ALAT BANTU BELAJAR MOTOR LANGKAH

(1)

ALAT BANTU BELAJAR MOTOR LANGKAH

TUGAS

AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh

Nama Mahasiswa : ANDI SUSANTO Nomor Mahasiswa : 025114025

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

STEPPER MOTOR LEARNING TOOL

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to obstain the Sarjana TeknikDegree

in Electrical Engineering

By :

Student Name : ANDI SUSANTO Student Number : 025114025

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TEGNOLOGI FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah”

Yogyakarta, September 2007 Penulis,

(6)

HALAMAN MOTTO

Tidak ada hal yang tidak mungkin….

Banggakanlah Orang tuamu...

Kill or to be killed………

Dengan doa,

(7)

HALAMAN PERSEMBAHAN

KUPERSEMBAHKAN KARYA TULIS INI KEPADA:

Sang juru selamatku

(8)

INTISARI

Salah satu dari pembelajaran motor elektrik didalam teknik elektro adalah motor stepper. Untuk mempelajara cara kerja motor stepper lebih baik digunakan alat bantu belajar. Tujuan dari alat belajar atau alat pelatian adalah membantu masyarakat yang ingin mempelajari teknologi dengan mudah dan cepat.

Skripsi ini membahas tentang alat bantu belajar motor stepper. Peralatan ini terdiri dari saklar untuk memilih mode, motor stepper dengan jarum penunjuk sudut, LCD untuk menampilkan informasinya dan indicator LED. Piranti pengendali yang lain adalah tombol START dan tombol RESET. Ada dua jenis waktu tunda: waktu tunda otomatis dan waktu tunda manual. LCD digunakan untuk tampilan kendali pola motor stepper danbesar pulsa juga arah putaran motor stepper. Mode untuk mengoperasikan motor stepper adalah langkah penuh eksitasi tunggal, langkah penuh eksitasi ganda, langkah setengah. Indicator LED digunakan untuk mendeteksi adanya aktivitas dari koil. Pengendali utama digunakan mikrokontroler AT89S51.

Hasilnya adalah motor stepper bekerja dengan baik. Dengan menggunakan control panel pengguna dapat belajar mengoperasikan motor stepper dengan mudah dan cepat.

(9)

ABSTRACT

One of the electric motor studied in electrical engineering is stepper motor. To learn how stepper motor works it better using trainer board. The purpose of teaching tools or trainer board is help people who want learn the technology easily and fast.

This paper discussed about stepper motor learning tool. This equipment consists of switch to select mode, stepper motor with angle pointer, LCD to display information and some LED indicator. Another control device are START button and RESET button. There are two options for delay generation : automatic delay time and manual delay time. LCD used to display motor stepper control pattern and number of pulses also stepper motor direction. Mode for Motor stepper operation are FULL STEP single excitation, FULL STEP double excitation , HALF STEP. LED indicator used to indicate activity of coil. The main controller used a AT89S51 microcontroller.

The results are motor stepper work well. Using control panel user can learn the operation of motor stepper easily and fast.

(10)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada tuhan yesus kristus atas berkat dan rahmat-Nya, sehingga penulis akhirnya dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Dalam penulisan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa ada begitu banyak yang telah memberikan bimbingan, dorongan, tenaga, perhatian dan bantuan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Tuhan Yesus kristus atas rahmat, penyertaan dan keajaiban-keajaiban yang telah diberikan-Nya.

2. Bapak Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.ST., M.A., M.Sc. selaku dekan fakultas sains dan teknologi.

3. Bapak Augustinus Bayu Primawan, ST., M.Eng. selaku ketua jurusan fakultas sains dan teknologi.

4. Bapak B.Djoko Untoro S., SSi., M.T selaku pembimbing I terima kasih atas ide-ide, bimbingan dan dorongan yang tidak henti-hentinya sehingga sekripsi ini dapat selesai dengan baik.

5. seluruh dosen Teknik Elektro atas ilmuyang telah diberikan selama kuliah di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Seluruh staff sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi, terutama Pak Djito yang dengan sabar dan keramahan memberikan semua yang dibutuhkan. 7. Papa dan mama yang tercinta, terimakasih atas dorongan, semangat dan

dukungan, pengorbanan, dan doanya.

8. Kakak dan adikku yang kusayangi terimakasih atas doanya, dan dukungannya.

9. Angga, Gompis trima kasih buat sumbangan pikirannya dan kebanyolannya.

10.Suming alias Samiung, trima kasih Scannernya.

(11)

12.Roby, terima kasih bantuan nyelesaikan hardwarenya dan Ido alias Bendol terima kasih buat info halaman-halaman skripsi

13.PC-ku dan DOTA-ku alat pembantu penghilang stress.

14.Teman-teman seperjuangan teknik elektro 2002 : Wawan or Ticus, Harex, yoga, Alex, Andek, Ari(Gepeng), Clemen, Plentong, Ari.W, Kobo, Mikael, Danni (Lele laut) dan temen-temen yang lain semuanya. Terimakasih sepiritnya.

15.Dan seluruh pihak yang telah ambil bagian dalam proses penulisan tugas akhir ini yang terlalu banyak jika disebutkan satu-persatu.

Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan. Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima kasih.

Yogyakarta, 24 September 2007

(12)

DAFTAR ISI

Halaman

JUDUL

……… i

HALAMAN PERSETUJUAN

………... iii

HALAMAN PENGESAHAN

……… iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

………. v

HALAMAN MOTTO

………. vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

……….vii

INTIARI

…... viii

ABSTRACT

……….ix

KATA PENGANTAR

……….x

DAFTAR ISI

………... xii

DAFTAR GAMBAR

……….. xv

DAFTAR TABEL

………... xvii

BAB I PENDAHULUAN

………....1

1.1

Latar Belakang Masalah………...1

1.2

Tujuan Penelitian………..2

1.3

Manfaat Penelitian………2

1.4

Perumusan Masalah………..2

1.5

Batasan Masalah………...2

1.6

Metodologi Penelitian………..2

1.7

Sistematika Penulisan……….. 3

BAB II LANDASAN TEORI

………. 4

2.1

Motor Stepper……….. 4

2.1.1

Metode langkah penuh (Full step)………. 6

2.1.1.1

Metode langkah penuh eksitasi tunggal… 6

2.1.1.2

Metode langkah penuh eksitasi ganda….. 7

(13)

2.2

LCD(Liquid Crystal Display)……….. 9

2.2.1

LCD M1632……….. 9

2.2.2

Register……….. 9

2.2.3

DDRAM (Display Data RAM)……….. 9

2.2.4

CGRAM (Character Generator RAM)…………..10

2.2.5

Pin-pin pada LCD……….. 11

2.2.6

Pengoperasian instruksi………. 11

2.3

Mikrokontroler AT89S51……… 13

2.3.1

Struktur Memori……… 14

2.3.2

Set instruksi dan pemograman assembly………... 14

2.3.3

Set instruksi dalam MCS51………15

2.3.3.1

Kelompok penyalinan data………15

2.3.3.2

Kelompok instruksi aritmatik………15

2.3.3.3

Kelompok instruksi logika……… 16

2.3.3.4

Kelompok instruksi jump………..16

2.3.3.5

Kelompok SUB – RUTIN……….17

2.3.3.6

Kelompok instruksi loncat bersyarat…….17

2.3.3.7

Kelompok instruksi proses dan test……...17

2.4

Penguat arus motor stepper……….. .17

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

………19

3.1

Diagram Blok………19

3.2

Perancangan hardware………..20

3.2.1

Rangkaian saklar……… .20

3.2.2

Rangkaian tombol………21

3.2.3

Rangkaian mikrokontroler AT89S51……….. 21

3.2.4

Penguat arus……… 22

3.2.5

Rangkaian indicator LED……… 24

(14)

3.3.1

Pemograman AT89S51 untuk kendali LCD……… 26

3.3.2

Pemograman untuk mencari nilai pola dan sudut… 28

3.3.3

Pemograman untuk delay……… 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

………. 31

4.1

Pengujian perangkat keras……… 31

4.1.1

Rangkaian Catu Daya... 31

4.1.2

Rangkaian kendali (Mikrocontroler AT89S51)... 32

4.1.3

Pengujian indicator………. 37

4.1.4

Pengujian penguat arus……… 37

4.1.5

Pengujian tampilan LCD………. 38

4.1.6

Pengujian putaran motor………. 40

4.2

Pengujian alat oleh pengguna……… 41

4.2.1

Pengoperasian alat……….. 41

4.2.2

Pemahaman motor stepper……….. 42

4.2.3

Pemahaman tampilan……….. 42

4.2.4

Kendala pengoperasian……… 43

4.2.5

Kemasan (Box)……… 43

4.2.6

Kekurangan………. 43

4.2.7

Kaitan dengan dunia pendidikan………. 44

BAB V PENUTUP

……… 45

5.1

Kesimpulan……… 45

5.2

Saran-saran……… 46

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Konstruksi Motor stepper………. . 4

