Laporan Akhir Mekatronika Kelompok Xx

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM MEKATRONIKA TAHUN 2015/2016

Oleh : KELOMPOK

: XX

ANGGOTA

: 1. ARDIANTO NUGROHO

1310912024

2. HADI SETIAWAN

1310911068

3. HANDIKA SANDRIA

1310911080

4. RAHMAT FAJAR

1310912042

5. RANDI ICHWANUL F

1310912029

6. TRISNA MISWAR

1310911074

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG, 2015

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM MEKATRONIKA TAHUN 2015/2016

Oleh : KELOMPOK XX Anggota : 1. ARDIANTO NUGROHO

1310912024

2. HADI SETIAWAN

1310911068

3. HANDIKA SANDRIA

1310911080

4. RAHMAT FAJAR

1310912042

5. RANDI ICHWANUL F

1310912029

6. TRISNA MISWAR

1310911074

Padang, 13 4 Desember 2015 Koordinator Asisten

Koordinator Praktikum

ADNEL MASRUL

YODI ADITYATAMA

Abstrak Mekatronika merupakan mata kuliah yang mempelajari tentang interaksi yang sinergis antara disiplin ilmu mekanika, elektronika, dan sistem kontrol dalam perancangan suatu produk secara otomasi untuk meringankan pekerjaan manusia. Pada praktikum mekatronika ini diharapkan mahasiswa dapat menjadikannya sarana untuk mempermudah memahami dasar-dasar ilmu mekatronika yang telah dipelajari selama masa perkuliahan. Setelah praktikum mahasiswa membuat laporan akhir yang merupakan cara untuk mengetahui apakah mereka sudah memahami ilmu mekatronika dan diharapkan bagi yang membaca laporan ini mendapatkan ilmu yang bermanfaat.

i

KATA PENGANTAR

Puji beserta syukur kami ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan Laporan Akhir Praktikum Mekatronika di Laboratorium Mekatronika dan Otomasi Produksi. Ilmu yang mapan sangat diperlukan dalam menghadapi dunia teknologi yang terus berkembang dari waktu ke waktu. Mapan dalam artian ilmu yang kita miliki tidak hanya kita mengerti, namun benar-benar kita kuasai dan kita pahami. Untuk menguasai dan mememhami ilmu tersebut pembelajaran teori pada saat kuliah saja tidaklah cukup. Diperlukan sebuah media tempat pempraktekkan teoriteori tersebut pada dunia nyata. Maka dari itu dibutuhkan praktikum mekatronika ini sebagai sarana utama mahasiswa agar lebih memahami dan mendalami teoriteori yang diberikan dalam mata kuliah Mekatronika. Penyusunan dan pelaksanaan laporan ini tidak mungkin berhasil tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1. Orang Tua yang telah memberi dukungan hingga kami dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini. 2. Bapak Zulkifli Amin selaku Kepala Laboratorium Mekatronika dan Otomasi Produksi. 3. Bapak Dr. Ing Agus Susanto, dan Bapak Firman Ridwan, Ph.D yang telah memberikan pengetahuan dasar pada perkuliahan Mekatronika. 4. Adnel Masrul selaku Koordinator Asisten dan Yodi Adityatama selaku Koordinator Praktikum 5. Muhammad Akbar selaku Asisten Laporan Akhir Praktikum. 6. Seluruh asisten Laboratorium Mekatronika dan Otomasi Produksi..

ii

7. Rekan-rekan kelompok XX jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan saran dan bantuannya, serta semua pihak yang membantu kami baik secara langsung maupun tidak langsung. Semoga laporan akhir ini dapat diterima dan memberikan manfaat bagi yang membaca.

Padang, 4 Desember 2015 Penulis

Kelompok XX

iii

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ...................................................................................................... i KATA PENGANTAR.................................................................................... ii DAFTAR ISI................................................................................................... iv DAFTAR TABEL .......................................................................................... x DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xviii PEMBATAS M0 1. Tujuan ........................................................................................... 1 2. Teori Dasar .................................................................................... 1 2.1 Mekatronika dan Sistem Mekatronika .............................. 1 2.2 Sensor................................................................................ 4 2.3 Kontroller .......................................................................... 8 2.4 Sinyal ............................................................................... 10 2.5 Aktuator ........................................................................... 11 2.6 Sistem bilangan dan konversinya..................................... 12 LAMPIRAN.................................................................................................. 16

PEMBATAS M1 1.1 Tujuan ........................................................................................ 17 1.2 Teori Dasar ................................................................................ 17 1.2.1 Jenis Komponen Elektronik ........................................ 18 1.2.1.1 Resistor ........................................................... 18 1.2.1.1.1 Resistor tetap................................... 18 1.2.1.1.2 Resistor variabel.............................. 19 1.2.1.1.2.1 Potensiometer................... 19 1.2.1.1.2.2 Trimpot............................. 20 1.2.1.2 Dioda .............................................................. 23 1.2.1.2.1 Dioda Penyearah/Hubungan (Rectifier) .......................................... 24

iv

1.2.1.2.2 Dioda zener ..................................... 24 1.2.1.2.3 Dioda Emisi Cahaya (Light Emiting Diode)................................... 25 1.2.1.2.4 Dioda Cahaya (Photo-Diode).......... 26 1.2.1.3 Transistor ....................................................... 26 1.2.1.3.1 Transistor unipolar .......................... 27 1.2.1.3.2 Transistor bipolar ............................ 28 1.2.1.4 Kapasitor ........................................................ 29 1.2.1.4.1 Seri .................................................. 29 1.2.1.4.2 Paralel.............................................. 30 1.2.1.4.3 Kapasitor tetap ................................ 30 1.2.1.4.4 Kapasitor tidak tetap ....................... 31 1.2.1.4.5 Kapasitor trimpot ............................ 32 1.2.1.4.6 Variable capasitor (varco) .............. 33 1.2.1.5 Transformator (trafo) ..................................... 33 1.2.1.6 Relay .............................................................. 36 1.2.1.7 Swicth............................................................. 36 1.2.1.8 Menghitung nilai hambatan pada rangkaian .. 38 1.2.1.9 Menghitung nilai resistansi resistor ............... 39 1.2.1.10 Rangkaian Penyearah ................................... 40 1.2.1.10.1 Penyearah setengah gelombang .... 40 1.2.1.10.2 Penyearah gelombang penuh ........ 41 1.2.1.10.3 Jembatan dioda.............................. 42 1.3 Metodologi .................................................................................. 43 1.3.1 Skema alat ..................................................................... 43 1.3.2 Prosedur Percobaan....................................................... 43 1.4 Data Dan Pembahasan.............................................................. 43 1.4.1 Komponen Switch......................................................... 43 1.4.2 Komponen Dioda .......................................................... 44 1.4.3 Rangkaian Seri Paralel .................................................. 44 1.4.4 Rangkaian denga switch berbeda .................................. 44 1.4.5 Relay ............................................................................. 44

v

1.4.6 Trafo.............................................................................. 44 1.5 Penutup ....................................................................................... 45 1.5.1 Kesimpulan ................................................................... 45 1.5.2 Saran.............................................................................. 45 LAMPIRAN.................................................................................................. 46

PEMBATAS M2 2.1 Tujuan ......................................................................................... 49 2.2 Teori Dasar ................................................................................. 49 2.2.1 Pengertian Motor Dan Motor Listrik ............................ 49 2.2.2 Prinsip Kerja ................................................................. 49 2.2.3 Jenis Motor Listrik ........................................................ 50 2.2.4 Aplikasi Motor-Motor Listrik ....................................... 72 2.2.5 Rangkaian Driver Motor ............................................... 73 2.2.6 Karakteristik Masing-Masing Motor Listrik................. 74 2.3 Metodologi Percobaan ............................................................... 76 2.3.1 Skema Alat .................................................................... 76 2.3.2 Prosedur Percobaan....................................................... 76 2.4 Pengamatan Dan Analisa ......................................................... 78 2.4.1 Pengamatan ................................................................... 78 2.4.2 Analisa .......................................................................... 79 2.5 Penutup ....................................................................................... 80 2.5.1 Kesimpulan ................................................................... 80 2.5.2 Saran.............................................................................. 80 LAMPIRAN.................................................................................................. 81

PEMBATAS M3 3.1 Tujuan ......................................................................................... 83 3.2 Teori Dasar ................................................................................. 83 3.2.1 Pengertian Operational Amplifier ................................. 83 3.2.2 Jenis – Jenis Amplifier .................................................. 87

vi

3.2.3 Berikut Adalah Salah Satu Contoh Dari Jenis-Jenis OpAmp............................................................................... 92 3.2.4 Contoh Aplikasi Operational Amplifier Dalam Kehidupan Sehari-Hari. ................................................................... 93 3.3 Metodologi ................................................................................. 94 3.3.1 Skema Alat .................................................................... 94 3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier..................................... 94 3.3.3 Percobaan Non-Inverting Amplifier .............................. 95 3.3.4 Percobaan Summing Amplifier ...................................... 96 3.4 Data Dan Pembahasan.............................................................. 96 3.4.1 Perhitungan ................................................................... 96 3.5 Penutup ...................................................................................... 99 3.5.1 Kesimpulan ................................................................... 99 3.5.2 Saran.............................................................................. 99

PEMBATAS M4 4.1 Tujuan ........................................................................................ 100 4.2 Teori Dasar ................................................................................ 100 4.2.1 Defenisi Mikrokontroller ............................................. 100 4.2.2 Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroller ......... 101 4.2.2.1 Jenis-Jenis Mikrokontroller........................... 101 4.2.2.2 Bagian-Bagian Mikrokontroller .................... 104 4.2.3 Mikrokontroller AT89S51 ........................................... 112 4.2.3.1 Fitur Mikrokontroller AT89S51.................... 112 4.2.3.2 Rangkaian Minimum..................................... 115 4.2.3.3 Aplikasi ......................................................... 118 4.2.4 Arduino ........................................................................ 127 4.2.4.1 Fitur Ardunio................................................. 127 4.2.4.2 Rangkaian Minimum Arduino ...................... 129 4.2.4.3 Aplikasi Arduino UNO ................................. 130 4.2.5 Interface ....................................................................... 131 4.2.5.1 Definisi Interface .......................................... 131

vii

4.2.5.2 Jenis-JenisInterface ....................................... 132 4.2.5.3 Jenis-Jenis Port pada Komputer .................... 133 4.3 Metodologi Percobaan .............................................................. 137 4.3.1 Skema Alat ................................................................... 137 4.3.2 Prosedur Percobaan...................................................... 137 4.4 Data dan Pembahasan .............................................................. 138 4.4.1 Data .............................................................................. 138 4.4.2 Pembahasan.................................................................. 139 4.5 Penutup ...................................................................................... 140 4.5.1 Kesimpulan .................................................................. 140 4.5.2 Saran............................................................................. 141 LAMPIRAN................................................................................................. 142

PEMBATAS M5 5.1 Tujuan Praktikum ..................................................................... 153 5.2 Teori Dasar ................................................................................. 153 5.2.1 Rangkaian Logika ........................................................ 153 5.2.2 Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet –nya..... 158 5.2.3 Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler ........... 161 5.2.4 PLC .............................................................................. 164 5.2.4.1 Pengertian PLC ............................................. 164 5.2.4.2 Konstruksi PLC............................................ 164 5.2.4.3 Jenis-Jenis PLC ............................................ 167 5.2.5 Konstruksi PLC CPM1A ............................................. 169 5.2.6 Instruksi Dasar PLC ..................................................... 171 5.2.7 Diagram Ladder dari Instruksi Logika ......................... 172 5.3 Metodologi .................................................................................. 176 5.3.1 Skema Alat ................................................................... 176 5.3.2 Prosedur Percobaan...................................................... 177 5.4 Data dan Pembahasan ............................................................... 177 5.4.1 Data .............................................................................. 177 5.4.2 Pembahasan.................................................................. 180

viii

5.5 Penutup ....................................................................................... 181 5.5.1 Kesimpulan .................................................................. 181 5.5.2 Saran............................................................................. 181 LAMPIRAN................................................................................................. 182

DAFTAR PUSTAK LAMPIRAN Lampiran 1: Lembar Asistensi

ix

DAFTAR TABEL Tabel M0.2.6.1 Sistem bilangan...................................................................... 15 Tabel M2.2.2.3.1 Beda Motor Stepper dengan Motor DC.............................. 61 Tabel M2.2.2.3.2 Langkah Full Step............................................................... 64 Tabel M2.2.2.3.3 Langkah Half Step .............................................................. 65 Tabel M2.2.2.3.4 Mode Switching A.............................................................. 66 Tabel M2.2.2.3.5 Mode Switching B .............................................................. 67 Tabel M2.2.2.3.6 Mode Switching C .............................................................. 67 Tabel M2.2.2.3.7 Pola yang Dipakai untuk Modul yaitu Switching B ........... 68 Tabel M3.3.3.2.1 Percobaaan Inverting Amplifier .......................................... 95 Tabel M3.3.3.3.1 Percobaan Non-Inverting Amplifier ................................... 95 Tabel M3.3.4.1.1 Perhitungan Inverting Amplifier ........................................ 97 Tabel M3.3.4.1.2 Perhitungan Non Inverting Amplifier ................................ 98 Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT............................................ 154 Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND ........................................... 154 Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND ........................................ 155 Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR .............................................. 155 Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR............................................ 156 Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR............................................ 156 Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR......................................... 157 Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika .................... 157 Tabel M5.5.2.9 Macam-Macam Lampu Indikator.......................................... 170

x

DAFTAR GAMBAR Gambar M0.2.1.1 Bentuk bagan dari ilmu mekatronika................................ 1 Gambar M0.2.1.2 Sistem sederhana mekatronika.......................................... 2 Gambar M0.2.1.3 Skema Sistem Kontrol Terbuka ........................................ 2 Gambar M0.2.1.4 Skema Sistem Kontrol Tertutup........................................ 3 Gambar M0.2.2.1 Diagram ketepatan dan ketelitian...................................... 4 Gambar M0.2.2.2 Grafik sensitivitas ............................................................. 5 Gambar M0.2.2.3 Grafik histerisis................................................................. 5 Gambar M0.2.2.4 Grafik non-linearity error.................................................. 5 Gambar M0.2.2.5 LVDT Load cell................................................................. 6 Gambar M0.2.2.6 Thermistor......................................................................... 6 Gambar M0.2.2.7 Strain gage ........................................................................ 7 Gambar M0.2.2.8 LDR .................................................................................. 7 Gambar M0.2.2.9 Metal sensor detector........................................................ 7 Gambar M0.2.2.10 Termokopel ..................................................................... 7 Gambar M0.2.3.1 IC(intergrate circut) ........................................................ 8 Gambar M0.2.3.2 MC (micro controller) ...................................................... 8 Gambar M0.2.3.3 PLC(programabble logic control) .................................... 9 Gambar M0.2.3.4 MP (mikro processor) ....................................................... 9 Gambar M0.2.3.5 PC (personal komputer).................................................... 10 Gambar M0.2.4.1 Grafik Sinyal Analog ........................................................ 10 Gambar M0.2.4.2 Grafik Sinyal Digital......................................................... 10 Gambar M0.2.5.1 Motor DC .......................................................................... 11 Gambar M0.2.5.2 LED................................................................................... 11 Gambar M0.2.53 Pnuematic slinder............................................................... 12 Gambar M0.2.5.4 Dongkrak hidrolik............................................................. 12 Gambar M1.1.2.1.1.1Simbol Resistor............................................................ 18 Gambar M1.1.2.1.1.2 Resistor ....................................................................... 18 Gambar M1.1.2.1.1.1.1 Resistor .................................................................... 19 Gambar M1.1.2.1.1.2.1.1 Potensiometer........................................................ 20 Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 Simbol Potensiometer ........................................... 20

xi

Gambar M1.1.2.1.1.2.2 Trimpot .................................................................... 21 Gambar M1.1.2.1.1.2.3 Simbol Trimpot........................................................ 21 Gambar M1.1.2.1.1.3 Skema Pembacaan Nilai Resistor ............................... 21 Gambar M1.1.2.1.1.4 Contoh warna resistor ................................................. 22 Gambar M1.1.2.1.1.5 Rangkaian Seri Resistor.............................................. 22 Gambar M1.1.2.1.1.6 Rangkaian Paralel Resistor ......................................... 23 Gambar M1.1.2.1.1.7 Rangkaian Seri Paralel Resistor.................................. 23 Gambar M1.1.2.1.2.1 Simbol Dioda .............................................................. 24 Gambar M1.1.2.1.2.1.1 Dioda........................................................................ 24 Gambar M1.1.2.1.2.2.1 Dioda zener dan simbolnya...................................... 25 Gambar M1.1.2.1.2.3.1 Simbol & Bentuk Fisik LED ................................... 25 Gambar M1.1.2.1.2.4.1 Dioda Cahaya dan Simbolnya.................................. 26 Gambar M1.1.2.1.3.1 Simbol Transistor........................................................ 27 Gambar M1.1.2.1.3.2 Transistor .................................................................... 27 Gambar M1.1.2.1.3.1.1 Transistor unipolar ................................................... 28 Gambar M1.1.2.1.3.2.1 Simbol PNP dan NPN.............................................. 28 Gambar M1.1.2.1.3.2.2Transistor NPN dan PNP .......................................... 28 Gambar M1.1.2.1.4.1.1 Rangkaian Seri Kapasitor ........................................ 29 Gambar M1.1.2.1.4.2.1 Rangkaian Paralel Kapasitor.................................... 30 Gambar M1.1.2.1.4.3.1 Kapasitor tetap dan simbolnya................................. 31 Gambar M1.1.2.14.4.1 Kapasitor tidak tetap ................................................. 32 Gambar M1.1.2.1.4.5.1 Trimpot dan simbolnya ............................................ 32 Gambar M1.1.2.1.4.6.1 Varco dan simbolnya ............................................... 33 Gambar M1.1.2.1.5.1 Bagian-Bagian Transformator .................................... 34 Gambar M1.1.2.1.5.2 Contoh Transformator................................................. 34 Gambar M1.1.2.1.5.3 Lambang Transformator ............................................. 34 Gambar M1.1.2.1.6.1 Simbol relay ................................................................ 36 Gambar M1.1.2.1.6.2 Relay ........................................................................... 36 Gambar M1.1.2.7.1 Bagian limit swicth ........................................................ 37 Gambar M1.1.2.1.7.1 Simbol limit switch ..................................................... 38 Gambar M1.1.2.1.8.1 Menghitung nilai hambatan ........................................ 38 Gambar M1.1.2.1.9.1 Nilai resistansi resistor................................................ 39

xii

Gambar M1.1.2.1.10.1.1 Rangkaian penyearah setengah gelombang ........... 40 Gambar M1.1.2.1.10.1.2 Proses terbentuknya gelombang ............................ 40 Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Rangkaian penyearah gelombang penuh ............... 41 Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Proses terbentuknya gelombang ............................ 41 Gambar M1.2.1.10.3.1 Sistem jembatan ........................................................ 42 Gambar M1.1.3.1 Skema alat......................................................................... 43 Gambar M2.2.2.2.1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik ......................... 50 Gambar M2.2.2.3.1 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik ........................... 50 Gambar M2.2.2.3.2 Motor Sinkron................................................................ 51 Gambar M2.2.2.3.3 Motor Induksi (Automated Building) ............................ 53 Gambar M2.2.2.3.4 Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi AC................ 55 Gambar M2.2.2.3.5 Sebuah Motor DC .......................................................... 56 Gambar M2.2.2.3.6 Sebuah Rangkaian Motor DC dengan Sumber Daya Terpisah.......................................................................... 57 Gambar M2.2.2.3.7 Rangkaian Motor DC dengan Sumber Daya Terpisah .. 57 Gambar M2.2.2.3.8 Karakteristik Motor DC Shunt...................................... 58 Gambar M2.2.2.3.9 Karakteristik Motor Seri DC......................................... 59 Gambar M2.2.2.3.10 Karakteristik Motor Kompon DC ................................ 60 Gambar M2.2.2.3.11 Rangkaian Motor Stepper ............................................ 60 Gambar M2.2.2.3.12 Rangkaian Kumparan Motor Stepper .......................... 61 Gambar M2.2.2.3.13 Motor Stepper Tipe Variable Reluctance .................... 62 Gambar M2.2.2.3.14 Motor Stepper Tipe Permanent Magnet...................... 63 Gambar M2.2.2.3.15 Motor Stepper Tipe Hybrid.......................................... 63 Gambar M2.2.2.3.16 Mode Switching A ....................................................... 66 Gambar M2.2.2.3.17 Mode Switching B ....................................................... 66 Gambar M2.2.2.3.18 Mode Switching C ....................................................... 67 Gambar M2.2.2.3.19 Karakteristik Motor Stepper ........................................ 69 Gambar M2.2.2.3.20 Teknik PWM untuk mengatur Sudut Motor Servo...... 71 Gambar M2.2.2.3.21 Pin out Kabel Motor Servo .......................................... 71 Gambar M2.2.2.5.1 Rangkaian Sederhana Motor Stepper............................. 73 Gambar M2.2.2.5.2 Rangkaian Kontrol Pada Variabel Reluctance Motor.... 73 Gambar M2.2.2.5.3 Kontrol Pada Unipolar Permanen Magnet Motor .......... 73

