Teknik Elektro: Laporan Akhir 2 Percobaan 3

DAFTAR ISI

1. tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

1. Memahami prinsip kerja ADC pada arduino

2. mendesain rangkaian menggunakan arduino yang terhubung kr potensiometer

2. Alat dan Bahan [KEMBALI]

a) alat

Power Supply

b) Bahan

Potensiometer

Motor DC

c) Komponen Lainnya

1. Mikrokontroler

Arduino Uno

2. Driver Motor

Driver Motor L293D

3. Dasar Teori [KEMBALI]

A. Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.

Simbol dan bentuk Potensiometer dapat dilihat pada gambar 9 berikut.

Gambar 9. Bentuk dan Simbol Potensiometer

Jenis Potensiometer:

1. Potensiometer Slider

Potensiometer geser, atau pot geser, dirancang untuk mengubah nilai resistansi kontaknya dengan gerakan linier dan dengan demikian terdapat hubungan linier antara posisi kontak penggeser dan resistansi output.

Gambar 10. Potensiometer Geser

2. Potensiometer Rotary

Potensiometer putar (tipe yang paling umum) memvariasikan nilai resistifnya sebagai hasil dari pergerakan sudut. Memutar kenop atau dial yang terpasang pada poros menyebabkan penyeka internal menyapu sekitar elemen resistif melengkung. Penggunaan potensiometer putar yang paling umum adalah pot kontrol volume.

Gambar 11. Potensiometer Rotary

3. Potensiometer Trimmer

Potensiometer preset atau trimmer adalah potensiometer tipe "set-and-forget" kecil yang memungkinkan penyesuaian yang sangat halus atau sesekali mudah dilakukan ke rangkaian, (misalnya untuk kalibrasi). Potensiometer preset putar satu putaran adalah versi mini dari variabel resistor standar yang dirancang untuk dipasang langsung pada papan rangkaian tercetak dan disesuaikan dengan menggunakan obeng berbilah kecil atau alat plastik serupa.

Gambar 12. Potensiometer Trimmer atau Preset

B. Motor DC

Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct- unidirectional. Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

Gambar 17. Rumus Kecepatan Putar Motor DC

Simbol Motor DC

Gambar 18. Simbol Motor DC

Motor DC tersusun dari dua bagian yaitu bagian diam (stator) dan bagian bergerak (rotor). Stator motor arus searah adalah badan motor atau kutub magnet (sikat-sikat), sedangkan yang termasuk rotor adalah jangkar lilitanya. Pada motor, kawat penghantar listrik yang bergerak tersebut pada dasarnya merupakan lilitan yang berbentuk persegi panjang yang disebut kumparan.

Prinsip Kerja Motor DC

Gambar 19. Prinsip Kerja Motor DC

Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet serba sama dengan kedudukan sisi aktif AD dan CB yang terletak tepat lurus arah fluks magnet. Sedangkan sisi AB dan DC ditahan pada bagian tengahnya, sehingga apabila sisi AD dan CB berputar karena adanya gaya lorentz, maka kumparan ABCD akan berputar.

Hasil perkalian gaya dengan jarak pada suatu titik tertentu disebut momen, sisi aktif AD dan CB akan berputar pada porosnya karena pengaruh momen putar (T). Setiap sisi kumparan aktif AD dan CB pada gambar diatas akan mengalami momen putar sebesar :

T = F.r

Dimana :

T = momen putar (Nm) F = gaya tolak (newton)

r = jarak sisi kumparan pada sumbu putar (meter)

Pada daerah dibawah kutub-kutub magnet besarnya momen putar tetap karena besarnya gaya lorentz. Hal ini berarti bahwa kedudukan garis netral sisi sisi kumparan akan berhenti berputar. Supaya motor dapat berputar terus dengan baik, maka perlu ditambah jumlah kumparan yang digunakan. Kumparan- kumparan harus diletakkan sedemikian rupa sehingga momen putar yang dialami setiap sisi kumparan akan saling membantu dan menghasilkan putaran yang baik. Dengan pertimbangan teknis, maka kumparan-kumparan yang berputar tersebut dililitkan pada suatu alat yang disebut jangkar, sehingga lilitan kumparan itupun disebut lilitan jangkar. Struktur Motor DC dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 20. Struktur Motor DC

C. Arduino Uno

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.

Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :

Arduino Uno

Bagian-bagian arduino uno:

-Power USB

Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

-Power jack

Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

-Crystal Oscillator

Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

-Reset

Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

-Digital Pins I / O

Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

-Analog Pins

Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

-LED Power Indicator

Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.

