BAB IV PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC DENGAN
IV.2 Perangkat Keras
Dari sisi perangkat keras, alat yang dibuat terdiri dari 6 bagian besar, yaitu : 1. Catu daya 2. Keypad 3. Mikrokontroler 4. Driver Motor DC 5. Motor DC 6. LCD karakter 2x16 7. Alat pada Laboratorium
Mikrokontroler
Keypad Driver Motor DC Motor DC
LCD Karakter 2x16
Catu Daya
Gambar 4.2. Blok Rancangan Diagram Sistem yang Digunakan
Catu daya memiliki fungsi sebagai penyuplai daya ke semua rangkaian dari alat ini. Keypad merupakan saluran input untuk menentukan nilai dari kecepatan putaran motor yang dikehendaki. Mikrokontroler memiliki peranan sebagai otak dari pemrosesan data. Mikrokontroler lah yang akan menentukan seberapa cepat
pulsa-pulsa yang dikeluarkan yang nantinya akan diumpankan ke driver motor DC untuk menentukan gerakan dari motor DC. Output dari mikrokontroler tidak dapat secara langsung digunakan untuk menggerakkan motor DC. Untuk itu, dibuatlah sebuah rangkaian Drvier motor DC yang berfungsi sebagai penghubung antara mikrokontroler dengan motor DC tadi. LCD karakter 2x16 mempunyai peranan dalam menampilkan data input dan output dalam bentuk karakter.
1. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian skematik power supply dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 4.3 Rangkaian Skematik Power Supply
Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupplay arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, yaitu rangkaian pada unit pemancar dan unit penerima.
Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF.
Regulator tegangan 5 Volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 42 disini berfungsi sebagai penguat arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.
2. Rangkaian Mikrokontroler
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Kompoen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMega8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Mikrokontroler memiliki saluran 32 port I/O, yaitu port A (pin 33–40), port B (pin 1–8), port C (pin 22–29) dan port D (pin14–21). Dimana pin 10 dan 31 dihubungkan ke Ground dan pin 10, 30 dan 32 di hubungkan ke sumber tegangan 5 Volt. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 4 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu. Rangkaian mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 4.4
Gambar 4.4 Rangkaian Skematik ATMega8535
Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uF yang dihubungkan ke positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada mikrokontroler dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya adalah :
10 10 1 det
t= =ΩR x C K =x µF m ik
3. Rangkaian Keypad
Rangkaian ini merupakan sarana input untuk melakukan penyetelan terhadap nilai kecepatan motor. Berikut ini merupakan gambar rangkaian keypad yang digunakan pada rangkaian ini :
Gambar 4.5 Rangkaian Keypad
Dari gambar terlihat bahwa, ketika salah satu sakelar ditekan, maka sakelar tersebut akan mengirimkan logika 0 ke mikrokontroler. Namun jika dalam keadaan tidak ditekan, sakelar tersebut akan mengirimkan logika 1 ke mikrokontroler. Karakteristik inilah yang digunakan dalam rangkaian sehingga mikrokontroler dapat mengetahui adanya perubahan pada inputnya.
4. Rangkaian Driver Motor DC
DC Chopper dirancang dari rangkaian dasar pada Gambar 4.1 tanpa menggunakan LPF (low pass filter). Hal ini karena DC gearhead motor yang digunakan sekaligus dianggap menjadi filter-nya atau simplikasi motor sebagai LPF orde 1. Rangkaian DC Chopper menggunakan MOSFET jenis BUZ11 (Q1) sebagai komponen switchingnya, Rds (on) dari transistor ini cukup rendah sehingga disipasi daya yang dibangkitkan relatif rendah untuk rendah untuk arus maksimum yang diinginkan ( ± 5A).
Tegangan output yang dihasilkan akan berbentuk pulse (pulsa). BUZ11 (Q1) adalah MOSFET jenis N Channel yang mampu melewatkan arus hingga 30 A. Transistor tersebut harus dilindungi dengan heatsink (pendingin) untuk menghindari panas berlebih akibat besarnya arus yang melewatinya.