xiii

Gambar M2.2.4.1.1 Aplikasi Arduino UNO .................................................. 78 Gambar M2.2.4.1.2 Beberapa Macam Motor Listrik yang Diamati .............. 78 Gambar M2.2.4.1.3 Power Supply dan Beberapa Rangkaian Motor Listrik . 78 Gambar M3.2.1.1 Skematik Amplifier........................................................... 83 Gambar M3.2.1.2 LM 741 ............................................................................. 84 Gambar M3.2.1.3 Diagram Op-Amp ............................................................. 84 Gambar M3.3.2.1 Inverting amplifier ............................................................ 87 Gambar M3.3.2.2 Non inverting amplifier .................................................... 88 Gambar M3.3.2.3 Rangkaian Penjumlahan dengan Hasil Negatif................. 89 Gambar M3.3.2.4 Rangkaian Pengurang dengan 1 Op-Amp. ....................... 90 Gambar M3.3.2.5 Rangkaian Pengurang dengan 2 Op-Amp ........................ 91 Gambar M3.3.2.6 Rangkaian Pengurang dengan 3 Op-Amp ........................ 91 Gambar M3.3.2.7 Rangkaian Diferensiator Op-Am ...................................... 92 Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier.................................................... 94 Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian Inverting Amplifier ...................................... 94 Gambar M3.3.3.3.1 Rangkaian Non Inverting Amplifier .............................. 95 Gambar M3.3.3.4.1 Rangkaian Summing Amplifier ..................................... 96 Gambar M4.4.2.1 Mikrokontroller................................................................. 101 Gambar M4.4.2.2 Mikrokontroler AVR Atmega........................................... 102 Gambar M4.4.2.3 Bentuk fisik mikrokontroler PIC 18F452 ......................... 103 Gambar M4.4.2.4 IC Mikrokontroler ATMEL .............................................. 104 Gambar M4.4.2.5 RAM ................................................................................. 105 Gambar M4.4.2.6ROM .................................................................................. 105 Gambar M4.4.2.7 EPROM............................................................................. 106 Gambar M4.4.2.8 CPU................................................................................... 107 Gambar M4.4.2.9 Skema kerja Bus ............................................................... 107 Gambar M4.4.2.10 Bentuk fisik port CPU..................................................... 108 Gambar M4.4.2.11 Skema kerja watchdog .................................................... 109 Gambar M4.4.2.12 Mikrokontroller AT89S51 .............................................. 112 Gambar M4.4.2.13 Mikrokontroller AT89S51 .............................................. 113 Gambar M4.4.2.14 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51 ........... 115 Gambar M4.4.2.15 Rangkaian Reset Mikrokontroller AT89S51 .................. 116

xiv

Gambar M4.4.2.16 Rangkaian Kristal Mikrokontroller AT89S51 ................ 117 Gambar M4.4.2.17 Rangkaian VCC Mikrokontroller AT89S51................... 118 Gambar M4.4.2.18 Rangkaian Flip-Flop AT89S51....................................... 119 Gambar M4.4.2.19 Flip-flop .......................................................................... 120 Gambar M4.4.2.20 RS Flip Flop.................................................................... 120 Gambar M4.4.2.21 JK Flip Flop .................................................................... 121 Gambar M4.4.2.22 Arduino UNO.................................................................. 127 Gambar M4.4.2.23 Rangkaian Minimum Arduino UNO .............................. 129 Gambar M4.4.2.24 Program Sensor Jarak Dengan Arduino UNO ................ 131 Gambar M4.4.2.25 Interface System .............................................................. 131 Gambar M4.4.2.26 Paralel Interface .............................................................. 132 Gambar M4.4.2.27 Serial Interface ................................................................ 132 Gambar M4.4.2.28 Jenis-Jenis Port pada Komputer...................................... 133 Gambar M4.4.2.29 Port Serial........................................................................ 134 Gambar M4.4.2.30 Port Paralel...................................................................... 135 Gambar M4.4.2.31 Port USB ......................................................................... 135 Gambar M4.4.2.32 Port SCSI ........................................................................ 135 Gambar M4.4.2.33 Port Infra Merah.............................................................. 136 Gambar M4.4.3.34 Skema Alat Arduino UNO.............................................. 137 Gambar M4.4.4.35 Pengamatan 1 .................................................................. 138 Gambar M4.4.4.36 Pengamatan 2 .................................................................. 139 Gambar M4.4.4.37 Pengamatan 3 .................................................................. 139 Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT.................................................................... 153 Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND ................................................................... 154 Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND ................................................................ 154 Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR ...................................................................... 155 Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR ................................................................... 156 Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR ................................................................... 156 Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR ................................................................ 157 Gambar M5.5.2.8 Datasheet IC7404 ............................................................. 158 Gambar M5.5.2.9 Datasheet IC7408 ............................................................. 158 Gambar M5.5.2.10 Datasheet IC7400 ........................................................... 159

xv

Gambar M5.5.2.11 Datasheet IC7432 ........................................................... 159 Gambar M5.5.2.12 Datasheet IC7402 ........................................................... 160 Gambar M5.5.2.13 Datasheet IC7486 ........................................................... 160 Gambar M5.5.2.14 Datasheet IC74266 ......................................................... 161 Gambar M5.5.2.15 CPU PLC (OMRON CPM1A) ....................................... 162 Gambar M5.5.2.16 Skema Relay Elektromekanik......................................... 162 Gambar M5.5.2.17 Rangkaian dan Simbol Logika Relay ............................. 163 Gambar M5.5.2.18 Mikrokontroler................................................................ 163 Gambar M5.5.2.19 Bagan jenis-Jenis PLC .................................................... 167 Gambar M5.5.2.20 PLC Tipe compact .......................................................... 168 Gambar M5.5.2.21 PLC Tipe Modular .......................................................... 168 Gambar M5.5.2.22 PLC Omron CPM1A ...................................................... 169 Gambar M5.5.2.23 Konstruksi PLC Omron CPM1A ................................... 169 Gambar M5.5.2.24 Struktur Internal Unit CPU PLC.................................... 170 Gambar M5.5.2.25 Instruksi LOAD/LOAD Inverse PLC ............................. 171 Gambar M5.5.2.26 Intruksi OUT PLC .......................................................... 172 Gambar M5.5.2.27 Tabel Logika AND ......................................................... 172 Gambar M5.5.2.28 Ladder Diagram AND..................................................... 172 Gambar M5.5.2.29 Tabel Logika OR............................................................. 173 Gambar M5.5.2.30 Ladder Diagram OR........................................................ 173 Gambar M5.5.2.31 Tabel Logika NOT.......................................................... 173 Gambar M5.5.2.32 Ladder Diagram NOT ..................................................... 173 Gambar M5.5.2.33 Tabel Logika NAND....................................................... 174 Gambar M5.5.2.34 Ladder Diagram NAND.................................................. 174 Gambar M5.5.2.35 Tabel Logika NOR.......................................................... 174 Gambar M5.5.2.36 Ladder Diagram NOR..................................................... 175 Gambar M5.5.2.37 Tabel Logika XOR.......................................................... 175 Gambar M5.5.2.38 Ladder Diagram XOR..................................................... 175 Gambar M5.5.2.39 Tabel Logika XNOR....................................................... 176 Gambar M5.5.2.40 Ladder Diagram XNOR.................................................. 176 Gambar M5.5.3.1 Skema Alat........................................................................ 176 Gambar M5.5.4.1 Gerbang Logika AND....................................................... 177

xvi

Gambar M5.5.4.2 Gerbang Logika NAND.................................................... 177 Gambar M5.5.4.3 Gerbang Logika OR.......................................................... 178 Gambar M5.5.4.4 Gerbang Logika XOR ....................................................... 178 Gambar M5.5.4.5 Gerbang Logika NOR ...................................................... 178 Gambar M5.5.4.6 Gerbang Logika NOT ....................................................... 179 Gambar M5.5.4.7 Gerbang Logika Gabungan ............................................... 179 Gambar M5.5.4.8 PLC Mitsubishi (1) ........................................................... 179 Gambar M5.5.4.9 PLC Mitsubishi (2) ........................................................... 180

xvii

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran M0.................................................................................................. Lampiran M1.................................................................................................. Lampiran M2.................................................................................................. Lampiran M3.................................................................................................. Lampiran M4.................................................................................................. Lampiran M5.................................................................................................. Lampiran Lembar Asistensi ...........................................................................

viii

M0 DASAR - DASAR MEKATRONIKA

PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA

Modul 0 Dasar-dasar Mekatronika 1. Tujuan Untuk mengetahui dan memahami dasar-dasar ilmu Mekatronika 2. Teori Dasar 2.1 Mekatronika dan Sistem Mekatronika Mekatronika berasal dari kata mekanika dan elektronika, mekatronika dapat didefenisikan sebagai integrasi yang sinergis antara cabang ilmu mekanik dengan cabang ilmu elektronika serta sistem informasi yang cerdas untuk merancang atau membuat suatu produk.

GambarM0.2.1.1Bentuk bagan dari ilmu mekatronika

Bagan Mekatronika di atas adalah bentuk sedehana pembentukan ilmu mekatronika. Terdiri atas dua lapisan fisika dan logika, dan tiga dasar ilmu utama elektronika, informatika dan mekanika. Sistem Mekatronika merupakan sistem sederhana yang membentuk suatu fungsi yang cerdas, yang terdiri dari a. sensor

: Menerima sinyal input

b. kontroller

: Menerima sinyal dari sensor

c. aktuator.

: Mengeksekusi perintah dari kontroller

Kelompok XX

1


Input

Output

GambarM0.2.1.2Sistem sederhana mekatronika

Dari gambar sistem mekatronika diatas dapat dilihat bahwa sensor yang mendeteksi dan memberikan sinyal kepada kontroler. Sinyal dari sensorditeruskan ke kontroler untiuk diolah. Kemudian diteruskan ke aktuator sebagai pengeksekusi sinyal. Sistem mekatronika sangat terkait erat dengan: 1.

Otomasi dari produk dan proses Otomasi adalah aspek mental, seperti mengawasi, mengendalikan

aktivasi dilakukan oleh sistem, sedangkan mekanisasi adalah aspek fisik yang digantikan oleh mesin. Misalnya pada mesin bubut adalah mekanisasi dari suatu proses pemesinan,sedangkan mesin bubut CNC (pengendalian proses bubut dilakukan oleh mesin) adalah otomasi suatu proses pemesinan. 2.

Sistem Kontrol Sistem kontrol adalah sistem yang menjaga suatu besaran keluaran

(temperatur,ketinggian air,putaran) relatif konstan.Defenisi sistem pada sistem kontrol ditunjukkan pada suatu kotak hitam yang memiliki input dan output.Misalnya motor dapat dipandang sebagai suatu sistem dengan input energi listrik dan energi mekanik(gerak rotasi)sebagai output. Sistem kontrol dibedakan menjadi dua, yaitu sistemkendali loop terbuka dan sistem kendali loop tertutup. a. Sistem kontrol terbuka Sistem kontrol terbuka adalah proses pengendalian dimana variabel input mempengaruhi output yang dihasilkan. Switch

input

filamen listrik

arus listrik

output

Gambar M0.2.1.3Skema Sistem Kontrol Terbuka

Kelompok XX

2


Dari gambar diatas dapat dipahami tidak ada informasi yang dibeikan

oleh peralatan output kepada bagian proses sehingga tidak diketahui apakah hasil output sesuai dengan yang kita kehendaki. b. Sistem kontrol loop tertutup Sistem kontrol loop tertutup adalah suatu proses pengendalian dimana variabel yang dikendalikan(output) disensor secara kontiniu,kemudian dibandingkan dengan besaran acuan. Misalnya pada pendingin ruangan AC (sistem slip dengan pengaturan temperatur) temperatur diset 20 maka AC akan mati atau stand-by sendiri. Elemen pembanding

Output Elemen Kontrol

Elemen Proses

sinyal error

Elemen Pengkoreksi

arus listrik Perangkat Pengukur

Gambar M0.2.1.4Skema Sistem Kontrol Tertutup

Sistem kontrol tertutup terdiri atas : 

Elemen Pembanding Merupakan pembanding antara sinyal interfensi dengan sinyal terukur, disebut juga dengan sinyal error



Elemen Kontrol Merupakan elemen yang memutuskan tindakan bila menerima sinyal error



Elemen Pengoreksi Merupakan elemen yang menghasilkan suatu perubahan untuk mencapai kondisi tertentu



Elemen proses Berhubungan dengan objek yang dikontrol

Kelompok XX

3




Elemen Pengukur

Menghasilkan sinyal yang berhubungan dengan proses 2.2 Sensor Sensor adalah suatu komponen atau alat yang dapat mendeteksi suatu besaran atau nilai dan dapat menghasilkan sinyal berdasarkan kuantitas dan kualitas yang diukur. Karakteristik Sensor : 1. Kecermatan Ukuran terkecil (skala) yang dapat dirasakan oleh sensor. 2. Keterulangan/ketepatan Variasi nilai yang hampir sama dari pengukuran yang berulang-ulang. 3. Ketelitian Kesesuaian harga yang terukur dengan harga sebenarnya.

GambarM0.2.2.1Diagram ketepatan dan ketelitian

4. Sensitivitas Kemampuan sensor merasakan suatu perubahan yang kecil.

Kelompok XX

4


GambarM0.2.2.2Grafik sensitivitas

5. Histerisis Kesalahan atau eror yang terjadi pada pengukuran secara kontinu dari 2 arah yang berlawanan.

GambarM0.2.2.3Grafik histerisis

6. Non-linearity error Kesalahan yang terjadi karena sensor tidak linier (walaupun secara teoritis sensor dinyatakan linier)

error

GambarM0.2.2.4Grafik non-linearity error

7. Range Jangkauan nilai atau besaran yang dapat dirasakan oleh sensor.

Kelompok XX

5


Isyarat Sensor :

1. Mechanical, contoh: panjang, luas, mass flow, gaya, torque, tekanan, kecepatan, percepatan, panjang gelombangacoustic, dll. 2. Thermal, contoh: temperatur, panas, entropy, heat flow,dll. 3. Electrical, contoh: tegangan, arus, muatan, resistance, frekuensi, dll. 4. Magnetic, contoh: intensitas medan, flux density, dll. 5. Radiant, contoh: intensitas, panjang gelombang, polarisasi, dll. 6. Chemical, contoh: komposisi, konsentrasi, pH, kecepatan reaksi, dll. Jenis-jenis Sensor : Berdasarkan kondisi kerja : 1. Sensor kontak Antara sensor dan besaran atau nilai yang diukur saling berinteraksi dan saling mempengaruhi.Contoh : metal sensor detector, LVDT Load cell dan Strain gage.

GambarM0.2.2.5LVDT Load cell

2. Sensor non kontak Antara sensor dan besaran atau nilai yang diukur tidak saling berinteraksi dan

besaran

atau

nilai

yang

diukur

mempengaruhi

sensor.Contoh

:LDR,Photocell, termokopel dan thermistor.

GambarM0.2.2.6Thermistor

Kelompok XX

6


Berdasarkan prinsip kerja : 1. Sensor mekanik

Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan mekanik.Contoh : Strain gagedan Piezo elektrik.

GambarM0.2.2.7Strain gage

2. Sensor optik Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan cahaya.Contoh : PhotocelldanLDR.

GambarM0.2.2.8LDR

3. Sensor magnetik Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan secara magnetik.Contoh : metal sensor detector.

GambarM0.2.2.9Metal sensor detector

4. Sensor temperatur Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan temperatur.Contoh : Thermistordan termokopel.

Gambar M0.2.2.10Termokopel

Kelompok XX

7


2.3Kontroller

Kontroler adalah suatu komponen atau alat yang berfungsi menerima sinyal dari sensor ,mengolah sinyal tersebut, dan mengambil keputusan dari sinyal yang diterima, dan memberikan sinyal kepada aktuator. Jenis-jenis kontroler : 1. IC (intergrate circut) IC (Integrated Circuit) merupakan suatu komponen semikonduktor yang di dalamnya terdapat puluhan, ratusan atau ribuan, bahkan lebih komponen dasar elektronik yang terdiri dari sejumlah komponen resistor, transistor, diode, dan komponen semikonduktor lainnya. Komponen dalam IC tersebut membentuk suatu rangkaian yang terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil.

GambarM0.2.3.1IC(intergrate circut)

2. MC (microcontroller) Microcontroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler sebenarnya hanya membaca dan menulis data.

GambarM0.2.3.2MC (micro controller)

Kelompok XX

8


3. PLC(programabble logic control)

Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah :sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog.

GambarM0.2.3.4PLC(programabble logic control)

4. MP (mikroprocessor) Mikroprocessor

adalah

sebuah

central

processing

unit

(CPU)

elektronikkomputer yang terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya di atas sebuah sirkuit terintegrasi semikonduktor.

GambarM0.2.3.5MP (mikro processor)

5. PC(personal Computer) Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata computer semula dipergunakan untuk menggambarkan

orang

yang

perkerjaannya

melakukan

perhitungan

aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan matematika.. Kelompok XX

9


GambarM0.2.3.6PC (personal komputer)

2.4 Sinyal Sinyal adalah besaran yang berubah dalam waktu dan atau dalam ruang, dan membawa suatu informasi.Sinyal terbagi antara sinyal analog dan sinyal digital a. Sinyal Analog Yaitu sinyal yang kontiniu terhadap waktu. Misalnya: sinyal yang keluar darisensor analog atau sinyal radio.

Gambar M0.2.4.1 Grafik Sinyal Analog

b. Sinyal Digital Yaitu sinyal yang tidak kontiniu terhadap waktu. Biasanya terdiri dari hanya 2 level sinyal seperti hidup/mati, ya/tidak, true/false, open/closed. Misalnya: sinyal yang keluar dari mikroprocessor.

GambarM0.2.4.2 Grafik Sinyal Digital

Kelompok XX

10


2.5Aktuator

Aktuator adalahsuatu komponen atau alat sebagai pengeksekusi sinyal yang diterima dari kontroller atau menghasilkan sebuah perubahan secara fisik. Jenis-jenis aktuator : 1. Aktuator elektromekanik Aktuator yang menggunakan energi listrik untuk mengasilkan perubahan secara mekanik(gerak).Contoh : motor DC

GambarM0.2.5.1Motor DC

2. Aktuator material aktif Aktuator yang apabila dialiri arus listrikmaterialnya dapat mengeluarkan cahaya.Contoh : LED( (Light Emiting Dioda).

GambarM0.2.5.2LED

3. Aktuator tenaga fluida Aktuator yang menggunakan tekanan fluida sebagai penyebab gerakan. Aktuator tenaga fluida terbagi atas 2 yaitu : a. Pnuematic Aktuator yang menggunakan tekanan udara sebagai penyebab adanya gerakan.Contohnya : Pnuematic slinder.

Kelompok XX

11


GambarM0.2.53Pnuematic slinder

b. Hidrolik Aktuator yang menggunakan tekanan cairan sebagai penyebab adanya gerakan. Contohnya: dongkrak hidrolik.

GambarM0.2.5.4Dongkrak hidrolik

2.6Sistem bilangan dan konversinya Sistem bilangan adalah suatu cara penulisan angka menggunakan simbolsimbol tertentu. 1. Bilangan Biner

Merupakanbilangan yang menggunakan basis 2 yaitu 0 dan 1 yang merupakan dasar dari semua bilangan digital. 2. Bilangan Desimal Merupakan bilangan yang menggunakan basis 10 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9) 3. Bilangan Heksadesimal Merupakan bilangan yang menggunakan basis 16 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan A,B,C,D,E,F,)

Kelompok XX

12


4. Bilangan Octa

Yaitu bilangan berbasis 8 yang terdiri dari angka 0,1,2,3,4,5,6 dan 7.

Konversi dari sistem bilangan 1. Biner  Desimal b2 1 1 1 1  = (1 2 = 8

+

)+(1 2 4

+

)+(1 2 2

+

)+(1 2 1

) = 15

2. Heksadesimal  Desimal

5A  = (5 16

=

80

=

+

b 16

) + (10 16

)

10

90

3.Desimal Heksa Desimal = 1662

Kelompok XX

13


Binernya :

110│0111│1110

Heksanya : (0 2

)+(1 2

)+(1 2

)+(1 2

)│

(1 2

)+(1 2

)+(1 2

)+(0 2

)

(0 2

)+(1 2

)+(1 2

)+(1 2

)│

=0+4+2+0│ 0+4+2+1│8+4+2+0 =

6

7

14=E

= 67 E Jadi, Heksanya nya = 67 E 4.Octa Desimal 15 artinya 1 x 81 + 5 x 80 50 desimal = 6 x 81 + 2 x 80 = 62 octa

Kelompok XX

14

PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA Tabel2.1 Sistem bilangan.

Biner

Desimal

Heksa

Octa

0000

0

0

0

0001

1

1

1

0010

2

2

2

0011

3

3

3

0100

4

4

4

0101

5

5

5

0110

6

6

6

0111

7

7

7

1000

8

8

10

1001

9

9

11

1 0 10

10

A

12

1011

11

B

13

1100

12

C

14

1101

13

D

15

1110

14

E

16

1111

15

F

17

Kelompok XX

15


Lampiran

TUGAS TAMBAHAN Aplikasi Mekatronika Salah satu contoh aplikasi mekatronika adalah pintu gerbang otomatis, dengan system mekatronika seperti gambar berikut : LDR

PLC

MOTOR

GambarAlur system mekatronika pintu gerbang otomatis

Alur kerja pada pintu gerbang otomatis adalah ketika cahaya terhalang, LDR memberikan sinyal pada PLC, lalu PLC memberikan sinyal untuk membuka pintu dengan motor

Kelompok XX

16

M1 KOMPONEN ELEKTRONIKA

PRAKTIKUM 2015/2016

LABORATORIUM MEKATRONIKA

MODUL 1 KOMPONEN ELEKTRONIKA 1.1 Tujuan 1.Untuk mengetahui jenis-jenis komponen elektronika 2. Untuk mengetahui prinsip kerja komponen dan alat ukur 3. Untuk mengetahui kegunaan rangkaian penyearah 1.2. Teori Dasar Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu.Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya.Berikut adalah rumus dari arus listrik, hambatan, dan tegangan :

I= = ×

R=

Kelompok XX

17

PRAKTIKUM 2015/2016


Keterangan : I = Besar Arus (Ampere) V= Tegangan (Volt) R= Hambatan (Ohm) 1.2.1

Jenis Komponen Elektronik

1.2.1.1 Resistor Resistor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi juml ah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Hukum Ohm (Ω): V = IR Simbol resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.1 Simbol Resistor

Bentuk resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.1.2 Resistor

Resistansi dari suatu resistor terbagi menjadi 2 jenis, yaitu : 1.2.1.1.1

Resistor tetap

Resistor tetap adalah resistor yang mempunyai nilai tahanan yang tetap.Merupakan tipe resistor yang mempunyai tingkat keakuratan sangat tinggi yaitu sampai 0,005% dan TCR (Temperature Coeffisient of Resistance) sangat

Kelompok XX

18

PRAKTIKUM 2015/2016


rendah.Sehingga sangat cocok untuk digunakan sebagai aplikasi DC yang membutuhkan tingkat keakuratan sangat tinggi. Namun jangan menggunakan tipe ini untuk aplikasi rf (radio frequency) karena resistor jenis ini mempunyai Q resonant frequency yang rendah. Contoh aplikasi yang menggunakan resistor ini adalah DC Measuring

equipment dan Reference

Resistor untuk Voltage

Regulators dan

Decoding Network.

