Rancang Bangun Sistem Sensor pada Media Trainer Motor

(1)

RANCANG BANGUN SISTEM SENSOR PADA MEDIA TRAINER MOTOR DC, BRUSHLESS DC, SERVO

DAN STEPER MOTOR (METRAMO DC)

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik dari Institut Teknologi Sumatera

diajukan oleh:

Bayu Fajar Setiawan 120130092

Kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA

LAMPUNG SELATAN

2024

(2)

PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Bayu Fajar Setiawan

NIM : 120130092

Dengan ini menyatakan bahwa laporan dengan judul :

RANCANG BANGUN SISTEM SENSOR PADA MEDIA TRAINER MOTOR DC, BRUSHLESS DC, SERVO DAN STEPER MOTOR

(METRAMO DC)

Merupakan laporan tugas akhir yang saya buat terbebas dari unsur plagiasi. Adapun pendapat dari sumber lain telah dikutip melalui penulisan referensi yang sesuai dan material yang digunakan sudah memperoleh izin untuk ditampilkan di laporan tugas akhir ini.

Surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar-benarnya dan jika dikemudian hari diketahui keliru, saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku.

Lampung Selatan, 2024

Bayu Fajar Setiawan 120130092 Materai 10.000

(3)

PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

(METRAMO DC)

disusun oleh

BAYU FAJAR SETIAWAN 120130092

Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi

Sumatera pada tanggal <tanggal sidang>

Disetujui pada tanggal : <tanggal diacc>

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Syamsyarief Baqaruzi, S.T., M.T.

NIP. 19900907 201903 1 015

Muhammad Asrofi, S.T., M.Eng.

NIP. 11931216 202203 1 005

(4)

MOTTO

“Ketika apapun terkesan tak ada gunanya, saya sengaja pergi menyaksikan tukang batu mengayunkan martil ke sebongkah batu cadas, mungkin sampai seratus kali, tanpa menghasilkan satu retakan pun pada cadas itu, namun pada hantaman ke seratus kali cadas itu terbelah menjadi dua, dan saya tahu bahwa bukan hantaman terakhir yang menyebabkannya melainkan semua hantaman

yang dilakukan sebelumnnya.”

(Jacob Riis)

(5)

PERSEMBAHAN

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir. Karya ini penulis persembahkan sebagai ucapan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua serta seluruh keluarga yang selalu memberikan dukungan moral dan material kepada penulis

2. Untuk seluruh sahabat dan rekan sejawat yang telah membantu dan mendukung penulis menyelesaikan Tugas Akhir.

3. Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberi bimbingan kepada penulis dalam penyelesaian Tugas Akhir ini

4. Adi Putra Saimona dan Muhamad Arif Rahman Wahid selaku rekan tim Tugas Akhir yang telah mengorbankan waktu, tenaga, dan pikiran untuk berjuang dan bekerja sama menyelesaikan Tugas Akhir.

5. Seluruh keluarga Teknik Elektro ITERA yang akan menjadi kisah perjalanan yang tidak ingin dilupakan penulis.

6. Program Studi Teknik Elektro, Jurusan Teknologi Produksi dan Industri, Institut Teknologi Sumatera

(6)

(METRAMO DC) Bayu Fajar Setiawan Syamsyarief Baqaruzi, S.T., M.T.

Muhammad Asrofi, S.T., M.Eng.

INTISARI

Kemudahan dalam mekanisme pembelajaran merupakan hal yang harus dipertimbangkan. Alat media pembelajaran merupakan perwujudan pada kemudahan mekanisme pembelajaran. Dengan demikian dibuatlah sistem media belajar terhadap komponen elektronik terkhusus pada motor penggerak DC bernama Media Trainer Motor DC, Brushless Motor, Servo dan Stepper Motor (METRAMO DC) yang difungsikan guna membantu media pembelajaran untuk megetahui karakteristik dari sebuah objek motor uji secara efektif dan efisien. Pada produk METRAMO DC sistem sensor merupakan bagain penting untuk memberikan kemudahan pada pengguna dalam mengetahui karakteristik motor uji.

Dalam sistem sensor ini menggunakan beberapa modul sensor yaitu, sensor arus, sensor kecepatan dan sensor tegangan yang dipantau secara real-time yang akan tampil pada LCD. Penelitian ini berfokus pada penggunaan sistem sensor pada produk METRAMO DC guna memberikan mekanisme belajar yang efektif dan efisien.

Kata kunci : Sensor, Arus, Kecepatan, Tegangan, METRAMO DC.

(7)

(METRAMO DC) Bayu Fajar Setiawan Syamsyarief Baqaruzi, S.T., M.T.

Muhammad Asrofi, S.T., M.Eng.

ABSTRACT

Ease of learning mechanisms is something that must be considered. Learning media tools are an embodiment of the ease of learning mechanisms. In this way, a learning media system was created for electronic components, especially DC motor motors, called Media Trainer for DC Motors, Brushless Motors, Servos and Stepper Motors (METRAMO DC), which is used to help learning media to understand the characteristics of a test motor object effectively and efficiently. In METRAMO DC products, the sensor system is an important part to make it easy for users to know the characteristics of the test motor. This sensor system uses several sensor modules, namely, current sensors, speed sensors and voltage sensors which are monitored in real-time which will appear on the LCD. This research focuses on the use of sensor systems in METRAMO DC products to provide an effective and efficient learning mechanism.

Keywords: Sensors, Current, Speed, Voltage, METRAMO DC.

(8)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas segala limpahan rahmat dan karunia - Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.

Shalawat serta salam kita sanjungkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.

