PERANCANGAN TACHOMETER DIGITAL

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Sistem Instrumentasi Elektronika

Oleh

M. Budianoor Yudhifani 0810633064

Tunggul Widyamurti 0810630100

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

MALANG

2011

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum wr.wb. Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan

kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis

dapat menyelesaikan tugas ini dengan baik. Tugas ini disusun sebagai tugas mata kuliah

Sistem Instrumentasi Elektronika pada semester 6.

Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan, bimbingan serta dorongan dari semua

pihak penyelesaian tugas ini tidak mungkin bisa terwujud. Pada kesempatan ini penulis

menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah

memberikan bantuan serta dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung atas

penyusunan tugas ini.

Dalam penyusunan tugas ini, penulis menyadari bahwa tugas ini belumlah

sempurna, karena keterbatasan ilmu dan kendala-kendala lain yang terjadi selama pengerjaan

tugas ini. Untuk itu kritik dan saran sangat diharapkan demi kesempurnaan tugas ini. Semoga

tulisan ini dapat bermanfaat dan dapat digunakan untuk pengembangan lebih lanjut.

Wassalamualaikum wr.wb.

Malang, April 2011

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dalam bidang

elektronika berjalan semakin lama semakin cepat. Ruang lingkup penerapan

teknologi elektronika sangatlah luas mencakup berbagai bidang kehidupan manusia.

Hal ini dalam upaya pemenuhan kebutuhan manusia yang semakin meningkat,

sehingga dapat menaikkan kualitas kehidupan dan kesejahteraan bagi manusia. Salah

satunya dalam bidang sistem instrumentasi elektronika yaitu penerapan sistem

gerakan.

Sistem gerak banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti

perpindahan suatu benda dari suatu posisi ke posisi lain, kecepatan mobil di jalan

raya, dongrak mobil yang dapat mengangkat mobil berat, debit air didalam pipa

pesat, tinggi permukaan air dalam tanki, serta gerak pada perputaran motor.

Gerak disebabkan oleh adanya gaya aksi yang dapat menimbulkan gaya

reaksi. Banyak cara dilakukan untuk mengetahui atau mengukur gerak mekanis

misalnya mengukur jarak atau posisi dengan meter, mengukur kecepatan dengan

tachometer, mengukur debit air dengan rotameter. Tetapi jika ditemui gerakan

mekanis yang berada dalam suatu sistem yang kompleks maka diperlukan sebuah

sensor untuk mendeteksi atau mengimformasikan nilai yang akan diukur.

Dengan latar belakang diatas, makalah ini dibuat untuk membahas bagaimana

perancangan sistem gerakan secara lebih mendalam dan untuk membahas bagaimana

merancang tachometer digital. Rancangan tachometer digital ini terdiri dari

rangkaian sensor Opto switch inframerah reflektif, rangkaian pengkondisi sinyal,

mikrokontroler dan terakhir yaitu LCD.

1.2 Rumusan Masalah

Mengacu pada permasalahan yang diuraikan dalam latar belakang, maka

rumusan masalah perancangan ini adalah:

1. Bagaimana prinsip kerja tachometer digital ?

2. Bagaimana rangkaian keseluruhan tachometer digital ?

1.3 Tujuan

Tujuan perancangan tachometer digital ini adalah:

1. Mengetahui prinsip kerja tachometer digital.

2. Merancang rangkaian keseluruhan tachometer digital.

1.4 Batasan Masalah

Pembahasan pada perancangan ini dibatasi hanya dalam prinsip kerja

tachometer digital dan perancangan rangkaian keseluruhan tachometer digital.

1.5 Manfaat

Manfaat yang diharapkan dalam perancangan tachometer digital ini adalah

menambah pengetahuan tentang prinsip kerja tachometer digital dan dapat

merancang rangkaian keseluruhan tachometer digital.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Gerak

Gerak adalah suatu perubahan tempat kedudukan pada suatu benda dari titik

kesetimbangan.Suatu benda dikatakan bergerak bila posisinya setiap saat berubah

terhadap suatu acuan tertentu. Sensor gerak ini berhubungan dengan pengukuran

kecepatan.

Kecepatan adalah pengukuran vektor dari besar dan arah gerakan. Nilai

absolut skalar(magnitudo) dari kecepatan disebut kelajuan. Kecepatan dinyatakan

dengan jarak yang ditempuh per satuan waktu. Kecepatan dibedakan menjadi dua

macam, yaitu kecepatan sudut dalam satuan rad/s atau rpm dan kecepatan linier

dalam satuan m/s.

2.2. Sensor Gerak ( Motion Sensor )

Pengukuran gerak ini berhubungan dengan pengukuran kecepatan.

Pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan cara analog dan cara digital. Secara

umum pengukuran kecepatan terbagi dua cara yaitu: cara angular dan cara translasi.

Untuk mengukur kecepatan translasi dapat diturunkan dari cara pengukuran angular.