Gambar 2.2 Mode fullstep eksitasi tunggal……… 7

Gambar 2.3 Langkah penuh eksitasi ganda……….. . 8

Gambar 2.4 Diagram alir proses instruksi………. 12

Gambar 2.5 konfigurasi pin mikrokontroler AT89S51………. 14

Gambar 2.6 Penguat arus motor stepper……… 18

Gambar 3.1. Diagram blok stepper motor learning tool……… 19

Gambar 3.2 Panel kendali……….. 20

Gambar 3.3. Rangkaian saklar……… 20

Gambar 3.4 Rangkaian tombol……….. 21

Gambar 3.5. Gambar rangkaian mikrokontroler AT89S51……… 21

Gambar 3.6 Rangkaian penguat arus………. 23

Gambar 3.7 Rangkaian indicator LED……….. 24

Gambar 3.8 Diagram alir secara umum ……… 25

Gambar 3.9 Diagram alir inisialisasi LCD……… 26

Gambar 3.10 Subrutine bersih layar LCD………. 27

Gambar 3.11 Diagram alir menampilkan karakter pada LCD………. . 27

Gambar 3.12 Diagram alir mengubah karakter pada LCD……… 27

Gambar 3.13 Mencari besar nilai pola……….. 28

Gambar 3.14 Mencari besar pulsa………. 29

Gambar 3.15 Menghitung besar nilay delay otomatis………... 30

Gambar 4.1 Perangkat keras dengan bagian-bagiannya……… 31

Gambar 4.2 Grafik tombol saat ditekan selama 1 detik……… 35

(16)

(17)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Pemberian tegangan untuk full step eksitasi tunggal……… 6

Tabel 2.2 Pemberian tegangan untuk full step

eksitasi ganda………... 7

Tabel 2.3 Tabel pemberian tegangan untuk langkah setengah ……… 8

Tabel 2.4 Peta memori (memory map)……….. 10

Tabel 2.5 Tabel sandi ASCII untuk setiap karakter……….. 10

Tabel 2.6 Pin-pin LCD M1632……….. 11

Tabel 2.7 Register penyeleksi ……… 12

Tabel 2.8 Operational code LCD……… 13

Tabel 4.1 Pengamatan level tegangan catu... 32

Tabel 4.2 Pengujian level tegangan port 3 pada half step……….. 33

Tabel 4.3 Pengujian level tegangan pada full step eksitasi tunggal…. .. 34

Tabel 4.4 Pengujian level tegangan pada full step eksitasi ganda….. .. 35

Tabel 4.5 Pengujian tegangan saklar………. 36

Tabel 4.6 Pengujian indikator LED……… 37

Tabel 4.7 pengujian arus dari rangkaian penguat arus………... 37

(18)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG

Perkembangan teknologi yang pesat sekarang ini motot stepper banyak kita jumpai pada alat-alat yang membutuhkan putaran sebagai kendalinya. Motor stepper banyak juga kita jumpai didalam dunia industri dan keamanan. Antara lain kita dapat jumpai pada printer, plotter, lengan robot, monitoring keadaan ruang, dan masih banyak lagi yang lain yang menggunakan motor stepper sebagai penggeraknya. Motor stepper lebih banyak digunakan sebagai penggerak dibandingkan dengan motor induksi, dikarenakan motor stepper dapat diatur arah gerak putarannya, baik berlawanan arah jarum jam (counter clock wise, CCW) maupun searah jarum jam(clock wise, CW), serta dapat diatur pada posii atau sudut berapakah motor stepper akan berhenti. Motor stepper berhenti tanpa ada pengereman.

Mikrokontroler didalam dunia teknologi sangat dibutuhkan karena dapat menggantikan beberapa macam fungsi dari IC digital. Hingga saat ini mikrokontroler dikembangkan terus sehingga kita hanya perlu satu chip saja untuk menjalankan suatu rangkaian elektronika. MCS51 merupakan sebagai dasar untuk kita belajar agar kita dapat dengan mudah mempelajari dari perkembangan mikrokontroler yang semakin maju.

(19)

1.2

Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat alat stepper motor learning tool.

1.3

Manfaat

Manfaat yang dapat dicapai dari pembuatan stepper motor learning tool adalah untuk memudahkan kita mempelajari cara kerja motor stepper.

1.4

Rumusan masalah

Permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan alat ini adalah sebagai berikut:

1. Interface yang digunakan untuk menyambungkan motor stepper dengan mikrokontroler.

2. Mengembalikan kedudukan motor stepper ke posisi semula.

1.5

Batasan masalah

1. Penampil pola dan pulsa digunakan LCD M1632.

2. AT89S51 digunakan sebagai pengendali untuk mengeluarkan tampilan pola dan besar pulsa pada LCD dan sebagai pengendali putaran motor stepper. 3. Motor stepper bergerak searah jarum jam(CW) dan berlawanan jarum

jam(CCW).

4. Ada dua metode untuk menjalankan motor stepper yaitu half step dan full step.

5. Metode full step dibagi menjadi dua yaitu eksitasi tunggal dan eksitasi ganda. 6. Setelah motor stepper berputar 1 kali (400 step untuk mode half step dan 200

step untuk mode full step) maka mikrokontroler akan kembali ke awal program.

1.6

Metodologi penelitian

(20)

1.7

Sistematika penulisan

Sistematika penulisan laporan ini adalah sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Latar belakang, tujuan manfaat, batasan masalah, rumusan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II : DASAR TEORI

Motor stepper, metode langkah penuh (full step), metode langkah setengah (half step), LCD (Liquid Crystal Display), LCD M1632, mikrokontroler AT89S51, penguat arus motor stepper.

BAB III : PERANCANGAN ALAT

Berisi tentang blok diagram perancanga, perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software) dari alat yang akan dibuat.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi hasil perancangan, hasil pengujian, dan pembahasan analisa. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

(21)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Motor stepper

Motor stepper merupakan salah satu jenis motor elektrik yang dapat dikendalikan posisi sudutnya secara diskrit. Prinsip kerja motor stepper mirip dengan DC motor, yaitu sama-sama dicatu dengan tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Perbedaan antara motor stepper dengan motor dc yaitu motor dc mempunyai magnet tetap pada stator, sedangkan motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Untuk konstruksi motor stepper diperlihatkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Stepper

Motor stepper tidak dapat bergerak dengan sendirinya. Motor stepper bergerak secara step by step sesuai dengan spesifikasinya, dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu. Motor stepper pada kecepatan yang rendah akan menghasilkan torsi yang besar.

Kita dapat mengatur sudut dengan cara mengatur banyak pulsa yang dimasukkan secara bergantian dan berurutan pada setiap lilitan. Untuk setiap langkah penuh pemberian pulsa pada motor stepper tertentu memiliki besar sudut sebesar 1.80 (derajat). Motor stepper memiliki beberapa keuntungan yang dibutuhkan dalam pembuatan alat yang membutuhkan ketepatan tinggi ,dikarenakan motor stepper mempunyai ketelitian dan ketepatan serta keterulangan yang tinggi. Penggunaan motor stepper banyak digunakan dalam pengendalian gerak putaran dalam dunia industri.

(22)

suatu urutan tertentu agar dapat berotasi. Membalik urutan pemberian tegangan tersebut akan menyebabkan putaran motor stepper yang berbalik arah. Jika sinyal kontrol tidak terkirim sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar atau tidak bergerak.

Karakteristik dari motor stepper adalah sebagai berikut:

• Voltage

Tiap motor stepper mempunyai tegangan rata-rata yang biasanya tertulis pada tiap unitnya atau tercantum pada datasheet masing-masing motor stepper. Tegangan rata-rata ini harus diperhatikan dengan seksama karena bila melebihi dari tegangan rata-rata ini akan menimbulkan panas yang terlalu besar pada motor stepper yang menyebabkan kinerja putarannya tidak maksimal atau bahkan motor stepper akan rusak dengan sendirinya.

• Resistance

Resistance ini akan menentukan arus yang mengalir, selain itu juga akan mempengaruhi torsi dan kecepatan maksimum dari motor stepper.

• Degrees step by step

Derajat per langkahnya adalah faktor terpenting dalam pemilihan motor stepper sesuai dengan aplikasinya. Dalam pengoperasiannya kita dapat menggunakan 2 prinsip yaitu full-step atau half-step. Dengan full-step berarti motor stepper akan berputar sesuai dengan spesifikasi derajat step by step, sedangkan half-step berarti motor stepper akan berputar setengah derajat step by step dari spesifikasi motor stepper tersebut.