Laporan Tugas Akhir ini memiliki judul “RANCANG BANGUN SISTEM SENSOR PADA MEDIA TRAINER MOTOR DC, BRUSHLESS DC, SERVO DAN STEPER MOTOR (METRAMO DC)”. Penulisan laporan ini merupakan syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan Program Sarjana (S1), pada Program Studi Teknik Elektro, Jursan Teknologi Produksi dan Industri, Institut Teknologi Sumatera.

Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu baik dari segi keilmuaan maupun dari pengalaman-pengalaman yang telah diberikan, dorongan dan kemudahan kepada penulis selama proses penulisan dan penyelesaian laporan Tugas Akhir ini. Dimana ucapan terima kasih tersebut khususnya penulis tujukan kepada :

1. Allah SWT telah memberikan nikmat Kesehatan dan perlindungan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.

2. Kedua orang tua penulis, yang telah memberi dukungan baik moril maupun materil.

3. Bapak Syamsyarief Baqaruzi, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I dan Bapak Muhammad Asrofi, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing II.

4. Bapak Syamsyarief Baqaruzi, S.T., M.T. selaku dosen wali penulis.

5. Adi Putra Saimona dan Muhamad Arif Rahman Wahid sebagai rekan tim TA yang telah bekerja sama selama proses penyelesaian Tugas Akhir.

6. Serta semua pihak tang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir.

Penulis telah berusaha dengan semestinya demi menyuguhkan hasil yang terbaik dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini. Namun, penulis menyadari masih banyak ix kekurangan serta kesalahan dalam penyusunan serta penulisan laporan Tugas Akhir ini. Dengan ini penulis memohon maaf serta berterimakasih

(9)

dan senang hati menerima kritik maupun saran yang dapat membangun dan menjadi bahan evaluasi bagi penulis guna menyempurnakan laporan Tugas Akhir ini.

Lampung Selatan, 2024

Bayu Fajar Setiawan

(10)

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ... i

PENGESAHAN ... ii

MOTTO ... iii

PERSEMBAHAN ... iv

INTISARI...v

ABSTRACT ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR SINGKATAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1 Latar Belakang ...1

1.2 Rumusan Masalah ...2

1.3 Batasan Masalah...2

1.4 Tujuan Pengembangan ...2

BAB II KAJIAN PUSTAKA ...3

2.1 Kajian Teori ...3

2.1.1 Arduino Uno...3

2.1.2 LCD I2C 16x2 ...5

2.1.3 Motor Speed Sensor LM393 ...5

2.1.4 Voltage Sensor Divider DC 0-25V ...6

2.1.5 Sensor Arus ACS 712 ...7

2.1.6 Software Arduino IDE ...7

2.1.7 Software Matlab ...8

2.1.8 Jenis-jenis Motor Arus Searah ...9

2.2 Kajian Pengetahuan Pendukung yang Relevan ...13

BAB III PERANCANGAN...15

3.1 Model dan Prosedur Pengembangan ...15

3.1.1 Metodologi Perencanaan ...15

(11)

3.1.2 Diagram Blok Subsistem Sensor METRAMO DC ...16

3.1.3 Prosedur Pengujian Sistem ...19

3.2 Spesifikasi Produk ...20

3.3 Instrumen dan Teknik Analisis ...20

3.4 Perancangan Produk ...21

3.4.1 Perancangan Desain Alat ...21

3.4.2 Perancangan Siste Rangkaian Keseluruhan ...22

3.4.3 Perancangan Rangkaian Subsistem Sensor ...22

3.4.4 Komponen Pada Rangkaian Subsistem Sensor ...23

3.4.5 Perancangan Tampilan GUI (Graphical User Interface)...24

DAFTAR PUSTAKA ...25

(12)

DAFTAR TABEL

Table 2. 1Spesifikasi Arduino Uno ...3

Table 2. 2 Pin Outs Analog ...4

Table 2. 3 Pin Outs Digital ...4

Table 2. 4 Spesifikasi LCD I2C 16x2 ...5

Table 2. 5 Spesifikasi Sensor Kecepatan LM393 ...6

Table 2. 6 Spesifikasi Voltage Sensor Divider DC 0-25 V ...7

Table 2. 7 Spesifikasi Sensor Arus ACS 712 ...7

Tabel 3. 1 Penjelasan Subsistem Sensor ...18

Tabel 3. 2 Penjelasan DFD Tingkat Subsistem Sensor ...19

Tabel 3. 3 Prosedur Pengujian Subsistem Sensor ...19

(13)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Arduino Uno ...3

Gambar 2. 2 LCD I2C 16x2 ...5

Gambar 2. 3 Sensor Kecepatan LM393 ...6

Gambar 2. 4 Voltage Sensor Divider DC 0-25 V...6

Gambar 2. 5 Sensor Arus ACS 712 ...7

Gambar 2. 6 Software Arduino IDE ...8

Gambar 2. 7 GUI Kosong ...9

Gambar 2. 8 Motor DC Sumber Daya Terpisah ...10

Gambar 2. 9 Motor DC tipe Shunt (Shunt DC Motor) ...11

Gambar 2. 10 Karakteristik Kecepatan dan Torsi Motor Shunt ...11

Gambar 2. 11 Motor DC tipe Seri (Series DC Motor) ...12

Gambar 2. 12 Karakteristik Kecepatan dan Torsi Motor Seri ...12

Gambar 2. 13 Long Shunt Coumpund DC Motor ...13

Gambar 2. 14 Short Shunt Coumpund DC Motor ...13

Gambar 2. 15 Karakteristik Kecepatan dan Torsi Motor Compond ...13

Gambar 3. 1 Diagram Alir Metodologi Penelitian ...15

Gambar 3. 2 Diagram Blok Keseluruhan Sistem Kerja METRAMO DC ...17

Gambar 3. 3 Diagram Bok Subsistem Sensor ...17

Gambar 3. 4 DFD Tingkat Dua ...18

Gambar 3. 5 Tampilan Produk METRAMO DC ...21

Gambar 3. 6 Skematik Rangkaian METRAMO DC ...22

Gambar 3. 7 Skematik Rangkaian Subsistem Sensor ...23

Gambar 3. 8 Tampilan GUI METRAMO DC ...24

(14)