5. Rangkaian LCD Karakter 2x16
Rangkaian skematik LCD ini digunakan untuk menampilkan data kecepatan motor DC. Rangkaian skematik LCD dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Pada gambar rangkaian konektor LCD yang terdiri dari konektor Gnd (Ground), Vcc (5V), VEE, Reset, R/W (Read/Write), Enable, DB4-DB7 dihubungkan langsung ke konektor Mikrokontroler ATMega8535. Adapun potensiometer pada rangkaian diatas berfungsi untuk mengatur cahaya karakter yang ditampilkan pada LCD.
Pin 1 (Gnd) dan pin 2 (Vcc) pada LCD dihubungkan dengan sumber tegangan 5 Volt, dan VEE (pin 3) LCD dihubungkan dengan Gnd dan Vcc. Ini berfungsi untuk mengatur kontras pada LCD, dimana kontras mencapai nilai maksimum pada saat kondisi pin ini pada tegangan tegangan 0 Volt. Pin 4 (Reset) LCD terhubung ke pin mikrokontroler yang berfungsi untuk pengaksesan register data pada logika 1 dan untuk mengakses register perintah pada logika 0. Pin 5 (R/W) pada LCD terhubung dengan mikrokontroler berfungsi untuk mengetahui bahwa LCD sedang pada mode pembacaan (logika 1) dan pada mode penulisan (logika 0). Pin ini dihubungkan langsung ke Gnd untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan. Pin 6 (Enable) LCD berfungsi untuk mengaktifkan clock LCD. Pin 11-14 (D4-D7) LCD merupakan data bus yang berfungsi akan menulis dan membaca data. Pin-pin ini dihubungkan ke mikrokontroler. Pin-pin pada LCD dihubungkan ke PA.0 - PA.5 pada mikrokontroler. Diagram alir dari program yang dibuat adalah sebagai berikut:
Mulai
Inisialisasi Pin dan Variabel yang
digunakan
Keypad up = 0?
A=A+1 Keypad down = 0?
A=A-1 Keypad enter = 0? Nilai PWM = A Putar motor sesuai nilai PWM Keypad enter = 0? YA Tidak YA Tidak Tidak Tidak YA YA
Gambar 4.8 Diagram Alir
Pada awal alat ini dinyalakan, alat ini akan menginisialisasi semua pin I/O dari mikrokontroler yang akan digunakan. Selain itu, program juga akan mennginisialisasi variable-variabel yang digunakan dalam program nantinya.
Kemudian, mikrokontroler akan memeriksa keadaan logika pada keypad. Ketika keypad up ditekan, maka nilai dari variable A akan bertambah 1, namun jika keypad
down ditekan, maka nilai varibel A akan dikurangi dengan 1. Variabel A ini lah yang nantinya akan digunakan penentu besar kecepatan motor.
Setelah itu, mikrokontroler akan menunggu keypad Enter ditekan. Ketika keypad enter ditekan, maka nilai A tadi dimasukkan ke dalam nilai PWM. Kemudian motor akan berputar sesuai dengan nilai PWM yang diberikan tadi. Motor akan tetap berputar sampai keypad Enter kembali ditekan. Ketika keypad Enter ditekan, program akan kembali mendeteksi adanya penekanan pada keypad Up atau down.
6. Spesifikasi Alat pada Laboratorium
Penelitian mengenai kendali kecepatan motor DC dilakukan pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU
1. Motor DC
2. Power Suply AC dan DC 3. Voltmeter DC
4. Amperemeter DC
Spesifikasi motor dc yang digunakan AEG Type GF 110/140 dengan data-data sebagai berikut :
Type : GF 110/140 Ia : 9.1 Ampere
Pout : 2KW Im : 0.64 Ampere