Post on 20-Jun-2015
1
BAB III
ANALISA DAN PERANCANGAN
III.1 Analisa Sistem Yang Sedang Berjalan
Untuk membuat interface sesuai dengan yang dibutuhkan, penulis
terlebih dahulu melakukan analisa terhadap sistem yang telah berlangsung pada
mobil penulis. Proses analisa ini dengan cara mengkaji cara kerja dan mengukur
keluaran pada masing – masing sensor, selain itu dilakukan juga pengukuran
secara real-time ketika mobil sedang digunakan untuk menguji tegangan pada saat
kondisi tertentu.
III.1.1 Coolant Temperature Sensor (ECT)
Coolant Temperature Sensor (ECT) terdapat pada jalur pendingin
di Intake Manifold, sensor ini mendeteksi perubahan suhu yang terjadi
pada cairan pendingin mesin atau radiator dengan memantau perubahan
tegangan yang terjadi pada sensor tersebut. Dimana setiap temperatur
cairan mengalami peningkatan maka tegangan pada sensor semakin
menurun.
Tegangan yang dihasilkan oleh ECT kemudian dikirimkan dan
diproses oleh ECU untuk mengatur campuran udara – bahan bakar dan
mengatur besarnya Idle Speed. Ketika mobil pertama dihidupkan dari
2
keadaan temperatur dingin, ECU memperkaya campuran udara – bahan
bakar untuk menjaga performa kendaraan dan seiring dengan
meningkatnya temperatur mesin campuran tersebut dikurangi sampai
tercapai suhu ideal kerja mesin yaitu sekitar 80 – 140 oC.
Gambar 3.1 : Coolant Temperature Sensor
Gambar 3.2 : Letak ECT
3
Gambar 3.3 : Proses Pengolahan Masukan ECT
Gambar 3.4 : Proses Setelah Penambahan Interface
Prosedur pengujian ECT adalah sebagai berikut :
1. Hubungkan kabel negatif Voltmeter kepada Ground, dan kabel
positif Voltmeter kepada pin nomor 18 dari ECU
4
2. Pada kondisi mesin menyala ukur tegangan pada pin 18 ECU
tersebut, apabila tegangan berkisar antara 0 – 3 volt berarti ECT
dalam keadaan normal.
3. Bandingkan hasil pengukuran dengan tabel hubungan suhu dan
tegangan dari manual, lalu bandingkan dengan hasil pengujian
sendiri menggunakan thermometer konvensional pada cairan
pendinginnya.
Tegangan Suhu
2,8 – 3 volt 20 – 30 oC
1,1 – 2,7 volt 40 – 70 oC
0 – 1 volt 80 – 164,118 oC
Tabel 3.1 : Tabel pembanding suhu dan tegangan
Gambar 3.5 : Pin ECU
III.1.2 Mass Air Flow Sensor (MAF)
Mass Air Flow Sensor (MAF) terletak pada saluran utama udara
yaitu tepat disamping kotak saringan udara menuju mesin. Sensor ini
5
menggunakan tipe hot wire element, ketika udara melewati MAF maka hot
wire tersebut berubah menjadi lebih dingin.
Perubahan suhu ini dirubah oleh modul MAF menjadi tegangan
yang kemudian dikirim kepada ECU untuk diolah dan dihitung jumlah
udara yang masuk menuju throttle body. Masukan dari MAF sensor ini
digunakan ECU untuk menentukan jumlah suplai bahan bakar.
Gambar 3.6 : MAF Sensor
Gambar 3.7 : Letak MAF Sensor
6
Gambar 3.8 : Proses Pengolahan MAF Sensor
Gambar 3.9 : Proses Setelah Penambahan Interface
Prosedur pemeriksaan untuk item ini adalah sebagai berikut :
1. Hubungkan kabel negatif Voltmeter kepada Ground, lalu
hubungkan kabel positif Voltmeter kepada pin nomor 16 dari
ECU.
2. Ukur tegangan yang terjadi pada pin tersebut, apabila terjadi
perubahan antara 0,8 – 3 volt pada saat mesin menyala maka
MAF berfungsi dengan baik.
3. Hasil perhitungan MAF ini dikalkulasikan dengan jumlah debit
udara yang masuk antara 0,8 - 3 Kg/cm2 sesuai dengan
tegangan yang diperoleh.