(15)

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Kepanjangan Pemakaian Pertama

Kali Pada Halaman

METRAMO DC Media Trainer Motor DC 1

DC Direct Current 1

LCD Liquid Cristal Display 3

I2C Inter-Integrated Circuit 3

SDA Serial Data Line 3

SCL Serial Clock Line 3

V Voltage 3

PWM Pulse Width Modulation 3

RPM Revolutions Per Minute 4

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penggunaan media dalam sistem pembelajaran merupakan bagian komponen dari metode pengajaran. Dengan menggunakan media pembelajaran ini diharapkan pennguna dapat lebih memahami dan dapat menumbuhkan minat serta motivasi untuk belajar [1]. Pada sistem pembelajaran di Indonesia terdapat problematika dari pihak guru yaitu asumsi bahwa media pembelajaran tidak terlalu penting karena hanya sebagai alat bantu. Adapun juga presepsi bahwa media pembelajaran harus berkesan dengan teknologi canggih dan mahal. Pada keyataanya media pembelajaran merupakan komponen penting dalam aktivitas pembelajaran. Media berperan membantu dalam memudahkan penyampaian informasi [2]. Oleh sebab itu diperlukan produk yang dapat menunjang media pembelajaran yang memberikan kemudahan dalam sistem pembelajaran yang mumpuni serta murah.

Produk media pembelajaran kini bervarissi sesua dengan kebutuhan dan harga. Salah satu produk media pembelajaran dalam dunia elektronika yaitu mengetahui karakteristik dari komponen elektronika menggunakan sistem mikrokontroler. Sistem mikrokontroler adalah perangkat mini dalam bebentuk chip.

Pengaplikasian mikrokontroler berkembang sangat pesat sejalan dengan perkembangan teknologi dari sektor industri. Hal ini dikarenakan mikrokontroler dapat membantu dalam proses otomatisasi dan menciptakan cara yang lebih efektif [3]. Salah satu inovasi dalam media pembelajaran yaitu alat yang tengah dikembangkan bernama METRAMO DC. METRAMO DC merupakan produk yang menggunakan sistem mikrokontroler yang dibekali beberapa sensor sebagai media pematauan objek uji secara real-time. Produk ini berfokus untuk mengetahui karakteristik motor penggerak yang diujikan seperti motor DC, brushless motor, servo dan stepper motor.

Dalam mewujudkan produk media pembelajaran yang handal, dibutuhkan sistem pemantauan sensor yang handal serta akurat. Sensor yang digunakan pada produk ini yaitu sensor tegangan, sensor kecepatan motor dan sensor arus. Guna

(17)

mewujudkan pembacaan data sensor yang akurat perlu dilakukannya pengujiaan pada tiap sensor yang digunakan, seperti pada sensor arus ACS 712 dilakukan pengujian menggunakan program arduino untuk pengambilan data arus sebanyak 150 kali perulangan agar mendapatkan hasil yang tidak fluktuatif [4]. Pada produk METRAMO DC, digunakan metode pengujian pada tiap komponen sistem sensor dengan menggunakan acuan seperti referensi diatas namun menggunakan pengujian tambahan sesuai dengan tipe komponen masing-masing.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang penulisan laporan ini, rumusan masalah yang ada pada laporan Tugas Akhir ini meliputi :

1. Bagaimana keandalan sistem sensor yang dirancang guna memenuhi kebutuhan pematauan uji produk METRAMO DC?

2. Bagaimana cara menganalisis rancangan rangkaian sistem sensor pada produk METRAMO DC?

1.3 Batasan Masalah

Pada perancangan tugas akhir memiliki batasan masalah sebagai berikut:

1. Analisis keandalan sistem sensor pada produk METRAMO DC.

2. Rancangan mencakup semua komponen yang terintegrasi dan terlibat dalam sistem sensor produk METRAMO DC.

1.4 Tujuan Pengembangan

Adapun tujuan dari pembuatan produk ini adalah sebagai berikut:

1. Memahami faktor-faktor yang dapat mempengaruhi keandalan sistem sensor dalam pembacaan data motor yang diujikan pada produk METRAMO DC.

2. Analisis rancang bangun sistem sensor pada produk METRAMO DC.

(18)

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Kajian Teori 2.1.1 Arduino Uno

Arduino adalah modul mikrokontroler perangkat yang bersifat open source dan sering digunakan untuk merancang serta membuat perangkat elektronik.

didalam arduino memiliki komponen yaitu kontroler dan pin. Arduino memiliki 14 pin input/output digital (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, colokan listrik, header ICSP, dan tombol reset. Arduino juga memiliki kontroler yang berbasis ATmega328P [5].

