Bab ini membahas mengenai rangkaian lengkap dengan implementasi rangkaian ke PCB serta perangkat lunak.
BAB IV PENGUJIAN ALAT
Bab ini berisi data pengujian alat, pengujian sistem serta pengambilan data pengukuran dari sistem yang telah dijalankan.
BAB V KESIMPULAN
Bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan bab yang dibahas dan saran-saran.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroller AT89S51
2.1.1 Arsitektur Mikrokontroller AT89S51
Mikrokontroller AT89S51 yang sesuai dengan bahasa pemrograman MCS-51 menggunakan Flash Programable Erasable Read Only Memory (Flash PEROM) yang mempunyai banyak kepraktisan sehingga penghapusan data dapat dilakukan secara cepat dan serentak (tidak Byte per-Byte seperti pada EPROM) dengan menggunakan energi listrik (secara elektris).
Mikrokontroller AT89S51 memiliki karakteristik-karakteristik yang sangat menguntungkan dan memudahkan perancang dalam membuat suatu instrument ukur ataupun instrument kendali, berikut karakteristik-karakteristik yang dimiliki oleh AT89S51 :
1. CPU 8 bit yang dioptimasi untuk aplikasi instrument kendali dan ukur. 2. 8 KBytes Flash PEROM.
3. Tahan 1000 kali pengulangan penulisan dan penghapusan.
4. Operasi statis secara penuh antara 0 Hz sampai 24 MHz untuk kode 24AC, 24JC, 24PC, 24SC.
5. Memiliki 256 x 8 bit memori internal (RAM).
6. Memiliki 32 jalur input/ output yang dapat diprogram. 7. Memiliki 2 buah timer 16 bit timer/ counter. 8. Mempunyai 5 sumber interupsi.
9. Memiliki serial port yang dapat diprogram. 10. Memiliki mode Low Power Idle dan Power Down. 11. Sesuai dengan bahasa pemrograman MCS-51. 12. Memiliki sistem penguncian memori.
Dengan karakteristik-karakteristik tersebut, menjadikan pembuatan suatu sistem menjadi lebih sederhana, baik dalam proses perancangan perangakat keras maupun perangkat lunak.
Mikrokontroller AT89S51 adalah salah satu anggota dari keluarga mikrokontroller MCS-51 yang memiliki 4 KByte Flash PEROM yang dikemas dalam paket 40 pin dengan satu daya tunggal. Berikut diagram susunan kaki dan symbol logika dari mikrokontroller AT89S51 :
Gambar 2.1 Susunan Kaki-Kaki Mikrokontroller AT89S51
A T 8 9 S 5 1
6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 5 4 3 2 1 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 (T 2 ) P 1 .0 (T 2 E X ) P 1 .1 P 1 .2 P 1 .3 P 1 .4 P 1 .5 P 1 .6 P 1 .7 R E S E T (R X D ) P 3 .0 (T X D ) P 3 .1 ( IN T 0 ) P 3 .2 ( IN T 1 ) P 3 .3 (T 0 ) P 3 .4 (T 1 ) P 3 .5 (W R ) P 3 .6 (R D ) P 3 .7 X T A L 2 X T A L 1 G N D P 2 .0 (A 8 ) P 2 .1 (A 9 ) P 2 .2 (A 1 0 ) P 2 .3 (A 1 1 ) P 2 .4 (A 1 2 ) P 2 .5 (A 1 3 ) P 2 .6 (A 1 4 ) P 2 .7 (A 1 5 ) P S E N A L E /P R O G E A /V P P P 0 .7 (A D 7 ) P 0 .6 (A D 6 ) P 0 .5 (A D 5 ) P 0 .4 (A D 4 ) P 0 .3 (A D 3 ) P 0 .2 (A D 2 ) P 0 .1 (A D 1 ) V C C P 0 .0 (A D 0 )Berikut adalah penjelasan dan fungsi dari masing-masing kaki dari mikrokontroller AT89S51 :
1. Vcc (pin 40)
Catu daya + 5 Volt DC
2. GND (pin 20) Ground (GND)
3. Port 0 (pin 32 - 39)
Port 0 merupakan port I/O 8 bit yang bersifat bidireksional. Masing-masing pin/ kaki dapat dihubungkan secara langsung dengan 8 input TTL. Port ini juga dapat dikonfigurasikan sebagai jalur (bus) alamat/ data Byte rendah (low Byte) selama pengaksesan data dan program eksternal. Masing-masing kaki diberi nama P0.0/ AD0, P0.1/ AD1,….., P0.7/ AD7.
