Studi Pengontrol Temperatur Motor DC Untuk Mempertahankan Kestabilan Kecepatan Motor Berbasis Mikrokontroler AT89S52

(1)

STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS

MIKROKONTROLER AT89S52 SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

ABDULLAH

050801022

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010


(2)

PERSETUJUAN

Judul : STUDI PENGONTROL

TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52

Kategori : SKRIPSI

Nama : ABDULLAH

Nomor Induk Mahasiswa : 050801022

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan,

Diketahui/Disetujui oleh Pembimbing

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua

DR. Marhaposan Situmorang DR. Marhaposan Situmorang NIP : 195510301980031003 NIP : 195510301980031003


(3)

PERNYATAAN

STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK

MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52

SKRIPSI

Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya

Medan,

ABDULLAH 050801022


(4)

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang maha pemurah dan maha penyayang, dengan limpahan karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan.

Ucapan banyak terimakasih saya sampaikan kepada Bpk DR. Marhaposan Situmorang , selaku ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi masukan serta koreksi kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs.Takdir Tamba M.Eng,Sc, Bpk Drs. Nasruddin M.Eng.Sc dan Bpk Drs. Bisman P, M.Eng.Sc, selaku dosen pembanding yang banyak memberikan masukan.Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs.Luhut Sihombing MS selaku dosen wali selama mengikuti perkuliahan dan terimakasih banyak juga kepada Ibu Dra. Yustinon,MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara, serta semua dosen dan Staf pada Departemen Fisika FMIPA USU. Teman temanku Gilang, Oki, Masthura dan rekan-rekan fisika semuanya khususnya Stambuk’05 terima kasih atas semangat, bantuan dan motivasinya..

Akhirnya tidak terlupakan dan yang teristimewa kepada Ayahanda Azharruddin, Ibunda Siti Ainun, Kakak-kakak ku Umi dan Erni. Terima kasih atas dukungan, bantuan dan semangat yang kalian berikan kepadaku selama ini. Semoga Allah SWT akan membalasnya.


(5)

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah alat pengukuran dan pengontrolan yang mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dengan menggunakan dua kipas yang diaktifkan secara otomatis, untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar dari sebuah motor dc. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi kecepatan putar dalam penelitian ini adalah sensor Optocoupler dan sensor yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol temperatur motor dc adalah sensor LM35. Sementara yang menjadi pusat pengendalian dari seluruh alat ini digunakan mikrokontroler AT89S52, keseluruhan bagian dari alat ini merupakan gabungan dari empat buah blok dasar yaitu sensor Optocoupler, sensor LM 35, ADC dan mikrokontroller. Alat ini juga memiliki ketelitian yang cukup baik dalam hal mengukur dengan kesalahan sebesar 0,498 % (kecepatan putar) dan 0,841 % (temperatur). Adapun kelemahan dari perancangan ini adalah alat ini hanya mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dc, suhu yang dapat diukur dari -55 ºC sampai +150 ºC (sesuai jangkauan maksimal sensor suhu LM35).

 


(6)

ABSTRACT

Had designed a control and measuring instrument who can measure rotation speed and temperature from a dc motor and also control temperature from a dc motor with use two fans who actived otomaticly for defend dc motor rotation speed stability. The sensor was used for detecting speed rotation in this research is Optocoupler sensor and the sensor was used for measuring and control dc motor temperatur is LM 35 sensor. And the main of control from all system is microcontroller type AT89S52. All the part from this research instrument are stand of from four basic of block that is Optocoupler sensor, LM35 sensor, ADC, and microcontroller. The instrument also have good carefullness in measuring with 0,498% error (speed rotation) and 0,841%

error (temperature). The weakness of this instrument is instrument just can measure dan control rotation speed and temperature from a dc motor. Temperature who can be measured from -55 ºC to +150 ºC (from max range LM35 temperature sensor).


(7)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Grafik xi

Bab 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Batasan masalah 2

1.3 Tujuan Penelitian 2

1.4 Manfaat Penelitian 3

1.5 Tempat penelitian 3

1.7 Sistematika Penulisan 3

Bab 2 Tinjauan Pustaka

2.1 Motor 5

2.2 Motor dc 5

2.2.1 Jenis – Jenis Motor dc 7

2.2.2 Prinsip Kerja Motor dc 8

2.3 Sensor Optocoupler 10

2.3.1 Prinsip Kerja Optocoupler 13

2.4 Sensor LM 35 14

2.4.1 Prinsip Kerja LM 35 15

2.5 ADC (Analog to Digital Converter) 16

2.6 Mikrokontroler 19

2.6.1 Mikrokontroler AT89S52 19

2.6.2 Instruksi Transfer Data 24

2.6.3 Instruksi Aritmatik 24

2.6.4 Instruksi Logika 25

2.6.5 Instruksi Percabangan 25

2.7 Liquid Crystal Display (LCD) 26

2.8 Relay 27


(8)

Bab 3 Perancangan Dan Kerja Alat

3.1 Diagram Balok 30

3.1.1 Flowchart 32

3.2 Sensor Optocoupler 33

3.3 Sensor LM 35 35

3.4 Rangkaian ADC 35

3.5 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 37

3.6 Rangkaian Relay 38

3.7 Display LCD Character 2x16 39

3.8 Teknik analisa data 42

Bab 4 Hasil dan Pembahasan

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 45

4.2 Interfacing LCD 2x16 47

4.3 Pengujian Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ) 49

4.4 Pengujian Sensor LM 35 52

4.5 Pengujian Rangkaian Relay 55

4.6 Hasil Pengukuran Alat 56

4.6.1 Pengukuran kecepatan putar (rps) 56 4.6.2 Pengukuran temperatur(oC) 59

4.7 Analisa Ketelitian Alat 59

4.8 Hasil Pengontrolan Alat 63

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 69

5.2 Saran 69

Daftar Pustaka 70

Lampiran


(9)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port 3 21

Tabel 3.1 Fungsi Pin LCD Character 2x16 41

Tabel 3.2 Pengamatan Nilai Kecepatan Putar Pada Motor DC 45 Tabel 3.3 Pengamatan Perbandingan Nilai Kecepatan Putar Alat Rancangan 45

Dengan Nilai Kecepatan Putar Menggunakan Multimeter

Tabel 3.4 Pengamatan Perbandingan Nilai Temperatur Yang Terukur Pada Alat 46 Dengan Temperatur Yang Terukur Pada Termometer

Tabel 3.5 Pengamatan Tegangan, Suhu, Kecepatan Putar Serta Keadaan Kipas 46

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian ADC 54

Tabel 4.2 Data Konversi ke Bilangan Digital dari Output Sensor 56

Tabel 4.3 Pengukuran Kecepatan Putar 61

Tabel 4.4 Pengukuran Temperatur 62

Tabel 4.5 Penyimpangan Dan % Kesalahan Pada Pengukuran Kecepatan Putar 63 Motor DC

Tabel 4.6 Penyimpangan dan % kesalahan pada pengukuran suhu 64

Tabel 4.7 Data Pengontrolan Motor 66

Tabel 4.8 Data Pengontrolan Motor 68

Tabel 4.9 Data Pengontrolan Motor 70


(10)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Bagian – bagian Motor DC 5

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor DC 8

Gambar 2.3 Kaidah Tangan Kiri 8

Gambar 2.4 (a) Skematik Optocoupler 9

(b) Bentuk Fisik Optocoupler

Gambar 2.5 LED Inframerah 10

Gambar 2.6 Fototransistor 11

Gambar 2.7 (a) Bentuk Fisik Sensor LM35 13

(b) Konfigurasi Pin LM35 Dilihat Dari Bagian Bawah (c) Spesifikasi Sensor LM35

Gambar 2.8 Karakteristik Sensor LM35 13

Gambar 2.9 Konfigurasi Pin IC ADC 0804 16

Gambar 2.10 Diagram ADC Secara Umum 17

Gambar 2.11 Blok Diagram Fungsional AT89S52 19

Gambar 2.12 Konfigurasi Pin AT89S52 20

Gambar 2.13 Tampilan M-IDE Studio MCS 51 sebagai 8051 Editor Menulis 26 Program

Gambar 2.14 ISP- Flash Programmer 3.a 27

Gambar 2.15 Diagram blok Tampilan Kristal cair (LCD) 28

Gambar 2.16 Relay 29

Gambar 2.17 Susunan Relay Sederhana 29

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 31

Gambar 3.2 Rangkaian Penguat Sinyal Optocoupler 35 Gambar 3.3 Penempatan Posisi Optocoupler Pada Piringan 35

Gambar 3.4 Sensor LM35 36

Gambar 3.5 Rangkaian ADC 37

Gambar 3.6 Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52 38

Gambar 3.7 Rangkaian Relay Pengendali Kipas 39

Gambar 3.8 LCD Character 2x16 41

Gambar 3.9 Peta memory LCD character 2x16 44

Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 48 Gambar 4.2 Interfacing LCD 2x16 Dengan Mikrokontroller AT89S52 50

Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian ADC 0804 53

Gambar 4.4 Rangkaian Pengujian Sensor 50

Gambar 4.5 Pengukuran Sensor Kecepatan Putar Menggunakan Multimeter 60


(11)

DAFTAR GRAFIK

Halaman Grafik 4.1 Hubungan Data Out ADC Dengan Tegangan Input 54 Grafik 4.2 Hubungan Output LM35 Dengan Temperatur 57 Grafik 4.3 Hubungan Tegangan Dengan Kec.Putar Yang Tedrukur Pada Alat 61

& Kecepatan Putar Yang Terukur Pada Multimeter

Grafik 4.4 Hubungan Antara Waktu Dan Temperatur 66 Grafik 4.5 Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc 67 Grafik 4.6 Hubungan Antara waktu Dan Temperatur Motor 68 Grafik 4.7 Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc 69 Grafik 4.8 Hubungan Antara Waktu Dan Temperatur Motor 71 Grafik 4.9 Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc 71


(12)

ABSTRAK

Telah dirancang sebuah alat pengukuran dan pengontrolan yang mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dengan menggunakan dua kipas yang diaktifkan secara otomatis, untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar dari sebuah motor dc. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi kecepatan putar dalam penelitian ini adalah sensor Optocoupler dan sensor yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol temperatur motor dc adalah sensor LM35. Sementara yang menjadi pusat pengendalian dari seluruh alat ini digunakan mikrokontroler AT89S52, keseluruhan bagian dari alat ini merupakan gabungan dari empat buah blok dasar yaitu sensor Optocoupler, sensor LM 35, ADC dan mikrokontroller. Alat ini juga memiliki ketelitian yang cukup baik dalam hal mengukur dengan kesalahan sebesar 0,498 % (kecepatan putar) dan 0,841 % (temperatur). Adapun kelemahan dari perancangan ini adalah alat ini hanya mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dc, suhu yang dapat diukur dari -55 ºC sampai +150 ºC (sesuai jangkauan maksimal sensor suhu LM35).

