tugas akhir pengontrolan kecepatan motor · pdf filepengontrolan motor dc menggunakan pwm 8...

TUGAS AKHIR

PENGONTROLAN KECEPATAN MOTOR PROTOYPE KONVEYOR PENGANGKUT

PASIR BERDASARKAN JARAK MENGGUNAKAN ARDUINO UNO ATMEGA 328P

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana S-1

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Mataram

Oleh :

YUSUF PRATAMA

F1B 008 010

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MATARAM

2015

iv

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi dan sepanjang

pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis dan diterbitkan

oleh orang lain kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan daftar

pustaka.

Demikian surat pernyataan ini saya buat tanpa tekanan dari pihak manapun dan

dengan kesdaran penuh terhadap tanggung jawab dan konsekuensi serta menyatakan bersedia

menerima sanksi terhadap pelanggaran dari pernyataan tersebut.

Mataram, 12 Maret 2015

Yusuf Pratama

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Pengasih dan

Penyayang atas segala berkat, rahmat, dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan penyusunan TugasA khir ini.

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk mencapai

derajat Sarjana S-1 di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Mataram. Di samping itu Tugas Akhir ini juga merupakan salah satu bentuk

perwujudan atas ilmu pengetahuan yang telah diperoleh selama di bangku kuliah.

Dalam Tugas Akhir ini, penulis melakukan penelitian dengan judul

“Pengontrolan Kecepatan Motor Prototype Konveyor Pengangkut Pasir

Berdasarkan Jarak Menggunakan Arduino Uno ATMega 328P”. Dengan Tugas

Akhir ini diharapkan dapat memberikan kontribusi dan pengetahuan tentang

pengontrolan motor DC menggunakan PWM 8 bit pada suatu alat sehingga

mampu untuk mengatur kecepatan motor berdasarkan jarak pembacaan sensor.

Penulis menyadari bahwa sebagai manusia biasa tidak terlepas dari

keterbatasan, yang biasanya akan mewarnai kadar ilmiah dari Tugas Akhir ini.

Oleh karena itu penulis selalu terbuka terhadap masukan dan saran dari semua

pihak yang sifatnya membangun untuk mendekati kesempurnaan. Tidak lupa

penulis menyampaikan permohonan maaf yang sebesar-besarnya jika dalam

Tugas Akhir ini terdapat kesalahan dan kekeliruan. Akhir kata, semoga Tugas

Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.

Mataram, 12 Maret 2015

Penulis

vi

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih tak lupa penulis sampaikan atas segala bantuan dan

saran yang telah diberikan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, kepada :

1. Bapak Yusron Saadi, ST., MSc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Mataram.

2. Sudi Marianto Al Sasongko, ST., MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Mataram.

3. Bapak Syafarudin Ch, ST., MT., selaku dosen pembimbing utama yang telah

memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis selama penyusunan Tugas

Akhir ini.

4. Bapak Abdul Natsir, ST., MT., selaku dosen pembimbing pendamping yang

juga telah memberikan bimbingan dan arahan selama penyusunan Tugas

Akhir ini.

5. Bapak Paniran, ST., MT.,selaku dosen penguji.

6. Bapak I N Wahyu Satiawan, ST., MSc., Ph.D., selaku dosen penguji.

7. Bapak Muhamad Irwan, ST., MT., selaku dosen penguji.

8. Ayahanda dan Ibunda yang tercinta dan tersayang atas segala do’a, dukungan,

tetes keringat, segala jerih payah, pengorbanan bahkan linangan air mata yang

tiada ternilai harganya, hingga anakda dapat menyelesaikan studi.

9. Adikku Randy Sulaiman yang selalu menemani dan memberi dukungan saat

menenpuh studi ini.

10. Keluarga besar Pangeran 08 (Andre Bob, Rahmat Miswan, Paman Aming)

yang selalu memberikan doa dan dukungan dalam mengerjakan tugas akhir

ini.

11. My Honey Baby Sweety Putri Desi Rahayu yang selalu memberikan doa dan

semangat dalam pengerjaan tugas akhir ini baik dalam kondisi susah ataupun

bahagia.

12. Teman-teman terbaikku Edi, Daus, Igo, Apif Almu, Supriadi, adinda oji,

adinda Ozon, dan Bang Besar (Yeyeng) yang telah menemani menyelesaikan

vii

segala halangan dan rintangan baik dalam suasana yang bahagia maupun

susah.

13. Teman-temanku “NAMETAYAS 2008” (Arip, Andri, Mayzar, Rachmi,

Roni,Sukma, Topan, Topik, dll) yang telah menemani keseharianku saat

masih kuliah hingga sekarang ini.

14. Teman-temanku di “Himpunan Mahasiswa Elektro”, “Team Robot”, dan

“Workshop Teknik Elektro” yang telah memberi bimbingan dan pengalaman

berharga selama perkuliahan dan menemani menyelesaikan segala halangan

dan rintangan baik dalam suasana yang bahagia maupun susah.

15. Semua teman-teman elektro, yang telah memberikan dukungan dan semangat

dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

16. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, yang telah

memberikan bimbingan dan bantuan kepada penulis dalam meyelesaikan

Tugas Akhir ini.

Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih dan Penyayang memberikan balasan

yang setimpal atas bantuan yang diberikan kepada penulis.

viii

DAFTAR ISI

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

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. ii

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN ..................................................................... iv

KATA PENGANTAR ............................................................................................. v

UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................................................ vi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ xiii

ABSTRAK .................................................................................................................... xiv

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

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

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

1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 2

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................ 2

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................ 2

1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................ 3

BAB II DASAR TEORI ................................................................................ 4

2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................................ 4

2.2 Landasan Teori ................................................................................ 5

2.2.1 Arduino Uno R3 .................................................................... 6

2.2.1.1 Bagian – bagian Arduino ............................................ 7

2.2.1.2 Bagian – bagian Papan Arduino ................................ 8

2.2.2 Motor DC ................................................................................ 11

2.2.2.1 Prinip Dasar Cara Kerja Motor DC ................................ 12

2.2.2.2 Prinsip Arah Putaran Motor DC ................................ 15

2.2.3 Torsi ............................................................................................ 16

2.2.4 Teori Dasar Rodagigi .................................................................... 16

2.2.5 Sensor Jarak ................................................................................ 17

ix

2.2.5.1 Prinsip Kerja Sensor PING ............................................ 19

2.2.5.2 Prinsip Kerja Rangkaian Sensor Ultrasonik .................... 20

2.2.5.3 Pemancar Ultrasonik (Transmiter) ................................ 21

2.2.5.4 Penerima Ultrasonik (Receiver) ................................ 22

2.2.6 Sistem Kontrol .................................................................... 23

2.2.6.1 Klasifikasi Sistem Kontrol ............................................ 25

2.2.6.2 Karakteristik Sistem Kontrol Otomatis .................... 27

2.2.6.3 Sistem Loop Tertutup (Close Loop) ................................ 27

2.2.6.4 Kontrol Loop Tertutup ............................................. 28

2.2.6.5 Komponen Proses Sistem Kendali Loop Tertutup ......... 28

2.2.7 PWM (Pulse Width Modulation) ............................................. 29

2.2.7.1 Jenis – jenis PWM ......................................................... 29

2.2.7.1.1 Analog ......................................................... 29

2.2.7.1.2 Digital ........................................................ 31

2.2.7.2 Konsep Dasar PWM ........................................................ 31

2.2.7.3 Perhitungan duty-cycle PWM ............................................ 33

2.2.8 Interpolasi Numerik ................................................................... 34

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 36

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian .................................................................... 36

3.1.1 Lokasi Penelitian .................................................................... 36

3.1.2 Waktu Penelitian .................................................................... 36

3.2 Alat dan Bahan ................................................................................ 36

3.3 Langkah – langkah Penelitian ........................................................ 37

3.4 Perancangan Sistem ................................................................................ 38

3.4.1 Perancangan hardware (pernagkat keras) ................................ 38

3.4.1.1 Pernacangan Mekanik Konveyor .................... 38

3.4.1.2 Arduino Uno / ATmega328P ................................ 41

3.4.1.3 Motor DC ........................................................ 42

3.4.1.4 Perancangan Driver Motor ................................ 43

3.4.1.5 Perancangan Catu Daya ................................ 43

3.4.1.6 Rangkaian Sensor Jarak ................................ 44

3.4.1.7 Rangkaian LCD ............................................ 45

x

3.4.2 Perancangan software (perangkat lunak) ................................ 45

3.4.2.1 Software Arduino Uno ................................ 45

3.4.2.2 Perancangan Rangkaian Minimum Sistem Arduino

ATmega328 ........................................................ 46

3.4.2.3 Perancangan Flowchart Sistem ..................... 48

3.5 Bagan Alir Penelitian ................................................................................. 48

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ 50

4.1 Pengujian Sistem ................................................................................ 50

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ............................................ 50

4.1.2 Pengujian Driver Motor L298 dan Motor DC .................... 51

4.1.3 Pengujian Sensor Jarak dan LCD 16x2 ................................ 52

4.1.4 Pengujian Sistem Keseeluruhan ............................................ 53

4.2 Listening Program ................................................................................ 58

BAB V PENUTUP ............................................................................................ 59

5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 59

5.2 Saran ........................................................................................................ 60

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arduino uno ............................................................................................. 6

Gambar 2.2 Blok – blok arduino uno ..................................................................... 7

Gambar 2.3 Papan arduino uno ................................................................................. 8

Gambar 2.4 Papan arduino yang siap bekerja ......................................................... 10

Gambar 2.5 Motor DC sederhana ................................................................................. 11

Gambar 2.6 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ................. 12

Gambar 2.7 Medan magnet yang terbentuk ......................................................... 12

Gambar 2.8 Medan magnet mengelilingi konduktor dan diantara kutub ..................... 13

Gambar 2.9 Reaksi garis fluks ................................................................................. 13

Gambar 2.10 Prinsip kerja motor DC ..................................................................... 14

Gambar 2.11 Sistem torsi ............................................................................................. 16

Gambar 2.12 Sensor jarak ultrasonik PING ......................................................... 18

Gambar 2.13 Diagram waktu sensor PING ......................................................... 18

Gambar 2.14 Prinsip kerja sensor PING ......................................................... 19

Gambar 2.15 Prinsip kerja sensor ultrasonik ......................................................... 20

Gambar 2.16 Rangkaian pemancar gelombang ultrasonik ............................................. 21

Gambar 2.17 Rangkaian penerima gelombang ultrasonik ............................................. 22

Gambar 2.18 Blok diagram sistem ................................................................................. 24

Gambar 2.19 Sistem kontrol otomatis ..................................................................... 25

Gambar 2.20 Sistem kontrol lingkar terbuka ......................................................... 27

Gambar 2.21 Sistem kontrol lingkar tertutup ......................................................... 27

Gambar 2.22 Blok diagram sistem loop tertutup ......................................................... 28

Gambar 2.23 Sinyal PWM ............................................................................................. 29

Gambar 2.24 Rangkaian PWM analog ..................................................................... 30

Gambar 2.25 Pembentukan sinyal PWM ..................................................................... 30

Gambar 2.26 Sinyal PWM dan persamaan Vout PWM ............................................. 31

Gambar 2.27 Vrata-rata sinyal PWM ..................................................................... 32

Gambar 2.28 Duty-cycle dan resolusi PWM ......................................................... 32

Gambar 2.29 Duty-Cycle ............................................................................................. 33

Gambar 2.30 Perhitungan duty-cycle ..................................................................... 33

Gambar 2.31 Interpolasi linier ................................................................................. 34

Gambar 3.1 Ukuran perancangan mekanik konveyor ............................................. 39

xii

Gambar 3.2 Mekanik perancangan konveyor ......................................................... 39

Gambar 3.3 Perancangan konveyor tampak atas ......................................................... 40

Gambar 3.5 Perancangan konveyor tampak depan ......................................................... 40

Gambar 3.6 Arduino uno ............................................................................................. 41

Gambar 3.7 Motor DC ............................................................................................. 42

Gambar 3.8 IC L298 ............................................................................................. 43

Gambar 3.9 Catu daya ............................................................................................. 44

Gambar 3.10 Sensor PING ............................................................................................. 44

Gambar 3.11 Rangkaian LCD ................................................................................. 45

Gambar 3.12 Tampilan software arduino ..................................................................... 46

Gambar 3.13 Blok diagram sistem konveyor ......................................................... 47

Gambar 3.14 Perancangan diagram alir sistem ......................................................... 48

Gambar 3.15 Perancangan diagram alir penelitian ............................................. 48

Gambar 4.1 Rangkaian Driver motor DC ..................................................................... 51

Gambar 4.2 Rangkaian sensor jarak dan LCD 16x2 ............................................. 52

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara jarak sensor dengan pembacaan LCD 16x2 ......... 53

Gambar 4.4 Rangkaian keseluruhan ..................................................................... 54

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara tegangan (V DC) dengan kecepatan (rpm) .......... 57

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi motor DC ................................................................................ 42

Tabel 3.2 Konfigurasi pin sistem ................................................................................ 47

Tabel 3.3 Perencanaan proses tugas akhir .................................................................... 49

Tabel 4.1 Output catu daya DC ................................................................................ 50

Tabel 4.2 Pengujian sensor jarak dan LCD 16x2 ........................................................ 52

Tabel 4.3 Hasil percobaan data keseluruhan .................................................................... 55

Tabel 4.4 Hasil perhitungan data dan persentase error tegangan ................................ 56

xiv

ABSTRAK

Perkembangan teknologi kontrol saat ini mulai bergeser kepada

otomatisasi sistem kontrol yang menuntut penggunaan komputer, sehingga

campur tangan manusia dalam proses pengontrolan sangat kecil. Pada proses

produksi di Industri khususnya pada pengangkutan barang atau benda

menggunakan belt konveyor, diperlukan optimasi baik dari kinerja dan hasil

produksinya, sehingga diperoleh efisiensi kerja yang maksimal.

Metodelogi yang digunakan pada tugas akhir ini adalah perancangan

prototype konveyor pengangkut pasir berdasarkan jarak. Pengujian sistem yang

digunakan adalah mengatur nilai PWM (Pulse Width Modulation) 8 bit.

Kecepatan motor DC dapat diatur melalui pemberian nilai high dari duty

cycle PWM, semakin besar nilai high dari duty cycle PWM maka semakin cepat

putaran motor dan sebaliknya semakin kecil nilai high dari duty cycle PWM maka

kecepatan motor akan semakin pelan. Sistem konveyor pengangkut pasir dapat

terealisasi sesuai dengan perencanaan yaitu ketika jarak bernilai 33 cm maka

motor akan berputar dengan kecepatan 47,5 rpm dengan tegangan dan arus 20,2V

DC dan 0,84A dan ketika jarak bernilai 32 cm maka kecepatan putar motor akan

berkurang menjadi 46,4 rpm dengan tegangan dan arus 19,4V DC dan 0,81A,

motor akan mati ketika jarak bernilai kurang dari atau samadengan 17 cm.

Kata Kunci: Kontrol Motor DC, Konveyor, PWM (Pulse Width Modulation),

Sensor PING.

xv

ABSTRACT

The development of control technology is now beginning to shift to

automation control systems that require the use of a computer, so that human

intervention in the process of controlling very small. In the production process in

the industry, especially in the transport of goods or objects using a conveyor belt,

takes good optimization of the performance and results of production, in order to

obtain maximum working efficiency.

The methodology used in this thesis is the design of a prototype conveyor

transporting sand based on distance. The test system used is set the value of the

PWM (Pulse Width Modulation) 8 bits.

DC motor speed can be adjusted through the provision of high value the

PWM duty cycle, the greater high of PWM duty cycle the rotation of motor on

fast, reverse getting smaller value high of PWM duty cycle the rotation of motor

speed will be slow. Sand transport conveyor system can be realized according to

the plan, when the distance is worth 33 cm then the motor will rotate at a speed of

47.5 rpm with 20,2V DC voltage and current 0,84A, and when the distance is

worth 32 cm then the motor speed will be reduced to 46.4 rpm with 19,4V DC

voltage and current 0,81A, the motor off when the distance is worth of less or

equal with 17 cm.