GambarM1.1.2.1.1.1.1 Resistor

1.2.1.1.2

Resistor variabel

Resistor variable adalah resistor yang mempunyai nilai tahanan yang bisa dirubah-rubah. Resistor jenis ini terbagi atas dua macam yaitu : 1.2.1.1.2.1Potensiometer Resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel.Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat.Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat.Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme

dapat

digunakan

sebagai

transduser,

misalnya

sebagai

sensor

joystick.Bentuk potensiometer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.1 sebagai berikut :

Kelompok XX

19

PRAKTIKUM 2015/2016


GambarM1.1.2.1.1.2.1.1 Potensiometer

Simbol dari potensiometer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 Simbol Potensiometer

Beberapa jenis potensiometer :  Potensiometer liniar  Potensiometer logaritmik  Potensiometer digital 1.2.1.1.2.2Trimpot Resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui nilai hambatan dari suatu trimpot dapat dilihat dari angka yang tercantum pada badan trimpot tersebut.Trimpot dan potensiometer, keduanya merupakan komponen dasar elektronika yaitu masuk kategori resistor variable.Resistor variable ialah resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah atau tidak tetap.Bentuk dari trimpot dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.2 sebagai berikut :

Kelompok XX

20

PRAKTIKUM 2015/2016


GambarM1.1.2.1.1.2.2 Trimpot

Simbol dari trimpot dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.3 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.2.3 Simbol Trimpot

Adapun dalam pembacaan nilai resistansi pada resistor juga dapat di lihat dalam GambarM1.1.2.1.1.3 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.1.3 Skema Pembacaan Nilai Resistor

Kelompok XX

21

PRAKTIKUM 2015/2016


Cara menghitung resistansi pada resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.4 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.4 Contoh warna resistor

Berarti nilai resistor tersebut adalah = 1.000.000 Ohm, toleransi sebesar 5%. Range hambaran resistor tersebut adalah R

= 10 x 105 ± 5 %

R

= 1.000.000 – 50.000 sampai 1.000.000 + 50.000

R

= 950.000 sampai 1.050.000 Ohm

Rangkaian tahanan resistor terbagi atas 2 jenis, yaitu Rangkaian Tahanan Seri dan Rangkaian Tahanan Paralel. Rangkaian seri dan rumus untuk mencari hambatan totalnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.5 sebagai berikut :

=

+

GambarM1.1.2.1.1.5 Rangkaian Seri Resistor

1. Tahanan paralel Rangkaian paralel dan rumus untuk mencari hambatan totalnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.6 sebagai berikut :

Kelompok XX

22

PRAKTIKUM 2015/2016


=

+

GambarM1.1.2.1.1.6 Rangkaian Paralel Resistor

Dalamperhitungan tahanan ini juga dapat digabungkan menjadi tahanan seri – paralel dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.7 sebagai berikut :

= =

+

+

+

+

+

+

GambarM1.1.2.1.1.7 Rangkaian Seri Paralel Resistor

1.2.1.2 Dioda Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan satu arah saja. Kristal pn sebagai penyusun dioda akan bekerja jika arus didalamnya hanya dapat mengalir dalam satu arah dan tidak sebaliknya. Hubungan ini disebut dengan rangkaian prategangan maju (forward bias). Pada dioda, kita mengenal potensial barrier yaitu beda potensial pada persambungan. Beda potensial ini menjadi cukup besar untuk menghalangi proses penyebaran difusi selanjutnya dari elektron-elektron

Kelompok XX

23

PRAKTIKUM 2015/2016


bebas. Pada suhu ruangan potensial barrier bekerja sekitar 0,7 Volt untuk Silikon dan 0,3 Volt untuk Germanium. Simbol dari diode dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.2.1 Simbol Dioda

Jenis – jenis dioda antara lain : 1.2.1.2.1

Dioda Penyearah/Hubungan (Rectifier)

Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan Silikon yang berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus searah (dc) atau mengubah arus ac menjadi dc. Bentuk dan simbol dioda dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.2.2 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.2.1.1 Dioda

1.2.1.2.2

Dioda zener

Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Bentuk dioda zener dan simbolnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.2 sebagai berikut :

Kelompok XX

24

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M1.1.2.1.2.2.1 Dioda zener dan simbolnya

1.2.1.2.3

Dioda Emisi Cahaya (Light Emiting Diode)

Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektrodaelektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). Simbol dan bentuk LED dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.3.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.2.3.1 Simbol & Bentuk Fisik LED

Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida (GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP), bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.

Kelompok XX

25

PRAKTIKUM 2015/2016 1.2.1.2.4


Dioda Cahaya (Photo-Diode)

Secara umum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction, perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya. Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya. Semakin kuat cahaya yang menyinari semakin kecil nilai resistansi dioda cahaya tersebut. Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita data berlubang (Punch Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak diantara sumber cahaya dan dioda cahaya. Jika setiap lubang pita itu melewati antara tadi, maka cahaya yang memasuki lubang tersebut akan diterima oleh dioda cahaya dan diubah dalam bentuk signal listrik. Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat pengukur kuat cahaya (Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap resistansi dioda cahaya ini tinggi sedangkan jika disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security) misal dalam penggunaan alarm.

Gambar M1.1.2.1.2.4.1 Dioda Cahaya dan Simbolnya

1.2.1.3 Transistor Transistor adalah komponen aktif dan ditemukan di mana-mana di dalam sirkuit elektronik.Mereka digunakan sebagai amplifier dan alat menswitch.Sebagai amplifier, mereka digunakan di dalam frekwensi tingkat tinggi dan rendah, osilator, modulator, detektor dan di manapun sirkit harus melaksanakan suatu fungsi.Di dalam sirkit digital mereka digunakan sebagai tombol.

Kelompok XX

26

PRAKTIKUM 2015/2016


Jenis yang paling umum pada transistor disebut bipolar dan ini dibagi menjadi jenis NPN dan PNP . Materi penyusun mereka paling umum silikon ( tanda-tanda mereka mempunyai huruf B) atau germanium ( tanda-tanda mereka mempunyai huruf A). Transistor asli dibuat dari germanium, tetapi mereka memiliki temperaturesensitive.Transistor Silikon jauh lebih temperature-tolerant dan banyak lebih murah untuk membuatnya. Simbol dari transistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.1 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.3.1 Simbol Transistor

Bentuk dari transistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.2 sebagaiberikut :

GambarM1.1.2.1.3.2 Transistor

Transistor ada dua yaitu : 1.2.1.3.1

Transistor unipolar

Transistor unipolar merupakan transistor yang hanya satu persambungan kutub.Transistor unipolar adalah FET (Field Effect Transistor) memiliki JFET kanal P dan N, dan MOSFET memiliki kanal P dan N. Transistor unipolar dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.1.1 sebagai berikut :

Kelompok XX

27

PRAKTIKUM 2015/2016


GambarM1.1.2.1.3.1.1 Transistor unipolar

1.2.1.3.2

Transistor bipolar

Transistor bipolar adalah transistor dengan dua persambungan kutub ini di ibaratkan dua dioda.Dalam teknik elektronika, jenis transistor yang paling sering digunakan adalah : 

Transistor jenis PNP



Transistor jenis NPN

Bentuk dan simbol dari transistor NPN dan PNP dapat dilihat pada gambar M1.1.2.1.3.2.1 dan M1.1.2.1.3.2.2 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.3.2.1 Simbol PNP dan NPN

Gambar M1.1.2.1.3.2.2 Transistor NPN dan PNP

Kelompok XX

28

PRAKTIKUM 2015/2016


Perbedaan transistor PNP dan NPN  Transistor NPN Prinsip kerja dari transistor NPN adalah: arus akan mengalir dari kolektor ke emitor jika basisnya dihubungkan ke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor.  Transistor PNP Prinsip kerja dari transistor PNP adalah arus akan mengalir dari emitter menuju ke kolektor jika pada pin basis dihubungkan ke sumber tegangan ( diberi logika 1). 1.2.1.4 Kapasitor Kapasitor adalah alat yang mampu menyimpan elektron-elektron atau atau tenaga listrik. Kapasitor terdiri dari dua plat dimana diantara terdapat larutan di elektrik. Kemampuan menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Rumus kapasitansi pada kapasitor: 1.2.1.4.1

Seri

Kapasitor dengan rangkaian seri dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.1.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.1.1 Rangkaian Seri Kapasitor

1/Cs

=

1/C1

+

1/C2

+

1/C3

VG

=

V1

+

V2

+

V3

+ +

... ...

Qg = Q1 = Q2 = Q3 = ...

Kelompok XX

29

PRAKTIKUM 2015/2016 1.2.1.4.2


Paralel

Kapasitor dengan rangkaian parallel dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.2.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.2.1 Rangkaian Paralel Kapasitor

Cp

=

C1

+

C2

+

C3

+

...

Vg

=

V1

=

V2

=

V3

=

...

Qg = QI + Q2 + Q3 + ... Kapasitor ada dua 1.2.1.4.3

Kapasitor tetap

Kapasitor tetap adalah kapasitor dengan nilai kapasitansi tetap. Bentuk dan simbolnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.3.1 sebagai berikut :

Kelompok XX

30

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M1.1.2.1.4.3.1 Kapasitor tetap dan simbolnya

Kapasitor dapat dibedakan dari bahan yang digunakan sebagai lapisan antara lempeng logam atau dielektrikum, dimana berupa mika, keramik, kertas, mylor, polyster ataupun film. Kapasitor ini kurang dari 1 mikro farad (1µf) damana satuan = farad. Pada kapasitor umumnya terdapat 3 angka untuk menyatakan nilai kapasitansi kapasitor.Angka satu dan dua menunjukkan nilai dan angka ke-3 adalah pengali dengan satuan piko farad (ρf).Contoh : kapasitor dengan nilai 143 Maka 14.103 ρF = 14.1000ρF = 14ŋF = 0,014µF. Bila kapasitansi ≥ 1µf = kapsitor elektrolit (elco). Kapasitor memiliki polaritas (+, 2-) dan biasa disebut dengan tegangan kerjanya. 1.2.1.4.4

Kelompok XX

Kapasitor tidak tetap

31

PRAKTIKUM 2015/2016


Kapsitor tidak tetap adalah kapasitor dengan nilai kapasitansi yang dapat diubah-ubah.

Gambar M1.1.2.14.4.1 Kapasitor tidak tetap

Jenis kapasitor tidak tetap ini terdiri dari :

1.2.1.4.5

Kapasitor trimpot

Nilai kapasitansi di ubah dengan memutar poros dengan obeng. Bentuk dan simbol kapasitor trimmer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.5.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.5.1 Trimpot dan simbolnya

1.2.1.4.6

Kelompok XX

Variable capasitor (varco)

32

PRAKTIKUM 2015/2016


Nilai kapasitansi yang di ubah dengan memutar poros yang tersedia. Bentuk dan simbol dari varco dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.6.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.6.1Varco dan simbolnya

Kapasitor juga dapat dibedakan berdasarkan bahan yang digunakan sebagai lapisan diantara lempeng-lempeng logam yang disebut dielektrium. Dielektrium tersebut dapat berupa keramik, mika, milar, kertas, polyester ataupun film. Pada umumnya kapasitor yang terbuat dari bahan diatas nilainya kurang dari 1mikrofarad (1mF). 1.2.1.5 Transformator (trafo) Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan. Bagian transformator dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.5.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.5.1 Bagian-Bagian Transformator

Bentuk transformator dapat dilihat pada Gambar M1.2.1.5.2 sebagai berikut :

Kelompok XX

33

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M1.1.2.1.5.2 Contoh Transformator

Lambang transformator dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.5.3 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.5.3 Lambang Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance). Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya. Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Ket: Vp Vs

Kelompok XX

= =

tegangan tegangan

primer

(volt)

sekunder

(volt)

34

PRAKTIKUM 2015/2016 Np


=

jumlah

lilitan

primer

Ns = jumlah lilitan sekunder Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu: 1.

Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

2.

Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolakbalik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah: 1.

Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).

2.

Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).

3.

Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

Sehingga dapat dituliskan: Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik.Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolakbalik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya. 1.2.1.6 Relay Relay adalah saklar (switch) elektrik yang bekerja berdasarkan medan magnet. Relayterdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akan bergerak jika ada aruslistrik yang mengalir melalui lilitan.

Kelompok XX

35

PRAKTIKUM 2015/2016


Susunan kontak pada relay adalah: 1. Normally Open yaitu relay akan menutup bila dialiri arus listrik. 2. Normally Close yaitu relay akan membuka bila dialiri arus listrik. 3. Changeover yaitu relay ini memiliki kontak tengah yang akan melepaskan diri dan membuat kontak lainnya berhubungan. Simbol dan bentuk dari relay dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.6.1 dan M1.1.2.1.6.2 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.6.1 Simbol relay

Gambar M1.1.2.1.6.2 Relay

1.2.1.7 Swicth Limit switch adalah salah satu sensor yang akan bekerja jika pada bagian actuator nya tertekan suatu benda, baik dari samping kiri ataupun kanan, mempunyai micro switch dibagian dalamnya yang berfungsi untuk mengontakkan atau sebagai pengontak, gambar batang yang mempunyai roda itu namanya actuator lalu diikat dengan sebuah baud, berfungsi untuk menerima tekanan dari luar, roda berfungsi agar pada saat limit switch menerima tekanan , bisa bergerak bebas, kemudian mempunyai tiga lubang pada body nya berfungsi untuk tempat dudukan baud pada saat pemasangan di mesin.

Kelompok XX

36

PRAKTIKUM 2015/2016


Prinsip kerja switch adalah ketika actuator dari Limit switch tertekan suatu benda baik dari samping kiri ataupun kanan sebanyak 45 derajat atau 90 derajat ( tergantung dari jenis dan type limit switch ) maka, actuator akan bergerak dan diteruskan ke bagian dalam dari limit switch, sehingga mengenai micro switch dan menghubungkan kontak-kontaknya, pada micro switch terdapat kontak jenis NO dan NC seperti juga sensor lainnya, kemudian kontaknya mempunyai beban kerja sekitar 5 A, untuk dihubungkan ke perangkat listrik lainnya, dan begitulah seterusnya, selain itu limit switch juga mempunyai head atau kepala tempat dudukan actuator pada bagian atas dari limit switch dan posisinya bisa dirubah-rubah sesuai dengan kebutuhan.Contoh-contoh penggunaan limit switch adalah sebagai berikut : 

Digunakan untuk sensor door open/close.



Digunakan untuk sensor cylinder up/down.



Digunakan untuk sensor Safety cover (emergency stop).



Digunakan untuk sensor mesin home posisi.

Bagian-bagian dan simbol limit switch dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.7.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.7.1 Bagian limit swicth

Gambar M1.1.2.1.7.1 Simbol limit switch

Kelompok XX

37

PRAKTIKUM 2015/2016


1.2.1.8 Menghitung nilai hambatan pada rangkaian R1 R3

R2

Gambar M1.1.2.1.8.1 Menghitung nilai hambatan

R1 = 18 R2 = 36 R3 = 54 Rp =

+

=

+

= = 12

Rs = Rp + R3 = 12 + 54 = 66 Ώ 1.2.1.9 Menghitung nilai resistansi resistor

Gambar M1.1.2.1.9.1Nilai resistansi resistor

Kelompok XX

38

PRAKTIKUM 2015/2016


Gelang 1 = kuning

=4

Gelang 2 = hitam

=0

Gelang 3 = merah

=2

Gelang 4 = Silver

= ± 10%

2

R = 4 x 10 ± 10% = 4 x 100 ± 10% = 400 ± 10% = 440 Ώ / 360Ώ 1.2.1.10

Rangkaian Penyearah

Penyearah berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC.Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih memiliki sinyal AC sehingga belum searah seperti halnya tegangan DC pada baterai. Sinyal AC yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Faktor ripple adalah besarnya persentase perbandingan antara tegangan ripple dengan tegangan DC yang dihasilkan. r =

V1

x 100 %

VDC Untuk memperkecil nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan ripple. Penyearah ada 2 macam yaitu :

1.2.1.10.1 Penyearah setengah gelombang

Gambar M1.1.2.1.10.1.1Rangkaian penyearah setengah gelombang

Kelompok XX

39

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M1.1.2.1.10.1.2proses terbentuknya gelombang

Masukkan AC menghasilkan gol bolak-balik dibagian sekunder transformator, yang berusaha mendorong arus melalui rangkaian sekunder, saat pertama ke satu arah dan kemudian ke arah yang berlawanan secara bergantian. Tanpa penyearah, AC akan mengalir melalui resistor beban. Dengan penyearah, arus dapat mengalir pada satu arah saja, meskipun tegangan sekunder transformator dapat bolak-balik, arus yang mengalir melalui hanya berlangsung selama setengah siklus saja. Nilai tegangan puncak input transformator Vems = Tegangan rata-rata DC pada penyearah setengah gelombang : VDC

= 0.318 x Vp

Frekwensi Out put : Fout

= FV ……

1.2.1.10.2 Penyearah gelombang penuh

Kelompok XX

40

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Rangkaian penyearah gelombang penuh

Gambar M1.1.2.1.10.2.2 proses terbentuknya gelombang

Penyearah gelombang penuh memanfaatkan kedua setengah siklus dari gelombang AC frekuensi daya.Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1, sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan C1 transformator sebagai comon ground. Dengan demikian beban R 1 mendapat supply tegangan gelombang penuh, seperti gambar di atas. Tegangan rata-rata DC pada penyearah sinyal gelombang penuh : VDC

= Vp/π

Frekuensi Out put : Fout

= 2 . fin ……

1.2.1.10.3 Jembatan dioda

Kelompok XX

41

PRAKTIKUM 2015/2016


Rangkain penyearah sistem jembatan ini adalah rangkaian penyearah gelombang penuh tetapi tidak menggunakan center tap pada trafonya. Pada saat V poritif dan V negatif, maka jalannya arus setengah siklus perioda pertama adalah dari titik V+ melalui D2,RL,D3 dan kembali ke sumber. Selanjutnya setengah siklus perioda berikutnya adalah titik V- menjadi positif dan titik V+ menjadi negatif, sehingga jalan arus adalah dari titik V- menuju D1,RL,D4 dan kembali kesumber. Demikian seterusnya untuk proses selanjutnya kembali lagi titik V+ jadi positif dan V- negative demikian seterusnya setiap setengah perioda, dan gelombang outputnya seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.

Gambar M1.2.1.10.3.1 : Sistem jembatan

Tegangan pada kapasitor pada saat proses pengisian adalah : Vc (t) = Vin (1 – e-t/RC) Sedangkan persamaan arus untuk proses pembuangan adalah sebagai berikut : Vc (t) = Vine-t/RC Dimana konstanta waktu keseluruhan, bisa dikenal dengan istilah konstanta waktu t, yaitu : t = RC

1.3 Metodologi 1.3.1 Skema alat

Kelompok XX

42

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M1.1.3.1Skema alat

1.3.2 Prosedur Percobaan 1. Siapkan catu daya ( power supply ) dan komponen elektronika yang akan diamati 2. Aur catu daya dapa tegangan yan sesuai dengan kit komponen elektronika ( 6 volt ) 3. Gunakan multimeter pada pengukuran hambatan resistor 4. Amati fenomena komponen elektronika beserta fungsinya masing-masing 1.4 Data Dan Pembahasan 1.4.1 Komponen Switch Pada praktikum ini terdapat rangkaian yang dirangkai dari resistor , LED dan sebuah switch. Cara kerja komponen ini yaitu dengan mengalirkan aliran listrik ke resistor lalu apabila switch belum ditekan maka LED tidak akan menyala karena aliran masih terhambatoleh switch karena switch tersebut menghambat aliran listrik.

1.4.2 Komponen Dioda

Kelompok XX

43

PRAKTIKUM 2015/2016


Komponen dioda adalah suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantarkan arus listrik dan tegangan pada satu arah saja Dioda yang diamatai adalah LED yang apabila satu LED ditutup amak semua LED akan mati karena tidak ada yang meneruskan aliran. 1.4.3 Rangkaian Seri Paralel Pengamatan yang dilakukan pada rangkaian ini adalah resistor diberikan tegangan 200 ohm.Pemasangan resistor tersebut ada pada rangkaian seri dan ada pulan yang pada rangkaian paralel. Jika dpasang seri maka hambatannya akan menjadi 2 kali, jika dipasang paralel maka hambatannya akan menjadi ½ kali. 1.4.4 Rangkaian denga switch berbeda Switch yang digunakan pada praktikum kali ini ada limit switch , push switch yang diana aliran listrik akan mengalir jika switch ini ditekan dan slide switch yangk jika digeser maka aliran listrik akan mengalir. 1.4.5 Relay Relay yang digunakan pada praktium kali ini adalah relay yang bersifat nomally open dan disambungkan dengan motor, jadi pada saat arus dimasukan motor akan hidup dan jika arus diputus maka motor akan mati juga. 1.4.6 Trafo Pada prakktikum dalam mengamati trafo digunakan LED yag membuktikan bahwa trafo (step down) menurunkan tegangan listrik sehingga Lampu LED pada tegangan tinggi masih bsia menyala karena tegangan tinggi tadi telah diturunkan oleh trafo step down.