(23)

2.1.1 Metode langkah penuh (Full step)

Metode ini ada dua bagian yaitu:

2.1.1.1

Metode langkah penuh eksitasi tunggal

Pemberian tegangan dilakukan secara bergantian pada setiap lilitan atau kumparan dari motor stepper tersebut pada setiap langkahnya. Pemberian tegangan untuk bekerja full step eksitasi tunggal dengan arah CW (Clock Wise) dan dengan arah CCW (Counter Clock Wise) dapat dilihat dalam tabel 2.1:

Tabel 2.1 Pemberian tegangan untuk bekerja full step eksitasi tunggal

Fullstep eksitasi tunggal

Tegangan yang diberikan pada lilitan

Arah putar searah jarum jam

Arah putar berlawanan arah jarum jam

L3 L2 L1 L0 L3 L2 L1 L0

1 1 0 0 0 0 0 0 1

2 0 1 0 0 0 0 1 0

3 0 0 1 0 0 1 0 0

4 0 0 0 1 1 0 0 0

Pada fullstep, suatu titik pada sebuah kutub magnet di rotor akan kembali mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step ke 4 berikutnya dapat diberikan lagi mulai dari step 1. setiap step, rotor bergerak searah atau berlawanan dengan jarum jam sebesar spesifikasi derajat step by step dari motor stepper. Setiap step hanya menarik sebuah kutub saja.

(24)

Gambar 2.2 Mode fullstep eksitasi tunggal

2.1.1.2

Metode langkah penuh eksitasi ganda

Pemberian tegangan dilakukan sekaligus untuk dua kumparan atau lilitan pada setiap langkahnya. Pemberian tegangan untuk bekerja full step eksitasi ganda dengan arah CW (clock wise) dan dengan arah CCW (counter clock wise) dapat dilihat dalam tabel 2.2:

Tabel 2.2 Pemberian tegangan untuk bekerja fullstepeksitasi ganda

Fullstep eksitasi ganda

L3 L2 L1 L0 L3 L2 L1 L0

1 1 1 0 0 0 0 1 1

2 0 1 1 0 0 1 1 0

3 0 0 1 1 1 1 0 0

4 1 0 0 1 1 0 0 1

(25)

Gambar 2.3 Langkah penuh eksitasi ganda.

2.1.2

Metode langkah setengah (half step)

Metode ini merupakan gabungan dari dua metode yaitu metode langkah penuh eksitasi tunggal dan metode langkah penuh eksitasi ganda. Untuk memutar motor dengan metode ini ialah dengan menggunakan cara pemberian tegangan pada satu dan dua lilitan secara bergantian. Pada metode ini setiap langkah menghasilkan sudut sebesar 0,90. kita dapat melihat tabel 2.3 untuk metode langkah setengah sebagai berikut:

Tabel 2.3 Tabel pemberian tegangan untuk langkah setengah

Fullstep eksitasi ganda

L3 L2 L1 L0 L3 L2 L1 L0

1 1 0 0 0 0 0 0 1

2 1 1 0 0 0 0 1 1

3 0 1 0 0 0 0 1 0

4 0 1 1 0 0 1 1 0

5 0 0 1 0 0 1 0 0

6 0 0 1 1 1 1 0 0

7 0 0 0 1 1 0 0 0

(26)

2.2

LCD(Liquid Crystal Display)

Liquid Crystal Display atau yang sering disingkat sebagai LCD ini merupakan suatu alat yang banyak digunakan sebagai penampil karakter. Pemakaian daya LCD lebih rendah daripada pemakaian daya pada Light Emitting Dioda atau yang sering disingkat dengan LED. Sedangkan kekurangan dari pemakaian LCD ialah salah satunya pada layer LCD, karena pada umumnya sukar dapat dilihat dalam kondisi ruangan yang sedikit pencahayaannya. Kontras gambar akan terlihat buruk jika pencahayaannya kurang dan layar akan lebih sukar untuk dibaca. Lifetime LCD tergantung pada pencahayaannya (illumination). LCD paling banyak digunakan adalah LCD monokrom dengan satu warna.

2.2.1

LCD M1632

Pada alat tugas akhir kuliah ini LCD yang digunakan adalah LCD buatan Seiko dengan seri M1632. M1632 adalah LCD dot matrik yang membutuhkan daya yang kecil. LCD M1632 mempunyai 16 karakter, dua baris matrik 5 x7 . Kapasitas RAM adalah sebesar 80 byte atau 80 karakter maksimum. Dibangun dengan reset otomatis saat power dihidupkan. Membutuhkan tegangan +5V. dengan suhu saat beroperasi sebesar 00C hingga 500C.

2.2.2

Register

Ada dua jenis pengontrol dari register delapan bit yaitu : instruction register (IR) dan the data register (DR). Register-register tersebut dipilih oleh register select (RS).

Instruction register (IR) menyimpan kode-kode instruksi antara lain membersihkan karakter pada layer, menggeser cursor, memberikan informasi alamat dari display data RAM (DD RAM) dan character generator RAM (CG RAM).

Data register (DR) menyimpan data sementara untuk ditulis ke DDRAM atau CG RAM, atau membaca dari DD RAM atau CG RAM.

2.2.3

DDRAM (Display Data RAM)

(27)

dikirim (sandi ASCII) dan yang akan ditampilkan pada layer LCD. Peta memori (memory map) dari DDRAM dapat digambarkan pada tabel 2.4 sebagai berikut:

Tabel 2.4 Peta memori (memory map)

Posisi kursor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Baris satu 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

Baris dua C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 CA CB CC CD CE CF

2.2.4

CGRAM (Character Generator RAM)

CG RAM merupakan penghasil karakter dengan menggunakan sandi ASCII kemudian dikirim ke DDRAM untuk ditampilkan ke layer LCD. Untuk sandi ASCII pada setiap karakter ditunjukkan pada tabel 2.5.

Tabel 2.5 Tabel sandi ASCII untuk setiap karakter

(28)

2.2.5

Pin-pin pada LCD

Pada tabel 2.6 ditunjukkan pin-pin yan digunakan dalam LCD M1632. Tabel 2.6 Pin-pin LCD M1632

Pada tabel 2.6 diatas kaki 1 dan 3 disambungkan dengan 0v atau ground sedangkan dari kaki 2 disambungkan dengan vcc power suplly 5v dengan toleransi sebesar 10% atau sebesar 4,5v hingga sebesar 5,5v. Agar LCD dapat mengetahui apakah yang dikirim merupakan data atau instruksi maka digunakan kaki 4 (RS). Untuk RS diberi sinyal high maka LCD membaca masukan sebagai data, sedangkan jika RS diberi sinyal low maka LCD akan membaca masukan sebagai instruksi. Kaki 5 merupakan kaki yang digunakan untuk menulis data ke LCD atau membaca data dari LCD. Pada alat TA stepper motor learning tool data dari LCD tidak pernah dibaca oleh MCS51 maka pada pin 5 disambungkan dengan ground. Pin 6 merupakan pin enable, pin ini digunakan untuk memberikan sinyal detak (clock) ke LCD bahwa sedang dilakukan pengiriman data. Pin 7 hingga pin 14 merupakan pin untuk data. Sedangkan pin 15 dan pin 16 merupakan pin untuk mengatur kontras dari layer LCD.

2.2.6

Pengoperasian instruksi

(29)

internal pada LCD dikontrol oleh keadaan jalur RS dan R/W. untuk pengoperasian-pengoperasian dapat dilihat pada tabel 2.7 sebagai berikut:

Tabel 2.7 Register penyeleksi

RS R/W Pengoperasian

0 0 IR(instruction register)menulis penoperasian internal

0 1 Membaca busy flag (DB7)dan pencacahan alamat (DB0 ke DB6)

1 0 DR(Data register)menulis sebagai pengoperasian

1 1 DR(data register)membaca sebagai pengopersaian internal

Sebelum menampilkan karakter pada LCD dibutuhkan beberapa instruksi untuk proses inisialisasi dan konfigurasi LCD terlebih dahulu, agar jalur-jalur atau pin-pin pada LCD tersebut dapat berfungsi sebagai mana mestinya. Proses

inisialisasi ini digunakan untuk mengenali LCD yang akan digunakan apakah tampilan satu baris atau dua baris, untuk mengenali mode pengiriman data dan juga untuk mengenali pola matriksnya. Untuk melihat proses inisialisasi pada LCD dapat digambarkan secara diagram alir pada gambar 2.4

RS = 1 Start

Instruksi inisialisasi disiapkan

E = 0

Instruksi diterima LCD

E = 1

finish RS = 0

Gambar 2.4 Diagram alir proses instruksi

(30)

Tabel 2.8 Operational code LCD

2.3

Mikrokontroler AT89S51

(31)

Gambar 2.5 Konfigurasi pin mikrokontroler AT89S51

2.3.1

Struktur memori

AT89S51 mempunyai struktur memori yang terdiri atas:

• RAM internal, memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk menyimpan variable atau data yang bersifat sementara.

