bab iii perancangan alat 3 -...

31 Jeje Rohiman, 2014 PENGATUR KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC MAGNET PERMANEN 19 VOLT MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO ATMEGA 2560 Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Perancangan

Dalam pembuatan suatu alat diperlikan adanya sebuah rancangan yang

menjadi acuan dalam proses pembuatannya, sehingga kesalahan yang mungkin

timbul dapat ditekan dan dihindari.

3.1.1 Tujuan Perancangan

Perancangan ini bertujuan untuk merealisasikan gagasan yang telah

direncanakan, dengan demikian dapat menghasilkan alat yang sesuai dengan

fungsi pada spesifikasi sistem yang telah ditentukan.

3.2 Langkah – Langkah Perancangan

Dalam memudahkan pelaksanaan perancangan alat pengatur kecepatan

putaran motor DC menggunakan Arduino Atmega 2560, maka langkah awal yang

ditempuh adalah membangun gagasan, kemudian dilanjutkan dengan menentukan

spesifikasi dan prinsip kerja alat yang diinginkan, dilanjutkan dengan pencarian

data dan informasi perangkat keras (hardware) yang diperlukan serta fungsi-fungsi

kerja yang harus dipenuhi, langkah berikutnya adalah pembuatan software yang

digunakan untuk mengoperasikan pengontrolan alat, sehingga perangkat keras

32

Jeje Rohiman, 2014 PENGATUR KECEPATAN PUTARAN MOTOR DC MAGNET PERMANEN 19 VOLT MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO ATMEGA 2560 Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

berfungsi sesuai dengan keinginan. Dilanjutkan dengan pengukuran dan pengujian

alat, pencatatan hasil pengujian dan penyusuan laporan.

3.3 Flowchart

Flowchart adalah sekumpulan simbol-simbol yang menunjukan atau

menggambarkan rangkaian kegiatan-kegiatan program dari awal hingga akhir.

Berikut ini adalah gambar simbol – simbol standar dalam flowchart beserta

dengan arti dari masing – masing simbol :

No. Simbol Fungsi

1 Data, merepresentasikan input data atau output

data yang diproses atau menunjukan hasil dari

suatu proses.

2 Process, mempresentasikan operasi atau

menunjukan setiap pengolahan yang dilakukan

oleh komputer.

3 Connector, keluar ke atau masuk dari bagian lain

flowchart khususnya halaman yang sama.

4 Arus atau Flow, prosedur yang dapat dilakukan

dari atas ke bawah, bawah ke atas, kiri ke kanan,

atau dari kanan ke kiri.

5 Decision, keputusan dalam program atau suatu

kondisi yang akan menghasilkan beberapa

kemungkinan pilihan atau jawaban.

33


6 Predefined Process, untuk menyatakan

sekumpulan langkah proses yang ditulis sebagai

prosedur.

7 Terminator, untuk memulai dan mengakhiri suatu

program.

8 Document, input atau output dalam format yang

dicetak.

9 Preparation, suatu simbol untuk menyediakan

tempat pengolahan data dalam storage.

Tabel 3.1 Simbol – simbol Flowchart

34


Berikut ini adalah flowchart dari perancangan pengatur kecepatan putaran

motor DC.

START

INISIALISASI SERIAL HUBMENGATUR TEGANGAN MASUK

END

If Vin ≥ 6V Motor

Berputar.

If Vin ≤ 6V Motor Tidak

Berputar

MOTOR BERPUTAR

SENSOR MEMBACA KECEPATAN

Vin ≥ 6V

Vin ≤ 6V

Gambar 3.1 Flowchart Pengatur Kecepatan Putaran Motor DC

35


Penejelasan dari flowchart diatas adalah :

Start/mulai kemudian pada input terdapat serial hubung yang digunakan

untuk menyambungkan PC/laptop dengan mikrokontroleryang digunakan dan

mengatur tegangan masuk, karena semakin besar tegangan masuk yang diberikan

maka semakin cepat pula kecepatan putaran motor. Kemudian decision atau

keputusan, berdasrkan spesifikasi motor yang digunakan maka motor dapat

berputar pada tegangan lebih dari 6 Volt apabila tegangan masuk/input yang

diberikan kurang dari 6 Volt maka motor tidak dapat berputar. Setelah itu output

yaitu motor berputar dan kemudian sensor akan membaca kecepatan putaran

motor berdasarkan dengan tegangan masuk yang diberikan.