 


(13)

ABSTRACT

Had designed a control and measuring instrument who can measure rotation speed and temperature from a dc motor and also control temperature from a dc motor with use two fans who actived otomaticly for defend dc motor rotation speed stability. The sensor was used for detecting speed rotation in this research is Optocoupler sensor and the sensor was used for measuring and control dc motor temperatur is LM 35 sensor. And the main of control from all system is microcontroller type AT89S52. All the part from this research instrument are stand of from four basic of block that is Optocoupler sensor, LM35 sensor, ADC, and microcontroller. The instrument also have good carefullness in measuring with 0,498% error (speed rotation) and 0,841%

error (temperature). The weakness of this instrument is instrument just can measure dan control rotation speed and temperature from a dc motor. Temperature who can be measured from -55 ºC to +150 ºC (from max range LM35 temperature sensor).


(14)

BAB I PENDAHULUAN 1.1.LATAR BELAKANG

Motor arus searah (motor dc) telah ada selama lebih dari seabad, semenjak Hans Christian Oersted (1777-1851 orang Denmark) menemukan adanya medan magnet disekitar arus listrik. Motor merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik inilah yang digunakan misalnya, memutar fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Motor digunakan juga di rumah seperti menggerakkan mixer, bor listrik, fan angin, bahkan sebagian besar mainan anak-anak pun menggunakan motor. Di industri motor disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri, tetapi kebanyakan alat-alat tersebut tidak dapat bertahan lama, karena sifat dari motor adalah apabila motor beroperasi secara terus menerus maka temperatur dari motor juga akan terus meningkat. Apabila motor telah mencapai temperatur yang tinggi dan motor terus digunakan maka akan membuat kinerja kecepatan motor akan menurun dan tidak efektif lagi serta dapat menimbulkan kerusakan.

Sudah tentu hal itu akan sangat merugikan manusia apabila alat tersebut rusak dan membutuhkan biaya yang mahal untuk memperbaikinya atau rusak dan terbuang sia-sia. Oleh sebab itu diperlukan suatu cara yang dapat mengontrol kecepatan putar dan temperatur motor dc dengan baik agar motor dapat beroperasi lebih lama dan dapat bekerja secara efektif serta tanpa harus takut motor tersebut kecepatannya menurun dan panas atau bekerja pada temperatur yang tinggi

Berdasarkan sifat motor dc ini maka penulis mencoba merancang suatu alat dan melakukan penelitian terhadap pengontrol temperatur motor dc untuk mempertahankan kestabilan kecepatan motor dc berbasis mikrokontroller AT89S52. Alat ini akan mengukur dan mengontrol kecepatan putar dan temperatur motor dc, hasil pengukuran ditampilkan pada display. Alat ini juga dilengkapi dengan


(15)

dua buah kipas dengan sistem otomatis, sistem ini dimaksudkan untuk mengontrol suhu motor agar tetap stabil sehingga tidak mengganggu kecepatan putar motor (kecepatan motor juga stabil). Disaat suhu mulai naik maka kipas akan beropersi untuk mempertahankan suhu yang diinginkan dan kipas akan berhenti beroperasi setelah mencapai suhu yang diinginkan.

Dengan demikian diharapkan penelitian ini dapat bermanfaat, karena akhir dari penelitian ini nantinya akan menghasilkan suatu alat pengukuran dan pengontrolan motor dc agar penggunaan motor dapat dikontrol dengan baik, beroperasi lebih lama dan bekerja secara efektif tanpa harus takut terjadinya kerusakan pada motor.

1.2. BATASAN MASALAH

Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah : 1. Penelitian ini difokuskan pada alat yang mampu mengukur dan mengontrol

kecepatan putar dan temperatur motor dc secara otomatis. 2. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S52.

3. Sensor kecepatan putar yang digunakan adalah sensor optocoupler. 4. Sensor suhu yang digunakan sensor LM 35.

5. Motor yang digunakan adalah jenis motor dc 12 volt tanpa beban.

6. Untuk menampilkan kecepatan putar dan temperatur motor dc digunakan LCD 2x16.

1.3 TUJUAN PENULISAN

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Studi terhadap suatu alat yang dapat mengontrol temperatur motor dc untuk mempertahankan kestabilan motor dc berbasis mikrokontroler AT89S52. 2. Untuk mengetahui pengaruh temperatur dengan kecepatan putar motor.

3. Untuk mengetahui keefektifan sistem pengontrolan temperatur motor dc untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar motor.

4. Untuk mengetahui keefektifan sensor LM35 dalam mengukur suhu dan sensor Optocoupler dalam mengukur kecepatan putar motor .


(16)

1.4. MANFAAT PENELITIAN

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Meningkatkan pemahaman terhadap karakteristik sensor kecepatan putar Optocoupler dan sensor suhu LM35, ADC dan memperluas aplikasi mikrokontroler.

2. Sebagai informasi bagaimana dasar membangun sebuah instrumen yang mampu mengukur dan mengontrol motor dc.

3. Mempermudah dalam hal pengukuran kecepatan putar dan temperatur motor dc serta pengontrolan temperatur pada motor dc.

1.6. TEMPAT PENELITIAN

LABORATORIUM INSTRUMENTASI DIGITAL FMIPA USU, MEDAN.

1.7. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat pengontrol kecepatan putar dan temperatur motor dc berbasis mikrokontroller AT89S52, maka penulis menulis laporan ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.

BAB II. LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan. Teori pendukung itu antara lain tentang motor, motor dc, sensor optocoupler, sensor LM 35, mikrokontroler AT89S52 (hardware dan software), ADC 0804, LCD, relay, serta cara kerja dari sensor optocoupler, sensor LM 35, ADC 0804 dan relay.


(17)

BAB III. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dan system kerja dari masing-masing rangkaian, bahasa program yang digunakan, dan program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S52.

BAB IV. ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktipkan rangkaian, dan penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler AT89S52.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.


(18)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Motor

Motor merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik inilah yang digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya menggerakkan pompa, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Motor juga banyak digunakan untuk keperluan rumah seperti menggerakkan mixer, bor listrik, kipas angin angin dan lain-lain. Di industri motor bahkan disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

2.2 Motor DC

Motor arus searah (motor dc) adalah salah satu jenis motor yang telah ada selama lebih dari seabad. Keberadaan motor dc telah membawa perubahan besar sejak dikenalkan motor induksi yang nama lain dari motor listrik arus bolak balik (ac) karena motor dc mempunyai keunggulan dalam kemudahan untuk mengatur dan mengontrol kecepatan dibandingkan motor ac (motor bolak-balik yang bekerja memerlukan suplay tegangan bolak balik ). Motor dc dapat berfungsi sebagai motor apabila didalam motor listrik tersebut terjadi proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik. Motor dc itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Pada motor dc kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).


(19)

Gambar 2.1 Bagian – bagian Motor dc

Bagian – bagian motor dc secara umum, yaitu : 1. Badan Mesin

Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik. Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.

2. Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet

Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun aliran fluks magnet dari kutub utara melalui celah udara yang melewati badan mesin.

3. Sikat-sikat

Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses komutasi. 4. Komutator

Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.

5. Jangkar

Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetik dengan maksud agar kumparan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar ggl induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.


(20)

6. Belitan jangkar :

Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah, berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.

2.2.1. Jenis – Jenis Motor dc

Secara umum motor dc dibagi atas 2 (dua) macam, yaitu ;

1. Motor DC dengan sikat yang berfungsi sebagai pengubah arus pada kumparan sedemikian rupa sehingga arah putaran motor akan selalu sama. 2. Motor DC tanpa sikat menggunakan semi konduktor untuk merubah

maupun membalik putarannya untuk menggerakkan motor, tingkat kebisingan motor jenis ini rendah karena putarannya halus.

Hal-hal dasar yang dapat menurunkan efisiensi kerja motor dc:

1. Kelebihan supplay tegangan kerja dari batas maksimum motor dc 2. Pemanasan terhadap mesin sehingga akan menaikkan temperatur motor 3. Pembebanan diluar maksimum motor

4. Menurunkan efisiensi dari motor itu sendiri, biasanya karena proses penggulungan ulang motor.

Sifat umum dari motor dc

Apabila motor beroperasi secara terus menerus maka temperatur dari motor juga akan terus meningkat. Apabila motor telah mencapai temperatur yang tinggi dan motor terus digunakan maka akan membuat kinerja kecepatan motor akan menurun dan tidak efektif lagi serta dapat menimbulkan kerusakan.