4. Port 1 (pin 1 - 8)
Port 1 merupakan port I/O 8 bit yang bersifat bidireksional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Masing-masing kaki diberi nama P1.1, P1.2, ….., P1.7 yang digunakan berhubungan dengan peralatan luar dan tidak memiliki fungsi khusus.
5. Port 2 (pin 21 - 28)
Port 2 merupakan port I/O 8 bit yang bersifat bidireksional yang dilengkapi dengan pull-up internal. Port ini juga dapat dikonfigurasikan sebagai jalur (bus) alamat/ data Byte tinggi (high Byte) selama pengaksesan data dan program eksternal. Masing-masing kaki diberi nama P2.0, P2.1,….., P2.7.
6. Port 3 (pin 10 - 17)
Selain berfungsi sebagai port I/O yang berfungsi umum, masing-masing kaki pada port 3 juga mempunyai fungsi-fungsi yang bersifat lebih khusus.
Berikut fungsi-fungsi khusus yang dimiliki oleh masing-masing pin yang terdapat pada port 3 :
- RXD (P3.0) : Masukan data serial. - TXD (P3.1) : Keluaran data serial.
- INT0 (P3.2) : Masukan interupsi 0 dari luar. - INT1 (P3.3) : Masukan interupsi 1 dari luar. - T0 (P3.4) : Masukan ke timer/ counter 0. - T1 (P3.5) : Masukan ke timer/ counter 1. - WR (P3.6) : Sinyal tulis memori eksternal. - RD (P3.7) : Sinyal baca memori eksternal.
7. RST (pin 9)
Pin RST digunakan sebagai masuk reset yang aktif tinggi yang akan
mereset mikrokontroller AT89S51, ketika sinyal tinggi diberikan selama lebih dari dua siklus mesin. Setelah terjadi reset, jalur program pada mikrokontroller akan kembali ke alamat awal program.
8. ALE/PROG (Address latch Enable) (pin 30)
Pin ALE/PROG digunakan untuk menahan alamat Byte rendah (low Byte address) selama mengakses memori eksternal. Selain hal tersebut pin
ALE/PROG juga digunakan untuk memasukan pulsa program selama pemrograman Flash PEROM.
9. PSEN (Program Store Enable) (pin 29)
Program Store Enable (PSEN) merupakan suatu sinyal output yang
digunakan untuk mengendalikan memori program eksternal (EPROM eksternal). PSEN biasanya dihubungkan dengan pin Output Enable (OE) dari suatu EPROM eksternal untuk mengijinkan program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian atau pengembalian instruksi (fetching).
10. EA/Vpp (External Access Enable) (pin 31)
Pin EA (External Access Enable) merupakan suatu pin yang digunakan
untuk memilih apakah mikrokontroller akan menggunakan memori program internal atau eksternal. Untuk mengakses memori program internal maka pin EA harus dihubungkan dengan Vcc +5 VoltDC, sedangkan untuk mengakses memori program eksternal, maka pin ini harus dihubungkan dengan ground (GND).
11. XTAL1 (pin 18)
Pin XTAL1 digunakan sebagai pin masukan rangkaian osilator internal.
Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.
12. XTAL2 (pin 19)
Pin XTAL2 digunakan sebagai keluaran rangkaian osilator internal. Pin
ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.
Gambar 2.2 Diagram Blok Arsitektur Mikrokontroller AT89S51
PORT 0 DRIVERS PORT 2 DRIVERS
PORT 0 LATCH RAM PORT 2 LATCH FLASH RAM ADDR REGISTER B REGISTER ADD STACK POINTER PROGRAM ADDRESS REGISTER TMP2 TMP1 BUFFER PC INCREMENTER INTERRUPT SERIAL PORT
AND TIMER BLOCK
PSW PROGRAM COUNTER DUAL DPTR TIMING AND CONTROL INSTRUCTION REGISTER WATCH DOC OSC PORT 3 LATCH PORT 1 LATCH ISF PORT PROGRAM LOGIC PORT 1 DRIVERS PORT 3 DRIVERS ALU VCC GND P 0.0 - P 0.7 P 2.0 - P 2.7 P 3.0 - P 3.7 P 1.0 - P 1.7 PSEN ALE/PROG EA/Vpp RST
Berikut penjelasan dari tiap-tiap blok yang terdapat pada diagram di atas : 2.1.1.1 Instruction Dekoder
Berfungsi sebagai penerjemah program yang telah dibaca, serta mengendalikan sumber dan tujuan dari data seperti pada operasi fungsi dari
Arithmatic Logic Unit (ALU).