Keywords: DC Motor Controls, Conveyors, PWM (Pulse Width Modulation),

PING sensor.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi kontrol saat ini mulai bergeser kepada

otomatisasi sistem kontrol yang menuntut penggunaan komputer, sehingga

campur tangan manusia dalam proses pengontrolan sangat kecil. Bila

dibandingkan dengan pengerjaan secara manual, sistem peralatan yang

dikendalikan oleh komputer akan memberikan keuntungan dalam hal efisiensi,

keamanan, dan ketelitian. Kemampuan komputer baik perangkat keras maupun

perangkat lunak, dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi pengendalian yang

menggunakan sensor – sensor atau Transducer, seperti pengendalian suhu,

kecepatan motor, penerangan dan lain-lain.

Pada proses produksi di Industri khususnya pada pengangkutan barang

atau benda menggunakan belt konveyor, diperlukan optimasi baik dari kinerja dan

hasil produksinya, sehingga diperoleh efisiensi kerja yang maksimal. Dalam

proses pengangkutan barang atau benda, masih banyak industri yang

menggunakan konveyor yang dikendalikan secara manual, sehingga

mengakibatkan maksimalnya tenaga manusia dalam proses produksi, hal tersebut

sangat tidak efisien.

Oleh karena itu diperlukan suatu sistem konveyor otomatis untuk proses

pengangkutan barang atau benda. Pada tugas akhir ini dibuat alat berupa belt

konveyor yang dilengkapi motor DC sebagai penggeraknya. Terdapat satu

konveyor yang dilengkapi dengan sensor PING sebagai feedback dari kecepatan

motor DC. Pada konveyor ini kecepatan motor diatur menggunakan PWM (Pulse

Width Modulation) 8 bit yang ada pada rangkaian sistem kontrol Arduino Uno

dengan pemrograman menggunakan bahasa C.

Sehingga penelitian tugas akhir ini akan mengontrol kecepatan motor

konveyor pengangkutan material pasir yang dimana kecepatan motor sesuai

dengan kondisi tandom.

2

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang yang telah disajikan diatas, perlu dilakukan suatu

rumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini yaitu:

1. Bagaimana merancang prototype konveyor pengangkut pasir berdasarkan

jarak sensor berbasis Arduino ATMega 328P.

2. Bagaimana mengontrol kecepatan motor DC penggerak konveyor dengan

nilai duty cycle yang berbeda-beda sesuai dengan pembacaan jarak.

1.3 Batasan Masalah

1. Membuat sistem prototype konveyor hanya sebagai pengangkut pasir

dengan daya maksimal 106,4 W.

2. Menggunakan motor DC type Wiper sebagai penggerak sistem konveyor.

3. Menggunakan ARDUINO sebagai kendali sistem dan sensor PING

sebagai transducer.

4. Menggunakan metode PWM 8 bit sebagai pengontrol motor konveyor

dengan output dari sensor PING sebagai inputan.

5. Tidak menggunakan metode kontrol PID pada proses kontrol feed beck

dari sensor PING.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Merancang konveyor pengankut pasir berdasarkan jarak berbasis Arduino

ATMega 328P.

2. Mengontrol kecepatan motor DC penggerak konveyor sesuai dengan

pembacaan jarak sensor.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Dari penelitian yang dilakukan diharapkan dapat bermanfaat dalam

perkembangan sistem pengendalian menggunakan sistem kontrol Arduino

khususnya pada pengontrolan motor DC pada sistem konveyor.

2. Dari penelitian yang dilakukan diharapkan dapat bermanfaat dalam

perkembangan sistem pengendalian menggunakan PWM (Pulse Width

Modulation).

3

3. Diharapkan dapat menjadi bahan referensi/acuan di Universitas Mataram

pada umumnya dan di Fakultas Teknik khususnya untuk penelitian yang

berhubungan dengan sistem pengontrolan motor DC menggunakan

Arduino sebagai sistem kontrol.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Bab I Pendahuluan

Bab I berisi penjelasan mengenai latar belakang, rumusan masalah,

batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika

penulisan yang digunakan untuk menyusun laporan tugas akhir.

2. Bab II Dasar Teori

Bab II berisi dasar teori yang digunakan dalam melakukan analisis,

perancangan, dan implementasi tugas akhir yang dilakukan pada bab-bab

selanjutnya.

3. Bab III Metode Penelitian

Bab III berisi tentang rencana pelaksanaan, alat, bahan, jalannya

perencanaan dan hasil yang diharapkan.

4. Bab IV Pengujian dan Analisa

Bab IV berisi pengujian pada masing-masing bagian dan sistem secara

keseluruhan. Kemudian pengambilan data dan dianalisa.

5. Bab V Penutup

Bab V berisi kesimpulan dari sistem yang dirancang dan dibuat serta

saran-saran untuk perbaikan sistem dimasa mendatang.

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Dari tugas akhir dari Shalihin R. (2014) mengenai robot berkaki empat

(quaddrupeds robot) yang bernavigasi secara otomatis berdasarkan jarak terhadap

objek menggunakan sensor PING berbasis mikrokontroller keluarga AVR

ATMega 32. Tujuannya adalah untuk membuktikan bisa atau tidak merancang

kontruksi robot berkaki empat mengguanakan motor servo standar sebagai

penggerak lengan kaki dan dapat mengontrol putaran 12 motor servo secara

serentak, sehingga dapat melakukan pergerakan secara otomatis dan dapat

menghindari halangan yang dihadapi dengan pergerakan-pergerakan yang telah

diatur pada robot berdasarkan data jarak yang didapat sensor PING yang diolah

menggunakan mikrokontroler yang digunakan sebagai unit kontrol dan driver

motor servo. Dari hasil pengujian bahwa, dengan menggunakan mikrokontroller

ATMega32 dapat menggerak 12 motor servo secara serentak dan melakukan

pergerakan-pergerakan secara otomatis berdasar data jarak yang didapat sensor

PING, sehingga robot mampu melakukan perpindahan dari satu tempat ke tempat

lainnya yaitu dari titik start sampai finish dari empat lintasan uji[10].

Dari tugas akhir yang dikerjakan oleh Bahri S. (2013) mengenai prototype

konveyor pemisah barang menggunakan metode kontrol PID dan PWM

menyatakan bahwa dalam perancangan prototype ini dibuat alat berupa konveyor

belt yang dilengkapi motor DC sebagai penggeraknya, menggunakan

mikrokontroler ATMEGA 8535 sebagai sistem kendali dan menggunakan

pemrograman bahasa C sebagai aplikasi inputan pengontrolan dalam pengolahan

data kecepatan motor dan kestabilan sistem pada konveyor. Tujuannya adalah

untuk membuktikan bisa atau tidaknya merancang konstruksi konveyor dengan

mengontrol kecepatan motor DC menggunakan metode PID dan PWM agar tetap

konstan meskipun berat barang berbeda – beda. Dari hasil pengujian bahwa,

menggunakan ATMEGA 8535 dengan metode PID dan PWM mampu

mengendalikan kecepatan motor DC agar tetap konstan meskipun dengan berat

beban yang berbeda antara 0-2 kg[3].

5

Dari jurnal yang dibuat oleh Antoni, R. (2012) mengenai perancangan

sistem pengaturan kecepatan motor DC menggunakan zig bee pro berbasis

arduino uno menyatakan bahwa dalam perancangan sistem ini dirancang suatu

perangkat pengontrolan kecepatan motor DC 12 Volt jarak jauh menggunakan zig

bee pro sebagai media transmisi data berbasis mikrokontroller 328P (Arduino).

Pada sistem komunikasi dan kontrol motor DC 12 Volt ini dibagi menjadi dua

bagian yaitu bagian pengolah 1 (pengontrol) dan bagian 2 (bagian yang dikontrol).

Pada bagian pengontrol menggunakan laptop dengan jarak 550 (m) outdoor dan

100 (m) indoor. Pengendalian motor DC ini menggunakan metode PWM. Untuk

mengetahui kecepatan motor tersebut menggunakan optocoupler berbentuk U,

hasil data ditampilkan pada LCD dan laptop. Dari hasil pengujian bahwa, sistem

perancangan berbasis komunikasi dan kontrol secara wireless berhasil sehingga

dapat diimplementasikan pada pengontrolan motor DC dengan tingkat kejauhan

bervariatif (indoor 100 m dan outdoor 550 m)[2].

Dari buku yang ditulis oleh Djuandi F. (2011) berjudul pengenalan

Arduino menyatakan bahwa untuk memahami Arduino kita harus mengetahui apa

yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat

sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan sofeware dan hardware yang

sifatnya interaktif yaitu dapat menerima ransangan dari lingkungan dan merespon

balik. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain-desain alat yang

menggunakan sensor dan mikrokontroler untuk menerjemahkan input analog

kedalam sistem sofware untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik

seperti lampu, motor, dan sebagainya. Dalam hal ini Arduino dikatakan sebagai

platform dari physical computing yang bersifat open source. Arduino adalah

sebuah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan integrated

development environment yang canggih. Arduino memiliki banyak modul-modul

pendukung seperti sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya[6].

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Arduino Uno R3

Arduino Uno adalah papan pengembangan berbasis mikrokontroler

ATmega328P-20PU. Papan ini memiliki 14 pin digital untuk berkomunikasi (I/O

http://www.vcc2gnd.com/2013/11/ATmega328P.html

6

pins, input/output) dengan 6 pin di antaranya dapat memodulasi keluaran PWM

(pulse width modulation, mensimulasikan keluaran analog), 6 masukan analog (di

digitalisasi menggunakan ADC / Analog-to-Digital Converter internal), osilator

berkecepatan 16 MHz, sebuah konektor USB, colokan catu daya, ICSP header,

dan tombol reset[5].

Gambar 2.1 Arduino uno [5]

Papan ini memiliki semua yang dibutuhkan untuk mendukung akses

terhadap mikrokontroler yang digunakan, untuk menghidupkannya cukup

menghubungkan papan ini dengan komputer lewat kabel USB (USB powered)

atau dengan mencolokkan kabel adaptor / baterai bertegangan antara 7V hingga

12V. Sebagai pengendali USB (USB driver), Uno R3 menggunakan chip

Atmega16U2 (pada R2 masih menggunakan chip Atmega8U2) yang diprogram

sebagai pengubah signal USB ke signal serial TTL.

Menurut John-David Warren, Arduino memiliki beberapa fitur antara lain:

Mikrokontroler: ATmega328P-20PU

Tegangan Operasional: 5 Volt DC

Tegangan Catu Daya (bila menggunakan DC Jack): 7 - 12V

Jumlah Pin Digital (Digital I/O): 14 (dengan 6 di antaranya

berkapabilitas PWM)

7

Jumlah Pin Masukan Analog: 6 (dapat juga digunakan sebagai pin digital

tambahan)

Maksimum arus per I/O pin: 40 mA (total arus pada semua pin

maksimum 400 mA)

Maksimum arus pada keluaran tegangan 3v3: 50 mA

Kapasitas memori program / Flash Memory: 32 KB, di mana 512 bytes

digunakan untuk bootloader.

SRAM / RAM Statis : 2 Kb

EEPROM : 1 Kb

Kecepatan clock: 16 MHz

2.2.1.1 Bagian-bagian Arduino

Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah mikrokontroler 8

bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation.

Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda

tergantung dari spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan

ATmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan

ATmega2560. Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di

dalam sebuah mikrokontroler, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh

diagram blok sederhana dari mikrokontroler ATmega328 (dipakai pada Arduino

Uno).

Gambar 2.2 Blok – blok arduino uno [5]

http://www.vcc2gnd.com/p/arduino-uno-r3.html


http://jualkomponenelektro.blogspot.com/2013/11/arduino-mega-2560-r3.html


8

Blok-blok di atas dijelaskan sebagai berikut:

Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar

muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232,

RS-422 dan RS-485.

2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya

dimatikan), digunakan oleh variabel-variabel di dalam program.

32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk

menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program,

flash memory juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah

program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat

daya dihidupkan. Setelah bootloader selesai dijalankan, berikutnya

program di dalam RAM akan dieksekusi.

1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan

data yang tidak boleh hilang saat daya dimatikan.

Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroler untuk

menjalankan setiap instruksi dari program.

Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau

analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.

2.2.1.2 Bagian – bagian Papan Arduino

Setelah mengenal bagian-bagian utama dari mikrokontroler ATmega

sebagai komponen utama, selanjutnya kita akan mengenal bagian-bagian dari

papan Arduino itu sendiri. Dengan mengambil contoh sebuah papan Arduino tipe

USB, bagian-bagiannya dapat dijelaskan sebagai berikut:

Gambar 2.3 Papan arduino uno [5]

9

Penjelasan dari masing – masing bagian papan Arduino uno ini antara lain:

1. 14 pin input/output digital (0-13).

Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program.

Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi

sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur.

Nilai sebuah pin output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana

hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

2. USB berfungsi untuk:

1. Memuat program dari komputer ke dalam papan

2. Komunikasi serial antara papan dan komputer

3. Memberi daya listrik kepada papan

3. Sambungan SV1.

Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan,

apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini

tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena

pemilihan sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.

4. Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator).

Jika mikrokontroler dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal

adalah jantungnya karena komponen ini menghasilkan detak-detak

yang dikirim kepada mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi

untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali

per detik (16MHz).

5. Tobol Reset S1.

Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal.

Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program

atau mengosongkan mikrokontroler.

6. In-Circuit Serial Programming (ICSP).

Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram

mikrokontroler secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya

pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak

terlalu dipakai walaupun disediakan.

10

7. IC 1 – Mikrokontroler Atmega.

Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU,

ROM dan RAM.

8. 6 pin input analog (0-5).

Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan

oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai

sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai

tegangan 0 – 5V.

Tanpa melakukan konfigurasi apapun, begitu sebuah papan Arduino

dikeluarkan dari kotak pembungkusnya ia dapat langsung disambungkan ke

sebuah komputer melalui kabel USB. Selain berfungsi sebagai penghubung untuk

pertukaran data, kabel USB ini juga akan mengalirkan arus DC 5 Volt kepada

papan Arduino sehingga praktis tidak diperlukan sumber daya dari luar. Saat

mendapat suplai daya, lampu LED indikator daya pada papan Arduino akan

menyala menandakan bahwa ia siap bekerja.

Gambar 2.4 Papan arduino yang siap bekerja [5]

Pada papan Arduino Uno terdapat sebuah LED kecil yang terhubung ke

pin digital no 13. LED ini dapat digunakan sebagai output saat seorang pengguna

membuat sebuah program dan ia membutuhkan sebuah penanda dari jalannya

program tersebut. Ini adalah cara yang praktis saat pengguna melakukan uji coba.

11

Umumnya mikrokontroler pada papan Arduino telah memuat sebuah program

kecil yang akan menyalakan LED tersebut berkedip-kedip dalam jeda satu detik.

Jadi sangat mudah untuk menguji apakah sebuah papan Arduino baru dalam

kondisi baik atau tidak, cukup sambungkan papan itu dengan sebuah komputer

dan perhatikan apakah LED indikator daya menyala konstan dan LED dengan

pin-13 itu menyala berkedip-kedip.

2.2.2 Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi

listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya

memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat

bahan, dan lain lain. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan

angin) dan di Industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri

sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik

total di Industri[11].

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan

medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC

disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor

(bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada

medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada

setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja

dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang

mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus

yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet.

Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar

bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

Gambar 2.5 Motor DC sederhana [11]

12

Catu tegangan DC dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang

menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan.

Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo

adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

2.2.2.1 Prinsip Dasar Cara Kerja

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar

konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Gambar 2.6 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor [11]

Aturan genggaman tangan kanan bisa dipakai untuk menentukan arah

garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan

dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan

menunjukkan arah garis fluks. Gambar 2.7 menunjukkan medan magnet yang

terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U.

Gambar 2.7 Medan magnet yang terbentuk [11]

Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus

mengalir pada konduktor tersebut.

Pada motor listrik konduktor berbentuk U disebut angker dinamo.

.

