Laporan Penelitian
RANCANG BANGUN GERBANG HYBRID DENGAN PENGGERAK MOTOR DC
Penyusun:
Muhammad Fadillah (14416794) Atit Pertiwi (981229)
Jurusan Sistem Komputer
Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi UNIVERSITAS GUNADARMA
2021
RANCANG BANGUN GERBANG HYBRID DENGAN PENGGERAK MOTOR DC
Muhammad Fadillah, Atit Pertiwi Teknik Elektro, Sistem Komputer
Universitas Gunadarma
Jl. Margonda Raya No.100 Depok 16431 [email protected],
ABSTRAK
Sekarang ini manusia sudah sangat dekat dengan teknologi. Macam-macam alat yang dibuat untuk membantu pekerjaan manusia, salah satunya adalah gerbang hybrid menggunakan penggerak motor DC. Alat ini memerlukan komponen dasar berupa push button, sensor photodiode, driver motor DC, Motor DC serta sumber daya sebesar 5V.
Driver motor DC sendiri sebagai kontrol utama pada alat, push button dan sensor photodiode sebagai input untuk membuka dan menutup gerbang, dan motor DC sebagai output untuk menggerakan slot disk sebagai gerbang. Push button akan memberikan input logika 1 kepada driver motor untuk menggerakan motor DC kekiri atau kekanan sehingga gerbang terbuka atau tertutup ketika ditekan dan sensor photodiode akan memberikan input logika 1 kepada driver motor untuk menggerakan motor DC ke kanan sehingga gerbang tertutup ketika sensor terhalang oleh suatu objek.
Kata Kunci: Sensor Photodiode, Gerbang Motor DC, Driver Motor DC, Push button , Motor DC
1. PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Sekarang ini manusia sudah sangat dekat dengan teknologi, sudah tidak terhitung lagi jumlah teknologi yang dipakai oleh manusia. Macam- macam alat yang dibuat untuk membantu pekerjaan manusia ini banyak menggunakan Motor DC yang di variasikan geraknya sesuai kebutuhan.
Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. 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/directunidirectional. Dengan
memanfaatkan gerak dari Motor DC ini berbagai macam alat dapat dibuat untuk mempermudah pekerjaan manusia. salah satu nya, untuk merancang gerbang hybrid dengan menggunakan Motor DC sebagai penggerak.
Dimana pada alat tersebut menggunakan push button untuk membuka dan menutup gerbang dan juga menggunakan sensor photodiode untuk menutup gerbang secara otomatis.
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini bertujuan untuk membuat alat gerbang hybrid menggunakan penggerak Motor DC.
2. TINJAUAN PUSTAKA
Hybrid
Hybrid adalah sistem yang menggabungkan beberapa teknologi untuk dimanfaatkan atau memadukan keunggulan masing-masing teknologi.
Sehingga dapat menjadi alternatif atau solusi untuk mengoptimalkan opini benar atau tidaknya suatu data yang terkumpul untuk dijadikan bahan dalam proses pengambilan keputusan[4].
IC OP-AMP LM 358
Penguat operasional adalah suatu rangkaian elektronika yang dikemas dalam bentuk rangkaian terpadu (IC).
Perangkat ini sering digunakan sebagai penguat sinyal-sinyal, baik yang linier maupun yang nonlinier terutama dalam sistem-sistem pengaturan dan pengendalian, instrumentasi, dan komputasi analog. Keuntungan dari pemakaian penguat oprasional ini adalah karakteristiknya yang mendekati ideal sehingga dalam merancang rangkaian yang menggunakan penguat ini lebih mudah dan juga karena penguat ini bekerja pada tingkatan yang cukup dekat dengan karakteristik kerjanya yang teoritis[1].
Dari sudut sinyal sebuah operasional mempunyai tiga terminal, yaitu dua terminal masukan dan satu terminal keluaran. Gambar 2.1.
Menunjukkan simbol dari sebuah penguat operasional. Terminal 1 dan 2 adalah terminal masukan dan terminal 3 adalah terminal keluaran. Kebanyakan penguat operasional membutuhkan catu daya DC dengan dua polaritas untuk dapat beroperasi. Terminal 4 disambungkan ke tegangan positif ( +V) dan terminal 5 disambungkan ke tegangan negatif ( -V)[1].
Gambar 2.1 Simbol Rangakain Penguat Oprasional
LM-358 merupakan rangkaian terintegrasi yang memiliki dua penguat operasional. Terdiri dari empat masukan, memiliki faktor penguatan yang besar dan frekuensi internal yang berubah- ubah, yang mana didisain secara spesifik untuk beroperasi dari sebuah power supplay melalui sebuah range tegangan[1].
