1

BAB III

ANALISA DAN PERANCANGAN

III.1 Analisa Sistem Yang Sedang Berjalan

Untuk membuat interface sesuai dengan yang dibutuhkan, penulis

terlebih dahulu melakukan analisa terhadap sistem yang telah berlangsung pada

mobil penulis. Proses analisa ini dengan cara mengkaji cara kerja dan mengukur

keluaran pada masing – masing sensor, selain itu dilakukan juga pengukuran

secara real-time ketika mobil sedang digunakan untuk menguji tegangan pada saat

kondisi tertentu.

III.1.1 Coolant Temperature Sensor (ECT)

Coolant Temperature Sensor (ECT) terdapat pada jalur pendingin

di Intake Manifold, sensor ini mendeteksi perubahan suhu yang terjadi

pada cairan pendingin mesin atau radiator dengan memantau perubahan

tegangan yang terjadi pada sensor tersebut. Dimana setiap temperatur

cairan mengalami peningkatan maka tegangan pada sensor semakin

menurun.

Tegangan yang dihasilkan oleh ECT kemudian dikirimkan dan

diproses oleh ECU untuk mengatur campuran udara – bahan bakar dan

mengatur besarnya Idle Speed. Ketika mobil pertama dihidupkan dari

2

keadaan temperatur dingin, ECU memperkaya campuran udara – bahan

bakar untuk menjaga performa kendaraan dan seiring dengan

meningkatnya temperatur mesin campuran tersebut dikurangi sampai

tercapai suhu ideal kerja mesin yaitu sekitar 80 – 140 oC.

Gambar 3.1 : Coolant Temperature Sensor

Gambar 3.2 : Letak ECT

3

Gambar 3.3 : Proses Pengolahan Masukan ECT

Gambar 3.4 : Proses Setelah Penambahan Interface

Prosedur pengujian ECT adalah sebagai berikut :

1. Hubungkan kabel negatif Voltmeter kepada Ground, dan kabel

positif Voltmeter kepada pin nomor 18 dari ECU

4

2. Pada kondisi mesin menyala ukur tegangan pada pin 18 ECU

tersebut, apabila tegangan berkisar antara 0 – 3 volt berarti ECT

dalam keadaan normal.

3. Bandingkan hasil pengukuran dengan tabel hubungan suhu dan

tegangan dari manual, lalu bandingkan dengan hasil pengujian

sendiri menggunakan thermometer konvensional pada cairan

pendinginnya.

Tegangan Suhu

2,8 – 3 volt 20 – 30 oC

1,1 – 2,7 volt 40 – 70 oC

0 – 1 volt 80 – 164,118 oC

Tabel 3.1 : Tabel pembanding suhu dan tegangan

Gambar 3.5 : Pin ECU

III.1.2 Mass Air Flow Sensor (MAF)

Mass Air Flow Sensor (MAF) terletak pada saluran utama udara

yaitu tepat disamping kotak saringan udara menuju mesin. Sensor ini

5

menggunakan tipe hot wire element, ketika udara melewati MAF maka hot

wire tersebut berubah menjadi lebih dingin.

Perubahan suhu ini dirubah oleh modul MAF menjadi tegangan

yang kemudian dikirim kepada ECU untuk diolah dan dihitung jumlah

udara yang masuk menuju throttle body. Masukan dari MAF sensor ini

digunakan ECU untuk menentukan jumlah suplai bahan bakar.

Gambar 3.6 : MAF Sensor

Gambar 3.7 : Letak MAF Sensor

6

Gambar 3.8 : Proses Pengolahan MAF Sensor

Gambar 3.9 : Proses Setelah Penambahan Interface

Prosedur pemeriksaan untuk item ini adalah sebagai berikut :

1. Hubungkan kabel negatif Voltmeter kepada Ground, lalu

hubungkan kabel positif Voltmeter kepada pin nomor 16 dari

ECU.

2. Ukur tegangan yang terjadi pada pin tersebut, apabila terjadi

perubahan antara 0,8 – 3 volt pada saat mesin menyala maka

MAF berfungsi dengan baik.

3. Hasil perhitungan MAF ini dikalkulasikan dengan jumlah debit

udara yang masuk antara 0,8 - 3 Kg/cm2 sesuai dengan

tegangan yang diperoleh.

7

Gambar 3.10 : Pin ECU

III.1.3 Throttle Position Sensor (TPS)

Throttle Position Sensor (TPS) menggunakan sebuah

potensiometer yang membuat tegangan yang berbeda berdasarkan

besarnya sudut bukaan Throttle Valve. Sensor ini terletak pada Throttle

Body yang kemudian dipergunakan ECU untuk menghitung debit udara

yang masuk kedalam saluran Intake Manifold, debit udara ini digunakan

untuk menghitung keperluan suplai bahan bakar dan keadaan mobil

apakah sedang berakselerasi atau deselerasi.