Bagian - bagian pendukung:

-RAM

RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory).

-ROM

ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

Block Diagram Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO

Adapun block diagram mikrokontroler ATMega 328P dapat dilihat pada gambar berikut:

Block diagram dapat digunakan untuk memudahkan / memahami bagaimana kinerja dari mikrokontroler ATMega 328P.

Pin-pin ATMega 328P:

Rangkaian Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO

b) Driver Motor L293D

IC L293D adalah IC yang didesain khusus sebagai driver motor DC dan dapat dikendalikan dengan rangkaian TTL maupun mikrokontroler. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat dihubungkan ke ground maupun ke sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam 1 unit chip IC L293D terdiri dari 4 buah driver motor DC yang berdiri sendiri sendiri dengan kemampuan mengalirkan arus 1 Ampere tiap drivernya. Sehingga dapat digunakan untuk membuat driver H-bridge untuk 2 buah motor DC. Konstruksi pin driver motor DC IC l293D adalah sebagai berikut.

Konstruksi Pin Driver Motor DC IC L293D

Fungsi Pin Driver Motor DC IC L293D

· 1. Pin EN (Enable, EN1.2, EN3.4) berfungsi untuk mengijinkan driver menerima perintah untuk menggerakan motor DC.

2. Pin In (Input, 1A, 2A, 3A, 4A) adalah pin input sinyal kendali motor DC

3. Pin Out (Output, 1Y, 2Y, 3Y, 4Y) adalah jalur output masing-masing driver yang dihubungkan ke motor DC

4. Pin VCC (VCC1, VCC2) adalah jalur input tegangan sumber driver motor DC, dimana VCC1 adalah jalur input sumber tegangan rangkaian kontrol dirver dan VCC2 adalah jalur input sumber tegangan untuk motor DC yang dikendalikan.

5. Pin GND (Ground) adalah jalu yang harus dihubungkan ke ground, pin GND ini ada 4 buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah pendingin kecil.

Feature Driver Motor DC IC L293D Driver motor DC IC L293D memiliki feature yang lengkap untuk sebuah driver motor DC sehingga dapat diaplikasikan dalam beberapa teknik driver motor DC dan dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa jenis motor DC. Feature yang dimiliki driver motor DC IC L293D sesuai dengan datasheet adalah sebagai berikut :

· - Wide Supply-Voltage Range: 4.5 V to 36 V

· - Separate Input-Logic Supply

· - Internal ESD Protection

· - Thermal Shutdown

· - High-Noise-Immunity Inputs

- Functionally Similar to SGS L293 and SGS L293D

· - Output Current 1 A Per Channel (600 mA for L293D)

· - Peak Output Current 2 A Per Channel (1.2 A for L293D)

· - Output Clamp Diodes for Inductive Transient Suppression (L293D)

Rangkaian Aplikasi Driver Motor DC IC L293D

Pada gambar driver IC L293D diatas adalah contoh aplikasi dari keempat unit driver motor DC yang dihubungkan secar berbeda sesuai dengan keinginan dan kebutuhan.

c) Pulse Width Modulation

PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.

Pada board Arduino Uno, pin yang bisa dimanfaatkan untuk PWM adalah pin yang diberi tanda tilde (~), yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan pin 11. Pin-pin tersebut merupakan pin yang bisa difungsikan untuk input analog atau output analog. Oleh sebab itu, jika akan menggunakan PWM pada pin ini, bisa dilakukan dengan perintah analogWrite();

PWM pada arduino bekerja pada frekuensi 500Hz, artinya 500 siklus/ketukan dalam satu detik. Untuk setiap siklus, kita bisa memberi nilai dari 0 hingga 255. Ketika kita memberikan angka 0, berarti pada pin tersebut tidak akan pernah bernilai 5 volt (pin selalu bernilai 0 volt). Sedangkan jika kita memberikan nilai 255, maka sepanjang siklus akan bernilai 5 volt (tidak pernah 0 volt). Jika kita memberikan nilai 127 (kita anggap setengah dari 0 hingga 255, atau 50% dari 255), maka setengah siklus akan bernilai 5 volt, dan setengah siklus lagi akan bernilai 0 volt. Sedangkan jika jika memberikan 25% dari 255 (1/4 * 255 atau 64), maka 1/4 siklus akan bernilai 5 volt, dan 3/4 sisanya akan bernilai 0 volt, dan ini akan terjadi 500 kali dalam 1 detik.