Yang dimaksud dengan pengukuran angular adalah pengukuran kecepatan rotasi

(berputar), sedangkan pengukuran kecepatan translasi adalah kecepatan gerak lurus

beraturan dan kecepatan gerak lurus tidak beraturan.

2.2.1. Tacho Generator

Sensor yang sering digunakan untuk sensor kecepatan angular adalah tacho

generator. Tacho generator adalah sebuah generator kecil yang membangkitkan

tegangan DC ataupun tegangan AC.

Tacho generator DC dapat membangkitkan tegangan DC yang langsung dapat

menghasilkan informasi kecepatan, sensitivitas tacho generator DC cukup baik

terutama pada daerah kecepatan tinggi. Tacho generator DC yang bermutu tinggi

memiliki kutub-kutub magnit yang banyak sehingga dapat menghasilkan tegangan

DC dengan riak gelombang yang berfrekuensi tinggi sehingga mudah diratakan.

Stator magnet pemanen

Kumparan, ujung-ujung kawatnya dihubungkan ke komutatorTerminal keluaran

Rotor inti besi berputar bersama kumparan dan komutatorKomutator

berputar bersama rotor

Rotor magnet permanent diiputar

Tegangan keluaran AC

U S

Kumparan stator

Keuntungan utama dari tacho generator ini adalah diperolehnya informasi dari arah

putaran. Sedangkan kelemahannya adalah :

1. Sikat komutator mudah habis

2. Jika digunakan pada daerah bertemperatur tinggi, maka magnet permanent

akan mengalami kelelahan, untuk kasus ini, tacho generator sering

dikalibrasi.

3. Peka terhadap debu dan korosi

Tacho generator AC berupa generator singkron, magnet permanent diletakkan

dibagian tengah yang berfungsi sebagai rotor. Sedangkan statornya berbentuk

kumparan besi lunak. Ketika rotor berputar dihasilkan tegangan induksi di bagian

statornya. Tipe lain dari tacho generator AC adalah tipe induksi, rotor dibuat

bergerigi, stator berupa gulungan kawat berinti besi. Medan magnet permanent

dipasang bersamaan di stator. Ketika rotor berputar, terjadi perubahan medan magnet

pada gigi yang kemudian mengimbas ke gulungan stator.

Kelebihan utama dari tacho generator AC adalah relatif tahan terhadap korosi

dan debu, sedangkan kelemahannya adalah tidak memberikan informasi arah gerak.

Gambar 1. Kontruksi Tacho Generator DC

Gambar 2. Kontruksi Tacho Generator AC

Rotor bergerigi

Tegangan keluaran AC Kumparan

stator magnit permanen

S

S

U

U

Rotor bergigiKumparan Induktor

Magnit Permanen

Gambar 3. Kontruksi Tacho Generator AC dengan rotor bergerigi

2.2.2. Pengukuran Kecepatan Cara Digital.

Pengukuran kecepatan cara digital dapat dilakukan dengan cara induktif,

kapasitif dan optik. Pengukuran dengan cara induksi dilakukan menggunakan rotor

bergerigi, stator dibuat dari kumparan yang dililitkan pada magnet permanen.

Keluaran dari sensor ini berupa pulsa-pulsa tegangan. Penggunaan cara ini cukup

sederhana, sangat praktis tanpa memerlukan kopling mekanik yang rumit, serta

memiliki kehandalan yang tinggi, tetapi kelemahannya tidak dapat digunakan untuk

mengukur kecepatan rendah dan tidak dapat menampilkan arah putaran.

Gambar 4. Sensor Kecepatan Digital Tipe Induktor

Sensor kecepatan digital lain adalah menggunakan kapasitf, yaitu rotor dibuat

dari bahan metal, bentuknya bulat. Rotor berputar dengan poros tidak sepusat atau

bergeser kepinggir sedikit. Stator dibuat dari bahan metal dipasang dengan

melengkung untuk memperbesar sensitivitas dari sensor. Ketika rotor diputar maka

akan terjadi perubahan kapasitansi diantara rotor dan stator karena putaran rotor tidak

simetris. Penerapan dari sensor ini terutama jika diperlukan pemasangan sensor

kecepatan yang berada dilingkungan fluida.

Isolator

Sumbu rotor

Gambar 5. Sensor Kecepatan Cara Kapasitansi.

Tipe lain sensor kecepatan adalah sensor Optik. Sensor optik terdiri atas dua

bagian yaitu bagian yang memancarkan cahaya dan bagian yang menerima cahaya.

Pengukuran kecepatan dengan cara optik dibedakan menjadi dua yaitu:

1. Reflektif

Rotor memiliki bagian reflektif dan tidak reflektif, saat sinar mengenai bagian

yang reflektif tegangan keluaran sensor akan bernilai Vo, sedangkan saat sinar

mengenai bagian yang tidak reflektif maka tegangan keluaran sensor sama dengan

nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa sinyal pulsa.