• Special Function Register (Register fungsi khusus), memori yang berisi register-register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler tersebut. Seperti timer, serial dan lain-lain.

• Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi MCS51.

2.3.2

Set instruksi dan pemograman assembly

Operan dalam pemograman mikrokontroler adalah data yang tersimpan dalam memori, register dan input/output (I/O). instruksi yang dikenal secara umum dikelompokkan menjadi beberapa kelompok yaitu instruksi untuk memindah data, aritmatika, operasi logika, pengaturan aliran program dan beberapa hal khusus. Kombinasi dari instruksi dan operan itulah yang membentuk instruksi pengatur kerja mikrokontroler.

Data atau operan biasa berada ditempat yang berbeda sehingga dikenal beberapa cara untuk mengakses data/operan tersebut yang dinamakan sebagai mode pengalamatan (addressing mode). Mode pengalamatan ada 5 macam yaitu:

(32)

3. Pengalamatan tidak langsung (indirect addressing). 4. Pengalamatan register (register addressing).

5. Pengalamatan kode tidak langsung (code indirect addressing)

2.3.3

Set instruksi dalam MCS51

Secara keseluruhan MCS51 mempunyai 255 macam instruksi, instruksi tersebut dikelompokkan sebagai berikut:

2.3.3.1

Kelompok penyalinan data

Instruksi dasar untuk kelompok ini adalah MOV, singkatan dari move yang artinya memindah, meskipun demikian lebih tepat instruksi ini diartikan sebagai menyalin data.

2.3.3.2

Kelompok instruksi aritmatik

Instruksi-instruksi dalam kelompok ini selalu melibatkan accumulator. Instruksi ini terdiri dari berbagai macam antara lain:

• Instruksi ADD dan ADDC

Kedua instruksi ini selalu melibatkan akumulator. Isi akumulator A ditambah dengan suatu bilangn (dalam ukuran 1 byte) maka hasil penjumlahan akan ditampung kembali pada akumulator. Dalam operasi ini carry (C flag dalam PSW – program status word) berfungsi sebagai penampung limpahan (overflow) hasil jumlahan. ADDC sama dengan ADD hanya saja instruksi ADDC nilai bit carry dalam proses sebelumnya dijumlahkan bersamaan.

• Instruksi SUBB

Instruksi akumulator A dikurangi dengan bilangan (1 byte) beserta dengan nilai bit carry. Hasil pengurangan akan ditampung kembali dalam akumulator.

• Instruksi DA A

(33)

• Instruksi mul AB

Bilangan biner 8 bit dalam akumulator A dikalikan dengan bilangan biner 8 bit dalam register B. hasil perkalian berupa biner 16 bit, 8 bit bilangan biner yang bagian atas (hight byte) disimpan di register B, sedangkan 8 bit yang lainnya (low byte) disimpan di akumulator A.

• Instruksi DIV AB

Bilangan biner 8 bit dalam akumulator A dibagi dengan bilangan biner 8 bit dalam register B. hasil pembagian berupa bilangan biner 8 bit ditampung di akumulator A, sedangkan sisa pembagian berupa bilangan biner 8 bit di tampung di register B.

• Instruksi DEC dan INC

Instruksi DEC digunakan untuk menurunkan suatu nilai (1 byte), yang tersimpan dalam salah satu dari empat macam: akumulator, register, nilai langsung dan tidak langsung. Sedangkan INC digunakan untuk menaikkan satu nilai (1 byte).

• Instruksi INC DPTR

Instruksi ini adalah satu-satunya instruksi penaikkan (increment) yang bekerja pada data 16 bit yaitu DPTR. Yaitu menaikan penunjuk data sebesar 1.

2.3.3.3

Kelompok instruksi logika

Kelompok instruksi ini dipakai untuk melakukan operasi logika, yaitu operasi AND (instruksi ANL), operasi OR (instruksi ORL), operasi exclusive-OR (instruksi XRL), operasi clear (instruksi CLR), instruksi negasi atau komplemen (instruksi CPL), operasi penggeseran kanan atau kiri (instruksi RR, RRC, RL, RLC) serta operasi penukaran data (instruksi SWAP).

2.3.3.4

Kelompok instruksi jump

(34)

2.3.3.5

Kelompok SUB – RUTIN

Sub-rutin merupakan kumpulan instruksi yang karena berbagai pertimbangan dipisahkan dari program utama. Bagian-bagian deprogram utama akan ‘memanggil’ (CALL) sub-rutin, artinya mikrokontroler sementara meningggalkan aliran program utama untuk mengerjakan instruksi-instruksi dalam sub-rutin, selesai mengerjakan sub-rutin mikrokontroler kembali ke aliran program utama. Satu-satunya cara untuk kembali ke program dari eksekusi sub-rutine adalah menggunakan instruksi ret pada akhir sub-rutin. Sedangkan untuk memanggil sub-rutin digunakan ACALL atau LCALL.

2.3.3.6

Kelompok instruksi loncat bersyarat

Instruksi jump bersyarat merupakan instruksi inti bagi mikrokontroler, tanpa kelompok instruklsi ini program yang ditulis tidak banyak berarti. Instruksi-instruksi yaitu antara lain: jz, jnz, jc, jnc, jb, jnb dan jbc.

2.3.3.7

Kelompok instruksi proses dan test

Instruksi-instruksi ini melakukan suatu proses terlebih dahulu, kemudian memantau hasil proses untuk menentukan apakah harus melompat atau tidak. Ada dua instruksi proses dan test yaitu instruksi DJNZ dan instruksi CJNE.

2.4

Penguat arus motor stepper

(35)

Gambar 2.6 Penguat arus motor stepper.

Transistor difungsikan sebagai penguat arus dengan membuat transistor bekerja didaerah aktif. Diasumsikan bahwa besar arus maksimum yang diserap motor stepper sama dengan arus Ic saat saturasi. Maka kita dapat menentukan besar Ic

maksimum dengan persamaan 2.1 sebagai berikut:

Rc Vcc I

Ic(maks) = c(sat) = ………..persamaan 2.1 dengan persamaan 2.1 maka besarnya arus basis maksimum yang terjadi adalah:

β

) (maks c b

I

I = ……….persamaan 2.2 dari persamaan 2.2 diatas kita dapat menentukan besarnya Rb sebagai berikut:

b be b b

I V V

(36)

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1 Diagram Blok

Gambar 3.1 dibawah ini merupakan gambar diagram blok dari rangkaian steppermotor learning tool:

saklar

Tombol reset

Tombol start

AT89S51

LCD

Indikator LED

Motor stepper Penguat arus

Tombol

next

Gambar 3.1. Diagram blok steppermotor learning tool

(37)

Gambar untuk susunan panel kendali ditunjukkan pada gambar 3.2 dibawah ini:

Gambar 3.2 Panel kendali

3.2 Perancangan hardware

3.2.1 Rangkaian saklar

Perancangan saklar ini dirancang sedemikian rupa sehingga saat dipilih, pada port mikrokontroler diberikan keadaan low (0) ataupun high(1). Untuk itu agar saklar memberikan sinyal low (0) ataupun high(1) maka satu kaki pada saklar disambungkan dengan ground dan kaki yang lain pada Vcc. Saat salah satu kaki saklar yang tidak dipilih maka kondisi yang terjadi pada kaki mikrokontroler adalah mendapatkan tegangan high (1). Saat kaki port pada mikrokontroler tidak tersambung dengan rangkaian atau jalur apapun (no connect) maka kaki mikro tersebut berkeadaan high (1). Untuk gambar 3.3 dibawah ini merupakan rangkaian saklar yang akan dipasang pada mikrokontroler.

(38)

3.2.2 Rangkaian tombol

Rangkaian tombol ini fungsinya sama dengan rangkaian saklar yaitu memberikan nilai keadaan high (1) dan low (0). Hanya saja pada rangkaian tombol memberikan nilai keadaan hanya sesaat ditekan, saat dilepas akan kembali kenilai keadaan semula. Nilai keadaan high diperoleh saat tombol tidak ditekan sedangkan untuk nilai keadaan low diperoleh saat tombol ditekan. Pada gambar 3.4 ditunjukkan gambar rangkaian tombol yang salah satu kakinya terhubung pada ground.