2.1.1.2 Program Counter (PC) dan Data Pointer (DPTR)
Register Program Counter (PC) merupakan register 16 bit yang digunakan untuk mengamati lokasi instruksi program yang tersimpan di dalam ROM. Register Data Pointer (DPTR) adalah register 16 bit yang terbagi atas register DPH (Data Pointer High Order Byte) dan DPL (Data pointer Lower Byte). DPTR digunakan untuk pengalamatan register tak langsung untuk memindahkan isi memori program, memindahkan variable data dari atau ke luar memori data eksternal, dalam hal ini RAM eksternal, serta digunakan untuk percabangan alamat memori program sampai 64 KByte.
2.1.1.3 Register A dan B
Register A merupakan Akumulator yang digunakan untuk berbagai operasi termasuk operasi aritmatika maupun logika. Sedangkan Register B digunakan untuk membantu Register A dalam operasi perkalian dan permbagian.
2.1.1.4 Register Program Status Word (PSW)
Register Program Status Word (PSW) terdiri atas 4 flags yang dipakai secara otomatis pada operasi matematika yaitu carry flag (CY), auxiliary carry (AC), parity (P) dan userflag (F0) yang digunakan untuk keperluan umum. Sedangkan RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih register bank. Tiap-tiap flag yang terdapat pada register PSW tersebut merupakan register yang dapat dialamati setiap bit (bit addressable).
2.1.1.5 RAM Internal (Internal RAM)
RAM internal yang dimiliki oleh mikrokontroller AT89S51 berkapasitas 256 Byte yang terdiri dari dua bagian yaitu upper 128 Byte menempati ruang alamat yang paralel dengan Special Function Register (SFR). Walaupun upper 128 Byte memiliki alamat yang sama dengan Special Function Register (SFR), namun secara fisik terpisah. Sedangkan bagian lower 128 Byte memiliki konfigurasi yang sama dengan konfigurasi RAM pada mikrokontroller AT89S51 yang terdiri dari 3 bagian yang berbeda yaitu :
• Alamat 00H - 1FH merupakan daerah memori yang membentuk 32 register yang terbagi dalam 4 bank yaitu bank 1, bank 2, bank 3 dan bank 4 yang masing-masing memiliki 8 buah register yaitu R0 sampai R7. • Alamat 20H - 2FH merupakan daerah memori yang dapat dialamati secara
bit.
• Alamat 30H - 7FH merupakan daerah memori yang digunakan secara umum dan hanya dialamati secara Byte.
2.1.1.6 ROM Internal (Internal ROM )
Mikrokontroller AT89S51 memiliki ROM internal yang berkapasitas 8 KByte yang menempati alamat 0000H - 1FFFH. Bila menggunakan ROM eksternal, maka dapat dipilih apakah total instruksi pada ROM internal saja atau gabungan internal dan eksternal, atau hanya ROM eksternal saja.
2.1.1.7 Stack Pointer (SP)
Register Stack Pointer (SP) berfungsi untuk menunjuk ke suatu alamat RAM internal yang berhubungan dengan operasi menyimpan dan mengambil data secara cepat atau digunakan untuk menahan alamat RAM internal yang disebut
2.1.1.8 Special Function Register (SFR)
Special Function Register (SFR) merupakan register khusus yang
menangai beberapa perantaraan CPU dan piranti di sekeliling mikrokontroller. 2.1.1.9 Port 0, Port 1, Port 2, dan Port 3
Keempat buat port yang dimiliki oleh mikrokontroller AT89S51 menyediakan 32 jalur I/O yang masing-masing jalur digunakan untuk perantaraan dengan piranti yang berada di luar mikrokontroller.
2.1.2 Organisasi Memori
Semua mikrokontroller keluarga MCS-51 memiliki pembagian ruang alamat untuk memori program dan memori data. Pemisahan memori program dengan memori data tersebut membolehkan memori data untuk diakses oleh alamat 8 bit.