13

Gambar 2.8 Medan magnet mengelilingi konduktor dan diantara kutub [11]

Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub

uatara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan

medan magnet kutub. Lihat Gambar 2.9 .

Gambar 2.9 Reaksi garis fluks [11]

Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang

dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan

keluar melalui ujung B.

Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada

kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan

berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B

yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan

menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor. Konduktor akan berusaha

14

untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya

tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam.

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :

Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah

lingkaran / loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan

magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar

kumparan.

Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk

memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya

dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan

medan.

Pada motor DC, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan

menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah

tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun

sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet

disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai

tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat

pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.10 Prinsip kerja motor DC [11]

15

Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara

sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang

disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang

dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang

dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran

tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya

dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok :

Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran

energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun

torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan

adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang

bervariasi dengan kecepatn operasi. Contoh beban dengan variabel

torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai

kuadrat kecepatan).

Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan

torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan.

Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-

peralatan mesin.

2.2.2.2 Prinsip Arah Putaran Motor

Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah Flamming

tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah

dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat

penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak

searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang besarnya sama dengan F.

F = B.I.ℓ ..................................................................................... (2.1)

Dimana:

F = Gaya Lorentz (N)

B = Medan Magnet (T)

16

I = Arus (A)

ℓ = Panjang Induktor (m)

2.2.3 Torsi

Torsi merupakan perkalian dari f gaya (beban) dengan d jari-jari (panjang

lengan dari poros). Sebagai contoh, jika beban yang harus diputar sebesar 10 N

dan panjang lengan adalah 10 cm maka besar torsi adalah 1 Nm. Jika ukuran

beban dan panjang lengan sesuai dengan contoh di atas dan motor yang memiliki

torsi maksimum sebesar 0,75 Nm maka dapat dipastikan bahwa motor tidak akan

berputar. Permasalahan tersebut dapat diselesaikan dengan menggunakan

kombinasi rodagigi[12].

Gambar 2.11 Sistem torsi [12]

2.2.4 Teori Dasar Rodagigi

Rodagigi digunakan untuk menstranmisikan daya besar dan putaran yang

tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering

digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan

lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu

rodagigi juga memiliki beberapa kelebihana jika dibandingkan dengan alat

transmisi lainnya, yaitu:

1. Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya

yang besar.

2. Sistem yang kompak sehingga kontruksinya sederhana.

3. Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

4. Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip

sangat kecil.

17

5. Kecepatan tranmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat

digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua

poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan

sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus.

Dalam teori, rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir

tidak mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu lama[12].

Bila putaran kurang dari 3600 Rpm, maka berlaku persamaan :

.................................... (2.2)

Dimana:

r v = perbandingan kecepatan

w1 = kecepatan sudut 1 (rad/sec)

w2 = kecepatan sudut 2 (rad/sec)

n1 = kecepatan keliling 1 (rpm)

n2 = kecepatan keliling 2 (rpm)

Nt1 = jumlah gigi 1

Nt2 = jumlah gigi 2

d1 = diameter pitch circle 1 (in)

d2 = diameter pitch circle 2 (in)

2.2.5 Sensor Jarak Ultrasonik (Sensor PING)

Sensor jarak ultrasonik PING adalah sensor 40 KHz produksi parallax

yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas untuk mendeteksi

jarak suatu objek[4].

rv = W2/W1 = n2/n1 = Nt1/Nt2 = d1/d2

18

Gambar 2.12 Sensor jarak ultrasonik PING [4]

Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan

gelombang ultrasonik ( 40 KHz ) selama t = 200 µs kemudian mendeteksi

pantulannya. Sensor PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan

kontrol dari mikrokontroller pengendali (pulsa trigger dengan tout min 2 µs).

Spesifikasi sensor ini :

Kisaran pengukuran 3cm-3m.

Input trigger –positive TTL pulse, 2µS min, 5µS tipikal.

Echo hold off 750µS dari fall of trigger pulse.

Delay before next measurement 200µS.

Burst indicator LED menampilkan aktifitas sensor.

Gambar 2.13 Diagram waktu sensor PING [4]

19

2.2.5.1 Prinsip Kerja Sensor PING

Pada dasanya, Sensor PING terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal

40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker

ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik

berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya. Sensor PING mendeteksi jarak

obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 kHz) selama tBURST

(200 μs) kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING memancarkan

gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali

(pulsa trigger dengan tOUT-min. 2 μs).

Gambar 2.14 Prinsip kerja sensor PING [4]

Gelombang ultrasonik ini melalui udara dengan kecepatan 344 meter per

detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor. PING mengeluarkan

pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan

setelah gelombang pantulan terdeteksi PING akan membuat output low pada pin

SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang

ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan obyek. Maka jarak yang diukur adalah :

S = ( tIN x V ) / 2 ....................................................................... (2.3)

Dimana :

S = Jarak antara sensor ultrasonik dengan obyek yang dideteksi.

V = Cepat rambat gelombang ultrasonik di udara ( 344 m/s ).

tIN = Selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang.

20

2.2.5.2 Prinsip Kerja Rangkaian Sensor Ultrasonik

Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas

frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan

bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang

disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver.

Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik.

Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan

diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh

rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya

diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).

Prinsip kerja dari sensor ultrasonik dapat ditunjukkan dalam Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Prinsip kerja sensor ultrasonik [4]

Prinsip kerja dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :

1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut

berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk

mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan

oleh rangkaian pemancar ultrasonik.

2. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai

sinyal / gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar

340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan

diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.

3. Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian

sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak

dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2 ...................................................... (2.4)

21

Dimana:

S = jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul.

t = selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik

sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.

340 = cepat rambat bunyi.

2.2.5.3 Pemancar Ultrasonik (Transmitter)

Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal

sinusoidal berfrekuensi di atas 20 KHz menggunakan sebuah transducer

transmitter ultrasonik.

Gambar 2.16 Rangkaian pemancar gelombang ultrasonik [4]

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut

adalah sebagai berikut :

1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.

2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3 kilo Ohm

untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian

dioda dan transistor.

3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus

yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.

4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan

melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias

transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1

akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

22

5. Ketika sinyal dari masukan berlogika rendah (0V) maka arus akan

melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias

transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2

akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

6. Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi

2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan

bolak – balik dengan tegangan adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V).

2.2.5.4 Penerima Ultrasonik (Receiver)

Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang

dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai.

Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan

menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai

frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan

dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan

tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat

jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak

minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi

ini adalah high (logika ‘1’) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah

low (logika’0’). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian

pengendali (mikrokontroler).

Gambar 2.17 Rangkaian penerima gelombang ultrasonik [4]

23

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut

adalah sebagai berikut :

1. Pertama – tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu

oleh rangkaian transistor penguat Q2.

2. Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter

pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.

3. Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal

tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.

4. Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada

frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.

5. Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.

6. Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada

komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian

akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.

2.2.6 Sistem kontrol

Dalam proses industri, sering dibutuhkan besaran-besaran yang

memerlukan kondisi atau persyaratan yang khusus, seperti ketelitian yang tinggi,

harga yang konstan untuk selang waktu yang tertentu, nilai yang bervariasi dalam

suatu rangkuman tertentu, perbandingan yang tetap antara 2 (dua) variabel, atau

suatu besaran sebagai fungsi dari besaran lainnya. Jelas, kesemuanya itu tidak

cukup dilakukan hanya dengan pengukuran saja, tetapi juga memerlukan suatu

scara pengontrolan agar syarat-syarat tersebut dapat dipenuhi. Karena alasan

inilah diperkenalkan suatu konsep pengontrolan yang disebut Sistem kontrol[1].

Ada beberapa definisi yang harus dimengerti untuk lebih memahami

sistem kontrol secara keseluruhan, yaitu: Sistem, Proses, Kontrol dan Sistem

kontrol. Definisi dari beberapa istilah tersebut adalah sebagai berikut :

1. Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-

sama melakukan sesuatu untuk sasaran tertentu.

2. Proses adalah perubahan yang berurutan dan berlangsung secara kontiniu

dan tetap menuju keadaan akhir tertentu.

24

3. Kontrol adalah suatu kerja untuk mengawasi, mengendalikan, mengatur

dan menguasai sesuatu

4. Sistem kontrol adalah proses pengaturan atau pengendalian terhadap satu

atau beberapa besaran (variabel atau parameter) sehingga berada pada

suatu harga atau range tertentu. Contoh variabel atau parameter fisik,

adalah: tekanan (pressure), aliran (flow), suhu (temperature), ketinggian

(level), kepadatan (viscosity), kecepatan (velocity), dan lain-lain.

Hubungan sebuah sistem dan proses dapat diilustrasikan seperti terlihat

pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Blok diagram sistem [1]

Sistem kontrol melakukan urutan kerja sebagai berikut:

1. Pengukuran (Measuring)

2. Perbandingan (Comparison)

3. Perbaikan (Correction)

Sistem tersebut dapat berjalan baik, jika dianggap sistem bekerja secara

ideal dan sederhana. Namun, masalah akan timbul jika diteliti lebih lanjut, seperti:

a. Keadaan proses yang lebih kompleks dan sulit

b. Pengukuran yang lebih akurat dan presisi

c. Jarak proses yang tidak mudah dijangkau

Maka diperlukan modifikasi terhadap sistem tersebut. Dalam hal seperti

inilah diperlukan sebuah sistem kontrol otomatis, sebagaimana diilustrasikan pada

Gambar 2.19.

PROSES INPUT OUTPUT

25

Gambar 2.19 Sistem kontrol otomatis [1]

Terdapat beberapa manfaat pada penggunaan sistem kontrol otomatis pada

sebuah proses, yaitu:

• Kelancaran Proses

• Keamanan

• Ekonomis

• Kualitas

2.2.6.1 Klasifikasi Sistem Kontrol

Secara umum, sistem kontrol dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

a. Sistem kontrol Manual dan Otomatis

b. Sistem Lingkar Terbuka (Open Loop) dan Lingkar Tertutup

(Closed Loop)

Sistem kontrol Manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh manusia

yang bertindak sebagai operator. Sedangkan sistem kontrol otomatis adalah

pengontrolan yang dilakukan oleh peralatan yang bekerja secara otomatis dan

operasinya dibawah pengawasan manusia. Sistem kontrol manual banyak

ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti pada pengaturan suara radio,

televissi, cahaya layer televise, pengaturan aliran air melalui keran, pengendalian

kecepatan kendaraan, dan lain-lain. Sedangkan sistem kontrol otomatis banyak

ditemui dalam proses industri (baik industri proses kimia dan proses otomotif),

pengendalian pesawat, pembangkit tenaga listrik dan lain-lain.

26

Sistem kontrol Lingkar Terbuka (Open Loop) adalah sistem pengontrolan

di mana besaran keluaran tidak memberikan efek terhadap besaran masukan,

sehingga variabel yang dikontrol tidak dapat dibandingkan terhadap harga yang

diinginkan. Sedangkan sistem kontrol lingkar tertutup (Closed Loop) adalah

sistem pengontrolan dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran

masukan, sehingga besaran yang dikontrol dapat dibandingkan terhadap harga

yang diinginkan. Selanjutnya, perbedaan harga yang terjadi antara besaran yang

dikontrol dengan harga yang diinginkan digunakan sebagai koreksi yang

merupakan sasaran pengontrolan.

Open Loop Control System memiliki karakteristik sebagai berikut:

a. Tidak terdapat proses pengukuran

b. Variabel yang dikontrol tidak mempengaruhi aksi pengontrolan

c. Banyak didasari oleh waktu atau urutan proses

d. Kurang akurat, lebih stabil, murah

Sedangkan Closed Loop Control System mempunyai karakteristik sebagai

berikut:

a. Terdapat proses pengukuran

b. Variabel yang dikontrol mempengaruhi aksi pengontrolan

(feedback)

c. Lebih akurat, dapat terjadi ketidakstabilan

d. Mahal

Gambar 2.20 dan 2.21 mengilustrasikan blok diagram Open Loop Control

System dan Closed Loop Control System. Selanjutnya, sebagian besar pembahasan

sistem kontrol adalah berdasarkan kepada Closed Loop Control System atau lebih

dikenal dengan sistem kontrol umpan balik (Feedback Control System).

27

Gambar 2.20 Sistem kontrol lingkar terbuka [1]

Gambar 2.21 Sistem kontrol lingkar tertutup [1]

2.2.6.2 Karakteristik Sistem Kontrol Otomatis

Beberapa karakteristik penting dari sistem kontrol otomatis adalah sebagai

berikut:

a. Sistem kontrol otomatis merupakan sistem dinamik yang dapat

berbentuk linear maupun non-linear

b. Bersifat menerima informasi, memprosesnya, mengolahnya dan

kemudian mengembangkannya

c. Komponen atau unit yang membentuk sistem kontrol ini akan

saling mempengaruhi

d. Bersifat mengembalikan sinyal ke bagian masukan (feedback) dan

ini digunakan untuk memperbaiki sifat sistem

e. Karena adanya pengembalian sinyal ini, maka pada sistem kontrol

otomatis selalu terjadi masalah stabilitas

2.2.6.3 Sistem Loop Tertutup (Close Loop)

Menggunakan pengukuran keluaran dan mengumpanbalikkan sinyal

tersebut untuk dibandingkan dengan keluaran yang diinginkan (input atau

referensi). Atau dengan kata lain keluaran dapat memberikan efek terhadap

besaran masukan atau besaran yang dikontrol dapat dibandingkan terhadap harga

PROSES INPUT OUTPUT

PROSES INPUT OUTPUT

28

yang diinginkan. Sinyal diumpan-balikkan terhadap kontroler yang akan membuat

pengubahan terhadap sistem agar keluaran sistem seperti yang diinginkan.

Gambar 2.22 Blok diagram sistem loop tertutup [1]

2.2.6.4 Kontrol Loop Tertutup

Kontrol loop tertutup adalah sistem pengontrolan dimana besaran keluaran

memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga besaran yang dikontrol

dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan. Selanjutnya, perbedaan harga

yang terjadi antara besaran yang dikontrol dengan harga yang diinginkan

digunakan sebagai koreksi yang merupakan sasaran pengontrolan.

2.2.6.5 Komponen Proses Sistem Kendali Loop Tertutup

Beberapa komponen pada proses sistem kendali loop tertutup, antara lain

adalah :

a. Reference Input (masukan acuan, (r)), merupakan sinyal acuan bagi

sistem kontrol.

b. Actuating Signal (e), merupakan sinyal kesalahan/error. yang

merupakan selisih antara sinyal acuan (r) dan sinyal b.

c. Control Element, (g1) merupakan elemen yang berfungsi untuk

memproses kesalahan/error yang terjadi dan setelah kesalahan

tersebut dimasukkan melalui elemen pengontrol.

d. Manipulated Variable (variabel yang dimanipulasi), merupakan

sinyal yang dihasilkan oleh kontrol element yang berfungsi

sebagai sinyal pengontrol tanpa adanya gangguan.

e. Plant/proses, merupakan obyek fisik yang dikontrol, dapat berupa

proses mekanis, elektris, hidraulis maupun gabungannya.

29

f. Disturbance, merupakan sinyal gangguan yang tidak diinginkan.

g. Feedback Element (jalur umpan balik), merupakan bagian sistem

yang mengukur keluaran yang dikontrol dan kemudian

mengubahnya menjadi sinyal umpan balik.

h. Forward Path, merupakan bagian sistem tanpa umpan balik.

2.2.7 PWM (Pulse Width Modulation)

Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara

memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda,

untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa contoh aplikasi

PWM adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau

tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan,

serta aplikasi-aplikasi lainnya[8].

Gambar 2.23 Sinyal PWM [8]

2.2.7.1 Jenis –jenis PWM

2.2.7.1.1 Analog

Pembangkitan sinyal PWM yang paling sederhana adalah dengan cara

membandingkan sinyal gigi gergaji sebagai tegangan carrier dengan tegangan

referensi menggunakan rangkaian op-amp comparator.

30

Gambar 2.24 Rangkaian PWM analog [8]

Cara kerja dari komparator analog ini adalah membandingkan gelombang

tegangan gigi gergaji dengan tegangan referensi seperti yang terlihat pada Gambar

2.25.