Gambar 6. Sensor Kecepatan Optik tipe Reflektif

2. Through beam

Rotor dibuat dengan beberapa lubang , saat sinar melewati lubang maka

tegangan keluaran sensor akan bernilai Vo, sedangkan saat sinar terhalang oleh rotor

maka tegangan keluaran sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor

berupa sinyal pulsa. Jumlah lubang sangat berpengaruh terhadap resolusi

Elemen sensor cahaya

pengukuran, semakin banyak lubangnya maka resolusi akan semakin kecil. Bila

diinginkan informasi arah kecepatan, digunakan dua buah sensor yang dipasang

berdekatan. Informasi arah gerak dapat diperoleh dengan cara mendeteksi sensor

mana yang lebioh dahulu mendapat sinar (aktif). Sensor cahaya sangat peka terhadap

pengotor debu, oleh karena itu keseluruhan bagian sensor (stator dan rotor) harus

diletakkan pada kemasan tertutup.

Gambar 7. Sensor Kecepatan Optik tipe Through beam

Gambar 8. Sensor Kecepatan Optik tipe Through beam untuk mengetahui arah kecepatan

Kelebihan sensor ini memiliki linearitas yang sangat tinggi untuk daerah

jangkauan yang sangat luas. Kelemahannya adalah masih diperlukan adanya kopling

mekanik dengan sistem yang di sensor.

2.3 Operasional Amplifier

Op-Amp (Operasional Amplifier) pada hakekatnya merupakan sejenis IC. Di

dalamnya terdapat suatu rangkaian elektronik yang terdiri atas beberapa transistor,

resistor dan atau dioda.

Gambar 8. Diagram Skematik Simbol Op-Amp

Simbol op-amp adalah seperti pada Gambar 8.Pada op-amp terdapat satu

terminal keluaran, dan dua terminal masukan.Terminal masukan yang diberi tanda (-)

dinamakan terminal masukan pembalik (inverting), sedangkan terminal masukan

yang diberi (+) dinamakan terminal masukan bukan pembalik (noninverting).

Umumnya op-amp bekerja dengan dual supply (+Vcc dan –Vee) namun banyak juga

op-amp dibuat dengan single supply (Vcc – ground). Simbol rangkaian di dalam op-

amp pada Gambar 1 adalah parameter umum dari sebuah op-amp. Rin adalah resitansi

input yang nilai idealnya infinit (tak terhingga). Rout adalah resistansi output dan

besar resistansi idealnya 0 (nol).Sedangkan AOL adalah nilai penguatan open loop dan

nilai idealnya tak terhingga.

Ada banyak jenis op-amp. Salah satunya adalah LM393 yang memiliki 2

komparator dalam satu kemasan dan terdiri dari 8 pin. Op-amp sebagai komparator

membandingkan antara tegangan masukan dengan tegangan referensinya.

Gambar 9. Konfigurasi Pin LM393

Gambar 10. Op-Amp sebagai Komparator

Konfigurasi pin pada op-amp LM 393 ditunjukkan pada Gambar 10,

sedangkan op-amp sebagai komparator ditunjukkan dalam Gambar 3. Apabila Va >

Vb maka tegangan keluaran akan sama dengan +Vsat. Apabila Va < Vb maka

tegangan keluaran akan sama dengan –Vsat.

2.4 LCD (Liquid Cristal Display)

LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair

sebagai penampil utama. Pada LCD berwarna semacam monitor terdapat banyak

sekali titik cahaya (pixel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik

cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak

memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD

adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi.

Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang

membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah

karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan

hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.

LCD (Liquid Crystal Display) yang dipakai 16 character x 2 baris (type

LMB1632A). LCD module ini bisa dipakai untuk interface dengan mikrokontroler /

mikroprosesor dengan lebar data 8 bit atau 4 bit. Setiap baris dan kolom character di

LCD mempunyai alamatnya sendiri-sendiri.

Pengiriman data ke LCD ada dua macam yaitu data sebagai instruksi dan data

sebagai karakter yang kita tampilkan di layer. Keduanya dibedakan oleh sebuah kaki

yang diberi nama RS (Register Select) dimana bila logika = ‘1’ (high) maka data

yang diterima LCD adalah data character sedangkan bila RS = ‘0’ (low) maka data

yang diterima LCD adalah data instruksi bagi LCD. Tabel 1 menunjukkan

konfigurasi pin-pin LCD.

Tabel 1. Konfigurasi Pin-Pin LCD

No.

KakiSimbol Level Fungsi

1 VSS - Ground

2 VDD - Power supply for

logic (+5Volt)

3 VO - Power Supply for

LCD

4 RS H/L Register Selection

H : Display data L :

Instruksi code

5 R/W H/L Read/Write Selection

H : Read operation L :

Write operation

6 E H,

L

Enable Signal

7 DB0 H/L In 8-bit mode, used as

low order

bidirectional data bus.

In 4-bit mode, open

these terminals.

8 DB1 H/L

9 DB2 H/L

10 DB3 H/L

11 DB4 H/L In 8-bit mode, used as

high order

bidirectional data bus.