Gambar 2. 1 Arduino Uno

(Sumber: A000066-datasheet.pdf (arduino.cc)) Table 2. 1Spesifikasi Arduino Uno

Parameter Keterangan

Chip ATmega328P

Tegangan Operasi 5 V

GPIO 14

PWM 6

Flash Memory / SRAM 32 KB

Arus DC pada Pin I/O 33 mA

Arus DC pada Pin 3.3V 50 A

(19)

Table 2. 2 Pin Outs Analog

Pin Fungsi Tipe Deskripsi

1 NC NC Not Connected

2 IOREF IOREF Reference for digital logic V - connected to 5V

3 Reset Reset Reset

4 +3V3 Power +3V3 Power Rail

5 +5V Power +5V Power Rail

6 GND Power Ground

7 GND Power Ground

8 VIN Power Voltage Input

9 A0 Analog/GPIO Analog input 0 /GPIO

13 A4/SDA Analog input/I2C Analog input 4/I2C Data line 14 A5/SCL Analog input/I2C Analog input 5/I2C Clock line

Table 2. 3 Pin Outs Digital

Pin Fungsi Tipe Deskripsi

1 D0 Digital/GPIO Digital Pin 0/GPIO

11 SS Digital SPI Chip Select

12 MOSI Digital SPI1 Main Out Secondary

13 MISO Digital SPI Main In Secondary Out

14 SCK Digital SPI serial clock output

15 GND Power Ground

16 AREF Digital Analog reference voltage

17 A4/SD4 Digital Analog input 4/I2C Data line (duplicated)

18 A5/SD5 Digital Analog input 5/I2C Clock line (duplicated)

(20)

2.1.2 LCD I2C 16x2

LCD (Liquid Cristal Display) adalah sebuah media penampil yang menggunakan kristal cair sebagai bahan utama untuk menampilkan karakter data baik berupa tulisan maupun gambar pada layarnya. LCD biasa nya menggunakan banyak pin sehingga tidak effisien penggunaanya, karena itulah diperlukan I2C. I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yaitu SDA dan SCL, dengan adanya I2C ini LCD hanya menggunakan 2 pin saja sebagai inputnya [6].

Gambar 2. 2 LCD I2C 16x2 (Sumber: www.tokopedia.com) Table 2. 4 Spesifikasi LCD I2C 16x2

2.1.3 Motor Speed Sensor LM393

Merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan putar suatu benda terhadap porosnya. Putaran tadi dinyatakan dalam Rotasi Per Menit (RPM).

Sensor bekerja dengan mendeteksi gerakan rotasi poros atau disk dan mengubahnya menjadi nilai numerik yang dapat dibaca pada layar. Ada berbagai jenis tachometer, termasuk yang elektronik dan mekanik, masing-masing dengan metode sendiri untuk mengukur dan menampilkan kecepatan rotasi [7].

Tampilan 16 x 2 Karakter

Tegangan Kerja 5 VDC

Dimensi Layar Tampilan 64,5 x 16 mm

Dimensi Modul 80 x 36 x 12 mm

(21)

Gambar 2. 3 Sensor Kecepatan LM393 (Sumber: www.tokopedia.com)

Table 2. 5 Spesifikasi Sensor Kecepatan LM393

Lebar alur 5 mm

Keluaran arus 5-15mA

Tegangan Kerja 3,3 - 5V

Dimensi 32mm 14mm

2.1.4 Voltage Sensor Divider DC 0-25V

Merupakan modul yang berguna untuk mendeteksi dan mengukur tegangan.

Modul ini Bekerja menggunakan prinsip pembagi tegangan resistor, dimana tegangan input yang dibaca pada output modul ini pembagian 5 terhadap tegangan input. contoh : njika tegangan yang ingin di deteksi pada modul ini adalah 30V DC, maka output dari modul ini adalah 30/5 = 6V DC. Perlu diperhatikan, jika menggunakan arduino yang bekerja pada 5V DC, maka tegangan maksimum yang ingin dideteksi adalah 5v x 5 = 25V DC. hal ini untuk menghindari input arduino melebihi 5V ( tegangan dimana arduino bekerja). Sama hal nya dengan arduino yang bekerja dengan 3.3V DC, maka tegangan input yg ingin dideteksi, maksimal adalah 3.3V x 5 = 16,5V DC [8].

Gambar 2. 4 Voltage Sensor Divider DC 0-25 V (Sumber:www.store.ichibot.id)

(22)

Table 2. 6 Spesifikasi Voltage Sensor Divider DC 0-25 V

Tegangan input 0-25v DC

Tegangan deteksi 0.02445-25v DC Ketelitian pengukuran 0.00489v

Ukuran 25x13mm

2.1.5 Sensor Arus ACS 712

Sensor Arus ACS712 adalah sensor arus dengan system hall effect, artinya besaran besaran arus akan mempengaruhi besar kecil nya hall effect pada sensor.

makin besar arus maka makin besar pengaruh nya pada hall effect sensor pada sensor ini [8].

Gambar 2. 5 Sensor Arus ACS 712 (Sumber:www.mikroavr.com)

Table 2. 7 Spesifikasi Sensor Arus ACS 712

Tegangan input 5 VDC

Arus Deteksi -20 to +20 Amps

Daya 100 mV/Amp

Ukuran 25x13mm

2.1.6 Software Arduino IDE

Integrated Development Environment (IDE) merupakan perangkat lunak yang memiliki peranan penting dalam pemrograman, kompilasi biner, dan unduhan memori mikrokontroler. Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman JAVA, yang dilengkapi dengan library C/C++, disertai dengan banyaknya modul pendukung seperti sensor, monitor, dan pembaca, telah menjadi pilihan bagi banyak profesional. Salah satu alasan utama ketertarikan terhadap Arduino adalah sifatnya yang open source, baik dari segi hardware maupun software [9].