Gambar 2.25 Pembentukan sinyal PWM [8]

Saat nilai tegangan referensi lebih besar dari tegangan carrier (gigi

gergaji) maka output comparator akan bernilai high. Namun saat tegangan

referensi bernilai lebih kecil dari tegangan carrier, maka output comparator akan

bernilai low. Dengan memanfaatkan prinsip kerja dari komparator inilah, untuk

mengubah duty-cycle dari sinyal output cukup dengan mengubah-ubah besar

tegangan referensi. Besarnya duty-cycle rangkaian PWM ini :

.................................................. (2.5)

31

2.2.7.1.2 Digital

Pada metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi dari

PWM itu sendiri. Misalkan PWM digital 8 bit berarti PWM tersebut memiliki

resolusi 28 = 256, maksudnya nilai keluaran PWM ini memiliki 256 variasi,

variasinya mulai dari 0 – 255 yang mewakili duty-cycle 0 – 100% dari keluaran

PWM tersebut.

2.2.7.2 Konsep Dasar PWM

Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang

tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding

lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Artinya, sinyal PWM

memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty-cycle bervariasi (antara 0%

hingga 100%).

Gambar 2.26 Sinyal PWM dan persamaan Vout PWM [8]

Dari persamaan diatas diketahui bahwa perubahan duty-cycle akan

merubah tegangan keluaran atau tegangan rata-rata seperti gambar dibawah ini:

32

Gambar 2.27 Tegangan rata-rata sinyal PWM [8]

Pulse Width Modulation (PWM) merupakan salah satu teknik untuk

mendapatkan signal analog dari sebuah piranti digital. Sebenarnya sinyal PWM

dapat dibangkitkan dengan banyak cara, dapat menggunakan metode analog

dengan menggunakan rankaian op-amp atau dengan menggunakan metode digital.

Dengan metode analog setiap perubahan PWM-nya sangat halus,

sedangkan menggunakan metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh

resolusi dari PWM itu sendiri. Resolusi adalah jumlah variasi perubahan nilai

dalam PWM tersebut. Misalkan suatu PWM memiliki resolusi 8 bit berarti PWM

ini memiliki variasi perubahan nilai sebanyak 28 = 256 variasi mulai dari 0 – 255

perubahan nilai yang mewakili duty-cycle 0 – 100% dari keluaran PWM tersebut.

Gambar 2.28 Duty-cycle dan resolusi PWM [8]

33

2.2.7.3 Perhitungan duty-cycle PWM

Dengan cara mengatur lebar pulsa “on” dan “off” dalam satu perioda

gelombang melalui pemberian besar sinyal referensi output dari suatu PWM akan

didapat duty cycle yang diinginkan. Rumus Duty-cycle dari PWM sebagai berikut:

Duty-cycle = ton/(ton+toff)x100% ................................................................ (2.6)

Duty-cycle 100% berarti sinyal tegangan pengatur motor dilewatkan

seluruhnya. Jika tegangan catu 100V, maka motor akan mendapat tegangan 100V.

pada duty-cycle 50%, tegangan pada motor hanya akan diberikan 50% dari total

tegangan yang ada, begitu seterusnya.

Gambar 2.29 Duty-Cycle [8]

Perhitungan Pengontrolan tegangan output motor dengan metode PWM

cukup sederhana.

Gambar 2.30 Perhitungan duty-cycle [8]

34

Dengan menghitung duty-cycle yang diberikan, akan didapat tegangan

output yang dihasilkan. Sesuai dengan rumus yang telah dijelaskan pada gambar.

................................... (2.7)

Average voltage merupakan tegangan output pada motor yang dikontrol

oleh sinyal PWM. a adalah nilai duty-cycle saat kondisi sinyal “on”. b adalah nilai

duty-cycle saat kondisi sinyal “off”. V full adalah tegangan maximum pada motor.

Dengan menggunakan rumus diatas, maka akan didapatkan tegangan output

sesuai dengan sinyal kontrol PWM yang dibangkitkan.

2.2.8 Interpolasi Numerik

Bila suatu fungsi disajikan dalam bentuk tabel, maka tidak semua harga –

hargafungsi muncul dalam tabel tersebut. Interpolasi adalah proses menaksir

harga – harga yang tidak dicantumkan itu berdasarkan data – data yang

ditabelkan. Dalam hal ini diasumsikan bahwa fungsi berprilaku cukup mulus

(smooth) diantara titik – titik tabel sedemikian sehingga dapat didekati dengan

suatu polinominal[13].

Bentuk interpolasi yang paling sederhana adalah menghubungkan dua titik

data dengan garis lurus. Teknik ini dinamakan interpolasi linier. Dalam Gambar

2.31 kurva y = f(x) dapat diketahui dengan garis lurus l diantara x1 dan x2.

Gambar 2.31 Interpolasi linier [13]

35

Dari asumsi bahwa kurva f(x) dapat didekati dengan garis lurus l dalam

selang [xn, xn+1], maka untuk suatu harga x dalam selang [xn, xn+1] fungsi f(x)

dapat didekati dengan :

f1(x) = yn + ( (yn+1) - (yn) / (xn+1) - (xn) )*(x – xn) ..................... (2.8)

36

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian

3.1.1 Lokasi Penelitian

Penelitian rancang bangun pengontrolan kecepatan motor DC dengan

sensor PING menggunakan PWM (Pulse Width Modulation) berbasis ARDUINO

ATmega328P akan dilaksanakan di Laboratorium Elektronika dan Digital

Fakultas Teknik Universitas Mataram. Pembuatan alat serta pengujian sistem akan

dilaksanakan di Workshop Elektro Universitas Mataram.

3.1.2 Waktu Penelitian

Penelitian akan dilakukan dalam kurun waktu 3 bulan dari bulan Mei 2014

hingga Juli 2014. Proses penelitian akan dilakukan secara bertahap mulai dari

persiapan – persiapan materi referensi, alat dan bahan, perakitan serta pengujian.

3.2 Alat dan Bahan

Dalam Penelitian ini akan digunakan berbagai alat dan bahan diantaranya:

a. Alat

Gergaji besi

Tang

Amplas besi

Bor besi

Mata bor 3 mm

Mata bor 5 mm

AVO meter

Solder

Laptop

b. Bahan Penelitian

Arduino Uno R3

Driver Motor DC L298

37

Sensor PING

Motor DC 24V

Lem besi

Gear

Rantai

Seperangkat personal komputer

Belt

Tandom kecil / Toples jajan

Besi

3.3 Langkah – langkah Penelitian

Adapun tahapan – tahapan penelitian yang dilaksanakan adalah sebagai

berikut:

a. Persiapan

Dibutuhkan persiapan dalam meneliti dan menentukan

bagaimana konsep, cara, serta hal – hal yang dibutuhkan dalam

melaksanakan penelitian ini meliputi pengetahuan tentang konsep

motor DC, kontrol PWM menggunakan ARDUINO, serta penempatan

sensor PING.

b. Studi Literatur

Studi literatur sangat dibutuhkan sebagai penunjang dalam

menyelesaikan penelitin yaitu dengan mengumpulkan teori – teori

yang mendukung serta berkaitan dengan pengontrolan kecepatan

motor DC menggunakan PWM dengan sensor PING berbasis

ARDUINO.

c. Perancangan Sistem

Pemaparan tentang sistem akan dijelaskan pada sub bab

berikutnya.

d. Mengumpulkan Alat dan Bahan

Berdasarkan perencanaan yang telah disusun, maka selanjutnya

dilakukan pencarian dan pemilihan bahan – bahan serta alat bantu yang

dibutuhkan untuk membuat sistem konveyor keseluruhan.

38

e. Pengerjaan dan Pengujian Alat

Pengontrolan motor DC menggunakan PWM dengan sensor

PING berbasis ARDUINO ini akan di aplikasikan dalam sebuah

konveyor pengangkut pasir menuju tandom, akan dikerjakan sesui

dengan perencanaan dan di uji terhadap kondisi lapangan agar dapat

dilakukan evaluasi dan perbaikan yang lebih lanjut.

f. Mencatat Analisis Kecepatan dan Pengukuran Level Tandom

Pasir

Dalam tahap uji ini, pengontrolan motor DC menggunakan

PWM dengan sensor PING berbasis ARDUINO dalam aplikasi

konveyor pengangkut pasir menuju tandom ini akan dianalisa serta

dibahas tentang kecepatan motor DC dan pembacaan sensor terhadap

level isi tandom.

3.4 Perancangan Sistem

Secara garis besar perancangan sistem ini dibagi menjadi dua bagian

utama, yaitu:

1. Perancangan hardware (perangkat keras), perancangan dari diagram

blok sistem yang akan dibangun yang meliputi perancangan mekanik

dari koveyor, penempatan sensor PING, dan perancangan catu daya.

2. Perancangan sofeware (perngkat lunak), yang meliputi program yang

akan dimasukkan kedalam ATmega 328 pada Arduino Uno R3 untuk

mengatur inputan sensor PING dan PWM dalam mengatur kecepatan

motor DC.

3.4.1 Perancangan hardware (perangkat keras)

3.4.1.1 Perancangan Mekanik Konveyor

Pada tugas akhir ini menggunakan besi berbentuk siku sebagai rangkanya

serta belt yang digunakan untuk berfungsi untuk memindahkan pasir ke tandom.

Penggunaan besi-besi ini dikarenakan lebih kuat dan lebih mudah untuk diatur

dalam hal perakitan mekanik. Konveyor pada tugas akhir ini menggunakan 1 buah

konveyor, dimana konveyor ini berfungsi sebagai pengangkutan pasir menuju

39

tandom dengan 1 buah motor DC dan 1 buah sensor jarak. Untuk ukuran

konveyor dibuat dengan panjang 100 cm, lebar 20 cm, dan tinggi 40 cm.

Gambar 3.1 Ukuran perancangan mekanik konveyor

Untuk belt pada mekanik ini digunakan belt yang terbuat dari bahan elastis

yang berukuran dengan panjang 90 cm dan lebar 18 cm.

Gambar 3.2 Mekanik perancangan konveyor

40

Secara umum konveyor ini digunakan untuk mengangkut pasir menuju

tandom. Prinsip kerja dari konveyor ini adalah dimana motor akan berputar sesuai

dengan pembacaan sensor terhadap isi tandom, jika sensor membaca kondisi

tandom kosong maka kecepatan motor akan maksimal, jika sensor membaca

tandom yang sudah terisi maka sensor akan mengirimkan data pada PWM yang

sudah ada pada Arduino yang sebagai inputan untuk putaran motor sehingga

kecepatan motor akan berkurang sesuai dengan pengaturan PWM sampai pada

akhirnya motor akan mati jika tandom sudah terisi dengan jarak maksimal

(tandom penuh).

Gambar 3.3 Perancangan konveyor tampak atas

Gambar 3.5 Perancangan konveyor tampak depan

41

3.4.1.2 Arduino Uno / ATmega328P

Sistem minimum mikrokontroler ATmega328P ini digunakan sebagai otak

dari semua proses yang ada. Sistem minimum ini memiliki dua fungsi utama yaitu

untuk mengkonversi data analog berupa tegangan dan mengolahnya melalui

program sehingga data digital berupa biner yang dihasilkan oleh ADC / Analog to

Digital Converter di dalam mikrokontroler yang ditampilkan pada LCD.

Gambar 3.6 Arduino uno

Spesifikasi Arduino Uno:

Mikrokontroler: ATmega328P-20PU

Tegangan operasional: 5 Volt DC

Tegangan catu daya (bila menggunakan DC Jack): 7 - 12V

Jumlah pin digital (Digital I/O): 14 (dengan 6 di antaranya

berkapabilitas PWM)

Jumlah pin masukan analog: 6 (dapat juga digunakan sebagai pin

digital tambahan)

Maksimum arus per I/O pin: 40 mA (total arus pada semua pin

maksimum 400 mA)

Maksimum arus pada keluaran tegangan 3v : 50 mA

Kapasitas memori program / Flash Memory: 32 KB, di mana 512

bytes digunakan untuk bootloader.

SRAM / RAM Statis : 2 Kb

42

EEPROM : 1 Kb

Kecepatan clock: 16 MHz

3.4.1.3 Motor DC

Adapun motor DC yang akan digunakan dalam tugas akhir ini yaitu Motor

DC magnet permanent type wipper dengan spesifikasi bawaan motor DC sebagai

berikut:

Gambar 3.7 Motor DC

Spesifikasi Motor DC:

Tabel 3.1 Spesifikasi motor DC.

Deskripsi U I P1 T Ѡ P2 Eff

(V) (A) (W) (N.m) (rpm) (W) (%)

No_Load 24.20 0.390 9.45 0.23 35.64 0.85 9.0

Max_Eff 24.12 2.060 49.70 5.83 27.98 17.08 34.3

Max_Pout 24.00 4.432 106.4 14.58 16.89 25.79 24.2

Max_Torque 23.81 8.365 199.1 24.38 0.00 0.00 0.00

Locked_Rotor 23.81 8.365 199.1 24.38 0.00 0.00 0.00

43

3.4.1.4 Perancangan Driver Motor

Rangkaian penggerak motor DC menggunakan IC L298 sebagai

pengendalinya, IC L298 digunakan sebagai penggerak motor pada konveyor.

Tegangan input yang dibutuhkan 24V.

Gambar 3.9 IC L298

Pin 11 merupakan pin yang difungsikan untuk meng-enable-kan motor DC

(ON/OFF motor DC), oleh karena itu pin 11 dihubungkan dengan PWM dari

Arduino sedangkan pin 13 dan pin 14 output dari IC L298 dihubungkan pada

motor. Terdapat dua VCC pada IC L298 yaitu pada pin 9 digunakan untuk

mengaktifkan IC L298 dan pada pin 4 digunakan untuk tegangan Motor DC.

3.4.1.5 Perancangan Catu Daya

Catu daya yang dibutuhkan rangkaian adalah 24VDC untuk inputan motor

DC konveyor oleh karena itu digunakan IC regulator 7824 serta 12VDC untuk

inputan Arduino oleh karena itu digunakan IC regulator 7812. Pada catu daya

trafo yang digunakan sebesar 5A, yang kemudian melewati dioda jembatan serta

filter capasitor dan akhirnya ke IC 7812 untuk menghasilkan sumber 12VDC dan

ke IC 7824 untuk menghasilkan 24VDC untuk keperluan input output-nya.

24V DC

44

Gambar 3.10 Catu daya

3.4.1.6 Rangkaian Sensor Jarak

Pada perancangan rangkaian sensor jarak digunakan sebagai alat

pendeteksi konveyor agar memberikan respon terhadap motor yang berputar

dengan sistem program yang telah ditanamkan pada sistem pengontrol (Arduino

Uno R3). Dalam perancangan tugas akhir mengenai pengontrolan motor konveyor

ini menggunakan sensor jarak yaitu sensor PING untuk dapat mendeteksi

penuhnya isi tandom. Bentuk sensor PING yang digunakan memiliki sistem

konfigurasinya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.11 Sensor PING

.

Dari gambar diatas dapat dilihat tiga pin yang harus dihubungkan ke

sistem pengontrolan kecepatan motor konveyor yaitu:

1. Ground (GND)

2. VCC (5V)

3. Signal I/O(SG)

1 2 3

1

http://fahmizaleeits.wordpress.com/2010/10/30/sensor-jarak-ping-paralax/ping/

45

3.4.1.7 Rangkaian LCD

LCD merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk

menampilkan karakter angka maupun huruf. LCD yang digunakan adalah LCD

16×2 dengan 32 karakter, dimana terdapat 2 baris yang masing-masing terdiri dari

16 karakter. Tegangan 3,3 -5 Volt yang digunakan untuk mengaktifkan LCD

tersebut. Dari kemampuan LCD menampilkan karekter ini digunakan untuk

membaca data sensor PING yang didapat. Untuk rangkaian LCD 16×2 yang

digunakan pada pengontrolan motor konveyor ini dapat dilihat pada gambar

dibawah.