3.4 Blok Diagram

Berdasarkan perencanaan sistem diatas, maka dibawah ini akan dijelaskan

perencanaan sistem pengatur kecepatan putaran motor DC secara blok diagram.

PC/laptop menjadi supply untuk arduino, untuk komunikasi diantara keduanya

menggunakan hubung serial melalui serial port USB. Karena tegangan out yang

dikeluakan oleh arduino hanya 5 V, tidak akan cukup untuk memutarkan motor

DC yang mempunyai tegangan inputan 19 V. Karena itu dibutuhkan rangkaian

driver, yaitu transistor TIP 122. Transistor berfungsi sebagai penguat tegangan

yang artinya untuk menguatkan tegangan 5V yang dikeluarkan oleh

mikrokontroler arduino agar tegangan keluaran/outnya bisa memutarkan motor

DC 19 V. Setelah melalui rangkaian driver, motor DC 19 V berputar. Untuk

mengetahui berapa kecepatan putarannya digunakan sensor optocupler. Kemudian

36


sensor optocoupler tersebut mengirimkan data ke arduino yang kemudian diproses

menjadi sistem terintegrasi yang ditampilkan melalui PC/laptop menggunakan

software Visual Basic.

PC/LAPTOPMIKROKONTROLER

ARDUINO

SENSOROPTOCOUPLER

RANGKAIANDRIVER

MOTOR DC

Gambar 3.2 Blok Diagram

3.5 Perancangan Sistem Pengatur Kecepatan Putaran Motor DC

Secara umum sistem pengatur kecepatan putaran motor DC terdiri dari

input, kontroler, dan output. Bagian masukan (inputan) dari sistem ini adalah

sensor optocoupler. Bagian kontroler dari sistem ini adalah mikrokontroler

Arduino Atmega 2560 dan rangkaian driver. Bagian keluaran (output) digunakan

oleh motor DC 19 V.

3.4.1 Perancangan Hardware

1. Perancangan Model

Bahan yang digunakan untuk merancang miniature terduat dari akrilik

dengan ketebalan 3 mm untuk alas dengan ukuran 35cm x 30cm, untuk

dudukan motor DC akrilik ukuran 10cm x 7cm, papan pcb ukuran 30cm x

37


15cm untuk mikrokontroler arduino dan papan pcb untuk rangkaian driver

ukuran 6cm x 6cm.

Gambar 3.3 Foto model alat

2. Mikrokontroler

Mikrokontroler yang digunakan sebagai pusat pengaturan kecepatan

motor adalah Mikrokontroler Arduino Atmega 2560, dengan spesifikasi

sebagai berikut :

Mikrokontroler Atmega 2560

Tegangan Operasi 5V

Input Tegangan (disarankan) 7-12 V

Input Tegangan (batas) 6-20 V

38


Digital Pins I/O 54 (15 untuk output PWM)

Analog Pins Input 16

Arus DC untuk Pin I/O 40 mA

Arus DC untuk Pin 3.3 50 mA

Flash Memory

256 KB yang 8 KB digunakan oleh

bootloader

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Clock Speed 16 Mhz

Tabel 3.2 Spesifikasi Mikrokontroler Arduino Atmega 2560

3. Motor DC

Gambar 3.4 Foto Motor DC

Motor DC yang digunakan adalah motor DC dengan jenis lilitan

magnet permanen, dengan spesifikasi sebagai berikut :

39


Tipe DGM-3491-2A

Tegangan 19 V

Kecepatan Tanpa Beban 161 rpm

Arus Terukur 2 A

Nilai Torsi 80 mN.m

Nilai Kecepatan 161 rpm

Nilai Daya 24 W

Rentang Kecepatan 120 ~ 150

Daya Rentang ≤ 10 W

Rentang Tegangan 12 ~ 90 VDC

Tabel 3.3 Spesifikasi Motor DC

4. Rangkaian Driver

Rangkaian driver ialah sekumpulan rangkaian dari komponen

elektronika yang tersusun dan dirangkai guna dijadikan sebagai penggerak

atau pengatur kecepatan putaran motor DC. Dikarenakan output tegangan

dari Arduino Mega hanya 5VDC, sehingga dibutuhkan rangkaian driver

agar Arduino bisa menjalankan dan mengatur kecepatan putaran motor DC

19 V. Berikut gambar rangkaian driver :

40


Gambar 3.5 Rangkaian Driver

Rangkaian driver ini terdiri dari komponen dioda tipe IN4004,

transistor darlington tipe TIP 122 dan resistor 1KΩ.

