model pengereman mobil listrik berbasis … · 2016. 2. 18. · model pengereman mobil listrik...

i

TUGAS AKHIR

MODEL PENGEREMAN MOBIL LISTRIK

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh :

Mastok Debian Vitrali

NIM : 105114032

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

MODEL BREAKING CAR ELECTRIC

USING MICROCONTROLER ATMEGA8535

Presented As Partial Fulfillment Of The Requirement

To Obtain The Sarjana Teknik Degree

In Electrical Engineering Study Program

Mastok Debian Vitrali

NIM : 105114032

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015


iii


iv


v


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

SEMUA BERAWAL DARI HAL TERKECIL

Persembahan

Karya ini kupersembahkan untuk

Tuhan YME yang telah memberikan yang terbaik yang saya jalani

Untuk ayah, ibu, dan adik saya yang selalu mensuport saya

Keluarga besar Teknik elektro 2010 yang selalu membantu saya

Dan untuk seseorang yang selalu mendampingi saya


vii


viii

INTISARI

Kebutuhan masyarakat pada alat transportasi yang aman dan nyaman, mendorong terus

berkembangnya teknologi dibidang otomotif. Saat ini masyarakat menggunakan kendaraan

dengan bahan bakar minyak. namun cadangan minyak bumi semakin menipis dantingginya

polusi yang disebabkan oleh asap kendaraan. maka dari itu, dikembangkanlah teknologi mobil

listrik.untuk mengatasi kendaraan yang aman dibutuhkan suatu pengereman pada motor listrik.

Sistem pengereman ini menggunakan prototipe dengan supplai 12v dan pengereman

menggunkanan resistor sebagai acuannya. Sistem pengereman ini melalui beberapa proses

analisis diantaranya perhitungan nilai resistor, menimbang berat prototipe, pengecekan sistem,

percobaan kecepatan motor, dan waktu berhenti.

Sistem pengereman motor listrik menggunakan resistor menghasilkan nilai kecepatan dan

berhentinya prototype dengan nilai resistor sebesar 0Ω, 0,12Ω, 0,15Ω, 0,39Ω, 0,47Ω.

Pengereman pada motor listrik bekerja dengan baik. alat tersebut berhenti pada jarak 35cm.

Kata kunci : motor listrik, resistor, pengereman


ix

ABSTRACT

The needs of people on a means of transportation a safe and comfortable , continue to encourage

the development in the fields of automotive technology .Currently the community using vehicles

with fuel oil . But oil deposit depleting dantingginya pollution caused by vehicles smoke . Then

from it , dikembangkanlah car listrik.untuk technology overcome a safe vehicle is required a

braking on an electric motor .

System braking use prototypes with 12v supply and braking menggunkanan resistor as

its.System braking through some process of analysis of them calculation of the value of resistor,

weighing heavily prototype, checking system, experiment motor speed, and quitting time.

Braking system an electric motor using resistor produce the value of speed and the cessation of

prototype resistor with a value of as much as 0Ω, 0,12Ω, 0,15Ω, 0,39Ω, 0,47Ω. Braking in an

electric motor work well if this instrument stop at 35cm.

Keywords: electric motors, resistors, braking


x

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur kepada Tuhan Yesus karena telah memberikan Berkat-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan baik, dan dapat memperoleh gelar

sarjana.

Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa tidak lepas dari seluruh

bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis

mengucapkan banyak terimakasih kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa yang selalu memberikan yang saya butuhkan bukan yang saya

inginkan

2. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elekro

Universitas Sanata Dharma

4. Pius yozy merucahyo S.T, M.T, selaku dosen pembimbing yang dengan tenang dan

penuh kesabaran untuk membimbing dalam menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.

5. Dr. Linggo sumarno, Wiwien Widyastuti, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah

memberikan bimbingan, saran, dan merevisi Tugas Akhir ini.

6. Maria susi tri handayani, ibu yang selalu sabar menghadapi anaknya dan selalu

memberikan doa dan semangat.

7. Darmaji, ayah yang selalu mensuport dan selalu membantu disaat susah dan senang.

8. Krisnita yuliani, adik yang menjadikan acuan untuk selalu menyelesaikan tigas akhir ini.

9. Annisa Virginia oktaviani, terima kasih yang selalu sabar menghadapi penulis disaat

susah. Dan terima kasih atas dukungan dan doanya yang selalu menyertai.

10. Rake silveria yang selalu membantu dan mendukung mengerjakan skripsi ini.

11. Seluruh staff sekretariatdan laboratorium FST yang selalu membantu dan menyiapkan

alat untuk pengambilan data.

12. Burjo paingan yang selalu memberikan energi dan tempat untuk bersenda gurau kepada

teman – teman.


xi


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................................. iv

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP .................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA …………………vi

INTISARI ........................................................................................................................... vii

ABSTRACT ....................................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... ix

DAFTAR ISI........................................................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1

1.1Latar Belakang .................................................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................................ 2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................................................. 2

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................................... 2

1.5 Batasan Masalah .............................................................................................................. 2

1.6 Metodologi Penelitian ...................................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI....................................................................................................... 5

2.1 Mobil Listrik .................................................................................................................... 5

2.2 Model Pengereman Dengan Sensor Jarak Ultrasonik ...................................................... 5


xiii

2.3 Model Pengereman Menggunakan Hambatan Pada Sistem ............................................ 5

2.4 Metode Pengereman Motor Listrik .................................................................................. 6

2.5 Metode Pengereman Secara Plugging ............................................................................. 6

2.6 Metode Pengereman Dinamis .......................................................................................... 6

2.7 Teori Fisika pada Motor DC ............................................................................................ 6

2.7.1Gaya ................................................................................................................... 6

2.7.2Torsi ................................................................................................................... 7

2.7.3Kecepatan ........................................................................................................... 8

2.7.4Percepatan .......................................................................................................... 9

2.7.5Energi Listrik ................................................................................................... 10

2.8 Komponen pada Prototype Kendaraan Mobil Listrik .................................................... 10

2.8.1Motor DC ......................................................................................................... 11

2.8.2Motor DC sebagai generator ............................................................................ 12

2.8.3Sensor jarak ultrasonic PING........................................................................... 14

2.8.4Mikrokontroller AVR ATmega8535 ............................................................... 15

2.8.4.1Konfigurasi Pin ATmega8535 .......................................................... 16

2.8.4.2Peta Memory ATmega8535 .............................................................. 19

2.8.4.3Memory Data .................................................................................... 19

BAB III PERANCANGAN ............................................................................................... 21

3.1. Perancangan Sistem ...................................................................................................... 21

3.2Perancangan Modul Relay .............................................................................................. 23

3.3Rangkaian Relay Sebagai Saklar .................................................................................... 24

3.4Rangkaian Mikrokontroller ATmega8535 ...................................................................... 26

3.5Flowchart Sistem Pengendali Rem ................................................................................. 27

3.6Tahap – tahap Perhitungan Sistem .................................................................................. 29


xiv

3.6.1Menentukan Nilai Resistor .............................................................................. 30

3.6.2Motor DC sebagai Generator ........................................................................... 32

3.6.3Desain mobil .................................................................................................... 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................................... 33

4.1. Perangkat sistem pengereman motor listrik ............................................................. 33

4.1.1perangkat pendukung ....................................................................................... 35

4.2. Data Pengujian dan pembahasan ............................................................................. 36

4.2.1Pengecekan Sistem Relay ................................................................................ 36

4.2.1.1Pengecekan Modul Relay ................................................................. 36

4.2.1.2Pengecekan Pembalik Putaran .......................................................... 37

4.2.1.3Pengecekan Pemutus Arus ................................................................ 38

4.2.1.4Pengecekan Motor ............................................................................ 38

4.3. Perhitungan Nilai Resistor ....................................................................................... 39

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................................. 48

5.1Kesimpulan ..................................................................................................................... 48

5.2Saran ............................................................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................................................

