ABSTRAK Permasalahan Permasalahan – permasalahan permasalahan pada dunia dunia industri industri yang sederhana seringkali seringkali dijumpai dijumpai baik pada industri skala besar maupun industri skala kecil. Salah satu contohnya adalah ketika suatu industri menggunakan mekanisme pengaturan kecepatan motor dalam bagian atau sub bagian prosesnya, sering kali mengalami kendala yaitu pada sistem pengaturan kecepatan motor masih menggunakan mekanisme konvensional baik dengan sistem mekanik ataupun sistem elektronika analog. Permasalahan ini sering kali menyulitkan operator dalam menaik menaikan an ataupun ataupun menuru menurunka nkan n kecepa kecepatan tan motor motor dalam dalam period periodee yang yang singka singkat. t. Terleb Terlebih ih perangkat pengendali dan indikator kecepatan motor konvensional tidak menggunakan meka mekani nism smee nume numerik rik sehin sehingg ggaa serin seringk gkal alii oper operato atorr kesu kesuli litan tan dalam dalam peng pengaw awasa asan n dan dan pengendalian. Untuk Untuk memudahka memudahkan n pengaturan pengaturan kecepatan motor pada industri skala kecil maupun indust industri ri skala skala besar, besar, penuli penuliss akan akan membua membuatt mekani mekanisme sme pada pada suatu suatu modul modul pengat pengatura uran n kecepatan motor dc dengan rpm meter berbasis mikrokontroler atmega16. Sehingga nantinya hasil dari modul yang akan dirancang dapat membuat suatu mekanisme pengaturan kecepatan motor untuk dinaikan maupun diturunkan kecepatannya. Selain itu kecepatan motor setiap putarannya akan ditampilkan pada LCD ( Liquid Crystal Display ) sehi sehing ngga ga dapa dapatt memudahkan proses pengawasan dan pengendalian kecepatan motor.
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Perk Perkem emban banga gan n
tekno teknolo logi gi
dan dan
mode modern rnisa isasi si
pera perala latan tan
elek elektr tron onik ik
telah telah
menyebabka menyebabkan n terjadinya terjadinya perubahan perubahan yang yang mendasar mendasar di dalam aktivitas aktivitas manusia manusia sehari – hari. Hal tersebut tersebut juga menjalar menjalar pada sistem dan mekanisme mekanisme dalam proses maup maupun un sub sub pros proses es pada pada indu industr stri. i. Seka Sekaran rang g ini ini pros proses es indu indust stri ri mulai mulai dari dari pengaturan, pengendalian, dan fungsi pengawasan telah menggunakan sistem pengontrolan
mikro
seiring
perkembangan
teknologi
mikroprosesor
dan
mikrokontroler yang sangat pesat. Sistem atau mekanisme pengaturan yang berbasis mikro mikrokon kontrol troler er sangat sangatlah lah mudah mudah dalam dalam pengap pengaplik likasia asianny nnyaa untuk untuk skala skala besar besar maupun maupun skala skala yang yang lebih lebih kecil. kecil.Sel Selain ain itu mikrok mikrokont ontrol roler er memilik memilikii beberap beberapaa keunggulan dari segi fitur-fitur yang dimilikinya. Pada masa lalu, untuk kelancaran proses industri pengaturan kecepatan motor biasanya diatur dengan menggunakan elektronika daya yang berfungsi sebagai pengganti komponen mekanis. Namun pada perkembangannya elektronika daya yang meliputi metode dengan dengan
kontrol phasa, integral siklus kontrol dan pengendalian
chopper chopper untuk pengaturan pengaturan kecepatan kecepatan
motor motor
arus
searah memiliki memiliki
beberapa kekurangan walaupun hasil output yang cukup baik. Beberapa kekurangannya metode elektronika daya meliputi, rentan terhadap noise atau derau, jumlah komponen yang banyak, menggunakan daya yang cukup besar, dan pemeliharaan yang sulit. Oleh karena itu dibuatlah mekanisme pada suatu modul pengaturan kecepatan motor berbasis mikrokontroler yang dapat menampilkan kecepa kecepatan tan putaran putaran motor motor yang yang ditamp ditampilka ilkan n secara secara digital digital pada pada LCD sehing sehingga ga memudahkan fungsi pengawasan dan pengendalian. Metode pengaturan kecepatan motor yang digunakan adalah menggunakan PWM ( Pulse Wide Modulation ).