1.5 Penutup

Kelompok XX

44

PRAKTIKUM 2015/2016


1.5.1 Kesimpulan 1. Masing-masing komponen elektronika mempunyai fungsi dan tujuannya masingmasing 2. Masing-masing komponen elektronika mempunyai prinsip kerja yang berbeda 3. Rangkaian penyearah berfungsi sebagai penyearah arus 1.5.2 Saran 1. Sebelum memulai pratikum praktikan harus memahami materi mengenai komponen elektronika yang akan diuji terlenih dahulu 2. Praktikan harus serius dalam melakukan praktikum

LAMPIRAN

Kelompok XX

45

PRAKTIKUM 2015/2016


Jenis – jenis saklar 1. Saklar Push Button

Push Button 2. Saklar Toggle

Toggle Switch 3. Selector Switch

Selector Switch

4. Limit Switch (LS)

Kelompok XX

46

PRAKTIKUM 2015/2016


Limit Switch (LS) 5. Saklar Waffer atau rotary switch

Rotary Switch

6. Saklar DPDT/Double Pole Double throw

DPDT

Kelompok XX

47

PRAKTIKUM 2015/2016


7. Saklar DPST/Double Pole Single throw

DPST 8. Saklar SPDT

SPDT

Kelompok XX

48

M2 MOTOR – MOTOR LISTRIK


PRAKTIKUM 2015/2016

MODUL 2 MOTOR-MOTOR LISTRIK 2.1 TUJUAN 1. Mengetahui jenis-jenis dari motor listrik 2. Mengetahui prinsip kerja dari motor listrik 3. Mengetahui aplikasi motor listrik 2.2 TEORI DASAR 2.2.1

PENGERTIAN MOTOR DAN MOTOR LISTRIK Motor adalah perangkat mekanik yang menghasilkan energi mekanik akibat

konversi dari energi lain. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lainnya 2.2.2

PRINSIP KERJA Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama (Gambar 1):

1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya 2. Jika

kawat

yang

membawa

arus

dibengkokkan

menjadi

sebuah

lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. 3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan. 4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Kelompok XX

49

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M2.2.2.2.1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik

2.2.3JENIS MOTOR LISTRIK Motor dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi.

GambarM2.2.2.3.1Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik

Kelompok XX

50


PRAKTIKUM 2015/2016

A. Motor AC Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan"rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar 7. Stator merupakan komponen listrik statis.Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor. keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC). 1. Motor sinkron Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi tertentu.Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkronmampu untuk memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.

Gambar M2.2.2.3.2Motor Sinkron

Kelompok XX

51

PRAKTIKUM 2015/2016


Komponen utama motor sinkron adalah : 

Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet.Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.



Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut Ns = 120 f / P Dimana: F = frekwensi dari pasokan frekwensi P= jumlah kutub

2. Motor induksi Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC. Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama : 

Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor: o Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slots paralel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek. o

Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan sikat yang menempel padanya.

Kelompok XX

52

PRAKTIKUM 2015/2016




Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat

Gambar M2.2.2.3.3Motor Induksi (Automated Buildings)

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh, 2003): 1. Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp. 2. Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik , dan grinder. tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp. Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk Kelompok XX

53

PRAKTIKUM 2015/2016


melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya “slip/geseran” yang meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/ slip ring motor”.Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/geseran % Slip = ((Ns – Nb)/Ns)x 100 Dimana: Ns = kecepatan sinkron dalam RPM Nb = kecepatan dasar dalam RPM GambarM2.2.2.4.4 menunjukan grafik torque-kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003): 

Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque yang rendah(“pull-up torque”).



Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi (“pullout torque”) dan arus mulai turun.



Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.

Kelompok XX

54

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M2.2.2.3.4Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi AC

B.Motor DC Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimanadiperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Motor DC yang memiliki tiga komponen utama: 1.Kutub medan,Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

Kelompok XX

55

PRAKTIKUM 2015/2016


2.Dinamo,Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. 3.Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

Gambar M2.2.2.3.5Sebuah motor DC

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:  Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan  Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis Kelompok XX

56

PRAKTIKUM 2015/2016


pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untukpenggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. 1. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/separately excited.

Gambar M2.2.2.3.6Sebuah rangkaian motor DC dengan sumber daya terpisah

GambarM2.2.2.3.7Rangkaian motor DC dengan sumber daya terpisah

2. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited 

Motor shunt Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara

paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh Kelompok XX

57


PRAKTIKUM 2015/2016

karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

Gambar M2.2.2.3.8Karakteristik Motor DC Shunt

Berikut tentang kecepatan motor shunt : i.

Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.

ii.

Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan(kecepatan bertambah).



Motor seri Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara

seri dengan gulunga dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri i. Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM

Kelompok XX

58


PRAKTIKUM 2015/2016

ii. Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali. iii. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist (lihat Gambar 5).

Gambar M2.2.2.3.9: Karakteristik Motor Seri DC



Motor DC Kompon/Gabungan Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada

motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan

medan

yang

dihubungkan

secara

seri),

makin

tinggi

pula

torquepenyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myelectrical, 2005).

Kelompok XX

59


PRAKTIKUM 2015/2016

GambarM2.2.2.3.10: Karakteristik Motor Kompon DC

C.Motor Stepper Motor stepper merupakan salah satu komponen mekanik yang sering digunakan sebgai sarana konversi listrik ke mekanik. Gerakan putar motor stepper dapat dikendalikan. Perlangkah sesuai dengan kombinasi digital pada input. Dua mode yaitu mode half step dan full step. Motor stepper adalah motor yang dapat berputar perlangkah sesuai dengan kemampuan 0.9° sampai 1.8° bergantung pada karakteristik dari motor stepper. Motor stepper dipergunakan dalam pengendalian suatu sistem yang memerlukan putaran yang tepat.

Gambar M2.2.2.3.11: Rangkaian Motor Stepper

Kelompok XX

60


PRAKTIKUM 2015/2016

Rangkaian kumparan motor stepper

GambarM2.2.2.3.12: Rangkaian Kumparan Motor Stepper Tabel M2.2.2.3.1 : Beda Motor Stepper dengan Motor DC

MOTOR DC

MOTOR STEPPER

Gerakan Searah CW atau CCW

Gerakan bisa 2 arah CW dan CCW

Kumparan pada rotor

Kumparan pada stator

Magnet pada stator

Magnet pada rotor

Langkah kontinu

Langkah per-step

Susah diatur

Mudah diatur

Arus listrik biasa

Arus listrik berupa pulsa-pulsa

Memiliki nilai delay yang besar

Memiliki nilai delay yang kecil

Torsi kecil

Torsi besar

Keunggulan Motor Stepper : a. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur. b. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak. c. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi. d. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).

Kelompok XX

61

PRAKTIKUM 2015/2016


e. Sangat realibel karena tidak adanya sekat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC f. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya g. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas. Pada dasarnya terdapat 3 tipe motor stepper yaitu: 1. Motor stepper tipe Variable Reluctance (VR) Bentuknya

silinder dan pada semua unitnya memiliki gerigi yang memiliki

hubungan dengan kutub-kutub stator. Rotor tidak menggunakan magnet permanent. Stator terlilit oleh lilitan sehingga pada saat teraliri arus, stator akan menghasilkan kutub magnet. Jumlah gerigi pada rotor akan menentukan step motor. Sudut langkah motor stepper bervariasi yaitu sampai dengan 300. Motor stepper memiliki torsi yang kecil. Sering ditemukan pada printer dan instrumen-instrumen pabrik yang ringan yang tidak membutuhkan torsi yang besar.

Gambar M2.2.2.3.13: Motor Stepper Tipe Variable Reluctance

Motor mempunyai 3 pasang kutub stator (A, B, C) yang diset terpisah 15 derajat. Arus dialirkan ke kutub A melalui lilitan motor yang menyebabkan tarikan magnetic yang menyejajarkan gigi rotor kekutub A. Jika kita memberi energi kekutub B maka akan menyebabkan rotor berputar 15 derajat sejajar kutub B. Proses ini akan berlanjut kekutub C dan kembali kekutub A searah dengan jarum jam.

Kelompok XX

62


PRAKTIKUM 2015/2016

2. Motor stepper tipe Permanent Magnet (PM)

Gambar M2.2.2.3.14: Motor Stepper Tipe Permanent Magnet

Rotor berupa magnet permanen. Biasanya memilki kecepatan rendah, alat dengan torsi rendah dan sudut langkah besar, bisa 45 atau 90 derajat. Gambar diatas merupakan magnet permanent sederhana 90 derajat motor magnet permanent dengan empat phase (AD). 3. Motor stepper tipe Hybrid (HB) Merupakan motor stepper yang memiliki kecepatan 1000step/detik namun juga memiliki torsi yang cukup besar sehingga dapat dikatakan bahwa Hybrid merupakan motor stepper kombinasi antara PM dan VR motor stepper. Motor hybrid standar mempunyai 200 gigi rotor dan berputar pada 1,8 derajat sudut step. Karena memperlihatkan torsi tinggi dan dinamis serta berputar dengan kecepatan yang tinggi maka motor ini digunkan pada aplikasi yang sangat luas.

Gambar M2.2.2.3.15 : Motor Stepper Tipe Hybrid

Kelompok XX

63

PRAKTIKUM 2015/2016


Mode Putaran Motor Stepper Ada beberapa cara untuk menggerakan motor stepper antara lainnya : 1. Full Step Full Step adalah cara menggerakan motor stepper dengan mengaktifkan salah satu coil pada motor stepper, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini: Tabel M2.2.2.3.2 : Langkah full step

2.

Half Step

Half Step adalah cara menggerakan motor stepper sedemikian rupa sehingga pergerakkan motorlebih halus, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Kelompok XX

64

PRAKTIKUM 2015/2016 Tabel M2.2.2.3.3 : Langkah Half step


Dinamo atau gerakan poros yang ditentukan kontinu motor stepper atau gerakan pertahap, perbedaan dri keduanya terletak pada daya.

Kelompok XX

65


PRAKTIKUM 2015/2016

Pola pemberian daya stator yang umum dipakai dikelompokkan menjadi tiga. Pembagian tersebut berdasarkan mode switching, yaitu cara yang digunakan untuk menggerakkan motor stepper, yaitu : 1. Mode switching A

GambarM2.2.2.3.16: Mode switching A

Pada mode switching A untuk memutar Rotor searah jarum jam dan step putar sebesar 90° untuk mendapatkan putaran diatas yang berlawanan dengan arah jarum jam, maka tegangan positif dan negatif dan daya harus dipindahkan. TabelM2.2.2.3.4 :Mode Switching A

CW

CCW

Step T1

T2

T3

T4

T1

T2

T3

T4

1

1

0

0

0

1

0

0

0

2

0

1

0

0

0

0

0

1

3

0

0

1

0

0

0

1

0

4

0

0

0

1

0

1

0

0

2. Mode Switching B

Gambar M2.2.2.3.17: Mode Switching B

Kelompok XX

66


PRAKTIKUM 2015/2016

Putaran motor yang dihasilkan adalah 90° perbedaan dengan sudut switching A adalah pada cara eksispansi pada terminal dan rotor stepper tersebut, dimana pada mode switching B eksispansinya dialirkan sekaligus pada 2 daya. Tabel M2.2.2.3.5 :Mode Switching B

CCW

CW

Step T1

T2

T3

T4

T1

T2

T3

T4

1

1

1

0

0

1

0

0

1

2

0

1

1

0

0

0

1

1

3

0

0

1

1

0

1

1

0

4

1

0

0

1

1

1

0

0

3. Mode Switching C Gambar berikut adalah mode switching C dengan putaran sebesar 45°

GambarM2.2.2.3.18: mode switching C Tabel M2.2.2.3.6: Mode Switching C

CW

CCW

Step T1

T2

T3

T4

T1

T2

T3

T4

1

1

0

0

0

1

0

0

0

2

1

1

0

0

1

0

0

1

3

0

1

0

0

0

0

0

1

Kelompok XX

67


PRAKTIKUM 2015/2016

4

0

1

1

0

0

0

0

1

5

0

0

1

0

0

0

1

0

6

0

0

1

1

0

1

1

0

7

0

0

0

1

0

1

0

0

8

1

0

0

1

1

1

0

0

Proses switching untuk model pengendalian motor stepper adalah mode switching B yang diatur dengan program. Pola bit switching motor stepper dapat dilihat dalam tabel dibawah ini. TabelM2.2.2.3.7: Pola yang dipakai untuk modul yaitu switching B

CCW

CW

Step T1

T2

T3

T4

T1

T2

T3

T4

1

1

1

0

0

1

0

1

1

2

0

1

1

0

0

0

1

1

3

0

0

1

1

0

1

1

0

4

1

0

0

1

1

1

0

0

CW

=

Searah jarum jam

CCW =

Berlawanan arah jarum jam

T1-T4 =

Terminal

Krakteristik motor stepper dapat dilihat pada grafik berikut:

Kelompok XX

68


PRAKTIKUM 2015/2016

GambarM2.2.2.3.19: Krakteristik Motor Stepper

Keterangan

:

1. Pul-out Torque adalah Torsi maksimum yang bekerja pada saat motor sedang bergerak. 2. Pul-in Torque adalah Torsi maksimum yang bekerja pada saat motor akan mulai bergerak. 3. Maks Pul-out Speed adalah Kecepatan maksimum pada motor stepper ketika sedang bekerja. 4. Pul-in Speed adalah Kecepatan maksimum motor stepper pada saat akan bergerak. 5. Slew Range adalah Range antara pul-in speed dan pul-out speed. 6. Holding torque adalah sudut tahanan torsi maksimum pada motor stepper.

Sistem Pengendalian Motor Stepper a. Generator pembangkit pulsa yang dapat berupa suatu unit perangkat keras (Hardware) atau berupa program dalam suatu komputer . b. Rangkaian logika untuk penggerak (logic diver). c. Penguat daya Kelompok XX

69

PRAKTIKUM 2015/2016


Prinsip Operasional Motor Stepper Input motor stepper adalah berupa suatu rangkaian pulsa ( trans of pulsa ) dan menghasilkan output berupa. a. Putaran poros sebesar sudut tertentu dari posisi awalnya baik dalam arah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. b. Putaran poros dengan kecepatan tertentu dalam arah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam.

Control D Setting (A/l) = CW / CCW Fungsi CW = (Searah jarum jam) berlogika “ > “ (hight) CCW = (Berlawanan arah jarum jam) logik “ 0 “ ( low) Aplikasi Motor Stepper Motor Stepper banyak digunakan pada: a. Printer integret = pada penggerak print heat b. Recorder = pada pemutar c. Plotter = pada penggerak pen ploter d. Fotocopy = pada paper sheet e. Alroji = pada penggerak jarum jam f. Hardisc = pada pemutar hardisc g. Scaner = pada lampu D.Motor Servo Berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal Kelompok XX

70

PRAKTIKUM 2015/2016


dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan pulsa 1.5 mS pada periode selebar 2 mS maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam.

Gambar M2.2.2.3.20:Teknik PWM untuk mengatur sudut motor servo

Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu.

Gambar M2.2.2.3.21 :Pin Out kabel Motor Servo

Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagianbagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar. Kelompok XX

71


PRAKTIKUM 2015/2016

2.2.4APLIKASI MOTOR-MOTOR LISTRIK 

Motor AC -

Dibidang industri seperti :  Pompa  Blower  Konveyor  Kompresor

-

Di perumahan :  Mesin cuci  Kipas angin dan peralatan rumah tangga lainnya yang menggunakan motor AC.



Motor DC -

Pada mainan anak2 (mobil-mobilan dan sebagainya yang menggunakan motor DC)

-

Komputer ,laptop dan peralatan elektronika lain yang hanya memerlukan arus DC



Motor Stepper - Printer integret = pada penggerak print heat - Recorder = pada pemutar - Plotter = pada penggerak pen ploter - Fotocopy = pada paper sheet - Alroji = pada penggerak jarum jam - Hardisc = pada pemutar hardisc - Scaner = pada lampu



Motor Servo - Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian-bagian lain.

Kelompok XX

72

PRAKTIKUM 2015/2016


2.2.5Rangkaian Driver Motor -Misalnya pada MotorListrik

Gambar M2.2.2.5.1 :Rangkaian sederhana motor Stepper

Gambar M2.2.2.5.2 :Rangkaian Kontrol Pada Varibel Reluctance Motor Stepper

Kelompok XX

73


PRAKTIKUM 2015/2016

Gambar M2.2.2.5.3 :Kontrol Pada Unipolar Permanent Magnet Motor

2.2.6 Karakteristik Masing-Masing Motor Listrik - Motor AC 

Motor arus bolak-balik



memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan"rotor"



cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah,

- Motor DC 

Motor arus searah



memiliki bagian dasar listrik: "kutub medan" ,"dinamo",dan”commutator”.



penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas

- Motor Stepper 

Pengaturan putaran lebih mudah



Motor memberikan torsi penuh ketika mulai bergerak.



Posisi dan pergerakan dapat ditentukan secara presisi.



Memiliki respon yang sangat baik.



Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya.



Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.



Pull in torque

Torsi maksimum untuk memulai kerja motor



Pull out torque

Torsi maksimum saat motor sedang bekerja



Pull in speed

Rate maksimum untuk memulai kerja motor



Max pull out speed

Rate maksimum saat motor sedang bekerja



Slew range

Range antara pull in dan pull out saat

keadaan maksimum  Kelompok XX

Phase

Phase magnet motor stepper 74

PRAKTIKUM 2015/2016



Holding Torque

Tahanan torsi


- Motor Servo 

motor dengan sistem closed feedback



terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol.



Kelompok XX

Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja

75


PRAKTIKUM 2015/2016

2.3 METODOLOGI PERCOBAAN 2.3.1 Skema Alat

Gambar M2.2.3.1.1 Skema alat

2.3.1 Prosedur Percobaan 1. Fenomena Motor AC 

Siapkan Motor AC



Sambungkan ke sumber 220V



Amati dan analisa

2. Fenomena Motor Stepper 

Siapkan Alat dan Bahan



Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer



Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Stepper



Sambungkan Arduino ke driver motor Stepper



Amatidan Analisa

3. Fenomena Motor Servo 




Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer

Kelompok XX

76

PRAKTIKUM 2015/2016




Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Servo



Sambungkan Arduino kedriver motor Servo



Amati dan Analisa

4. Fenomena MotorDC 




Ambil kaki pada Motor DC dan sambungkan ke Power Supply



Amati dan Analisa



Balik kaki Motor DC dan sambungkan ke Power Supply



Amati dan Analisa

Kelompok XX

77

PRAKTIKUM 2015/2016


2.4 PENGAMATAN DAN ANALISA 2.4.1 Pengamatan

Gambar M2.2.4.1.1 :Aplikasi Arduino UNO

Gambar M2.2.4.1.2 :Beberapa macam motor listrik yang diamati

Kelompok XX

78


PRAKTIKUM 2015/2016

Gambar M2.2.4.1.3:Power Supply dan beberapa rangkaian Motor listrik

2.4.2 Analisa Pada

praktikum

mengenai

motor

–motorlistrik

kali

ini

menguji

tiga

motor.Diantaranya motor AC,motor DC dan motor Stepper. Seperti yang telah dipraktikumkan,diperoleh hasil bahwa motor AC membutuhkan torsi yang besar untuk bergerak.Sedangkan motor DC membutuhkan torsi yang kecil untuk menghasilkan gerak sementara itu motor stepper termasuk kedalam jenis motor DC jadi torsi yang dibutuhkan sama dengan motor DC. Walaupun torsi yang dibutuhkan besar untuk menggerakkan motor AC tapi putaran yang dihasilkan lebih lambat dibandingkan motor DC. Hal itu dikarenakan motor AC berukuran lebih besar dan lebih berat dibandingkan motor DC yang jauh lebih kecil. Oleh sebab itu, motor AC banyak digunakan pada daerah industri karena dapat menggerakkan peralatan yang lebih berat. Jika dibandingkan antara teori dan hasil praktikum yang telah diperoleh oleh praktikan.Maka untuk motor AC ,DC maupun Stepper sesuai hasilnya antara yang dipraktikumkan dengan teori yang telah ada.

Kelompok XX

79

PRAKTIKUM 2015/2016


2.5 PENUTUP 2.5.1 Kesimpulan  Motor listrik utama terdiri atas Motor AC dan DC,dimana AC terdiri atas motor sinkron dan induksi(satu fasa & tiga fasa).Sedangkan DC terdiri atas separately excited dan self excited (shunt,seri & compound)  Prinsip kerja motor-motor listrik dasarnya adalah memanfaatkan arus listrik yang mengaliri medan magnet.  Aplikasinya dapat kita temukan dalam skala Industri besar dan hingga perumahan.  Motor AC membutuhkan torsi yang besar , sedangkan motor DC dengan torsi yang kecil.  Hasil praktikum dapat ddikatakan sesuai dengan teori.

2.5.2 Saran 1. Praktikan Seharusnya memahami prosedur pengerjaan sebelum memulai praktikum. 2. Usahakan Teliti saat melakukan pengamatan dan perhitungan

Kelompok XX

80


PRAKTIKUM 2015/2016

Lampiran TUGAS TAMBAHAN 1. Rangkaian driver motor Stepper

Kelompok XX

81

PRAKTIKUM 2015/2016


2. Apa itu PWM ? Pulse width modulasi (PWM) adalah teknik yang ampuh untuk mengontrol sirkuit analog dengan output digital prosesor. PWM digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari pengukuran dan komunikasi untuk mengontrol kekuasaan dan konversi.Singkatnya, PWM adalah cara pengkodean digital tingkat sinyal analog.

