RANCANG BANGUN PROTOTIPE MAGNETIZER MULTIPOLE DENGAN SISTEM KONTROL ARUS BERBASIS MIKROKONTROLER.

(1)

Lusiana, Irma. 2014

RANCANG BANGUN PROTOTIPE MAGNETIZER MULTIPOLE DENGAN SISTEM KONTROL ARUS BERBASIS MIKROKONTROLER

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

RANCANG BANGUN PROTOTIPE MAGNETIZER MULTIPOLE

DENGAN SISTEM KONTROL ARUS BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

diajukan untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika Jurusan Pendidikan Fisika

oleh

Irma Lusiana NIM 0902278

PROGRAM STUDI FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

(2)

2014

RANCANG BANGUN PROTOTIPE MAGNETIZER MULTIPOLE

DENGAN SISTEM KONTROL ARUS BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh Irma Lusiana

Sebuah skripsi yang ditujukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Juni 2014

Hak cipta dilindungi undang-undang

(3)

(4)

RANCANG BANGUN PROTOTIPE MAGNETIZER MULTIPOLE DENGAN SISTEM KONTROL ARUS BERBASIS MIKROKONTROLER

oleh Irma Lusiana

0902278

Pembimbing I: Ahmad Aminudin, M.Si Pembimbing II: Nanang Sudrajat, S.T.

Program Studi Fisika, FPMIPA UPI

ABSTRAK

Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan magnet permanen multipole dalam dunia industri sangat pesat. Namun magnet multipole saat ini masih di impor dari negara lain. Salah satu penyebab impor magnet multipole tersebut adalah Indonesia belum mempunyai alat yang mampu memagnetisasi material magnet menjadi multipole, alat tersebut dinamakan magnetizer multipole. Pada penelitian ini telah dilakukan pembuatan alat magnetisasi atau magnetizer untuk memagnetisasi magnet menjadi multipole dengan sistem kontrol arus berbasis mikrokontroler. Magnetizer multipole yang dibuat terdiri dari delapan solenoid yang dialiri arus DC dengan arah arus antara solenoid berselingan. Besar arus pada magnetizer multipole dideteksi oleh sensor arus. Nilai input arus dari keypad dan nilai arus yang terukur oleh sensor pada magnetizer multipole di tampilkan pada lcd. Besar arus dapat dikontrol pada nilai 1 A-10 A. Nilai medan magnet pada magnetizer dipengaruhi oleh nilai arus, nilai medan magnet terendah adalah 25 Gauss pada 1 A dan tertinggi 117 Gauss pada 10 A. Kutub yang dihasilkan oleh magnetizer multipole dan magnet hasil magnetisasi adalah multipole, dengan delapan buah kutub atau empat pasang kutub.

(5)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR ISI

BAB II RANCANG BANGUN PROTOTIPE MAGNETIZER MULTIPOLE DENGAN SISTEM KONTROL ARUS BERBASIS MIKROKONTROLER 4 A. Prototipe Magnetizer Multipole... 4

1. Efek Arus Listrik Terhadap Kemagnetan ... 5

2. Magnetisasi Bahan Feromagnetik akibat Pengaruh Medan Luar .... 6

3. Magnetizer Multipole ... 7

B. Sistem Kontrol Arus Berbasis Mikrokontroler ... 10

1. Sumber Arus ... 10

2. Sensor Arus ACS712 ... 11

(6)

4. Transistor ... ..12

5. Mikrokontroler ATMEGA 8535 ... 14

6. LCD ... 14

7. Keypad ... 16

8. Flowchart ... 17

9. Codevision AVR ... 17

BAB III METODELOGI PENELITIAN ... 18

A. Metode Penelitian ... 18

B. Waktu dan Lokasi Penelitian ... 18

C. Alat dan Bahan ... 18

D. Prosedur Penelitian ... 19

1. Studi Literatur ... 20

2. Perancangan dan Pembuatan magnetizer Multipole ... 21

3. Pengujian magnetizer Multipole ... 24

4. Perancangan dan Pembuatan Sistem Kontrol Arus ... 24

5. Pengujian Kontrol Arus ... 36

6. Tahap Pengujian Sistem Keseluruhan ... 36

7. Analisis ... 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37

A.Pengujian magnetizer Multipole ... 37

B. Pengujian Kontrol Arus Berbasis Mikrokontroler... 41

1. Karakterisasi Sensor Arus ACS712-20A ... 41

2. Pengujian Sensor Arus ACS712-20A ... 43

3. Pegujian Motor Servo ... 45

4. Pengujian Kontrol Arus ... 46

C. Pengujian Keseluruhan Sistem ... 52

1. Pengujian Magnetisasi Bahan Magnet Menggunakan magnetizer Multipole dengan Sistem Kontrol Arus ... 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 64

(7)

B. Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... 66

LAMPIRAN ... 68

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. PIN LCD dan Fungsinya ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1. Nilai Resistansi kawat masing-masing solenoid ... 38

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Polaritas pada magnetizer Multipole ... 41

Tabel 4.3. Karakterisasi Sinyal Keluaran Sensor ... 42

Tabel 4.4. Hasil pengujian Sensor arus ... 45

Tabel 4.5. Respon Gerak Motor ... 46

Tabel 4.6. Pengujian Kontrol Arus ... 51

Tabel 4.7. Pengujian kontrol arus dengan alat ukur ... 52

Tabel 4.8. Pengaruh Arus Terhadap Medan Magnet Pada Inti Besi 1 ... 53

(8)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Aturan Tangan Kanan Pada Kawat Lurus Berarus Error! Bookmark

not defined.