In 4-bit mode, used as

both high and low

order data bus.

12 DB5 H/L

13 DB6 H/L

14 DB7 H/L

15 LED A - LED Power Supply

(+5 Volt)

16 LED K - LED Power Supply (0

Volt)

LCD yang dipergunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut

1) Terdiri atas 32 karakter yang tersusun dalam dua baris (masing-masing 16

karakter) dengan display dot matrik 5 x 7

2) Karakter generator ROM denagan 192 tipe karakter

3) Karakter generator RAM dengan 8 tipe karakter

4) Display data RAM ukuran 80 x 8 bit

5) Catu daya + 5 volt

6) Reset pada saat power on

Bentuk fisik sebuah LCD (Liquid Cristal Display) ditunjukkan dalam Gambar 11.

Gambar 11 . Skema dan Bentuk Fisik LCD (Liquid Cristal Display)

2.5 Opto Switchinframerah Reflektif

OPB703 terdiri atas LED inframerah dan fototransistor NPN yang terpasang

berdampingan pada poros optik yg bertemu di suatu tempat di dalam plastik hitam.

fototransistor yang merespon radiasi dari emitting diode hanya ketika melewati objek

reflektif .Perkiraan daerah tanggapan yang optimal berjari-jari 0.100 inch.

Gambar 12. Bentuk fisikOpto Switchinframerah Reflektif

2.6 Mikrokontroler ATMega 8

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua intruksi

dikemas dalam kode 16-bit (16 bit words) dan sebagian besar intruksi dieksekusi

dalam 1 (satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set

Computting). Secara umum, AVR dapat dikelompokan menjadi 4 kelas, yaitu

keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx,keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada

dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan

fungsinya.

Gambar 13 . Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega 8

Fungsi dari pin-pin ATmega 8 :

1) Pin 7 adalah pin Vcc

Berfungsi sebagai pin masukkan catu daya.

2) Pin 8 adalah pin GND

Yaitu pin ground (pertanahan) sumber tegangan.

3) Pin 23-28 dan pin 1 adalah pin port C

Merupakan pin I/O dua arah dan pin masukkan ADC.

4) Pin 14-19 dan pin 9,10 adalah pin port B

Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer oscillator dan

SPI.

5) Pin 2-6 dan pin 11-13 adalah pin port D

Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog,

interupsi eksternal.

6) Reset

Merupakan pin no. 1 yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

7) XTAL1 dan XTAL2

Merupakan pin masukan clock eksternal.

8) AVCC

Merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

9) AREF

Merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Gambar 14. Blok Diagram Mikrokontroler ATMega8

BAB III

SPESIFIKASI RANCANGAN

Spesifikasi alat yang dirancang sebagai berikut:

a. Alat mampu mengukur kecepatan benda yang berputar.

b. Masukan berupa putaran benda.

c. Keluaran berupa kecepatan sudut yang ditampilkan melalui LCD dalam satuan

rpm.

d. Keluaran teks ditampilkan melalui LCD dot matrik 2 baris 16 kolom.

e. Menggunakan op-amp 393 digunakan pada rangkaian pengkondisi sinyal.

f. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega8.

g. LCD yang digunakan LCD LMB1632A

h. Catu daya 5 volt DC.

BAB IV

PERANCANGAN

3.1 Prinsip Kerja

Tachometer digital pada perancangan ini merupakan sebuah alat yang

digunakan untuk mengukur kecepatan sudut benda berputar dengan cara reflektif.

Pada benda yang akan diukur kecepatannya terlebih dahulu diberi satu penanda dari

bahan yang reflektif seperti alumunium foil agar sensor dapat mengidentiikasi satu

putaran. Hasil pengukuran kecepatan sudut ditampilkan dalam satuan rpm.

Rancangan Tachometer digital ini terdiri atas rangkaian sensor Opto switch

inframerah reflektif, rangkaian pengkondisi sinyal, mikrokontroler dan terakhir yaitu

LCD seperti yang terlihat pada Gambar 15 yang menunjukkan blok diagram

rancangan.

Gambar 15. Blok Diagram Rancangan

Sensor yang digunakan dalam perancangan ini terdiri atas transmitter dan

receiver. Transmitter terdiri atas LED inframerah dan receiver berupa fototransistor.

Keduanya dikemas dalam satu komponen yang dinamakan Opto Switchinframerah

reflektif. Saat sinar mengenai bagian yang reflektif, tegangan keluaran sensor akan

bernilai Vo, sedangkan saat sinar mengenai bagian yang tidak reflektif maka

tegangan keluaran sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa

sinyal pulsa.Kemudian hasil keluaran dari sensor yang berupa sinyal pulsa

digunakan sebagai masukan Rangkaian Pengkondisi Sinyal (RPS). Rangkaian

pengkondisi sinyal terdiri atas rangkaian komparator dan rangkaian buffer. Tujuan

dari rangkaian pengkondisi sinyal ini agar tegangan keluaran sensor sesuai dengan

level tegangan yang dapat diproses mikrokontroler.