1.2 1.2 Tu Tuju juan an Tujuan dari pembuatan proyek yang berjudul “Modul Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan RPM Meter Berbasis Mikrokontroler ATMega16” adalah;
1. Memenuhi Memenuhi tugas tugas matakuliah matakuliah Perancang Perancangan an Fabrikasi Fabrikasi Sistem Sistem Elektronik Elektronikaa pada semester semester IV. 2. Meng Mengim impl plem emen enta tasik sikan an ilmu ilmu dan dan peng pengeta etahu huan an yang yang telah telah dipe dipero role leh h selam selamaa masa masa perkuliahan. 3. Meranca Merancang ng dan mereali merealisasi sasikan kan mekanism mekanismee pengat pengatura uran n kecepa kecepatan tan motor motor dc dengan dengan rpm meter berbasis mikrokontroler atmega16.
1.3 Perumus Perumusan an Masa Masalah lah Berdasarkan atas latar belakang masalah yang ada, maka dapat dirumuskan beberapa masalah pokok dalam merancang sistem ini: 1. Mem Memilih ilih mikro ikroko kont ntro role lerr yang ang sesu sesuai ai untu untuk k meme memenu nuhi hi kebu kebutu tuha han n kont kontro roll keseluruhan sistem. 2. Pembuatan Pembuatan algoritma algoritma program program dan dan penerapan penerapan metode metode pwm pwm dalam dalam listing listing program program yang akan dimasukan pada mikrokontroler. 3. Pemilihan sensor infra red untuk tachometer digital yang berfungsi menghitung
kecepatan putaran motor.
1.4 Batas Batasan an Masala Masalah h Agar Agar pembah pembahasan asan mengenai mengenai propos proposal al ini tidak tidak keluar keluar dari dari jalur jalur atau agar sesuai sesuai dengan alat yang dibuat maka yang akan dibahas ialah sebagai berikut. a)
Sistem yang dibuat hanya untuk mengatur kecepatan motor DC dengan
range kecepatan maksimum dan minimum yang telah ditentukan b)
Sistem menggunakan mikrokontroler mikrokontroler berbasis ATMega16
c)
Siste Sistem m meng menggu guna nakan kan LCD LCD 16 x 2 sebag sebagai ai displayuntuk displayuntuk tampilan tampilan
kecepatan berupa RPM ( ratio per minute ) d)
Sistem ini menggunakan teknik PWM ( Pulse Width Modulation )
untuk mengatur lebar pulsa yang nantinya digunakan untuk merubah tegangan keluaran pada mikrokontroler e)
Bahasa pemprograman yang dipakai untuk sistem ini menggunakan
bahasa Basicdengan Basicdengan Basic Compiler . Dan untuk downloader menggunakan eXtreme Burner AVR.
1.5 Metode Metodelogi logi Laporan Laporan
•
Studi Literatur
Pada Pada tahap tahap ini, ini, penu penuli liss menc mencob obaa menc mencari ari lite literat ratur ur yang ang terk terkai aitt deng dengan an mikrokont mikrokontroler roler khususnya khususnya keluarga AVR, PWM ( Pulse Width Modulation), Modulation), Motor DC, Driver Driver Motor, Motor, alphan alphanume umeric ric LCD 16x2, 16x2, dan tentun tentunya ya bahasa bahasa pemrog pemrogram raman an mikrokont mikrokontroler roler khususnya khususnya bahasa Basic menggunakan menggunakan Bascom ( Basic Compiler ). ). Berdasarkan Berdasarkan itu, penulis penulis mencoba mencoba menentukan menentukan spesifikasi yang sesuai dengan sistem yang akan penulis rancang dan realisasikan. •
Perancangan
Dengan spesifikasi yang telah ditentukan maka pada tahap ini, penulis mencoba meranc merancang ang blok diagram diagram umum
dari dari sistem sistem yang diusulka diusulkan n kemudi kemudian an barula barulah h
mencoba mencari skema rinci dari masing-masing blok diagram. •
Realisasi
Setelah Setelah mendapatkan mendapatkan skema yang yang terperinci, terperinci, penulis penulis mulai menginventarisir menginventarisir kebutuhan komponen dengan membuat daftar komponen yang digunakan kemudian mengadakannya.Kemudian mewujudkan skema tersebut menjadi sebuah rangkaian. •
Pengukuran dan Pengujian
Setelah Setelah pembuatan pembuatan rangkaian rangkaian selesai, penulis mencoba mencoba melakukan melakukan pengukuran pengukuran dan pengujian.P pengujian.Paramete arameter-param r-parameter eter penting penting dicoba dicoba untuk untuk didata didata dan direkam.Bil direkam.Bilaa terdap terdapat at penyim penyimpan pangan gan maka maka diusaha diusahakan kan agar agar parame parameter ter tersebu tersebutt dianal dianalisa isa dan diperbaiki. •
Analisa dan Evaluasi
Tahap Tahap ini diperlu diperlukan kan untuk untuk mengev mengevalu aluasi asi kinerja kinerja dan kehand kehandalan alan alat pada pada kondisi lapangan. Pada tahap ini penulis mencoba melakukan identifikasi parameter parameter penting dicoba untuk di data dan di uji yang kemudian apabila terdapat kendal kendala-k a-kend endala ala yang yang menjad menjadii penye penyebab bab gagalny gagalnyaa proses, proses, maka maka kendal kendala-k a-kend endala ala tersebut dianalisa dan diperbaiki. •
Perbaikan dan Penyempurnaan Penyempurnaan
Apabil Apabilaa terjadi terjadi
kesalah kesalahan an yang masih dapat dapat diperb diperbaik aiki, i, maka dilaku dilakukan kan
perbaikan dan penyempurnaan pada alat. •
Prototipe
Tahap Tahap ini diperlu diperlukan kan untuk untuk meramp merampung ungkan kan dan mengem mengemas as sistem sistem ke dalam dalam bentuk yang lebih representatif . •
Pembuatan Laporan
Tahap ini dilakukan dilakukan bersamaan bersamaan dengan dengan tahap-tahap tahap-tahap yang lainnya.Pembuat lainnya.Pembuatan an laporan ini merupakan bukti tertulis dari alat yang telah dibuat, dimana di dalamnya berisi hasil perancangan dan analisa sistem.