Gambar 3.4 Rangkaian tombol

3.2.4 Rangkaian mikrokontroler AT89S51

Pada gambar 3.5 ditunjukkan gambar rangkaian mikrokontroler AT89S51 yang digunakan untuk mengendalikan putaran pada motor stepper, mengolah data input yang berupa tombol dan saklar, mengatur tampilan dari LCD.

(39)

Port-port yang digunakan untuk memberikan nilai masukan pada mikrokontroler adalah port2 dan port3. Pada port3 tidak digunakan semuanya untuk memberi masukan dalam hal ini yang digunakan sebagai masukan p3.0, p3.1, p3.2 sedangkan p3.3 dan p3.4 digunakan sebagai kendali untuk waktu tunda dan p3.6 dan p3.7 sebagai kendali LCD. Port-port yang digunakan sebagai keluaran adalah port0 dan port2. port0 digunakan sebagai kendali memutar motor stepper, fungsi yang dikeluarkan oleh port0 ini antara lain menjalankan motor stepper searah jarum jam ataupun berlainan jarum jam, dengan metode step yang digunakan adalah full step eksitasi tunggal, full step eksitasi ganda dan half step.

Sedangkan port2 digunakan untuk mengendalikan tampilan pada LCD. LCD membutuhkan 10 bit masukan yaitu 1 bit enable, 1 bit RS dan 8 bit data. Untuk itu digunakan 2 port untuk mengendalikan LCD antara lain port 2 dan sisanya pada port 3. Pada port 3 hanya digunakan 2 bit saja yaitu p3.6 sebagai enable yaitu yang berfungsi sebagai pemberian sinyal clock setelah selesai memberikan data. P3.7 sebagai RS yang berfungsi untuk memberi informasi kepada LCD bahwa data yang dikirim berupa data atau berupa instruksi.

3.2.1 Penguat arus

Untuk menggerakkan motor stepper dibutuhkan daya yang besar. Keluran arus maksimal pada mikrokontroler adalah sebesar 1mA, sedangkan arus yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor stepper adalah sebesar 0,9 A. Daya keluaran dari MCS51 belum mampu menggerakkan motor stepper, untuk itu diperlukan rangkaian tambahan yang dapat menghasilkan daya yang dapat cukup untuk menggerakkan motor stepper tersebut. Rangkaian penggerak motor stepper terdiri dari resistor, transistor dan dioda. Transistor yang digunakan adalah transistor daya tipe NPN. Basis transistor akan memberikan arus basis yang menyebabkan transistor akan bekerja. Dioda diperlukan untuk membuang energi dalam bentuk medan listrik yang timbul pada lilitan motor pada saat transistor dalam keadaan tidak bekerja sehingga tidak merusak transistor.

(40)

Gambar 3.6 Rangkaian penguat arus

Transistor difungsikan sebagai penguat arus dengan membuat transistor bekerja didaerah aktif. Diasumsikan bahwa besar arus maksimum yang diserap motor stepper adalah 1A. Maka kita dapat menentukan besarnya Ic dengan mengetahui arus

yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor, yaitu Ic sebesar 1A maka kita dapat

mencari β dengan persamaan 3.1 sebagai berikut: =

C

I βI_b………persamaan 3.1

β = b c I I = mA A 1 1

= 1000

Dengan persamaan 3.1 maka besarnya Rc adalah:

Rc =

c I Vcc ………persamaan 3.2 = A 1 12

= 12Ω

Dari persamaan 3.2 diatas kita dapat menentukan besarnya Rbsebagai berikut:

Rb =

b be b I V V − ………..persamaan 3.2

Rb = ₃

10 . 1 4 . 1 5 − −

(41)

3.2.5 Rangkaian indicator LED

Rangkaian ini terdiri dari 4 led yang pada kaki katoda dijadikan satu (common katoda) dan disambungkan dengan tegangan ground. Sehingga LED akan menyala saat diberika kondisi high (1). Resistor dalam rangkaian LED digunakan sebagai pembatas arus dan nilainya didapat dari persamaan 3.4sebagai berikut:

ILED =

R V VCC − LED

………persamaan 3.4 Sehingga ,

R =

LED LED CC I V V − ………persamaan 3.5

Diketahui nilai VCC = 5v , VLED adalah 2,2 v dan ILED sebesar 10mA, maka

dari persamaan (2.1) didapat nilai R:

R = ₃

10 . 10 2,2 -5 −

= 280 Ω ……….persamaan 3.6 untuk mendapatkan nilai resistor yang sesuai dengan pasaran yang ada maka digunakan resistor sebesar 270 Ω. Pada gambar 3.7 ditunjukkan rangkaian indicator LED.

Gambar 3.7 Rangkaian indicator LED

3.3 Perancangan software

(42)

waktu tunda yang digunakan secara manual atau secara otomatis. Jika pengguna menggunakan waktu tunda manual maka mikrokontroler akan menjalankan motor dan memberi tampilan pada LCD setelah mendapatkan perintah dari user dengan menekan tombol next. Sedangkan waktu tunda yang digunakan otomatis maka mikrokontroler akan mengendalikan rangkaian RC dan menjalankan motor dan menampilkan pada LCD setelah rangkaian RC memberikan nilai keadaan high (1) pada mikrokontroler.

Start

Masukkan delay, metode, arah, besar delay yg akan

digunakan

Baca saklar metode, arah, besar delay

Tombol start ditekan?

Jalankan delay Putar motor CW

Tombol next

ditekan? Tombol reset ditekan? Ya Ya Tidak Tidak A A Ya Ya Tidak

Tampilkan pola dan besar pulsa pada

LCD Sudah 400 step? Tidak A CW atau CCW? Ya

Putar motor CCW Tidak Tidak Menghitung besar pulsa Mencari besar nilai pola CW ? Hitung besar nilai delay otomatis Sudah 400 step? tidak Tidak A Manual? Ya Ya

(43)

3.3.1 Pemograman AT89S51 untuk kendali LCD

Pada perancangan untuk mengendalikan LCD maka kita dapat memprogram AT89S51 untuk memberikan keluaran sebagai pengendali enable, RS, data masukan, dan waktu tunda.

Untuk pertamakali sesaat setelah LCD dinyalakan maka kita perlukan untuk menginisialisasi LCD terlebih dahulu. Secara diagram alir digambarkan pada gambar 3.9. Untuk pemberian instrupsi enable kita dapat membuat sebuah subrutine karena pada program enable ini akan digunakan beberapakali dalam pemograman. Untuk gambar 3.9a merupakan diagram alir untuk inisialisasi secara keseluruhan, sedangkan untuk gambar 3.9b merupakan diagram alir subrutine untuk enable, dan gambar 3.9c merupakan diagram alir untuk inisialisasi LCD dengan memanggil subroutine.

S ta rt

R S = 0

In s tru k s i d is ia p k a n

E = 0

T u n d a 5 m s

E = 1

fin is h

S ta rt

E = 0

T u n d a 5 m s

E = 1

fin is h

S ta rt

R S = 0

In s tru k s i d is ia p k a n

C a ll e n a b le

fin is h

(a ) (b ) (c )

Gambar 3.9 Diagram alir inisialisasi LCD

Setelah penginisialisasian LCD maka kita perlu untuk membersihkan layar LCD. Pemberian program untuk membersihkan LCD ini diberikan diawal dikarenakan saat program mendapat pilihan reset maka program akan meloncat pada awal program, maka LCD harus dibersihkan terlebih dahulu untuk tampilan selanjutnya.

(44)

S ta r t

R S = 0

D a t a 0 1 h

C a ll e n a b le

fin is h

Gambar 3.10 Subrutine bersih layar LCD

Agar mudah dan untuk memperkecil memori mikrokontroleryang digunakan maka dalam menampilkan karakter-karakter dalam LCD digunakan subrutine-subrutine sehingga kita dapat memanggil sewaktu-waktu saat kita membutuhkan tampilan karakter tersebut. Pada gambar 3.11 ditunjukkan diagram alir untuk menampilkan karakter pada LCD.

S ta r t

R S = 1 D a t a k a r a k te r A S C II d ik ir im k a n

C a ll e n a b le

F in is h

Gambar 3.11 Diagram alir menampilkan karakter pada LCD

Saat menjalankan motor stepper dan menampilkannya pada LCD, tampilan akan tetap sama tiap stepnya hanya yang berubah adalah pola dan besar pulsa saja. Untuk itu kita dapat menetapkan alamat yang akan dirubah karakternya pada tampilan LCD. Gambar 3.12 adalah diagram alir untuk mengubah karakter yang berubah pada LCD yaitu pola dan besar pulsanya.