Siklus Sinyal PWM pada Arduino

d) Analog to Digital Converter

ADC atau Analog to Digital Converter merupakan salah satu perangkat elektronika yang digunakan sebagai penghubung dalam pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. Fungsi utama dari fitur ini adalah mengubah sinyal masukan yang masih dalam bentuk sinyal analog menjadi sinyal digital dengan bentuk kode-kode digital. Ada 2 faktor yang perlu diperhatikan pada proses kerja ADC yaitu kecepatan sampling dan resolusi.

Kecepatan sampling menyatakan seberapa sering perangkat mampu mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk sinyal digital dalam selang waktu yang tertentu. Biasa dinyatakan dalam sample per second (SPS). Sementara Resolusi menyatakan tingkat ketelitian yang dimilliki. Pada Arduino, resolusi yang dimiliki adalah 10 bit atau rentang nilai digital antara 0 - 1023. Dan pada Arduino tegangan referensi yang digunakan adalah 5 volt, hal ini berarti ADC pada Arduino mampu menangani sinyal analog dengan tegangan 0 - 5 volt.

Pada Arduino, menggunakan pin analog input yang diawali dengan kode A( A0- A5 pada Arduino Uno). Fungsi untuk mengambil data sinyal input analog menggunakan analogRead(pin);

4. Percobaan [KEMBALI]

A. Prosedur Percobaan

1. Pastikan semua supply dalam keadaan off
2. Hubungkan jumper seperti rangkaian dibawah
3. Buatlah listing program yang telah ada pada modul
4. Kemudian upload listing program pada proteus

5. Setelah itu jalankan program

6. Kemudian amati pergerakan motor ketika mengatur potensiometer

B. Prosedur Percobaan

Motor DC

Potensiometer

C. Gambar Rangkaian

D. Listing Program

int motor;

int output ;

void setup() //semua kode dalam fungsi ini dieksekusi

{

motor = 9;

pinMode (A0, INPUT); //Deklarasi pin A0 sebagai input

pinMode (motor, OUTPUT); //Motor sebagai output

}

void loop(){ //fungsi ini dijalankan berulang

int val = analogRead(A0); //Deklarasi A0 sebagai input lalu dimasukkan ke variabel var

byte pwm = map(val, 0, 1023, 0, 255); // Mengubah range 0-1024 menjadi 0-255 lalu dimasukkan ke variabel pwm

analogWrite(9,pwm); //Deklarasi output pwm pada pin 9

delay(100); //mendelay perulangan program selama 100 ms

}

E. Flowchart

5. Prinsip Kerja [KEMBALI]

Pada rangkaian ini arduino dihubungkan dengan potensiometer, dimana besar nilai potensio tersebut sebesar 10Kohm. dan pada kaki anoda dan katodanya dihubungkan ke sumber tegangan dan ground. Pada input digital pada arduino pin 9 dihubungkan ke motor. Yang nantinya pergerakan motor tersebut akan bergerak sesuai nilai potensio yang diberikan.

6. Video [KEMBALI]

7. Kondisi [KEMBALI]

Ukur pergerakan motor menggunakan potensiometer, apabila nilai potensiometer sebesar 5Kohm (50%)

8. Analisa [KEMBALI]

1. Apa pengaruh potensiometer terhadap kecepatan putaran motor?

Jawab:

Pada Potensiometer memiliki tahanan 10Kohm, pada rangkaian ketika potensiometer bernilai 5Kohm (50%) maka, motor akan bergerak Sedang. Jadi, motor akan bergerak cepat apabila potensiometer mencapai nilai 100%, begitupun sebaliknya. Jika tahanan semakin kecil maka arus yang terlepas ke motor akan semakin banyak dan pergerakan motor semakin cepat.

2. Jelaskan listing program bagian kondisi masing masing (tidak usah deklarasi variabel dan input output)

Jawab:

int motor;

int output ;

void setup()

{

motor = 9;

pinMode (A0, INPUT);

pinMode (motor, OUTPUT);

}

void loop(){

int val = analogRead(A0);

byte pwm = map(val, 0, 1023, 0, 255);

analogWrite(9,pwm);

delay(100);

}

(Pada listing program diatas, motor dihubungkan ke pin 9 pada arduino yang nantinya sebagai output dan pada pin 9 di deklarasi output pwm. Yang nantinya, Mengubah range 0-1024 menjadi 0-255 lalu dimasukkan ke variabel pwm. Dan pada program ini di beri delay selam 0,1 s. Pada program ini akan diulang secara trus menerus sesuai pada analogi void loop)

Teknik Elektro

Laporan Akhir 2 Percobaan 3