Gambar 2.2. Garis medan magnet yang ditibulkan oleh solenoid ... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 2.3. Arah Domain Feromagnetik dalam Kondisi Normal. ... Error!

Gambar 2.4. Arah domain-domain setelah diberi medan magnet luar. ... Error!

Gambar 2.5. Rangkaian Pembangkit Medan ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.6. Bahan Magnet yang Sedang Dimagnetisasi .... Error! Bookmark not

defined.

Gambar 2.7. (a)Magnet Multipole (b)Konfigurasi Arus untuk memagnetisasi

magnet multipole ... 10

Gambar 2.8. Skema Autotransformator Variabel ... 11

Gambar 2.9. Rangkaian Penyearah ... 11

Gambar 2.10. (a) Konfigurasi pin ACS 712 (datasheet)(b)Sensor Arus ACS712)

... 12

Gambar 2.11. Motor Servo ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.12. Susunan Transistor bipolar (a) transistor pnp (b) transistor npn

(9)

Gambar 2.13. Transistor Daya ... 13

Gambar 2.14. LCD 16x2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.15. Keypad 3x4 ... 16

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 20

Gambar 3.2. Skema Solenoid ... 21

Gambar 3.3. Arah Arus pada masing-masing Inti Besi ... 22

Gambar 3.4. (a) Gambaran proses magnetisasi (b)Bentuk Bahan magnet yang akan di magnetisasi ... 23

Gambar 3.5. Diagram Blok Perancangan Sistem Kontrol Arus ... 25

Gambar 3.6. Skematik Rangkaian Sensor Arus ... 26

Gambar 3.7. Skema rangkaian sistem minimum ATMega8535 . ... 27

Gambar 3.8. Rancangan Sistem Kontrol Arus ... 28

Gambar 3.9. Rangkaian Driver motor ... 29

Gambar 3.10. Skema rangkaian Keypad 3x4 ... 29

Gambar 3.11. Skema rangkaian LCD 16x2 ... 30

Gambar 3.12. Diagram Alir Program... 31

Gambar 3.13. Tampilan antarmuka proteus ... 32

Gambar 3.14. Source Code ... 34

Gambar 3.15. Tampilan Informasi Bahwa Tidak Ada Error ... 34

Gambar 3.16. Tampilan awal program Prog-Isp 172... 35

Gambar 3.17.Perbedaan Tampilan Prog-Isp yang (a) Belum Terbaca dan (b) Sudah Terbaca oleh Komputer ... 35

(10)

Gambar 4.2 (a) Penyusunan Solenoid dan inti besi (b) Solenoid dirangkai seri

kemudian diletakan di fixture coil (c) delapan buah solenoid menjadi2 buah fixture

coil ... 39

Gambar 4.3 (a)Pengamatan polaritas inti besi 7(b) Pembesaran skala ke arah

utara ... 40

Gambar 4.4 (a)Pengamatan polaritas inti besi 8 (b)Pembesaran skala kearah

selatan ... 40

Gambar 4.5 Diagram Blok Sistem Kontrol ... 47

Gambar 4.6 Indikator Kebenaran Sistem Kontrol Arus ... 47

Gambar 4.7 (a) Material Magnet yang Akan di Magnetisasi (b) Material Magnet

diletakan diantara dua buah fixture coil. ... 61

DAFTAR GRAFIK

4.1 Grafik V = f(I) Karakterisasi Sensor Arus ... 43

4.2 Grafik B = f(I) Pengaruh Arus Terhadap Medan Magnet Pada Inti Besi 1 .... 53

4.5 Grafik B = f(I) Pengaruh Arus Terhadap Medan Magnet Pada Inti Besi ... 56

(11)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Listing Program Sistem Kontrol Arus Berbasis Mikrokontroler

Lampiran 2 Dokumentasi Kegiatan

(12)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan magnet permanen

multipole dalam dunia industri sangat pesat. Namun magnet multipole saat ini

masih di impor dari negara lain. Salah satu penyebab impor magnet multipole

tersebut adalah Indonesia belum mempunyai alat yang mampu memagnetisasi

material magnet menjadi multipole, alat tersebut dinamakan magnetizer multipole.

Magnetizer pernah dibuat oleh Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi–

Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (PPET – LIPI), namun PPET-LIPI baru

mengembangkan magnetizer yang dapat memagnetisasi material magnet menjadi

satu pasang kutub dan arus pada magnetizer tersebut diatur oleh pengguna dengan

cara memutar variac secara manual.