S t a r t

R S = 0

D a t a i n s t r u k s i a l a m a t y a n g a k a n

d i r u b a h k a r a k t e r n y a d i k i r i m

C a l l e n a b l e

F i n i s h D a t a k a r a k t e r b a r u

d i k i r i m R S = 1

C a l l e n a b l e

(45)

3.3.2 Pemograman untuk mencari nilai pola dan besar sudut

Untuk mencari nilai-nilai pola kita dapat menggunakan satu mode yaitu mode half step karena pada setiap langkah ganjil pada half step merupakan mode full step untuk eksitasi tunggal, sedangkan setiap langkah genap pada half step merupakan mode full step untuk eksitasi ganda. Untuk menampilkan nilai pada LCD besar polanya kita harus mencari nilai pada setiap bit pada nilai pola yang akan ditampilkan. Untuk arah CW (clock wise) dan CCW ( counter clock wise) diagram alirnya hampir sama hanya saja pada CCW akan berbeda saat penambahan nilai pola setelah 3X motor stepper melangkah, pada arah CCW ditambah dengan 08h. Gambar 3.13 merupakan diagram alir mencari nilai pola tiap langkahnya dan mencari nilai tiap bit pada nilai pola yang akan ditampilakan pada LCD dengan mode half step.

Start

Putar nilai pola

Membagi nilai pola dengan bilangan 2 hexsa kemudian menyimpan setiap nilai bit pada memori yang berbeda untuk setiap nilai pola ganjil

dan nilai pola genap

Apakah sudah 3X?

Nilai pola genap ditambah dengan 8 heksa

Ya Tidak

Putar nilai pola Baca saklar metode, mode,

arah

finish

Menampilkan pada LCD

(46)

Untuk mencari besar pulsa yang telah digunakan untuk menjalankan motor stepper kita dapat menambahkan dengan bilangan 1 heksa untuk setiap kali motor stepper melangkah. Saat akan menampilkan besar pulsa pada LCD untuk setiap langkahnya maka kita harus mencari perbitnya agar dapat ditampilkan pada LCD secara satu persatu secara berurutan. Pada gambar 3.14 merupakan diagram alir untuk mencari besar pulsa yang akan digunakan untuk setiap langkahnya.

Start

3 byte alamat memory untuk menyimpan besar pulsa

Byte pertam ditambah dengan bilangan 1 heksa

Finish Byte pertama

sudah 0a heksa

Byte kedua ditambah dengan bilangan 1 heksa

Ya

Byte kedua sudah 0a

heksa

Byte ketiga ditambah dengan bilangan 1 heksa

Ya Tidak

Tidak

Menampilkan pada LCD

(47)

3.3.3 Pemograman untuk delay

delay yang digunakan pada rangkaian stepper motor learning tool ada dua jenis antara lain delay dengan tombol next dan delay otomatis. Untuk delay dengan menggunakan tombol next merupakan delay manual yaitu waktu tunda yang tergantung dari user menekan tombol next. Sedangkan delay otomatis yaitu waktu tunda yang telah ditetapkan oleh user sehingga user hanya menekan nilay delay sekali saja untuk menjalankan motor stepper. Pada gambar 3.15 ditunjukkan diagram alir dari pemograman nilai delay otomatis.

start

Masukkan nilai delay

Baca tombol delay

Delay 1s

Delay 2s

Delay 3s

Delay 4s Tidak

Tidak

Jalankan besar delay 2s Jalankan besar

delay 1s

Jalankan besar delay 3s

Jalankan besar delay 4s Ya

Ya

Ya Tidak

finish

(48)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian perangkat keras

Pengujian perangkat keras dilakukan untuk memastikan bahwa alat yang dirancang bekerja sesuai dengan kondisi-kondisi yang ditetapkan dalam perancangan. Pengujian perangkat keras ini meliputi tiga bagian, yaitu bagian catu daya, bagian kendali (AT89S51), bagian penampil LED (Indikator), bagian penampil LCD, bagian saklar, bagian tombol, dan bagian motor. Pada gambar 4.1 ditunjukkan gambar perangkat keras hasil perancangan dan bagian-bagiannya.

Motor stepper Penampil LCD

Indicator LED Tombol

Saklar on/off

Saklar menu

Delay automatik

Gambar 4.1 Perangkat keras dengan bagian-bagiannya

4.1.1

Rangkaian Catu Daya

(49)

untuk tegangan Vcc pada penguat arus yang nantinya digunakan untuk menggerakkan motor stepper.

Data dari pengamatan dapat diambil dengan mengukur tegangan keluaran dari IC 7805 dan pada tegangan catu 12Vdc. Hasil pengamatan dapat dilihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Pengamatan level tegangan catu Catu 12V IC 7805 Tegangan (Volt) 12,2 5,1

Untuk tegangan catu antara pengamatan dengan perancangan terdapat Error sebesar 0,2 Vdc, maka didapatkan error sebesar 100 % 1,6%

12 2 ,

0 _× ₌

=

Ε sedangkan

untuk toleransi sebesar ₁₀₀ _% ₅_%

12 6 . 0 = × =

Τ maka error yang terjadi pada tegangan

catu 12Vdc hasil pengamatan masih masuk dalam toleransi.

Untuk tegangan IC 7805 antara pengamatan dengan perancangan terdapat error sebesar 0,1Vdc. Pada data sheet mikrokontroler tegangan minimum 2,2V dan

tegangan maksimum 5,5V, sehingga tegangan error pada IC 7805 masih tidak melewati batas minimum dan maksimum.

Sedangkan untuk data sheet pada LCD untuk tegangan Vcc sebesar 5Vdc

dengan toleransi sebesar 10%. Untuk error 0,1 maka error adalah sebesar % 2 % 100 5 1 ,

0 _× ₌ =

Ε error tegangan keluaran IC 7805 tidak melewati batas toleransi teganngan Vcc LCD.

4.1.2

Rangkaian kendali (Mikrocontroler AT89S51)

a. Pengujian port3 mikrokontroler AT89S51

(50)

• Untuk level tegangan low memiliki batas maksimum yaitu: ¾ Batas maksimum = 0,45 V

• Untuk level tegangan high memiliki batas minimal yaitu: ¾ Batas minimal = 0,9 Vcc

= 0,9 x 5,1

= 4,59 V

Pada tabel 4.2 ditunjukkan level tegangan pada port 3 saat program berada pada half step searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam yang didapat dari pengamatan.

Tabel 4.2 Pengujian level tegangan port 3 pada half step Half step

Arah putar searah jarum jam Arah putar berlawanan arah jarum jam P3.0 & P3.4 (Volt) P3.1 & P3.5 (Volt) P3.2 & P3.6 (Volt) P3.3 & P3.7 (Volt) P3.0 & P3.4 (Volt) P3.1 & P3.5 (Volt) P3.2 & P3.6 (Volt) P3.3 & P3.7 (Volt)

1

4,8 0,2

0,2 0,4 0,2 0,2

0,2

4,7

2 4,7 4,7 0,4 0,2 0,2 0,2 4,7 4,6 3 0,2 4,8 0,2 0,1 0,3 0,2 4,9 0,2 4 0,2 4,6 4,7 0,2 0,1 4,7 4,7 0,2 5 0,2 0,2 4,85 0,2 0,2 4,8 0,2 0,4 6 0,4 0,3 4,8 4,7 4,7 4,7 0,2 0,1 7 0,2 0,2 0,2 4,7 4,7 0,2 0,2 0,2 8 4,7 0,2 0,2 4,6 4,7 0,1 0,2 4,7

Dari hasil pengamatan didapatkan level tegangan low yaitu sebesar 0,1 V hingga 0,4 V. Besar tegangan low hasil pengamatan ini masih sesuai karena tidak melebihi batas tegangan keluaran low maksimal dari data sheet yaitu sebesar 0,45.

(51)

Pada tabel 4.3 ditunjukkan hasil pengamatan level tegangan port 3 untuk menjalankan motor pada saat program full step eksitasi tunggal untuk arah searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam.

Tabel 4.3 Pengujian level tegangan port 3 pada full step eksitasi tunggal Full step eksitasi tunggal

Arah putar berlawanan arah jarum jam P3.0 & P3.4 (Volt) P3.1 & P3.5 (Volt) P3.2 & P3.6 (Volt) P3.3 & P3.7 (Volt) P3.0 & P3.4 (Volt) P3.1 & P3.5 (Volt) P3.2 & P3.6 (Volt) P3.3 & P3.7 (Volt)

1

4,8

0,2 0,3 0,15 0,2 0,2 0,4 4,8

2 0,1 4,8 0,3 0,2 0,2 0,2 4,95 0,15

3 0,2 0,1

4,95

0,1 0,2 4,8 0,3 0,2

4 0,1 0,1 0,3

4,8

4,8 0,15 0,4 0,3

Dari hasil pengamatan juga didapatkan level tegangan high sebesar 4,8V hingga 4,95V. Besar tegangan keluaran high hasil pengamatan ini masih sesuai karena tidak kurang dari batas tegangan masukan high minimal dari data sheet yaitu sebesar 4,59V.

