- -Set Point
3.1.4 Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA8535
Pada perancangan alat ini akan digunakan mikrokontroller ATMEGA8535 yang berfungsi untuk membaca sinyal dari rpm input dan sensor, menampilkannya pada display LCD dan memberikan lebar pulsa (PWM) untuk menggerakkan motor dc lalu membandingkan antara kecepatan yang di input (rpm referensi) dengan kecepatan hasil pengukuran sensor efek hall. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMEGA8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Dalam menjalankan chip IC
mikrokontroler ATMEGA8535 memerlukan komponen elektronika pendukung lainnya.
Suatu rangkaian yang paling sederhana dan minim komponen pendukungnya disebut sebagai suatu rangkaian sistem minimum. Sistem minimum ini berfungsi untuk membuat rangkaian mikrokontroller dapat bekerja, jika ada komponen yang kurang, maka mikrokontroller tidak akan bekerja.
Mikrokontroller ini memiliki 32 port I/O,yaitu port A,port B,port C dan port D.Pin 33 sampai 40 adalah Port A yang merupakan port ADC,dimana port ini dapat menerima data analog. Pin 1 sampai 8 adalah port B. Pin 22 sampai 29 adalah port C. Dan Pin 14 sampai 21 port D. Pin 10 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan Pin 11 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroller ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu. Pada Pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke
(ADC7)PA7 33 (ADC6)PA6 34 (ADC5)PA5 35 (ADC4)PA4 36 (ADC3)PA3 37 (ADC2)PA2 38 (ADC1)PA1 39 (ADC0)PA0 40 (SCK)PB7 8 (MISO)PB6 7 (MOSI)PB5 6 (SS)PB4 5 (AIN1/INT2)PB3 4 (AIN0/OCO)PB2 3 (T1)PB1 2 (TO/XCK)PB0 1 (TOSC2)PC7 29 (TOSC1)PC6 28 PC5 27 PC4 26 PC3 25 PC2 24 (SDA)PC1 23 (SCL)PC0 22 (OC2)PD7 21 (ICP)PD6 20 (OC1A)PD5 19 (OC1B)PD4 18 (INT1)PD3 17 (INT0)PD2 16 (TXD)PD1 15 (RXD)PD0 14 RESET XTAL2 XTAL1 AREF AVCC AGND VCC GND 9 12 13 32 30 31 10 11 GND 330 GND 2 1 GND 10 K + 5 V + 5 V L E D 1 K e D is p la y L C D
ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroller dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroller dan aktifnya program sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Dalam perancangan alat ini, sistem minimum mikrokontroler ATMEGA8535
terdiri dari :
1. Chip IC mikrokontroler ATMEGA8535
2. Kristal 11.0592 MHz
3. Kapasitor
4. Resistor
Rangkaian mikrokontroler ATmega8535 master ditunjukkan pada gambar berikut ini:
3,5 to 20 Volt sensor Vcc
V out
Gnd 3.1.5 Sensor Efek Hall
Prinsip kerja sensor efek hall adalah dengan memanfaatkan medan magnet. Jika magnet diletakkan tegak lurus terhadap sepasang semikonduktor yang diberi tegangan, maka tegangan akan muncul tegangan pada sisi yang berlawanan dengan konduktor. Ini disebabkan karena medan magnet tersebut membelokkan arah pergerakan elekton yang sebelumnya pada konduktor tersebut. Tegangan yang muncul ini disebut dengan tegangan hall. Pada alat ini, sensor efek hall yang dipakai sudah mempunyai penguatan dan pengkondisi sinyal sendiri, sehingga data yang dikirim ke dalam mikrokontroler nantinya sudah dalam bentuk sinyal digital.
Berikut ini adalah rangkaian setara sensor hall. Dalam rangkaian ini, sensor diberi tegangan antara 3,5 - 20 volt untuk membuat sensor ini bekerja. Dalam alat ini, sensor diberi tegangan 5 volt. Ketika sensor mendeteksi medan magnet yang berada pada piringan motor DC, maka nilai resistansi dari variabel resistor akan berubah menjadi sangat kecil, sehingga tegangan tersebut akan menjadi tegangan Vout dari sensor tersebut. Ketika sensor tidak mendeteksi medan magnet, maka resistansi akan sangat besar atau tidak terhingga, sehingga tegangan Vout dari sensor adalah sekitar 0 volt.