(23)

Gambar 2. 6 Software Arduino IDE

(Sumber: Mengenal Perangkat Lunak Arduino IDE (kmtech.id) ) 2.1.7 Software Matlab

Matlab adalah kependekan dari Matrix Laboratory, yang terdiri dari lima komponen utama yaitu [10] :

1. Toolbar yang memuat berbagai alat kontrol untuk penggunaan Matlab.

2. Current Folder yang berfungsi sebagai lokasi penyimpanan folder atau file yang terhubung dengan Matlab.

3. Command Window menjadi lembar kerja utama di Matlab, tempat pengguna dapat membuat skrip dan langsung menjalankannya.

4. Workspace berperan sebagai ruang kerja untuk menyimpan berkas atau variabel yang sedang digunakan di Command Window.

5. Command History digunakan untuk merekam semua aktivitas yang dilakukan di Command Window.

Pada matlab memiliki fitur GUI (Graphic User Interface), dimana fitur ini daopat dikembangkan sesuai keinginan pengguna. GUI Designer memiliki menu berupa grafik,,tombol, teks, dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan pengguna secara interaktif. GUI Matlab memiliki beberapa kelebihan berupa [11]:

1. GUI Matlab sangat sesuai untuk aplikasi-aplikasi berbasis ilmu

(24)

pengetahuan.

2. GUI Matlab mempunyai fungsi built-in yang siap digunakan.

3. Ukuran file, baik FIG-file dan M-file yang dihasilkan memiliki ukuran yang relatif kecil.

4. Penampil grafik yang hasilkan memiliki kehandalan yang cukup baik dan tidak kalah dengan bahasa pemrograman lainnya.

Gambar 2. 7 GUI Kosong 2.1.8 Jenis-jenis Motor Arus Searah

Motor arus searah dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan hubungan antara kumparan medan (field winding) dan kumparan angkernya (armature coil), yaitu motor DC sumber daya terpisah dan motor DC sumber daya sendiri. Pada motor DC sumber daya sendiri dibedakan menjadi tiga, yaitu shunt wound motor DC, series wound motor DC dan compound wound motor DC [12] [13].

Pada motor DC terdapat beberapa parameter yang harus diketahui agar dapat menentukan jenis motor DC berdasarkan karakteristik kerja motor. Pada motor DC terdapat kemampuan gaya untuk membuat benda melakukan gerakan rotasi/berputar yang dikenal sebagai torsi [14]. Torsi menggunakan satuan Newtonmeter (Nm). Torsi pada motor listrik dapat diperoleh menggunakan rumus:

(25)

𝜏 = 𝑃

𝜔 (1) dimana :

𝜏 = torsi beban (Nm) 𝑃 = daya keluaran (Watt) 𝜔 = kecepatan motor (rps)

1. Motor DC Sumber Daya Terpisah (Separately Excited DC Motor)

Sesuai dengan namanya sumber daya pada motor jenis ini terpisah dimana kumparan medan dan kumparan angker pada rotor dilayani oleh sumber daya listrik yang bebas dan tidak bergantung pada beban atau tegangan drop di dalam jangkar,kecepatan praktis tetap pada seluruh range beban.

Gambar 2. 8 Motor DC Sumber Daya Terpisah 2. Motor DC Sumber Daya Sendiri (Self Excited DC Motor)

Pada motor DC jenis ini sumber daya sendiri ini kumparan medan dan kumparan angker dihubungkan secara seri, pararel ataupun kombinasi. Pada motor DC daya sendiri terbagai lagi menjadi 3 jenis seperti berikut.

a. Motor DC tipe Shunt (Shunt DC Motor)

Pada motor DC tipe ini kumparan medan dan kumparan angkernya dihubungkan secara pararel. Pada motor DC ini memiliki kecepatan yang hampir konstan meskipun terjadi perubahan beban (kecepatan akan berkurang apabila mencapai torsi tertentu.

(26)

Gambar 2. 9 Motor DC tipe Shunt (Shunt DC Motor)

Gambar 2. 10 Karakteristik Kecepatan dan Torsi Motor Shunt b. Motor DC tipe Seri (Series DC Motor)

Pada motor DC tipe ini kumparan medan dan kumparan angkernya dihubungkan secara seri. Pada motor DC ini memiliki kecepatan yang berkurang seiring dengan penambahan beban yang diberikan pada motor DC tersebut.

(27)

Gambar 2. 11 Motor DC tipe Seri (Series DC Motor)

Gambar 2. 12 Karakteristik Kecepatan dan Torsi Motor Seri c. Motor DC tipe Gabungan (Compond DC Motor)

Pada motor DC ini merupakan gabungan dari jenis motor shunt dan motor seri. Terdapat dua kumparan medanyang masing-masing dihubungkan secara pararel dan seri dengan kumparan angker. Dengan penggabungan hubungan seri dan pararel pada kumparan medan dan kumparan angker tersebut, maka motor memiliki karakteristik torsi awal yang tinggi dan berkecepatan hampir konstan.

(28)

Gambar 2. 13 Long Shunt Coumpund DC Motor

Gambar 2. 14 Short Shunt Coumpund DC Motor

Gambar 2. 15 Karakteristik Kecepatan dan Torsi Motor Compond 2.2 Kajian Pengetahuan Pendukung yang Relevan

Literatur [15] merujuk pada pengaplikasian sensor arus ACS 712 guna mengukur daya listrik secara real time. Penulis menyatakan bahwa pengukuran arus yang dilakuakan oleh senor ACS 712 menghasilkan data pengukuran yang persisi serta pemasangan sensor arus ACS 712 terhadap mikrokontroler tergolong mudah.