Mikrokontroller AT89S51 memiliki memori program yang terpisah dengan dari data. Kapasitas memori program internal sebanyak 4 KByte yaitu dari alamat 0000H – 0FFFH. Namun memori program AT89S51 ini dapat ditingkatkan sampai 64 KByte dengan menggunakan memori program eksternal. Pembatasan alamat sampai 64 KByte ini disebabkan karena mikrokontroller AT89S51 hanya memiliki 16 jalur alamat (216 = 65536 Byte). Mikrokontroller AT89S51 juga memiliki memori data internal yang disebut sebagai RAM internal, ruang memori data dibagi menjadi tiga blok, yaitu bagian rendah 128 Byte (lower 128 Byte), bagian tinggi 128 Byte (upper 128 Byte), dan SFR (Special Function Register).
2.1.3 Fasilitas Mikrokontroller AT89S51 2.1.3.1 Port Input/Output
Mikrokontroller AT89S51 mempunyai port input/ output (I/O) paralel sebanyak 4 buah. Masing-masing port memiliki lebar jalur 1 Byte (8 bit) yang bersifat bidireksional.
2.1.3.2 Perwaktu CPU
Mikrokontroller jenis AT89S51 memiliki osilator internal
(on-chiposilator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Untuk
menggunakan osilator internal diperlukan sebuah osilator kristal yang dipasang pada pin XTAL1 dan pin XTAL2 dan 2 buah kapasitor yang menghubungkan kaki osilator kristal ke ground (GND). Untuk osilator kristal dapat digunakan frekuensi dari 0 sampai 24 MHz, sedangkan untuk kapasitor dapat bernilai antara 27 pF sampai 33pF.
2.1.3.3 Port Serial
Mikrokontroller jenis AT89S51 juga dilengkapi dengan port serial. Port serial ini berfungsi untuk pengiriman data dalam bentuk atau format serial. Apabila hendak menghubungkan dengan sebuah PC (Personal Computer) melalui port serial, level tegangan TTL harus diubah menjadi level tegangan RS 232. Untuk keperluan ini dapat digunakan IC MAX 232. Port serial dalam mikrokontroller AT89S51 memiliki sifat Fullduplex, yang berarti dapat melakukan komunikasi secara dua arah dalam waktu yang bersamaan. Register penerima dan pengirim pada port serial diakses pada SBUF (Serial Buffer). Sedangkan bit-bit status akan menunjukkan akhir dari suatu pengiriman atau penerimaan data.
2.1.3.4 Timer/ Counter
Mikrokontroller AT89S51 memiliki tiga buah timer/ counter 16 bit yaitu timer/ Counter 0, 1 dan 2 yang dapat digunakan sebagai perhitungan jumlah pulsa,
penghitung lebar pulsa, periode dan frekuensi . Selain hal tersebut timer/ counter 16 bit yang dimiliki oleh mikrokontroller AT89S51 juga dapat digunakan untuk membangkitkan pulsa dengan frekuensi tertentu untuk keperluan interupsi atau penentuan laju pengiriman data secara serial. Timer/ counter yang diaktifkan pada frekuensi kerja mikrokontroller 12 MHz akan memiliki 1 priode waktu perhitungan sebesar 11 detik atau
12
sama dengan satu pelaksanaan perintah atau instruksi. Periode waktu timer/ counter secara umum ditentukan oleh persamaan berikut :
• Sebagai timer/ counter 8 bit :
T = (255-TLx) X 1 periode waktu timer/ counter
Tlx adalah ini register TL0 atau TL1 • Sebagai timer/ counter 16 bit :
T = (65535 – THx TLx) X 1 periode waktu timer/ counter
THx adalah isi register TH0 atau TH1
TLx adalah ini register TL0 atau TL1
Hasil pencacahan suatu timer/ counter akan disimpan pada register TLx dan THx. Untuk timer/ counter 0 dan 1 tersebut dikendalikan oleh register Timer
Mode Control (TMOD) dan Timer Control (TCON), sedangkan untuk timer counter 2 dikendalikan oleh register timer 2 Control (T2CON) dan
register-register capture yaitu RCAP2L dan RCAP2H. Adapun susunan dan definisi dari bit-bit pada TCON dan TMOD adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1 Register Timer Control (TCON)
MSB LSB
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