LAMPIRAN

LAMPIRAN A program pengereman motor listrik ........................................................... L 1


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Torsi ....................................................................................................... 7

Gambar 2.2 Gaya Lorenz ..................................................................................................... 11

Gambar 2.3 Gerak Motor DC .............................................................................................. 12

Gambar 2.4 Generator DC ................................................................................................... 13

Gambar 2.5 Gelombang Generator DC ............................................................................... 13

Gambar 2.6 Sensor PING .................................................................................................... 14

Gambar 2.7 Pin Mikrokontroller.......................................................................................... 16

Gambar 2.8 Peta Memori Mikrokontroller .......................................................................... 19

Gambar 2.9 Data Mikrokontroller ....................................................................................... 20

Gambar 3.1 Sistem Model Pengereman Motor Listrik ........................................................ 21

Gambar 3.2 Rangkaian Modul Relay................................................................................... 23

Gambar 3.3 Rangkaian Pemutus Arus ................................................................................. 24

Gambar 3.4 Rangkaian Keseluruhan Sistem ....................................................................... 25

Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroller .............................................................................. 27

Gambar 3.6 Flowchart sistem Mikrokontroller ................................................................... 28

Gambar 3.8 Desain Model Mobil ........................................................................................ 32

Gambar 4.1 Modul Relay ..................................................................................................... 33

Gambar 4.2 Rangkaian Pemutus Arus ................................................................................. 34

Gambar 4.3 mikroAVR ........................................................................................................ 34

Gambar 4.4 rangkaian Pembalik Arus ................................................................................. 35

Gambar 4.5 Kabel Penghubung ........................................................................................... 35

Gambar 4.6 Sensor PING .................................................................................................... 36

Gambar 4.7 Program Pengecekan sistem Relay .................................................................. 36


xvi

Gambar 4.8 Pengecekan Motor............................................................................................ 38

Gambar 4.9 Program Pendetekai Sensor Ping ..................................................................... 43


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATmega8535 ............................................................................. 16

Tabel 4.1 Modul Relay ........................................................................................................ 37

Tabel 4.2 Pembalik Putaran ................................................................................................. 37

Tabel 4.3 Pemutus Arus ....................................................................................................... 38

Tabel 4.4Waktu Motor Berhenti Motor dari Titik Awal Sampai Prototype Diam ............. 39

Tabel 4.5 Data Jarak Berhenti Mobil ................................................................................... 43

Tabel 4.6 Data persentasi kesalahan .................................................................................... 44

Tabel 4.7 Nilai waktu terhadap Resistor .............................................................................. 46

Tabel 4.8 Perbandingan Waktu ............................................................................................ 47


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Kebutuhan masyarakat pada alat transportasi yang aman dan nyaman,

mendorong terus berkembangnya teknologi di bidang otomotif. Tingkat

mobilisasi masyarakat yang tinggi menjadi alasan dibutuhkannya kendaaran

yang aman dan nyaman. Saat ini masyarakat masih menggunakan kendaraan

dengan bahan bakar minyak. Namun cadangan minyak bumi mulai menipis

dan semakin tingginya tingkat polusi yang disebabkan oleh asap kendaraan.

Maka dari itu, dikembangkanlah teknologi mobil listrik.

Selain mengubah sistem pembakaran mobil dari bahan bakar minyak

ke listrik, tingkat keamanan dan kenyamanan pengguna juga menjadi tolak

ukur pengembangan teknologi mobil listrik. Sebagai contoh, semakin

tingginya tingkat kecepatan sebuah kendaraan maka resiko terjadinya

kecelakaan juga semakin tinggi. Oleh karena itu, untuk mengurangi resiko

kecelakaan maka dibuatlah sistem pengereman otomatis pada kendaraan.

Permasalahan yang akan diteliti adalah bagaimana arus listrik

menurunkan kecepatan pada motor dan melakukan pengereman pada motor

tersebut. Hal itu untuk meminimilasi terjadinya kecelakaan yang sering

terjadi. Adapun beberapa peneliti yang pernah dilakukan antara lain oleh

Noer Soedjarwanto dan Osea Zebua dengan judul prototype mengereman

otomatis untuk mobil listrik dimana penguji merancang sistem pengereman

dengan pentedeksi sensor jarak ultrasonic [1]. Selain itu, penelitian yang

dilakukan oleh ian hardianto siahaan dengan metode ABS (antilock

breaking sistem) dan TCS (traction control sistem) [2].


2

Berdasarkan jurnal tersebut, penulis ingin merancang dan

menganalisis prototype pengereman mobil listrik dengan metode sensor

jarak untuk mendeteksi halangan dan metode pengereman pembebadan

daya.

1.2. Rumusan Masalah

Dari latar belakang tersebut diperoleh rumusan masalah, yaitu

bagaimana merancang dan menganalisis pengereman motor dengan sensor

jarak sebagai pendeteksi dan pembebanan pada daya, dengan kecepatan dan

berat protype konstan.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis dan merancang

pengereman motor dengan menggunakan beban yang telah ditentukan.

Sistem ini digunakan pada keadaan darurat seperti pengendara kurang dalam

keadaan lelah saat berkendara dan tidak siap dalam melakukan pengereman.

1.4. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini untuk mendeteksi pengereman motor dan bisa

diimplementasikan pada kendaraan agar para pengendara bisa

memanfaatkan sistem tersebut untuk keamanan pada kendaraannya jika

terjadi kelalaian saat berkendara.

1.5. Batasan Masalah

Permasalahan yang dibahas pada penelitian ini dibatasi pada :

1. Menggunakan prototype dalam pembuatan dan analisis pengereman

motor

2. Motor DC 12v

3. Rangkaian prototype dalam pada gear dan sistem sudah ditetapkan

4. Kecepatan prototype konstan 3.873 m/s pada jarak 2m

5. Berat prototype 123,6 gram

6. Power supply 12v

7. Jari – jari roda 1,45cm


3

1.6. Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang digunakan oleh perancang pada analisis

ini adalah :

1. Studi literatur

Mengumpulkan berbagai macam referensi dan mempelajari teori

yang mendukung penulisan tugas akhir, seperti :

a. Teori kendaraan motor listrik

b. Metode pengereman motor listrik

c. Teori rangkaian listrik

d. Teori fisika

e. Teori motor dan generator DC

2. Perencanaan sistem

Pada tahap ini perancang menyiapkan rancangan sistem yang

akan digunakan untuk melakukan percobaan. Perancangan yang

dibuat adalah rangkaian modul relay, system mikrokontroller, dan

perhitungan pembebanan resistor.

3. Pengukuran dan pengumpulan data

Menggunakan metode observasi dan dokumentasi untuk

melakukan pengukuran parameter pada data yang diambil. Seperti

pada jurnal – jurnal dan dasar teori pada daftar pustaka. Data

diperoleh dari hasil pengujian. Pengambilan data menggunakan

stopwatch sebagai acuan untuk mendapatkan nilai waktu dan

membuat lintasan sebagai penentu jarak yang diperoleh. Pengujian

dengan cara mendeteksi jarak yang ditentukan dan mengaktifkan

modul relay yang terhubung dengan pembebanan dan terjadi

perlambatan pada motor kemudian menjadi pengereman.