Oleh karena itu, dalam penelitian ini penulis bekerja sama dengan LIPI

membuat prototipe alat yang dapat memagnetisasi material magnet menjadi

magnet yang memiliki kutub lebih dari satu pasang. Magnetizer multipole pada

penelitian ini terdiri dari delapan solenoid yang dialiri arus DC. Medan magnet

luar yang ditimbulkan oleh arus listrik dalam solenoid dapat menyearahkan

domain magnet sehingga membentuk simpal (kutub). Pembentukan kutub tersebut

diakibatkan karena arah arus yang mengalir pada solenoid. Kutub magnet pada

magnet permanen merupakan daerah pada ujung-ujung magnet yang memiliki

kekuatan magnet paling besar.

Selain itu, agar memudahkan pengguna dapat mengatur arus sesuai kebutuhan,

penulis menggunakan sistem pengatur arus berbasis mikrokontroler. Sistem

kontrol ini bekerja untuk menginputkan arus yang mengalir pada magnetizer

multpole. Mikrokontroler mengontrol besar arus pada magnetizer multipole

dimana arus tersebut bersumber dari variac yang diputar oleh motor servo. Nilai

input arus dari keypad dan nilai arus yang terukur oleh sensor pada magnetizer

(13)

2

kurang dari input keypad, maka motor terus berputar kekanan untuk memutar

variak hingga nilai arus pada magnetizer sama denga nilai input pada keypad.

Selanjutnya jika keduanya telah sama maka motor berhenti kemudian menurunkan

kembali arus pada magnetizer multipole dengan cara memutar motor servo ke kiri.

Penelitian mengenai pembuatan magnetizer multipole dan sistem kontrol arusnya

diberi judul “RANCANG BANGUN PROTOTIPE MAGNETIZER MULTIPOLE

MENGGUNAKAN SISTEM KONTROL ARUS BERBASIS

MIKROKONTROLER”

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas, rumusan masalah pada tugas akhir

ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana rancang bangun prototipe magnetizer multipole dan sistem kontrol

arus berbasis mikrokontroler ?

2. Bagaimana unjuk kerja prototipe magnetizer multipole menggunakan sistem

kontrol arus berbasis mikrokontroler ?

C. Tujuan

Sejalan dengan rumusan masalah maka tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Membuat prototipe magnetizer multipole dan sistem kontrol arus berbasis

mikrokontroler.

2. Mengetahui unjuk kerja prototipe magnetizer multipole menggunakan sistem

kontrol arus berbasis mikrokontroler.

D. Batasan Masalah

Memfokuskan tujuan agar permasalahan sesuai dengan tujuan awal dan sesuai

dengan tema pokok permasalahan, maka diperlukan batasan-batasan masalah

sebagai berikut:

1. Unjuk kerja magnetizer multipole menghasilkan delapan kutub magnet atau

(14)

3

2. Kuat medan magnet yang dihasilkan oleh magnetizer multipole bergantung

pada nilai arus yang dikontrol, nilai arus dapat dikontrol pada 1 A – 10 A.

E. Manfaat

Pembuatan tugas akhir ini penulis berharap memberikan manfaat dilingkungan

mahasiswa, universitas dan masyarakat;

1. Mahasiswa

Dapat dipakai sumber informasi atau referensi untuk pengembangan

selanjutnya dalam rangka pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

2. Sekolah/ Universitas

Dapat menjadi media pembelajaran, khususnya di bidang listrik magnet.

3. Masyarakat

(15)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB III

METODELOGI PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Tugas akhir ini menggunakan metode deskriptif dan eksperimen. Melalui metode

deskriptif penulis akan membahas kajian literatur yang menyangkut dengan penelitian

ini. Sedangkan metode eksperimen penulis gunakan untuk merancang magnetizer

multipole beserta sistem kontrol arusnya. Data hasil pengukuran diperoleh dengan

cara observasi menyangkut rancang bangun dan unjuk kerja alat. Teknik analisis data

yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah deskriptif.

B. Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada :

Waktu Pelaksanaan : Februari 2013-Mei 2014

Tempat Pelaksanaan :Laboratorium Magnet, Pusat Penelitian Elektronika dan

Telekomunikasi-Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

(PPET-LIPI), Jl. Cisitu 21/154D Komplek LIPI Sangkuriang

Gd.20 - Bandung 40135 Telp. 022-2504660, 2504661 Fax.

(16)

20

Secara umum prosedur penelitian dalam tugas akhir ini terbagi menjadi beberapa

tahap yaitu studi literatur, tahap perancangan dan pembuatan, pengujian, dan analisis.

Dalam proses pengerjaannya tugas akhir ini diawali dengan tahap persiapan mencari

ide awal untuk menentukan peneliatian apa yang akan dilakukan kemudian

dilanjutkan dengan studi literatur dari berbagai sumber yang menyangkut pada

penelitian. Studi literatur ini bertujuan untuk mencari referensi pendukung untuk

melakukan penelitian. Setelah itu, dilanjutkan pada tahap perancangan dan tahap

pembuatan. Perancangan dan pembuatan sistem terbagi menjadi dua bagian yakni

perancangan dan pembuatan hardware dan perancangan dan pembuatan software.