1.6 Sistem Sistematik atika a Lapor Laporan an Dalam Proyek Akhir ini secara garis besar sistematika penulisannya adalah sebagai berikut: •
Bab I Pendahuluan
Bab ini membah membahas as tentan tentang g latar latar belaka belakang ng masala masalah, h, perumu perumusan san masalah masalah,, tujuan tujuan pembuatan alat, dan sistematika laporan. •
Bab II Tinjauan Teoritis
Pada bab tinjauan teoritis ini berisikan tentang teori-teori dasar yang menjadi landasan identifikasi system yang dibangun dalam pembuatan alat ini. •
Bab III Perancangan dan Realisasi alat
Dalam bab ini akan dibahas perancangan system secara keseluruhan, baik software maupun hardware dari sistem water level monitoring ini. •
Bab IV Pengukuran dan Analisis
Dalam bab ini merupakan bab pengukuran dan analisa. membahas spesifikasi alat, hasil pengukuran , analisa serta evaluasi terhadap sistem secara keseluruhan. •
Bab V Penutup
Bab ini merupakan kesimpulan yang didapat dari pembuatan alat
BAB II TINJAUAN TEORITIS
Pada Bab II akan dibahas tenatang tenatang tori yang mendukun mendukung g dalam pembuatan pembuatan proyek ini. Materi Materi yang yang dibaha dibahass yaitu yaitu tentan tentang g mikrok mikrokont ontroll roller er ATMega ATMega16, 16, alphan alphanume umeric ric LCD, LCD, motor driver, PWM ( Pulse Width Modulation), Modulation), motor DC, dan pemprograman Basic dengan Basic Compiler.
2.1 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah suatu adalah suatu IC dengan kepadatan kepadatan yang sangat tinggi, dimana dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping , biasanya terdiri dari: a. CPU (Central Processing Unit) b. RAM (Random Access Memory) c. EEPROM/EPROM/PROM/ROM d. I/O, Serial & Parallel e. Timer f. Interupt Controller Rata-ra Rata-rata ta mikrok mikrokont ontrol roler er memilik memilikii instru instruksi ksi manipu manipulasi lasi bit, bit, akses akses ke I/O secara secara langsung dan mudah, dan proses interupt yang cepat dan efisien 2.1.1 ATMega 16
ATMe ATMega ga 16 meru merupa paka kan n salah salah satu satu jeni jeniss mikr mikrok okon ontr trol oler er dari dari kelu keluar arga ga AVR.AT AVR.ATMeg Megaa 16 mempun mempunyai yai fitur fitur yang yang cukup cukup lengka lengkap, p, mulai mulai dari dari kapasit kapasitas as memori program dan memori data yang cukup besar, interupsi, timer/counter, PWM, USART, TWI, analog komparator, EEPROM internal dan juga ADC internal. Dengan fitur yang cukup lengkap ini memungkinkan kita untuk menggunakan ATMega 16 karena lebih mudah dan efisien.Bahkan kita dapat merancang suatu
sistem untuk kepentingan komersil mulai dari sistem yang sederhana sampai dengan sistem yang relatif kompleks hanya dengan menggunkan sebuah IC saja. Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki mikrokontroler ATMega 16 : 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 3. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 register. 5. Watchdog timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte. 7. Memory Flash sebesar 16 kb dengan kemampuan Read While Write 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial. 13. Serial TWI atau I2C
. Gambar 1.1 konfigurasi pin IC ATMega16
2.2 Alphanumeric Alphanumeric LCD Liquid Crystal Display (LCD) merupakan salah satu alat untuk penampil yang memiliki berbagai macam ukuran dari 1 hingga 4 baris, 16 hingga 40 karakter per baris dan 5 x 7 atau 5 x 10 dot display fonts. Meskipun LCD memiliki berbagai
macam ukuran tetapi penggunaanya standar. LCD terdiri 16 pin yang berisikan jalur data, jalur control, power dan Back Light
Tabel 1.1 nomor pin dan fungsi .