4. Analisis data

Melakukan analisis perancangan pada pengereman motor listrik

dan membuat kesimpulan dari hasil penelitian yang didapat.


4

5. Hasil dan kesimpulan

Pada metode ini dilakukan penarikan kesimpulan dari hasil

penelitian yang didapat.


5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Mobil Listrik

Mobil listrik adalah mobil atau kendaran yang digerakkan oleh motor

listrik. Penggerak motor listrik yang bergerak digerakkan oleh energy listrik

yang disimpan pada suatu batre atau penyimpan energy lainnya. Kelebihan

dari mobil listrik ini adalah kendaraan ini ramah lingkungan dan bebas

polusi. Sistem yang terhubung pada kendaraan mobil ini terhubung oleh

daya arus listrik yang terhubung. Mulai dari sistem pencahayaan sampai

pada pengereman pada motor listrik. Model pengereman pada kendaraan

sangat dibutuhkan untuk mengantisipasi agar tidak terjadi kecelakaan.

Sistem pengereman pada mobil ada tiga cara, diantarannya menggunakan

sensor jarak ultrasonic dan menggunakan hambatan pada sistem.

2.2. Model Pengereman dengan Sensor Jarak Ultrasonic

Pada sistem ini sensor jarak ultrasonic memberikan sinyal yang nanti

di proses pada mikrokontroller. Sinyal PWM dari mikrokontroller

digunakan untuk mengatur kecepatan motor DC. Tampilan jarak pada

kendaraan dan hambatan dapat dibuat dengan menggunakan LED atau

buzzer sebagai indicator jarak aman.

2.3. Model Pengereman Menggunakan Hambatan pada Sistem.

Pada sistem ini hamper sama dengan penjelasan sebelumnya dengan

menggunakan sensor jarak ultrasonic yang dipancarkan dan data diolah pada

mikrokontroller. Yang membedakan adalah model pengereman ini

menggunakan pengereman bertahap dengan cara mengaktifkan tiap

hambatan – hambatan secara bertahap yang dihubungkan pada arus daya

masukkan.


6

2.4. Metode Pengereman Motor Listrik

Metode pengereman motor listrik menggunakan sistem elektrik

mempunyai dua cara, diantaranya dengan metode pengereman dinamis dan

dengan metode pluging. Masing – masing metode ini mempunyai kelebihan

dan kekurangan masing – masing namun mempunyai tujuan yang sama

yaitu sama – sama bertujuan untuk menghentikan putaran motor.

2.5. Metode Pengereman Secara Plugging

Metode ini mampu menghentikan motor lebih cepat. Prinsip kerjanya

adalah membalikkan arus angker dengan cara membalik terminal sumber.

Sehingga akan didapat kondisi motor berputar balik seiring polaritas sumber

terbalik [3].

2.6. Metode Pengereman Dinamis

Pengereman ini dilakukan dengan melepaskan jangkar yang berputar

dan sumber tegangan kemudian memasangkan tahanan pada terminal

jangkar [3].

2.7. Teori FIsika pada Motor DC

Teori fisika yang mencakup pada motor DC diantarannya gaya, torsi,

kecepatan dan percepatan

2.7.1. Gaya

Gaya adalah perubahan atau pergeseran benda bermassa yang

berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya pada keadaan diam. Satuan

gaya sering dilambangkan newton (N). Terjadinya gaya dipengaruhi oleh

suatu massa dan percepatan pada suatu benda. Seperti yang dijelaskan pada

hokum newton II dimana percepatan yang timbul pada suatu benda karena

pengaruh suatu gaya tertentu, besarnya berbanding lurus dan searah dengan

gaya itu dan berbanding terbalik dengan massa benda [4].

(2.1)

Keterangan :


7

F = gaya yang bekerja pada benda (newton)

m = massa benda (kg)

a = percepatan pada benda (m/det2

)

2.7.2. Torsi

Torsi atau yang sering disebut juga momen adalah gaya putar yang

menyebabkan suatu objek berputar. Sebagai contoh jika motor listrik dialiri

arus. Maka porosnya akan berputar. Disini akan didapatkan hubungan

antara energy listrik dan energi mekanik yang dihantarakan. Energi akan

dianalisa sebagai torsi.

Gambar 2. 1 Sistem Torsi

Torsi (T) dihasilkan dari perkalian gaya dan jari – jari (panjang

lengan pengungkit) dan diberi satuan N-m.

T = Fxr (2.2)

Dimana :

T = torsi(Nm)

F = gaya(N)


8

r = jari – jari(m)

Dalam analisa motor listrik, torsi sering disebut dengan kerja dan

satuannya joule

Torsi jangkar pada motor, T menggerak jangkar daripada motor

dengan kecepatan N rps.

Jika T dalam Nw-m, maka kerja dilakukan per detik T x 2πN watt.

Tenaga yang diubah ke dalam tenaga mekanik dalam jangkar adalah = Eb Ia

watt [5]. Jadi :

T x 2πN = Eb Ia

Atau

(2.3)

Dimana :

T = Torsi

Eb = Tegangan generator DC

Ia = Arus generator DC

N = kecepatan putaran/dtk

Formula diatas berlaku untuk motor DC dan generator DC.

2.7.3. Kecepatan

Suatu objek yang bergerak akan menempuh jarak tertentu dalam

waktu yang ditentukan. Kecepatan adalah perbandingan jarak tempuh dan

waktu yang digunakan untuk menempuhnya. Kecepatan mempengaruhi

pada kecepatan rata – rata dan kecepatan sesaat.


9

Kecepatan rata – rata adalah perbandingan antara jarak yang

ditempuh oleh suatu benda terhadap waktu yang diperlukan, dengan tidak

memperhatikan jenis gerakan yang dilakukan [4].

(2.4)

v = kecepatan rata – rata (m/s)

X = jarak yang ditempuh (m)

t = waktu yang diperlukan (s)

2.7.4. Percepatan

Suatu objek dapat berubah kecepatannya. Perubahan kecepatan ini

disebut dengan percepatan. Percepatan hanya terjadi ketika ada perubahan

pada gaya total( gaya bersih) yang bekerja pada objek, yang

menyebabkjan perubahan kecepatan. Suatu objek dapat juga berubah dari

kecepatan tinggi ke kecepatan yang lebih rendah. Hal ini deisebut dengan

perlambatan (deceleration / negative acceleration). Percepatan

didefinisikan sebagai perubahan kecepatan persatuan waktu [4].

(2.5)

v = perubahan kecepatan (m/s)

t = perubahan waktu (s)

a = percepatan (m/s2

)

Misalkan juga bahwa pada saat awal benda ada di x0 dan pada

saat t benda ada di x , maka

Sehingga


10

Karena perlambatan dan nilai x0 = 0, maka

(2.6)

2.7.5 Energi Listrik

Energi listrik dapat berubah menjadi bentuk energi lain. Untuk

mengubah energi listrik menjadi energi lain diperlukan alat listrik yang

memiliki sebuah hambatan. Hambatan R yang dialiri listrik I akan

menimbulkan beda tegangan V antara ujung – ujungnya [4]. Energi listrik

sebanding dengan tegangan listrik (v), kuat arus listrik (i), dan waktu (t).

secara matematis pernyataan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut.

W = V . I. t

Karena menurut hokum ohm I = V/R atau V= I.R, maka persamaan

tersebut dapat diturunkan menjadi persamaan berikut.