Ini dapat dilihat pada hubungan resistansi pada kawat kumparan/lilitan motor dengan temperatur , yaitu :

R = Ro ( 1+ α T ) Dimana :

R = Resistansi konduktor pada temperatur t Ro = Resistansi konduktor pada suhu referensi α = koefisien temperatur dari resistansi T = perubahan suhu (oC)


(21)

Apabila temperatur kawat lilitan/kumparan pada motor semakin panas maka akan menaikkan resistansi pada kawat tersebut, yang berarti naiknya resistansi pada kawat meyebabkan penurunan arus pada motor. Penurunan arus inilah yang akan menyebabkan adanya daya terdisipasi (energi yang hilang) menjadi panas. Karena terjadinya kehilangan energi itulah yang menyebabkan pemanasan terhadap motor sehingga akan menaikkan temperatur motor yang menurunkan efisiensi dari kerja motor itu sendiri.

Pengaruh panas pada motor dc

Panas yang berlebihan akan menyebabkan penurunan kondisi atau kerusakan pada motor , sehingga mengurangi umur pakai. Secara umum dikatakan bahwa setiap penambahan temperatur 10 oC pada motor dengan waktu lama atau terus menerus, mengakibatkan umur motor berkurang setengahnya.

Contoh:

Sebuah motor jika dioperasikan pada temperatur normal diperkirakan mencapai umur 20 tahun. Tapi jika motor harus beroperasi 10 oC diatas normal, maka umurnya menjadi 1/2 X 20 tahun. Jika motor harus beroperasi 40 oC diatas normal, maka umurnya menjadi 1/16 x 20 tahun. Dari hasil survei, kerusakan pada motor 60 % dikarenakan overheating.

Motor dc banyak sekali dipakai dalam kehidupan sehari-hari seperti pemutar kaset, pemutar piringan magnetik di harddisk komputer, kipas pendingin komputer, dan lain-lain bahkan mainan anak-anak menggunakan motor dc, sedangkan untuk keperluan-keperluan yang berdaya besar, motor dc masih dipakai misalkan pada elevator, conveyor yang digunakan dipabrik-pabrik.

2.2.2 Prinsip kerja Motor DC

Daerah kumparan medan yang yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi dan daerah tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini :


(22)

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor dc

Dengan mengacu pada hukum kekekalan energi :

Proses energi listrik = energi mekanik + energi panas + energi didalam medan magnet Maka dalam medan magnet akan dihasilkan kumparan medan dengan kerapatan fluks sebesar B dengan arus adalah I serta panjang konduktor sama dengan L maka diperoleh gaya sebesar F, dengan persamaan sebagai berikut :

F = B I L (2.1)

dengan : F = Gaya magnet pada sebuah arus (Newton) B = Medan magnet (Tesla)

I = Arus yang mengalir (Ampere) L = Panjang konduktor (meter)

Arah dari gaya ini ditentukan oleh aturan kaidah tangan kiri, adapun kaidah tangan kiri tersebut adalah sebagai berikut :

Gambar 2.3 Kaidah Tangan Kiri

Ibu jari sebagai arah gaya ( F ), telunjuk jari sebagai fluks ( B ), dan jari tengah sebagai arus ( I ). Saat gaya ( F ) tersebut dibandingkan, konduktor akan bergerak didalam kumparan medan magnet dan menimbulkan gaya gerak listrik yang


(23)

merupakan reaksi lawan terhadap tegangan sumber. Agar proses perubahan energi mekanik tersebut dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar dari pada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

2.3 Sensor Optocoupler

Optocoupler diartikan sebagai Opto (Optic) dan Coupler (Penghubung). Jadi optocoupler adalah suatu komponen penghubung (coupling) yang bekerja berdasarkan picu dari cahaya optik. Optocoupler menggabungkan LED IR dan phototransistor dalam satu kemasan. Pada optocoupler terdiri dari dua bagian, yaitu bagian transmitter dan receiver. Transmitter biasanya dibangun dari sebuah led infra merah, untuk memperoleh ketahanan yang lebih baik terhadap cahaya tampak dari pada jika menggunakan LED biasa. Receiver dibangun dengan dasar komponen phototransisitor, yang akan menghasilkan bias maju/ON bila mendapat cahaya (infra merah) dari transmitter dan sebaliknya menghasilkan cutoff/OFF bila tidak mendapat cahaya (infra merah) dari LED transmitter

(a)       (b) 

Gambar 2.4 (a) Skematik Optocoupler (b) Bentuk Fisik Optocoupler


(24)

Bagian-bagian optocoupler:

1. Led inframerah yang berfungsi sebagai transmitter

Sinar infra merah termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang. Sinar ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang gelombang berkas cahaya yang terlalu panjang bagi tanggapan mata manusia. Sifat-sifat cahaya infra merah:

1. tidak tampak manusia

2. tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang

Led inframerah adalah suatu bahan semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik (cahaya yang hanya terdiri atas satu warna dan satu panjang gelombang) yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Pengembangan led inframerah dimulai dengan alat inframerah dibuat dengan galliumarsenide. Cahaya infra merah pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio, dengan kata lain infra merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang, yaitu sekitar 700 nm sampai 1 mm.

Gambar 2.5 Led Inframerah

Cahaya led inframerah timbul sebagai akibat penggabungan elektron dan hole pada persambungan antara dua jenis semikonduktor dimana setiap penggabungan disertai dengan pelepasan energi. Pada penggunaannya led inframerah ini merupakan komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra merah dengan konsumsi daya sangat kecil. Led inframerah dapat diaktifkan dengan tegangan dc untuk transmisi atau sensor jarak dekat, dan dengan tegangan ac (30–40 KHz) untuk transmisi atau sensor jarak jauh.


(25)

Karakteristik dari LED Infra merah:

1.Dapat dipakai dalam waktu yang sangat lama. 2.Membutuhkan daya yang kecil.

3.Tidak mudah panas.

4.Dapat digunakan dalam jarak yang lebar.

2. Fototransistor yang berfungsi sebagai receiver

Receiver yang digunakan oleh sensor infra merah adalah jenis fototransistor, yaitu jenis transistor bipolar yang menggunakan kontak (junction) base-collector untuk menerima atau mendeteksi cahaya dengan gain internal yang dapat menghasilkan sinyal analog maupun digital. Fototransistor ini akan mengubah energi cahaya menjadi arus listrik dengan sensitivitas yang lebih tinggi dibandingkan fotodioda ,tetapi dengan waktu respon yang secara umum akan lebih lambat daripada fotodioda. Hal ini terjadi karena transistor jenis ini mempunyai kaki basis terbuka untuk menangkap sinar,dan elektron yang ditimbulkan oleh foton cahaya pada junction ini di-injeksikan di bagian basis dan diperkuat dibagian kolektornya.

Gambar 2.6 Fototransistor

Pada fototransistor, jika kaki basis mendapat sinar maka akan timbul tegangan pada basisnya dan akan menyebabkan transistor berada pada daerah jenuhnya(saturasi), akibatnya tegangan pada kaki kolektor akansama dengan ground (Vout=0 V). Sebaliknya jika kakibasis tidak mendapat sinar, tidak cukup tegangan untuk membuat transistor jenuh, akibatnya semua arus akan dilewatkan ke keluaran (Vout=Vcc).


(26)

Foto transistor memiliki karakteristik : 1.Pendeteksi jarak dekat Infra merah.

2.Dapat dikuatkan sampai 100 sampai 1500. 3.Respon waktu cukup cepat.

4.Dapat digunakan dalam jarak lebar.

5.Dapat dipasangkan dengan (hampir) semua penghasil cahaya atau cahaya yang dekat dengan inframerah, seperti Led inframerah, Neon, Fluorescent, lampu bohlam, cahaya laser dan api.

6.Mempunyai karakteristik seperti transistor, kecuali bagian basis digantikan oleh besar cahaya yang diterima.

Ditinjau dari penggunaannya, Optocoupler dapat digunakan untuk mendeteksi adanya nya penghalang antara transmitter dan receiver dengan cara bagian tengah (antara Led Inframerah dan phototransistor) diberi suatu penghalang. Contoh aplikasinya yaitu Optocoupler dengan piringan berlubang untuk deteksi kecepatan putar motor, sistem deteksi lubang penanda disket pada disk drive komputer, dan sistem limit switch pada printer dan lain-lain.

2.3.1 Prinsip kerja Optocoupler

Proses terjadinya pancaran cahaya pada LED infra merah dalam optocoupler yaitu disaat dioda menghantarkan arus, elektron lepas dari ikatannya karena memerlukan tenaga dari catu daya listrik. Setelah elektron lepas, banyak elektron yang bergabung dengan lubang yang ada di sekitarnya (memasuki lubang lain yang kosong). Pada saat memasuki lubang yang lain, elektron melepaskan tenaga yang akan diradiasikan dalam bentuk cahaya, sehingga dioda akan menyala atau memancarkan cahaya pada saat dilewati arus. Cahaya infra merah yang terdapat pada optocoupler tidak perlu lensa untuk memfokuskan cahaya karena dalam satu kemasan mempunyai jarak yang dekat dengan penerima cahaya infra merah yaitu fototransistor. Fototransistor memiliki sambungan kolektor–basis yang besar dengan cahaya infra merah, karena cahaya ini dapat membangkitkan pasangan lubang elektron. Dengan diberi prasikap maju, cahaya yang masuk akan menimbulkan arus pada kolektor. Fototransistor merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai detektor cahaya infra merah. Detektor cahaya ini mengubah efek cahaya menjadi sinyal listrik


(27)

2.4 Sensor LM35

Sensor LM35 merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi suhu dengan cara mengubah besaran suhu menjadi besaran elektris dalam bentuk tegangan. Dikemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC) .

(a) (b)

Gambar 2.7 (a). Bentuk Fisik Sensor LM 35

(b). Konfigurasi Pin LM 35 Dilihat Dari Bagian Bawah

Sensor LM35 ini merupakan sensor yang banyak digunakan dalam melakukan pengukuran dan pengontrolan suhu, dikarenakan sensor LM35 ini memiliki keakuratan yang tinggi, kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain serta memiliki karakteristik sensor yang cukup baik.