Untuk perancangan dan pembuatan hardware dalam tugas akhir ini di awali dengan,

perancangan dan pembuatan magnetizer multipole lalu dilanjutkan pada perancangan

(17)

21

menyangkut dengan program yang akan di injeksikan ke mikrokontroler sebagai

pengendali sistem kontrol arus yang dibuat. Setelah itu dilanjutkan pada tahap

pengujian sistem dan analisis dari hasil yang didapat. Berikut adalah diagram alir

yang menggambarkan prosedur penelitian

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian

Adapun penjelasan dari masing masing tahapan adalah sebagai berikut : Tidak

Mulai

Studi Literatur

Perancangan dan Pembuatan magnetizer

Pengujian magnetizer multipole

Berhasil?

Perancangan dan Pembuatan Rangkaian Kontrol Arus

Pengujian Rangkaian Kontrol Arus

Berhasil?

Pengujian Keseluruhan

Analisis

Selesai Tidak

(18)

22

1. Studi Literatur

Pada tahap ini penulis melakukan studi literatur dari berbagai sumber (buku,

karya ilmiah, internet) untuk mencari referensi pendukung penelitian. Referensi ini

mengenai sumber bacaan yang menyangkut penelitian.

2. Perancangan dan Pembuatan Magnetizer Multipole

Berdasarkan tujuan awal, untuk memagnetisasi bahan magnet menjadi multipole

maka diperlukan magnetizer multipole. Magnetizer multipole dalam penelitian ini

terdiri dari solenoid dan inti besi yang dialiri arus DC. Perancangan solenoid

ditunjukan pada gambar 3.2, dimana solenoid 1 dan solenoid 2 dirangkai secara seri

dan masing masing solenoid diletakan diatas inti besi berbentuk ¼ lingkaran.

Berdasarkan aturan tangan kanan pada gambar 2.1, jika arah arus masuk seperti

solenoid 1 pada gambar 3.2 maka arah utara medan magnet mengarah ke atas dan inti

besi yang berada dibawah solenoid akan mendapatkan pengaruh medan magnet luar

dari solenoid sehingga pada bagian bawah inti besi akan termagnetisasi membentuk

kutub selatan dan bagian bawah inti besi akan termagnetisasi membentuk kubut utara.

Begitu pula sebaliknya jika arah arus seperti solenoid 2 pada gambar 3.2 maka arah

selatan medan magnet mengarah ke bawah dan bagian bawah inti besi akan

membentuk kutub utara.

Gambar 3.2 Skema Solenoid

2

1

Arus masuk Arus Keluar

(19)

23

Dari skema tersebut maka untuk memagnetisasi material magnet menjadi magnet

multipole, arah arus solenoid 1 dan solenoid 2 harus dibalikan. Untuk memagnetisasi

bahan magnet yang memiliki delapan kutub magnet atau empat pasang kutub maka

diperlukan delapan buah solenoid yang disusun seperti gambar 3.3. Delapan buah

solenoid tersebut dirangkai seri dengan arah arus antara solenoid yang berdampingan

dibalikan. Dengan mengacu pada inti besi yang berada dibawah solenoid, pada

solenoid pertama jika arah arus sepert gambar 3.3 maka polaritas yang terbentuk

pada besi bagian bawah adalah utara, dan sebaliknya pada solenoid kedua jika arah

arus masuk seperti gambar 3.3 maka polaritas yang terbentuk pada bagian bawah

(20)

24

Gambar 3.3. Arah Arus pada masing-masing Inti Besi

Pada proses magnetisasi magnetizer ini disusun seperti gambar 3.4 (a) dimana

solenoid terbagi menjadi dua fixture coil. Kemudian, bahan magnet diletakan di

antara dua fixture coil solenoid tersebut. Bahan magnet yang akan dimagnetisasi

terbuat dari ferromagnetic berbentuk ring seperti gambar 3.4 (b).

2

Arus Keluar Arus Masuk

(21)

25

Gambar 3.4 (a) Gambaran proses magnetisasi (b) Bentuk bahan magnet yang akan di

magnetisasi

Setelah melakukan perencanaan selanjutnya adalah pembuatan magnetizer

multipole. Dalam penelitian ini terdapat bebeberapa tahap dalam pembuatan

magnetizer multipole yaitu:

i. Menyiapakan delapan buah solenoid dan delapan buah inti besi berbentuk ¼

lingkaran dan berbentuk batangan;

ii. Meletakan masing-masing solenoid diatas inti besi;

iii. Memasang inti besi batangan ketengah solenoid dan masukan pada lubang inti

besi yang berbentuk ¼ lingkaran;

iv. Merangkai solenoid secara seri, perhatikan arah masuk dan keluar arus pada

masing masing solenoid;

v. Masukan solenoid yang telah bersatu dengan inti besi ke dalam penahan inti

besi dan rekatkan;

(a) (b)

1 2

8 7

5 6

(22)

26

vi. Hubungkan rangkaian solenoid dengan arus DC;

3. Pengujianmagnetizer Multipole

Pengujian ini bertujuan untuk mengamati polaritas medan magnet pada masing

masing inti besi dibawah solenoid. Polaritas medan magnet inti besi satu dan lainnya

diharapkan multipole akibat arah arus yang sesuai dengan perencanaan. Jika hasil

pengujian sesuai dengan perencanaan maka dilanjutkan pada tahap berikutnya.