Dalam mikrokontroler terdapat suatu program yang berfungsi untuk

menghitung jumlah pulsa keluaran rangkaian pengkondisi sinyal setiap menit.

Jumlah pulsa merepresentasikan jumlah putaran yang kemudian akan ditampilkan

pada LCD. Rangkaian keseluruhan dari perancangan ini ditunjukkan oleh Gambar

16.

Gambar 16. Rangkaian Tachometer Digital

3.2 Perhitungan

Perhitungan nilai resistor

Perhitungan nilai resistor yang digunakan dalam perancangan ini adalah sebagai berikut:

Gambar 17. Rangkaian Sensor

ILED= 50 mA

VccR1

=I LED

5VR1

=50 mA

R1=5

50⋅10−3

R1= 100 Ω

IPt= 25 mA

VccR2

=I Pt

5VR2

=25 mA

R2=5

25⋅10−3

R2= 200 Ω

Penentuan nilai Vref:Tabel 2. Pembagian level tegangan pada CMOS

Dari Tabel 2 dapat diketahui bahwa nilai tegangan batas logika 1 dan logika 0 adalah Vcc/2

untuk CMOS. Maka nilai tegangan referensi yang digunakan adalah VR=Vcc/2 = 2.5 volt.

3.3 Perancangan Program

Perancangan program sebagai pengontrol sistem utama pada mikrokontroller

ATmega8 dengan menggunakan perencanaan ditunjukkan flowchart dalam Gambar 18.

Gambar 18. Diagram Alir Program Tachometer Digital

Pada program terdapat tiga fungsi yaitu satu fungsi utama dan dua

interrupt.Interrupt yang pertama merupakan interrupt dari timer0, timer0 merupakan timer

yang berfungsi sebagai pencacah jumlah pulsa yang masuk dari rangkaian pengkondisi

sinyal ke pin T0 pada mikrokontroler. Interrupt ini akan dieksekusi saat nilai timer

overflow, karena nilai timer maksimum adalah FFh dan nilai timer diisi FFh maka pada

saat terjadi perubahan nilai tegangan dari 0 ke 1 (rising edge) pada pin T0 interrupt ini akan

dijalankan. Perintah pada interrupt ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai 1

pada variabel jumlah pulsa. Sedangkan untuk interrupt yang kedua merupakan interrupt

timer1. Timer1 merupakan timer yang berfungsi untuk menentukan waktu satu detik.

Apabila timer menghitung 1 detik maka interrupt ini akan dijalankan. Pada interrupt yang

kedua ini berisi perintah yang fungsinya mengambil nilai variabel jumlahpulsa pada saat itu

juga dan mengkonversinya menjadi kecepatan sudut dalam satuan rpm.

BAB V

PENUTUP

Kesimpulan

Pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan cara analog dan cara digital.

Pengukuran kecepatan dengan cara analog dapat dilakukan dengan menggunakan tacho

generator sedangkan pengukuran kecepatan dengan cara digital dapat dilakukan dengan

cara induktif, kapasitif dan optik. Pengukuran kecepatan terbagi dua cara yaitu: cara

angular dan cara translasi. Untuk mengukur kecepatan translasi dapat diturunkan dari cara

pengukuran angular, yaitu pengukuran kecepatan rotasi (berputar). Pengukuran kecepatan

translasi adalah kecepatan gerak lurus beraturan dan kecepatan gerak lurus tidak beraturan.

Tachometer digital pada perancangan ini merupakan sebuah alat yang digunakan

untuk mengukur kecepatan sudut benda berputar dengan cara reflektif. Pada benda yang

akan diukur kecepatannya terlebih dahulu diberi satu penanda dari bahan yang reflektif

seperti alumunium foil agar sensor dapat mengidentiikasi satu putaran. Hasil pengukuran

kecepatan sudut ditampilkan dalam satuan rpm.

Tachometer digital dapat dibentuk dari rangkaian yang terdiri atas Opto

switchinframerah reflektif, rangkaian pengkondisi sinyal, mikrokontroler dan LCD sebagai

penampil keluaran tachometer digital.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan diakses tanggal 10 April 2011

http://id.wikipedia.org/wiki/Sensor diakses tanggal 10 April 2011

http://translate.google.com diakses tanggal 11 April 2011

http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=OPB704&q=OPB704 diakses tanggal

10 April 2011

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_signal diakses tanggal 10 April 2011

http://www.scribd.com/doc/50498967/21/Tacho-Generator diakses tanggal 11 April 2011

LAMPIRAN

Listing Program/*****************************************************This program was produced by theCodeWizardAVR V1.25.7 beta 5 ProfessionalAutomatic Program Generator© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.http://www.hpinfotech.com

Project :Version :Date : 5/26/2009Author : F4CG Company : F4CG Comments:

Chip type : ATmega8Program type : ApplicationClock frequency : 8.000000 MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 256*****************************************************/

#include <mega8.h>

// Alphanumeric LCD Module functions#asm .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB#endasm#include <lcd.h>#include <stdlib.h>

int jmlpulsa,pulsa[4],rpm;

// Timer 0 overflow interrupt service routineinterrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)// Reinitialize Timer 0 valueTCNT0=0xFF;// Place your code herejmlpulsa++;

// Timer 1 input capture interrupt service routineinterrupt [TIM1_CAPT] void timer1_capt_isr(void)// Place your code hererpm=jmlpulsa*60;lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("w = ");lcd_gotoxy(0,4);

itoa(rpm,pulsa);lcd_puts(pulsa);lcd_gotoxy(0,10);lcd_putsf(" rpm");jmlpulsa=0;

// Declare your global variables here

void main(void)// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization// Port B initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;DDRB=0x00;

// Port C initialization// Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;DDRC=0x00;

// Port D initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization// Clock source: T0 pin Rising EdgeTCCR0=0x07;TCNT0=0xFF;

// Timer/Counter 1 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: 31.250 kHz// Mode: CTC top=ICR1// OC1A output: Discon.// OC1B output: Discon.// Noise Canceler: Off// Input Capture on Falling Edge// Timer 1 Overflow Interrupt: Off// Input Capture Interrupt: On// Compare A Match Interrupt: Off// Compare B Match Interrupt: OffTCCR1A=0x00;TCCR1B=0x1C;TCNT1H=0x00;TCNT1L=0x00;ICR1H=0x7A;ICR1L=0x12;OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x00;OCR1BH=0x00;OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: Timer 2 Stopped// Mode: Normal top=FFh// OC2 output: DisconnectedASSR=0x00;TCCR2=0x00;TCNT2=0x00;OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization// INT0: Off// INT1: OffMCUCR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initializationTIMSK=0x21;

// Analog Comparator initialization// Analog Comparator: Off// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: OffACSR=0x80;SFIOR=0x00;

// LCD module initializationlcd_init(16);

// Global enable interrupts#asm("sei")

while (1) // Place your code here

;

DAFTAR PERTANYAAN

1. Jelaskan prinsip kerja dari sensor yang anda gunakan!

Sensor yang digunakan dalam perancangan ini terdiri atas transmitter dan receiver.

Transmitter terdiri atas LED inframerah dan receiver berupa fototransistor. Keduanya

dikemas dalam satu komponen yang dinamakan Opto Switch inframerah reflektif. Saat

sinar mengenai bagian yang reflektif, tegangan keluaran sensor akan bernilai Vo,

sedangkan saat sinar mengenai bagian yang tidak reflektif maka tegangan keluaran

sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa sinyal pulsa.

2. Apa alasan anda menggunakan LM393 dalam rangkaian anda?

Karena dalam RPS membutuhkan komparator berfungsi untuk membandingkan

masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran komparator

sebesar +5Volt. Maka kami memilih op-amp LM 393 yang berfungsi sebagai

komparator.Selain itu LM393 murah dan banyak di pasaran.

3. Jelaskan prinsip RPS anda!

Rangkaian pengkondisi sinyal pada rancangan ini terdiri dari rangkaian op-amp

sebagai komparator dan buffer. Rangkaian komparator berfungsi untuk

membandingkan masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran

komparator sebesar +5Volt. Untuk mendapatkan keluaran sebesar +5Volt, maka dibuat

keadaan tegangan kutub non inverting lebih besar dari tegangan kurub inverting

dengan menggunakan tegangan saturasu sebesar +5Volt. Sedangkan buffer digunakan

untuk menyangga keluaran komparator sebelum dimasukkan ke mikrokontroler.

4. Kelebihan dan kekurangan tachometer digital dibanding analog!

Pada tachometer Analog jumlah putaran yang terbaca (rpm) dalam bentuk analog,

sehingga dapat mempersulit pembacaan data.Sedangkan bila data dalam bentuk angka

digital (tampilan LCD) data dapat kita baca dan catat dengan mudah.

5. Mengapa pada tacho generator DC dapat memberi informasi arah gerak, sedangkan

pada tacho generator AC tidak bisa?

Karena pada tacho generator DC jika putarannya berbalik arah, maka tegangan yang

dihasilkan akan negatif. Jadi jika keluaran tacho generator DC bernilai negatif, maka

dapat disimpulkan putarannya berbalik arah.Sedangkan pada tacho generator AC,

tegangan keluarannya selalu bernilai positif.

6. Pada tacho generator DC, bagaimana hubungan antara banyaknya kutub magnet

terhadap frekuensi/riak gelombang tegangan DC?

Semakin tinggi frekuensi, maka riak gelombang akan semakin curam, hal ini

dikarenakan semakin tinggi frekuensi, maka kerapatan gelombang akan semakin besar.

Besarnya kapasitor disini juga sangat berpengaruh terhadap gelombang riak.Semakin

banyak kutub magnet maka semakin banyak riak gelombang yang dihasilkan.