(2.7)

Keterangan :

W = energi listrik (joule)

V = tegangan listrik (volt)

I = kuat arus listrik (ampere)

t = selang waktu (s)

R = hambatan listrik (ohm)

2.8. Komponen pada Prototype Kendaraan Mobil Listrik

Prototype penting yang ada dalam perancangan sistem kendaraan

mobil listrik ini meliputi motor DC sebagai pengendali mesin, sensor jarak

ultrasonic sebagai pembaca jarak halangan, resistor sebagai sistem

rangkaian pada hambatan, relay sebagai pengubah atau saklar untuk

memindahkan arus pada hambatan, dan mnikrokontroller sebagai otak dari

pengolahan program untuk mengaktifkan semua sistem.


11

2.8.1. Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah

energi listrik menjadi energi mekanik [3].Motor DC adalah motor listrik

yang bergerak pada direct current (DC) electricity atau arus listrik arus

searah. Beda tegangan pada kedua terminal mengakibatkan rotor berputar

tergantung polaritas suatu tegangan tersebut. Polaritas dari tengangan yang

diberikan pada dua terminal menentukan arah perputaran motor, sedangkan

besar beda tegangan pada terminal menentukan kecepatan motor.

Bagian motor DC mempunyai dua macam, diantrannya:

1. Bagian yang tetap atau yang sering disebut stator. Bagian ini

menghasilkan medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan

dari sebuah magnet permanen.

2. Bagian yang berputar atau yang sering disebut rotor. Bagian ini

berupa sebuah koil yang dialiri arus listrik.

Dasar teori gaya yang dihasilkan motor DC menggunakan gaya

Lorenz dimana gaya akan timbul jika penghantar listrik dilewatkan

pada suatu medan magnet. Arah gaya mengikuti aturan tangan kanan

ampere. Ibu jari menunjukkan arus listrik (I), telunjuk menunjukkan

medan magnet (B), jari tengah menunjukkan gaya Lorenz (F).

Gambar 2. 2 Gaya Lorentz

Jika sebuah penghantar dialiri arus listrik dan berada pada medan

magnet maka akan timbul gaya magnetic atau yang sering disebut gaya

Lorenz. Arah gaya Lorenz selalu tegak lurus dengan arah kuat arus listrik

(I) dan induksi magnetic yang ada(B). Arah gaya ini akan mengikuti arah


12

maju skrup yang diputar dari vector arah gerak muatan listrik(v) kearah

medan magnet. Nilai α merupakan sudut yang dibentuk oleh nilai magnet

(B) dan arus listrik(I)

Teori Lorenz ini berlaku pada motor listrik. Beda potensial atau

tegangan yang dihasilkan antara dua terminal mengalirkan arus listrik dari

arus positif ke arus negative melewati terminal sikat dan lilitan. Arus listrik

diimplementasikan dengan arus yang berwarna merah. Kemudian

mengikuti arus listrik yang mengalir pada lilitan dalam medan magnet dan

terjadilah perputaran secara terus menerus pada motor listrik.

Gambar 2. 3 Gerak Motor DC

2.8.2. Motor DC sebagai generator

Generator adalah suatu sistem yang menghasilkan tenaga listrik

dengan masukkan tenaga mekanik [5].Motor DC sebagai generator

merupakan sistem listrik dinamis dimana energy mekanis diubah menjadi

energy listrik. Generator DC menghasilkan arus DC atau arus searah.

Prinsip kerja generator DC dapat melalui dua cara diantaranya

menggunakan cincin serat, yang menghasilkan tegangan induksi bolak

balik dan menggunakan komulator, menghasilkan tengangan DC.


13

Gambar 2. 4 Generator DC

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi

perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan

menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi tersebar terjadi saat

rotor menempati posisi seperti gambar (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi

perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar.

Sedangkan posisi jangkar pada gambar (b). akan menghasilkan tegangan

induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet

dengan penghantar pada jangar atau rotor. Daerah medan ini disebut

daerah netral.

Gambar 2. 5 Gelombang Generator DC (1)sinyal

AC,(2)sinyal DC

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip – ring berupa dua

cincin (disebut juga dengan cincin seret). Seperti ditunjukkan pada gambar

(1), maka dihasilkan tegangan AC (arus bolak balik) berbentuk sinusoidal.


14

Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komulator satu cincin seperti

gambar (2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua

gelombang positif.

Rotor dengan generator DC akan menghasilkan tegangan induksi

bolak balik. Sebuah komulator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC

sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus

penguat medan).

2.8.3. Sensor Jarak Ultrasonic PING

Sensor jarak ultrasonic ping adalah sensor yang memancarkan

ultrasonic 40Khz dan memantulkannya untuk mendeteksi jarak

didepannya. Sensor tersebut biasa diaplikasikan pada pengendali robot.

Sensor tersebut mempunyai empat kaki yang berguna untuk input 5v,

ground, keluaran sensor ultrasonic dan masukkan pantulan dari ultrasonic

tersebut yang d program melalui mikrokontroller.

Gambar 2. 6 Sensor PING

Sensor ini bekerja dengan cara mengirimkan ultrasonic 40Khz

selama waktu 200us kemudian setelah ada hambatan/ tembok di depannya,

ultrasonic memantul dan sensor tersebut menerima pantulan tersebut.

Biasa gelombang ultrasonic dikontrol dengan mikrokontroller [9].


15

Spesifikasi sensor :

1. Operating voltage DC-5v.

2. Operating current 15mA.

3. Operating frequency 40KHZ.

4. Farthest range 4m.

5. Nearest range 2cm.

6. Measuring angle 15 Degree.

7. Input trigger signal 10us TTL pulse.

2.8.4. Miktokontroller AVR ATmega8535

Mikrokontroller ATmega8535 merupakan mikrokontroller

berteknologi CMOS 8-bit dengan kebutuhan daya rendah berbasis

arsitekture enchanced RISC AVR [6]. Sebagian besar menggunakan satu

siklus clock dan prosenya menggabungkan intruksi dengan 32 register

umum( general purpose register, GPRs) [7].

Beberapa fitur yang ada pada mikrokontroller ATmega8535 yaitu :

1. Port I/O 32 bit, dikelompokkan dalam portA, portB, portC, dan

portD.

2. Analog to digital converter 10-bit sebanyak 8 input.

3. Timer/counter berisi 3 buah.

4. CPU 8bit terdiri dari 32 register.

5. Watchdog timer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memory flash sebesar 8Kbyte dengan kemampuan read while

write.

8. Interrupt internal maupun eksternal.

9. Port komunikasi SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi.

11. Analog comparator.


16

12. Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal

2,5 Mbps.

13. Frekwensi clock maksimum 16MHz.

2.8.4.1. Konfigurasi Pin ATmega8535

Konfigurasi pin mokrokontroller AVR ATmega8535 40 pin

DIP(dual in line package).