1 2 8 7 6 5 4 3 9 10 16 15 14 13 12 11 1 2 3 GND 5 V D1 mi cro co n tro le r LCD 2 x 16 3.1.6 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD LMB162ABC karena harganya cukup murah. LCD LMB162ABC merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter (2x40 dan 4x40), dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat penyimpanan karakter tersebut.
Tabel 3.1 Peta memori LCD
Gambar berikut menampilkan hubungan antara LCD dengan port mikrokontroler:
A
T f = 1/T
Pada gambar rangkaian di atas pin 1 dihubungkan ke Vcc (5V), pin 2 dan 16 dihubungkan ke Gnd (Ground), pin 3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin 6 merupakan Enable, pin 11-14 merupakan data. Reset, Enable, R/W dan data dihubungkan ke mikrokontroler Atmega8535. Fungsi dari potensiometer (R2) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang ditampilkan pada LCD.
3.1.7 PWM (Pulse Width Modulation/Modulasi Lebar Pulsa)
Modulasi lebar pulsa dapat pula dikatakan sebagai cara memanipulasi lebar sinyal atau tegangan yang dinyatakan dengan pulsa dalam satu perioda. Dengan modulasi pulsa, sinyal informasi diubah menjadi pulsa-pulsa persegi dengan frekuensi dan amplitude tetap tapi dengan lebar pulsa sebanding dengan amplitude sinyal informasi. Salah satu teknik modulasi pulsa yang digunakan adalah teknik modulasi durasi atau lebar waktu tunda positif ataupun tunda negative pulsa-pulsa persegi tersebut.
Gambar 3.7 Modulasi Lebar Pulsa
PWM merupakan suatu metoda untuk mengatur kecepatan perputaran motor dengan cara mengatur presentase lebar pulsa high terhadap perioda dari suatu sinyal persegi dalam bentuk tegangan periodik yang diberikan ke motor sebagai sumber daya. Semakin besar perbandingan lama sinyal high dengan perioda sinyal maka semakin cepat motor berputar.
Sinyal PWM dapat dibangun dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital.
Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus, sedangkan menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi dari PWM itu sendiri. Misalkan PWM digital 8 bit berarti PWM tersebut memiliki resolusi 2 pangkat 8 = 256, maksudnya nilai keluaran PWM inimemiliki 256 variasi, variasinya mulai dari 0 – 255 yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut. Compare adalah nilai pembanding. Nilai ini merupakan nilai referensi duty cycle dari PWM tersebut. Nilai compare bervariasi sesuai dengan resolusi dari PWM.
Dengan cara mengatur lebar pulsa “on” dan “off” dalam satu perioda gelombang melalui pemberian besar sinyal referensi output dari suatu PWM akan didapat duty cycle yang diinginkan. Duty cycle PWM dapat dinyatakan sebagai berikut :
Duty Cycle = x 100%
Duty cycle 100% berarti sinyal tegangan pengatur motor dilewatkan seluruhnya. Jika tegangan catu 12V, maka motor akan mendapat tegangan 12V. pada duty cycle 50%, tegangan pada motor hanya akan diberikan 50% dari total tegangan yang ada, begitu seterusnya.
Dengan menghitung duty cycle yang diberikan, akan didapat tegangan output yang dihasilkan.
Average Voltage = x Vfull
Average voltage merupakan tegangan output pada motor yang dikontrol oleh sinyal PWM. Nilai a adalah nilai duty cycle saatkondisi sinyal “on”. Nilai b adalah nilai duty cycle saat kondisi sinyal “off”. V full adalah tegangan maximum pada motor. Dengan menggunakan rumus diatas, maka akan didapatkan tegangan output sesuai dengan sinyal kontrol PWM yang dibangkitkan.