2.3 PWM Metode Metode Pulsa with modulation modulation atau PWM dapat digunakan digunakan untuk mengatur mengatur kecepatan motor dan untuk menghindarkan rangkaian mengkomsumsi daya berlebih. PWM dapat mengatur kecepatan motor karena tegangan yang diberikan dalam selang waktu tertentu saja. PWM ini dapat dibangkitkan melalui software.Lebar pulsa PWM dinyatakan dalam Duty Cycle. Misalnya duty cycle cycle 10 %, berarti lebar pulsa adalah 1/10 bagian dari satu perioda penuh (E. Pitowarno, 2006).
Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi.Lebar Pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, Sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0% hingga 100%)
Gambar 1.2 Sinyal PWM dan VOUT PWM Dari persamaan diatas diketahui bahwa perubahan duty cycle akan merubah tegangan keluaran atau tegangan rata-rata seperti gambar dibawah ini
Gambar 1.3 Tegangan rata-rata pulsa PWM
Pulse Pu lse Wi Widt dth h Mo Modu dula lati tion on
(PWM (P WM)) me meru rupak pakan an sa salah lah sat satu u te tekn knik ik un untu tuk k
mendap men dapatk atkan an sig signal nal ana analog log dar darii sebu sebuah ah pir pirant antii dig digita ital. l. Seb Sebena enarny rnyaa Sin Sinya yall PWM dapat dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog dengan menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital. Dengan Den gan met metode ode ana analog log set setiap iap per peruba ubahan han PWM PWM-ny -nyaa san sangat gat hal halus, us, sed sedang angkan kan menggunak meng gunakan an metod metodee digit digital al setiap perubahan perubahan PWM dipengaruhi dipengaruhi oleh resolusi dari PWM itu sen sendir diri. i. Reso Resolus lusii ada adalah lah jum jumlah lah var varias iasii per peruba ubahan han nil nilai ai dal dalam am PWM tersebut. tersebu t. Misalkan suatu suatu PWM memiliki memiliki resolu resolusi si 8 bit berarti berarti PWM ini memiliki memiliki variasi perubahan nilai sebanyak 2 pangkat 8 = 256 variasi mulai dari 0 – 255 perubahan nilai yang mewakili duty cycle cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut
Gambar 1.4 duty cycle dan resolusi PWM 2.3.2 Mode Phase Correct PWM Berikut adalah rumusan rumusan frekuensi sinyal keluaran keluaran pin output compare compare OC1A/OC1B dengan menggunakan timer/counter1 (A.Bejo, 2008):
Keterangan: fOC1A_PCP = frekuensi output output OC1A mode PCP fOC1B_PCP = frekuensi output OC1B mode mode PCP fOSC
= frekuensi kristal/ osilator
D = duty cycle N
= skala clock (Tabel 2.1)
TOP
= nilai maksimum counter (TCNT1)
2.3.2 Mode CTC
Keterangan: fOC1A_CTC = frekuensi output output OC1A mode CTC fOC1B_CTC = frekuensi output output OC1B mode mode CTC fOSC N
= frekuensi Kristal/ osilator
= skala clock (Tabel 2.1)
OCR1A = isi register OCR1A OCR1A OCR1B = isi register OCR1B OCR1B
2.3.3Mode Fast PWM
Keterangan: fOC1A_FastPWM = frekuensi output output OC1A mode fast PWM fOC1B_FastPWM = frekuenai output output OC1B mode mode fast PWM fOSC N
= frekuensi Kristal/ osilator
= skala clock (Tabel 2.1)
TOP
= nilai maksimum counter (TCNT1) Tabel 2.1 Skala Clock timer /Counter
Tabel 2.2 Perbandingan mode PWM Mode Fast PWM Berpengaruh terhadap duty cycle semakin besar duty cycle maka motor akan semakin cepat berputar.
Mode CTC Output khusus ada di PORT Mikrokontroller (mis timer 0 ada di PB3).TCNT mencacah naik sampai nilai TCNT=OCR
Mode Phase Correct Hampir sama dengan Fast PWM tapi memiliki 2 arah cacahan bolak- balik.