Gambar 2.8 Karakteristik Sensor LM 35

Dimana karakteristik dari sensor LM 35 ini, yaitu:

1. Dapat dikalibrasi langsung ke dalam besaran Celcius karena sensor suhu jenis LM35 ini sudah difungsikan untuk mendeteksi besaran suhu dalam skala Celcius.


(28)

2. Memiliki sensitivitas suhu dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC , sehingga sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Karena itu LM35 tidak lagi memerlukan kalibrasi ekternal.

3. Memiliki tingkat kelinieran yang tinggi, yaitu suhu akan naik 1ºC setiap kenaikan 10 mV dan suhu akan turun setiap pengurangan 10mV.

4. Mudah dalam penempatan, yaitu pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula ditempatkan pada permukaan semen akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut.

5. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low self heating) yaitu kurang dari 0,5ºC,sehingga tingkat kesalahan dalam pembacaan suhu rendah.

6. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 7. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt dengan arus rendah yaitu 60 µA.

2.4.1 Prinsip Kerja LM35

LM35 merupakan IC yang digunakan sebagai sensor suhu. IC tersebut mengubah kondisi suhu lingkungan disekitarnya menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik keluaran LM35 ini memiliki nilai yang sebanding dengan suhu lingkungan dalam bentuk derajat celcius (ºC). Kerja dari sensor suhu LM35 ini adalah perubahan nilai tahanannya akan semakin besar apabila suhu lingkungannya semakin rendah dan nilai tahanannya akan menjadi kecil apabila suhu lingkungannya semakin tinggi. Maka adanya perubahan suhu akan menyebabkan nilai tahanan dari LM35 juga akan berubah. Pada saat LM35 aktif elektron-elektron pada pita valensi akan melakukan pergerakan dari katoda ke anoda sehingga menimbulkan perbedaan potensial. Perbedaan potensial inilah yang menjadi tegangan keluaran dari LM35. Dimana nilai tegangan LM35 akan semakin besar jika nilai suhu besar sebaliknya nilai tegangan LM35 akan semakin kecil jika nilai suhu yang dibaca kecil. LM35 memiliki tingkat kelinieran yang tinggi dimana kenaikan 1ºC akan menghasilkan tegangan sebesar 10mV atau 10 mVolt/ºC.


(29)

2.5. ADC (Analog to Digital Converter)

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital. Proses pengubahan ini dikenal juga dengan nama sistem akusisi data. ADC merupakan piranti masukan, artinya mikrokontroler mendapatkan data dari ADC. ADC memerlukan sinyal write dan read. Sinyal write digunakan sebagai perintah bagi ADC untuk memulai konversi. A/D Converter ini dapat dipasang sebagai pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor ke konfigurasi digital yang akan diumpankan ke suatu sistem minimum. Terdapat 4 macam ADC yang memenuhi standar industri, yaitu integrating, tracking, flash/paralel. dan successive approximation

Menurut cara pengkonversiannya, ADC dapat dikelompokkan dalam beberapa jenis yaitu:

1. Tipe integrating

Tipe integrating menawarkan resolusi tertinggi dengan biaya terendah. ADC tipe ini tidak dibutuhkan rangkaian sample hold. Tipe ini memiliki kelemahan yaitu waktu konversi yang agak lama, biasanya beberapa milidetik.

2. Tipe tracking

Tipe tracking menggunakan prinsip up down counter (pencacah naik dan pencacah turun). Binary counter (pencacah biner) akan mendapat masukan clock secara kontinyu dan hitungan kan bertambah atau berkurang tergantung pada kontrol dari pencacah apakah sedang naik (up counter) atau sedang turun (down counter). ADC tipe ini tidak menguntungkan jika dipakai pada sistem yang memerlukan rangkaian sample hold. ADC tipe ini sangat tergantung pada kecepatan clock pencacah, semakin tinggi nilai clock yang digunakan, maka proses konversi akan semakin singkat.

3. Tipe flash/ paralel

Tipe ini dapat menunjukkan konversi secara lengkap pada kecepatan 100 MHz dengan rangkaian kerja sederhana. Sederetan tahanan mengatur masukan inverting dari tiap-tiap konverter menuju tegangan yang lebih tinggi dari


(30)

konverter sebelumnya jadi untuk tegangan masukan Vin denagn full scale range, komparator dengan bias di bawah Vin akan mempunyai keluaran rendah. Keluaran komparator ini tidak dalam bentuk biner murni. Suatu dekoder dibutuhkan untuk membentuk suatu keluaran yang biner. Beberapa komparator berkecepatan tinggi, dengan waktu tunda (delay) kurang dari 6 ns banyak digunakan karena itu dihasilkan kecepatan konversi yang sangat tinggi. Jumlah komparator yang dibutuhkan untuk suatu konversi n bit adalah 2n-1. 4. Tipe successive approximation convertion

Tipe successive approximation convertion merupakan suatu konverter yang paling sering ditemukan dalam dasar perangkat keras yang menggunakan ADC. Tipe ini memiliki kecepatan konversi cukup tinggi meskipun dari segi harga relatif mahal. Prinsip kerja konverter tipe ini adalah menggunakan nilai digital terhadap nilai tegangan analog yang dikonversikan.

Jenis ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis successive approximation convertion (SAR) atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat . IC ADC 0804 merupakan salah satu dari sekian banyak pengubah data analog menjadi data digital

Jenis 0804 ini merupakan ADC yang simpel dan mudah digunakan .IC ADC 0804 ini mempunyai 20 pin dengan konfigurasi seperti gambar berikut :


(31)

Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan konversi, yaitu free running dan mode control. Pada mode free running, ADC akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan (continue). Prinsip yang kedua yaitu mode control, pada mode ini ADC baru akan memulai konversi setelah diberi instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa rendah kepada masukan WR sesaat, kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran INTR berlogika rendah. Pada penelitian ini, prinsip konversi yang digunakan adalah mode control.

Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu: 1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tagangan

analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian pengonversi. 2. Rangkaian Konversi A/D (plus rangkaian kontrolnya).

Gambar dibawah ini menggambarkan bagaimana aliran sinyal analog diubah ke sinyal digital.

Gambar 2.10 Diagram ADC Secara Umum

Rangkaian di atas dioperasikan sebagai berikut. Pertama, kontroler, dalam hal ini mikroprosesor / mikrokontroller menghubungi ADC dengan mengirim sinyal CE. Artinya, ADC diaktifkan. Kemudian SOC (start of conversion) dikirimkan sehingga ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan konversi ke digital.

Bila konversi selesai maka ADC akan mengirimkan tanda selesai EOC (end of conversion) yang artinya hasil konversi telah siap dibaca di (PB7-PB0). ). Program yang sesuai harus dibuat mengikuti prosedur seperti di atas. Artinya, program utama


(32)

mikroprosesor harus dimuati dengan suatu program loop tertutup dan menunggu tanda untuk membaca data dari ADC. Meski tanda ini tidak harus diperhatikan, tetapi berakibat data yang dipaksa dibaca akan sering invalid karena CPU tidak dapat membedakan keadaan ambang (ketika ADC tengah melakukan konversi) dengan keadaan data siap (valid). Agar lebih efektif, fungsi interrupt harus diaktifkan untuk menghindari terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu ADC siap. Dengan demikian CPU hanya akan membaca data bila mendapatkan interrupt.

Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk menangkap dan mengkonversi sinyal. Seberapa lama ADC dapat sukses mengkonversi suatu nilai sangat tergantung dari kemampuan sampling dan konversi dalam domain waktu. Makin cepat prosesnya, makin berkualitas pula ADC tersebut. Karena inilah maka karakteristik ADC yang paling penting adalah waktu konversi (conversion time). Namun demikian, kemampuan riil ADC dalam kontrol loop tertutup dalam sebuah sistem lengkap justru sangat dipengaruhi oleh kemampuan kontroler atau prosesor dalam mengolah data input-output secara cepat, dan bukan hanya karena kualitas ADC-nya.

2.6 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah single chip yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan dirancang khusus untuk aplikasi kontrol serta dilengkapi dengan ROM, RAM dan fasilitas I/O pada satu chip. Mikrokontroler merupakan suatu hasil dari pekembangan teknologi semikonduktor yang menghasilkan suatu chip dengan kemampuan komputasi yang sangat cepat dengan bentuk yang kecil dan harga yang murah. Mikrokontroler terus berkembang dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan pasar terhadap alat-alat elektronik dengan perangkat cerdas, cepat sebagai pengontol dan pemprosesan data.

2.6.1 Mikrokontroler AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 adalah salah satu anggota dari keluarga MCS-51 seri 8052 merupakan pengembangan dari seri 8051,dirancang oleh atmel yang paling banyak digunakan karena dilengkapi dengan internal 8 Kbyte Flash PEROM


(33)

(Programmable and Erasable Read Only Memory), yang memungkinkan memori program untuk dapat diprogram berkali-berkali (1000 siklus baca/tulis).

Gambar 2.11 Blok Diagram Fungsional AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. Read Only Memory (ROM) sejumlah 8 kilobyte

ROM atau Read Only Memory merupakan memori penyimpanan data yang isinya tidak dapat diubah atau dihapus (hanya dapat dibaca). ROM biasanya diisi dengan program untuk menjalankan mikrokontrolersetelah power dinyalakan dan berisi data-data konstanta /kode yang diperlukan oleh program. Kapasitas memori yang disediakan oleh AT89S52 ini adalah 8 kilobyte

2. Read Only Memory (RAM) sejumlah 256 byte

RAM atau Random Access Memory merupakan memori penyimpanan data yang isinya dapat diubah atau dihapus .RAM biasanya berisi data-data variabel dan register. Data yang tersimpan pada RAM bersifat volatile (hilang jika catu daya yang terhubung dimatikan/diputukan.


(34)

3. Empat buah port I/O, yang masing masing terdiri dari 8 bit

I/O (Input/Output) port merupakan sarana yang dipergunakan oleh mikrokontroler untuk mengakses peralatan-peralatan lain, berupa pin-pin yang dapat berfungsi untuk mengeluarkan data-data digital atau berfungsi untuk menginput data .Selain itu, dapat digunakan sebagai terminal komunikasi paralel, serta komunikasi serial (pin10 dan 11).