(52)

Tabel 4.4 Pengujian level tegangan port 3 pada full step eksitasi ganda Full step eksitasi ganda

Arah putar berlawanan arah jarum jam P3.0 & P3.4 (Volt) P3.1 & P3.5 (Volt) P3.2 & P3.6 (Volt) P3.3 & P3.7 (Volt) P3.0 & P3.4 (Volt) P3.1 & P3.5 (Volt) P3.2 & P3.6 (Volt) P3.3 & P3.7 (Volt)

1 4,7 4,6 0,4 0,2 0,2 0,2 4,7 4,7 2 0,2

4,7 4,7 0,2 0,2 4,7 4,8 0,2

3 0,2 0,2 4,8 4,7 4,7 4,7 0,3 0,2 4 4,7 0,2 0,3 4,7 4,7 0,2 0,3 4,7

Dari hasil pengamatan juga didapatkan level tegangan high sebesar 4,7V hingga 4,8V. Besar tegangan keluaran high hasil pengamatan ini masih sesuai karena tidak kurang dari batas tegangan masukan high minimal dari data sheet yaitu sebesar 4,59V.

b. Pengujian tombol

Tombol tersambung dengan mikrokontroler pada port 1 yaitu P1.0, P1.1, dan P1.2. cara kerja tombol yaitu memberikan sinyal low pada port mikrokontroler. Pada gambar 4.2 ditunjukkan gambar grafik tegangan terhadap waktu yang didapat mdari hasil pengamatan tombol.

(53)

Agar level tegangan pada tombol dapat dibaca oleh mikrokontroler maka besar tegangan tidak boleh melebihi batas-batas yang ada pada data sheet. Dari data sheet mikrokontroler dapat diambil batas-batas tegangan masukan mikrokontroler.

• Untuk level tegangan low memiliki batas minimum dan maksimum yaitu:

¾ Batas minimum = ─ 0,5V ¾ Batas maksimum = 0,2Vcc−0,25

= 0,2×5,1−0,25

= 0,77 Vdc

• Untuk level tegangan high memiliki batas minimal dan maksimum yaitu: ¾ Batas minimal = 0,2Vcc+1

= 0,2×5,1+1

= 2,02 Vdc

¾ Batas maksimum = Vcc+0,5

= 5,1+0,5

= 5,6 Vdc

Pada pengujian tombol didapat data level tegangan low sebesar 0,2 V sedangkan level teganngan high sebesar 4,8 V. Data level tegangan yang didapat dari pengamatan atau pengujian dapat dibaca dengan baik oleh mikrokontroler karena tidak melebihi batas minimal dan maksimalnya.

c. Pengujian saklar

Saklar terletak pada port 1 mikrokontroler yaitu P1.3, P1.4, P1.5, dan P1.6. cara kerja saklar yaitu memberikan pilihan sinyal tegangan high atau low. Pada tabel 4.5 ditunjukkan data pengamatan besar tegangan yang diberikan pada mikrokontroler. Untuk batas-batas minimal dan maksimal tegangan masukan pada mikrokontroler dari data sheet yaitu:

• Untuk level tegangan low yaitu: ─0,5 V hingga 0,77 V

(54)

Tabel 4.5 Pengujian tegangan saklar P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 Low 0.1 0.1 0.15 0.1 High 4.9 4.7 4.7 4.8

Dari data pengamatan pada tabel 4.4 diatas maka didapatkan tegangan low dari pengamatan sebesar 0,1V hingga 0,15V. Data level tegangan low ini masih sesuai karena tidak melewati batas tegangan low minimal dan maksimal pada data sheet yaitu sebesar ─0,5 V hingga 0,77 V.

Dari data pengamatan pada tabel 4.4 dapat diamati bahwa tegangan 4.7 hingga 4.8 masih sesuai untuk level teganngan high dikarenakan masih berada pada batas level tegangan high minimal dan maksimal dari data sheet yaitu sebesar 2,02 V hingga 5,6 V.

4.1.3

Pengujian indicator

Pengujian indikator dilakukan dengan asumsi bahwa untuk logika “1” maka indikator LED akan mati, sedangakn jika logika “0” penampil LED akan menyala. Untai indikator menggunakan LED yang diseri dengan resistor pembatas arus. Pada tabel 4.6 ditunjukkan mengenai besar hasil pengujian arus dan tegangan untuk tiap LED.

Tabel 4.6 Pengujian indikator LED LED

menyala

LED padam Arus LED 11,2 mA 0 A

Pada perancangan arus ILED = 10mA ini diambil untuk batas minimal dari arus LED

(55)

4.1.4

Pengujian penguat arus

Keluran arus maksimal pada mikrokontroler adalah sebesar 1mA, sedangkan arus yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor stepper adalah sebesar 1 A. Pada tabel 4.7 merupakan tabel pengukuran arus pada basis dan kolektor.

Tabel 4.7 pengujian arus dari rangkaian penguat arus. IB IC

On 0,8mA 0,91A Off 0,01mA 0,01mA

Data perancangan: Besar arus IC = 1A

Besar arus IB = 1mA

Error IC = 100%

1 91 , 0 1 × − A A A

= 9%

Error IB = 100%

1 88 , 0 1 × − m m m

= 11%

Arus yang dibutuhkan untuk menjalankan motor stepper adalah sebesar 1A namun dalam hasil pengamatan hanya terdapat 0,91A. hal ini menyebabkan motor dapat bergerak namun tidak maksimal.

4.1.5

Pengujian tampilan LCD

Macam-macam mode untuk menjalakan motor stepper antara lain mode full step eksitasi tunggal , full step eksitasi ganda dan half step. Pada gambar 4.3 ditunjukkan untuk tampilan pertama kali pada LCD saat alat dihidupkan dan setelah melakukan reset. Tampilan ini digunakan untuk memberikan kesempatan bagi pengguna agar dapat mengatur menu terlebih dahulu sebelum menekan tombol start.

(56)

Untuk tampilan pertamakali pada LCD telah sesuai dengan diagram blok perancangan. Sehingga saat pertamakali LCD dihidupkan dan setelah reset maka tampilan pada LCD tertuliskan ”Motor Stepper Trainer”

Pada gambar 4.4 ditunjukkan gambar tampilan LCD untuk mode full step eksitasi tunggal.

Gambar 4.4 Tampilan full step eksitasi tunggal 2

3 4 1

5

6

Untuk keterangan gambar 4.4 adalah sebagai berikut: 1. Posisi jarum pada motor untuk pulsa sebesar 0.

2. Posisi jarum penunjuk pada motor setelah diberikan 57 pulsa.

3. Tampilan pola yang dikirimkan oleh mikrokontroler untuk menjalankan motor.

4. Tampilan untuk mode yang sedang digunakan.

5. Tampilan untuk arah putaran motor yang sedang dijalankan.

6. Menampilkan besarnya pulsa yang telah dikirimkan untuk menjalankan motor tiap stepnya.

Pada gambar 4.5 ditunjukkan untuk tampilan pada LCD untuk mode full step eksitasi ganda.

Gambar 4.5 Tampilan full step eksitasi ganda 1

3 4

2 5

6

(57)

Pada gambar 4.6 ditunjukkan gambar tampilan LCD untuk mode full step eksitasi tunggal.

Gambar 4.6 Tampilan half step 1

3 4

2 5

6

2. Posisi jarum penunjuk pada motor setelah diberikan 111 pulsa.

Tampilan LCD untuk mode full step eksitasi tunggal, mode full step eksitasi ganda, dan mode half step, telah sesuai dengan perancangan, sehingga pada layar LCD akan ditampilkan pola, arah putaran, mode yang digunakan dan besar pulsa yang telah dicapai.