4. Perancangan dan Pembuatan Sistem Kontrol Arus

Arus yang mengalir pada magnetizer multipole adalah arus DC. Dalam

perancangannya, sistem kontrol arus pada penelitian ini terdiri dari sensor arus

ACS712, mikrokontroler atmega 8535, LCD 16x2, keypad 3x4, motor servo, variac,

rangkaian penyearah.

Untuk mendapatkan arus DC, sumber arus yang berasal dari variac berupa arus

AC disearahkan terlebih dahulu menggunakan rangkaian penyearah. Arus DC yang

dihasilkan oleh rangkaian penyearah dialirkan ke magnetizer multipole, kemudian

sensor arus ACS712 mendeteksi besar arus yang mengalir pada magnetizer multipole

tersebut. Setiap perubahan arus yang dideteksi pada magnetizer menghasilkan nilai

tegangan keluaran. Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh sensor arus masuk ke

PORTA mikrokontroler atmega8535 kemudian dikonversi menjadi besaran arus

menggunakan pemograman bahasa C yang sebelumnya telah di injeksikan pada

mikrokontroler atmega8535. Nilai arus yang dideteksi oleh sensor arus pada

magnetizer multipole ditampilkan pada lcd 16x2.

Perancangan cara kerja sistem kontrol arus pada penelitian ini diawali dengan

penekanan tombol keypad untuk memberikan input arus yang dibutuhkan pada

magnetizer multipole, kemudian nilai input tersebut ditampilkan pada LCD 16x2,

selanjutnya tombol # ditekan dan mikrokontroler mengaktifkan driver motor untuk

memutar motor servo ke kanan. Saat motor putar kanan nilai arus yang mengalir

(23)

27

kopelkan dengan variac yang merupakan sumber arus. Perubahan arus ini di

tampilkan pada lcd 16x2. Ketika nilai arus yang dideteksi sensor pada magnetizer

sama dengan nilai input keypad maka motor berhenti selama 5 menit kemudian

motor berputar berlawanan arah (ke kiri) untuk menurunkan arus kembali pada

keadaan awal. Diagram blok perancangan kontrol arus ditunjukan pada gambar 3.5.

Gambar 3.5. Diagram Blok Perancangan Sistem Kontrol Arus

a. Rangkaian sensor arus

Sensor arus yang digunakan pada penelitian ini ialah ACS712-20A, sensor ini

mampu mendeteksi perubahan arus hingga 20 A. Namun pada penelitian ini sensor

ini cukup untuk mendeteksi arus hingga 10 A saja. Karakteristik sensor arus adalah

nilai tegangan keluaran berubah ubah sesuai dengan nilai arus yang dideteksinya.

Berdasarkan literature sensor ini memiliki sensitivitas sebesar 0.1 volt setiap

perubahan 1 ampere.

Skematik rangkaian sensor arus ditunjukan pada gambar 3.6, sensor ini

(24)

28

1&2 dihubungkan ke sumber tegangan yang akan dialirkan ke beban dan pin 3&4

dihubungkan pada beban yang akan dialirkan arus, pada penelitian ini beban yang

dimaksud ialah magnetizer multipole. Selanjutnya pin 5 dan 6 di paralelkan ke groud

yang sebelumnya kaki 6 sebagai filter dihubungkan ke kapasitor. Sinyal output pada

pin 7 dihubungkan ke kaki mikrokontroler yang nantinya akan di diolah menjadi data

digital pada ADC yang dimiliki oleh mikrokontroler. Pin 8 dihubungkan pada sumber

tegangan. Nilai vout pada keadaan awal atau saat sensor mendeteksi 0 Ampere ialah

.

Gambar 3.6. Skematik Rangkaian Sensor Arus

b. Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler atmega 8535 merupakan otak dari sistem kontrol arus dalam

penelitian ini. Mikrokontroler membutuhkan sistem minimum untuk dapat bekerja.

Sistem minimum adalah rangkaian minimal dimana mikrokontroler dapat bekerja.

Sistem minimum untuk mikrokontroler hanya menghubungkan pin VCC dan AVCC

ke +5 V, pin GND dan AGND ke ground, serta pin reset tidak dihubungkan apa-apa

atau dapat menggunakan push button untuk memaksa pin RESET menjadi nol.

Kristal eksternal dihubungkan pada pin XTAL1 dan XTAL2. Berikut adalah skema

(25)

29

Gambar 3.7. Skema rangkaian sistem minimum ATMega8535

http://www.centralelectro.com

Mikrokontroler atmega8535 mempunyai empat port yaitu PORTA, PORTB,

PORTC, PORTD. Keempat dari PORT tersebut mempunyai peran masing-masing

dalam sistem kontrol arus pada penelitian ini.

PORTA digunakan untuk mengolah data analog yang masuk dari sensor arus

untuk diubah menjadi data digital. Port A pada mikrokontroler ATMega8535

pabrikan Atmel ini memiliki tugas sebagai Analog to Digital Converter (ADC).

Fungsi ADC sendiri telah dijelaskan pada bab II. Output pada sensor arus masuk ke

PORTA.0 .