Keterangan dari bit-bit register TCON di atas adalah sebagai berikut :
Tabel 2.2 Fungsi Bit-Bit Pada Register TCON
TCON.7 TF1 8FH Timer 1 overflow flag
TCON.6 TR1 8EH Timer run control bit
TCON.5 TF0 8DH Timer 0 overflow flag
TCON.4 TR0 8CH Timer 0 run control bit
TCON.3 IE1 8BH External interrupt 1 edge flag
TCON.2 IT1 8AH External interrupt 1 signal type control bit
TCON.1 IE0 89H External interrupt 0 edge flag
TCON.0 IT0 88H External interrupt 0 signal type control bit
Tabel 2.3 Register Timer Mode Control (TMOD)
MSB LSB
GATE C/_T M1 M0 GATE M1 M0 C/_T
Timer Counter1 Timer/ Counter 0
Keterangan dari bit-bit register TMOD di atas adalah sebagai berikut :
Tabel 2.4 Fungsi Bit-Bit Pada Register TMOD
Bit Nama Timer Keterangan
6 C/_T 1 Pemilihan Timer atau Counter
5 M1 1 Bit pemilih mode
4 M0 1 Bit pemilih mode
3 Gate 0 OR Gate enable bit which control RUN/ STOP of Timer
2 C/_T 0 Pemilihan Timer atau Counter
1 M1 0 Bit pemilih mode
0 M0 0 Bit pemilih mode
Mode dari Timer/ Counter 1 diatur pada bit 4 dan 5, sedangkan timer/ Counter 0
diatur pada bit 0 dan 1. Kombinasi dari M1 dan M0 akan menentukan mode kerja dari timer/ counter 0 dan 1 dari mikrokontroller.
Berikut kombinasi dari bit M1 dan M0 yang terdapat pada register TMOD
Tabel 2.5 Bit Pengatur Mode Timer/ Counter
M1 M0 Mode Keterangan
0 0 0 Timer/ Counter mode 13 bit
0 1 1 Timer/ Counter mode 16 bit
1 0 2 Timer/ Counter 8 bit
Timer/ Counter akan berfungsi sebagai pencacah (counter) jika sumber detak
berasal dari luar dan sebagai pewaktu (timer) apabila sumber detak berasal dari osilator internal. Masukan dari sumber luar atau dari osilator internal ditentukan oleh bit C/_T. Jika sumber detak menggunakan osilator internal maka bit C/_T diset “0” , namun jika sumber detak berasal dari luar maka bit C/_T diset “1”. Pencacah dapat diaktifkan dengan menset “1” bit TR0 dan TR1, sedangkan untuk menghentikan pencacahan dilakukan dengan menset “0” bit TR0 dan TR1.
2.1.3.5 Reset
Reset merupakan interupsi istimewa karena program tidak dapat menghalangi aksi pin RST (pin 9) bila diaktifkan, dimana instruksi program harus melompat ke alamat awal program dan akan menjalankan program dari alamat awal tersebut. Untuk mereset mikrokontroller AT89S51, pin RST harus ditahan
pada logika tinggi selama lebih dari dua siklus mesin.
2.1.4 Mode Pengalamatan MCS-51
Data bisa berada di tempat yang berbeda sehingga dikenal beberapa cara untuk mengakses data tersebut yang dinamakan sebagai mode pengalamatan (addressing mode ) antara lain :
2.1.4.1 Mode Pengalamatan Segera (Immediate Addressing Mode)
Cara ini menggunakan konstanta, missal : MOV A#20H. Data konstan merupakan data yang menyatu dengan instruksi, contoh instruksi tersebut mempunyai arti bahwa data konstanta 20H, (sebagai data konstan harus diawali dengan “#”) disalin ke Akumulator A.
2.1.4.2 Mode Pengalamatan Langsung (Dirrect Addressing Mode)
Cara ini dipakai untuk menunjuk data yang berada disuatu lokasi memori dengan cara menyebut lokasi (alamat) memori tempat data tersebut berada misal :
MOV A,30H. instruksi ini mempunyai arti bahwa data pada memori dengan lokasi 30H disalin ke Akumulator A.
2.1.4.3 Mode Pengalamatan Tidak Langsung (Indirect Addresing Mode) Cara ini dipakai untuk mengakses data di dalam memori, tetapi lokasi memori tidak disebut secara langsung, namun dititipkan pada register lain, misal : MOV A,@R0. Dalam instruksi tersebut register serba guna R0 dipakai untuk menyimpan lokasi memori, sehingga instruksi ini mempunyai arti memori data yang alamat lokasinya tersimpan dalam R0 isinya disalin ke Akumulator A.