Kelompok XX

82

M3 OPERATIONAL AMPLIFIER


PRAKTIKUM 2015/2016

MODUL 3 OPERATIONAL AMPLIFIER 3.1 TUJUAN 1. Mempelajari penggunaan operational amplifier 2. Memahami karakteristik dari operational amplifier 3. Memahami jenis-jenis operational amplifier 4. Menghitung basarnya penguatan (gain) pada Op-amp 3.2 TEORI DASAR 3.2.1Pengertian Operational Amplifier Operational amplifier sering disebut dengan sebutan Op amp, merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power).Secara umum fungsi operational amplifier adalah untuk memperkuat sinyal listrik yang lemah. Besar penguatan disebut gain (faktor penguat). OP-AMP secara skematik dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar M3.2.1.1 Skematik Amplifier

Dua input koneksi satu daya pada Op-Amp tidak selalu digambarkan dalam Op-Amp diagram, namun harus diasukkan dalam rangkaian sebenarnya. Berikut gambar IC Op-Amp 741 :

Kelompok XX

83

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M3.2.1.2LM 741

Rangkaian Op-Amp ini dikemas dalam bentuk dual in package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada begian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahawa penomoran pin dilakukan berlawanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan / strip. Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no connection), dan dua pin offset nul. Pin offset nul memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal didalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. 1. Diagram OP-AMP Didalam diagram Op-Amp terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (Gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser ( level shifer ), kemudian penguat akhir yang biasanya dibuaat dengan penguat push pull kelas B. Gambar berikut menunjukkan diagram dari Op-Amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut :

V in

Penguat

Penguat

Level

Penguat

Diferensial

( Gain )

Shiver

akhir

Vout

Gambar M3.2.1.3Diagram Op-Amp

Kelompok XX

84

PRAKTIKUM 2015/2016


Saat ini terdapat banyak tipe-tipe Op-Amp dengan karakteristik yang spesififik. Op-Amp standard tipe 741 dalam kemasan IC DIP 8 Pin sudah dibuat sejak tahun 1960-an untuk tipe yang sama. Tiap pabrikan mengeluarkan seri IC dengan instal atau nama yang yang berbeda, misalnya dikenal dengan MC1741 dari motorolla, LM741 buatan National semiconductor. Karakteristik Op-Amp dapat berbeda dengan Op-Amp lain, tergantung pada teknologi pembuatan dan desain IC nya. 2. Karakteristik Op-Amp a.PenguatanOpen Loop Op-Amp idealnya memiliki penguatan open loop( AOL) yang tak terhingga. Namun pada prakteknya Op-Amp misal LM741, memiliki penguatan yang terhingga kira-kia 100.000 kali.Sebenarnya dengan pengutan yang sebesar ini, system penguatan Op-Amp menjadi tidak stabil. Input diferensial yang amat kecil saja sudah dapat membuat outputnya menjadi saturasi. b. Unity Gain frequency Op-Amp ideal mestinya bisa bekerja pada frekuensi berapa saja, mulai dari sinyal DC sampai pada frekuensi giga hertz. Parameter unity gain frequency menjadi penting jika Op-Amp digunakan untuk aplikasi dengan frekuensi tertentu. Parameter AOL biasanya adalah penguatan Op-Amp pada sinyal DC . Response pada penguatan Op-Amp menurun seiring dengan menaiknya frekuensi sinyal input. Op-Amp LM741 misalnya memiliki unity gain frekuensi sebesar 1 MHz. Jika perlu merancang aplikasi pada frekuensi tinggi, maka pilihlan Op-Amp yang memiliki unity gain frekuensi lebih tinggi. c. Slew Rate Dalam Op-Amp kadang ditambahkan beberapa kapasitor untuk mereduksi noise. Namun kapasitor ini menimbulkan kerugian yang menyebabkan response Op-Amp terhadap sinyal input menjadi lambat. Op-Amp ideal memiliki parameter slew rate yang tak terhingga, sehingga jika input berupa sinyal kotak, maka outputnya juga kotak. Tetapi karena ketidakidealan Op-Amp maka sinyal output

Kelompok XX

85

PRAKTIKUM 2015/2016


dapat berbentuk eksponensial. Contohnya : Op-Amp LM741 memiliki slew rate sebesar 0,5 V/µs. Artinya perubahan output Op-Amp LM741 tidak bisa lebih cepat dari 0,5 V dalam 1 µs. d. Input bias current (Ib) Kebanyakan OP-AMP pada bagian inputnya menggunakan transistor bipolar, maka arus bias pada inputnya adalah kecil. Level amplitudonya tidak lebih dari beberapa mikroAmpere. e. Supply voltage range ( Us ) Tegangan sumber untuk OP-AMP mempunyai range minimum dan aksimum yaitu untuk OP-AMP yang banyak beredar dilapangan / dipasaran sekitar ± 3 V sampai ± 15 V. f. Input Voltage Range ( Ui max ) Range tegangan input maksimum sekitar 1 Volt atau 2 Volt atau lebih dibawah dari tegangan sumber Us. g. Output Voltge range ( Uo max ) Tegangan output maksimum mempunyai range antara 1 Volt atau 2 Volt lebih dibawahnya tegangan sumber ( supply voltage ) Us dibawahnya tegangan sumber ( supply voltage ) Us. Tegangan output ini biasanya tergantung tegangan saturasi OP-AMP. h. Differensial input offset voltage ( Uio ) Pada kondisi ideal output akan sama dengan nol bila kedua terminal inputnya digraund-kan. Namun pada kenyataannya semua piranti OPAMP tidak ada yang sempurna, dan biasanya terjadi ketidakseimbangan pada kedua terminal inputnya sekitar beberapa millivolt. Tetapi jika input ini dibiarkan untuk dikuatkan dengan OP-AMP dengan model closed loop , maka tegangan output bisa melebihi saturasinya. Karena itu biasanya setiap OP-AMP pada bagian luar dilengkapi dengan rangkaian offset tegangan nol ( zero offset voltage ). i. Common mode rejection ratio( CMRR )

Kelompok XX

86


PRAKTIKUM 2015/2016

Secara ideal OP-AMP menghasilkan output yang proporsional dengan / terhadap beda kedua terminal input, dan menghasilkan output sama dengan nol jika sinyal kedua input simultan yang biasa disebut Common mode. Secara praktik sinyal Common mode

tidak diberikan pada inputnya dan dikeluarkan pada

outputnya. Sinyal CMRR ( Common Mode Rejection Ratio ) selalu diekspresikan dengan rasio dari penguatan sinyal beda OP-AMP dengan harga sebesar 90 dB. j. Transition frequency( fT ) Secara umum OP-AMP pada frekuensi rendah mempunyai penguatan tegangan sekitar 100 dB.Kebanyakan OP-AMP mempunyai frekuensi transisi fT setiap 1 MHZ dan penguatan pada harga sebesar 90 dB. 3.2.2Jenis – jenis Amplifier a. Inverting Amplifier Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang di tunjukkan pada gambar berikut :

Gambar M3.3.2.1 inverting amplifier

Sinyal masukannya dibuat melalui input inverting, seperti yang tersirat pada namanya, kita tentu telah menduga bahwa fase keluaran dari penguat inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini umpan balik negative dibangun melalui resistor Ri. Input non inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau V+ = 0. Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan terhadap ground, Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah nol, maka impedansi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = Ri. Berikut rumus dari inveting amplifier: Kelompok XX

87

PRAKTIKUM 2015/2016


b. Non inverting Amplifier

= −

Prinsip utama rangkaian penguat non inverting adalah seperti yang di perlihatkan pada gaambar berikut :

Gambar M3.3.2.2Non inverting amplifier

Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non inverting. Dengan demikian tegangaan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat Op-Amp non inverting caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting. Impedansi untuk rangkaian Op-Amp non inverting adalah impedansi dari input non inverting Op-Amp tersebut. Contohnya LM741 diketahui memiliki impedansi input Zin = 108 to 1012 Ohm. Berikut rumus Non inverting Amplifier : =

+

c. Summing inverting(Penjumlah) Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah yang dasar rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya adalah dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari penguatan masing masing dari inverting, seperti :

Kelompok XX

88

PRAKTIKUM 2015/2016


Bila Rf = Ra = Rb = Rc, maka persamaan menjadi :

Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat, terkadang tanpa Rom sudah cukup stabil.Maka rangkaian ada yang tanpa Rom juga baik hasilnya. Rangkaian penjumlah dengan menggunakan noninverting sangat suah dilakukan karena tegangan yang diparalel akan menjadi tegangan terkecil yang ada., sehingga susah terjadi proses penjumlahan.

Gambar M3.3.2.3Rangkaian Penjumlahan dengan Hasil Negatif.

d. Substractor / Pengurang Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan memanfaatkan masukan non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit ada perubahan. Rangkaian ini bisa terdiri 3 macam yaitu : a. Rangkaian dengan 1 op-amp b. Rangkaian dengan 2 op-amp c. Rangkaian dengan 3 op-amp Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting dan kaki noninverting.Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat seragam seperti gambar. Rumusnya adalah:

Kelompok XX

89

PRAKTIKUM 2015/2016


GambarM3.3.2.4 Rangkaian Pengurang dengan 1 Op-Amp.

Rangkaian pengurang dengan 2 op-amp tidak jauh berbeda dengan satu opamp, yaitu salah satu input dikuatkan dulu kemudian dimasukkan ke rangkaian pengurang, seperti gambar dibawah ini. Perhitungan rumus yang terjadi pada titik Vz adalah :

Bila Rf=Ri maka persamaannyaakan menjadi : Kelompok XX

90

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M3.3.2.5Rangkaian Pengurang dengan 2 Op-Amp

Rangkaian pengurang dengan 3 op-amp sangat lah beda dengan yang lainnya. Ada 3macam proses yang terjadi disini seperti pada gambar dibawah ini.

GambarM3.3.2.6Rangkaian Pengurang dengan 3 Op-Amp

e. Differensiator Rangkaian differensiator adalah rangkaian aplikasi dari rumusan matematika yang dapat dimainkan (dipengaruhi) dari kerja kapasitor.Rangkaian nya seperti pada gambar dengan rangkaian sederhana dari differensiator. Untuk mendapatkan rumus differensiator, urutannya adalah sebagai bagai berikut : iC = iB + iFdan selama nilai iB = 0,maka iC = iFselisih dari inverting input dan

Kelompok XX

91


PRAKTIKUM 2015/2016

noninverting input (v1 dan v2) adalah nol dan penguatan tegangannya sangat besar, maka didapat persamaan pengisian kapasitor sebagai berikut :

Gambar 3.3.2.7Rangkaian Diferensiator Op-Am

3.2.3Berikut adalah salah satu contoh dari jenis-jenis Op-Amp

Vin

Vout

Rf

Ri

Dengan gambar di atas rangcanglah sebuah non-inverting amplifier jika diketahui Vin = 1,2 mV dan Ri = 30Ω. Sumber tegangan ± 15 V. Tentukan harga tegangan keluaran (Vout) saat : a. Penguatan/gain (G) = 4 kali b. Resistor feedback (Rf) = 120Ω Maka untuk: (a).

Kelompok XX

=4 92


PRAKTIKUM 2015/2016

dimana Vin = 1,2 mV

Vin = 0.0012 V Vout = Vin x 4 kali = 0,0012 x 4 kali = 0.0048 kali (b).

=1+

Vout = (1 + = (1 +

) Vin ) 0,0012

= (1 + 4) 0,0012 = 0,006 V 3.2.4 Contoh aplikasi operational amplifier dalam kehidupan sehari-hari. Contoh aplikasi Op-Amp yagn paling sering atau paling banyak digunakan dalam kehiupan sehari-hari adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan differensiator.

Berikut contoh lain aplikasi Op-Amp : 1. Komparator (pembanding) Komparator (pembanding) merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati simpal terbuka (bahasa Inggris: open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator (bahasa Inggris: comparator). Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi. 2. Penguat pembalik Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°, maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini

Kelompok XX

93


PRAKTIKUM 2015/2016

mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik negatif. 3. Penguat non-pembalik Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai. 4. Penguat diferensial Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi yaitu sebesar R1. 3.3 METODOLOGI 3.3.1 Skema Alat

Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier

3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier 1. Buat rangkaian seperti gambar 1. 2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, Ri = 10Ω 3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya 4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin) 5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω, Ri = 30Ω.

Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian InvertingAmplifier

Kelompok XX

94


PRAKTIKUM 2015/2016

TabelM3.3.3.2.1Percobaaan Inverting Amplifier

Ω

Vi/o

Ω

output

Gain Vout/Vin

Input

Phasa

10 Ω 5Ω 3,3 Ω

10.000

2,5 Ω 20 Ω 30 Ω

3.3.3 Percobaan Non-Inverting Amplifier 1. Buat rangkaian seperti gambar 1. 2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, Ri = 10Ω 3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya 4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin) 5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω, Ri = 30Ω.

Gambar M3.3.3.3.1 Rangkaian Non Inverting Amplifier

TabelM3.3.3.3.1 Percobaan Non-Inverting Amplifier Ω

Ω

Vi/o output

input

Gain Vout/Vin

Phasa

10K 10.000

5K 3,3K

Kelompok XX

95


PRAKTIKUM 2015/2016

2,5K 20K 30K

3.3.4 Percobaan Summing amplifier 1. Buat rangkaian seperti gambar 1. 2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, R1 = R2 = R3 = 10Ω 3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya 4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin) 5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω, Ri = 30Ω.

Gambar M3.3.3.4.1 Rangkaian Summing Amplifier

3.4 DATA DAN PEMBAHASAN 3.4.1 Perhitungan a. Inverting Amplifier Dik : Vin = 10 mV = 0,01 V Ri = 10Ω Rf = 5Ω, Rf = 3,3Ω, Rf = 2,5Ω, Rf = 20Ω, Rf = 30Ω Dit : Vout Kelompok XX

96


PRAKTIKUM 2015/2016

=−

Vout = − =

Vins

−

Ω

Ω

x 0,01

= −(0,5) x 0,01 = − 0,005 V

Tabel M3.3.4.1.1 Perhitungan Inverting Amplifier

Ω

10 Ω

Ω

Vi/o

Gain

Output

Input

Vout/Vin

5Ω

- 0,005 V

0,01 V

- 0,5 V

3,3 Ω

- 0,0033 V

0,01 V

- 0,33 V

2,5 Ω

- 0,0025 V

0,01 V

- 0,25 V

20 Ω

- 0,02 V

0,01 V

-2V

30 Ω

- 0,03 V

0,01 V

-3V

b. Non-inverting amplifier Dik : Vin = 10 mV = 0,01 V Ri = 10Ω Rf = 5Ω,

Rf = 3,3Ω, Rf = 2,5Ω, Rf = 20Ω, Rf = 30Ω

Dit : Vout

Vout = 1

+

=1+

=1 Ω

+

x Vin x 0,01 V

Ω

= 0,6 x 0,01 V

Kelompok XX

97


PRAKTIKUM 2015/2016

= 0,006 V

Tabel M3.3.4.1.2 Perhitungan Non Inverting Amplifier

Ω

Ω

10 Ω

Vi/o Output

Gain

Input

Vout/Vin

5Ω

0,006 V

0,01 V

0,6 V

3,3 Ω

0,0043 V

0,01 V

0,43 V

2,5Ω

0,0035 V

0,01 V

0,35 V

20Ω

0,021 V

0,01 V

2,1 V

30Ω

0,031 V

0,01 V

3,1V

c. Summing Amplifier Diketahui :

Vin

= - 2 mV

Ri

= 10 Ω R1 = R2 = R3 = Ri

Rf

= 20 Ω

Jawab : Vout = −(2

= −(2

+ 2

1+ 2

2+ 2

1+ 2

1+2

= - (8 + 4 + 2 + 1) – 0,5

3 + ⋯+ 2 )

.(

.

)

)

.

.

= 7,5 mV Vlsb

=−(2

= 0,5 mV Vmsb

1)

= −(2

= 4 mV

1)

Vfs

= 7,5 mV

Vmax

= (2 − 1

= 7,5 mV

Kelompok XX

.(

)

.

.(

.

)

)

98


PRAKTIKUM 2015/2016

3.5 PENUTUP 3.5.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut: 1. Op-Amp berguna sebagai penguat suatu tegangan. 2. Op-Amp banyak digunakan dalam elektronika yang berdaya rendah. 3. Pada Op-Amp ini kita dapat menghitung besar penguatan dari tegangan. 4. Op-Amp terdiri dari beberapa jenis yang paling sering digunakan a. Inverting amplifier b. Non-inverting amplifier c. Summing amplifier 3.5.2 Saran Adapun saran yang harus diperhatikan oleh praktikan adalah sebagai berikut: 1. Praktikan harus mematuhi peraturan yang ada pada laboratorium mekatonika dan otomasi produksi. 2. Praktikan harus memahami materi yang akan diujikan. 3. Praktikan harus bertanya pada asisten apabila ada yang kurang paham tentang materi yang diujikan.

Kelompok XX

99

M4 MIKROKONTROLER DAN INTERFACE


PRAKTIKUM 2015/2016

MODUL 4 MIKROKONTROLER DAN INTERFACE 4.1 Tujuan 1. Mengetahui prinsip kerja dari mikrokontroler 2. Mengetahui jenis-jenis mikrokontroler 3.Memahami tentang rangkaian sistem minimum suatu mikrokontroler 4. Dapat mambuat sebuah aplikasi sederhana dengan mikrokontroler 5. Memahami tentang interface serta pengaplikasiannya. 4.2 Teori Dasar 4.2.1 Defenisi Mikrokontroller Mikrokontroller adalah piranti elektronikberupa IC ( Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi(program) yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Mikrokontroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote kontrol, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis.

Kelompok XX

100


PRAKTIKUM 2015/2016

Gambar M4.4.2.1 Mikrokontroller

4.2.2 Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroller 4.2.2.1 Jenis-Jenis Mikrokontroller Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu yaitu: 1.

RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer. Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak. Contohnya : AVR (Alv and Vegard’s Risc),  Mikrokontroler AVR (Alv and Vegard’s Risc prosessor) Merupakan

mikrokontroler

dengan

arsitektur

modern

atau

jenismikrokontroler yang paling sering dipakai bidang elektronika dan instrumentasi. Terdapat 3 macam mikrokontroler AVR, yaitu : - Tiny AVR - AVR atau Classic AVR - Mega AVR

Kelompok XX

101

PRAKTIKUM 2015/2016


Perbedaan jenis-jenis tersebut terletak dari fasilitas, atau lebih dikenal dengan fitur-fiturnya. Jenis Tiny AVR merupakan mikrokontroler dengan jumlah pin yang terbatas dan sekaligus fitur-fiturnya juga terbatas dibandingkan yang Mega AVR. Semua mikrokontroler AVR memiliki set instruksi (assembly) dan organisasi memori yang sama. Mikrokontroler AVR Prosessor merupakan mikrokontroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. Adapun bentuk fisik mikrokontroler tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar M4.4.2.2Mikrokontroler AVR ATmega

2. CISC Kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya. Contohnya : MCS51. 3. Mikrokontroler PIC Mikrokontroler PIC adalah salah satu jenis mikrokontroler yang diproduksi oleh microchip untuk mengontrol alat disekeliling, sehingga mengurangi beban CPU utama PIC 18F452 yang memiliki fungsi kalkulasi dan memori serta dikendalikan oleh software. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. Frekuensi kerja maksimum clock untuk mikrokontroler PIC adalah sekitar 20 MHz dan Kelompok XX

102

PRAKTIKUM 2015/2016


kapasitas memori untuk mengisikan program adalah sekitar 1 k sampai dengan 4 k. Frekuensi clock dapat menentukan kecepatan membaca suatu program dan sebuah instruksi dieksekusi atau dijalankan. Bentuk fisik dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar M4.4.2.3 Bentuk fisik mikrokontroler PIC 18F452

4. Mikrokontroler ATMEL atau MCS-51 Mikrokontroler MCS-51 adalah mikrokontroler yang paling populer saat ini. Keluarga ini diawali oleh intel yang mengenalkan IC Mikrokontroler type 8051 pada awal tahun 1980-an. Banyak pabrik IC besar lain ikut memproduksinya karena termasuk sederhana dan harganya murah sehingga banyak digemari. Sampai kini lebih 100 macam mikrokontroler turunan 8051 sehingga terbentuklah sebuah keluarga besar mikrokontroler dan biasa disebut sebagai MCS-51. Rangkaian Sistem Minimum Atmel 89S51 atau sistim mikrokontroler adalah rangkaian elektronik minimum yang diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler. Sismin ini kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu. Suatu sismin bisa saja ditambahkan dengan rangkaian pelengkap lainnya sehingga menjadi suatu sistem yang lebih lengkap dan memiliki fungsi lebih banyak.

Kelompok XX

103


PRAKTIKUM 2015/2016

Untuk membuat rangkaian sismin Atmel 89S diperlukan beberapa komponen yaitu: - IC mikrokontroler AT89S - 1 XTAL 12 MHz atau 11.0592 MHz - 2 kapasitor kertas 33 pF - 1 kapasitor elektrolit 10 uF - 1 resistor 10 Kohm

Selain itu tentunya diperlukan power suply yang bisa memberikan tegangan 5V DC. Adapun bentuk fisik mikrokontroler tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar M4.4.2.4IC Mikrokontroler ATMEL

4.2.2.2 Bagian-Bagian Mikrokontroller Bagian-bagian yang ada dalam mikrokontroller: 1. Memori Memori adalah bagian microcontroller untuk menyimpan program dan data. Ada 3 bagian utama sebuah memori yaitu alamat, data dan control baca atau tulis (R/W).

Kelompok XX

104

PRAKTIKUM 2015/2016

Jenis memori antara lain :


a. RAM (Random Access Memory) : CPU bisa menulis/menyimpan dan membaca kedalam memori ini , memori akan hilang jika power supply dihilangkan.

Gambar M4.4.2.5 RAM

b. ROM(Read-Only Memory) : memori yang hanya bisa ditulis sekali saja dan selanjutnya hanya bisa dibaca. Data tidak hilang jika power supply dihilangkan.