2.4 Motor DC Motor DC merupakan merupakan sebuah perangkat elektromagnetis elektromagnetis yang mengubah ener energi gi list listrik rik menj menjad adii ener energi gi meka mekani nik. k. Ener Energi gi meka mekani nik k ini ini digu diguna naka kan n untu untuk, k, misalny misalnya, a, memutar memutar impelle impellerr pompa, pompa, fan atau atau blower blower,, mengge menggerak rakan an kompre kompresor, sor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.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.
Gambar 1.4 Motor DC (Direct Industry, 2005) Moto Motorr DC terse tersedi diaa dala dalam m bany banyak ak ukur ukuran an,, namu namun n peng penggu guna naan anny nyaa pada pada umumnya umumnya dibatasi dibatasi untuk untuk beberapa beberapa penggunaan penggunaan berkecepatan berkecepatan rendah, rendah, penggunaa penggunaan n daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak tidak berbah berbahay ayaa sebab sebab resiko resiko percik percikan an api pada pada sikatny sikatnya. a. Motor Motor DC juga juga relatif relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut: Gaya elektromagnetik: E = KΦN Torque: Torque: T = KΦIa
Dimana: E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt) Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit) T = torque electromagnetik Ia = arus dinamo K = konstanta persamaan
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak memp mempen enga garu ruhi hi kual kualit itas as paso pasoka kan n daya daya.. Moto Motorr ini ini dapa dapatt dike dikend ndal alik ikan an deng dengan an mengatur: •
Tegang Tegangan an dinamo dinamo – mening meningkat katkan kan tegang tegangan an dinamo dinamo akan akan mening meningkatk katkan an
kecepatan •
Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Moto Motorr DC terse tersedi diaa dala dalam m bany banyak ak ukur ukuran an,, namu namun n peng penggu guna naan anny nyaa pada pada
umumnya umumnya dibatasi untuk beberapa beberapa penggunaan penggunaan berkecepatan berkecepatan rendah, rendah, penggunaan penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahay berbahayaa sebab resiko resiko percikan api pada pada sikatnya. sikatnya. Motor DC juga relatif relatif mahal dibanding motor AC. 2.4.1 Jenis Motor DC
a)
Motor DC Sumber Daya Terpisah/ Separately Excited Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/ separately terpisah/ separately excited.
b) Motor DC Sumber Daya Sendiri/ Self Excited : motor shunt shunt Pada Pada motor motor shunt shunt , gulung gulungan an medan medan (medan (medan shunt ) disambung disambungkan kan secara paralel dengan gulungan dinamo. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo. dinamo. Berikut tentang kecepatan motor shunt shunt : •
Kecepatan Kecepatan pada prakteknya prakteknya konstan konstan tidak tergantung tergantung pada beban (hingga (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.
•
Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dengan dinamo dinamo (kecep (kecepata atan n berkur berkurang ang)) atau atau dengan dengan memasan memasang g tahana tahanan n pada pada arus arus medan (kecepatan bertambah). c) Motor DC daya sendiri: motor seri Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt ) dihubung dihubungkan kan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo . Berikut tentang kecepatan
motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002): •
Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM
•
Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali.
Moto Motor-m r-mot otor or seri seri coco cocok k untu untuk k peng penggu guna naan an yang yang meme memerl rluk ukan an torque penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist. d) Motor DC Kompon/Gabungan Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor motor kompon kompon,, gulung gulungan an medan medan (medan (medan shunt ) dihubu dihubungk ngkan an secara secara paralel dan seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam dalam gambar gambar 6. Sehing Sehingga, ga, motor motor kompon kompon memilik memilikii torque penyalaan awal yang yang bagus bagus dan kecepa kecepatan tan yang yang stabil stabil.. Makin Makin tinggi tinggi persent persentase ase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh oleh motor motor ini. ini. Contoh Contoh,, pengga penggabun bungan gan 40-50% 40-50% menjadi menjadikan kan motor motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectrical, 2005).
2.5 Motor Driver Driver motor berfungsi sebagai piranti yang bertugas untuk menjalankan motor baik mengatur arah putaran motor maupun kecepatan putar motor. Macam driver motor diantaranya adalah : •
Driver Kontrol Tegangan , dengan driver motor kontrol tegangan
menggunakan level tegangan secara langsung untuk mengatur kecepatan dari putaran motor.
Gambar metode drive motor dc dengan voltage divider
Gambar driver motor dc dengan transistor
•
Driver PWM,dengan kontrol PWM kita dapat mengatur kecepatan motor
dengan memberikan pulsa dengan frekwensi yang tetap ke motor, sedangkan yang digunakan untuk mengatur kecepatan adalah duty cycle dari pulsa yang diberikan.