Gambar 3.11 : Throttle Position Sensor

8

Gambar 3.12 : Letak TPS

Gambar 3.13 : Proses Pengolahan TPS

Gambar 3.14 : Proses Setelah Penambahan Interface

Prosedur pengukurannya yaitu sebagai berikut :

1. Hubungkan kabel negatif Voltmeter kepada Ground dan kabel

positif Voltmeter kepada pin nomor 20 pada ECU

9

2. Dengan kondisi mesin mati posisi kunci ON lihat perubahan

tegangan yang terjadi, apabila berkisar antara 0,45 – 5 volt

maka kondisi TPS normal

3. Sudut bukaan throttle dapat dihitung dengan perbandingan

antara tegangan dan sudut yaitu pada saat throttle tidak terbuka

tegangannya berkisar 0,45 – 0,55 volt, dan pada saat throttle

ditekan penuh atau sekitar 90o tegangannya berkisar antara 4 –

5 volt.

III.2 Perancangan dan Pembuatan Interface

Pada pembuatan interface ini terdiri dari pembuatan hardware dan

software, disini akan dijelaskan perancangan hardware dan software yang

meliputi :

1. Pembuatan sistem minimum

2. Pengkabelan input sensor

3. Pengkabelan LED

4. Pengkabelan LCD

5. Perhitungan pembanding tegangan dan output

6. Pembuatan software pada CodeVisionAVR

10

III.2.1 Konfigurasi Sistem Secara Umum

Blok diagram sistem keseluruhan yang akan dibuat pada interface

ini adalah sebagai berikut :

Gambar 3.15 : Blok Diagram Sistem

Dari Gambar 3.15 diatas dapat dijelaskan bahwa mikrokontroler

menerima masukan dari sensor – sensor yang berada pada mesin dengan

mencabangkan jalur masukan sensor ke ECU untuk kemudian diolah dan

hasilnya ditampilkan pada lcd, khusus untuk sensor temperatur selain

nilainya ditampilkan pada lcd juga diberikan led untuk informasi suhu

mesin ketika mobil sedang digunakan. Pada sistem ini ditambahkan led

karena ketika sedang mengemudi mata tidak selalu tertuju pada lcd, dan

11

untuk mengantisipasi terjadinya overheat tanpa disadari maka led akan

menginformasikan apabila suhu melampaui batas normalnya.

Blok diagram umum diatas memiliki bagian – bagian sebagai

berikut :

1. Mass Air Flow Sensor (MAF) sebagai masukan tekanan udara

yang masuk kedalam mesin

2. Throttle Position Sensor (TPS) sebagai masukan untuk

menghitung besarnya sudut bukaan TPS

3. Engine Coolant Temperature Sensor (ECT) sebagai masukan

temperatur cairan pendingin

4. Engine Control Unit (ECU) sebagai pusat pengaturan sistem

yang bekerja pada mesin

5. Mikrokontroler sebagai pusat pengaturan interface yang dibuat

6. LCD sebagai media penampil informasi yang diinginkan

7. LED sebagai media informasi suhu mesin memiliki dua warna

yaitu warna biru apabila mesin masih dingin dan kuning apabila

suhu mesin melampaui batas normalnya.

III.2.2 Perancangan Sistem Minimum dan Interfacing I/O

Sistem minimum ini merupakan sistem kontrol pusat dari seluruh

sistem kerja interface yang penulis buat, berbasis pada mikrokontroler

12

ATMega32. Berikut ini adalah konfigurasi tiap pin pada sistem minimum

yang penulis buat:

1. Port A dalam sistem ini digunakan sebagai masukan ADC

(Analog to Digital Converter) dari sensor – sensor pada mesin

yang dipergunakan sebagai sumber masukan yaitu Port A.1

untuk ECT, A.2 untuk MAF dan A.3 untuk TPS

2. Port B dalam sistem ini digunakan sebagai jalur untuk In-

System Programming (ISP)

3. Port C dalam sistem ini digunakan sebagai jalur keluaran led

yaitu Port C.0 untuk led start, C.1 untuk led suhu dingin dan

C.2 untuk led suhu panas

4. Port D dalam sistem ini digunakan sebagai jaur keluaran lcd

Gambar 3.16 : Sistem Minimum ATMega32

13

Gambar dibawah adalah rancangan dari sistem minimum beserta

pin – pin yang dipergunakan

Gambar 3.17 : Sistem Minimum yang Digunakan

III.2.3 Pembuatan Program dengan CodeVisionAVR

Dalam pembuatan program menggunakan CodeVisionAVR kita

diberikan fitur – fitur pendukung untuk pengaturan pemrograman,

diantaranya pengaturan pin I/O, LCD, ADC, IC yang digunakan dan lain

sebagainya. Tahapan pembuatan program untuk interface ini adalah

sebagai berikut :

14

1. Jalankan CodeVisionAVR

Gambar 3.18 : CodeVisionAVR

2. Buat Project baru dengan cara klik New -> Project lalu klik Ok

Gambar 3.19 : Project Baru

15

3. Kemudian muncul dialog pertanyaan apakah ingin

menggunakan CodeWizardAVR, pilih yes

Gambar 3.20 : Pilihan Penggunaan CodeWizardAVR

4. Atur chip dan clock yang digunakan

Gambar 3.21 : Setting Chip dan Clock yang digunakan

16

5. Atur Port yang akan digunakan, dalam pembuatan interface ini

penulis hanya menggunakan Port C untuk led, selebihnya

berada pada pengaturan lainnya.