Gambar M4.4.2.6ROM

c. EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory) : CPU bisa menulis/menyimpan dan membaca kedalam memori, memori tidak hilang jika power supply dihilangkan.Cara penulisan dengan cara tertentu/dengan

Kelompok XX

105


PRAKTIKUM 2015/2016

alat programmer, cara menghapus data dengan disinari cahaya ultra violet atau bisa juga dengan sinar matahari beberapa menit.

Gambar M4.4.2.7 EPROM

2. Register Mcu dalam memproses data memori , ia akan mengambil data di memori dan menyimpan kedalam register didalam CPU setelah diproses hasil akan dikirim kembali ke memori. Register di cpu biasanya terdiri dari 2 jenis yaitu Akumulator dan index register. Accumulators digunakan dlm perhitungan arithmetic operations, like addition, subtraction, or performing logical and bit operations .Index registers digunakan menujuk alamat data di memori. 3. Central Processing Unit /CPU CPU adalah bagian utama sebuah microcontroller. Dialah yang melaksanakan

(mengeksekusi)

program

yang

ada

di

memori

dalam

melaksanakan tugasnya. Ia dibantu beberapa memori internal di dalam cpu yang disebut register. Dalam melakukan berbagai operasi perhitungan data yang ada di memori, cpu mengambil data di memori dan menyimpan di register agar lebih efisien. Misal operasi penjumlahan data di 2 lokasi memori lokasi data dilokasi

Kelompok XX

106


PRAKTIKUM 2015/2016

memori1 disimpan di register 1 data kedua dari lokasi memori disimpan di register 2 hasilnya disimpan di register 3.

Gambar M4.4.2.8 CPU

4. Bus/jalur Bus adalah nama untuk group koneksi-koneksi. Ada 2 jenis bus : bus data dan bus alamat. Jalur data terdiri dari 8 bit,16 bit,32 bit tapi untuk microcontroller yang kita pelajari terdiri dari 8 bit data (1byte) dan jalur alamat jumlahnya variatif tergantung jenis microcontroller, jumlah jalur alamat menunjukan banyaknya lokasi memori yang bisa diakses. Jadi jika bus alamat ada 16 bit (A0~A15) maka jumlah alamat yang bisa diakses sebanyak 216 = 65536 lokasi memori.

Gambar M4.4.2.9Skema kerja Bus

Kelompok XX

107


PRAKTIKUM 2015/2016

5. Input-output unit

Untuk berhubungan dengan dunia luar seperti dengan relay, LED, sensor, switch dan lain-lain microcontroller menggunalkan input/output port, jenis port ada 3 yaitu port untuk mengambil sinyal dari luar (disebut input port) , port untuk mengeluarkan sinyal (output port) dan ada port yang bisa untuk input maupun output pada kaki yang sama 1 kaki / bidirectional . Cara menulis/membaca persis seperti menulis/membaca memori, cuma alamatnya bisa nomor port/pin microcontroller.

Gambar M4.4.2.10Bentuk fisik port CPU

6. Komunikasi Serial Untuk berkomunikasi dengan microcontroller / pc lain

salah satu

metoda yang populer adalah secara serial dan paralel misal microcontroller akan mengirim 1 byte/huruf "A" (dalam biner 1110 1111) mengirim secara paralel berarti satu clock dikirim sekaligus tapi butuh minimal 8 kabel/pin dan secara serial ia dikirim satu persatu bit, jadi minimal 8 clock dibutuhkan untuk mengirim "A" tapi hanya membutuhkan minimal 2 kabel/

pin, untuk

microcontroller biasanya menggunakan serial , jadi butuh hanya 2 pin untuk mengirim dan menerima pada waktu yang sama dan ini disebut full duplex. 7. Timer unit Untuk mengetahui waktu , panjang sinyal, frekwensi dan lain-lain, kita membutuhkan timer. Dasarnya adalah timer free-run counter adalah sebuah register counter yang nilainya bertambah satu mulai dari 0000 sampai ffff kemudian kembali 0000 terus menerus berulang . Kelompok XX

108


PRAKTIKUM 2015/2016

8. Watchdog

Kadang kadang karena berbagai sebab microcontroller mengalamai program hang sama seperti sebuah pc , untuk pc biasanya kita mereset , tapi untuk microcontroller agak sulit jika kita harus yang mereset sendiri karena biasanya microcontroller biasanya bekerja pada peralatan 24 jam seperti sistem alarm,ac dan lain-lain. Tidak mungkin kita ditunggu seharian. Untuk mengatasi masalah ini dibuatlah sistem timer yang bisa mereset otomatis. Jika terjadi program

hang

,namanyawacthdog

timer

,ia

akan

mereset

program

microcontroller secara berkala, misal tiap 5 detik ia akan mereset program microcontroller. lalu bila program tidak hang, ia tetap akan mereset CPU pada detik ke 5 . Jadi biar wacthdog timer tidak mereset cpu ketika keadaan normal kita harus mereset watchdog timer maksimal tiap 4 detik jadi sebelum ia mereset CPU , artinya pada detik ke 4 kita reset wacthdog timer, jadi sebelum watchdog timer mereset cpu pd detik kelima sudah kita reset duluan watcdog timernya pd detik ke 4, perintah mereset wacthdog timer ada didalam program. jadi ketika program kita hang maka tidak ada lagi perintah yg mereset wachtdog timer sehingga WDT akan mereset CPU.

Gambar M4.4.2.11 Skema kerja watchdog

Kelompok XX

109

PRAKTIKUM 2015/2016

9. Pengubah sinyal Analog ke Digital


Perlu diingat bahwa microcontroller bekerja pada sinyal digital 1 atau 0 , lalu bagaimana ia membaca sinyal analog , beberapa microcontroller dilengkapi analog digital converter misalnya pada microcontroller mc68hc11 buatan motorola. Tugas adc merubah sinyal analog ke digital sehingga bisa diproses microcontroller. 10. Program Sebuah microcontroller tanpa diprogram tidak ada artinya apa-apa sebelum bisa digunakan dia harus diberi perintah yang berupa program yang disimpan/diisikan (download) ke dalam memorinya ,contoh kita akan "menginstruksikan" microcontroller untuk mentransfer data dari port0 (P0) ke register A, B dan lokasi memori 20H maka kita akan menuliskan urutan instruksi yg disebut program, menggunakan bahasa assembler. 11. Interupsi Saat kakireset pada IC mikroprosesor/mikrokontroler menerima sinyal reset( sinyal tersebut berupa sinyal ‘1’ sesaat, pada prosesor lain umumnya merupakan sinyal ‘0’ sesaat), Program Counter diisi dengan sebuah nilai. Nilai tersebut dinamakan sebagai vektor reset (reset vector), merupakan nomor awal memori-program yang menampung program yang harus dijalankan. Pembahasan di atas memberi gambaran bahwa proses reset merupakan peristiwa perangkat keras (sinyal reset diumpankan ke kaki reset) yang dipakai untuk mengatur kerja dari perangkat lunak, yakni menentukan aliran program prosesor (mengisi Program Counter dengan vektor reset).Peristiwa perangkat keras yang dipakai untuk mengatur kerja dari perangkat lunak, tidak hanya terjadi pada proses reset, tapi terjadi pula dalam proses interupsi. Dalam proses interupsi, terjadinya sesuatu pada perangkat keras tertentu dicatat dalam flip-flop khusus, flip-flop tersebut sering disebut sebagai ‘petanda’ (flag), catatan dalam petanda tersebut diatur sedemikian rupa sehingga bisa merupakan sinyal permintaan interupsi pada prosesor. Jika permintaan interupsi ini dilayani prosesor, Program Counterakan diisi dengan Kelompok XX

110


PRAKTIKUM 2015/2016

sebuah nilai. Nilai tersebut dinamakan sebagai vektor interupsi (interrupt vector), yang merupakan nomor awal memori-program yang menampung program yang dipakai untuk melayani permintaan interupsi tersebut. Program yang dijalankan dengan cara interupsi, dinamakan sebagai program layanan interupsi (ISR - Interrupt Service Routine). Saat prosesor menjalankan ISR, pekerjaan yang sedang dikerjakan pada program utama sementara

ditinggalkan,

selesai

menjalankan

ISR

prosesor

kembali

menjalankan program utama Sebuah prosesor bisa mempunyai beberapa perangkat keras yang merupakan sumber sinyal permintaan interupsi, masing-masing sumber interupsi dilayani dengan ISR berlainan, dengan demikian prosesor mempunyai beberapa vektor interupsi untuk memilih ISR mana yang dipakai melayani permintaan interupsi dari berbagai sumber. Kadang kala sebuah vektor interupsi dipakai oleh lebih dari satu sumber interupsi yang sejenis, dalam hal semacam ini ISR bersangkutan harus menentukan sendiri sumber interupsi mana yang harus dilayani saat itu. Jika pada saat yang sama terjadi lebih dari satu permintaan interupsi, prosesor akan melayani permintaan interupsi tersebut menurut perioritas yang sudah ditentukan, selesai melayani permintaan interupsi perioritas yang lebih tinggi, prosesor melayani permintaan interupsi berikutnya, baru setelah itu kembali mengerjakan program utama. Saat prosesor sedang mengerjakan ISR, bisa jadi terjadi permintaan interupsi lain, jika permintaan interupsi yang datang belakangan ini mempunyai perioritas lebih tinggi, ISR yang sedang dikerjakan ditinggal dulu, prosesor melayani permintaan yang perioritas lebih tinggi, selesai melayani interupsi perioritas tinggi prosesor meneruskan ISR semula, baru setelah itu kembali mengerjakan program utama. Hal ini dikatakan sebagai interupsi bertingkat (nested interrupt), tapi tidak semua prosesor mempunyai kemampuan melayani interupsi secara ini.

Kelompok XX

111

PRAKTIKUM 2015/2016

4.2.3 Mikrokontroller AT89S51


4.2.3.1 Fitur Mikrokontroller AT89S51 1. Mikrokontroller AT89S51

Gambar M4.4.2.12 Mikrokontroller AT89S51

Berikut ini adalah spesifikasi penting mikrokontroler AT89S51 : 1) Kompatible dengan keluarga mikrokontroler MCS - 51. 2)

4 Kbyte In-System Programming (ISP) flash memory dengan kemampuan 1000 kali tulis dan hapus.

3)

Tegangan kerja 4-5 V.

4)

Bekerja dengan rentang frekuensi 0 – 33 MHz.

5)

128 x 8 bit RAM internal.

6)

32 jalur I/0 yang dapat diprogram.

7)

Tiga buah 16 bit timer / counter.

8)

Saluran Full-duplexserial 4UART.

9)

Dual data pointer.

10)

Mode pemrograman ISP yang fleksibel (byte dan page moda).

11)

Tersedia dengan kemasan : a. 40 – Pin DIP b. 44 – Pin PICC c. 44 – Pin PQFP.

Kelompok XX

112

PRAKTIKUM 2015/2016

12)

Hemat catu daya dan power down modes.

13)

Watch dog timer.

14)

6 buah sumber Interupsi.


2. Konfigurasi Pin AT89S51

Gambar M4.4.2.13 Mikrokontroller AT89S51

Susunan pena-pena mikrokontroler AT89S51 seperti gambar 2.1 dapat dijelaskan sebagai berikut : a. Pin 1 sampai 8 adalah port 1, merupakan port parallel 8 bit dua arah (bidirectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. b. Pin 9 (reset) adalah masukan reset (aktif tinggi). Pin ini di hubungkan dengan rangkaian power on reset yang terdiri dari sebuah resistor dan sebuah kapasitor. c.

Pin 10 sampai 17 (port 3) adalah port parallel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TXD (Terminate data), RXD (Receive data), Int 0 (Interupt 0), Int 1 (Interupt 1), T0 (timer 0), T1 (timer 1), WR (Write) dan RD (Read). Bila fungsi pengganti tidak dipakai, penapena ini dapat digunakan sebagai port parallel 8 bit serbaguna.

Kelompok XX

113

PRAKTIKUM 2015/2016


d. Pin 18 (X-TAL 1) adalah pena masukan kerangkaian osilator internal, sebuah osilator kristal atau sumber osilator dapat digunakan. e.

Pin 19 (X-TAL 2) adalah pena keluar kerangkaian osilator internal. Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.

f.

Pin 20 (Ground) di hubungkan ke VSS atau ground.

g.

Pin 21 sampai 28 (port 2) adalah paralel 8 bit dua arah (bidirectional). Port 2 ini mengirim byte alamat bila dilakukan pengaksesan memory external.

h. Pin 29 adalah pin PSEN (Program Store Enable) yang merupakan sinyal pengontrolan yang membolehkan program memori external masuk ke dalam bus selama proses pemberian / pengambilan instruksi. i.

Pin 30 adalah ALE (Address Latch Enable) yang digunakan untuk menahan alamat memori external selama pelaksanaan instruksi.

j.

Pin 31 (EA). Bila pena ini diberi logika tinggi (High) mikrokontroler melaksanakan instruksi dari ROM / PEROM ketika isi program counter kurang dari 4096. Bila diberi logika rendah (Low), mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program luar.

k.

Pin 32 sampai 39 (port 0) adalah port paralel 8 bit (open drain) dua arah. Bila digunakan untuk mengakses program luar port ini akan memultipleks alamat memori dengan data.

l.

Pin 40 merupakan VCC, dihubungkan ketegangan 4-5 V.

Kelompok XX

114

PRAKTIKUM 2015/2016

4.2.3.2 Rangkaian Minimum


Rangkaian minimum merupakan rangkaian paling sedikit dimana mikrokontroller aktif/dapat bekerja dan berfungsi.

Gambar M4.4.2.14 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51

Keterangan Gambar: a. Pada pin 18 (Xtal 1), pin 19 (Xtal 2) dihubungkan dengan kapasitor 33 pf dan diteruskan ke ground. b. Pada pin 31 (EA/VP) dan VCC dihubungkan dengan tegangan 5 volt c. Pada pin 20 (Reset) dan ground dihubungkan dengan resistor 10 K, kemudian dihubungkan dengan kapasitor 10 µF dan dihubungkan dengan tegangan 5 volt.

Kelompok XX

115

PRAKTIKUM 2015/2016

3. Rangkaian Reset


Jika sebuah sinyal LOWdiaplikasikan pada pin ini, maka mikrokontroler akan direset. Peresetan sistem dilakukan dengan tujuan: 1. Untuk ‘melepas’ semua pin (kecuali pin-pin XTAL) untuk masuk ke keadaan tri-state, menginisialisasi semua Register I/O, dan mereset program counter (PC=0). 2. Untuk memasuki mode pemrograman paralel.

Gambar M4.4.2.15 Rangkaian Reset Mikrokontroller AT89S51

4. Rangkaian Xtal Osilator didalam mikrokontroler digunakan sebagai pembangkit pulsa clock, atau detak, karena mikro merupakan mesin sinkron, yang semua derap mesinnya dikomandani oleh pulsa clock, osilator yang rangkaiannya ada didalam mikro ini memerlukan tank-circuit atau rangkaian resonator yang ditempatkan diluar chip, pada mikro kuno anda harus membuat sebuah osilator beserta tank-circuit-nya, mikro modern rangkaian osilator ada didalam chip, resonator diluar, berupa kristal atau rangkaian LC saja.

Kelompok XX

116

PRAKTIKUM 2015/2016


Kristal adalah resonator mekanik yang bergetar menstabilkan getaran elektronis, kristal stabil karena memiliki ‘inersia’ yang relatif besar, jika anda mempunyai benda yang masa-nya besar, kan akan lebih stabil jika diam atau berputar, contoh; bumi yang berputar terus ber-tahun2, putarannya stabil.

Gambar M4.4.2.16 Rangkaian Kristal Mikrokontroller AT89S51

5. Rangkaian VCC Pada dasarnya, ada dua koneksi daya untuk mikrokontroler ataupun rangkaian terpadu yang lain yakni VCC dan GND. VCC Ini adalah tanda untuk tegangan positif. Bagi anda yang baru dan tidak memiliki basic elektronika mungkin kedengarannya asing, tapi yakinlah, nanti anda akan terbiasa GND adalah singkatan dari ground. Semua arus listrik memerlukan jalur kembali ke ground. Ini biasa dipanggil common namun lebih sering diberi tanda GND Ada ribuan jenis mikrokontroler yang berbeda, tetapi 5V adalah nilai standar untuk VCC, 3,3 Volt sebenarnya juga ada, namun ada juga 2,8V dan 1,8V VCC untuk beberapa mikrokontroler yang aneh. Namun sekarang, hanya berpikirlah tentang 5V dan GND

Kelompok XX

117

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M4.4.2.17 Rangkaian VCC Mikrokontroller AT89S51

4.2.3.3 Aplikasi 1. Rangkaian Flip-Flop AT89S51 Rangkaian minimum untuk menghidupkan 8 LED melalui Port 0 ditunjukan pada gambar dibawah ini, yang perlu diperhatikan adalah konfigurasi rangkaian LED yaitu Common Anode (CA) artinya untuk menghidupkan LED pada Port 3, port 3 harus dikirim atau diberi logika ‘0’. Jika LED terhubung secara Common Katode, maka untuk menyalakan LED harus dikirim atau diberi logika ‘1’, menyebabkan Port 0 menjadi masukan berimpedansi, sehingga tidak dapat menyalakan LED karena ordenya μA.

Kelompok XX

118


PRAKTIKUM 2015/2016

VCC U1 39 38 37 36 35 34 33 32 1 2 3 4 5 6 7 8 19 18

VCC

X1

RST 11,0592MHz C3 10u 30p C7

P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 XTAL1 XTAL2

P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD ALE/PROG PSEN

21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 30 29

EA/VPP RST AT89S51

RESET C

30p C6

31 9

P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7

R2 4K7

RST D3

A

1N4002

Gambar M4.4.2.18 Rangkaian Flip-Flop AT89S51

Flip-flop adalah rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu bit secara semi permanen sampai ada suatu perintah untuk menghapus atau mengganti isi dari bit yang disimpan. Prinsip dasar dari flip-flop adalah suatu komponen elektronika dasar seperti transistor, resistor dan dioda yang di rangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat bekerja secara sekuensial. D Flip-flop Flip-flop D (lihat Gambar ) hanya memiliki input data tunggal (D) dan input detak (CK). Flip-flop D sering kali disebut juga sebagai flip-flop tunda. Nama ini menggambarkan operasi unit ini. Apapun bentuk input pada input data (D), input tersebut akan tertunda selama satu pulsa detak untuk mencapai output normal (Q). Data dipindahkan ke output pada transisi detak Low ke High. Kelompok XX

119


PRAKTIKUM 2015/2016

Gambar M4.4.2.19 Flip-flop

RS Flip Flop Flip-flop RS pada simbol ini memiliki input aktiflow/nol yang ditunjukkan dengan adanya gelembung-gelembung kecil pada input R dan S. Tidak seperti gerbang logika, flip-flop memiliki dua output komplementer. Output tersebut diberi label Q dan Q. Output Q dianggap merupakan output normal, dan dalam kondisi normal kedua output selalu merupakan komplementer. Karena fungsi flip-flop memegang data sementara, maka flipflop ini sering disebut RS Latch Flip-Flop. Contoh gambar rankaian diatas:

Gambar M4.4.2.20 RS

Flip Flop

JK Flip Flop Flip-flop ini dapat dianggap sebagai flip-flop universal, karena flip-flop jenis lain dapat dibuat dari flip-flop JK. Simbol logika pada Gambar 7 mengilustrasikan tiga input sinkron (J, K dan CK). Input J dan K merupakan input data, dan input clock memindahkan data dari input ke output. Diperlukan keseluruhan pulsa (bukan sekedar transisi low ke high atau high ke low saja) untuk memindahkan data dari input ke output.

Kelompok XX

120


PRAKTIKUM 2015/2016

Gambar M4.4.2.21 JK

Flip Flop

2. Program a. Pemograman Menyalakan LED Setelah rangkaian LED dibuat dan dihubungkan dengan port pararel mikrokontroller, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang digunakan untuk menghidupkan LED tersebut. Program sebagai berikut ini //Program LED 1. LED Menyala /* deklarasi register AT89c51 */ #include //jika menggunakan AT89C51 /* Program utama */ void main() { char a; a=0x000; while(1) { P0 = a; //menyalakan Led semuanya } }

b. Pemograman LED Berkedip Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED, maka sekarang saatnya Anda membuat program kedua yang digunakan untuk menghidupkan LED berkedip.

Kelompok XX

121

PRAKTIKUM 2015/2016

Program sebagai berikut ini


//Program LED 2. LED Berkedip /*------deklarasi register AT89c51---------*/ #include //jika menggunakan AT89C51 /*---fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira)--*/ void tunda1ms() { int i; for(i=0;i<150;i++); } /*--------fungsi tunda n milidetik--------*/ void tunda(int n) { int i; for (i=0; i
c. Pemograman LED Flip-Flop 1 Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED berkedip, maka sekarang saatnya Anda membuat program ketiga yang digunakan untuk menghidupkan LED flip-flop 1.