Gambar driver motor dengan mode PWM
•
Driver H, driver type H digunakan untuk mengontrol putaran motor yang
dapat diatur arah putarannya CW maupun CCW. Driver ini pada dasarnya menggunakan 4 buah transistor untuk switching dari putaran motor dan secara bergantian untuk membalik polaritas dari motor.
Gambar driver H Bridge
2.6 Basic Compiler BASC BASCOM OM (Basi (Basicc Comp Compil iler er)) AVR AVR meru merupa paka kan n peran perangk gkat at luna lunak k untu untuk k memp mempro rogr gram am hard hardwa ware re yang yang diim diimple pleme ment ntasi asika kan n pada pada mikr mikrok okon ontro trole lerr jeni jeniss
AVR.Kumpulan karakter pada BASCOM terdiri dari karakter alphabet, karakter angka, dan karakter khusus.Karakter alphabet dalam BASCOM terdiri dari huruf capital capital (A-Z) (A-Z) dan huruf huruf kecil kecil (a-z).S (a-z).Seda edangk ngkan an karakt karakter er angka angka pada pada BASCOM BASCOM adalah 0-9.Huruf A-H dapat digunakan sebagai bagian angka heksa desimal. 2.6.1 2.6.1 Baris Baris program program
Cara penggunaan baris program pada BASCOM adalah [[line [[line identifier ]] ]] [[ statement statement ]] ]] [[: statement statement ]]...[[comment ]]...[[comment ]] ]]
2.6.2 2.6.2 Pengenal Pengenal baris baris
BASCOM mendukung satu tipe pengenal baris yaitu label baris alpha numerik. Sebuah label baris alphabet dapat terdiri dari 1-32 huruf dan angka yang diawali dengan sebuah huruf dan diakhiri dengan sebuah titik dua (:). Kata kunci BASCOM tidak diperbolehkan untuk dijadikan sebagai label . Di bawah ini adalah contoh dari label yang diperbolehkan alpha : screen NA : ALPHA : \Label baris dapat diawali di kolom berapapun, selama karakter pertama bukan kosong atau spasi pada baris.Spasi tidak diperbolehkan diantara label titik dua (:) setelahnya.Sebuah baris hanya boleh memiliki sebuah label. Ketika ada label pada beris maka, tidak ada pengenal baris lainnya yang dapat dapat diguna digunakan kan pada pada baris baris yang yang sama. sama. Penggu Penggunaa naan n huruf huruf kecil kecil dengan dengan huruf kapital adalah menandakan sama, misalnya seperti contoh diatas, alpha tidak ada bedanya dengan ALPHA. 2.6.3 2.6.3 Persamaa Persamaan n BASCOM
Sebuah pernyataan BASCOM bias “dieksekusi dan tidak dieksekusi”. Sebuah pernyataan dieksekusi melanjutkan aliran sebuah program dengan memberi tahu program apa yang akan dilakukan selanjutnya. Sedangkan program
tidak
dieksekusi
melakukan
tugas
seperti
mengalokasikan
penyimpanan untuk variabel, deklarasi dan menentukan tipe variabel.Contoh dari pernyataan pernyataan ini adalah DIM dan REM. Sebuah komentar komentar adalah contoh pernyataan yang tidak dieksekusi yang digunakan untuk penjelasan program atau lainnya.Komentar dinyatakan dengan pernyataan REM atau tanda petik
tunggal (‘).Lebih dari satu pernyataan BASCOM dapat ditempatkan pada satu baris, tetapi dengan menggunakan tanda pemisah (:). 2.6.4 2.6.4 Variabel Variabel
Nama dari sebuah variable dari BASCOM dapat terdiri sampai dengan 32 karakter.Karakter yang diperbolehkan hanya huruf dan angka.Karakter pertama dari sebuah variabel harus sebuah se buah huruf.Sebuah variabel tidak boleh menggunakan kata yang sudah dipakai BASCOM ( Reserved ( Reserved word). Yang termasuk Reserved word dala dalam m BASC BASCOM OM adal adalah ah semu semuaa peri perint ntah ah,, pernyataan, nama fungsi, register, interval dan operator. Sebuah variable angka hanya dapat diisi dengan nilai angka (integer, byte, long, single, atau bit).
Angka
heksadesimal
atau
biner
dapat
dimasukkan
dengan
meng menggu guna naka kan n awala awalan n &H atau atau &B. &B. Sebe Sebelu lum m mema memasu sukk kkan an vari variab abel el,, compiler harus harus diberit diberitahu ahu terleb terlebih ih dahulu dahulu dengan dengan menggu menggunak nakan an DIM. DIM. Contohnya :DIM A as bit, I as integer, B as byte, S as string*10. STRING STRING membut membutuhk uhkan an parame parameter ter untuk untuk menent menentuka ukan n panjang panjang dari dari tipe tipe STRING tersebut.