Gambar 2. 7 PIN Mikrokontroler

Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATmega8535

No. Pin Nama PIN Keterangan

10 VCC Catu Daya

11 GND Ground

40 - 33 PortA : PA0 - PA7

(ADC0 - ADC7 )

Port I/O dua arah dilengkapi

internal pull up


17

Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATmega8535(lanjutan)

resistor. Port ini dimultipleks

dengan masukkan analog ke

ADC 8 kanal

1 – 7 PortB : PB0 - PB7


internal pull up resistor. Fungsi

lain dari port ini masing - masing

adalah:

PB0 = T0 (timer / counter0

external counter input)

PB1 = T1 (timer / counter1

external counter input)

PB2 = AIN0 (analog comparator

positive input)

PB3 = AIN1 (analog comparator

positive input)

PB4 = SS ( SPI slave select

input)

PB5 = MISO (SPI bus master

output / slave input)

PB6 = MISO (PSI bus master

input / slave output )

PB7 = SCK bs serial clock )

22 - 29 PortC : PC0 - PC7


internal pull up resistor. Dua

pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi

sebagai osilator eksternal


18


untuk timer / counter2

14 - 21 PortD : PD0 - PD7 Port I/O dua arah dilengkapi

internal pull up resistor. Fungsi

lain dari port ini masing -

masing adalah:

PD0 = RXD (UART input line )

PD1 = TXD (UART output line

)

PD2 = INT0 (eksternal interrupt

0 input )

PD3 = INT1 (eksternal interrupt

1 input )

PD4 = OC1B (timer / counter

output compareA match output )

PD5 = OC1A (timer / counter1

output comapreA match output )

PD6 = ICP (timer / counter

imput capture pin)

PD7 = OC2 (timer / counter2

output compare match output )

9 RESET Masukkan reset. Sebuah reset

terjadi jika pin ini diberi logika

low melebihi periode minimum

yang diperlukan

13 XTAL1 Masukkan ke invwerting

oscillator amplifier


19


12 XTAL2 Keluaran dair inverting

oscillator amplifier

30 AVCC Catu daya untuk port A dan

ADC

31 AGND Analog ground

32 AREF Referensi masukkan analog

untuk ADC

2.8.4.2.Peta Memory Atmega 8535

Mikrokontroller atmenga8535 mempunyai dua memory diantaranya

memory program(memori flash) dan memory data(SRAM). Mikro ini

juga dilengkapi dengan memory EEPROM (electrically Erasable

programmable Read Only Memory) untuk penyimpanan data nonvolatile.

Memory EEPROM mempunyai lokasi terpisah dengan sistem register

alaamat, register data dan register control yang dibuat khusus untuk

EEPROM.

G

a

m

b

a

r

2. 8 Peta Memori Mikrokontroler

2.8.4.3. Memory Data

Memory data dibagi menjadi 3 bagian, diantarannya:


20

1. Mempunyai 32 register keperluan umum (general

purpose register –GPR biasa disebut register file

didalam teknologi RISC).

2. Mempunyai 64 register untuk keperluan

input/output (I/O register).

3. Mempunyai 512 byte SRAM internal.

G

a

m

b

a

r

2

.

9

Data Mikrikontroler


21

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1. Perancangan Sistem

Perancangan sistem untuk mengukur pengereman pada motor listrik

ini mempunyai bagan sebagai berikut :

Gambar 3. 1 Sistem Model Pengereman Motor DC

Kegunaan sistem pengereman motor listrik ini bertujuan untuk

mengendalikan pengereman motor saat berjalan dan menghadapi halangan.

Mekanisme sistem ini dengan cara motor DC aktif untuk menjalankan

kendaraan. Kemudian terdapat hambatan yang menghalangi. Sensor PING

mendeteksi hambatan tersebut dengan cara mengirimkan gelombang yang

dipancarakan kemudian diterima kembali pada sensor tersebut. Setelah itu

sensor mengirim data kepada minimum sistem. Minimum sistem menerima

data kemudian mengoperasikan program yang diperintahkan yang dimana

program itu untuk mengaktifkan sistem pada modul relay. Modul relay

menerima perintah kemudian arus pada supplay diputus dan diswitch ke


22

pembebanan pada modul relay sehingga terjadi pengereman bertahap

dengan pembebanan.

1. Hambatan

Hambatan ini merupakan sarana untuk mengaktifkan sensor.

Dengan hambatan ini sensor bisa membaca apa yang berada di

depannya. Hambatan ini bisa berupa tembok, papan, atau yang lainnya

yang bersifat padat.

2. Sensor ping

Sensor ini merupakan piranti penting untuk mengirim dan

menerima data yang di proses mikrokontroller. dari komponen ini

semua sistem aktif dengan pengendalinya.

3. Mikrokontroller ATmega8535

Minimum sistem ini merupakan otak dari rancangan komponen

pengereman motor listrik. Dalam minimum sistem, mikrokontroller

atmega8538 dipasang dan diprogram sesuai dengan kebutuhan.

4. Motor DC

Komponen ini merupakan pengendali atau penggerak kendaraan

motor listrik. Kecepatan motor ini dipengaruhi oleh arus yang masuk

dari motor. Arus yang masuk dari motor dipengaruhi oleh modul relay

yang telah dikendalikan oleh minimum sistem.

5. Power Supply

Alat ini berfungsi untuk menyupai aliran listrik ke beberapa

sistem dalam table tersebut. Sistem itu diantaranya adalah sensor ping,

minimum sistem, modul relay, dan motor DC.


23

6. Modul relay

Rangkaian ini berfungsi untuk mengendalikan sistem pada

pengereman. Modul relay ini dikendalikan oleh mikrokontroller

ATmega8535. Dari data yang diberikan sensor masuk ke mikro lalu

mengendalikan rangkaian ini sesuai kebutuhan.

3.2. Perancangan Modul Relay

Perancangan modul ini mempunyai lima variasi sebagai pemicunya

dimana tiap variasi ini mempunyai hambatan yang berbeda – beda.

Rancangan modul relay ini mempunyai lima variasi dimana variasi ini

dikendalikan oleh mikrokontroller.

Gambar 3. 2 Rangkaian Modul Relay


24

Pada gambar 3.2, input 1 terdapat vcc dan input motor. Input vcc

masukkan dari sumber daya untuk mengaktifkan relay tersebut, kemudian

input motor adalah masukkan dari arus motor yang telah diputus dengan

saklar kemudian motor DC menjadi generator DC dan masuk ke

pembebanan yang sudah diaktifkan oleh mikrokontroller. disini terjadilah

pengereman dengan pembebanan dengan resistor. Pada input 2 terdapat

ground dan input mikro. Input mikro mengendalikan aktif tidaknya relay

tersebut. Untuk rangkaian ini menggunakan transistor 2n2222 untuk

penyearah dan diode 1n41. Resistor dengan nilai minimal untuk

mengamankan led menggunakan 330ohm.

3.3 Rangkaian Relay Sebagai Saklar

Pada gambar 3.3 rangkaian relay sebagai saklar bertujuan untuk

memutus aliran listrik pada motor lalu dihubungkan oleh rangkaian

pembebanan yang suah dijelaskan pada gambar sebelumnya. Rangkaian ini

menghubungkan sumber arus (puwer supply) kemudian memutus dengan

pengendali mikrokontroller sebagai pemicunya.

Gambar 3. 3 Rangkaian Pemutus Arus


25

Pada tiap port mempunyai kegunaan masing – masing, diantarannya:

1. Port 1 = penghubung ke sistem relay pembebanan

2. Port 2 = masukkan sumber daya

3. Input1-1= GND

4. Input1-2= masukkan mikrokontroller

5. Motor1= positive(+) motor

6. Motor2= negative(-) motor

7. Input2-1 = VCC

8. Input2-2 = GND

Gambar 3. 4 Rangkain Keseluruhan Sistem


26

Gambar 3. 5 Rangkain Keseluruhan Sistem(lanjutan)

3.4. Rangkaian Mikrokontroller ATmega8535

Mikrokontroller merupakan otak dari semua sistem, dari sini semua

data yang masuk di proses untuk menghasilkan data yang diinginkan.