Kelompok XX

122

PRAKTIKUM 2015/2016

Program sebagai berikut ini


//Program LED 3 LED Flip-Flop /*----------deklarasi register AT89c51---------*/ #include /*----fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira)----*/ void tunda() { _asm mov r0, #0x0f5 01$: mov r1, #0x0ff 02$: mov r2, #0 djnz r1, 02$ djnz r0, 01$ _endasm; } /*--------------Program utama-----------------*/ void main() { char a; char b; a=0x00f; b=0x0f0; while(1) { P0= a; //menyalakan Led port0 - port3 yang tunda(); //memanggil fungsi tunda P0= b; //menyalakan Led port4 - port7 yang tunda(); //memanggil fungsi tunda } }

Kelompok XX

123

PRAKTIKUM 2015/2016

d. Pemograman LED Flip-Flop 2


Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED flipflop pada pemrograman flip-flop 1, maka sekarang saatnya Anda membuat program keempat yang digunakan untuk menghidupkan LED flip-flop 2. Program LED flip-flop 2 ini berbeda dengan LED flip-flop 1. Program ini akan menyalakan LED flip-flop genap dan ganjil pada port 0. Program sebagai berikut ini //Program LED 4 Flip-Flop genap dan ganjil /* deklarasi register AT89c51 */ #include /*-----------------fungsi tunda-----------------*/ void tunda() { _asm mov r0, #0x0f5 01$: mov r1, #0x0ff 02$: mov r2, #0 djnz r1, 02$ djnz r0, 01$ _endasm; } /*--------------Program utama-------------------*/ void main() { char a; char b; a=0x55; b=0xAA; while(1) { P0= a;

//menyalakan Led port genap yang lain mati tunda(); //memanggil fungsi tunda P0= b; //menyalakan Led port ganjil yang lain mati tunda(); //memanggil fungsi tunda

} }

Kelompok XX

124

PRAKTIKUM 2015/2016

e. Pemograman LED Berjalan ke Kanan


Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED flipflop, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang digunakan untuk menghidupkan LED berjalan kanan. Program LED berjalan kekanan ini dijalankan pada hardware nyala led berlogika tinggi atau logika 1. jika menggunakan logika rendah maka LED bukan menyala tetapi akan mati. Program LED berjalan kekanan menggunakan operasi geser kanan. Operasi geser kiri akan menggeser bit-bit kekanan sehingga bit 0 akan berpindah ke bit 1 dan bit 1 akan berpindah ke bit 2 dan seterusnya. Program sebagai berikut ini //Program LED 6 LED berjalan Kekanan /* deklarasi register AT89c51 */ #include /* fungsi tunda 1 */ /*------------------------------------------*/ /* fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira) */ /*------------------------------------------*/ void tunda1ms() { int i; for(i=0;i<150;i++); } /*--------------------------------------------*/ /* fungsi tunda n milidetik */ /*--------------------------------------------*/ void tunda(int n) { int i; for (i=0; i>7) | (a<<1)); //putar ke kanan 1 bit, bit ke 0 akan tunda(1000); //sehingga efeknya seperti LED berjalan

Kelompok XX

125

PRAKTIKUM 2015/2016 P0=a;

// mengisi bit ke 7 dst


} }

f. Pemograman LED Berjalan ke Kiri Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LEDberjalan kekanan, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang digunakan untuk menghidupkan LED berjalan kekiri. Program LED berjalan kekanan menggunakan operasi geser kiri. Operasi geser kiri akan menggeser bit-bit kekanan sehingga bit 7 akan berpindah ke bit 6 dan bit 6 akan berpindah ke bit 5 dan seterusnya. Program sebagai berikut ini //Program LED 6 LED Berputar kekiri /* deklarasi register AT89c51 */ #include /* fungsi tunda 1 */ /*------------------------------------------*/ /* fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira) */ /*------------------------------------------*/ void tunda1ms() { int i; for(i=0;i<150;i++); } /*--------------------------------------------*/ /* fungsi tunda n milidetik */ /*--------------------------------------------*/ void tunda(int n) { int i; for (i=0; i
Kelompok XX

*/

126

PRAKTIKUM 2015/2016 { a=((a<<7) | (a>>1)); //putar ke kanan 1 bit, bit ke 0 akan tunda(1000); //sehingga efeknya seperti LED berjalan P0=a; // mengisi bit ke 7 dst }


}

4.2.4 Arduino Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. 4.2.4.1 Fitur Ardunio Dengan mengambil contoh sebuah papan Arduino tipe USB, bagian-bagiannya dapat dijelaskan sebagai berikut.

Gambar M4.4.2.22 Arduino UNO

Kelompok XX

127

PRAKTIKUM 2015/2016

Keterangan : 1.


14 pin input/output digital (0-13) Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat deprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

2.

USB Berfungsi untuk:

3.

-

Memuat program dari komputer ke dalam papan

-

Komunikasi serial antara papan dan komputer

-

Memberi daya listrik kepada papan

Sambungan SV1 Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.

4.

Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator) Jika microcontroller dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada microcontroller agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).

5.

Tombol Reset S1 Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan microcontroller.

Kelompok XX

128

PRAKTIKUM 2015/2016

6.

In-Circuit Serial Programming (ICSP) Port

ICSP

memungkinkan

microcontroller

secara


pengguna

langsung,

tanpa

untuk melalui

memprogram bootloader.

Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan. 7.

IC 1 – Microcontroller Atmega Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM.

8.

X1 – sumber daya eksternal Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.

9.

6 pin input analog (0-5) Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

4.2.4.2 Rangkaian Minimum Arduino

Gambar M4.4.2.23Rangkaian Minimum Arduino UNO

Kelompok XX

129

PRAKTIKUM 2015/2016

4.2.4.3 Aplikasi Arduino UNO


Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO

Kelompok XX

130


PRAKTIKUM 2015/2016

Gambar M4.4.2.24 Program Sensor Jarak Dengan Arduino UNO

4.2.5 Interface 4..2.5.1 Definisi Interface Interface merupakan salah satu media yang digunakan komputer untuk berkomunikasi dengan manusia. Pengertian ( interface) adalah salah satu layanan yang disediakan sistem operasi sebagai sarana interaksi antara pengguna dengan sistem operasi. Interface merupakan komponen sistem operasi yang bersentuhan langsung dengan pengguna.

Gambar M4.4.2.25Interface System

Kelompok XX

131

PRAKTIKUM 2015/2016

4.2.5.2 Jenis-JenisInterface


Dalam perangkat keras, interface dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu serialinterface paralel interface. 1. Paralel Interface Pengiriman data secara paralel adalah pengiriman dimana data satu frame data dikirimkan secara bersamaan secara paralel, misalkan data satu framenya terdiri dari 8 bit, maka data 8 bit tersebut akan dikirimkan secara bersamaan dalam waktu bersamaan pula. Contoh aplikasi seperti ini misalnya kita akan mendapatkan pada printer yang memakai LPT1 untuk koneksi ke komputer nya.

Gambar M4.4.2.26Paralel Interface

2. Serial Interface Pengiriman data secara serial adalah pengiriman dimana satu frame data yang terdiri dari dari 8 bit, ini akan dikirimkan secara bit per bit, jadi dikirimkan nya per bit. Sistem seperti ini dapat ditemukan pada sistem COM serial pada komputer.

Gambar M4.4.2.27Serial Interface

Kelompok XX

132

PRAKTIKUM 2015/2016

4.2.5.3Jenis-Jenis Port pada Komputer


Gambar M4.4.2.28Jenis-Jenis Port pada Komputer

Port merupakan colokan yang terpasang di bagian belakang case yang berfungsi sebagai penghubung antara komponen di dalam unit system dengan piranti diluar, sebagai contoh, port untuk menghubungkan camera digital, monitor, mouse. Port dibagi menjadi 2, yaitu : 1. Port fisik, adalah soket atau slot atau colokan yang ada di belakang CPU sebagai

penghubung

peralatan

input-output

komputer,

misalnya

Mouse,keyboard,printer.Yang termasuk dalam Port Fisik yaitu :  Port Serial

Biasa digunakan untuk melakukan tranmisi data yang beroreintasi pada pengiriman sebuah bit per waktu, kareana sifatnya demikian pegiriman data berjalan agak lambat, biasanya digunakan untuk mengoneksi piranti seperti : printer, mouse, modem, PLC (programmable Logic controller), pembaca kartu maknetik dan pembaca barcode. Port ini sering dinyatakan dengan nama COM. Konektor yang digunakan adalah RS-232C dengan 9 pin atau 25 pin.

Kelompok XX

133

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M4.4.2.29Port Serial

 Port Parallel

Port Parallel atau sering disebut port LPT bekerja atas dasar 8 bit perwaktu, cocok untuk pengiriman data dengan cepat, tetapi dengan kabel yang pendek (tidak lebih dari 15 kaki). Umumnya digunakan untuk printer parallel, hard disk eksternal dan zip drive. Konektor yang digunakan adalah DB-25 yang terdiri dari 25 pin.

Gambar M4.4.2.30Port Paralel

 Port USB

Port USB merupakan port yang akhir-akhir ini sangat populer digunakan, yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai piranti seperti camera digital, printer, scanner, zip drive dan sebagainya, port ini mempunyai kecepatan tinggi bila dibandingkan dengan port serial maupun port paralel.

Kelompok XX

134

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M4.4.2.31Port USB

 Port SCSI Port SCSI adalah Small Compter System Interface yang merupakan jenis port yang memungkinkan koneksi antar piranti dalam bentuk sambung menyambung. Port mempunyai kecepatan tinggi, dengan kecepatan tranfernya 32 bit per waktu, biasa digunakan untuk menghubunkan hard drive, scanner, printer dan tape drive, konektor yang digunakan adalah DB-25 dan 50 pin Centronics SCSI.

Gambar M4.4.2.32Port SCSI

 Port Infra Merah Port ini digunakan untuk mendukung hubungan tanpa kabel, misalnya untuk menghubungkan mouse yang menggunakan infra merah sebagai media tranmisi, mengirim data dari ponsel, dan sebagainya.

Kelompok XX

135


PRAKTIKUM 2015/2016

Gambar M4.4.2.33Port Infra Merah

2. Port Logika (non fisik),adalah port yang di gunakan oleh Software sebagai jalur untuk melakukan koneksi dengan komputer lain, tentunya termasuk koneksi internet. Yang termasuk dalam Port Non Fisik :  Port 80, Web Server Port ini biasanya digunakan untuk web server, jadi ketika user mengetikan alamat IP atau hostname di web broeser maka web browser akan melihat IP tsb pada port 80,  Port 81, Web Server Alternatif Ketika port 80 diblok maka port 81 akan digunakan sebagai port altenatif hosting website  Port 21, FTP Server Ketika seseorang mengakses FTP server, maka ftp client secara default akan melakukan koneksi melalui port 21 dengan ftp server  Port 22, SSH Secure Shell  Port 23, Telnet Jika anda menjalankan server telnet maka port ini digunakan client telnet untuk hubungan dengan server telnet  Port 25, SMTP(Simple Mail Transport Protokol) Ketika seseorang mengirim email ke server SMTP anda, maka port yg digunakan adalah port 25

Kelompok XX

136

PRAKTIKUM 2015/2016

 Port 2525 SMTP Alternate Server


Port 2525 adalah port alternatifi aktif dari TZO untuk menservice forwarding email. Port ini bukan standard port, namun dapat diguunakan apabila port smtp terkena blok.  Port 110, POP Server Jika anda menggunakan Mail server, user jika log ke dalam mesin tersebut via POP3 (Post Office Protokol) atau IMAP4 (Internet Message Access Protocol) untuk menerima emailnya, POP3 merupakan protokol untuk mengakses mail box 4.3 Metodologi Percobaan 4.3.1

Skema Alat

Gambar M4.4.3.34 Skema Alat Arduino UNO

4.3.2

Prosedur Percobaan 1. Alat dan Bahan a. LED b. Transistor c. Mikrokontroler arduino uno d. Kabel konektor USB jack

Kelompok XX

137

PRAKTIKUM 2015/2016

e. Computer/laptop


2. Prosedur percobaan a. Buat rangkainaan LED mikrokontroler dengan menggunakan transistor b. Hubungkan mikrokontroler dengan computer memalui kabel USB c. Sketsa pemprograman untuk menghidupkan dan mematikan LED berdasarkan waktu (program blink) pada software arduino uno di computer d. Download program ke mikrokontroler e. Perhatikan apakah LED hidup atau mati 4.4 Data dan Pembahasan 4.4.1 Data

GambarM4.4.4.35 Pengamatan 1

Kelompok XX

138

PRAKTIKUM 2015/2016




4.4.2 Pembahasan Dari percobaan kali ini praktikan menggunakan arduino uno sebagai mikrokontroler. Dara praktikan yang telah dilakukan, praktikan mengamati fenomena yang terjadi pada arduino uno dengan mengunakan lampu LED sebagai output dari rangkain.Dimana dari pengamatan yang telah dilakukan diketahui bahwa lampu LED yang telah dirakit pada arduino uno terutama pada Kelompok XX

139

PRAKTIKUM 2015/2016


pin 13dengan melakukan pengaturan pada program arduino diperoleh bahwa LED akan berkedip dengan selang waktu tertentu. Pada praktikum kali ini praktikan menggunakan delay 1000 artinya lampu LED akan hidup atau pun mati selama selang waktu 1 detik ( delay 1000 = 1 detik ). Lama hidup atau pun matinya LED tergantung dari pengaturan delay yang diinputkan pada program semakin besar delay yang diberikan maka semakin lama LED akan hidup atau mati akan tetapi jika delay yang diinputkan semakin kecil maka lampu LED akan hidup atau mati dengan cepat bahkan jika terlalu kecil lampu LED akan hidup. 4.5 Penutup 4.5.1 Kesimpulan Dari praktikum yang telah dilakukan maka praktikan dapat menyimpulkan bahwa : 1. Mikrokontroller adalah piranti elektronikberupa IC ( Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi(program) yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. 2. Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat opensource, diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. 3. Interface adalah salah satu layanan yang disediakan sistem operasi sebagai sarana interaksi antara pengguna dengan sistem operasi. 4. Semakin besar delay yang diberikan maka semakin lama lampu LED akan hidup atau mati akan tetapi sebaliknya jika delay yang diinputkan semakin kecil maka lampu LED akan hidup atau mati dengan cepat bahkan jika terlalu kecil lampu LED akan hidup.

Kelompok XX

140

PRAKTIKUM 2015/2016

4.5.2 Saran


Dari praktikum yang telah dilakukan, praktikan dapat menyarankan sebelum melakukan praktikum, praktikan harus terlebih dahulu memahami objek yang akan dipraktikumkan agar praktikum dapat berjalan dengan lancar.

Kelompok XX

141


PRAKTIKUM 2015/2016

LAMPIRAN 1.

Perbedaan Microcontroller dengan Microprocessor Microcontroller

digunakan

khusus

untuk

mengontrol

peralatan

tertentu, tidak bisa digunakan untuk tugas-tugas lain, microcontroller otak dari sebuah peralatan otomatis seperti; AC, mesin cuci, TV, remote control dan lain-lain.

GambarMicrocontroller

Microprocessor digunakan untuk memprosesberbagai macam tugas, contoh penggunaan microprosesor antara lain pada komputer/pc ia bisa digunakan untuk berbagai macam tugas seperti; pengolah kata, games, design grafik,multimedia dan lain-lain, microprosessor membutuhkan memori luar atau komponen untuk mengirim dan menerima data.

Gambar Microprocessor

Kelompok XX

142

PRAKTIKUM 2015/2016

Keluarga Mikrokontroler


A. Mikrokontroler AVR IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk IC seri mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat dilihat berikut.

GambarMikrokontroler AVR

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki. Port A Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter. Port B Kelompok XX

143


PRAKTIKUM 2015/2016

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut. Port Pin

Fungsi Khusus

PB0

T0 = timer/counter 0 external counter input

PB1

T1 = timer/counter 0 external counter input

PB2

AIN0 = analog comparator positive input

PB3

AIN1 = analog comparator negative input

PB4

SS = SPI slave select input

PB5

MOSI = SPI bus master output / slave input

PB6

MISO = SPI bus master input / slave output

PB7

SCK = SPI bus serial clock

Port C Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/counter 2. Port D Kelompok XX

144

PRAKTIKUM 2015/2016


Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut. Port Pin Fungsi Khusus PD0

RDX (UART input line)

PD1

TDX (UART output line)

PD2

INT0 ( external interrupt 0 input )

PD3

INT1 ( external interrupt 1 input )

PD4

OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output)

PD5

OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output)

PD6

ICP (Timer/Counter1 input capture pin)

PD7

OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)

RESET RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset. XTAL1 XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit. XTAL2 XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier. AVcc Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter. Kelompok XX

145


PRAKTIKUM 2015/2016

AREF AREF adalah kaki

masukan referensi

bagi

A/D Converter.

Untuk

operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini. AGND AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.

B. Mikrokontroler MCS-51 IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk IC seri mikrokontroler MCS-51 dapat dilihat berikut.

GambarMikrokontroler MCS-51

Kelompok XX

146


PRAKTIKUM 2015/2016

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki yang biasa ada pada seri mikrokontroler MCS-51. Port 0 Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain yang minimum (sederhana) digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Pada desain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan address yang di-multiplex. Port 0 terdapat pada pin 32-39. Port 1 Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O, kecuali pada IC 89S52 yang menggunakan P1.0 dan P1.1 sebagai input eksternal untuk timer ketiga (T3). Port 1 terdapat pada pin 1-8. Port 2 Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O. Pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address. Port 2 terdapat pada pin 21-28. Port 3 Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O juga mempunyai fungsi khusus yang ditunjukkan pada tabel berikut. PIN

FUNGSI KHUSUS

P3.0 RXD ( serial input port ) P3.1 TXD ( serial output port ) P3.2 _INT0 ( external interrupt 0 ) P3.3 _INT1 ( external interrupt 1 ) P3.4 T0 ( timer 0 external input ) P3.5 T1 ( timer 1 external input ) P3.6 _WR ( external data memory write P3.7 strobe ) Kelompok XX

147


PRAKTIKUM 2015/2016

_RD ( external data memory read strobe )

PSEN (Program Store Enable) PSEN adalah kontrol sinyal yang mengijinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan 0 pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29. ALE (Address Latch Enable) ALE digunakan untuk men-demultiplex address dan data bus. Ketika menggunakan program memori eksternal port 0 akan berfungsi sebagai address dan data bus. Pada setengah paruh pertama memory cycle ALE akan bernilai 1 sehingga mengijinkan penulisan alamat pada register eksternal dan pada setengah paruh berikutnya akan bernilai satu sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30. EA (External Access) Jika EA diberi masukan 1 maka mikrokontroler menjalankan program memori internal saja. Jika EA diberi masukan 0 (ground) maka mikrokontroler hanya akan menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai 0). EA terdapat pada pin 31. RST (Reset) RST pada pin 9 merupakan pin reset. Jika pada pin ini diberi masukan 1 selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset dan register-register internal akan berisi nilai default tertentu dan program kembali mengeksekusi dari alamat paling awal.

Kelompok XX

148


PRAKTIKUM 2015/2016

On-Chip Oscillator

Mikrokontroler MCS-51 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja jika di-drive menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada 89S51/89S52 adalah sekitar 12 MHz, dan maksimum sampai 24 MHz. On-chip oscillator tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tapi juga dapat digunakan TTL oscillator. Koneksi Power Mikrokontroler biasanya beroperasi pada tegangan 3.3 volt atau 5 volt (tergantung serinya). Pin Vcc terdapat pada pin 40 sedangkan Vss (ground) terdapat pada pin 20.

C. Mikrokontroler PIC16F877A Mikrokontroler PIC16F877A merupakan salah satu mikrokontroler dari keluarga MicroPIC, dan karena penggunaannya yang mudah maka sangat banyak digunakan oleh baik itu para hobbiest maupun oleh para profesional.

GambarMikrokontroler PIC16F877A

Kelompok XX

149

PRAKTIKUM 2015/2016

keterangan untuk setiap pin yang ada:


1. mclr : Master clear/Reset aktif rendah. 2. vpp : Tegangan catu pada saat memprogram mikrokontroler. 3. GND : Pertanahan berfungsi sebagai jalur catu negatif atau disebut juga ground. 4. VCC : Berfungsi sebagai jalur catu daya positif 5V untuk mikrokontroler. 5. RST : Jalur reset mikrokontroler dengan transisi rendah ke tinggi. 6. VREF : Tegangan referensi ADC yang digunakan mengatur tegangan input pada vi+ dan vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. 7. OSC1/CLK1 : Oscilator Cristal Input/Pemberian waktu dengan input melalui koding. 8. OSC2/CLKOUT : Keluaran oscilator. Dengan CLKOUT maka keluarannya itu adalah 1/4 dari frekuaensi pada OSC input. 9. RA5/SS/AN4 : RA5 bisa menerima masukan analog dan berfungsi sebagai input. juga sebagai slave select untuk synchronous serial port. 10. PSP : Parallel Select Port (artinya didalamya ada fungsi untuk paralel port dimana ini akan dibutuhkan pada saat koneksi dengan microproccessor bus.) 11. TX/CK : Dapat digunakan untuk USART Asynchronous Transmit dan Synchronous Clock. 12. RX/DT : Dapat digunakan untuk USART Asynchronous Receive dan Synchronous Data.

Kelompok XX

150

PRAKTIKUM 2015/2016

2.


Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO

Kelompok XX

151

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO

Kelompok XX

152

M5 PLC & RANGKAIAN LOGIKA

PRAKTIKUM 2015/2016


MODUL 5 RANGKAIAN LOGIKA DAN PLC 5.1

Tujuan Praktikum 1. Mampu memahami dasar-dasar unit rancang bangun PLC 2. Mampu membuat dan menjalankan program dasar di PLC 3. Mampu membuat program atau diagram ladder dari suatu masalah sederhana pada PLC 4. Mengetahui prinsip dasar gerbang logika 5. Mengetahui kombinasi gerbang logika 6. Mengetahui aplikasi gerbang logika

5.2

Teori Dasar

5.2.1 Rangkaian Logika Rangkaian logika terbentuk dari hubungan beberapa gerbang (gate) logika. Rangkaian logika bekerja secara digital. Output dari suatu rangkaian logika ditentukan oleh karakterisitik dan hubungan dari gerbang-gerbang yang digunakan. Berikut ini akan dibahas gerbang logika yang umum digunakan di dalam suatu rangkaian logika. 1.

Gerbang NOT Gerbang NOT disebut juga inverter, gerbang ini hanya mempunyai satu

input dan satu output. Persamaan logika aljabar Boole untuk output gerbang NOT adalah Y = A. Jadi output gerbang NOT selalu merupakan kebalikan dari input-nya.

Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT

Kelompok XX

153

PRAKTIKUM 2015/2016


Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT

2. Gerbang AND Gerbang AND adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika kedua inputnya pernilai positif, jika salah satu saja atau nilai inputnya negatif maka nilai otputnya akan bernilai negatif. Gerbang AND ini dapat dianalogikan sebagai pengali.

Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND

Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND

3. Gerbang NAND Gerbang NAND adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika kedua inputnya bernilai positif dimana merupakan kebalikan dari gerbang AND.

Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND

Kelompok XX

154

PRAKTIKUM 2015/2016


Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND

4. Gerbang OR Gerbang OR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif bila kedua inputnya positif. Jika salah satu inputnya bernilai positif maka nilainya akan positif.

Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR

Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR

5. Gerbang NOR Gerbang NOR adalah Gerbang logika yang menghasilkan output positif jika kedua inputnya bernilai negatif.

Kelompok XX

155

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR

Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR

6. Gerbang XOR Gerbang XOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika kedua inputnya sama.

. Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR

Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR

Kelompok XX

156

PRAKTIKUM 2015/2016


7. Gerbang XNOR Gerbang XNOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika kedua inputnya sama.

Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR

Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR

Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika

Kelompok XX

157

PRAKTIKUM 2015/2016


5.2.2Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet -nya 1. Gerbang NOT Gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya akan bernilai terbalik dengan inputannya.

Gambar M5.5.2.8DatasheetIC7404

2. Gerbang AND Gerbang AND akan berlogika 1 atau keluarannya akan berlogika 1 apabila semua masukan/inputannya berlogika 1, namun apabila semua atau salah satu masukannya berlogika 0 maka outputnya akan berlogika 0.


Kelompok XX

158

PRAKTIKUM 2015/2016


3. Gerbang NAND Gerbang NAND akan bernilai / outputnya akan berlogika 0 apabila semua inputannya bernilai 1 dan outpunya akan berlogika 1 apabila semua atau salah satu inputannya bernilai 0.

Gambar M5.5.2.10Datasheet IC7400

4. Gerbang OR Gerbang OR akan berlogika 1 apabila salah satu atau semua inputan yang dimasukkan bernilai 1 dan apabila keluaran yang di inginkan berlogika 0 maka inputan yang dimasukkan harus bernilai 0 semua.


Kelompok XX

159

PRAKTIKUM 2015/2016


5. Gerbang NOR Gerbang NOR merupakan gerbang logika yang outputnya akan berlogika 1 apabila semua inputannya bernilai 0, dan outpunya akan berlogika 0 apabila semua atau salah satu inputannya inputannya berlogika 1.

Gambar M5.5.2.12Datasheet IC7402

6. Gerbang XOR Gerbang XOR merupakan kepanjangan dari Exclusive OR yang mana keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya berbeda, namun apabila inputannya sama maka akan memberikan output berlogika 0.

. Gambar M5.5.2.13DatasheetIC7486

Kelompok XX

160

PRAKTIKUM 2015/2016


7. Gerbang XNOR Gerbang XNOR merupakan kepanjangan dari Exclusive NOR yang mana keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya sama, namun apabila inputannya berbeda maka akan memberikan output berlogika 0.

. Gambar M5.5.2.14DatasheetIC74266

5.2.3Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler 1. Prinsip Kerja PLC Data berupa sinyal dari peralatan input luar diterima oleh sebuah PLC dari sistem yang dikontrol. Peralatan input luar misalnya: saklar, sensor, tombol dan lainlain. Data akan diubah oleh modul input A/D analog to digital input module menjadi sinyal digital. Selanjutnya oleh unit prosesor sentral atau CPU yang ada di dalam PLC sinyal digital dan disimpan di dalam ingatan (memory). CPU memerintah yang diperoleh diberikan melalui modul output D/A (digital to analog output module) sinyal digital itu bila perlu diubah kembali menjadi menggerakkan peralatan output luar (external output device) dari sistem yang dikontrol seperti antara lain berupa relay, solenoid dalarm dimana nantinya dapat untuk mengoperasikan secara otomatis sistem proses kerja yang dikontrol tersebut.

Kelompok XX

161

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.2.15 CPU PLC (OMRON CPM1A)

2. Prinsip Kerja Relay Relayterdiri dari coil dan contact. Perhatikan Gambar M5.5.2.16, coil adalah gulungan kawatyang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis :Normally Open (kondisiawal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close).Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay: ketika Coil mendapat energilistrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yangberpegas, dan contact akan menutup.

Gambar M5.5.2.16Skema RelayElektromekanik

Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relayjuga mempunyai fungsi sebagaipengendali sistem. Sehingga relaymempunyai 2 macam simbol yang digunakan pada : Kelompok XX

162

PRAKTIKUM 2015/2016




Rangkaian listrik (hardware)



Program (software)

Berikut ini simbol yang digunakan :

Gambar M5.5.2.17 Rangkaian dan Simbol Logika Relay

3. Prinsip Kerja Mikrokontroler Mikrokontroler dirancanguntukmelakukan

pada

dasarnya

tugas-tugas

adalah kontrol.

sebuah Secara

komputer

yang

fungsional,

PLC

clanmikrokontroler ini hampir sama, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau plant dengan mikrokontroler relatif lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkatkcras clan perangkat lunak dari mikrokontroler tersebut. Dalam hal ini,pengontrolan mesin atau plant dengan mikrokontroler memerlukanperancangan pengondisi sinyal tambahan pada port input/output-nya,danumumnya pemrograman mikrokontroler ini dilakukan dengan menggunakanbahasa assembler yang relatif sulit dipelajari.

Gambar M5.5.2.18 Mikrokontroler

Kelompok XX

163

PRAKTIKUM 2015/2016


5.2.4PLC 5.2.4.1 Pengertian PLC PLC adalah suatu perangkat elektronik digital yang dapat diprogram untuk melakukan operasi logik, sekuensial, aritmatik, timing, dan counting untuk mengontrol mesin atau proses. PLC tersebut pada awalnya dipakai untuk menggantikan peran relay dan control timer dalam mengontrol sistem. PLC atau Programmable Logic Controller adalah suatu kontroler yang dapat dikontrol dengan deretan logika. Programmable, menunjukkan kemampuannya yang dapat dengan mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori program yang telah dibuat. Logic : menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmetik (ALU), yaitu melakukan operasi membandingkan,

menjumlahkan,

mengalikan,

membagi,

mengurangi

dan

negasi.Controller : menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan. 5.2.4.2 Konstruksi PLC Kontruksi PLC secara umum adalah : 1. Central processing unit (CPU). Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan bagian yang melakukan operasi / pemrosesan program yang tersimpan dalam PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit I/O. Bagian CPU ini antara lain adalah : 

Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.



Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory), tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila

Kelompok XX

164

PRAKTIKUM 2015/2016


tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu bagian ini disebut bersifat volatile, tetapi ada juga bagian yang tidak bersifat volatile. 

Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory), dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU. Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak.



Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat sampai pada waktunya



Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.

2. Input / Output (I/O). Input merupakan bagian PLC yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat dipilih kartu input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus yang menggunakan ADC (Analog to Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada 8-32 input point setiap modul inputnya. Setiap point akan ditandai sebagai alamat yang unik oleh prosesor.

Kelompok XX

165

PRAKTIKUM 2015/2016


Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran informasi / sinyal elektrik itu dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5 - 15 volt DC dengan informasi diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24 - 240 volt DC mapun AC. Kartu output biasanya mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module. Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog. Biasanya signal ini 0-10 volts DC atau 4-20 mA. Signal Analog biasanya digunakan pada peralatan seperti motor yang mengoperasikan katup dan pneumatic position control devices. Bila

dibutuhkan,

suatu

sistem

elektronik

dapat

ditambahkan

untuk

menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter. 3. Memori Memori merupakan tempat penyimpan data sementara dan tempat menyimpan program yang harus dijalankan, dimana program tersebut merupakan hasil terjemahan dari ladder diagram yang dibuat oleh user. Sistem memori pada PLC juga mengarah pada teknologi flash memory. Dengan menggunakan flash memory maka akan sangat

mudah

bagi

pengguna

untuk

melakukan

programming maupun

reprogramming secara berulang-ulang. Selain itu pada flash memory juga terdapat EPROM yang dapat dihapus berulang-ulang. Sistem memori dibagi dalam blok-blok dimana masing-masing blok memiliki fungsi sendiri-sendiri. Beberapa bagian dari memori digunakan untuk menyimpan status dari input dan output, sementara bagian memori yang lain digunakan untuk menyimpan variable yang digunakan pada program seperti nilai timer dan counter. 4. Power Supply Power supply (catu daya) digunakan untuk memberikan tegangan pada PLC. Tegangan masukan pada PLC biasanya sekitar 24 VDC atau 220 VAC. Pada PLC yang besar, catu daya biasanya diletakkan terpisah.

Kelompok XX

166

PRAKTIKUM 2015/2016


Catu daya tidak digunakan untuk memberikan daya secara langsung ke input maupun output, yang berarti input dan output murni merupakan saklar. Jadi pengguna harus menyediakan sendiri catu daya untuk input dan output pada PLC. Dengan cara ini maka PLC itu tidak akan mudah rusak. 5. Penambahan I/O Setiap PLC pasti memiliki jumlah I/O yang terbatas, yang ditentukan berdasarkan tipe PLC. Namun dalam Aplikasi seringkali I/O yang ada pada PLC tidak mencukupi. Oleh sebab itu diperlukan perangkat tambahan untuk menambah jumlah I/O yang tersedia. 5.2.4.3 Jenis-Jenis PLC

Gambar M5.5.2.19 Bagan jenis-Jenis PLC

Secara umum PLC dibagi menjadi dua yaitu. 1. Tipe compact Ciri – ciri PLC jenis ini ialah : a. Seluruh komponen (power supply, CPU, modul input – output, modul komunikasi) menjadi satu. b. Umumnya berukuran kecil (compact) c. Mempunyai jumlah input/output relatif sedikit dan tidak dapat diexpand d. Tidak dapat ditambah modul – modul khusus

Kelompok XX

167

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.2.20 PLC Tipe compact

2. Tipe modular Ciri – ciri PLC jenis ini ialah : a. Komponen – komponennya terpisah ke dalam modul – modul b. Berukuran besar c. Memungkinkan untuk ekspansi jumlah input /output d. Memungkinkan penambahan modul – modul khusus

Gambar M5.5.2.21 PLC Tipe Modular

Berdasarkan jumlah input/output yang dimilikinya ini. secara umum PLC dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar : 1.

PLC mikro. PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini kurang dari 32 terminal.

2.

PLC mini. PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini antara 32 sampai 128 terminal.

Kelompok XX

168

PRAKTIKUM 2015/2016 3.


PLC large. PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini lebih dari 128 terminal.

5.2.5 Konstruksi PLC CPM1A

Gambar M5.5.2.22PLC Omron CPM1A

Gambar M5.5.2.23Konstruksi PLC Omron CPM1A

Sebagaimana terlihat pada gambar, selain adanya indikator keluaran dan masukan, terlihat juga adanya 4 macam lampu indicator, yaitu PWR, RUN,

Kelompok XX

169

PRAKTIKUM 2015/2016


ERR/ALM, danCOMM.Arti masing-masing lampu indicator tersebut ditunjukkan pada table di bawah ini.

Tabel M5.5.2.9 Macam-Macam Lampu Indikator

Struktur CPU PLC Omron CPM1A : Struktur internal dari unit CPU terdiri atas beberapa bagian seperti memori I/O, program, rangkaian masukan, rangkaian keluaran dan lain sebagainya.

Gambar M5.5.2.24Struktur Internal Unit CPU PLC

1.

Memori I/O Program akan membaca dan menulis data pada area memori ini selama eksekusi.

Beberapa bagian dari memori merupakan bit yang mewakili status masukan dan Kelompok XX

170

PRAKTIKUM 2015/2016


keluaran PLC. Beberapa bagian dari memori I/O akan dihapus saat PLC dihidupkan dan beberapa bagian lainnya tidak berubah (karena ada dukungan baterai). 2.

Program Merupakan program yang ditulis oleh pengguna. CPM1A menjalankan program

secara siklus. Program itu sendiri dapat dibagi dua bagian : bagian ‘program utama’ yang dijalankan secara siklus dan bagian ‘program interupsi’ yang akan dijalankan saat terjadi interupsi yang bersangkutan. 3.

Setup PC Setup PC mengandung berbagai macam parameter awalan (startup) dan

operasional. Parameter tersebut hanya dapat diubah melalui piranti pemrograman saja, tidak dapat diubah melalui program. Beberapa parameter dapat diakses hanya pada saat PLC dihidupkan, sedangkan beberapa parameter yang lain dapat diakses secara rutin walaupun PLC dimatikan. 4.

Interface Interface menentukan apakah port peripheral dan RS-232C yang bekerja dengan pengaturan komunikasi yang ada di dalam setup PC.

5.2.6 Instruksi DasarPLC 1. Instruksi LD/LDI Intruksi ini digunakan diawal program dan atau percabangan, jika instruksi ini bertemu dengan kontak NC, maka ditambahkan dengan perintah Inverse.

Gambar M5.5.2.25Instruksi LOAD/LOAD Inverse PLC

Kelompok XX

171

PRAKTIKUM 2015/2016


2. Instruksi OUT Instruksi ini digunakan untuk menyatakan Output dari PLC.

Gambar M5.5.2.26Intruksi OUT PLC

5.2.7 Diagram Ladder dari Instruksi Logika Berikut ini adalah beberapa contoh konversi dari gerbang logika dasar dalam diagram ladder dimana contoh yang diberikan memiliki 2 input dan 1 output. 1. Logika AND Tabel kebenaran logika AND adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.27 Tabel Logika AND

Konversi ke Ladder Diagram.

Gambar M5.5.2.28 Ladder Diagram AND

Kelompok XX

172

PRAKTIKUM 2015/2016


2. Logika OR Tabel kebenaran logika OR adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.29 Tabel Logika OR

Konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.30 Ladder Diagram OR

3. Logika NOT Tabel kebenaran logika NOT adalah sebagai berikut

Gambar M5.5.2.31 Tabel Logika NOT

Konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.32 Ladder Diagram NOT

Kelompok XX

173

PRAKTIKUM 2015/2016


4. Logika NAND Logika NAND merupakan pengembangan dari logika AND, OR, dan NOT.Tabel kebenaran adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.33 Tabel Logika NAND

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut. O = (AB) '= A' + B '. Jadi konversi ke Ladder Diagram.

Gambar M5.5.2.34 Ladder Diagram NAND

5. Logika NOR Logika ini juga merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan NOT.Tabel kebenaran adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.35Tabel Logika NOR

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut. O = (A + B) '= A'. B ' Jadi konversi ke Ladder Diagram.

Kelompok XX

174

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.2.36Ladder Diagram NOR

6. Logika XOR Demikian pula, logika yang sebelumnya. Logika ini juga merupakan pengembangan dari AND, OR dan NOT. Logika ini banyak digunakan dalam menyimpulkan untai (Adder). Tabel kebenaran adalah sebagai berikut

Gambar M5.5.2.37 Tabel Logika XOR

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut O = A o B = A '. B + A. B ' Jadi konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.38Ladder Diagram XOR

7. Logika XNOR Sama seperti logika XOR,logika XNOR ini juga merupakan pengembangan dari AND, OR dan NOT. Tabel kebenaran adalah sebagai berikut.

Kelompok XX

175

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.2.39 Tabel Logika XNOR

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut O = A o B = A. B + A '. B ' Jadi konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.40 Ladder Diagram XNOR

5.3

Metodologi

5.3.1. Skema Alat

Gambar M5.5.3.1Skema Alat

Kelompok XX

176

PRAKTIKUM 2015/2016


5.3.2. Prosedur Percobaan 1. Fenomena KIT Gerbang Logika a. Siapkan KIT Gerbang Logika b. Lakukan percobaan sesuai tabel kebenaran masing-masing gerbang c. Buka software PLC pada PC d. Buat program sederhana gerbang logika pada software pemograman PLC dan cek kesesuaian program dengan KIT 2. Fenomena Alat a. Siapkan alat pengisian material otomatis b. Aktifkan alat dan lihat langkah proses dari alat pengisian material otomatis 5.4

Data dan Pembahasan

5.4.1 Data

Gambar M5.5.4.1 Gerbang Logika AND

Gambar M5.5.4.2 Gerbang Logika NAND

Kelompok XX

177

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.4.3 Gerbang Logika OR

Gambar M5.5.4.4 Gerbang Logika XOR

Gambar M5.5.4.5 Gerbang Logika NOR

Kelompok XX

178

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.4.6 Gerbang Logika NOT

Gambar M5.5.4.7Gerbang Logika Gabungan

Gambar M5.5.4.8PLC Mitsubishi (1)

Kelompok XX

179

PRAKTIKUM 2015/2016


Gambar M5.5.4.9PLC Mitsubishi (2)

5.4.2 Pembahasan Pada Gambar M5.5.4.1, jika kedua input dialiri arus listrik maka LED menyala. Sebaliknya jika salah satu input atau kedua inputnya tidak dialiri arus listrik maka LED mati. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika AND. Pada Gambar M5.5.4.2, jika kedua input dialiri arus listrik maka LED mati. Sebaliknya jika hanya satu input atau kedua inputnya tidak dialiri arus listrik maka LED menyala. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika NAND. Pada Gambar M5.5.4.3, jika hanya satu input atau kedua inputnya dialiri arus listrik maka LED menyala. Sebaliknya jika kedua inputnya tidak dialiri arus listrik maka LED mati. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika OR. Pada Gambar M5.5.4.4, jika kedua input tidak dialiri arus listrik maka LED mati. Sebaliknya jika hanya satu input tidak dialiri arus listrik maka LED menyala, tetapi saat kedua input dialiri listrik LED malah menyala. Hal ini tidak sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika XOR, karena seharusnya LED mati ketika kedua input dialiri listrik. Pada Gambar M5.5.4.5, jika hanya satu input atau kedua input dialiri arus listrik maka LED mati. Sebaliknya jika kedua input tidak dialiri arus listrik maka LED menyala. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika NOR. Pada Gambar M5.5.4.6, jika input dialiri arus listrik maka LED menyala. Sebaliknya jika input tidak dialiri arus listrik maka LED mati. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika NOT.

Kelompok XX

180

PRAKTIKUM 2015/2016


Pada Gambar M5.5.4.7, merupakan gerbang logika gabungan yang terdiri dari gerbang logika OR dimana salah satu inputnya terhubung dengan gerbang logika AND. Ketika satu input atau kedua input dialiri arus listrik maka LED menyala dan LED mati jika tidak ada arus listrik dari kedua inputnya. Output dari gerbang logika AND akan mengalirkan arus listrik jika kedua inputnya dialiri arus listrik dan sebaliknya output tidak akan mengalirkan arus listrik jika satu atau kedua inputnya tidak dialiri arus listrik. Pada Gambar M5.5.4.8, di baris pertama merupakan diagram ladder LD, baris kedua adalah diagram ladder ANI, baris ketiga adalah diagram ladder ORI, baris keempat adalah diagram ladder XOR. Pada Gambar M5.5.4.9, di baris pertama merupakan diagram ladder ANI, baris kedua adalah diagram ladder XOR, dan baris ketiga adalah diagram ladder XNOR. 5.5

Penutup

5.5.1. Kesimpulan -

Pada umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC yaitu pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list

-

Gerbang logika dapat mengkondisikan input-input yang masuk dan menjadikannya sebuah output yang sesuai dengan apa yang ditentukan olehnya

5.5.2. Saran -

Praktikan harus memahami teori yang medasari praktikum sebelum melakukan praktikum

-

Praktikan harus berhati-hati dalam menggunakan alat praktikum karena alat elektronik yang bersifat sensitif

-

Praktikan harus mendengarkan perkataan asisten

Kelompok XX

181

PRAKTIKUM 2015/2016


Lampiran TUGAS TAMBAHAN Perbedaan PLC Mitsubishi dan Omron 1. Instruksi PLC-nya

2. Hardware dan interface

3. Pengalamatan I/O PLC a. PLC Mitsubishi Pengalaman

I/O

menggunakan

bilangan

hexadecimal

(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F). Misalnya I/O yang terletak di sebelah kanan CPU Mitsubishi merupakan input module yang mempunyai 16 line /

Kelompok XX

182

PRAKTIKUM 2015/2016


chanel, maka pengalamatannya adalah X00 ~ X0F. Karakter X merupakan penanda sebagai inputan, sedangkan 0 sampai dengan 0F merupakan urutan pengalamatan inputan yang terhubung ke input module. b. PLC Omron Pengalaman I/O menggunakan konsep bilangan hexadecimal, tetapi untuk bilangan di atas 9 di tulis dengan angka 10 ~15, bukan karakter A ~ F. Misalnya I/O yang terletak di sebelah kanan CPU Mitsubishi merupakan input module yang mempunyai 16 line, maka pengalamatannya adalah 00.00 ~ 00.15.

Kelompok XX

183

DAFTAR PUSTAKA Agfianto Eko Putra . 2010 . BELAJAR MIKROKONTROLER . Gava Media : Yogyakarta. Agung Nugroho. 2010 . MEKATRONIKA . Graha Ilmu : Yogyakarta. Frank D Petruzella . 2005 . PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS THIRD EDITION. McGraw Hill : New York. Gustina Eka Putri . 2011 . JENIS-JENIS KOMPONEN ELEKTRONIKA . Karya Cipta : Bandung. Irwan Sucipto . 2009 . MOTOR-MOTOR LISTRIK (TEORI DAN APLIKASI) . Institut Teknologi Bandung : Bandung. Surya Saputra . 2013 . BASIC OPERATIONAL AMPLIFIER FOR ENGINEERING . Mc Graw Hill : New York.

Laporan Akhir Mekatronika Kelompok Xx

Recommend Documents