Gambar 3.12 Rangkaian LCD

3.4.2 Perancangan software (perangkat lunak)

3.4.2.1 Software Arduino Uno

Pada perancangan tugas akhir ini software Arduino yang akan digunakan

adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat

berguna selama pengembangan Arduino. IDE Arduino adalah software yang

sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari:

Editor program, sebuah window yang memungkinkan untuk menulis dan

mengedit program dalam bahasa Processing.

46

Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa

Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah microcontroller tidak akan

bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh microcontroller

adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini.

Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam

memory di dalam papan Arduino.

Berikut ini adalah contoh tampilan IDE Arduino

Gambar 3.13 Tampilan software arduino

3.4.2.2 Perancangan Rangkaian Minimum Sistem Arduino ATmega328

Minimum sistem dari Arduino ATmega328 ini digunakan sebagai otak

dari semua proses yang ada. Arduino memiliki 14 pin input/output digital (0-13).

Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6

buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai pin analog output

dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat

diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

47

Gambar 3.14 Blok diagram sistem konveyor

Penggunaan masing-masing pin input/output Arduino Uno ATmega328

dalam sistem ini dapat dilihat pada Tabel sebagai berikut :

Tabel 3.2 Konfigurasi pin sistem.

Pin Input/Output Pin Input/Output

0 - 7 Signal sensor PING

1 - 8 Input driver motor

2 Data LCD 9 -

3 Data LCD 10 Enable LCD

4 Data LCD 11 RS LCD

5 Data LCD 12 -

6 Enable driver motor 13 -

Untuk tegangan LCD dan sensor PING akan dihubungkan pada pin

Arduino 5V.

Pada driver motor akan dihubungkan power suplai tambahan yang akan

membantu tegangan motor karena jenis motor DC yang digunakan adalah motor

DC wiper yang bertegangan 24V.

48

3.4.2.3 Perancangan Flowchart Sistem

Gambar 3.15 Perancangan diagram alir sistem

3.5 Bagan Alir Penelitian

Mulai

Persiapan

Studi

Literatur

PerancanganMengumpulkan

Alat dan Bahan

Perakitan

Sistem

Analisa Data

Selesai

Gambar 3.16 Perancangan diagram alir penelitian

49

Berikut adalah Tabel perencanaan yang akan dilakukan selama proses tugas akhir

ini dilaksanakan :

Tabel 3.3 Perencanaan proses tugas akhir.

Persiapan

literatur

Persiapan alat

dan bahan

Perakitan

sistem

Pengujian

sistem

Penyusunan laporan

dan analisa data

Minggu

1

Minggu

2

Minggu

3

Minggu

4

Minggu

5

Minggu

6

Minggu

7

Minggu

8

Minggu

9

Minggu

10

Minggu

11

Minggu

12

50

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sistem

Setelah bagian - bagian dari sistem selesai dirancang dan dibuat, maka

perlu dilakukan suatu pengujian dan analisa terhadap sistem secara terpisah dan

keseluruhan. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem dapat

bekerja dengan baik sesuai dengan perencanaan atau tidak. Proses pengujian

dilakukan pada masing-masing bagian sistem yang dirancang agar dapat

mempermudah dalam menganalisa kesalahan serta memperbaiki untuk

kesempurnaannya. Pengujian sistem meliputi beberapa bagian, yaitu:

1. Pengujian Rangkaian Catu Daya

2. Pengujian Driver Motor L298 dan Motor DC

3. Pengujian Sensor Jarak dan LCD 16x2

4. Pengujian Sistem Keseluruhan

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya

Pengujian rangkaian catu daya DC ini menggunakan alat ukur multimeter

digital, hal ini dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian catu daya dapat

menghasilkan tegangan sesuai yang diharapkan yaitu 24V DC dan 12V DC.

Berdasarkan proses pengukuran, hasil dari pengukuran dapat dilihat pada Tabel

4.1 :

Tabel 4.1 Output catu daya DC

IC Regulator Tegangan Ouput

Ukur (V DC)

Tegangan Output

Teori (V DC)

Persentase Error

(%)

LM7824 23,5 24 2,08

LM7812 11,8 12 1,67

Berdasarkan hasil pengukuran menggunakan multimeter digital dapat

dilihat bahwa keluaran IC LM7824 dan IC LM7812 tegangan yang dihasilkan

adalah 23,5V DC dan 11,8V DC yang secara teori seharusnya 24V DC dan 12V

51

DC. Selisih nilai 0,5 dan 0,2 atau 2,08% dan 1,67%. Ini dapat disebabkan tingkat

presisi alat ukur yang digunakan yakni kurang idealnya nilai tegangan dirangkaian

yang dipengaruhi tahanan dalam alat ukur yang bertindak sebagai beban tambahan

yang ketika perhitungan tidak merupakan variabel yang dihitung.

4.1.2 Pengujian Driver Motor L298 dan Motor DC

Pengujian rangkaian driver motor L298 dan Motor DC ini diperlukan

adanya Arduino Uno sebagai suplai tegangan 5V DC untuk mengaktifkan driver

motor dan catu daya 24V DC sebagai suplai tegangan motor DC. Dalam hal ini

kaki enable pada IC L298 disatukan dan dihubungkan pada sumber 5V dan kaki

10 dihubungkan pada pin 10 Arduino Uno. Output dari IC L298 dihubungkan

pada Motor DC. Berikut adalah rangkaian driver motor L298 dan motor DC.

Gambar 4.1 Rangkaian driver motor DC

Berdasarkan hasil pengujian, motor berputar konstan dengan kecepatan

47,5 rpm dengan tegangan 20,2V DC dan arus 0,84A.

52

4.1.3 Pengujian Sensor Jarak dan LCD 16x2

Sensor jarak dan LCD 16x2 terhubung dengan rangkaian Arduino Uno

ATMega 328 (unit kontrol). Pengujian ini dilakukan dengan cara menempatkan

suatu objek tegak lurus berada di depan sensor jarak serta mengubah-ubah jarak

objek tersebut terhadap sensor jarak dan hasil data jarak yang terdeteksi oleh

sensor jarak akan ditampilkan melalui LCD 16x2.

Gambar 4.2 Rangkaian sensor jarak dan LCD 16x2

Berdasarkan hasil percobaan mendapatkan data hasil. Untuk data hasil

dapat dilihat pada Tabel 4.2 :

Tabel 4.2 Pengujian sensor jarak dan LCD 16x2

Jarak

sensor

(cm)

33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 23 22 21 20 19 18

Pembacaan

LCD

(cm)

33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 23 22 21 20 19 18

53

Berdasarkan data hasil percobaan pada Tabel 4.2 dapat disimpulkan bahwa

pembacaan LCD sesuai dengan jarak pembacaan sensor jarak dan bisa dikatakan

pembacaan LCD dan sensor jarak bekerja dengan baik.

Dibawah ini adalah gambar grafik hubungan antara jarak sensor dengan

pembacaan LCD 16x2 :

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara jarak sensor dengan pembacaan LCD 16x2

Berdasarkan Gambar 4.3 dapat disimpulkan bahwa pembacaan sensor

terhadap jarak benda yang ditampilkan pada layar LCD 16x2 dengan nilai yang

sama, jika jarak sensor dengan benda sejauh 18 cm maka pada layar LCD 16x2

akan menampilkan 18 cm juga.

4.1.4 Pengujian Sistem Keseluruhan

Pengujian alat secara keseluruhan dilakukan dengan cara menggabungkan

semua komponen mulai dari rangkaian Sensor jarak, Arduino Uno, Driver L298,

Motor DC serta kerangka konveyor. Pin 7 pada Aruduino terhubung dengan

output dari sensor jarak, pin 10 pada Arduino terhubung dengan output dari IC

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

33

36

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36

Jarak sensor (cm)

Pem

ba

caa

nL

CD

16

x2

(cm

)

54

L298, pin 2, 3, 4, 5, 11, 12 pada Arduino terhubung dengan LCD 16x2. Untuk

lebih jelasnya lihat Gambar 4.4 :

Gambar 4.4 Rangkaian keseluruhan

Berdasarkan hasil pengujian pada saat tandom belum terisi pasir atau

masih kosong pembacaan sensor jarak 33 cm dengan kecepatan motor DC

47,5rpm, tegangan pada motor 20,2V DC dan arus 0,84A. Pada saat belt konveyor

di isi beban pasir kecepatan motor masih tetap, ketika tandom sudah mulai terisi

kecepatan motor mulai berkurang sesuai dengan pembacaan sensor jarak. Ketika

pembacaan sensor 32 cm maka kecepatan motor berkurang menjadi 46,4rpm

dengan tegangan dan arus 19,4V DC dan 0,81A. Kecepatan motor akan berkurang

terus karena sudah diprogram, jika semakin banyak isi dari tandom maka

kecepatan motor akan semakin mengecil, motor akan mati jika pembacaan sensor

jarak menjadi kurang dari atau sama dengan 17 cm.

Untuk data hasil selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 4.3 :

55

Tabel 4.3 Hasil percobaan data keseluruhan.

Sensor Jarak

(cm)

Nilai PWM

(%)

Tegangan

(V DC)

Arus

(A)

Kecepatan

(rpm)

33 100 20,2 0,84 47,5

32 96,08 19,4 0,81 46,4

31 92,16 18,9 0,77 44,5

30 88,24 18,1 0,74 42,9

29 84,31 17,3 0,71 40,9

28 80,39 16,3 0,67 38,4

27 76,47 15,6 0,64 36,8

26 72,55 14,7 0,61 35,5

25 68,63 13,2 0,57 32,4

24 64,71 12,9 0,54 30,3

23 60,78 12 0,51 27,6

22 56,86 11,2 0,47 25,8

21 52,94 10,2 0,44 24,2

20 49,02 9,2 0,41 21,6

19 45,10 8,5 0,37 18,9

18 41,18 7,6 0,35 16,9

17 0 0 0 0

Pengujian secara menyeluruh ini menggunakan nilai PWM 8 bit dengan

rentang nilai PWM yaitu dari 105 – 255 dengan persentase 41,18% - 100%

sebanyak 16 tahapan, disetiap tahapan nilai PWM naik atau turun 3,92 %. Untuk

menghitung tegangan output pada percobaan ini, menggunakan persamaan (2.7) .

Perhitungan analisis data:

Untuk data pada jarak sensor 18 cm dengan nilai PWM high = 105 atau

41,18 %, dan tegangan input 23,5 V DC.

T on = 105 / 255 * 100

= 41,18 %

T off = 100 % - 41,18 %

56

= 58,82 %

Duty Cycle = 41,18 %

= 0,4118

Vout = (0,4118) x ( 23,5)

= 9,68 V DC

Untuk data selanjutnya dihitung dengan cara yang sama dan hasilnya dapat

dilihat pada Tabel 4.4 :

Tabel 4.4 Hasil perhitungan data dan persentase error tegangan.

Sensor

Jarak

(cm)

Nilai

PWM

(%)

Tegangan

Input

(V DC)

Tegangan

Output Ukur

(V DC)

Tegangan

Output Hitung

(V DC)

Persentase

Error

(%)

33 100 23,5 20,2 23,50 22,64

32 96,08 23,5 19,4 22,58 21,72

31 92,16 23,5 18,9 21,66 20,79

30 88,24 23,5 18,1 20,74 19,87

29 84,31 23,5 17,3 19,81 18,94

28 80,39 23,5 16,3 18,89 18,03

27 76,47 23,5 15,6 17,97 17,10

26 72,55 23,5 14,7 17,05 16,19

25 68,63 23,5 13,2 16,13 15,31

24 64,71 23,5 12,9 15,21 14,36

23 60,78 23,5 12 14,28 13,44

22 56,86 23,5 11,2 13,36 12,52

21 52,94 23,5 10,2 12,44 11,62

20 49,02 23,5 9,2 11,52 10,72

19 45,10 23,5 8,5 10,60 9,80

18 41,18 23,5 7,6 9,68 8,89

Berdasarkan Tabel 4.4 dapat disimpulkan bahwa nilai duty cycle

mempengaruhi tegangan output, ketika duty cycle bernilai 100% maka tegangan

57

motor bernilai 20,2V DC dengan jarak pembacaan sensor bernilai 33cm, dan

ketika duty cycle bernilai 96,08% maka tegangan motor berkurang menjadi 19,4V

DC dengan jarak turun menjadi 32cm. Hal ini bisa dikatakan semakin tinggi nilai

high duty cycle yang diberikan maka tegangan output semakin tinggi pula.

Dibawah ini adalah gambar grafik hubungan antara tegangan (V DC)

dengan kecepaatan (rpm) dari data Tabel 4.3 :

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara tegangan (V DC) dengan kecepatan (rpm)

Berdasarkan Gambar 4.5 membuktikan bahwa semakin besar nilai tegangan

maka kecepatan motor akan semakin cepat. Hal ini membuktikan bahwa

kecepatan motor sangat berpengaruh terhadap tegangan suplai yang diberikan atau

dapat disimpulkan bahwa hubungan antara kecepatan motor dengan tegangan

suplai motor berbanding lurus.

4.2 Listing Program

Pada sistem rancang bangun konveyor berdasarkan jarak ini menggunakan

Arduino sebagai pengontrol sensor PING dan driver motor DC.

Dibawah ini adalah listing program dari proses pengontrolan kecepatan

putar motor DC berdasarkan jarak pembacaan sensor:

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Kec

epata

n(r

pm

)

Tegangan (V DC)

58

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

const int pingPin = 7;

const int motorPin= 10;

int inputSpeed;

void setup()

lcd.begin(16, 2);

Serial.begin(9600);

pinMode(motorPin, OUTPUT);

void loop()

long duration, cm;

pinMode(pingPin, OUTPUT);

digitalWrite(pingPin, LOW);

delayMicroseconds(5);

digitalWrite(pingPin, HIGH);

delayMicroseconds(5);

digitalWrite(pingPin, LOW);

pinMode(pingPin, INPUT);

duration = pulseIn(pingPin, HIGH);

cm = microsecondsToCentimeters(duration);

inputSpeed = map(cm, 18, 33, 0, 15);

speedMotor(inputSpeed);

Serial.print(cm);

Serial.print("cm");

Serial.println();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("jarak= ");

lcd.setCursor(6,0);

lcd.print(cm);

lcd.setCursor(10,0);

lcd.print("cm");

lcd.setCursor(0,1);

59

lcd.print("arduino");

delay(250);

lcd.clear();

int speedMotor(int inSpeed)

int y = map(inSpeed, 1, 15, 105, 255);

if (inSpeed < 0)

y = 0;

analogWrite(motorPin, y);

long microsecondsToCentimeters(long microseconds)

return microseconds / 29 / 2;

59

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian sistem konveyor pengangkut pasir dengan

mengontrol kecepatan putar motor konveyor dengan metode PWM 8 bit

berbasis Arduino maka dapat diambil beberapa kesimpulan, diantaranya

sebagai berikut:

1. Perancangan sistem konveyor pengangkut pasir dapat terealisasi sesuai

dengan perencanaan yaitu ketika jarak bernilai 33 cm maka motor akan

berputar dengan kecepatan 47,5 rpm dengan tegangan dan arus 20,2V DC

dan 0,84A dan ketika jarak bernilai 32 cm maka kecepatan putar motor

akan berkurang menjadi 46,4 rpm dengan tegangan dan arus 19,4V DC

dan 0,81A, motor akan mati ketika jarak bernilai kurang dari atau

samadengan 17 cm.

2. Kecepatan motor DC dapat diatur melalui pemberian nilai high dari duty

cycle PWM, semakin besar nilai high dari duty cycle PWM maka semakin

cepat putaran motor dan sebaliknya semakin kecil nilai high dari duty

cycle PWM maka kecepatan motor akan semakin pelan.

60

5.2 Saran

Dalam perencanaan dan perancangan pengontrolan motor konveyor

pengangkut pasir berdasarkan jarak menggunakan Arduino ini memiliki

banyak kekurangannya, sehingga perlu diperbaiki untuk kesempurnaannya.

Saran – saran untuk pengembangan pengontrolan motor konveyor

pengangkut pasir menggunakan Arduino ini diantaranya adalah :

1. Perlunya pengetahuan lebih dalam tentang perhitungan PWM untuk

mengatur kecepatan motor DC agar bisa mengatur kecepatan motor sesuai

dengan keinginan atau yang direncanakan.