Literatur [8] bertujuan untuk merancang dan membangun Smart DC Current and Voltage Monitoring Dengan Thingspeak Pada Simulator PLN. Pada jurnal tersebut terdapat metode pengujian pada sensor tegangan dan sensor arus ACS 712. Hal ini penting dilakukan guna memastikan kinerja sensor dalam keadaan baik. Pada sensor tegangan diuji dengan metode pembagi tegangan, pada pengujian sensor arus menggunakan metode pengambilan data arus menggunkan program arduino dengan

(29)

memperbanyak sampel uji. Literatur [16] penulis memanfaatkan IR Optocoupler Motor Speed Sensor LM393 sebgai pengukuran kecepatan pada motor DC. Setelah dilakukan pengujian sensor dapat membaca kecepatan motor dengan baik

(30)

BAB III PERANCANGAN

3.1 Model dan Prosedur Pengembangan 3.1.1 Metodologi Perencanaan

Metode penelitian Tugas Akhir (TA) dirancang dengan mempertimbangkan rancangan yang akan diterapkan pada produk. Pengujian bertujuan untuk mendapakan hasil yang sesuai dengan spesifikasi komponen yang akan digunakan pada produk. Berikut adalah metododlogi perencanaan yang diterapkan pada perancangan produk METRAMO DC yang dapat dilihat pada gambar 3.1.

Gambar 3. 1 Diagram Alir Metodologi Penelitian

Terdapat beberapa tahapan penelitian dan perancangan pada subsistem sensor, antara lain :

(31)

1. Tahap pertama dalam metodologi perencanaan adalah merumuskan masalah terkait dengan subsistem sensor yang akan dibuat dan pengimplementasinya dengan jelas.

2. Langkah berikutnya adalah melakukan studi literatur untuk mengumpulkan referensi yang relevan terkait dengan produk yang akan dibuat atau diteliti untuk subsistem sensor dari berbagai sumber yang dianggap resmi dan terpercaya.

3. Analisis dilakukan untuk memastikan bahwa produk yang dirancang untuk subsistem sensor akan bermanfaat dan mengurangi kemungkinan kesalahan dalam perancangan dan implementasi, dengan mempertimbangkan komponen yang diperlukan serta faktor teknis dan fungsional.

4. Pada tahap ini, penulis merancang subsistem sensor untuk produk METRAMO DC, termasuk perencanaan pemilihan komponen sensor agar sesuai dengan kebutuhan produk.

5. Setelah perancangan selesai, implementasi dilakukan dengan menghubungkan subsistem sensor dengan semua subsistem yang ada pada produk METRAMO DC.

6. Pengujian dilakukan menggunakan media pengujian untuk mengevaluasi kinerja dari subsistem sensor, memastikan apakah subsistem sensor dapat berfungsi dengan baik atau tidak.

7. Setelah melakukan pengujian, penulis akan melakukan pembahasan terhadap hasil yang didapat dari subsistem sensor tersebut.

3.1.2 Diagram Blok Subsistem Sensor METRAMO DC

Subsistem Sensor ini berfungsi untuk memeberikan data yang didapat pada sensor yang akan diterima oleh arduino untuk ditampilkan pada layar LCD yang akan dapat dilihat oleh pengguna. Mekanisme kerja dari sistem keseluruhan METRAMODC dan subsitem sensor METRAMO DC dapat dilihat pada gambar 3.2 dan 3.3, serta dijelaskan pada tabel 3.1. Adapun terdapat DFD tingkat dua subsistem sensor dapat dilihat pada gambar 3.4 dan dijelaskan pada tabel 3.2.

(32)

Gambar 3. 2 Diagram Blok Keseluruhan Sistem Kerja METRAMO DC

Gambar 3. 3 Diagram Bok Subsistem Sensor

(33)

Tabel 3. 1 Penjelasan Subsistem Sensor

Gambar 3. 4 DFD Tingkat Dua

Input

● Supply tegangan 5V dari subsistem power untuk mikrokontroler

● Data dari sensor arus, sensor kecepatan dan sensor tegangan.

Output

● Sistem memberikan data dari ke-3 sensor agar dapat dipantau oleh pengguna.

Fungsi

●Memberikan hasil pembacaan sensor kepada pengguna untuk melihat karakteristik motor yang sedang diuji.

(34)

Tabel 3. 2 Penjelasan DFD Tingkat Subsistem Sensor

3.1.3 Prosedur Pengujian Sistem

Pengujian subsistem sensor dilakukan untuk memastikan semua komponen dalam subsistem ini bekerja dengan baik. Pengujian dapat dilihat pada tabel 3.3.

Tabel 3. 3 Prosedur Pengujian Subsistem Sensor Spesifikasi Rincian

Spesifikasi

Metode

Pengujian Prosedur Pengujian

Sensor Arus

Mendeteksi Arus pada motor

yang diujikan

Functional Testing

1. Siapkan alat METRAMO DC yang ingin dicoba.

2. Hidupkan alat METRAMO DC.

3. Operasikan objek pengujian motor yang ingin diujikan.

4. Uji sensor dengan objek yang telah dioperasikan.

5. Lakukan Pengujian minimal sepuluh kali percobaan pada tiap motor yang tersedia.

6. Catat dan analisis data hasil data yang didapatkan

Sensor Tegangan

Mendeteksi tegangan pada

motor yang diujikan

Input

● Supply tegangan 5V dari subsistem power untuk mikrokontroler.

● Data dari sensor arus, sensor kecepatan dan sensor tegangan.

Output ● Sistem memberikan data dari ke-3 sensor agar dapat dipantau oleh pengguna.

Fungsi ● Memberikan hasil pembacaan sensor kepada pengguna untuk melihat karakteristik motor yang sedang diuji.