PORT B digunakan sebagai port untuk rangkaian LCD 16 × 2. Rangkaian sistem

(26)

30

PORT C digunakan untuk memfungsikan tombol keypad 3x4. Pada keypad ini

jika ada penekanan tombol maka akan terbentuk kombinasi logika akibat

terhubungnya baris dan kolom pada proses scanning keypad.

PORTD dihubungkan ke driver motor servo. PORT ini mengendalikan kerja

motor servo untuk berputar kanan, kiri dan berhenti. Motor servo dihubungkan pada

PORTD.2 dan PORTD.3.

Gambar 3.8 menunjukan penggunaan komponen dalam setiap port pada

mikrokontroler.

Gambar 3.8. Rancangan Sistem Kontrol Arus

c. Rangkaian Driver Motor

Rangkaian driver motor ini terdiri dari 2 buah transistor NPN tipe TIP-41 dan dua

buah resistor 1 k. Resistor dihubungkan pada kaki mikrokontroler yakni PORTD.2

(27)

31

saklar dimana jika basis transitor mendapatkan arus yang cukup tinggi, besarnya arus

kolektor tidak dapat bertambah lagi karena telah mencapai kondisi saturasi, keadaan

ini menyebabkan transistor bekerja seperti saklar tertutup sehingga menyebabkan

motor berputar. Pemberian arus pada basis ini tergantung dari logika yang diberikan

oleh PORTD.2 dan PORTD.3 mikrokontroler. Jika PORTD.2 berlogika 1 maka basis

transistor mendapatkan arus yang cukup untuk mengaktifkan kolektor dan emitor

sehingga motor berpotar ke kanan. Begitupun sebaliknya jika PORTD.3 yang

berlogika 1 basis transistor mendapatkan arus yang cukup untuk mengaktifkan

kolektor dan emitor sehingga motor berpotar ke kiri. Namun jika kedua port berlogika

0 atau berlogika satu maka motor berhenti.

Gambar 3.9. Rangkaian Driver Motor

d. Rangkaian Keypad

Pin keypad 3x4 terdiri dari 7 buah pin yang seluruhnya di hubungkan pada

(28)

32

Gambar 3.10. Skema rangkaian Keypad 3x4

e. Rangkaian LCD 16x2

LCD 16x2 berfungsi untuk menampilkan nilai arus yang dideteksi sensor pada

magnetizer multipole serta menampilkan input arus yang diberikan melalui tombol

keypad. Penampilan kedua nilai ini menjadi indikator dalam sistem kontrol arus.

Rangkaian LCD 16x2 dihubungkan ke PORTB mikrokontroler (gambar 3.11).

(29)

33

f. Software

Perangkat lunak (Software) yang digunakan dalam penelitian ini adalah Proteus 7

Profesional dan CodeVisionAVR C Compile. Proteus digunakan untuk menggambar

rangkaian dan mensimulasikan sistem kontrol, sehingga penulis mengetahui sistem

yang akan di buat benar atau tidak. Selain itu, software ini juga digunakan dalam

pembuatan layout PCB.

Keseluruhan sistem dari sistem kontrol arus yang dikerjakan oleh mikrokontrler

tidak lepas dari pemograman yang ditulis menggunakan bahasa C yang dibuat dengan

program Codevision AVR. Progam yang diinjeksikan pada mikrokontroler terdiri dari

program untuk menkonversi nilai arus, memerintahkan motor servo putar kanan,

berhenti dan putar kiri, memfungsikan tombol keypad untuk input arus, menampilkan

karakter ke LCD.

Source Code program terdapat pada lampiran. Setelah program dibuat lalu di

compile ke dalam bentuk heksadesimal, lalu diunduhkan ke mikrokontroler dengan

menggunakan program downloader. Pada penelitian ini penulis menggunakan

program Prog-Isp dan downloader prog-ISP.

Program dibuat dalam bentuk bahasa C lalu disimpan dalam ekstensi *.c.

Kemudian program di-compile menjadi ekstensi *.hex. Setelah itu, file *.hex tersebut

di-unduh ke dalam minimum sistem ATmega 8535. Berikut diagram alir perencanaan

(30)

34

Gambar 3.12. Diagram Alir Program

Selanjutnya adalah tahapan pembuatan sistem kontrol arus berbasis

mikrokontroler. Dalam proses pembuatan ini hal pertama yang dilakukan adalah

merealisasikan skematik rangkaian kontrol arus ke dalam bentuk PCB. Pembuatan

PCB menggunakan software Proteus 7 Profesional. Untuk memulai menggunakan

(31)

35

Profesional | ISIS 7 profesional atau dengan double click lambang ISIS 7 Profesional

pada desktop. Berikut adalah tampilan awal program ISIS & Profesional:

Gambar 3.13. Tampilan antarmuka proteus

Hal pertama yang dilakukan sebelum meletakkan komponen ke dalam lembar

kerja adalah mencari komponen dari library. Setelah seluruh komponen yang akan

digunakan untuk membangun skematik rangkaian telah lengkap, langkah selanjutnya

adalah memindahkan komponen-komponen yang terdapat pada objek selector pada

window editing. Kemudian hubungkan komponen sesuai rangkaian yang akan dibuat.