27

Gambar 3. 5 Rangkaian Mikrokontroler [8]

Kaki – kaki yang digunakan dalam mikrokontroller adalah :

1. Port B0 dan B1 digunakan untuk pengirim dan penerima sinyal

ultrasonik

2. Port A0 sampai A4 digunakan untuk mengaktifkan sistem relay

3. Port C6 dan C7 untuk mengaktifkan pembalik putaran

4. Port D3 untuk pemutus arus

3.5. Flowchart Sistem Pengendali Rem

Untuk mengaktifkan sistem pada rangkaian relay tersebut, dibutuhkan

program untuk mengendalikan semua sistem yang dikendalikan oleh

mikrokontroller. Aktif tidaknya sistem tergantung pada pemrograman pada

mikrokontroller.


28

Gambar 3. 6 Flowchart Sistem mikrokontroller


29

Pada Gambar 3.6 dapat dijelaskan tahap – tahap untuk menjalankan

sistem tersebut agar berjalan dengan semestinya. Pertama sistem pada

mikrokontroller diaktifkan. Kemudian cek posisi relay. Pada bagian ini

semua relay dalam keadaan tidak aktif semua. Setelah itu masuk ke dalam

deteksi jarak. Jika jarak 120cm maka relay 1-5 aktif, jika tidak maka akan

dilanjutkan ke deteksi jarak selanjutnya dengan jarak 100cm relay 1-4 aktif,

dan seterusnya. Jarak minimal pada pengecekan minimal 40cm. jika kurang

dari 40cm maka akan terjadi pembalik putaran agar motor berhenti. Setelah

itu kembali pada cek posisi relay untuk mendeteksi apakah kendaraan sudah

berhenti apa belum. Jika sudah berhenti maka program selesai.

3.6. Tahap – Tahap Perhitungan Sistem

Setelah merancang rancangan sistem pada pemodelan mobil motor

DC. Perhitungan selanjutnya meliputi perhitungan motor DC sebagai

generator, berbagai macam resistor (Ω) dihubungkan dengan perlambatan,

membalikkan kutub dari motor disertai mekanisme waktu z= 0.5s supaya

motor membalik arah, dan kemudian menganalisis hubungan antara energy

mekanik dan elektrik pada proses pengereman.

Mencari percepatan dengan massa dengan rumus

(3.1)

Diubah menjadi

(3.2)

Menentukan nilai perlambatan karena massa model

(3.3)


30

Karena = 0 dan dapat diukur maka am dapat ditemukkan

= waktu dengan massa

am = percepatan dengan massa

3.6.1. Menentukan Nilai Resistor

1. menggunakan kecepatan maksimal model Vmaks yang telah diketahui

untuk menyelesaikan rumus kecepatan berikut :

(3.4)

(3.5)

Maka

(3.6)

Nilai negatif menunjukkan a yang didapat adalah perlambatan

2. menggunakan rumus jarak pengereman :

(3.7)

Dari rumus diatas didapatkan rumus :

(3.8)

(3.9)


31

Karena ditentukan dan Vmaks diketahui maka t diketahui :

3. Menentukan nilai resistor bersasarkan jarak yang ditemukan

Nilai

aR = perlambatan yang disebabkan oleh pemasangan resistor

kemudian menggunakan rumus torsi yang ekivalen dengan energi

(3.10)

N adalah jumlah putaran per detik. Selama waktu t pengereman

model menempuh jarak s, sehingga roda melakukan n kali putran.

Keadaan ini dapat dirumuskan sebagai berikut

(3.11)

(3.12)

Dengan nilai generator = 2.12v. dapat dicari

(3.13)


32

3.6.2. Motor DC Sebagai Generator

Setelah motor DC diberi arus, kemudian terjadi energy elektrik

menjadi mekanis, kemudian energy mekanik tersebut di analisis berapa

arus mekanik yang keluar pada motor tersebut. Cara menganalisis energy

mekanik pada motor tersebut dengan cara menghubungkan dua motor

dengan ujung – ujung putarannya saling dihubungkan, salah satu motor

dialiri listrik untuk mengaktifkan motor 1. Kemudian motor 2 aktif dengan

tenaga mekanik motor 1 kemudian energy mekanik didapat.

3.6.3.Desain Mobil

Desain mobil terbuat dari bahan aklirik untuk bodi bada gambar 3.8. Ban

mobil menggunakan karet yang mempunyai tebal sebesar 0,9cm. panjang pada

mobil sebesar 14,5cm dan lebar sebesar 8,7cm dengan tinggi 7,8cm. pada depan

mobil diberi sensor PING untuk mendeteksi jarak dengan sensor ultrasonic. Motor

terletak pada bagian belakang mobil.

Gambar 3. 6 Desain model mobil


33

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari perancangan sistem yang telah dibuat perlu dilakukan sebuah

pengujian. Pengujian digunakan untuk mengetahui kinerja alat tersebut dalam

mendeteksi jarak agar terjadi pengereman. Hasil dari pengujian tersebut

menghasilkan suatu data – data. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa kinerja

isitem berjalan dengan baik atau tidak. Pada bab ini akan dilakukan analisa dan

pembahasan pada data hasil pengujian yang telah diperoleh.

4.1 Perangkat Sistem Pengereman Motor Listrik

Rangkaian pengereman motor listrik terdiri antara modul relay,

rangkaian pemutus arus, dan rangkaian pemutus arus. Berat setiap tangkaian

ditimbang menggunakan timbangan merek ACIS. Berat pada modul relay

seberat 102,9 gram dengan ukuran 12,8x7,9cm seperti pada gambar 4.1.

modul relay ini berfungsi untuk mengendalikan sisa arus yang keluar untuk

pengereman.

Gambar 4.1 Modul Relay

Arus sumber daya sebesar 12v diputus lalu masuk ke dalam modul

relay. Rangkaian pemutus tersebut menggunakan rangkaian relay. Berat

pada rangkaian pemutus sebesar 21,9 gram dengan ukuran 8,3x5,5cm seperti


34

pada gambar 4.2. Arus pada sumber daya sebesar 12v yang masuk pada

motor diputus dan sisa arus masuk kedalam modul relay.

Gambar 4.2 rangkaian pemutus arus

Rangkaian pemutus arus dan modul relay dikendalikan oleh

minimum sistem. minimum sistem menggunakan model mikroAVR ver. 2

merk creative vision 2010. Input jarak yang dideteksi oleh sensor ping

kemudian mengaktifkan sistem. Berat pada minimum sistem sebesar 48,4

gram dengan ukuran 7,6x5,3cm seperti pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 mikroAVR

Setelah motor aktif kemudian diputus. Arus masuk ke dalam rangkaian

pembalik. Didalam rangkaian pembalik terjadi proses pengereman. Sebelum

masuk ke dalam motor. Arus diproses dalam modul relay. Berat pada

rangkaian pembalik sebesar 31,5 gram dengan ukuran 8x5,9cm seperti pada

gambar 4.4


35

gambar 4.4 rangkaian pembalik arus

4.1.1 Perangkat Pendukung

Perangkat pendukung pada analisis ini yaitu kabel sebagai penghubung

arus. Jika menggunakan sumber daya sendiri seperti baterai terkadang

mengalami drop saat analisis dan menghasilkan data yang tidak diinginkan

dan menghambat kinerja sensor ping karena daya kuranng. Panjang kabel

4m dihubungkan pada supplay untuk menjalankan prototype.

