PEMUTAR MOTOR DC BERDASARKAN REKAMAN DATA
PEMUTAR MOTOR
DC BERDASARKAN REKAMAN DATA
Amiroh Mukminah1
; Mangaratua Simanihuruk2 .
Pengampu
Dr.Samuel BETA, Ing. Tech. M.T3
Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang,
Semarang, 50275
Abstrak – Pengaturan adalah suatu
kegiatan yang sering dilakukan untuk mengendalikan nilai suatu variable.
Pengaturan ini dapat dilakukan dengan berbagai macam cara dari lup terbuka
maupun lup tertutup. Pada laporan ini, kami akan membuat Pemutar Motor DC berdasarkan Rekaman Data. Dengan
mengatur besar kecilnya PWM (Pulse Width Modulation), kita dapat
mengatur kecepatan motor DC menggunakan potensiometer.
Mengatur besar kecilnya PWM (Pulse Width Modulation), bisa
menggunakan keypad,
nantinya besarnya PWM (Pulse Width Modulation) akan ditampilkan
pada LCD.
Kata kunci:
Nuvotton 120, Motor DC, Keypad 4x4,
LCD
Abstract - Setting is an activity that is often done to control the value of a variable. This arrangement can be done in a variety of ways from open loop and closed loop. In this report, we will create DC Motor Players based on Data Recordings. By adjusting the size of PWM (Pulse Width Modulation), we can adjust the speed of DC motor using potentiometer. Set the size of the PWM (Pulse Width Modulation), can use the keypad, the amount of PWM (Pulse Width Modulation) will be displayed on the LCD. Keywords: Nuvotton 120, DC Motor, Keypad 4x4, LCD.
I.
Pendahuluan
Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi yang sudah sangat pesat ini, sudah banyak alat yang digunakan secara
otomatis untuk membantu pekerjaan manusia agar lebih efisien. Penemuan-penemuan
teknologi sebagai penyempurna maupun yang baru telah dilakukan di berbagai
bidang, dan chip (mikrokontroler) yang berfungsi sebagai sistem kontrol juga
mulai berkembang dalam penggunaannya sebagai pengontrol. Dan salah satu yang
dapat dikontrol adalah kecepatan motor DC, dapat dikenalikan melalui suatu chip
yang dapat mengirim dan menerima data secara komputerisasi. Dengan adanya
pemikiran tersebut, muncul ide untuk membuat suatu peralatan elektronik yang
dapat bekerja untuk mengatur kecepatan motor DC yakni “Pengatur Kecepatan Motor
DC Menggunakan PWM”.
II. TinjauanPustaka
Untuk
mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan
pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan Nuvotton
120 ini.
A. DT-ARM Nuc 120
DT-ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler
NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat
bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah
dilengkapi dengan bootloader internal,
sehingga tidak diperlukan lagi device
programmer eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.
Spesifikasi
:
· Berbasis
mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM
Cortex-M0).
· Terintegrasi
dengan cystal eksternal 12 MHz.
· Terintegrasi
dengan osilator 32.768 kHz sebagai sumber clock RTC.
· Memiliki 1x
port USB.
· Memiliki 1 port
RS-485.
· Memiliki 3
kanal UART dengan level tegangan TTL 3.3VDC / 5VDC.
· Tersedia port
USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program
mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal.
· Memiliki port
Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.
· Memiliki 45
jalur GPIO.
· Terintegrasi
dengan sensor suhu internal.
· Memiliki port
input 8 kanal ADC 10-bit.
· Bekerja pada
level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.
· Input catu daya
untuk board : 6,5VDC - 12VDC /3,3VDC - 5VDC.
Gambar 1. NUC120RD2BN
B. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan
arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah,
sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional.
Bagian Atau Komponen Utama Motor DC :
Bagian Atau Komponen Utama Motor DC :
a.
Kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua
kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar
melintasi ruang terbuka diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor
yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.
b.
Current Elektromagnet atau
Dinamo. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk
menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan
magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet
berganti lokasi.
c.
Commutator. Komponen
ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk transmisi arus
antara dinamo dan sumber daya.
Gambar 2. Motor DC
C. PWM
PWM (
Pulse Width Modulation) adalah salah
satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu
siklus pulsa merupakan kondisi high
kemudian berada di zona transisi ke kondisi low.
Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum
termodulasi. Duty Cycle merupakan
representasi dari kondisi logika high dalam
suatu periode sinyal dan di nyatakan dalam bentuk (%) dengan range 0% sampai
100%, sebagai contoh jika sinyal berada dalam kondisi high terus menerus artinya memiliki duty cycle sebesar 100%. Jika waktu sinyal keadaan high sama dengan
keadaan low maka sinyal mempunyai duty
cycle sebesar 50%.
Gambar 3. Duty Cycle
D. LCD
Display
elektronics adalah salah satu
komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter,
huruf ataupun grafik. LCD (Liquid
Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronics yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak
menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya
terhadap front-lit atau
mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD
(Liquid Cristal Display) berfungsi
sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Gambar 4. LCD
E. Keypad 4x4
Keypad adalah
bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi
manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin)
elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix
keypad 4×4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk
berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan
hemat dalam penggunaan port
mikrokontroler. Konfigurasi keypad
dengan susunan bentuk matrix ini
bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada
suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada
gambar berikut:
Gambar 5. Konstruksi keypad 4x4
F. Rotary Encoder
Rotary encoder adalah
divais elektromekanik yang dapat memonitor gerakan dan posisi. Rotary encoder
umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial pulsa yang dapat
diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu poros
benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh rotary
encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali. Rotary encoder umumnya
digunakan pada pengendalian robot, motor drive, dsb.
Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang-lubang padabagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi piringan sehingga cahaya akan menuju ke piringan. Di sisi yang lain suatu photo-transistor diletakkan sehingga photo-transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, sehingga ketika motor berputar piringan juga akan ikut berputar. Apabila posisi piringan mengakibatkan cahaya dari LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang ada, maka photo-transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu pulsa gelombang persegi. Gambar 1 menunjukkan bagan skematik sederhana dari rotary encoder. Semakin banyak deretan pulsa yang dihasilkan pada satu putaran menentukan akurasi rotary encoder tersebut, akibatnya semakin banyak jumlah lubang yang dapat dibuat pada piringan menentukan akurasi rotary encoder tersebut.
Gambar 6. Blok penyusun rotary encoder
Rangkaian penghasil pulsa (Gambar 7) yang digunakan umumnya memiliki output yang berubah
dari +5V menjadi 0.5V ketika cahaya diblok oleh piringan dan ketika diteruskan
ke photo-transistor. Karena divais ini umumnya bekerja dekat dengan motor DC
maka banyak noise yang timbul sehingga biasanya output akan dimasukkan ke
low-pass filter dahulu. Apabila low-pass filter digunakan, frekuensi cut-off
yang dipakai umumnya ditentukan oleh jumlah slot yang ada pada piringan dan
seberapa cepat piringan tersebut berputar, dinyatakan dengan:
Dimana fc adalah frekuensi cut-off filter, sw adalah kecepatan piringan dan n adalah jumlah slot pada piringan.
Gambar7. Rangkaian tipikal penghasil pulsa pada rotary
encoder
G. Potensio Meter
Gambar 8. Struktrur, Bentuk dan
Simbol Potensiometer
III. PERANCANGAN ALAT
A. Perangkat Keras dan
Rangkaian Elektronika
Adapun sistem yang digunakan yaitu :
1.
Motor DC
2.
Driver Motor DC
3.
LCD
4.
Keypad 4x4
5.
Rotary Encoder
6.
Potensiometer
B. Blok
Diagram Hubungan Komponen Utama
Blok diagram aplikasi
ARM
nuv 120 menggunakan masukan keypad dengan luaran LCD dan motor DCF dapat dilihat pada
gambar dibawah ini:
Gambar 9. Blok Diagram Komponen Utama
Diagram blok sistem dirancang untuk dapat mengetahui
prinsip kerja keseluruhan sistem ataupun rangkaian. Tujuan lainnya adalah
memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga
dapat dibuat sistem sesuai dengan yang diinginkan.
C. Perancangan
Perangkat Keras
Membuat
rancangan perangkat keras meliputi pembuatan mekanik alat, rangkaian elektronik
untuk catu daya dan sistem secara keseluruhan.
a. Pembuatan
mekanik
Gambar 10.
Konstruksi mekanik
b.. Rangkaian
alat Pengatur
Kecepatan Motor DC dengan PWM
Pada
gambar di bawah ini ditunjukkan keseluruhan rangkaian untuk alat Pengatur
Kecepatan Motor DC dengan PWM dengan pengawatan yang menunjukkan terletak di
pin mana saja masukan dan luaran alat.
Gambar
.
Rangkaian alat Pengatur Kecepatan Motor DC dengan PWM
d.
Pengawatan
Pada
gambar di bawah ini ditunjukkan pengawatan luar maupun dalam box yang digunakan
dalam pembuatan alat :
Gambar 12. Pengawatan Dalam
Gambar 13. Pengawatan Luar
Gambar 14. Pengawatan Keseluruhan
D. Perancangan
Perangkat Lunak
Untuk diagram
alir, program aplikasi ARM nuv 120 menggunakan masukan keypad 4x4.
Gambar 15. Diagram Alir
IV. Pengujian Alat
A. Pengujian
keypad, motor DC dan LCD
Pengujian ini bertujuan untuk mengecek masukan dari keypad 4x4 yang hasilnya digunakan untuk
menyalakan motor DC.
V.
KESIMPULAN
Setelah melakukan percobaan,
pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:
1.
Dengan menggunakan pemroses data Nov 120C, keypad berfungsi sebagai
input yang akan menjadi masukan dan acuhan besarnya kecepatan Motor DC.
2.
Dengan menambahkan encoder sebagai pendeteksi kecepatan motor, yang
selanjutnya data dari encoder akan diolah dan ditampilkan pada LCD, sehingga
kita bisa mengetahui berapa besarnya kecepatan motor dan acuhan yang telah kita
setting.
REFERENSI
[1] https://hummatron.wordpress.com/2015/03/20/pengenalan-modul-mikrokontroler-nuvoton-nu-lb-nuc140/
[
Amiroh Mukminah
Nama
penulis Amiroh Mukminah. Penulis dilahirkan di kota Semarang tanggal 15 Januari
1997.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di, SD N Karanganyar 02 Semarang, SMP N 18 Semarang, dan
SMK Penerbangan Semarang. Tahun 2015 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2015 penulis mengikuti
seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma
(D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3
Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM.
3.32.15.0.02. Apabila ada
kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui
email: amiroh.mukminah@gmail.com.
Mangaratua Simanihuruk
Program dapat diunduh disini
Jurnal dapat diunduh disini
PPT dapat diunduh disini
Diagram Pengawatan dapat diunduh disini
Diagram Rangkaian dapat diunduh disini
Diagram Alir dapat diunduh disini
No comments:
Post a Comment