4.1.6

Pengujian putaran motor

(58)

Tabel 4.8 Pengujian putaran motor

Berputar 3600

(pulsa) Full step eksitasi tunggal 202

Full step eksitasi ganda 203 Half step 402 Data perancangan:

Mode full step eksitasi tunggal = 200 pulsa Mode full step eksitasi ganda = 200 pulsa Mode half step = 400 pulsa

¾ Error terjadi pada mode full step eksitasi tunggal sebesar 2 pulsa (3,60) maka

untuk setiap stepnya terdapat error sebesar 0 0 018 , 0 200 6 , 3 =

¾ Error pada mode full step eksitasi ganda sebesar 3 pulsa (5,40) maka untuk

setiap stepnya terdapat error sebesar 0 0 027 , 0 200 4 , 5 ₌

¾ Error pada mode half step sebesar 2 pulsa (1,80) maka untuk setiap stepnya

terdapat error sebesar 0 0 0045 , 0 400 8 , 1 ₌

4.2

Pengujian alat oleh pengguna

(59)

4.2.1

Pengoperasian alat

a) Pada pertanyaan pada angket untuk no.1 diberikan pertanyaan mengenai pengoperasian stepper motor learning tool tanpa diberikan petunjuk ataupun contoh pengoperasian terlebih dahulu. Ada 40% pengguna yang menyatakan bahwa jika tidak diberikan petunjuk pemakaian alat terlebih dahulu pengguna merasa kebingungan. Untuk itu pada alat stepper motor learning tool dibutuhkan modul untuk memberikan langkah-langkah yang benar dalam mengoperasikan alat.sedangkan untuk pengguna 60% mereka mampu mengoperasikan alat tanpa diberikan petunjuk terlebih dahulu.

b) Dalam pertanyaan angket no.2 diberikan pertanyaan apakah setelah diberikan petunjuk dalam pengoperasian alat pengguna dapat mengoperasikan dan mengendalikan alat stepper motor learning tool. Dari 100% pengguna semuanya memberikan pernyataan bahwa pengguna dapat dengan mudah untuk mengoperasikan alat.

Dari data pengguna dapat disimpulkan bahwa alat stepper motor learning tool mudah untuk dioperasikan bagi mahasiswa elektro semester akhir.

4.2.2

Pemahaman motor stepper

a) Pada pertanyaan angket no.3 diberikan pertanyaan kepada pengguna, apakah pengguna setelah mengoperasikan alat stepper motor learning tool pengguna dapat memahami tentang pola-pola dari motor stepper. Dari 100% pengguna semuanya memberikan pernyataan yang sama yaitu pengguna dapat memahami lebih lanjut mengenai pola-pola untuk mengendalikan motor stepper.

(60)

Dari data dapat disimpulkan bahwa setelah mahasiswa elektro semua angkatan mengoperaskian alat maka mahasiswa mengerti akan pola-pola dan sudut yang dibentuk.

4.2.3

Pemahaman tampilan

a) Pada pertanyaan angket no.5 diberikan pertanyaan untuk mengetahui sejauh mana para pengguna dapat membaca tampilan yang berada pada LCD. Dari 100% pengguna semua dapat dengan mudah membaca dan memahami tampilan pada LCD

b) Pada pertanyaan angket no.6 diberikan pertanyaan untuk mengetahui sejauh mana para pengguna tanpa melihat tampilan pada LCD dapat membaca dan memahami penampil berupa indicator LED. Dari 100% pengguna semuanya memberikan pernyataan bahwa pengguna sanggup memahami dan membaca tampilan pada LED tanpa memperhatikan LCD.

Dari data dapat disimpulkan bahwa setelah mahasiswa elektro semua angkatan mengoperaskian alat maka mahasiswa dapat dengan mudah untuk membaca tampilan LCD dan indicator LED.

4.2.4

Kendala pengoperasian

Untuk mengetahui kendala-kendala yang dialami oleh pengguna dalam mengoperasikan alat stepper motor learning tool, pada pertanyaan angket no.7 diberikan pertanyaan mengenai kendala pengoperasian alat sebelum diberikan petunjuk mengenai pengoperasian alat. Dari 100% pengguna, 80% pengguna mengatakan bahwa urutan menu tidak berurutan sehingga kesulitan dalam urutan pengoperasian. 40% pengguna mengatakan bahwa pengaturan menu masih terlalu manual sehingga banyak tombol atau saklar yang perlu diatur ini menyebabkan alat tidak simple.

(61)

4.2.5

Kemasan (Box)

Untuk mengetahui kelayakan kemasan untuk alat stepper motor learning tool maka pada angket no.8 diberikan pertanyaan mengenai bentuk dari kemasan. Pengguna yang mengatakan bahwa kemasan alat stepper motor learning tool masih kasar, bentuknya terlalu simple, kurang menarik, dan rangkaiannya masih terlihat tidak rapi, ada 60% pengguna. Sedangkan 40% pengguna mengatakan kemasannya bagus dan menarik.

Dari data angket pengguna dapat disimpulkan bahwa kemasan dari alat stepper motor learning tool masih perlu diperbaiki dan diperhalus .

4.2.6

Kekurangan

Untuk mengetahui kekurangan-kekurangan dari alat stepper motor learning tool ini maka pada angket no.9 diberikan pertanyaan mengenai kekurangan dari alat. 70% mengatakan bahwa alat lebih baik lagi jika menu ditata secara berurutan dan kemasan dirapikan, 30% mengatakan untuk memperbesar dan memperjelas untuk tulisan pilihan menu. 40% pengguna mengatakan untuk memberikan tampilan derajat atau sudut yang telah dibentuk sehingga lebih mudah lagi dalam memahami motor stepper. 50 % pengguna mengatakan untuk membuat menu yang lebih simple.

Pada data angket dapat disimpulkan bahwa masih banyak kekurangan pada alat stepper motor learning tool yaitu pada urutan menu, penulisan label, dan pada penampil sudut yang tidak ada.

4.2.7

Kaitan dengan dunia pendidikan

(62)

(63)

BAB V

PENUTUP

Dari pembahasan yang telah diuraikan pada bagian hasil dan pembahasan, maka pada bab ini akan diambil beberapa kesimpulan dan saran yang berguna untuk penyempurnaan dan pengembangan alat stepper motor learning tool. Untuk spesifikasi alat stepper motor learning tool sebagai berikut:

• Motor stepper : 3,7 Vdc, 1 Adc, unipolar.

• Penampil : LCD M1632 dan indikator 4 LED.

• Pilihan menu : 4 saklar.

• Tombol kendali : 2 tombol.

• Delay : 1 rotari switch, 1 tombol next.

• Mode : Full step eksitasi tunggal dan eksitasi ganda, half step.

• Arah motor : CW(Clock Wise), CCW(Counter Clock Wise).

• Pengendali : AT89S51

5.1

Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan analisis data dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Data hasil pengamatan masih terjadi error namun masih dalam batas

toleransi.

2. Pada putaran motor terjadi error untuk setiap stepnya ini dikarenakan motor tidak bekerja dengan maksimal karena arus yang disupply ke motor kurang maksimal.

3. Alat stepper motor learning tool sangat berguna dalam dunia pendidikan bagi yang menginginkan untuk mempelajari tentang teknologi motor stepper.

4. Dari data pengguna dapat disimpulkan bahwa alat stepper motor learning tool mudah untuk dioperasikan bagi mahasiswa elektro semester akhir.

5. Setelah mahasiswa elektro semua angkatan mengoperaskian alat maka mahasiswa mengerti akan pola-pola , sudut, memahami tampilan LCD, dan memahami tampilan indicator LED yang dibentuk

(64)

5.2

Saran-saran

1. Untuk menambahkan tampilan sudut maka, tampilan kata-kata yang tidak perlu dihilangkan saja dan digantikan dengan tampilan sudut. Namun langkah ini mungkin akan membuat pengguna yang benar-benar baru belajar akan lebih mengalami kesulitan.

2. Tampilan sudut dapat juga berupa penggaris busur yang diletakkan tepat dibawah motor stepper.

3. Untuk memberikan tampilan kemasan yang lebih rapi maka kita dapat gunakan box yang sudah jadi yang terdapat dipasaran, tentu saja ini akan memakan lebih banyak biaya yang dikeluarkan.

(65)

DAFTAR PUSTAKA

1. Agfianto Eko Putra, Belajar Mikrokontoler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi), Yogyakarta:Penerbit Gava Media, 2004.

2. Boylestad, Nashelsky, Electronic Devices & Circuit Theory 7thEdition, New Jersey:Prentice Hall, 1999.

3. Http://pdf.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/101830/TI/TCM5089.html

(diakses Januari 2006).

4. http://www.delta-electronic.com/Design/Apnote/Pengendali%20Stepper.PDF

(diakses Januari 2006).

5. http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/download_files/ manual/Quick%20Start%20SPC%20Stepper%20Motor.pdf (diakses Februari 2006).

6. http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s51_ds.pdf (diakses Februari 2006).

7. http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/B/D/6/7/BD677A.shtml

(diakses Februari 2006).

(66)

(67)

(68)