IC ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Frekuensi internal yang dapat diubah untuk penguatannya.
Penguatan tegangan yang besar (100 dB).
Memiliki besar range tegangan antara 3V – 32V .
Arus bias input rendah (20 nA).
Arus offset input rendah (2 nA).
Tegangan offset input rendah (2 mV).
Tegangan output besar, berkisar 0 sampai (Vcc – 1,5V)
Konfigurasi IC LM-358 dapat dilihat pada gambar 2.2[1].
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin IC LM- 358
II.3. Photodiode
Photodiode merupakan piranti semikonduktor dengan struktur sambungan p-n yang dirancang untuk beroperasi bila dibiaskan dalam keadaan terbalik, untuk mendeteksi cahaya[1].
Ketika energi cahaya dengan panjang gelombang yang benar jatuh pada sambungan photodioda, arus mengalir dalam sirkuit eksternal.
Komponen ini kemudian akan bekerja sebagai generator arus, yang arusnya sebanding dengan intensitas cahaya itu.
Cahaya diserap di daerah penyambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole yang mengalami perubahan karakteristik elektris ketika energy cahaya melepaskan pembawa muatan dalam bahan itu, sehingga
menyebabkan berubahnya
konduktivitas. Hal inilah yang menyebabkan photodiode dapat menghasilkan tegangan/arus listrik jika terkena cahaya[1]. Gambar Photodiode dapat dilihat pada gambar 2.3[1].
Gambar 2.3 Photodiode (kiri) Dan Simbolnya (kanan).
Light Emitting Dioda (LED)
Light Emitting Dioda (LED) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat mendapat arus bias maju (forward bias). LED terbuat dari bahan semikonduktor yang menggunakan unsur galium, arsenik dan fosforus. Warna cahaya yang
dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang digunakan. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata, contohnya pada remote control [6]. Simbol dan bentuk fisik dari Light Emitting Dioda (LED) dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Simbol dan bentuk fisik dari Light Emitting Dioda (LED) [5]
Push Button
Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal[1].
II.6. Driver Motor DC
Driver motor DC tipe H-Bridge menggunakan power driver berupa transistor. Rangkaian driver motor DC H-Bridge transistor ini dapat mengendalikan arah putaran motor DC dalam 2 arah dan dapat dikontrol dengan metode PWM (pulse Width Modulation) maupun metode sinyal logika dasar TTL (High) dan (Low). Untuk pengendalian motor DC dengan metode PWM maka dengan rangkaian
driver motor DC ini kecepatan putaran motor DC dapat dikendalikan dengan baik. Apabila menggunakan metode logika TTL 0 dan 1 maka rangkaian ini hanya dapat mengendalikan arah putaran motor DC saja dengan kecepatan putaran motor DC maksimum. Rangkaian driver motor DC H-Bridge ini menggunakan rangkaian jembatan transistor 4 unit dengan protesi impuls tegangan induksi motor DC berupa dioda yang dipasang paralel dengan masing-masing transistor secara reverse bias. Rangkaian driver motor DC secara detil dapat dilihat pada Gambar 2.6[5].
2.8. Rumus Faktor Kesalahan
Faktor kesalahan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1 sebagai berikut [3]:
Data Terukur − Data Teori
𝑥 100%
Data Teori
Persamaan 2.1 Rumus Faktor Kesalahan.
3. PERANCANGAN ALAT Blok Diagram
Gambar 3.1 Blok Diagram Gerbang Hybrid Menggunakan Penggerak Motor DC
Gambar 2.5 Rangkaian Driver Motor DC H-Bridge.
2.7. Motor DC.
Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Dalam motor dc terdapat dua kumparan yaitu kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan megan magnet dan kumparan jangkar yang berfungsi sebagai tempat terbentuknya gaya gerak listrik (ggl E). Jika arus dalam kumparan jangkar berinteraksi dengan medan magnet, akan timbul torsi (T) yang akan memutar motor[2].
Gambar 3.1 dapat dijelaskan bahwa masing masing komponen diberikan daya sebesar 5V sebagai aktivator. Push button dan photodiode merupakan input pada alat ini yang akan memberikan output logika 1 ketika push button ditekan dan ketika sensor photodiode terhalang. Proses pada alat ini menggunakan driver motor yang berfungsi memberikan perintah ke motor DC untuk bergerak kekiri maupun kekanan ketika driver motor diberikan logika 1 pada input, dan untuk output menggunakan motor DC sebagai penggerak gerbang pada alat ini.
3.2. Skema Rangkaian
Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan Prototipe Gerbang Hybrid Menggunakan Penggerak Motor DC.