7. Bagaimana prinsip kerja sensor kapasitif?

Pada sensor kapasitif rotor dibuat dari bahan metal, bentuknya bulat.Rotor berputar

dengan poros tidak sepusat atau bergeser kepinggir sedikit. Stator dibuat dari bahan

metal dipasang dengan melengkung untuk memperbesar sensitivitas dari sensor. Ketika

rotor diputar maka akan terjadi perubahan kapasitansi diantara rotor dan stator karena

putaran rotor tidak simetris.

8. Seberapa besarkah pengaruh suhu luar terhadap alat anda?

Alat ini dapat bekerja optimal pada suhu antara -40 s/d +85 derajat Celcius

9. Apa kelebihan tranduser generator DC dan tranduser generator AC?

Kelebihan utama dari tacho generator AC adalah relatif tahan terhadap korosi dan

debu, sedangkan kelemahannya adalah tidak memberikan informa

Keuntungan utama dari tacho generator DC adalah diperolehnya informasi dari arah

putaran. Sedangkan kelemahannya adalah :

1. Sikat komutator mudah habis

2. Jika digunakan pada daerah bertemperatur tinggi,maka magnet permanent akan

mengalami kelelahan, untuk kasus ini, tacho generator sering dikalibrasi.

3. Peka terhadap debu dan korosisi arah gerak.

10. Mengapa memilih sensor kecepatan aktif model through beam?

Pada sensor optik reflektif peletakannya diluar sensor, sedangkan pada sensor optik

trough beam diletakkan diantara LED dan fotodioda. Kelebihan sensor optik reflektif,

pengukurannya hanya memerlukan pemasangan bahan reflektif pada benda yang

diukur, sedangkan kelebihan sensor optik trough beam, sinyal yang dihasilkan oleh

sensor berupa pulsa karena pada aplikasinya cahaya yang diterima oleh fototransistor

hanya memiliki dua kondisi saja yakni ada cahaya atau tidak

11. Mengapa RPS hanya memakai buffer dan komparator? Apakah efisien?

Tujuan dari rangkaian pengkondisi sinyal ini agar tegangan keluaran sensor sesuai

dengan level tegangan yang dapat diproses mikrokontroler.

Rangkaian komparator berfungsi untuk membandingkan masukan kutub inverting dan

non inverting agar didapatkan keluaran komparator sebesar +5Volt. Untuk

mendapatkan keluaran sebesar +5Volt, maka dibuat keadaan tegangan kutub non

inverting lebih besar dari tegangan kutub inverting dengan menggunakan tegangan

saturasi sebesar +5Volt. Sedangkan buffer digunakan untuk menyangga keluaran

komparator sebelum dimasukkan ke mikrokontroler.

12. Jelaskan listing pada LCD!

m=jmlpulsa*60; →variabel rpm diperoleh dari hasilperkalian variable jumlah pulsa

dengan 60.

lcd_clear(); →perintah untuk membersihkan LCD.

lcd_gotoxy(0,0); →perintah untuk menentukan posisikarakter yang akan

dicetak.

lcd_putsf("w = "); →mencetak karakter w = pada LCD.

lcd_gotoxy(0,4); →perintah untuk menentukan posisi

karakter yang akan dicetak.

itoa(rpm,pulsa); →mengubah jenis data variable rpm dari integermenjadi

array.

lcd_puts(pulsa); →mencetak nilai variable pulsa.

lcd_gotoxy(0,10); →perintah untuk menentukan posisi karakter yangakan

dicetak.

lcd_putsf(" rpm"); →mencetak karakter rpm pada LCD.

jmlpulsa=0; →mengembalikan nilai variable pulsa menjadi 0.

13. Apa kegunaan op-amp pada rangkaian pengkondisi sinyal?

Untuk mendapatkan rangkaian komparator, yaitu membandingkan masukan kutub

inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran komparator sebesar +5Volt.

Sedangkan buffer digunakan untuk menyangga keluaran komparator sebelum

dimasukkan ke mikrokontroler.

14. Mengapa anda memilih menggunakan LM 393?

Karena dalam RPS membutuhkan komparator berfungsi untuk membandingkan

masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran komparator

sebesar +5Volt. Maka kami memilih op-amp LM 393 yang berfungsi sebagai

komparator.Selain itu LM393 murah dan banyak di pasaran.

15. Pada rentang suhu berapakah alat anda akan bekerja?

Alat ini dapat bekerja optimal pada suhu antara -40 s/d +85 derajat Celcius

16. Dari manakah di dapat nilai LED 50mA?

50 mA adalah besarnya arus dari LED sensor OPB703 dimana pada datasheet telah

ditentukan sebesar 50 mA

17. Bagaimana pengaruh suhu terhadap perancangan anda?

Alat ini dapat bekerja optimal pada suhu antara -40 s/d +85 derajat Celcius.