Gambar 3.22 : Setting Port C sebagai output

6. Setting lcd pada Port D

Gambar 3.23 : Setting LCD

17

7. Setting ADC pada chip

Gambar 3.24 : Setting ADC

8. Pilih File -> Generate, Save and Exit

Gambar 3.25 : Simpan dan Buat Program

18

9. Simpan ketiga file dengan nama yang sama

(a)

(b)

19

(c)

Gambar 3.26 (a), (b) dan (c) : Simpan File

10. Mulai membuat program, listing program yang dibuat penulis

dapat dilihat pada bagian lampiran

Gambar 3.27 : Mulai Pemrograman

20

11. Setelah selesai menulis program, lakukan proses kompilasi

dengan cara klik Project -> Compile.

Gambar 3.28 : Kompilasi Program

Ketika proses kompilasi telah selesai akan muncul informasi

sebagai berikut :

Gambar 3.29 : Informasi Kompilasi

21

12. Setelah program selesai dibuat, program harus dimasukan

kedalam IC mikrokontroler. Untuk men-download program

yang telah dibuat tersebut diperlukan sebuah alat yang disebut

ISP atau In-System Programmer. Penulis membuat ISP Kanda

System STK200+ yang ditunjukan pada gambar dibawah.

Gambar 3.28 : ISP Kanda System STK200+

13. Sebelum melakukan proses download kepada mikrokontroler,

bagian programmer pada CodeVision harus diatur terlebih

dahulu dengan pilih menu Setting -> Programmer

22

Gambar 3.29 : Pengaturan Programmer

Gambar 3.30 : Pemilihan Programmer

14. Setelah semua diatur, lakukan Build All untuk menghasilkan

file *.hex yang dapat dibaca oleh IC mikrokontroler

23

Gambar 3.31 : Build Project

Gambar 3.32 : Hasil Build Project

24

15. Setelah semua dilakukan, program siap di download kedalam

mikrokontroler dengan cara pilih menu Tools -> Chip

Programmer.

Gambar 3.33 : Chip Programmer

Gambar 3.34 : Proses Download program

16. Mikrokontroler sudah siap untuk digunakan.

25

III.2.4 Perhitungan Output

Hasil output yang diinginkan adalah angka yang menggambarkan

kondisi yang sedang terjadi pada masing – masing sensor yang dijadikan

input, sedangkan input yang diterima oleh interface adalah berupa

tegangan yang kemudian dikonversikan oleh ADC 10-bit pada

mikrokontroler menjadi angka 0 – 1023. Oleh karena itu diperlukan proses

perhitungan untuk mendapatkan output sesuai dengan yang diinginkan.

III.2.4.1 Engine Coolant Temperature Sensor

Engine Coolant Temperature Sensor menurunkan

tegangan seiring dengan meningkatnya suhu cairan pendingin pada

mesin, tegangan yang dihasilkan antara 0 – 5 volt seperti yang

tercantum pada manual book Nissan. Namun pada tahap pengujian

yang dilakukan oleh penulis, tegangan maksimal yang dihasilkan

adalah 2,8 – 3 volt.

Gambar 3.35 : Tegangan ECT Pada Manual Book

26

Untuk menghasilkan output yang diinginkan, penulis

menggunakan rumus sebagai berikut :

V_ECT = Input x VMax Manual

1023

= Input x 5

1023

= Input x 0,00488

Temperatur = (VMax uji – V_ECT) x TMax

VMax uji

= ( 3 – V_ECT) x 164,118

3

= ( 3 – V_ECT) x 54,706

III.2.4.2 Mass Airfow Sensor

Tegangan Mass Airflow Sensor meningkat bersamaan

dengan meningkatnya debit udara yang melewati sensor tersebut,

tegangan yang terjadi sesuai dengan yang terdapat pada Manual

Book Nissan adalah 0,8 – 3 volt yang memiliki hubungan dengan

debit udara yang masuk antara 0,8 – 3 Kg/Cm2.

27

Gambar 3.36 : Tegangan MAF pada Manual Book

Untuk menghasilkan output yang diinginkan, penulis

menggunakan rumus sebagai berikut :

Pressure = Input x VMax Manual

1023

= Input x 3

1023

= Input x 0,00292

III.2.4.3 Throttle Position Sensor

Throtte Position Sensor menghasilkan output antara 0,45 –

5 volt, sedangkan output yang diinginkan adalah 0 – 90o.

Gambar 3.37 : Tegangan TPS Pada Manual Book

28

Untuk menghasilkan output sesuai dengan yang

diinginkan, penulis menggunakan rumus sebagai berikut :

V_TPS = Input x VMax Manual

1023

= Input x 5

1023

= Input x 0,00488

Angle = V_TPS x VMax Manual

AngleMax

= V_TPS x 5

90

= V_TPS x 18