Gambar 4.5 kabel penghubung

Perangkat pendukung selanjutnya adalah sensor ping. Alat ini

merupakan alat utama untuk mendeteksi kapan prototype harus berhenti

jika mengenai suatu benda didepannya. Sensor ini memiliki 4 pin yang

diantaranya sebagai pengirim, penerima, vcc 5v dan gnd.


36

Gambar 4.6 sensor ping

Sensor ini mendeteksi pada jarak minimal 2cm – 3m dengan input

trigger 2us – 5us dan echo pulse 115us – 18,5ms

4.2 Data Pengujian dan Pembahasan

Data pengujian dan pembahasan meliputi pengecekan sistem relay,

kecepatan motor, perhitungan resistor, dan data pengereman motor.

4.2.1 Pengecekan Sistem Relay

Pengecekan sistem relay meliputi pengecekan modul relay, pembalik

putaran, dan pemutus arus. Pengecekan tersebut menggunakan program

pada gambar 4.5.

Gambar 4.7 program pengecekan sistem relay

4.2.1.1 Pengecekan Modul Relay

Pengecekan modul relay ini berfungsi untuk mengetahui sistem

modul relay aktif atau tidak. sistem relay ini dikendalikan oleh

mikrokontroller dengan tegangan pada mikrokontroller 12v. sistem relay ini


37

menggunakan transistor. Jika tegangan pada transistor kurang dari 5v maka

relay tidak aktif,. Jika 5v maka relay aktif. Relay digunakan untuk

mengaktifkan resistor sebagai penghambat. Mengaktifkan sistem relay

menggunakan program pada gambar 4.5.

Relay 1 aktif kemudian terhubung ke resistor 0,47Ω




Relay 5 aktif kemudian terhubung ke resistor 0 Ω

Sistem relay aktif dapat diliat pada tabel 4.1

tabel 4.1 modul relay

Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4 Relay 5

aktif Aktif Aktif Aktif aktif

4.2.1.2 Pengecekan Pembalik Putaran

Pengecekan pembalik putaran ini berfungsi untuk mengetahui relay 1

pada pembalik aktif kemudian terhubung ke relay 2 pembalik kemudian

membalik tegangan pada sistem. sistem pembalik ini dikendalikan oleh

mikrokontroller dengan tengangan 12v. Jika tegangan pada 5v maka relay 1

dan relay 2 aktif dan membalikkan putaran motor. Relay aktif dapat dilihat

pada tabel 4.2.

tabel 4.2 pembalik putaran

Relay 1 Relay 2

Aktif Aktif


38

4.2.1.3 Pengecekan Pemutus Arus

Pengecekan pemutus arus ini berfungsi untuk mengetahui relay 1

aktif atau tidak. Fungsi dari sistem ini untuk memutuskan arus yang

terhubung pada supplai yang terhubung pada motor.

tabel 4.3 pemutus arus

Relay 1

Aktif

4.2.1.4 Pengecekan Motor

Pengecekan motor menggunakan supplay 12v dengan berat sebesar

123.6 gram. Pengecekan menggunakan stopwatch. Pengujian jalannya

motor jarak maksimal 2m dengan waktu 3,06s. Nilai waktu didapatkan

menggunakan stopwatch. Untuk mendapatkan data waktu motor berhenti,

menggunakan sistem relay pemutus arus. Setelah jarak 2m sistem relay

aktif dan memutuskan sumber tegangan. Waktu yang didapat melebihi

3,06s adalah waktu pada keadaan mobil melaju tampa sumber tegangan dan

menggunakan berat massa.

gambar 4.8 pengecekan motor


39

Pengecekan motor menggunakan program pada gambar 4.8 dan

menggunakan stopwatch menghasilkan waktu 3.06s pada jarak 2m.

pengecekan dilakukan sebanyak 10 kali. Hasil pengecekan motor dapat

dilihat pada tabel 4.4.

tabel 4.4 waktu motor berhenti motor dari titik awal sampai

prototipe diam

No Waktu prototipe

berhenti(s)

1 3.91

2 3.81

3 3.69

4 3.84

5 3.88

6 4.00

7 3.97

8 3.82

9 3.94

10 3.87

Rata – rata 3.873

Data tabel 4.4 adalah data waktu motor berhenti yang dihasilkan dari

pemutus arus pada jarak 2m dan 3.06s. Setelah jarak 2m, relay aktif dan

memutus arus. Kemudian prototype masih bergerak dengan waktu 0.81s

dengan jarak 0,75m. Nilai 0,81s didapat dari nilai waktu berhenti prototipe

3,873 dikurangi nilai waktu berhenti motor 3,06s.

3.873-3.06=0.81s


40

4.3 Perhitungan nilai resistor

Setelah semua nilai didapat, perhitungan nilai resistor dapat dicari

dengan cara

Perlambatan


41


42

Karena nilai generator terlalu kecil maka menggunakan analisis

pada nilai resistor. Nilai resistor pada perhitungan digunakan untuk

memberhentikan prototype. Maka, agar prototype mengerem dengan

perlahan maka digunakan resistor tambahan yang lebih besar. Nilai resistor

menggunakan hasil percobaan dengan cara menganalisis satu per satu

dengan jumper dan nilai resistor sebesar 0.12Ω, 0.15 Ω, 0.39 Ω, dan 0,47

Ω.

percobaan dikakukan pada jarak 35cm. Dengan jarak ini dianalisis

pengereman pada prototype. Pada datasheet sensor ping dijelaskan bahwa

range 2cm – 3m dengan pulse 115us – 18,5ms. Cepat rambat gelombang

ultrasonik di udara 29,034us setiap 1cm. saat mengukur jarak 2cm, maka

dibutuhkan waktu 4x29us=116us. Selisih 1us berdasarkan datasheet echo

return pulse minimal 115us. Jika 3m maka 600x29us=17,4ms. Saat tidak

ada pantulan pada pulsa echo yang ditangkap dalam jangka waktu 18,5ms,

maka pulsa echo akan otomatis falling down. Pada percobaan, saat jarak

35cm dikalikan 4 sehingga 4x35=140us.

Program untuk mendeteksi sensor jarak dapat dilihat pada gambar 4.9


43

Gambar 4.9 program pendeteksi sensor ping

Sistem kerja sensor ping yaitu saat gelombang dipantulkan

kemudian mengenai suatu benda maka pantulan akan ditangkap sensor.

Table 4.5 data jarak berhenti mobil

No 0,47Ω 0,39Ω 0,15Ω 0,12Ω 0Ω

1 43cm 35cm 43cm 38cm 36cm

2 49cm 35cm 48cm 57cm 37cm

3 43cm 43cm 43cm 38cm 38cm

4 38cm 44cm 54cm 37cm 36cm

5 37cm 46cm 42cm 49cm 30cm

6 30cm 37cm 44cm 40cm 26cm

7 41cm 49cm 47cm 49cm 42cm

8 37cm 42cm 46cm 44cm 40cm

9 38cm 38cm 49cm 41cm 42cm


44

Table 4.5 data jarak berhenti mobil(lanjutan)

10 42cm 41cm 52cm 43cm 35cm

Rata - rata 39,8cm 41cm 46,8cm 43,6cm 36,2cm

Dari hasil percobaan pada tabel 4.5 maka dapat diketahui bahwa

persentasi kesalahan dari pengukuran jarak menggunakan sensor ultrasonik

adalah

tabel 4.6 data presentasi kesalahan

Resistor(Ω) Jarak yang

ditempuh (cm)

Presentasi

kesalahan (%)

Error jarak (cm)

0 36,2 3,42 1,2

0,12 43,6 24,57 8,6

0,15 46,8 33,71 11,8

0,39 41 17,14 6

0,47 39,8 13,71 4,8

setelah ditetapkan nilai resistor, maka dapat dicari nilai perubahan

waktu yang diperlukan pada saat resistor aktif sampai prototype berhenti

dengan menggunakan rumus


45

R= 0Ω

= 0s

R=0,12Ω

=0,0357s

R=0,15Ω

=0,0446s

R=0,39Ω

=0.11s

R=0,47Ω

=0,13s

Semakin besar nilai resistor maka arus yang mengalir semakin

kecil dan mengakibatkan lambatnya motor. Semakin besar nilai GGL

motor semakin cepat berhenti mobil. Semakin besar berat massa, maka

semakin lambat mobil berhenti.