18. Berapa besar sumber yang digunakan dalam alat anda?

Menggunakan catu daya sebesar 5 volt DC.

19. Sebutkan kelebihan dan kekurangan tachometer anda!

Kelebihannya yaitu memiliki photosensor sehingga dapat mendeteksi setiap garis yang

melewatinya.Sedangkan kekurangannya adalah tidak dapat merasakan posisi dan jarak,

namun dapat diatasi dengan memasang 2 buah photosensor.

20. Teknologi op-amp apa yang digunakan TTL atau CMOS?

Untuk IC jenis LM 393 ini adalah jenis CMOS.

21. Mengapa memilih LM 393 bisakah menggunakan tipe LM lain?

Karena dalam RPS membutuhkan komparator berfungsi untuk membandingkan

masukan kutub inverting dan non inverting.Maka kami memilih op-amp LM 393 yang

berfungsi sebagai komparator.Selain itu LM393 murah dan banyak di pasaran.

Bisa, dengan syarat mempunyai fungsi yang sama. Misal

LM193,LM293,LM2903,LM2903V.

22. Bagaimana keluaran sensor sinyal apabila terjadi noise?

Pengaruh noise dapat menyebabkan terjadinya kesalahan hasil perhitungan, tetapi noise

dapat diatasi dengan menggunakan komparator histerisis sebagai rangkaian

pengkondisi sinyalnya.

23. Mengapa pada sensor receiver anda menggunaka foto transistor?

Karena kami menggunakan Opto switchinframerah reflektif, dimana LED sebagai

transmiter dan foto transistor sebagai receiver yang dapat merespon radiasi dari

emitting diode hanya ketika melewati objek reflektif dan itu sudah menjadi perangkat 1

set dalam OPB703.

24. Bagaimana prinsip kerja sensor kapasitif?

Sensor kecepatan digital lain adalah menggunakan kapasitf, yaitu rotor dibuat dari

bahan metal, bentuknya bulat.Rotor berputar dengan poros tidak sepusat atau bergeser

kepinggir sedikit. Stator dibuat dari bahan metal dipasang dengan melengkung untuk

memperbesar sensitivitas dari sensor. Ketika rotor diputar maka akan terjadi perubahan

kapasitansi diantara rotor dan stator karena putaran rotor tidak simetris. Penerapan dari

sensor ini terutama jika diperlukan pemasangan sensor kecepatan yang berada

dilingkungan fluida.

25. Bagaimana prinsip kerja sensor optik-reflektif?

Sensor optik-reflektif terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian reflektif dan bagian yang tidak

reflekrif.saat sinar mengenai bagian yang reflektif tegangan keluaran sensor akan

bernilai Vo, sedangkan saat sinar mengenai bagian yang tidak reflektif maka tegangan

keluaran sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa sinyal pulsa.

26. Besaran apa yang diubah-ubah oleh sensor gerak?

Tacho generator : tegangan, baik AC maupun DC

Induktif : induktansi yang diubah menjadi pulsa tegangan.

Kapasitif :kapasitansi yang diubah menjadi pulsa tegangan.

Optik :arus yang diubah menjadipulsa tegangan.

27. Jelaskan kembali flowchart anda?

Pada program terdapat tiga fungsi yaitu satu fungsi utama dan dua interrupt.Interrupt

yang pertama merupakan interrupt dari timer0, timer0 merupakan timer yang berfungsi

sebagai pencacah jumlah pulsa yang masuk dari rangkaian pengkondisi sinyal ke pin

T0 pada mikrokontroler. Interrupt ini akan dieksekusi saat nilai timer overflow, karena

nilai timer maksimum adalah FFh dan nilai timer diisi FFh maka pada saat terjadi

perubahan nilai tegangan dari 0 ke 1 (rising edge) pada pin T0 interrupt ini akan

dijalankan. Perintah pada interrupt ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai 1

pada variabel jumlah pulsa. Sedangkan untuk interrupt yang kedua merupakan

interrupt timer1. Timer1 merupakan timer yang berfungsi untuk menentukan waktu

satu detik. Apabila timer menghitung 1 detik maka interrupt ini akan dijalankan. Pada

interrupt yang kedua ini berisi perintah yang fungsinya mengambil nilai variabel

jumlah pulsa pada saat itu juga dan mengkonversinya menjadi kecepatan sudut dalam

satuan rpm.

28. Jelaskan tentang RPS?

Rangkaian pengkondisi sinyal pada rancangan ini terdiri dari rangkaian op-amp

sebagai komparator dan buffer. Rangkaian komparator berfungsi untuk

membandingkan masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran

komparator sebesar +5Volt. Untuk mendapatkan keluaran sebesar +5Volt, maka dibuat

keadaan tegangan kutub non inverting lebih besar dari tegangan kurub inverting

dengan menggunakan tegangan saturasu sebesar +5Volt. Sedangkan buffer digunakan

untuk menyangga keluaran komparator sebelum dimasukkan ke mikrokontroler.