Gambar 3.6 Foto Rangkaian Driver

5. Sensor Optocoupler

Sensor kecepatan putaran motor ini berfungsi untuk membaca berapa

kecepatan putaran motor DC. Sensor optocoupler inilah yang digunakan

sebagai umpan balik (close loop) pada sistem ini.

Untuk lebih jelasnya, cara kerja dari sensor optocoupler ini adalah

sebagai berikut :

1. Led infra merah dihadapkan langsung pada fototransitor dan diantara

keduanya dihalangi oleh ujung piringan yang terpasang pada poros atas

motor DC.

41


2. Pada piringan yang terpasang sensor optocopler terdapat lubang yang

berfungsi meneruskan sinar infra merah ke fototransistor. Sehingga

apabila saat piringan berputar dan sensor dalam keaadan aktif, akan

membaca berapa kecepatan putaran motor DC.

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Optocoupler

Rangkaian sensor optocoupler ini terdiri dari komponen sensor

optocoupler type WYC H92B4, dan resistor 22KΩ.

3.6 Perancangan Software

3.5.1 Pembuatan Program Arduino Mega

Arduino Mega berkomunikasi dengan PC/laptop melalui hubungan

serial dengan menggunakan port atau sambungan USB (Universal Serial

Bus) yang ada pada PC/laptop yang dihubungkan dengan port USB yang

ada pada Arduino Mega.

42


Program Arduino Mega dibuat melalui IDE (Integrated Developer

Environment) Arduino itu sendiri dengan menggunakan bahasa C, artinya

untuk memprogram Arduino kita tidak perlu repot – repot untuk mencari

software pemrogrammnya,karena dari Arduino itu sendiri telah disediakan

software bernama IDE Arduino untuk memprogram Mikrokontroler

Arduino.

Gambar 3.8 Tampilan Program Arduino Mega

Program alat pada Tugas Akhir ini menggunakan pemrograman

bahasa C dengan complier arduino-1.0-windows. Untuk lebih jelasnya,

perintah-perintah yang digunakan dapat dilihat pada lampiran.

43


3.5.2 Pembuatan Program Visual Basic

Dalam rancangan alat ini, digunakan Visual Basic 6.0 yang berfungsi

untuk menterjemahkan nilai kecepatan yang terbaca oleh sensor optocoupler

pada PC/laptop. Untuk memulai pembuatan program aplikasi di dalam

Visual Basic, yang dilakukan adalah membuat project baru. Project adalah

sekumpulan form, modul, fungsi, data dan laporan yang digunakan dalam

suatu aplikasi. Membuat project baru dapat dilakukan dengan memilih menu

[File] >> [New Project] atau dengan menekan ikon [new project] pada

Toolbar yang terletak pada pojok kiri atas. Setelah itu akan muncul

konfirmasi untuk jenis project dari program aplikasi yang akan dibuat

seperti terlihat pada gambar 3.6 dibawah ini :

Gambar 3.9 Layar Pemilih Jenis Project

44


Seperti pada gambar 3.6, Visual Basic 6.0 menyediakan 13 jenis

project yang akan dibuat. Namun penulis memilih menggunakan Standard

EXE, karena project jenis ini sangat sederhana tetapi memiliki keunggulan

bahwa semua komponennya dapat diakui oleh semua unit komputer dan

semua user meskipun bukan administrator. Kemudian akan muncul Form

Project.

Gambar 3.10 Form Project

Kontrol – kontrol pada toolbox akan diletakkan disini sesuai dengan

rancangan program aplikasi.

45


Gambar 3.11 Tampilan Pengatur pada Form Project

Kemudian tulis kode – kode atau syntax program aplikasi pada Form

Kode, yang didalamnya memanipulasi, mengatur dan memberikan perintah-

perintah terhadap project yang kita buat.

Gambar 3.12 Form Kode

46


Gambar 3.13 adalah tampilan dari jendela form visual basic 6.0, yang

didalamnya sudah terdapat program yang digunakan pada rancangan

monitoring.

Untuk lebih jelasnya tentang perintah-perintah pada Form Kode, dapat

dilihat pada lampiran.

Gambar 3.13 Tampilan Interface Software Visual Basic

bab iii perancangan alat 3 -...

Documents