2. Perlunya pengetahuan tentang bahan material agar mempermudah dalam

proses pembuatan kerangka konveyor.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Adriansyah, A., 2008, Dasar Sistem Kontrol, Jurnal, Universitas

Muhamadyah Bandung.

[2] Antoni, R., 2012, Pernacangan Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC

Menggunakan Zig Bee Pro Berbasis Arduino Uno ATMega 328P, Tugas

Akhir, Fakultas Teknik Elketro Universitas Maritim Raja Ali Haji.

[3] Bahri, S., 2013, Rancang Bangun Prototype konveyor Pemisah Barang

Menggunakan Metode Kontrol PID dan Analisis Kestabilan Routh

Hurwitz dengan Spektrum Digital Signal Processing (DSP) Seri TMS6713,

Tugas Akhir, Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Mataram.

[4] Budiharto, W., 2010, Robotika Modern, Andi Offset, Yogyakarta.

[5] David Warren, J., 2014, Arduino Robotics. U.S.A.

[6] Djuandi, F., 2011, Pengenalan Arduino, jurnal, Teknik Elektro Universitas

Trisakti.

[7] Parallax, 2006, PING)), Ultrasonic Distance Sensor, tersedia di

www.parallax.com, diakses pada tanggal 8 April 2014.

[8] Prayogo, R., 2012, Pulse Width Modulation, Jurnal, Universitas

Brawijaya.

[9] Radiospares, 2010, Arduino Uno, tersedia di www.arduino.com, diakases

pada tanggal 8 april 2014.

[10] Shalihin, R., 2014, Rancang Bangun Robot Berkaki Empat (Quaddrupeds

Robot) Berbasis Mikrokontroller Avr Seri Atmega 32, Tugas Akhir,

Fakutas Teknik Jurusan Elektro Universitas Mataram.

[11] Sumanto, 1994, Mesin Arus Searah, Andi Offset, Yogjakarta.

[12] Taufik D. S. S., 2010., Buku Pintar Robotika, Andi Offset, Yogyakarta.

[13] Zamroni, S., 1995, Pemrograman dengan C/C++ dan aplikasi numerik,

Erlangga, Jakarta.

http://www.parallax.com/

http://www.arduino.com/

The Arduino Uno is a microcontroller board based on the ATmega328 (datasheet). It has 14 digital input/output pins (of which 6 can be used as PWM outputs), 6 analog inputs, a 16 MHz crystal oscillator, a USB connection, a power jack, an ICSP header, and a reset button. It contains everything needed to support the microcontroller; simply connect it to a computer with a USB cable or power it with a AC-to-DC adapter or battery to get started. The Uno differs from all preceding boards in that it does not use the FTDI USB-to-serial driver chip. Instead, it features the Atmega8U2 programmed as a USB-to-serial converter.

"Uno" means one in Italian and is named to mark the upcoming release of Arduino 1.0. The Uno and version 1.0 will be the reference versions of Arduno, moving forward. The Uno is the latest in a series of USB Arduino boards, and the reference model for the Arduino platform; for a comparison with previous versions, see the index of Arduino boards.

http://arduino.cc/en/Main/Boards

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc8161.pdf

EAGLE files: arduino-duemilanove-uno-design.zip Schematic: arduino-uno-schematic.pdf

Microcontroller ATmega328Operating Voltage 5VInput Voltage (recommended) 7-12VInput Voltage (limits) 6-20VDigital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)Analog Input Pins 6DC Current per I/O Pin 40 mADC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 32 KB of which 0.5 KB used by bootloader

SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Clock Speed 16 MHz

The Arduino Uno can be powered via the USB connection or with an external power supply. The power source is selected automatically.

External (non-USB) power can come either from an AC-to-DC adapter (wall-wart) or battery. The adapter can be connected by plugging a 2.1mm center-positive plug into the board's power jack. Leads from a battery can be inserted in the Gnd and Vin pin headers of the POWER connector.

The board can operate on an external supply of 6 to 20 volts. If supplied with less than 7V, however, the 5V pin may supply less than five volts and the board may be unstable. If using more than 12V, the voltage regulator may overheat and damage the board. The recommended range is 7 to 12 volts.

The power pins are as follows:

• VIN. The input voltage to the Arduino board when it's using an external power source (as opposed to 5 volts from the USB connection or other regulated power source). You can supply voltage through this pin, or, if supplying voltage via the power jack, access it through this pin.

• 5V. The regulated power supply used to power the microcontroller and other components on the board. This can come either from VIN via an on-board regulator, or be supplied by USB or another regulated 5V supply.

• 3V3. A 3.3 volt supply generated by the on-board regulator. Maximum current draw is 50 mA. • GND. Ground pins.

The Atmega328 has 32 KB of flash memory for storing code (of which 0,5 KB is used for the bootloader); It has also 2 KB of SRAM and 1 KB of EEPROM (which can be read and written with the EEPROM library).

Each of the 14 digital pins on the Uno can be used as an input or output, using pinMode(), digitalWrite(), and digitalRead() functions. They operate at 5 volts. Each pin can provide or receive a maximum of 40 mA and has an internal pull-up resistor (disconnected by default) of 20-50 kOhms. In addition, some pins have specialized functions:

• Serial: 0 (RX) and 1 (TX). Used to receive (RX) and transmit (TX) TTL serial data. TThese pins are connected to the corresponding pins of the ATmega8U2 USB-to-TTL Serial chip .

• External Interrupts: 2 and 3. These pins can be configured to trigger an interrupt on a low value, a rising or falling edge, or a change in value. See the attachInterrupt() function for details.

• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, and 11. Provide 8-bit PWM output with the analogWrite() function. • SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). These pins support SPI communication, which,

although provided by the underlying hardware, is not currently included in the Arduino language.

• LED: 13. There is a built-in LED connected to digital pin 13. When the pin is HIGH value, the LED is on, when the pin is LOW, it's off.

http://arduino.cc/en/Reference/AnalogWrite

http://arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt

http://arduino.cc/en/Reference/DigitalRead

http://arduino.cc/en/Reference/DigitalWrite

http://arduino.cc/en/Reference/PinMode

http://www.arduino.cc/en/Reference/EEPROM

The Uno has 6 analog inputs, each of which provide 10 bits of resolution (i.e. 1024 different values). By default they measure from ground to 5 volts, though is it possible to change the upper end of their range using the AREF pin and the analogReference() function. Additionally, some pins have specialized functionality:

• I2C: 4 (SDA) and 5 (SCL). Support I2C (TWI) communication using the Wire library.

There are a couple of other pins on the board:

• AREF. Reference voltage for the analog inputs. Used with analogReference(). • Reset. Bring this line LOW to reset the microcontroller. Typically used to add a reset button to

shields which block the one on the board.

See also the mapping between Arduino pins and Atmega328 ports.

The Arduino Uno has a number of facilities for communicating with a computer, another Arduino, or other microcontrollers. The ATmega328 provides UART TTL (5V) serial communication, which is available on digital pins 0 (RX) and 1 (TX). An ATmega8U2 on the board channels this serial communication over USB and appears as a virtual com port to software on the computer. The '8U2 firmware uses the standard USB COM drivers, and no external driver is needed. However, on Windows, an *.inf file is required..

The Arduino software includes a serial monitor which allows simple textual data to be sent to and from the Arduino board. The RX and TX LEDs on the board will flash when data is being transmitted via the USB-to-serial chip and USB connection to the computer (but not for serial communication on pins 0 and 1).

A SoftwareSerial library allows for serial communication on any of the Uno's digital pins.

The ATmega328 also support I2C (TWI) and SPI communication. The Arduino software includes a Wire library to simplify use of the I2C bus; see the documentation for details. To use the SPI communication, please see the ATmega328 datasheet.

The Arduino Uno can be programmed with the Arduino software (download). Select "Arduino Uno w/ ATmega328" from the Tools > Board menu (according to the microcontroller on your board). For details, see the reference and tutorials.

The ATmega328 on the Arduino Uno comes preburned with a bootloader that allows you to upload new code to it without the use of an external hardware programmer. It communicates using the original STK500 protocol (reference, C header files).

You can also bypass the bootloader and program the microcontroller through the ICSP (In-Circuit Serial Programming) header; see these instructions for details.

The ATmega8U2 firmware source code is available . The ATmega8U2 is loaded with a DFU bootloader, which can be activated by connecting the solder jumper on the back of the board (near the map of Italy) and then resetting the 8U2. You can then use Atmel's FLIP software (Windows) or the DFU programmer (Mac OS X and Linux) to load a new firmware. Or you can use the ISP header with an external programmer (overwriting the DFU bootloader).

http://dfu-programmer.sourceforge.net/

http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=3886

http://dev.arduino.cc/wiki/uno/Hacking/Programmer

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/avr061.zip

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2525.pdf

http://arduino.cc/en/Tutorial/Bootloader

http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

http://arduino.cc/en/Main/Software

http://arduino.cc/en/Reference/Wire

http://www.arduino.cc/en/Reference/SoftwareSerial

http://arduino.cc/en/Hacking/PinMapping168

http://arduino.cc/en/Reference/AnalogReference

http://arduino.cc/en/Reference/Wire

http://arduino.cc/en/Reference/AnalogReference

Rather than requiring a physical press of the reset button before an upload, the Arduino Uno is designed in a way that allows it to be reset by software running on a connected computer. One of the hardware flow control lines (DTR) of the ATmega8U2 is connected to the reset line of the ATmega328 via a 100 nanofarad capacitor. When this line is asserted (taken low), the reset line drops long enough to reset the chip. The Arduino software uses this capability to allow you to upload code by simply pressing the upload button in the Arduino environment. This means that the bootloader can have a shorter timeout, as the lowering of DTR can be well-coordinated with the start of the upload.

This setup has other implications. When the Uno is connected to either a computer running Mac OS X or Linux, it resets each time a connection is made to it from software (via USB). For the following half-second or so, the bootloader is running on the Uno. While it is programmed to ignore malformed data (i.e. anything besides an upload of new code), it will intercept the first few bytes of data sent to the board after a connection is opened. If a sketch running on the board receives one-time configuration or other data when it first starts, make sure that the software with which it communicates waits a second after opening the connection and before sending this data.

The Uno contains a trace that can be cut to disable the auto-reset. The pads on either side of the trace can be soldered together to re-enable it. It's labeled "RESET-EN". You may also be able to disable the auto-reset by connecting a 110 ohm resistor from 5V to the reset line; see this forum thread for details.

The Arduino Uno has a resettable polyfuse that protects your computer's USB ports from shorts and overcurrent. Although most computers provide their own internal protection, the fuse provides an extra layer of protection. If more than 500 mA is applied to the USB port, the fuse will automatically break the connection until the short or overload is removed.

The maximum length and width of the Uno PCB are 2.7 and 2.1 inches respectively, with the USB connector and power jack extending beyond the former dimension. Three screw holes allow the board to be attached to a surface or case. Note that the distance between digital pins 7 and 8 is 160 mil (0.16"), not an even multiple of the 100 mil spacing of the other pins.

http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1213719666/all

Arduino can sense the environment by receiving input from a variety of sensors and can affect its surroundings by controlling lights, motors, and other actuators. The microcontroller on the board is programmed using the Arduino programming language (based on Wiring) and the Arduino development environment (based on Processing). Arduino projects can be stand-alone or they can communicate with software on running on a computer (e.g. Flash, Processing, MaxMSP).

Arduino is a cross-platoform program. You’ll have to follow different instructions for your personal OS. Check on the Arduino site for the latest instructions. http://arduino.cc/en/Guide/HomePage

Once you have downloaded/unzipped the arduino IDE, you can Plug the Arduino to your PC via USB cable.

Now you’re actually ready to “burn” your first program on the arduino board. To select “blink led”, the physical translation of the well known programming “hello world”, select

File>Sketchbook>Arduino-0017>Examples>Digital>Blink

Once you have your skecth you’ll see something very close to the screenshot on the right.

In Tools>Board select

Now you have to go toTools>SerialPort and select the right serial port, the one arduino is attached to.

http://arduino.cc/en/Guide/HomePage

http://www.processing.org/

http://wiring.org.co/

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage

1. Warranties

1.1 The producer warrants that its products will conform to the Specifications. This warranty lasts for one (1) years from the date of the sale. The producer shall not be liable for any defects that are caused by neglect, misuse or mistreatment by the Customer, including improper installation or testing, or for any products that have been altered or modified in any way by a Customer. Moreover, The producer shall not be liable for any defects that result from Customer's design, specifications or instructions for such products. Testing and other quality control techniques are used to the extent the producer deems necessary.

1.2 If any products fail to conform to the warranty set forth above, the producer's sole liability shall be to replace such products. The producer's liability shall be limited to products that are determined by the producer not to conform to such warranty. If the producer elects to replace such products, the producer shall have a reasonable time to replacements. Replaced products shall be warranted for a new full warranty period.

1.3 EXCEPT AS SET FORTH ABOVE, PRODUCTS ARE PROVIDED "AS IS" AND "WITH ALL FAULTS." THE PRODUCER DISCLAIMS ALL OTHER WARRANTIES, EXPRESS OR IMPLIED, REGARDING PRODUCTS, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO, ANY IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE

1.4 Customer agrees that prior to using any systems that include the producer products, Customer will test such systems and the functionality of the products as used in such systems. The producer may provide technical, applications or design advice, quality characterization, reliability data or other services. Customer acknowledges and agrees that providing these services shall not expand or otherwise alter the producer's warranties, as set forth above, and no additional obligations or liabilities shall arise from the producer providing such services.

1.5 The Arduino products are not authorized for use in safety-critical applications where a failure of the product would reasonably be expected to cause severe personal injury or death. Safety-Critical Applications include, without limitation, life support devices and systems, equipment or systems for the operation of nuclear facilities and weapons systems. Arduino products are neither designed nor intended for use in military or aerospace applications or environments and for automotive applications or environment. Customer acknowledges and agrees that any such use of Arduino products which is solely at the Customer's risk, and that Customer is solely responsible for compliance with all legal and regulatory requirements in connection with such use.

1.6 Customer acknowledges and agrees that it is solely responsible for compliance with all legal, regulatory and safety-related requirements concerning its products and any use of Arduino products in Customer's applications, notwithstanding any applications-related information or support that may be provided by the producer.

2. Indemnification

The Customer acknowledges and agrees to defend, indemnify and hold harmless the producer from and against any and all third-party losses, damages, liabilities and expenses it incurs to the extent directly caused by: (i) an actual breach by a Customer of the representation and warranties made under this terms and conditions or (ii) the gross negligence or willful misconduct by the Customer.

3. Consequential Damages Waiver

In no event the producer shall be liable to the Customer or any third parties for any special, collateral, indirect, punitive, incidental, consequential or exemplary damages in connection with or arising out of the products provided hereunder, regardless of whether the producer has been advised of the possibility of such damages. This section will survive the termination of the warranty period.

4. Changes to specifications

The producer may make changes to specifications and product descriptions at any time, without notice. The Customer must not rely on the absence or characteristics of any features or instructions marked "reserved" or "undefined." The producer reserves these for future definition and shall have no responsibility whatsoever for conflicts or incompatibilities arising from future changes to them. The product information on the Web Site or Materials is subject to change without notice. Do not finalize a design with this information.

The producer of Arduino has joined the Impatto Zero® policy of LifeGate.it. For each Arduino board produced is created / looked after half squared Km of Costa Rica’s forest’s.

L298

Jenuary 2000

DUAL FULL-BRIDGE DRIVER

Multiwatt15

ORDERING NUMBERS : L298N (Multiwatt Vert.) L298HN (Multiwatt Horiz.)