(35)

6. Catat dan analisis data hasil data yang didapatkan

Sensor Kecepatan

Mendeteksi kecepatan motor pada motor yang

diujikan

6. Catat dan analisis data hasil data yang didapatkan 3.2 Spesifikasi Produk

Spesifikasi dari produk ini adalah :

1. Produk ini menggunakan catu daya 5VDC dan 12 VDC sebagai sumber tegangan

2. Produk ini menggunakan mikrokontroller 3. Produk ini menggunakan sensor tegangan 4. Produk ini menggunakan sensor arus 5. Produk ini menggunakan sensor kecepatan 6. Produk ini menggunakan display/LCD 7. Produk ini menggunakan sudut derajat

8. Produk ini menggunnakan GUI (Graphical User Interface) sebagai penyajian grafik.

3.3 Instrumen dan Teknik Analisis

Instrumen yang digunakan melibatkan beberapa komponenen seperti Arduino Uno, sensor ACS712, sensor voltage divider, sensor kecepataan motor LM393, dan LCD IIC 16x2. Sumber arus listrik berasal dari PLN dengan arus AC (Alternating Current) yang telah di step-down menjadi arus DC (Direct Current) melaalui catu daya menjadi 5V DC dan 12V DC. Catu daya akan menjadi sumber tegangan dan

(36)

arus listrik sistem METRAMO DC, maka sistem dapat beroperasi. Sensor ACS 712, sensor voltage divider dan sensor kecepatan motor LM393 akan beroperasi, ketika terdeteksi gerakan dari motor pengujian maka sensor tersebut akan mengirimkan data kepada mikrokontroler yang selanjutnya data akan ditampilkan oleh LCD IIC.

Hasil data yang didapatakn sensor berupa arus,tegangan,RPM (Revolutions Per Minute) dan torsi, data tersebut seelain ditampilkan pada LCD IIC dapaat juga ditampilkan dalam bentuk grafik menggunakan fasilitas GUI (Graphical User Interface) pada software Matlab.

3.4 Perancangan Produk

3.4.1 Perancangan Desain Alat

Perancangan produk ini pada fungsi uutamnya sebagai media trainer. Pada alat ini terdapat tiga susbsistem yaitu power, sesnsor dan kontrol. Susbsistem power berfungsi sebagai penyedia daya ke produk, dimana kebutuhan produk ini berkisar 5 dan 12 VDC yang akan dialirkan sesuai dengan kebutuhan semua komponen di dalamnnya. Pada subsistem kontrol berfungsi sebagai inisiasi perintah terhadap pengujian motor yanga akan dilakukan sesuai dengan kebutuhan pengguna. Subsistem sensor berguna untuk memeberikan data motor yang sedang diujikan oleh pengguna yang akan ditampilkan oleh LCD, data tersebut didapatkan dari sensor arus, sensor kecepatan dan sensor tegangan.untuk tampilan desain produk dapat dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3. 5 Tampilan Produk METRAMO DC

(37)

3.4.2 Perancangan Siste Rangkaian Keseluruhan

Desain skematik rangkaian dibuat dengan menggunakan aplikasi Fritzing dan pembuatan layout menggunakan aplikasi Diptrace. Rangkaian ini terdapat motor driver untuk melakukan inisisasi operasi bahan uji berupa motor DC, brushless motor, servo dan stepper motor. Pada sistem pengontrolan dan monitoring menfaatkan mikrokontroler yang terhubung dengan beberapa sensor yang terdapta pada alat. Data mengeneai hasil uji kecepatan, tegangan, dan arus yang digunakan akan ditampilkan pada LCD. Sistem ini dirancang dengan fokus pada keahandalan dan pemantauan, menggunakan mikrokontroler untuk memastikan sistem kontrol efisien dan responsif terhadap perubahan bahan uji motor. Serta,selector switch yang berfungsi untuk memilih jenis motor yang ingin di gerakan. Desain skematik rangkaian dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3. 6 Skematik Rangkaian METRAMO DC 3.4.3 Perancangan Rangkaian Subsistem Sensor

Skematik rangkaian untuk rancangan subsistem sensor ini dibuat dengan menggunakan aplikasi fritzing. Skematik tersebut memperlihatkan hubungan antara pin-pin pada arduino uno dengan input dan output yang digunakan dalam rancangan ini. Di dalam subsistem ini, terdapat tiga jenis sensor yang berfungsi sebagai input, dan ketiganya terhubung dengan pin analog pada arduino,

(38)

membentuk sebuah sistem yang dapat mengukur secara akurat berbagai parameter yang diperlukan. Pada sisi output, terdapat juga modul LCD 12C yang terkoneksi pada pin SDA (Serial Data) dan SCL (Serial Clock) pada arduino.

Gambar 3. 7 Skematik Rangkaian Subsistem Sensor 3.4.4 Komponen Pada Rangkaian Subsistem Sensor

Komponen yang digunakan pada rangkaian subsistem sensor sebagai berikut :

1. Arduino Uno

Arduino Uno berfungsi sebagai mikrokontroler pada subsistem sensor, dimana sesuai dengan kemampuannya yang dapat melakukan kontrol pada komponen elektronika dan menerima input dari sensor.

2. LCD I2C 16x2

LCD berfungsi sebagai media pemantauan yang diperoleh pengguna terhadap data yang diterima oleh sensor terhadap motor uji.

3. Motor Speed LM393

Merupakan sensor kecepatan terhadap putaran dari objek uji motor atau yang lebih sering kita dengar Rotasi Per Menit (RPM).

4. Voltage Sensor Divider DC 0-25 V

Sensor tegangan ini digunakan untuk melakukan pemaantauan tegangan listrik pada pengoperasian motor uji dengan rentang tegangan berkisar 0-

(39)

25 V.

5. Sensor Arus ACS 712

Sensor arus ini digunakan untuk melakukan pemantuan arus listrik yang mengalir pada pengoperasian motor uji

6. Personal Computer

Personal computer sebagai media penampil data berbentuk grafik yang dapat diprogram melalui Arduino Uno menggunakan GUI (Graphical User Interface) Matlab sebagi software tampilannya.