4. Tiga buah 16 bit timer/counter/time/

16 bit (2 byte) timer/counter merupakan salah satu register khusus yang berfungsi sebagai pencacah/penghitung eksekusi program mikrokontroler.

5. Interface komunikasi serial

Interface komunikasi serial merupakan suatu fungsi port yang terdapat dalam mikrokontroler dalm melakukan antarmuka (interface) secara serial yaitu pada P3.0 dan P3.1.

6. Memiliki kemampuan Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Arithmetic and Logic Unit (ALU) memiliki kemampuan mengerjakan roses-proses arimatika (penjumlahan,pengurangan,pengalian,pembagian) dan operasi logika (AND,OR,XOR,NOT) terhadap bilangan bulat 8 atau 16 bit.

Arsitektur hardware mikrokontroler AT89S52 dari perspektif luar atau biasa disebut pinout digambarkan pada gambar di bawah ini:


(35)

Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang ada pada mikrokontroler AT89S51 :

a. Port 0 (Pin 39 – Pin 32)

Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada disain yang minimum (sederhana), port 0 digunakan sebagai port Input/Output (I/O). Sedangkan pada disain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan address (alamat) yang di-multiplex.

b. Port 1 (Pin 1 – Pin 8)

Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa, pada kaki ke 6, ke 7 dan ke 8 terdapat Mosi, Miso dan Sck sebagai masukan dari ISP Programmer yang terhubung ke komputer. Tanpa adanya port ini maka mikrokontroler tidak dapat diprogram oleh ISP Programmer.

c. Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Merupakan dual-purpose port. Pada disain minimum digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Sedangkan pada disain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address (alamat).

d. Port 3 (Pin 10 – pin 17)

Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O (Input/Output), port 3 juga mempunyai fungsi khusus. Fungsi khusus tersebut diperlihatkan pada tabel 2.1. Port 3 terdapat pada pin 10-17.

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port 3 No. Pin Port Pin Nama Port Fungsi

10 P3.0 RXD Menerima data untuk port serial 11 P3.1 TXD Mengirim data untuk port serial 12 P3.2 INT 0 Interrupt 0 eksternal

13 P3.3 INT 1 Interrupt 1 eksternal 14 P3.4 T0 Timer 0 input eksternal 15 P3.5 T1 Timer 1 input eksternal

16 P3.6 WR Memori data eksternal writestrobe 17 P3.7 RD Memori data eksternal readstrobe e. PSEN (pin 29)

PSEN (Program Store Enable) adalah sinyal kontrol yang mengizinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan “0” (LOW) pada tahap fetch (penjemputan)


(36)

instruksi. PSEN akan selalu bernilai “1” (HIGH) pada pembacaan program memori internal.

f. ALE (pin 30)

ALE (Address Latch Enable) digunakan untuk men-demultiplex address (alamat) dan data bus. Ketika menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai address (alamat) dan data bus. Pada setengah paruh pertama memori cycle ALE akan bernilai “1” (HIGH) sehingga mengizinkan penulisan address (alamat) pada register eksternal. Dan pada setengah paruh berikutnya akan bernilai “1” (HIGH) sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus.

g. EA (pin 31)

EA (External Access) pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem di-reset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal.

h. RST (pin 9)

Jika pada pin ini diberi input “1” (HIGH) selama minimal 2 cycle, maka sistem akan di-reset ( kembali ke awal )

i. On-Chip oscillator

AT89S52 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja jika didrive menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada AT89S52 ini adalah 12 MHz. On-Chip Oscillator pada AT89S52 terdiri dari XTAL1 (pin 19) input untuk clock internal dan

XTAL2 (pin 18) output dari osilator.

j. Koneksi power

AT89S52 beroperasi pada tegangan 5 volt. Pin Vcc terdapat pada pin 40, sedangkan pin Gnd (ground) terdapat pada pin 20.

Intruksi-instruksi dalam mikokontroler

Intruksi-instruksi yang dimaksud merupakan seperangkat intruksi yang disusun menjadi sebuah program untuk memerintahkan microcomputer melakukan suatu pekerjaan. Sebuah instruksi selalu berisi kode operasi (op-code), kode pengoperasian inilah yang disebut dengan bahasa mesin yang dapat dimengerti oleh mikrokontroller.


(37)

Instruksi-instruksi yang digunakan dalam memprogram suatu program yang diisikan pada AT89S52 adalah instruksi bahasa pemograman assembler.

2.6.2 Instruksi Transfer Data

Instruksi transfer data terbagi menjadi dua kelas operasi sebagai berikut :

• Transfer data umum ( General Purpose Transfer ), yaitu : MOV, PUSH dan POP.

• Transfer spesifik akumulator ( Accumulator Specific Transfer ), yaitu : XCH, XCHD, dan MOVC.

Instruksi transfer data adalah intruksi pemindahan /pertukaran data antara operand sumber dengan operand tujuan. Operand-nya dapat berupa register, memori atau lokasi suatu memori. Penjelasan instruksi transfer data tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.

MOV : Transfer data dari Register satu ke Register yang lainnya, antara Register dengan Memory.

PUSH : Transfer byte atau dari operand sumber ke suatu lokasi dalam stack yang alamatnya ditunjuk oleh register penunjuk.

POP : Transfer byte atau dari dalam stack ke operand tujuan.

XCH : Pertukaran data antara operand akumulator dengan operand sumber.

XCHD : Pertukaran nibble orde rendah antara RAM internal ( lokasinya ditunjukkan oleh R0 dan R1 )

MOVC : Pertukaran data dengan menjumlahkan isi data pointer dengan isi akumulator

2.6.3 Instruksi Aritmatik

Operasi dasar aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian dimiliki oleh AT89S52 dengan mnemonic : INC, ADD, SUBB, DEC, MUL dan DIV. Penjelasan dari operasi mnemonic tersebut dijelaskan sebagai berikut : INC : Menambah satu isi sumber operand dan menyimpan hasilnya ke operand

tersebut

ADD : Penjumlahan antara akumulator dengan sumber operand dan hasilnya disimpan di akumulator


(38)

SUBB : Pengurangan akumulator dengan sumber operand, hasilnya disimpan dalam operand tersebut.

DEC : Mengurangi sumber operand dengan 1. dan hasilnya disimpan pada operand tersebut.

MUL : Perkalian antara akumulator dengan Register B.

DIV : Pembagian antara akumulator dengan Register B dan hasilnya disimpan dalam akumulator, sisanya di Register B.

2.6.4. Instruksi Logika

Mikrokontroller AT89S52 dapat melakukan operasi logika bit maupun operasi logika byte. Operasi logika tersebut dibagi atas dua bagian yaitu :

• Operasi logika operand tunggal, yang terdiri dari CLR, SETB, CPL, RL, dan RR.

• Operasi logika dua operand seperti : ANL, ORL, dan XRL.

Operasi yang dilakukan oleh AT89S52 dengan pembacaan instruksi logika tersebut dijelaskan dibawah ini :

CLR : Menghapus byte atau bit menjadi nol. SETB : Membuat bit menjadi satu.

CPL : Mengkomplemenkan akumulator. RL : Rotasi akumulator 1 bit ke kiri. RR : Rotasi akumulator 1 bit ke kanan.

ANL : Meng-AND kan data bit secara langsung dengan isi akumulator. ORL : Meng-OR kan data bit secara langsung dengan isi akumulator. XRL : Meng_XOR kan data bit secara langsung dengan isi akumulator.

2.6.5 Instruksi Percabangan

Instruksi percabangan terdiri dari (3) tiga kelas operasi yaitu :

• Lompatan tidak bersyarat ( Unconditional Jump ) seperti : SJMP, AJMP, LJMP

• Lompatan bersyarat ( Conditional Jump ) seperti : JB, JNB, JZ, JNZ, JC, JNC, CJNE, dan DJNZ.


(39)

Penjelasan dari instruksi diatas sebagai berikut :

SJMP : Lompatan untuk percabangan dengan jangkauan maksimum 1 byte AJM : Lompatan untuk percabangan maksimum 2 Kbyte.

LCALL : Pemanggilan subroutine yang mempunyai alamat antara 2 Kbyte – 64 Kbyte.

JB : Percabangan yang akan lompat ke label atau ke alamat yang dituju jika dalam keadaan bit.

JNB : Percabangan yang akan lompat ke label atau ke alamat yang dituju jika dalam keadaan tidak bit.

JZ : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah nol. JNZ : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah tidak nol. JC : Percabangan terjadi jika CF (Carry Flag) diset “1”.

JNC : Percabangan terjadi jika CF (Carry Flag) diset “0”.

CJNE : Operasi perbandingan operand pertama dengan operand kedua, jika tidak sama akan dilakukan percabangan.

DJNZ : Mengurangi nilai operand sumber dan percabangan akan dilakukan apabila isi operand tersebut tidak nol.

RET : Kembali ke subroutine.

RETI : Kembali ke program interupsi utama

2.7 Liquid Crystal Display (LCD)

LCD merupakan salah satu komponen yang banyak dipilih untuk dipergunakan sebagai tampilan karena kemudahannya dalam mengatur tampilan agar lebih menarik. Salah satu contoh LCD yang banyak digunakan yaitu LCD M1632 (LCD 2x16).


(40)

LCD display module M1632 terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/ angka dua baris, masing – masing baris bisa menampung 16 huruf/ angka.

Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD. Dengan demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lainnya cukup mengirimkan kode – kode ASCII dari informasi yang ditampilkan .

Spesifikasi LCD M1632, yaitu ; a. Tampilan 16 karakter2 baris.

b. RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit mikroprosesor.

c. Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan (display clear), posisi kursor awal (cursor home), tampilan karakter kedip (display character blink), pengeseran krusor (cursor shift) dan penggeseran tampilan (display shif).

d. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan. e. Catu daya tunggal +5 volt.