46

Setelah nilai perhitungan didapat, kemudian mencari nilai pada

hasil percobaan yang ada pada tabel 4.6

Table 4.7 nilai waktu terhadap resistor

No 0Ω 0.12 Ω 0.15 Ω 0.39 Ω 0.47 Ω

1 0,19s 0,13s 0,13s 0,15s 0,19s

2 0,15s 0,12s 0,15s 0,16s 0,16s

3 0,12s 0,18s 0,15s 0,15s 0,15s

4 0,16s 0,16s 0,16s 0,15s 0,16s

5 0,12s 0,16s 0,16s 0,15s 0,15s

Rata-rata 0,148s 0,15s 0,15s 0,152s 0,162s

Dari hasil percobaan pada tabel 4.5. prototype berhasil berhenti

dan tidak menabrak suatu benda yang berada didepannya. Namun hasilnya

tidak berhenti pada jarak yang ditentukkan. Hal ini diakibatkan pengaruh

kabel yang kurang memenuhi standar untuk menyuplai motor dan keadaan

lintasan yang kurang rata sehingga mengakibatkan data yang valid

Persentasi kesalahan dapat dilihat pada tabel 4.6 dengan persentasi

eror paling besar berada pada resistor 0,15Ω dengan error jarak 11,8cm

dari yang diinginkan 35cm.

Analisis percobaan nilai waktu terhadap resistor pada tabel 4.7

mengalami kesulitan dikarenakan perubahan waktu yang sangat cepat dan

mengamati secara manual menggunakan stopwatch dalam pengambilan

data data.


47

Table 4.8 perbandingan waktu

Resistor(Ω) Perhitungan

waktu(s)

Percobaan

waktu(s)

Selisih waktu(s)

0 0 0,148 0,148

0,12 0,0357 0,15 0,1143

0,15 0,0446 0,15 0,1054

0,39 0,11 0,152 0,042

0,41 0,13 0,162 0,032

Dari hasil perbandingan waktu antara perhitungan dengan hasil

percobaan pada tabel 4.8. Rresistor dengan nilai 0Ω sampai 0,15Ω nilai

perhitungan sangat kecil dan pada percobaan menggunakan stopwatch

tidak bisa didapan nilai terdekat karena terlalu cepat.

Analisis pengecekan relay dapat dianalisis dengan menggunakan

sensor ping dengan jarak – jarak yang ditentukan dengan mendekatkan dan

menjauhkan objek yang tak dapat ditembus sensor ping seperti karton atau

semacamnya. Dapat diketahui bekerja tidaknya sistem relay dapat dilihat

dengan bunyinya sistem relay. Namun jika sudah terhubung dengan mobil,

sistem relay tidak terlihat karena perubahan kecepatan yang cepat. Untuk

mengetahui sistem relay bekerja dapat menggunakan led.


48

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan dan perhitungan model pengereman mobil listrik

berbasi mikrokontroller ATmega8353 disimpulkan sebagai berikut:

1. Pada bagian pengereman, sistem pada prototipe sudah bekerja

dengan baik pada percobaan jarak ke 35cm. Sistem pada relay

dengan resistor sebesar 0,47 Ω,0,39 Ω,0,15Ω,0,12 Ω, dan 0Ω jika

prototipe belum berhenti, aktif semua.

2. Sebelum mendekati jarak 20cm mobil sudah berhenti.

3. Dari hasil percobaan dengan jarak 35cm berhenti. Hasil analisis

setiap resistor berbeda beda dan tidak stabil. Pada resistor 0,47Ω

jarak yang didapat sebesar 39,8cm. Pada resistor 0,39Ω jarak yang

didapat sebesar 41cm. Pada resistor 0,15Ω jarak yang didapat

sebesar 46,8cm. Pada resistor 0,12Ω jarak yang didapat sebesar

43,6cm. Pada resistor 0Ω atau menggunakan jumper sebagai

penghubung jarak yang didapat 36,2cm. Persentasi nilai error

tertinggi pada resistor 0,15Ω sebesar 11,8cm.

4. Pengambilan data tidak stabil dikarenakan berbagai macam factor,

diantaranya:

Motor pada prototipe kecil sekitar 12v.

Kabel penghubung kurang besar sehingga kurang maksimal

dalam mengalirkan arus listrik.

Keadaan lintasan yang tidak rata menghambat kecepatan

motor sehingga motor terlalu cepat mengerem.

Massa prototipe mempengaruhi kecepatan maksimal motor.

Arus pada generator terlalu kecil 1,9v sehingga pengereman

tidak maksimal.


49

5. Pengambilan data waktu secara manual menggunakan stopwatch

menghasilkan data yang kurang sempurna dikarenakan aktifnya

relay sangat cepat sekitar 0,16s.

5.2 Saran

Saran bagi pengembangan selanjutnya adalah:

1. Menggunakan motor yang sangast besar agar bisa menggunakan

supplai yang bernilai besar, sehingga menghasilkan nilai generator

yang besar

2. Jika menggunakan kabel, gunakan kabel yang besar agar arus yang

masuk bisa maksimal.


L1

#include

#include

#define PULSE PORTB.1

#define ECHO PINB.0

#define OUT 1

#define INP 0

int jaraksensor;

unsigned int ultrasonic()

{

unsigned int count=0;

unsigned int jarak;

DDRB.1=1;//PIN PULSE MENJADI OUTPUT

PULSE=1;//memberikan tanda ke PING untuk memancarkan ultrasonic burst

delay_us(5);//waktu tunggu sebelum pengukuran min. 2us biasanya 5us

PULSE=0;//menberikan sinyal low ke PING

DDRB.0=0;//PIN PULSE MENJADI INPUT

PORTB.0=1;//mengatur PIN I/O sebagai pill-up

while (ECHO==0) {};//menunggu sinyal ECHO high

while (ECHO==1)


L2

{

count++; //menghitung lebar sinyal ECHO high

}

jarak=(unsigned int)(((float)count)/25);//nilai pembagi dikalibrasi sampai sesuai dengan satuan yang

diinginkan

return(jarak);//mengembalikan jarak ke fungsi ultrasonic dengan tipe data unsigned int

}

void main(void)

{

DDRD=0xff;

DDRC=0xff;

DDRB=0xff;

DDRA=0xff;

PORTA.4=0;

PORTA.1=1;

PORTA.2=1;

PORTA.3=1;

PORTA.0=1;

PORTC.6=0;

PORTC.7=1;

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

while (1)


L3

{

jaraksensor=ultrasonic();

if(jaraksensor

L4

if(jaraksensor

model pengereman mobil listrik berbasis … · 2016. 2. 18. · model pengereman mobil listrik...

Documents