2.1.4.4 Mode Pengalamatan Register (Register Addressing Mode)
Misal : MOV A,R5 , instruksi ini mempunyai arti bahwa data dalam register serba guna R5 disalin ke Akumulator A. Instruksi ini menjadikan register serba guna R0 sampai R7 sebagai tempat penyimpanan data yang praktis dan kerjanya sangat cepat.
2.1.4.5 Mode Pengalamatan Kode Tak Langsung (Code Indirect address in Mode)
Untuk keperluan ini, MCS-51 mempunyai cara penyebutan data dalam memori program yang dilakukan secara tidak langsung, misalnya : MOVC A,@ + DPTR. Dalam instruksi tersebut instruksi MOV diganti dengan MOVC, tambahan MOVC tersebut dimaksudkan untuk membedakan bahwa instruksi ini digunakan untuk memori program (MOV tanpa huruf C digunakan untuk memori data).
2.2 Sensor Posisi Motor
Sensor posisi ini menggunakan optocoupler yang berfungsi sebagai jembatan suatu rangkaian agar dari satu sistem dengan sistem lainnya tidak berhubungan langsung.
Optocoupler sendiri terdiri dari 2 bagian, yaitu transmitter (pengirim) dan receiver (penerima).
1. Transmitter, merupakan bagian yang terhubung dengan rangkaian input atau rangkaian kontrol. Pada bagian ini terdapat sebuah LED infra merah (IR LED) yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal kepada receiver.
2. Receiver, merupakan bagian yang terhubung dengan rangkaian output atau rangkaian beban, dan berisi komponen penerima cahaya yang dipancarkan oleh transmitter. Komponen penerima cahaya ini dapat berupa photodioda ataupun phototransistor.
Gambar 2.3 Optocoupler
Pada alat ini optocoupler yang digunakan adalah opto type U, dimana antara dioda dan transistornya berhubungan melalui cahaya. Phototransistor ini akan bekerja/ aktif bila photodioda ini mengeluarkan cahaya, bila tidak maka collector - emitter mempunyai impedansi yang tinggi (seperti saklar yang membuka).
2.3 Driver Motor DC
Driver motor DC ini adalah penggerak motor yang mempunyai arus cukup besar sesuai dengan arus motor tersebut, inputnya cukup kecil sehingga bisa digerakan dari mikrokontroller. Driver motor ini ada yang searah/ hanya dapat menggerakan motor searah jarum jam saja dan ada juga yang bisa dua arah
1 2 3 6 5 4 PIN : 1. ANODE 2. CATHODE 3. NO CONNECTION 4. EMITTER 5. COLLECTOR 6. BASE
(memutar motor searah dan berlawanan jarum jam/ CW atau CCW). Sedangkan metode dua arah ini biasa disebut dengan H-Bridge.
H-Bridge adalah sebuah rangkaian dimana motor menjadi titik tengahnya dengan
dua jalur yang biasa dibuka tutup untuk melewatkan arus pada motor tersebut, persis seperti huruf ”H” (dengan motor berada pada garis horizontal).
Gambar 2.4 H-Bridge
(a) (b)
Gambar 2.5 Motor DC (a) Searah Jarum Jam dan (b) Berlawanan Arah Jarum Jam
Dua terminal motor a dan b dikontrol oleh 4 saklar (1 s/d 4). Ketika saklar satu
dan dua aktif (saklar 3 dan 4 dalam keadaan off), maka terminal motor a akan
mendapat tegangan (+) dan terminal b akan terhubung ke ground (-), hal ini menyebabkan motor bergerak maju (atau searah jarum jam).
M
1 a 4 3 2 b -+ POWER SUPPLAYM
1 + 4 3 2 -+ POWER SUPPLAYM
1 -4 3 2 + -+ POWER SUPPLAYSedangkan sebaliknya, bila saklar 1 dan 2 dalam keadaan off , saklar 3 dan 4 keadaan aktif, maka terminal a akan terhubung ke ground (-) dan terminal b akan
mendapat tegangan (+), dan tentunya hal ini dapat menyebakan motor berubah arah putarnya, menjadi bergerak mundur (atau berlawanan dengan arah jarum jam)
Pada perancangan ini menggunakan L293D dimana IC ini sudah terdiri dari 4 buah driver motor 1 arah atau 2 buah H-Bridge.