2.8 Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relai merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk


(41)

mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya

Gambar 2.14 Relay

Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman. Relay merupakan komponen yang menggunakan prinsip kerja medan magnet untuk menggerakan saklar. Saklar ini digerakkan oleh magnet yang dihasilkan oleh kumparan didalam relay yang dialiri arus listrik. Susunan relay sederhana adalah sebagai berikut.

Gambar 2.15 Susunan Relay Sederhana

Relay adalah suatu komponen elektronika yang akan bekerja bila ada arus yang melalui kumparannya. Sebuah relay terdiri dari kumparan yang dililitkan pada inti besi dan kontak-kontak penghubung. Apabila kumparan yang melilit inti besi dilalui arus listrik maka akan menimbulkan induksi medan magnet, dan induksi ini akan menarik kontak-kontak penghubung relay.


(42)

1. Kontak NC (Normally Close),

Kontak penghubung dalam kondisi menutup atau terhubung bila relay tidak mendapat masukan tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung menjadi terbuka (kondisi awal sebelum diaktifkan close).

2. Kontak NO (Normally Open).

Kontak penghubung dalam kondisi terbuka bila relay tidak mendapat tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi tegangan yang mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung menjadi tertutup atau terhubung.(kondisi awal sebelum diaktifkan open)


(43)

BAB III

PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT 3.1 Diagram blok

Alat pengontrolan temperatur motor dc untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar motor yang akan dirancang pada penelitian ini, berfungsi untuk mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor agar penggunaan motor dapat dikontrol dengan baik, beroperasi lebih lama dan bekerja secara efektif serta tanpa harus takut terjadinya kerusakan pada motor karena motor tersebut beroperasi dengan temperatur yang tinggi.

Berdasarkan cara kerja dan fungsinya alat ini dibagi atas beberapa bagian/ blok. Berikut ini disajikan diagram blok rancangan penelitian dan penjelasan masing-masing blok.

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

ntuk dapat mengukur kecepatan motor dc digunakan sensor perpaduan antara infra m

U

erah dan fototransistor yaitu sensor optocoupler. Sensor optocoupler sebagai pendeteksi celah pada piringan. Sensor optocoupler sebagai pendeteksi celah pada


(44)

piringan yang digerakkan oleh motor. Output sensor optocoupler dirancang berupa data digital melalui rangkaian pengkondisi sinyal agar kompatibel dan dapat diproses lebih lanjut oleh mikrokontroler dan akan ditampilkan pada LCD (baris kedua) sebagai nilai kecepatan putar motor.

Sensor kecepatan akan memberikan data yang akan dimasukan ke mikrok

pabila temperatur dari motor meningkat atau berada lebih besar atau sama dengan

emikian diharapkan alat ini dapat mempermudah kita dalam hal mengu

ontroler, sensor suhu juga akan memberikan data temperatur motor dc. Keluaran sensor suhu akan dirangkaikan pada masukan ADC, dalam ADC ini data dari sensor yang berupa data tegangan analog akan di ubah menjadi data bentuk digital. Data temperatur dan kecepatan putar yang masuk ke mikrokontroler akan diolah oleh mikrokontroler dan kemudian data temperatur ditampilkan ke LCD (baris kedua). Kipas 1 dan kipas 2 bekerja secara otomatis (hidup/mati) oleh mikrokontroler sesuai dengan pengaturan batas temperatur. Kipas 1 diletakkan pada bagian depan motor dc dan kipas 2 diletakkan pada bagian kanan motor dc.

A

batas atas (batas atas diset 29 oC) maka kipas 1 dan kipas 2 diaktifkan oleh mikrokontroler sehingga kedua kipas pendingin beroperasi, apabila temperatur motor berada pada batas bawah (diset 28 oC) maka kipas 1 diaktifkan dan kipas 2 tidak diaktifkan sehingga hanya kipas 1 saja yang diaktifkan mikrokontroler, tetapi jika temperatur motor pada batas bawah tersebut (batas bawah diset 28 oC) dalam waktu 1(satu) menit belum turun menjadi temperatur < 28 oC maka kipas 1 dan kipas 2 akan aktif agar mempercepat turunnya temperatur motor menjadi < 28 oC serta apabila temperatur motor berada dibawah batas bawah (< 28 oC) maka kipas 1 dan kipas 2 tidak diaktifkan mikrokontroler sehingga kedua-dua kipas tidak beroperasi. Sehingga temperatur motor dapat dikontrol dan kecepatan putar motor dapat beroperasi dalam keadaan stabil .

Dengan d


(45)

(46)

Program diawali dengan start yang artinya program dimulai, kemudian program melakukan inisialisasi (inisialisasi untuk timer, kipas 1 dan kipas 2 serta untuk LCD). Program akan mengatur batas temperatur pada motor yaitu temperatur batas atas dan temperatur batas bawah. Setelah melakukan pengaturan pada temperatur motor, maka program akan melakukan perhitungan kecepatan putar motor, kemudian membandingkan apakah sudah 1 detik, jika tidak lanjutkan perhitungan kecepatan sampai 1 detik (agar kecepatan putar dapat membaca putaran motor per 1 detik (RPS), jika ya baca kecepatan, baca temperatur. Lalu program akan membandingkan batas temperatur (temperatur batas bawah diatur 28 oC, temperatur batas atas 29 oC). Apakah temperatur lebih kecil dari batas bawah? Jika ya, kipas 1 dan kipas 2 tidak diaktifkan (kipas1 dan kipas 2 dalam keadaan off), dan langsung mengupdate display. Jika tidak, program akan membandingkan lagi apakah temperatur lebih besar atau sama dengan batas atas? Jika ya, kipas 1 dan kipas 2 diaktifkan (kipas1 dan kipas 2 dalam keadaan on), dan langsung mengupdate display. Jika tidak, program akan mengaktifkan kipas 1 dan tidak mengaktifkan kipas 2 (kipas 1 on dan kipas 2 off), artinya suhu berada tidak lebih besar atau sama dengan batas atas dan tidak berada dibawah batas bawah, yaitu berada pada batas bawah, lalu membandingkan apakah keadaan kipas 1 on dan kipas 2 off sudah beroperasi selama 1 menit (waktu untuk peralihan keadaan kipas 1 on dan kipas 2 off menjadi kipas 1 dan kipas 2 on agar mempercepat temperatur turun menjadi < batas bawah) ? Jika ya, kipas 1 dan kipas 2 akan menjadi aktif dan langsung mengupdate display. Jika tidak program juga akan langsung mengupdate display (baik display untuk temperatur maupun display untuk kecepatan putar motor.

3.2 Sensor optocoupler

Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah sensor optocoupler. Sensor optocoupler adalah sensor kecepatan yang dapat mengukur kecepatan putar motor. Sensor ini merupakan perpaduan led inframerah (transmitter) dan fototransistor (receiver). Tujuan utama dari digunakan sensor optoupler dan piringan bercelah adalah untuk mendapatkan data kecepatan motor dc.


(47)

Gambar 3.2 Rangkaian Penguat Sinyal Optocoupler

Saat lubang terlewati sinar dari led inframerah dan diterima fototransistor, maka fototransistor akan saturasi dan saat sinar led inframerah tidak diterima fototransistor, maka fototransistor akan cut-off. Susunan rangakaian yang terdiri dari transistor C945 dan pemicu Schmitt (74LS14) digunakan sebagai pengkondisi sinyal agar keluaran menjadi sinyal persegi (high/low) yang kompatibel dengan mikrokontroler.

Dengan dibantu lempeng lingkaran yang diberi celah, sensor kecepatan akan menghasilkan pulsa high (1) jika terdapat lubang sebaliknya sensor kecepatan akan menghasilkan pulsa low (0) jika terdapat halangan ditengah-tengah sensor. Posisi sensor secara mekanis dapat dilihat pada gambar 3.3. Perlu diingat bahwa jumlah lubang yang dibuat akan mempengaruhi hasil pengukuran. Makin banyak lubang maka pembacaan akan makin akurat dan jika dikonversi ke RPS akan didapat hasil yang makin mendekati kondisi aslinya. Rangkaian Sensor Kecepatan berfungsi untuk

endeteksi jumlah putaran per detik. m


(48)

3.3 Sensor LM35

Sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah sensor LM35. Sensor LM35 dapat mengukur dan mengontrol suhu yang terdapat disekitarnya. Sensor ini mempunya 3 pin. Masing masing Pin mempunyai fungsi yaitu:

a. +Vs (4V – 20V)

b. Vout (-55 oC - +150 oC) c. Gnd

Gambaran umu ikut:

Gambar 3.4 Sensor LM35

ensor LM35 adalah sensor suhu yang cukup presisi. LM35 memiliki tingkat kelinie

bungkan ke Vcc 5V , dan gnd dihubungkan ke ground.