L298P (PowerSO20)

BLOCK DIAGRAM

.OPERATING SUPPLY VOLTAGE UP TO 46 V.TOTAL DC CURRENT UP TO 4 A . LOW SATURATION VOLTAGE.OVERTEMPERATURE PROTECTION.LOGICAL "0" INPUT VOLTAGE UP TO 1.5 V(HIGH NOISE IMMUNITY)

DESCRIPTION

The L298 is an integrated monolithic circuit in a 15-lead Multiwatt and PowerSO20 packages. It is ahigh voltage, high current dual full-bridge driver de-signed to accept standard TTL logic levels and driveinductive loads such as relays, solenoids, DC andstepping motors. Two enable inputs are provided toenable or disable the device independently of the in-put signals. The emitters of the lower transistors ofeach bridge are connected together and the corre-sponding external terminal can be used for the con-

nection of an external sensing resistor. An additionalsupply input is provided so that the logic works at alower voltage.

PowerSO20

®

1/13

PIN CONNECTIONS (top view)

GND

Input 2 VSS

N.C.

Out 1

VS

Out 2

Input 1

Enable A

Sense A

GND 10

8

9

7

6

5

4

3

2

13

14

15

16

17

19

18

20

12

1

11 GND

D95IN239

Input 3

Enable B

Out 3

Input 4

Out 4

N.C.

Sense B

GND

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

Symbol Parameter Value Unit

VS Power Supply 50 V

VSS Logic Supply Voltage 7 V

VI,Ven Input and Enable Voltage –0.3 to 7 V

IO Peak Output Current (each Channel)– Non Repetitive (t = 100µs)–Repetitive (80% on –20% off; ton = 10ms)–DC Operation

32.52

AAA

Vsens Sensing Voltage –1 to 2.3 V

Ptot Total Power Dissipation (Tcase = 75°C) 25 W

Top Junction Operating Temperature –25 to 130 °CTstg, Tj Storage and Junction Temperature –40 to 150 °C

THERMAL DATA

Symbol Parameter PowerSO20 Multiwatt15 Unit

Rth j-case Thermal Resistance Junction-case Max. – 3 °C/W

Rth j-amb Thermal Resistance Junction-ambient Max. 13 (*) 35 °C/W

(*) Mounted on aluminum substrate

1

2

3

4

5

6

7

9

10

11

8

ENABLE B

INPUT 3

LOGIC SUPPLY VOLTAGE VSS

GND

INPUT 2

ENABLE A

INPUT 1

SUPPLY VOLTAGE VS

OUTPUT 2

OUTPUT 1

CURRENT SENSING A

TAB CONNECTED TO PIN 8

13

14

15

12

CURRENT SENSING B

OUTPUT 4

OUTPUT 3

INPUT 4

D95IN240A

Multiwatt15

PowerSO20

L298

2/13

PIN FUNCTIONS (refer to the block diagram)

MW.15 PowerSO Name Function

1;15 2;19 Sense A; Sense B Between this pin and ground is connected the sense resistor tocontrol the current of the load.

2;3 4;5 Out 1; Out 2 Outputs of the Bridge A; the current that flows through the loadconnected between these two pins is monitored at pin 1.

4 6 VS Supply Voltage for the Power Output Stages.A non-inductive 100nF capacitor must be connected between thispin and ground.

5;7 7;9 Input 1; Input 2 TTL Compatible Inputs of the Bridge A.

6;11 8;14 Enable A; Enable B TTL Compatible Enable Input: the L state disables the bridge A(enable A) and/or the bridge B (enable B).

8 1,10,11,20 GND Ground.

9 12 VSS Supply Voltage for the Logic Blocks. A100nF capacitor must beconnected between this pin and ground.

10; 12 13;15 Input 3; Input 4 TTL Compatible Inputs of the Bridge B.

13; 14 16;17 Out 3; Out 4 Outputs of the Bridge B. The current that flows through the loadconnected between these two pins is monitored at pin 15.

– 3;18 N.C. Not Connected

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (VS = 42V; VSS = 5V, Tj = 25°C; unless otherwise specified)

Symbol Parameter Test Conditions Min. Typ. Max. Unit

VS Supply Voltage (pin 4) Operative Condition VIH +2.5 46 V

VSS Logic Supply Voltage (pin 9) 4.5 5 7 V

IS Quiescent Supply Current (pin 4) Ven = H; IL = 0 Vi = L Vi = H

1350

2270

mAmA

Ven = L Vi = X 4 mA

ISS Quiescent Current from VSS (pin 9) Ven = H; IL = 0 Vi = L Vi = H

247

3612

mAmA

Ven = L Vi = X 6 mA

ViL Input Low Voltage(pins 5, 7, 10, 12)

–0.3 1.5 V

ViH Input High Voltage(pins 5, 7, 10, 12)

2.3 VSS V

IiL Low Voltage Input Current(pins 5, 7, 10, 12)

Vi = L –10 µA

IiH High Voltage Input Current(pins 5, 7, 10, 12)

Vi = H ≤ VSS –0.6V 30 100 µA

Ven = L Enable Low Voltage (pins 6, 11) –0.3 1.5 V

Ven = H Enable High Voltage (pins 6, 11) 2.3 VSS V

Ien = L Low Voltage Enable Current(pins 6, 11)

Ven = L –10 µA

Ien = H High Voltage Enable Current(pins 6, 11)

Ven = H ≤ VSS –0.6V 30 100 µA

VCEsat (H) Source Saturation Voltage IL = 1AIL = 2A

0.95 1.352

1.72.7

VV

VCEsat (L) Sink Saturation Voltage IL = 1A (5)IL = 2A (5)

0.85 1.21.7

1.62.3

VV

VCEsat Total Drop IL = 1A (5)IL = 2A (5)

1.80 3.24.9

VV

Vsens Sensing Voltage (pins 1, 15) –1 (1) 2 V

L298

3/13

Figure 1 : Typical Saturation Voltage vs. Output Current.

Figure 2 : Switching Times Test Circuits.

Note : For INPUT Switching, set EN = HFor ENABLE Switching, set IN = H

1) 1)Sensing voltage can be –1 V for t ≤ 50 µsec; in steady state Vsens min ≥ – 0.5 V.2) See fig. 2.3) See fig. 4.4) The load must be a pure resistor.

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)

Symbol Parameter Test Conditions Min. Typ. Max. Unit

T1 (Vi) Source Current Turn-off Delay 0.5 Vi to 0.9 IL (2); (4) 1.5 µs

T2 (Vi) Source Current Fall Time 0.9 IL to 0.1 IL (2); (4) 0.2 µs

T3 (Vi) Source Current Turn-on Delay 0.5 Vi to 0.1 IL (2); (4) 2 µs

T4 (Vi) Source Current Rise Time 0.1 IL to 0.9 IL (2); (4) 0.7 µs

T5 (Vi) Sink Current Turn-off Delay 0.5 Vi to 0.9 IL (3); (4) 0.7 µs

T6 (Vi) Sink Current Fall Time 0.9 IL to 0.1 IL (3); (4) 0.25 µs

T7 (Vi) Sink Current Turn-on Delay 0.5 Vi to 0.9 IL (3); (4) 1.6 µs

T8 (Vi) Sink Current Rise Time 0.1 IL to 0.9 IL (3); (4) 0.2 µs

fc (Vi) Commutation Frequency IL = 2A 25 40 KHz

T1 (Ven) Source Current Turn-off Delay 0.5 Ven to 0.9 IL (2); (4) 3 µs

T2 (Ven) Source Current Fall Time 0.9 IL to 0.1 IL (2); (4) 1 µs

T3 (Ven) Source Current Turn-on Delay 0.5 Ven to 0.1 IL (2); (4) 0.3 µs

T4 (Ven) Source Current Rise Time 0.1 IL to 0.9 IL (2); (4) 0.4 µs

T5 (Ven) Sink Current Turn-off Delay 0.5 Ven to 0.9 IL (3); (4) 2.2 µs

T6 (Ven) Sink Current Fall Time 0.9 IL to 0.1 IL (3); (4) 0.35 µs

T7 (Ven) Sink Current Turn-on Delay 0.5 Ven to 0.9 IL (3); (4) 0.25 µs

T8 (Ven) Sink Current Rise Time 0.1 IL to 0.9 IL (3); (4) 0.1 µs

L298

4/13

Figure 3 : Source Current Delay Times vs. Input or Enable Switching.

Figure 4 : Switching Times Test Circuits.

Note : For INPUT Switching, set EN = HFor ENABLE Switching, set IN = L

L298

5/13

Figure 5 : Sink Current Delay Times vs. Input 0 V Enable Switching.

Figure 6 : Bidirectional DC Motor Control.

L = Low H = High X = Don’t care

Inputs Function

Ven = H C = H ; D = L Forward

C = L ; D = H Reverse

C = D Fast Motor Stop

Ven = L C = X ; D = X Free RunningMotor Stop

L298

6/13

Figure 7 : For higher currents, outputs can be paralleled. Take care to parallel channel 1 with channel 4 and channel 2 with channel 3.

APPLICATION INFORMATION (Refer to the block diagram)1.1. POWER OUTPUT STAGE

The L298 integrates two power output stages (A ; B).The power output stage is a bridge configurationand its outputs can drive an inductive load in com-mon or differenzial mode, depending on the state ofthe inputs. The current that flows through the loadcomes out from the bridge at the sense output : anexternal resistor (RSA ; RSB.) allows to detect the in-tensity of this current.

1.2. INPUT STAGE

Each bridge is driven by means of four gates the in-put of which are In1 ; In2 ; EnA and In3 ; In4 ; EnB.The In inputs set the bridge state when The En inputis high ; a low state of the En input inhibits the bridge.All the inputs are TTL compatible.

2. SUGGESTIONS

A non inductive capacitor, usually of 100 nF, mustbe foreseen between both Vs and Vss, to ground,as near as possible to GND pin. When the large ca-pacitor of the power supply is too far from the IC, asecond smaller one must be foreseen near theL298.

The sense resistor, not of a wire wound type, mustbe grounded near the negative pole of Vs that mustbe near the GND pin of the I.C.

Each input must be connected to the source of thedriving signals by means of a very short path.

Turn-On and Turn-Off : Before to Turn-ON the Sup-ply Voltage and before to Turn it OFF, the Enable in-put must be driven to the Low state.

3. APPLICATIONS

Fig 6 shows a bidirectional DC motor control Sche-matic Diagram for which only one bridge is needed.The external bridge of diodes D1 to D4 is made byfour fast recovery elements (trr ≤ 200 nsec) thatmust be chosen of a VF as low as possible at theworst case of the load current.

The sense output voltage can be used to control thecurrent amplitude by chopping the inputs, or to pro-vide overcurrent protection by switching low the en-able input.

The brake function (Fast motor stop) requires thatthe Absolute Maximum Rating of 2 Amps mustnever be overcome.

When the repetitive peak current needed from theload is higher than 2 Amps, a paralleled configura-tion can be chosen (See Fig.7).

An external bridge of diodes are required when in-ductive loads are driven and when the inputs of theIC are chopped ; Shottky diodes would be preferred.

L298

7/13

This solution can drive until 3 Amps In DC operationand until 3.5 Amps of a repetitive peak current.

On Fig 8 it is shown the driving of a two phase bipolarstepper motor ; the needed signals to drive the in-puts of the L298 are generated, in this example,from the IC L297.

Fig 9 shows an example of P.C.B. designed for theapplication of Fig 8.

Fig 10 shows a second two phase bipolar steppermotor control circuit where the current is controlledby the I.C. L6506.

Figure 8 : Two Phase Bipolar Stepper Motor Circuit.

This circuit drives bipolar stepper motors with winding currents up to 2 A. The diodes are fast 2 A types.

RS1 = RS2 = 0.5 Ω

D1 to D8 = 2 A Fast diodes VF ≤ 1.2 V @ I = 2 Atrr ≤ 200 ns

L298

8/13

Figure 9 : Suggested Printed Circuit Board Layout for the Circuit of fig. 8 (1:1 scale).

Figure 10 : Two Phase Bipolar Stepper Motor Control Circuit by Using the Current Controller L6506.

RR and Rsense depend from the load current

L298

9/13

Multiwatt15 V

DIM.mm inch

MIN. TYP. MAX. MIN. TYP. MAX.

A 5 0.197

B 2.65 0.104

C 1.6 0.063

D 1 0.039

E 0.49 0.55 0.019 0.022

F 0.66 0.75 0.026 0.030

G 1.02 1.27 1.52 0.040 0.050 0.060

G1 17.53 17.78 18.03 0.690 0.700 0.710

H1 19.6 0.772

H2 20.2 0.795

L 21.9 22.2 22.5 0.862 0.874 0.886

L1 21.7 22.1 22.5 0.854 0.870 0.886

L2 17.65 18.1 0.695 0.713

L3 17.25 17.5 17.75 0.679 0.689 0.699

L4 10.3 10.7 10.9 0.406 0.421 0.429

L7 2.65 2.9 0.104 0.114

M 4.25 4.55 4.85 0.167 0.179 0.191

M1 4.63 5.08 5.53 0.182 0.200 0.218

S 1.9 2.6 0.075 0.102

S1 1.9 2.6 0.075 0.102

Dia1 3.65 3.85 0.144 0.152

OUTLINE ANDMECHANICAL DATA

L298

10/13

DIM.mm inch


A 5 0.197

B 2.65 0.104

C 1.6 0.063

E 0.49 0.55 0.019 0.022

F 0.66 0.75 0.026 0.030

G 1.14 1.27 1.4 0.045 0.050 0.055

G1 17.57 17.78 17.91 0.692 0.700 0.705

H1 19.6 0.772

H2 20.2 0.795

L 20.57 0.810

L1 18.03 0.710

L2 2.54 0.100

L3 17.25 17.5 17.75 0.679 0.689 0.699

L4 10.3 10.7 10.9 0.406 0.421 0.429

L5 5.28 0.208

L6 2.38 0.094

L7 2.65 2.9 0.104 0.114

S 1.9 2.6 0.075 0.102

S1 1.9 2.6 0.075 0.102

Dia1 3.65 3.85 0.144 0.152

Multiwatt15 H


L298

11/13

JEDEC MO-166

PowerSO20

e

a2 A

E

a1

PSO20MEC

DETAIL A

T

D

1

1120

E1E2

h x 45

DETAIL Alead

sluga3

S

Gage Plane0.35

L

DETAIL B

R

DETAIL B

(COPLANARITY)

G C

- C -

SEATING PLANE

e3

b

c

NN

H

BOTTOM VIEW

E3

D1

DIM.mm inch


A 3.6 0.142

a1 0.1 0.3 0.004 0.012

a2 3.3 0.130

a3 0 0.1 0.000 0.004

b 0.4 0.53 0.016 0.021

c 0.23 0.32 0.009 0.013

D (1) 15.8 16 0.622 0.630

D1 9.4 9.8 0.370 0.386

E 13.9 14.5 0.547 0.570

e 1.27 0.050

e3 11.43 0.450

E1 (1) 10.9 11.1 0.429 0.437

E2 2.9 0.114

E3 5.8 6.2 0.228 0.244

G 0 0.1 0.000 0.004

H 15.5 15.9 0.610 0.626

h 1.1 0.043

L 0.8 1.1 0.031 0.043

N 10 (max.)

S

T 10 0.394(1) "D and F" do not include mold flash or protrusions.- Mold flash or protrusions shall not exceed 0.15 mm (0.006").- Critical dimensions: "E", "G" and "a3"


8 (max.)

10

L298

12/13

Information furnished is believed to be accurate and reliable. However, STMicroelectronics assumes no responsibility for the conse-quences of use of such information nor for any infringement of patents or other rights of third parties which may result from its use. Nolicense is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of STMicroelectronics. Specification mentioned in thispublication are subject to change without notice. This publication supersedes and replaces all information previously supplied. STMi-croelectronics products are not authorized for use as critical components in life support devices or systems without express writtenapproval of STMicroelectronics.