Simpan dokumen yang telah dibuat.

Setelah skematik rangkaian dibuat di ISIS, selanjutnya adalah membuat layout

PCB melalui program ARES. Setelah skematik dibuat di ISIS, klik icon Netlist

Transfer to ARES yang terletak pada pojok kanan atas ( ). Mulailah meletakkan

komponen ke dalam lembar kerja. Jalur dapat dibuat manual atau otomatis. Jalur

manual dapat dibuat dengan menghubungkan trace yang diatur melalui toolbar track

mode. Sedangkan jalur otomatis dapat dibuat dengan mengklik Tools| Auto Router|

(32)

36

Hasil pembuatan layout PCB secara keseluruhan dapat dilihat pada lampiran.

Untuk merealisasikan layout PCB ke dalam bentuk yang sesungguhnya dapat dibuat

PCB sendiri atau diserahkan ke toko penerima jasa pembuatan PCB. Dalam

penelitian ini PCB dibuat di toko pembuatan PCB.

Setelah PCB selesai dibuat, tahapan selanjutnya adalah pemasangan komponen.

Proses ini biasanya disebut dengan soldering. Bahan yang digunakan untuk

melekatkan komponen adalah timah. Penyedot timah dan tang pemotong pun harus

dipersiapkan untuk mengantisipasi kesalahan-kesalahan yang mungkin terjadi pada

proses soldering.

Pembuatan perangkat lunak ini menyangkut pembuatan program yang akan

diinjeksikan pada mikrokontoler. Program yang dibuat menggunakan bahasa C yang

dibuat dengan Codevision AVR.

Untuk memulai menjalankan CodeVisionAVR, buka program melalui menu Start|

All Program| CodeVision| CodeVisionAVR C Compiler atau melaui desktop dengan double click lambang CodeVisionAVR. Pilih File| New| Pilih File Type→Project. Saat muncul tampilan konfirmasi dan menanyakan apakah akan menggunakan

CodeWizard untuk membuat project baru, pilih yes. Kemudian akan tampil

konfigurasi USART, Analog Comparator, ADC, SPI, I2C, 1 Wire, 2 Wire, LCD,

Bit-Banged, Project Information, Chip, Port, External IRQ, dan Timer. Atur program

yang akan dibuat melalui CodeWizard. Setelah mengonfigurasi project, pilih File|

Generate, Save, and Exit. Kemudian beri nama file source (*.c), file project (*.prj),

dan file project codewizard (*.cwp) sehingga akan tampil source code yang telah

(33)

37

Gambar 3.14. Source Code

Setelah berhasil membuat program menggunakan CodeWizardAVR, tambahkan

variabel dan instruksi-instruksi tambahan ke dalam program. Jika sudah membuat

program, compile program, pilih Project| Compile. Jika ada kesalahan, klik

keterangan error atau warning yang terdapat pada bagian messages, kemudian letak

kesalahan akan ditampilkan, perbaiki kesalahan tersebut dan compile kembali. Jika

sudah tidak terjadi error, pilih Project| Build.

(34)

38

Untuk pengunduhan program yang sudah dibuat ke dalam mikrokontroler penulis

menggunakan program prog-Isp 172. Berikut adalah tampilan awal program prog-Isp

172.

Gambar 3.16. Tampilan awal program Prog-Isp 172

Dalam proses pengunduhan ada beberapa tahap yaitu:

1. Hubungkan downloader prog-ISP dengan SPI pada rangkaian minimum sistem

mikrokontroler.

2. Buka program prog-isp 172 pada komputer jinjing, lalu hubungkan downloader

dengan komputer. Apabila downloader Prog-Isp sudah terbaca oleh komputer

maka logo pada prog isp akan berwarna.

(a) (b)

Gambar 3.17 Perbedaan Tampilan Prog-Isp yang (a) Belum Terbaca dan (b) Sudah

Terbaca oleh Komputer

3. Masukan program yang telah di compile menjadi file.hex

4. Untuk memulai proses pengunduhan tekan AUTO, maka program akan teruduh

(35)

39

5. Pengujian Kontrol Arus

Pengujian ini dilakukan untuk melihat kinerja dari kontrol arus yang dibuat,

apakah sudah sesuai dengan perencanaan. Nilai input dari keypad ditampilakan pada

lcd lalu motor berputar untuk memberikan nilai arus yang sesuai dengan input

keypad. Input dari keypad dan arus yang terukur tersebut ditampilkan pada media

penampil lcd sehingga bisa terlihat kesamaannya.