Gambar 2.6 Blok Diagram Internal L293 Driver Motor
Tabel 2.6 Tabel Kebenaran dari IC L293
INPUT OUTPUT A EN Y H H H L H L X L Z H = High L = Low X = High / Low
2.4 Motor Arus Searah
Motor adalah alat yang dapat merubah daya listrik menjadi gerakan mekanik.
Rangkaian motor ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu :
a. Stator
Stator adalah bagian dari motor yang terluar. Stator berfungsi sebagai wadah dari motor bagian dalam, pada stator juga melekat magnet tetap sebagai penghasil medan magnet, cicin belah, sikat sebagai penghubung arus listrik dari sumber kepada rangkaian di dalamnya.
b. Rotor
Merupakan bagian motor yang berada di dalam dari motor, bagian ini yang berputar. Terdiri dari gulungan kawat berlapis (kawat email) yang disebut bagian jangkar (armatur), inti besi jangkar, dan komutator
2.4.1 Dasar Berputarnya Motor
Jika sebuah penghantar yang mengandung arus listrik berada di dalam magnet, maka kepada penghantar itu bekerjalah gaya, dan penghatarnya akan bergerak (seakan-akan ditendang).
Gambar 2.7 Penghantar Berarus Listrik Berada Di Dalam Medan Magnet
U
Gambar 2.7 memperlihatkan keadan medan magnet ketika diusik oleh keberadaan sepotong penghantar yang diberikan arus listrik. Arah arus yang mengaliri penghantar menuju ke luar (ditandai dengan titik), medan magnet hasil dari aliran arus pada sebuah penghantar digambarkan berlawanan arah jarum jam. Sedangkan arah aliran medan magnet dari magnet tetap digambarkan mengalir dari utara ke selatan.
Arah arus medan magnet dari penghantar berlawanan arah dengan aliran medan magnet yang berada sebelah kanan (lihat gambar 2.7), sehingga medan magnet di bagian kanan saling melemahkan. Sedangkan arah medan magnet yang disebelah kiri satu arah dengan medan magnet dari penghantar berarus, sehingga medan magnet saling menguatkan. Hasil dari keadaan ini adalah terdorongnya penghantar berarus oleh medan magnet terkuat ke arah medan magnet yang lebih lemah.
Dari dasar pengertian di atas akan memudahkan penjelasan cara kerja dari motor arus searah.
Gambar 2.8 Bangunan Motor Arus Searah
Gambar di atas memperlihatkan rancangan bangunan motor arus secara lengkap dengan tegangan sumbernya, gambar ini yang akan membuat lebih mudah dalam mempelajari cara kerja dari motor arus searah. Kejadian berputarnya jangkar diawali dengan mengalirnya arus listrik di dalam sebuah kawat penghantar, dalam hal ini adalah jangkar. Arus yang mengalir dari tegangan
DC
A B U S IJANGKAR JANGKAR ARAH PUTARAN MAGNET TETAP CINCIN BELAH SIKATsumber lalu ke titik A kemudian terus mengalir jangkar dan menghasilkan medan magnet disekitar penghantar, medan magnet akibat arus listrik ini mengusik medan magnet dari magnet tetap membuat jangkar beputar. Ketika berputar 900 , posisi titik A dan B bertukar (A di bawah dan B di atas) arus untuk yang kedua kalinya mengaliri penghantar dari B ke A (setelah bertukar tempat) akan tetapi arah mengalirnya tidak mengalami perubahan, kejadian ini terus berlanjut sampai dengan tegangan sumber dipadamkan. Dengan berdasarkan dengan arah aliran arus dan arah aliran medan magnet dari magnet tetap dapat diperkirakan arah putaran adalah seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.8
Gambar 2.9 Bentuk Fisik Motor Arus Searah (DC) Dan Pemasangan Terminal Positif dan Negatif
Motor DC yang digunakan pada umumnya mempunyai tegangan 5V, 12V, 24V dan 48V. Sedangkan motor arus searah (DC) yang digunakan untuk aplikasi industri umumnya mempunyai tegangan 90V, 180V dan 250V. Bentuk motor DC dengan gearbox dapat dilihat pada gambar 2.9
BAB III
PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT
Perancangan sistem pengendalian motor DC ini terdiri dari dua bagian. Bagian pertama adalah perancangan perangkat keras yang menghubungkan