The ST logo is a registered trademark of STMicroelectronics© 2000 STMicroelectronics – Printed in Italy – All Rights Reserved

STMicroelectronics GROUP OF COMPANIESAustralia - Brazil - China - Finland - France - Germany - Hong Kong - India - Italy - Japan - Malaysia - Malta - Morocco -

Singapore - Spain - Sweden - Switzerland - United Kingdom - U.S.A.http://www.st.com

L298

13/13

Wiper Motor -WD1160/1160-B

12VDC and 24VDC Available Aluminum Diecasting Gearbox

Rolled Steel Housing Construction

Dual Speed Design

Dynamically Balanced Rotor

Mechanical

WD1160 WD1160-B

---BLK High Speed, ---RED Low Speed

Performance Data at Rated 12V DC

Rated

Type No-Load

Speed Speed

rpm

Current

A

Torque

N.m

Peak Torque

N.m

L1

mm

L2

mm

WD1160 40

31

28

24

5.6

4.8

5.2

7

8.5

10 182 225

WD1160-B 40.5

27

28

21.5

5.8

6.3

6.5

13.2

10

15 199 235

http://www.china-electricmotor.com

Wiper Motor –WD21100/21100-B



Dual Speed Design


Mechanical

WD11100

---BLK High Speed, ---RED Low Speed


Rated

Type No-Load

Speed Speed

rpm

Current

A

Torque

N.m

Peak Torque

N.m

L1

mm

L2

mm

WD21100 38

25

25

19

10

5.7

12.5

13

20

20 223.5 276.5

WD21100-B 37

23

25

15

9.7

7.8

12

16

20

20 235 288


Wiper Motor –WD3150/3250




Mechanical







Mechanical







Mechanical

Performance

Data at Rated 24V DC






Mechanical



© Parallax, Inc. • PING)))TM Ultrasonic Distance Sensor (#28015) • v1.3 6/13/2006 Page 1 of 13

599 Menlo Drive, Suite 100 Rocklin, California 95765, USA Office: (916) 624-8333 Fax: (916) 624-8003

General: [email protected] Technical: [email protected] Web Site: www.parallax.com Educational: www.stampsinclass.com

PING)))™ Ultrasonic Distance Sensor (#28015) The Parallax PING))) ultrasonic distance sensor provides precise, non-contact distance measurements from about 2 cm (0.8 inches) to 3 meters (3.3 yards). It is very easy to connect to BASIC Stamp® or Javelin Stamp microcontrollers, requiring only one I/O pin. The PING))) sensor works by transmitting an ultrasonic (well above human hearing range) burst and providing an output pulse that corresponds to the time required for the burst echo to return to the sensor. By measuring the echo pulse width the distance to target can easily be calculated. Features

• Supply Voltage – 5 VDC • Supply Current – 30 mA typ; 35 mA max • Range – 2 cm to 3 m (0.8 in to 3.3 yrds) • Input Trigger – positive TTL pulse, 2 uS min, 5 µs typ. • Echo Pulse – positive TTL pulse, 115 uS to 18.5 ms • Echo Hold-off – 750 µs from fall of Trigger pulse • Burst Frequency – 40 kHz for 200 µs • Burst Indicator LED shows sensor activity • Delay before next measurement – 200 µs • Size – 22 mm H x 46 mm W x 16 mm D (0.84 in x 1.8 in x 0.6 in)

Dimensions


Pin Definitions GND Ground (Vss) 5 V 5 VDC (Vdd) SIG Signal (I/O pin)

The PING))) sensor has a male 3-pin header used to supply power (5 VDC), ground, and signal. The header allows the sensor to be plugged into a solderless breadboard, or to be located remotely through the use of a standard servo extender cable (Parallax part #805-00002). Standard connections are show in the diagram to the right. Quick-Start Circuit This circuit allows you to quickly connect your PING))) sensor to a BASIC Stamp® 2 via the Board of Education® breadboard area. The PING))) module’s GND pin connects to Vss, the 5 V pin connects to Vdd, and the SIG pin connects to I/O pin P15. This circuit will work with the example program Ping_Demo.BS2 listed on page 7.

Servo Cable and Port Cautions If you want to connect your PING))) sensor to a Board of Education using a servo extension cable, follow these steps:

1. When plugging the cable onto the PING))) sensor, connect Black to GND, Red to 5 V, and White to SIG.

2. Check to see if your Board of Education servo ports have a jumper, as shown at right.

3. If your Board of Education servo ports have a jumper, set it to Vdd as shown.

4. If your Board of Education servo ports do not have a jumper, do not use them with the PING))) sensor. These ports only provide Vin, not Vdd, and this may damage your PING))) sensor. Go to the next step.

5. Connect the servo cable directly to the breadboard with a 3-pin header. Then, use jumper wires to connect Black to Vss, Red to Vdd, and White to I/O pin P15.

Board of Education Servo Port Jumper, Set to Vdd


Theory of Operation The PING))) sensor detects objects by emitting a short ultrasonic burst and then "listening" for the echo. Under control of a host microcontroller (trigger pulse), the sensor emits a short 40 kHz (ultrasonic) burst. This burst travels through the air at about 1130 feet per second, hits an object and then bounces back to the sensor. The PING))) sensor provides an output pulse to the host that will terminate when the echo is detected, hence the width of this pulse corresponds to the distance to the target.

Test Data The test data on the following pages is based on the PING))) sensor, tested in the Parallax lab, while connected to a BASIC Stamp microcontroller module. The test surface was a linoleum floor, so the sensor was elevated to minimize floor reflections in the data. All tests were conducted at room temperature, indoors, in a protected environment. The target was always centered at the same elevation as the PING))) sensor.


Test 1 Sensor Elevation: 40 in. (101.6 cm) Target: 3.5 in. (8.9 cm) diameter cylinder, 4 ft. (121.9 cm) tall – vertical orientation


Test 2 Sensor Elevation: 40 in. (101.6 cm) Target: 12 in. x 12 in. (30.5 cm x 30.5 cm) cardboard, mounted on 1 in. (2.5 cm) pole target positioned parallel to backplane of sensor


Program Example: BASIC Stamp 2 Microcontroller The following program demonstrates the use of the PING))) sensor with the BASIC Stamp 2 microcontroller. Any model of BASIC Stamp 2 module will work with this program as conditional compilation techniques are used to make adjustments based on the module that is connected. The heart of the program is the Get_Sonar subroutine. This routine starts by making the output bit of the selected IO pin zero – this will cause the successive PULSOUT to be low-high-low as required for triggering the PING))) sensor. After the trigger pulse falls the sensor will wait about 200 microseconds before transmitting the ultrasonic burst. This allows the BS2 to load and prepare the next instruction. That instruction, PULSIN, is used to measure the high-going pulse that corresponds to the distance to the target object. The raw return value from PULSIN must be scaled due to resolution differences between the various members of the BS2 family. After the raw value is converted to microseconds, it is divided by two in order to remove the "return trip" of the echo pulse. The value now held in rawDist is the distance to the target in microseconds. Conversion from microseconds to inches (or centimeters) is now a simple matter of math. The generally-accepted value for the speed-of-sound is 1130 feet per second. This works out to 13,560 inches per second or one inch in 73.746 microseconds. The question becomes, how do we divide our pulse measurement value by the floating-point number 73.746? Another way to divide by 73.746 is to multiply by 0.01356. For new BASIC Stamp users this may seem a dilemma but in fact there is a special operator, **, that allows us to do just that. The ** operator has the affect of multiplying a value by units of 1/65,536. To find the parameter for ** then, we simply multiply 0.01356 by 65,536; the result is 888.668 (we'll round up to 889). Conversion to centimeters uses the same process and the result of the program is shown below:


' ========================================================================= ' ' File....... Ping_Demo.BS2 ' Purpose.... Demo Code for Parallax PING))) Sonar Sensor ' Author..... Parallax, Inc. ' E-mail..... [email protected] ' Started.... ' Updated.... 08 JUN 2005 ' ' $STAMP BS2 ' $PBASIC 2.5 ' ' ========================================================================= ' -----[ Program Description ]--------------------------------------------- ' ' This program demonstrates the use of the Parallax PING))) sensor and then ' converting the raw measurement to English (inches) and Metric (cm) units. ' ' Sonar Math: ' ' At sea level sound travels through air at 1130 feet per second. This ' equates to 1 inch in 73.746 uS, or 1 cm in 29.034 uS). ' ' Since the PING))) sensor measures the time required for the sound wave to ' travel from the sensor and back. The result -- after conversion to ' microseconds for the BASIC Stamp module in use -- is divided by two to ' remove the return portion of the echo pulse. The final raw result is ' the duration from the front of the sensor to the target in microseconds. ' -----[ I/O Definitions ]------------------------------------------------- Ping PIN 15 ' -----[ Constants ]------------------------------------------------------- #SELECT $STAMP #CASE BS2, BS2E Trigger CON 5 ' trigger pulse = 10 uS Scale CON $200 ' raw x 2.00 = uS #CASE BS2SX, BS2P, BS2PX Trigger CON 13 Scale CON $0CD ' raw x 0.80 = uS #CASE BS2PE Trigger CON 5 Scale CON $1E1 ' raw x 1.88 = uS #ENDSELECT RawToIn CON 889 ' 1 / 73.746 (with **) RawToCm CON 2257 ' 1 / 29.034 (with **) IsHigh CON 1 ' for PULSOUT IsLow CON 0


' -----[ Variables ]------------------------------------------------------- rawDist VAR Word ' raw measurement inches VAR Word cm VAR Word ' -----[ Initialization ]-------------------------------------------------- Reset: DEBUG CLS, "Parallax PING))) Sonar", CR, ' setup report screen "======================", CR, CR, "Time (uS)..... ", CR, "Inches........ ", CR, "Centimeters... " ' -----[ Program Code ]---------------------------------------------------- Main: DO GOSUB Get_Sonar ' get sensor value inches = rawDist ** RawToIn ' convert to inches cm = rawDist ** RawToCm ' convert to centimeters DEBUG CRSRXY, 15, 3, ' update report screen DEC rawDist, CLREOL, CRSRXY, 15, 4, DEC inches, CLREOL, CRSRXY, 15, 5, DEC cm, CLREOL PAUSE 100 LOOP END ' -----[ Subroutines ]----------------------------------------------------- ' This subroutine triggers the PING))) sonar sensor and measures ' the echo pulse. The raw value from the sensor is converted to ' microseconds based on the Stamp module in use. This value is ' divided by two to remove the return trip -- the result value is ' the distance from the sensor to the target in microseconds. Get_Sonar: Ping = IsLow ' make trigger 0-1-0 PULSOUT Ping, Trigger ' activate sensor PULSIN Ping, IsHigh, rawDist ' measure echo pulse rawDist = rawDist */ Scale ' convert to uS rawDist = rawDist / 2 ' remove return trip RETURN


Program Example: BASIC Stamp 1 Microcontroller ' ========================================================================= ' ' File....... Ping_Demo.BS1 ' Purpose.... Demo Code for Parallax PING))) Sonar Sensor ' Author..... Parallax, Inc. ' E-mail..... [email protected] ' Started.... ' Updated.... 06 JUN 2006 ' ' $STAMP BS1 ' $PBASIC 1.0 ' ' ========================================================================= ' -----[ Program Description ]--------------------------------------------- ' ' This program demonstrates the use of the Parallax PING))) sensor and then ' converting the raw measurement to English (inches) and Metric (cm) units. ' ' Sonar Math: ' ' At sea level sound travels through air at 1130 feet per second. This ' equates to 1 inch in 73.746 uS, or 1 cm in 29.034 uS). ' ' Since the PING))) sensor measures the time required for the sound wave to ' travel from the sensor and back. The result -- after conversion to ' microseconds for the BASIC Stamp module in use -- is divided by two to ' remove the return portion of the echo pulse. The final raw result is ' the duration from the front of the sensor to the target in microseconds. ' -----[ I/O Definitions ]------------------------------------------------- SYMBOL Ping = 7 ' -----[ Constants ]------------------------------------------------------- SYMBOL Trigger = 1 ' 10 uS trigger pulse SYMBOL Scale = 10 ' raw x 10.00 = uS SYMBOL RawToIn = 889 ' 1 / 73.746 (with **) SYMBOL RawToCm = 2257 ' 1 / 29.034 (with **) SYMBOL IsHigh = 1 ' for PULSOUT SYMBOL IsLow = 0 ' -----[ Variables ]------------------------------------------------------- SYMBOL rawDist = W1 ' raw measurement SYMBOL inches = W2 SYMBOL cm = W3


' -----[ Program Code ]---------------------------------------------------- Main: GOSUB Get_Sonar ' get sensor value inches = rawDist ** RawToIn ' convert to inches cm = rawDist ** RawToCm ' convert to centimeters DEBUG CLS ' report DEBUG "Time (uS)..... ", #rawDist, CR DEBUG "Inches........ ", #inches, CR DEBUG "Centimeters... ", #cm PAUSE 500 GOTO Main END ' -----[ Subroutines ]----------------------------------------------------- ' This subroutine triggers the PING))) sonar sensor and measures ' the echo pulse. The raw value from the sensor is converted to ' microseconds based on the Stamp module in use. This value is ' divided by two to remove the return trip -- the result value is ' the distance from the sensor to the target in microseconds. Get_Sonar: LOW Ping ' make trigger 0-1-0 PULSOUT Ping, Trigger ' activate sensor PULSIN Ping, IsHigh, rawDist ' measure echo pulse rawDist = rawDist * Scale ' convert to uS rawDist = rawDist / 2 ' remove return trip RETURN

Program Example: Javelin Stamp Microcontroller This class file implements several methods for using the PING))) sensor: package stamp.peripheral.sensor; import stamp.core.*; /** * This class provides an interface to the Parallax PING))) ultrasonic * range finder module. * * Usage: * <code> * Ping range = new Ping(CPU.pin0); // trigger and echo on P0 * </code> * * Detailed documentation for the PING))) Sensor can be found at: * http://www.parallax.com/detail.asp?product_id=28015 * * * @version 1.0 03 FEB 2005 */ public final class Ping private int ioPin; /** * Creates PING))) range finder object * * @param ioPin PING))) trigger and echo return pin */ public Ping (int ioPin) this.ioPin = ioPin; /** * Returns raw distance value from the PING))) sensor. * * @return Raw distance value from PING))) */ public int getRaw() int echoRaw = 0; CPU.writePin(ioPin, false); // setup for high-going pulse CPU.pulseOut(1, ioPin); // send trigger pulse echoRaw = CPU.pulseIn(2171, ioPin, true); // measure echo return // return echo pulse if in range; zero if out-of-range return (echoRaw < 2131) ? echoRaw : 0;


/* * The PING))) returns a pulse width of 73.746 uS per inch. Since the * Javelin pulseIn() round-trip echo time is in 8.68 uS units, this is the * same as a one-way trip in 4.34 uS units. Dividing 73.746 by 4.34 we * get a time-per-inch conversion factor of 16.9922 (x 0.058851). * * Values to derive conversion factors are selected to prevent roll-over * past the 15-bit positive values of Javelin Stamp integers. */ /** * @return PING))) distance value in inches */ public int getIn() return (getRaw() * 3 / 51); // raw * 0.058824 /** * @return PING))) distance value in tenths of inches */ public int getIn10() return (getRaw() * 3 / 5); // raw / 1.6667 /* * The PING))) returns a pulse width of 29.033 uS per centimeter. As the * Javelin pulseIn() round-trip echo time is in 8.68 uS units, this is the * same as a one-way trip in 4.34 uS units. Dividing 29.033 by 4.34 we * get a time-per-centimeter conversion factor of 6.6896. * * Values to derive conversion factors are selected to prevent roll-over * past the 15-bit positive values of Javelin Stamp integers. */ /** * @return PING))) distance value in centimeters */ public int getCm() return (getRaw() * 3 / 20); // raw / 6.6667 /** * @return PING))) distance value in millimeters */ public int getMm() return (getRaw() * 3 / 2); // raw / 0.6667 This simple demo illustrates the use of the PING))) ultrasonic range finder class with the Javelin Stamp:


import stamp.core.*; import stamp.peripheral.sensor.Ping; public class testPing public static final char HOME = 0x01; public static void main() Ping range = new Ping(CPU.pin0); StringBuffer msg = new StringBuffer(); int distance; while (true) // measure distance to target in inches distance = range.getIn(); // create and display measurement message msg.clear(); msg.append(HOME); msg.append(distance); msg.append(" \" \n"); System.out.print(msg.toString()); // wait 0.5 seconds between readings CPU.delay(5000);

tugas akhir pengontrolan kecepatan motor · pdf filepengontrolan motor dc menggunakan pwm 8...

Documents