3.4.5 Perancangan Tampilan GUI (Graphical User Interface)

Perancangan tampilan GUI dimaksudkan untuk membuat tampilan kepada pengguna yang interaktif dan fungsional terhadap alat METRAMO DC, berikut pemodelan tampilan GUI (Graphical User Interfaace) :

Gambar 3. 8 Tampilan GUI METRAMO DC

(40)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Y. BARA, "PENGGUNAAN MEDIA DALAM PROSES PEMBELAJARAN DI MASA KINI," KOMPASIANA, 30 DESEMBER

2021. [ONLINE]. AVAILABLE:

HTTPS://WWW.KOMPASIANA.COM/YUSRIALBARA1234/61CD4381 9BDC406CAE267252/PENGGUNAAN-MEDIA-DALAM-PROSES- PEMBELAJARAN-DI-MASA-KINI.

[2] JUNAL, "MEDIA PEMBELAJARAN: PROBLEMATIKA DAN SOLUSINYA," STKIP PGRI BANGKALAN , PP. 6-7, 2016 NOVEMBER 2016.

[3] W. AND E. SABARA, "DESAIN DAN IMPLEMENTASI MEDIA

PEMBELAJARAN MIKROKONTROLER BERBASIS HYBRID

LEARNING MENGGUNAKAN WOKWI SIMULATION," MEDIA ELEKTRIK, VOL. 19, NO. 3, PP. 187-188, AGUSTUS 2022.

[4] L. PRIHASWORO, D. W. FITTRIN, Y. OKTIAWATI, H. N. ISNIANTO AND . Y. W. SETYONO, "RANCANG BANGUN SMART DC CURRENT AND VOLTAGE MONITORING DENGAN THINGSPEAK PADA SIMULATOR PLN LABORATORIUM TEKNIK TENAGA LISTRIK UGM," JURNAL LISTRIK, INSTRUMENTASI DAN ELEKTRONIKA TERAPAN, VOL. 1, NO. 2, PP. 45-46, VOL. 1, NO. 2, DESEMBER 2020.

[5] R. S. DKK, "ARDUINO ATMEGA-328 MICROCONTROLLER,"

INTERNATIONAL JOURNAL OF INNOVATIVE RESEARCH IN ELECTRICAL, ELECTRONICS, INSTRUMENTATION AND CONTROL ENGINEERING, VOL. 3, NO. 4, PP. 27-29, 2015.

[6] I. MUAMMARUL, E. APRIASKAR AND D. DJUNIADI,

"PENGENDALIAN SUHU AIR MENGGUNAKAN SENSOR SUHU DS18B20," JURNAL J-ENSITEC, VOL. 6, NO. 1, PP. 347-349, 2019.

[7] K. MAGDY, "ARDUINO RPM SENSOR (RPM METER/COUNTER

(41)

WITH ENCODER)," DEEPBLUEMBEDDED, [ONLINE]. AVAILABLE:

HTTPS://DEEPBLUEMBEDDED.COM/ARDUINO-RPM-SENSOR- MOTOR-RPM-METER-COUNTER-ENCODER/.

[8] L. PRIHASWORO, D. W. FITTRIN, U. Y. OKTIAWATI AND H. N. I. D.

Y. WAHYO, "RANCANG BANGUN SMART DC CURRENT AND

VOLTAGE MONITORING DENGAN THINGSPEAK PADA

SIMULATOR PLN LABORATORIUM TEKNIK TENAGA LISTRIK UGM," URNAL LISTRIK, INSTRUMENTASI DAN ELEKTRONIKA TERAPAN, VOL. 1, NO. 2, PP. 40-47, 2020.

[9] S. P. SANTOSO AND F. WIJAYANTO, "RANCANG BANGUN AKSES PINTU DENGAN SENSOR SUHU DAN HANDSANITIZER OTOMATIS BERBASIS ARDUINO," JURNAL ELEKTRO, VOL. 10, NO. 1, PP. 20-21, 2022.

[10] SYAHRUDDIN AND V. MANDALINNA, "PENGEMBANGAN MODUL PEMROGRAMAN KOMPUTER BERBASIS MATLAB," JURNAL TEORI DAN APLIKASI MATEMATIKA, VOL. 1, NO. 1, PP. 2-4, 2017.

[11] A. ALFARIS AND M. YUHENDR, "SITEM KENDALI DAN MONITORING BOOST CONVERTER BERBASIS GUI (GRAPHICAL USER INTERFACE) MATLAB MENGGUNAKAN ARDUINO,"

JURNAL TEKNIK ELEKTRO INDONESIA, VOL. 1, NO. 2, PP. 268-272, 2020.

[12] J. AND G. , "STUDI KARAKTERISTIK MOTOR DC TIPE SHUNT TERHADAP POSISI SIKAT," UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR, MAKASSAR, 2017.

[13] "PEMODELAN KARAKTERISTIK MOTOR DC SHUNT, MOTOR DC SERI, DAN MOTOR DC KOMPON MENGGUNAKAN MATLAB

SIMULINK SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN MODUL

PRAKTIKUM MESIN-MESIN LISTRIK," JURNAL TEKNIK ELEKTRO ITP, VOL. 6, NO. 1, PP. 63-73, 2017.

(42)

[14] S. BUYUNG, "ANALISIS PERBANDINGAN DAYA DAN TORSI PADA ALAT PEMOTONG RUMPUT ELEKTRIK (APRE)," JURNAL VOERING, VOL. 3, NO. 1, PP. 2-3, 2018.

[15] B. G. MELIPURBOWO, "PENGUKURAN DAYA LISTRIK REAL TIME DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ARUS ACS.712," ORBITH, VOL.

12, NO. 1, PP. 17-23, MARET 2016.

[16] A. GHASANI, "TELEMETERING PENGUKURAN KECEPATAN PADA MOTOR DC BERBEBAN," INSTITUT SEPULUH NOPEMBER, SURABAYA, AGUSTUS 2018.