6. Tahap Pengujian Sistem Keseluruhan

Pengujian alat ini dilakukan untuk mengetahui kinerja dari alat tersebut, baik

kinerja tiap bagian maupun kinerja alat secara keseluruhan. Selain itu pengujian

bertujuan untuk mendapatkan data penelitian dari masing masing bagian maupun

keseluruhan kinerja alat. Alat dan bahan yang diperlukan dalam pengembilan data

adalah multimeter dan gauss meter. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah

setiap bagian dari perangkat yang telah dibuat bekerja dengan baik sesuai dengan

fungsi tujuan. Pengujian yang dilakukan terbagi atas beberapa blok, yakni pengujian

magnetizer multipole, pengujian sistem kontrol arus. Setelah kedua alat di uji satu

persatu, alat ini di uji secara keseluruhan dan selanjutnya diaplikasikan untuk proses

magnetisasi. Bahan magnet ini diamati polaritasnya pada beberapa sisi atau bagian,

serta diukur nilai besar medan magnetnya akibat perubahan arus. Polaritas bahan

magnet yang terbentuk diharapkan menjadi multipole, dan besar medan magnet yang

diukur diharapkan berubah seiring dengan perubahan nilai arus yang berubah.

7. Analisis

Data yang di dapat dari proses pengujian di analisis berdasarkan kajian literature

yang telah digunakan. Analisis dideskripsikan dalam bentuk alasan - alasan yang

(36)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan pada penelitian maka dapat

diambil beberapa kesimpulan dan saran yang berguna untuk kedepannya.

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, kesimpulan yang dapat diambil berkenaan

dengan rancang bangun magnetizer multipole dengan sistem kontrol arus berbasis

mikrokontroler ialah:

1. Rancang bangun prototipe magnetizer multipole pada penelitian ini terdiri

dari delapan solenoid dan di letakan pada dua fixture coil. Dan sistem

kontrol arus terdiri dari tiga pcb yakni pcb minimum sistem

mikrokontroler, pcb sensor arus dan pcb sistem kontrol yang di kemas

pada satu box.

2. Kutub magnet yang dihasilkan pada magnetizer berselingan sehingga

magnetizer ini dinamakan magnetizer multipole, kemudian hasil

magnetisasi bahan magnet yang dihasilkan pada proses magnetisasi oleh

magnetizer adalah multipole.

3. Kontrol arus ketika nilai input keypad 1 hingga 6, hasil kontrol arus pada

lcd menunjukan nilai yang cenderung sama sesuai dengan input yang

diberikan pada keypad, dan ketika nilai input keypad 7 hingga 10, hasil

kontrol arus menunjukan adanya selisih antara input keypad dengan

dengan hasil kontrol arus pada lcd sebesar 0.1 A hingga 0.3 A.

4. Nilai medan magnet pada inti besi di magnetizer multipole naik seiring

dengan kenaikan arus. Nilai tertinggi terdapat pada inti besi 4 yaitu

B=10.99(I)+27.53 dan nilai terendah terdapat pada inti besi 6 yaitu

B=9.363 (I)+12.

5. Nilai medan magnet remanen (Br) terbesar dihasilkan ketika bahan magnet

(37)

65

B. Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan mengenai perancangan dan

pembuatan magnetizer multipole ini, saran yang dapat diberikan sebagai berikut:

1. Untuk mengurangi panas pada magnetizer multipole sebaiknya dipasang

peredam panas

2. Penelitian sebaiknya dilakukan ditempat yang tidak terpengaruh dari

medan magnet.

3. Gerak transformator variable (variak) dengan motor harus singkron agar

mendapatkan nilai presisi yang baik.

4. Perlu dilakukan penelitian dan pengembangan mengenai sistem ini dapat

dilakukan lebih lanjut demi terciptanya sistem alat yang memiliki akurasi

(38)

(39)

66

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR PUSTAKA

Andrianto, Heri. (2013). Pemrograman Mikrokontoler AVR ATmega 16

Menggunakan Bahasa C (CodeVisionAVR). Edisi Revisi, Bandung:

Informatika.

Apriyanti-Devia, A. (2012). Analisis dan Rancang Bangun Sistem Informasi

Pengolahan Data Pembayaran Kredit Rumah Berjangka Pada PT Pulau Jaya

Abadi Palembang Menggunakan Pemograman Delphi 2007 dan SQL Server

2008. STMIK PalComTech Palembang.

A-Tipler,P. (2001). FISIKA Untuk Sains dan Teknik. Edisi Ketiga,

Jakarta:Erlangga.

Budiharto,W. (2011). Aneka Proyek Mikrokontroler Panduan Utama untuk

Riset/Tugas Akhir. Edisi Pertama,Yogyakarta:GRAHA ILMU.

Effendi, R. dkk. (2007). Medan Elektromagnetika Terapan. Jakarta:Erlangga.

Nugroho-Adi,A. (2010). Mekatronika. Edisi Pertama,Yogyakarta:GRAHA

ILMU.

Hani, S (2009). Proteksi arus lebih dengan menggunakan sensor ACS706ELC,

2(2), hlm 167-175.

Idayanti,N dan Dedi (2003). Pembuatan Magnet Barium Heksa Ferit Anisotrop. 5

(40)

67

Nurcahyo,S. (2012). Aplikasi dan Teknik Pemograman MikrokontrolerAVR

Atmel. Edisi Pertama, Yogyakarta:C.V ANDI OFFSET

Sudrajat, N.dkk (2010). Kompaksi Bahan Magnet Permanen Barium Ferit

Anisotropy Nano Partikel dalam Solenoid 0.5 T.

Wiyanto. (2008).ELEKTROMAGNETIKA .Edisi Pertama,Yogyakarta:GRAHA

(41)

68