3.2. Flowchart
Gambar 3.3. Flowchart alat Gerbang Hybrid Menggunakan Penggerak Motor
DC.
4. PENGUJIAN DAN ANALISA
Pengujian dan Analisa
Pengujian dan analisa dilakukan pada prototipe gerbang hybrid menggunakan penggerak motor DC.
Pengujian pertama dilakukan dengan menguji kedua push button dan sensor photodiode untuk melihat hasil output. Pengujian kedua dilakukan dengan cara mengukur tegangan secara langsung serta membandingkan dengan pengukuran saat simulasi dan faktor kesalahan pada push button dan sensor photodiode.
4.1.1. Pengujian dan Analisa
Tabel 4.1. Tabel pengujian Push Button.
Berdasarkan hasil pengujian dari Tabel 4.1. menyatakan bahwa ketika push button 1 dan 2 tidak ditekan maka motor dc tidak bergerak. ketika hanya push button 1 yang ditekan motor DC akan bergerak ke kanan sehingga gerbang terbuka dan ketikan hanya push button 2 yang ditekan motor DC bergerak ke kiri sehingga gerbang menutup. Ketika kedua push botton ditekan bersamaan motor DC tidak bergerak karna driver hanya bisa menggerakan motor dc ketika output yang didapat dari push button harus berlogika 1 dan 0 ataupun sebaliknya.
. Tabel 4.2. Tabel pengujian Sensor Photodiode
Berdasarkan hasil pengujian dari Tabel 4.2 menyatakan bahwa ketika sensor photodiode terhalang akan menghasilkan output 1 untuk motor DC bergerak kekiri dan gerbang akan
tertutup. Dan ketika sensor tidak terhalang oleh benda apapun sensor akan memberikan output 1 sehingga motor DC diam.
Faktor Kesalahan
Tabel 4.5. Faktor Kesalahan
Hasil pengujian pada tabel 4.5.
menyatakan bahwa faktor kesalahan paling rendah terletak pada Sensor photodiode dengan nilai 0,004 %.
Sedangkan faktor kesalahan paling tinggi terletak pada LED putih dengan nilai 0.064 %. Persentase faktor kesalahan masing-masing komponen sangat kecil dan masih dalam toleransi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pembuatan Alat Gerbang hybrid menggunakan penggerak motor DC dapat bekerja dengan baik.
5. KESIMPULAN
Ketika driver motor DC menerima output logika 1 dari push button atau sensor photodiode maka driver akan melakukan perintah untuk menggerakan motor DC sebagai penggerak untuk membuka dan menutup pagar. Hasil pengujian ketika push botton 1 memberikan output logika 1 maka gerbang akan terbuka dan ketika push button 2 yang memberikan output logika 1 maka gerbang akan tertutup.
Saat sensor photodiode tidak terhalang sensor akan memberikan output logika 0 dan ketika sensor terhalang oleh suatu objek akan memberika output logika 1 ke driver motor sehingga motor dc bergerak untuk menutup gerbang.
Persentase faktor kesalahan masing- masing komponen sangat kecil dan masih dalam toleransi. Berdasarkan hasil pengujian, dapat disimpulkan bahwa pembuatan alat gerbang hybrid dengan menggunakan penggerak motor DC dapat bekerja dengan baik.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Chen, Ben, “Motor DC” Singapore : National University Singapore, 2003.
[2] Gottlieb, Irving, ”Practical Electric Motor Handbook”.Great Britain:
Biddles Ltd., 1997.
[3] Malvino, Albert paul, “Prinsip- prinsip Elektronika, Jilid 1 & 2, Edisi Pertama,”
Penerbit:Salemba Teknika, Jakarta, 2003.
[4] Ahmed Saleh Bancin, “Pengertian Hybrid Berserta
Contohnya”,https://www.weare.id/
pengertian-hybrid-ai-beserta- contohnya/, 2017, Tanggal Akses : 24 Oktober 2019
[5] Agus Purnama, “Driver Motor DC H-Bridge”, https://elektronika- dasar.web.id/driver-motor-dc-h- bridge-transistor/, 2019, Tanggal Akses : 19 September 2019 [6] Agus Purnama, “LED (Light
Emitting Dioda)”,
http://elektronika-dasar.web.id/led- light-emitting-dioda/, 2013,
Tanggal Akses : 30 Agustus 2019 [7] Dhickson Kho, “Pengertian LED
(Light Emitting Diode) dan Cara Kerjanya”,
http://teknikelektronika.com/penger tian-led-light-emitting-diode-cara- kerja/, 2017, Tanggal Akses : 30 Agustus 2019.