3.4 Rangkaian ADC

Rangkaian ADC ini berfungsi untuk merubah data analog yang dihasilkan oleh sensor suhu LM35 menjadi bilangan digital. Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler. Sehingga mikrokontroler dapat mengetahui besar suhu yang dihasilkan oleh sensor melalui tegangan keluaran yang dihasilkan oleh sensor yang di

m sensor efek suhu LM 35 dapat dilihat pada gambar ber

S

ran yang tinggi dimana kenaikan 1ºC akan menghasilkan tegangan sebesar 10mV atau 10 mVolt/ºC. Sehingga VLM35 = Suhu(ºC )* 10 mV. Jika LM35 membaca suhu 27 ºC maka tegangan keluaran LM35 sebesar 270 mV. dimana nilai tegangan LM35 akan semakin besar jika nilai suhu besar sebaliknya nilai tegangan LM35 akan semakin kecil jika nilai suhu yang dibaca kecil. Sehingga jika adanya perubahan suhu maka nilai tegangan LM35 juga akan mengalami perubahan. Jangkau suhu yang dapat dibaca LM35 yaitu dari -55 ºC sampai 150 ºC. Pada rangkaian, Vout dihubungkan dengan ADC , +Vs dihu


(49)

ubah menjadi data digital. Dengan demikian proses pengukuran suhu dapat dilakukan.

keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC. Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya,

adi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt. Gambar rangkaian ADC ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

LM

3

5

Gambar 3.5 Rangkaian ADC

Input ADC dihubungkan ke sensor suhu LM35, sehingga setiap perubahan tegangan pada sensor suhu LM35 akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt (7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga


(50)

3.5 Rangkaian mikrokontroller AT89S52

Rangkaian skematik dan layout PCB sistem minimum mikrokontroler T89S51 dapat dilihat pada gambar 3.6 di bawah ini:

A

Gambar 3.6. Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Pada rangkaian, Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S52 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S52 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai ultipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program ksternal. Pada Port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. yan dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up (penaik

ikrokontroller dapat mentrigger transistor. Pin 1 sampai adalah Port 1. Pin 21 sampai 28 adalah Port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah Port 3. m

e

Resistor 4k7 ohm

tegangan) agar output dari m 8


(51)

Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40

krokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.

Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 40 dan 20. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

3.6Rangkaian Relay

Relay berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkan atau mematikan peralatan elektronik (dalam hal ini kipas). Rangkaian relay pengendali

ipas tampak seperti gambar 3.7 berikut :

merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.

Untuk men-download file heksadesimal ke mi

k

Kipas 1

+

-4k7 C945

relay NO

NO NC

Gambar 3.7 Rangkaian Relay Pengendali Kipas

Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt.


(52)

Pada rangkaian ini untuk mengaktipkan atau menon-aktipkan relay digunakan transistor tipe NPN. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (C945) dan positif relay dihubungkan pada tegangan 12

ai Normali Close sudah mendapatkan lt. Sementara kaki-kaki relay yang berfungsi sebagai Normali open asih

idalam rangkaian berfungsi sebagai pull up ntuk menaikkan tegangan agar inputan mikrokontroler sanggup mengaktifkan relay.

Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika relay d

ara terbalik untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya, sentakan itu hanya terjadi ketika relay dinonaktipkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda sentakan listrik itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.

3.7 Display LCD Character 2x16

Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil nilai temperatur motor dc

dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan sebagai berikut:

volt., ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktip. Disaat relay aktif maka kaki-kaki relay yang berfungsi sebag

tegangan 12 vo

m belum mendapatkan tegangan 12 volt sebelum ada inputan (inputan berupa logika high atau 5 volt). Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan relay tidak aktip. Resistor d

u

inon-aktipkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada rangkaian ini. Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan sec

(baris pertama) dan nilai kecepatan putat motor dc (baris kedua) yang terukur oleh alat. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 2x16,


(53)

Tabel 3.1 Fungsi Pin LCD Character 2x16

PIN Nama fungsi

1 VSS Ground voltage

2 VCC +5V

3 VEE Contrast voltage

4 RS Register Select

0 = Instruction Register 1 = Data Register

5 R/W Read/ Write, to choose write or read mode

0 = write mode 1 = read mode

6 E Enable

0 = start to latch data to LCD character

1= disable

7 DB0 LSB

8 DB1 -

9 DB2 -

10 DB3 -

11 DB4 -

12 DB5 -

13 DB6 -

14 DB7 MSB

15 BPL Back Plane Light

16 GND Ground voltage


(54)

Modul LCD terdiri dari sejum ng digunakan untuk display. emua teks yang kit lis m LCD akan disimpan didalam memory ini, dan

odul LCD secara rtu m ini untuk menampilkan teks ke

odul LCD itu send .

lah memory ya

S a tu kan ke odul

m be rutan embaca memory

m iri

Gambar 3.9 Peta Memory LCD character 2x16

Pada peta me ri d berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d 4F) dalah display yang mp nya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua aris. Angka pada s p k d h alamat memori yang bersesuaian dengan posisi ari layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris pertama mene ti a 0 dan karakter kedua yang berada pada posisi baris

edua menempati a t 4

nam aka posisi kursor harus

lebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h dengan demikian untuk menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan

0h.

Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “A” pada baris kedua pada posisi kolom ke sepuluh, maka sesuai dengan peta memory, posisi karakter pada

10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita enampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor,

dan perintah untuk instr n alamat 80h + 4Ah =

Cah. Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan menempatkan kursor ada baris kedua dan kolom ke 10.

mo diatas, aerah yang

a ta ak. jumlah

b etia otak a ala

d

mpa lamat 0h

k lama 0h.

Agar dapat me pilkan karakter pada display m ter

8

kolom m

uksi ini adalah 80h ditambah denga 0


(55)

3.8 Teknik analisa data

1.

atan Untuk Nilai Kecepatan Putar (rps) pada Motor dc

No . V (Volt) Kec. Putar yang terukur

pada alat ( rps)

Mencatat data nilai kecepatan putar (rps) yang terdapat dalam penelitian ini, baik tegangan yang diberikan pada motor dc dan juga nilai rps yang terukur pada alat, pada tabel berikut:

Tabel 3.2 Pengam

1 2 3 M N

2. Mencatat perbandingan data nilai kecepatan putar (rps),yaitu nilai kecepatan putar yang terukur pada alat dengan nilai kecepatan yang diukur menggunakan

ltimeter, pada tabel berikut: mu

Tabel 3.3 Pengamatan Untuk Perbandingan Nilai Kecepatan Putar Yang Terukur Pada Alat Dengan Nilai Kecepatan Yang Terukur

Menggunakan Multimeter

No. V (Volt) Kec. Putar yang terukur pada alat ( rps)

Kec. Putar yang terukur pada multimeter (rps)

1 2 3 M


(56)

3. Mencatat perbandingan data nilai temperatur (oC), yaitu temperatur yang terukur pada alat dengan temperatur yang terukur pada termometer, pada tabel

peratur Yang Terukur Pada Termometer

alat (o

C) berikut:

Tabel 3.4 Pengamatan Untuk Perbandingan Nilai Temperatur Yang Terukur Pada Alat Dengan Tem

No. Temperatur yang terukur pada Temperatur yang terukur pada termometer (o

C) 1

2 3 M N

4. M r

(rps), w

Tabel 3.5 Pengamatan Untuk Tegangan, Suhu, Kecepatan Putar, Waktu serta Keadaan Kipas.

encatat data pengontrolan dari pengaruh tegangan, suhu, kecepatan puta aktu serta keadaan kipas, pada tabel berikut:

Keadaan kipas

V (volt) Wak

(men

Kec mo

RP 2

Tahap. tu it)

Temperatur motor (oC)

(

.putar tor dc

S) Kipas 1 Kipas 1

2 3 M


(57)

5. Menentukan ketelitian alat rancangan melalui standar deviasi. a) Menghitung penyimpangan (d) pada pengukuran tem

tar uk

(untuk temperatur

(3.1)

b) % kesalahan pada pengukuran temperatur dan kecepatan putar terukur pada alat dengan dengan pengukuran temperatur dan kecepatan putar yang terukur pada multimeter (untuk kecepatan putar) dan termometer (untuk temperatur).

peratur dan kecepatan putar yang terukur pada alat dengan pengukuran temperatur dan kecepatan pu yang terukur pada multimeter (unt

).

kecepatan putar) dan termometer

1 1

1 =Pengukurandengan alat -Pengukuranpadadisplay alat rancangan

d

2 2

2 =Pengukurandengan alat -Pengukuranpadadisplay alat rancangan n n -Pengukuranpadadisplay alat rancangan alat dengan Pengukuran = n d d Menghitung (3.2) c) Menghitung standar deviasi (σ)dari alat rancangan dengan persamaan:

(3.3) Keterangan:

: ba yak peng jian

n n u

1 2 3 2 2 2 1 − + + n d d d =


(58)

BAB IV

4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler AT89S52 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52 dengan power suplay sebagai sumber tegangan. Kaki 40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 Volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan ground.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52

Kemudian tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan Voltmeter. ari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9 Volt. Langkah elanjutnya adalah dengan cara menghubungkan pin 16 (P3.6) dengan sebuah

ansistor C945 yang dihubungkan dengan buah LED indikator. D

s


(59)

Transistor disini berfungsi se ar untuk mengendalikan hidup/mati LED. Dengan demikian LED akan menyala jika transistor aktip dan sebaliknya LED

akan mati jika transistor digunakan adalah NPN

945, dimana transistor ini akan aktif (saturasi) jika pada basis diberi tegangan 5 volt basis diberi tegangan 0 volt (logika low). Basis transistor ini dihubungkan ke sebuah resistor 4k7 ohm. , resistor ini berf

Setb p3.6 Call delay Clr p3.6 Call delay sjmp loop Delay:

Mov r7,#255 Dly:

Mov r6,#255 Djnz r6,$ Djnz r7,dly Ret

end

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P3.6 beberapa saat dan kemudian mematikannya. Perintah Setb P3.6 akan menjadikan P3.6 berlogika high yang menyebabkan transistor C945 aktif dan LED akan menyala. Call delay akan m

menjadikan P3.6 berlogika low yang menyebabkan transistor tidak aktif dan LED akan m

bagai sakl

tidak aktip. Tipe transistor yang C

(logika high) dan transistor ini akan tidak aktif jika pada

ungsi agar arus yang dikeluarkan oleh pin 16 (P3.6) cukup besar untuk men-trigger transistor C945, selanjutnya program sederhana diisikan pada mikrokontroler AT89S52. Program yang diisikan adalah sebagai berikut :

Loop:

enyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P3.6 akan

ati. Perintah call delay akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang-ulang terus, sehingga akan tampak LED tersebut berkedip.