2.6.5 2.6.5 Ekspresi Ekspresi dan Operator Operator
Ekspre Ekspresi si pada pada BASCOM BASCOM bisa bisa berupa berupa konsta konstanta nta,, variab variabel el atau atau nilai nilai tunggal yang didapat dari penggabungan konstansa, variabel dan ekspresi lainnya derngan operator. Ekspresi dan Operator dari BASCOM terdiri dari, yaitu: 1. Aritmatika Operator aritmatika adalah +,-,*,/.\, dan ^. •
Integer, aritmatika modulus (menghasilkan sisa pembagian integer dan
bukannya hasil bagi). •
Limpahan dan pembagian dengan nol
Perint Perintah ah dengan dengan pembag pembagian ian nol, nol, apabil apabilaa dieksek dieksekusi usi (di(di-compile) compile) akan akan menghasilkan error , namun namun hasil hasil error ini tidak tidak akan akan ditamp ditampilk ilkan an pada pada pesan. Oleh karena itu harus berhati-hati dengan ekspresi ini. 2. Relasi Operator relasi digunakan untuk membandingkan dua nilai.Hasilnya dapat digunakan untuk membuat keputusan dari aliran program.
Tabel 2.2 Tanda-tanda Relasi 3. Logika Oper Operat ator or
log logika ika
merup erupak akan an
opera perasi si
dari ari
bila bilan ngan gan
logi logik ka
deng engan
menggunakan operasi logika. Operator logika terdiri dari yaitu :
Tabel 2.3 Operator logika
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
Alat yang dirancang untuk tugas akhir ini adalah Modul Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan dengan RPM Meter Meter berbas berbasis is Mikrok Mikrokont ontrol roler er ATMega ATMega 16.Yan 16.Yang g diprog diprogram ram dengan dengan BASCOM BASCOM ( Basic Compiler ).Hal ).Hal yang harus diperhatikan diperhatikan pada perancangan perancangan diantaranya diantaranya tahap perancangan, spesifikasi, dan fungsi dari alat tersebut.
3.1Perancangan 3.1.1
Desain Al Alat Untuk simulasi alat ini, penulis merancang simulasi alatnya berupa : 1. Box Box berb berben entu tuk k pers perseg egii panj panjan ang g berb berbah ahan an plas plasti tik k yang yang akan akan menjadi tempat komponen dan rangkaian sistem yang terintegrasi.
2. Pada Pada baga bagain in interface terdapat 3 buah push button sebagai tombol untu untuk k inpu inputa tan n (up, (up, down, down, dan dan reset reset)) sert serta a 1 sakla saklarr on/o on/off ff dan dan indikator berupa led. 3. Box motor motor dc dc sebag sebagai ai outp output. ut. 4. Tampi Tampila lan n LCD LCD 16 x 2 seba sebaga gaii display untuk untuk melihat nilai perubahan RPM.
3.1. 3.1.2 2
Diag Diagra ram m Blo Blok k Sis Siste tem m
DISPLAY LCD UP DOWN DRIVER MOTOR M I K R O K O N T R O L E R N DOWN N
M
Gambar .Blok prosess sistem
Processor (control)
LCD
INPUT
Switch
Mikrokontroler
Driver
Buzzer
Input Sistem
Gambar . Diagram blok sistem secara keseluruhan
Motor
OUTPUT
3.1.3 Blok Skematik Rangkaian
3.1.3.1
Skematik sistem rangkaian ( System minimium, driver lcd, regulator)
3.1.3.2
Layout rangkaian
Gambar layout sistem minimum ATMega16
Gambar layout driver LCD
Gambar layout power supply 12 vdc
Gambar layout regulator 5 vdc
3.2Realisasi 3.2.1 Perangkat Keras (Hardware)
Gambar .realisasi alat
3.2.2 Perangkat Lunak ( Software )
Pemrograman Pemrograman untuk alat simulasi simulasi ini menggunak menggunakan an bahasa pemrograman pemrograman Basic Complier AVR Gambar terlampir di lampiran hal
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 4.1 Tu Tuju juan an
Pengujian dilakukan untuk mendapatkan data dari alat yang dibuat, sehingga dapat dijadikan dasar untuk menganalisa dan mengetahui kesalahan apabila terjadi kerusakan pada alat.
4.2 Metode Metode pengujia pengujian n
Metode pengujian dilakukan dengan mengukur besaran yang bisa diukur dari perangkat keras dan menguji dengan perangkat lunak.
