam kasus lampu ini maka periodenya adalah 3 jam.
   

Dalam PWM sinyal ON dan OFF berselang dalam satuan milidetik (ms)

4. Frekwensi
Frekwensi adalah " kekerapan " atau tingkat seringnya kita melakukan sesuatu dalam satu waktu.
misal saya makan 3 kali sehari maka frekwensi makan kita ya berarti tiga kali sehari.
Frekwensi dalam PWM berarti banyaknya sinyal ON OFF atau pulsa yang diberikan dalam satu waktu.
Dalam hal ini Frekwensi dalam suatu pulsa dinyatakan 1/Periode.


 

5. Duty Cycle
Duty cycle adalah " siklus kerja " .
Artinya prosentase dari satu periode dimana suatu sinyal aktif.

Pada akhirnya dapat kita simpulkan secara sederhana , bahwa ketika sebuah pulsa kita tambahkan waktu saat sinyal listriknya ON (pada saat grafik menunjukkan bukit gelombang ) dimana periodenya tetap konstan & mengakibatkan pengurangan waktu pada sinyal OFF ( pada saat grafik menunjukkan lembah gelombang ) maka lamanya waktu ON pada pulsa tersebut sebanding dengan Duty cycle ( DC%).
Berikutnya akan dibahas dua jenis PWM yang pada prinsipnya saya kira sama saja  namun memiliki perbedaan dalam aplikasinya.

RC PWM
RC ( Remote Controlled ) PWM diaplikasikan pada aeromodelling melalui perangkat digital transmitter dan receiver untuk mengirim sinyal PWM yang nantinya mengatur posisi servo horn , dalam ilustrasi dibawah ini masing masing lebar pulsa antara 0.5 ms sampai 2.0 ms ( milisecond ) memiliki hasil posisi yang berbeda beda. pada lebar pulsa 0.5 ms , gagang servo / servo horn akan berputar kekiri dan pada 1.5 ms akan berputar ke tengah sedang pada 2.0 ms akan ke kanan. Nilai diantara angka tersebut akan menghasilkan putaran diantara posisi itu.

DC Motor PWM
Pada DC Motor PWM , Duty Cycle sebanding dengan lamanya sinyal OFF berlangsung dalam satu periode artinya makin lama sinyal ON nya dibanding OFF dalam satu pulsa , maka makin cepat rotasi sumbu motornya.

Materi diatas diambil dari beberapa sumber . Dan tentunya jika terdapat salah pengertian , para pembaca dapat memperbaikinya pada comments dibawah. Thanks for reading.