(60)

Lamanya waktu delay pada program diatas dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut :

Mikrokontroller AT89S52 memerlukan 12 clock untuk mengeksekusi 1 siklus perintah dan pada rangkaian, Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan waktu =

Mhz clock 12 12

= 1 mikrodetik. Dari keterangan di atas diperoleh:

Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi

MOV Rn,#data 2 2 x 1 μd = 2 μd

DJNZ 2 2 x 1 μd = 2 μd

RET 1 1 x 1 μd = 1 μd

Maka:

_adc:

: 2 siklus

: 2 siklus : 2 siklus _adc : 2 siklus

Ret : 1 siklus

yak 2 x 255 (255 x 2 = 510 μd) dan perintah djnz r7 dilakukan sebanyak 1x 255 dengan demikian dapat diketahui hasilnya adalah

Delay

Mov r7,#255 Dly_adc:

Mov r6,#255 Djnz r6,$ Djnz r7,dly

Perintah Mov r7,#255 dan Mov r7,#255 masing masing terdiri dari 2 siklus mesin. Perintah djnz juga terdiri dari 2 siklus mesin. Sedangkan perintah ret terdiri dari 1 siklus mesin . Perintah Djnz r6,$ maksudnya adalah, mengurangi nilai pada r6 sampai bernilai 0 setelah nilai r6 bernilai 0 maka nilai pada r7 berkurang 1 nilai karena adanya perintah djnz r7. kemudian program akan kembali mengurangi nilai pada r6 sampai bernilai 0 ( kembali ke routine Dly_adc ) berarti perintah djnz r6,$ pada program di atas dilakukan seban


(61)

(510 x 255 = 130050 μd) hasil dari perkalian tersebut kemudian ditambahkan dengan 9 siklus berikutnya (mov r6 = 2 siklus,mov r7 = 2 siklus, djnz = masing masing 2 siklus d

Selanjutnya Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler , 40 dan 20 dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai nektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer ke komputer melalui port parallel.

Jika program tersebut diisikan ke mikr 9S52 dan bisa merespon dian mikrokontroller dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, rangkaian minimum mikrokontroller AT89S52 telah bekerja dengan

aik.

.2. Interfacing LCD 2x16

LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port 0 dari mikrokontroler yang berfungsi

pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan umeri pada

an ret = 1 siklus) sehingga hasil akhir didapatkan (130050 + 9 = 130059 μd) Jadi lamanya waktu delay pada program diatas adalah 130.059 μd atau 0.13 detik.

yang terletak pada kaki 6, 7, 8, 9 ko

okontroller AT8 , kemu

maka b

4

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah

mengirimkan data hasil

n k LCD.

15

1 2 3

7891011121314 456 16

30 pf 30 pf


(1)

tegangan (V), lama waktu (menit), temperatur (oC), dan kecepatan putar (RPS) serta keadaan kipas. Dapat dilihat pada tabel 4.8.

Tabel 4.8 Data Pengontrolan Motor V (volt) Tahap Waktu

(menit)

Temperatur rangkaian

(oC)

Kec.putar motor dc

(RPS)

Kipas 1 Kipas 2

1 0 27 202,5 Off Off

2 1,33 27 203,6 Off Off

3 2,17 28 203,7 On Off

4 3,25 27 203,9 Off Off

5 4,5 28 203,8 On Off

6 5,42 27 204 Off Off

7 7,2 28 204,1 On Off

8 8,17 27 204,2 Off Off

9 10,33 28 204,4 On Off

10 11,25 27 204,7 Off Off

11 13,67 28 204,5 On Off

12 14,58 27 204,8 Off Off

13 17,08 28 204,6 On Off

14 17,92 27 204,7 Off Off

15 20,58 28 204,9 On Off

16 21,33 27 205,1 Off Off

17 24,08 28 205 On Off

18 24,83 27 205,3 Off Off

19 27,75 28 205,2 On Off

10

20 28,5 27 205,4 Off Off

Dari tabel 4.8 dapat dibuat grafik hubungan waktu dengan temperatur motor dan grafik hubungan temperatur motor dengan kecepatan putar motor dc seperti berikut ini


(2)

Grafik Waktu Vs Temperatur Motor

Grafik 4.6 Hubungan Antara Waktu (menit) dan Temperatur Motor (rps)

Grafik 4.7 Hubungan Antara Temperatur (oC) Dan Kecepatan Putar Motor dc (rps)

3. Pengontrolan motor dilakukan dengan mempertahankan kestabilan temperatur dan kecepatan putar motor serta waktu pendinginan motor.

Dalam peneltian didapat data kecepatan putar dan temperatur motor dc serta waktu pendingin pada motor. Temperatur batas atas diset 29 oC dan temperatur batas bawah diset 28 oC, disaat temperatur berada lebih besar atau sama dengan batas atas kipas 1 dan kipas 2 akan aktif (on), disaat temperatur berada batas bawah kipas 1 akan aktif (on) dan kipas 2 dalam keaadaan off, tetapi jika


(3)

temperatur motor pada batas bawah tersebut dalam waktu 1(satu) menit belum turun menjadi < temperatur batas bawah maka kipas 1 dan kipas 2 akan aktif dan disaat temperatur dibawah temperatur batas bawah kipas 1 dan kipas 2 dalam keadaan off. Dimana data – data yang menjadi bagian pengontrolan yaitu : tegangan (V), lama waktu (menit), temperatur (oC), dan kecepatan putar (RPS) serta keadaan kipas.Dapat dilihat pada tabel.4.9

Tabel 4.9 Data Pengontrolan Motor V (volt) Tahap Waktu

(menit)

Temperatur motor (oC)

Kec.putar motor dc

(RPS)

Kipas 1 Kipas 2

1 0 27 202,8 Off Off

2 1,25 27 203,1 Off Off

3 2,08 28 203,3 On Off

4 2,67 27 203,5 Off Off

5 3,5 28 203,6 On Off

6 4,58 27 203,8 Off Off

7 5,5 28 204,0 On Off

8 6,67 27 204,1 Off Off

9 8,08 28 203,7 On On

10 9,42 27 203,9 Off Off

11 10,67 28 203,8 On On

12 12,08 27 204,2 Off Off

13 13,42 28 204,1 On On

14 14,5 27 204,3 Off Off

15 15,83 28 204,4 On On

16 17,08 27 204,6 Off Off

17 18,42 28 204,4 On On

18 19,58 27 204,5 Off Off

19 20,83 28 204,8 On On

10


(4)

Dar gra :

i tabel 4.9 dapat dibuat grafik hubungan waktu dengan temperatur motor dan fik hubungan temperatur motor dengan kecepatan putar motor dc seperti berikut ini

Grafik Waktu Vs Temperatur Motor

Grafik 4.8 Hubungan Antara Waktu (menit) dan Temperatur Motor (rps)

Grafik 4.9 Hubungan Antara Temperatur (oC) Dan Kecepatan Putar Motor dc (rps)


(5)

BAB V

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan, penulis memperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Alat yang dirancang hanya mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dc untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar motor.

2. Jika motor dc bekerja secara terus-menerus akan membuat temperatur dari motor dc semakin meningkat, apabila motor telah mencapai temperatur yang tinggi maka akan membuat kinerja dari motor menurun.

3. Diperlukan pengontrolan yang baik terhadap temperatur motor dc agar dapat mempertahankan kestabilan kecepatan putar dari motor dc, disaat temperatur motor naik ada tindakan dari kipas untuk mengontrol temperatur motor agar dc tidak mengalami penurunan kecepatan karena motor bekerja pada temperatur yang tinggi.

4. Sensor LM 35 dan sensor Optocupler merupakan sensor yang efektif dalam mengukur suhu dan kecepatan putar motor dc. Pada peneltian ini kesalahan pengukuran dari kecepatan putar adalah sebesar 0,498 % dan dari temperatur adalah sebesar 0,841%.

5.2Saran

1. untuk dapat mengukur dan mengontrol kecepatan putar motor dc sebaiknya menggunakan kit shaftencoder agar kecepatan putar lebih presisi dan akurat.

sistem pendinginan yang lebih baik seperti menggunakan kipas dengan tegangan yang lebih tinggi.

KESIMPULAN DAN SARAN

tetap berada pada temperatur yang diinginkan sehingga kecepatan motor


(6)

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto Eko Putra, 2002, ”Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/653 Teori dan Aplikasi”, Edisi 2, Yogyakarta : Penerbit Gava Media.

Agfianto Eko Putra, 2002, nsep dan Aplikasi”, Edisi 1, Yogyakarta : Graha Ilmu.

ndra Pirowarno, 1998, ” Mikroprocessor dan Interfacing”, Edisi 1, Yogyakarta : ndi.

Hallida

karta Pau

Riyanto n Aktuator”, Yogyakarta : Graha Ilmu

Usm 1

Widod erbit PT Elex Media

http://w

http://www.google.co.id/Pengaruh%20Panas%20pd%20Motor%20Listrik%20%20%2

http://a

ber 2009

”Teknik Antarmuka Komputer, Ko

E

Penerbit A

y, D. Dan Resnick, R., (1988), Fisika, Jilid 2, terjemahan, P. Silaban, dan E. Sucipto, Erlangga, Ja

lus Andi Nalwan, 2003, ”Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89S51, Cetakan Pertama, Jakarta : PT Gramedia.

Sigit, 2007, ”Robotika, Sensor da

an, 2008, ”Teknik Antarmuka + Pemograman Mikrokontroler AT89S52 ”, Edisi , Yogyakarta : Penerbit Andi.

o Budiharto, 2007, ”Sistem Akuisisi Data”, Jakarta : Pen Komputindo.

ww.google.co.id/#hl=id&source=hp&q=efisiensi+dan+pemanasan+pada+mot or+listrik&btnG=Telusuri+dengan+Google&meta=&aq=f&oq=&fp=7e99b3a5 df14a093

Diakses tanggal 03 Maret 2010

0Sharing%20pengalaman%20maintenance.htm Diakses tanggal 03 Maret 2010

tmel.com/dyn/products/datasheet/doc0265.pdf Diakses tanggal 15 Desem