4.3 Alat dan Bahan Bahan yang yang digunakan digunakan
Alat dan bahan yang digunakan pada pengukuran dan pengujian adalah sebagai berikut: 1. Mult Multim imet eter er Dig Digit ital al 2. Rang Rangka kaia ian n LCD LCD 3. Motor DC 4. Frek Frekue uen nsi met meter er 5. Osiloskop
4.4 Pengujian Pengujian dan Analisis Analisis
Setelah melakukan pnegujian untuk ketinggian air maka diperoleh data sebagai berikut: Register OC1A
Freq OC1A (Hz) Freq OC1A (perhitungan)
(program)
(Hz)
V-out
V-out
(OC1A)
(OC1A)
(pegukuran) (perhitungan) (pengukuran)
5
125000
124800
5,0
4,95
20
35700
35600
4,6
4,5
35
26800
26808
4,0
3,95
50
14700
13000
3,4
3,6
70
10500
10000
3,0
2,95
90
8200
7990
2,6
2,57
110
6700
6300
2,0
1,95
Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran
Dari data hasil perhitungan perhitungandiatas diatas dapat diperoleh diperoleh nilai frekuensi dari port OC1A dengan metode PWM mode CTC ( Counter Timer Counter ) sebagai berikut ; Contoh pada nilai register 5 :
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Dari Dari hasil hasil urai uraian an dan dan peng penguj ujia ian n proy proyek ek akhi akhirr ini ini dapa dapatt diam diambi bill bebe beberap rapaa kesimpulan, yaitu: •
Nilai kecepatan motor tidak linier.
•
Nilai kecepatan maksimal pada LCD adalah 260 RPM
•
Nilai kecepatan minimum pada LCD adalah 60 RPM
•
Nilai RPM berbanding lurus dengan nilai keluaran tegangan pada pada port OC1A.
•
Nilai tegangan keluaran berbanding terbalik dengan frekuensi pada port OC1A.
•
Maksimum nilai tegangan keluaran pada port OC1A berdasarkan pengukuran 4,95 volt dc
•
Minimum nilai tegangan keluaran pada port OC1A berdasarkan hasil pengukuran 1,95 volt dc
5.2
Saran
Berikut ini adalah saran-saran untuk pengembangan sistem lebih lanjut: •
Modul ini dapat di kembangkan lebih baik, yaitu dengan menambahkan sensor encoder untuk menghitung nilai putaran motor lebih akurat dan presisi. Sehingga program untuk menghitung nilai kecepatan putaran dapat ditanpilkan secara realtimetanpa realtimetanpa harus mengetahui nilai maksimum dan minimum motor dc.
•
Modul Modul ini juga juga dapat dapat dikemb dikembang angkan kan untuk untuk aplika aplikasi si antar antar muka muka ( interfacing ) dengan PC atau Laptop.
LISTING PROGRAM
'-------------------------'Pengatur Kecepatan Motor DC '-------------------------$regfile = "m16def.dat" 'Jika menggunakan ATMega8535 maka diganti dengan "m8535.dat" $crystal = 12000000
'--------------------------SET_PENGATURAN PUTARAN
Config Timer1 = Pwm , Pwm = 8 , Compare A Pwm = Clear Up , Prescale = 8
'--------------------------SET_TOMBOL Pwm1a = 200 '----------Ddrb.2 = 0 Portb.2 = 1 Ddrb.3 = 0 Portb.3 = 1
'--------------------------LCD Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.4 , Db5 = Portc.5 , Db6 = Portc.6 , Db7 = Portc.7 , E = Portc.2 , Rs = Portc.0
Config Lcd = 16 * 2 '-------------------------'-------------------------Dim Putar As Integer '======================================================== '
""""MULAI""""
'========================================================
Putar = 1 Do
Locate 1 , 1 Lcd "Motor DC Control"
'---------------------------If Pinb.2 = 0 Then Waitms 200 Putar = Putar + 1 End If
If Pinb.3 = 0 Then Waitms 200 Putar = Putar - 1 End If
If Putar > 7 Then Putar = 1 End If
If Putar < 1 Then Putar = 7 End If '--------------------------If Putar = 7 Then Pwm1a = 5 Locate 2 , 1 Lcd "MAX=260 RPM" End If
If Putar = 6 Then Pwm1a = 20 Locate 2 , 1
Lcd "V = 220 RPM" End If
If Putar = 5 Then Pwm1a = 35 Locate 2 , 1 Lcd "V = 180 RPM" End If
If Putar = 4 Then Pwm1a = 50 Locate 2 , 1 Lcd "V = 140 RPM" End If
If Putar = 3 Then Pwm1a = 70 Locate 2 , 1 Lcd "V = 120 RPM" End If
If Putar = 2 Then Pwm1a = 90 Locate 2 , 1 Lcd "V = 80 RPM" End If
If Putar = 1 Then Pwm1a = 110 Locate 2 , 1 Lcd "MIN=60 RPM" End If Waitms 300 Loop
'--------------------------- end