7
Gambar 3.10 : Pin ECU
III.1.3 Throttle Position Sensor (TPS)
Throttle Position Sensor (TPS) menggunakan sebuah
potensiometer yang membuat tegangan yang berbeda berdasarkan
besarnya sudut bukaan Throttle Valve. Sensor ini terletak pada Throttle
Body yang kemudian dipergunakan ECU untuk menghitung debit udara
yang masuk kedalam saluran Intake Manifold, debit udara ini digunakan
untuk menghitung keperluan suplai bahan bakar dan keadaan mobil
apakah sedang berakselerasi atau deselerasi.
Gambar 3.11 : Throttle Position Sensor
8
Gambar 3.12 : Letak TPS
Gambar 3.13 : Proses Pengolahan TPS
Gambar 3.14 : Proses Setelah Penambahan Interface
Prosedur pengukurannya yaitu sebagai berikut :
1. Hubungkan kabel negatif Voltmeter kepada Ground dan kabel
positif Voltmeter kepada pin nomor 20 pada ECU
9
2. Dengan kondisi mesin mati posisi kunci ON lihat perubahan
tegangan yang terjadi, apabila berkisar antara 0,45 – 5 volt
maka kondisi TPS normal
3. Sudut bukaan throttle dapat dihitung dengan perbandingan
antara tegangan dan sudut yaitu pada saat throttle tidak terbuka
tegangannya berkisar 0,45 – 0,55 volt, dan pada saat throttle
ditekan penuh atau sekitar 90o tegangannya berkisar antara 4 –
5 volt.
III.2 Perancangan dan Pembuatan Interface
Pada pembuatan interface ini terdiri dari pembuatan hardware dan
software, disini akan dijelaskan perancangan hardware dan software yang
meliputi :
1. Pembuatan sistem minimum
2. Pengkabelan input sensor
3. Pengkabelan LED
4. Pengkabelan LCD
5. Perhitungan pembanding tegangan dan output
6. Pembuatan software pada CodeVisionAVR
10
III.2.1 Konfigurasi Sistem Secara Umum
Blok diagram sistem keseluruhan yang akan dibuat pada interface
ini adalah sebagai berikut :
Gambar 3.15 : Blok Diagram Sistem
Dari Gambar 3.15 diatas dapat dijelaskan bahwa mikrokontroler
menerima masukan dari sensor – sensor yang berada pada mesin dengan
mencabangkan jalur masukan sensor ke ECU untuk kemudian diolah dan
hasilnya ditampilkan pada lcd, khusus untuk sensor temperatur selain
nilainya ditampilkan pada lcd juga diberikan led untuk informasi suhu
mesin ketika mobil sedang digunakan. Pada sistem ini ditambahkan led
karena ketika sedang mengemudi mata tidak selalu tertuju pada lcd, dan
11
untuk mengantisipasi terjadinya overheat tanpa disadari maka led akan
menginformasikan apabila suhu melampaui batas normalnya.
Blok diagram umum diatas memiliki bagian – bagian sebagai
berikut :
1. Mass Air Flow Sensor (MAF) sebagai masukan tekanan udara
yang masuk kedalam mesin
2. Throttle Position Sensor (TPS) sebagai masukan untuk
menghitung besarnya sudut bukaan TPS
3. Engine Coolant Temperature Sensor (ECT) sebagai masukan
temperatur cairan pendingin
4. Engine Control Unit (ECU) sebagai pusat pengaturan sistem
yang bekerja pada mesin
5. Mikrokontroler sebagai pusat pengaturan interface yang dibuat
6. LCD sebagai media penampil informasi yang diinginkan
7. LED sebagai media informasi suhu mesin memiliki dua warna
yaitu warna biru apabila mesin masih dingin dan kuning apabila
suhu mesin melampaui batas normalnya.
III.2.2 Perancangan Sistem Minimum dan Interfacing I/O
Sistem minimum ini merupakan sistem kontrol pusat dari seluruh
sistem kerja interface yang penulis buat, berbasis pada mikrokontroler
12
ATMega32. Berikut ini adalah konfigurasi tiap pin pada sistem minimum
yang penulis buat:
1. Port A dalam sistem ini digunakan sebagai masukan ADC
(Analog to Digital Converter) dari sensor – sensor pada mesin
yang dipergunakan sebagai sumber masukan yaitu Port A.1
untuk ECT, A.2 untuk MAF dan A.3 untuk TPS
2. Port B dalam sistem ini digunakan sebagai jalur untuk In-
System Programming (ISP)
3. Port C dalam sistem ini digunakan sebagai jalur keluaran led
yaitu Port C.0 untuk led start, C.1 untuk led suhu dingin dan
C.2 untuk led suhu panas
4. Port D dalam sistem ini digunakan sebagai jaur keluaran lcd
Gambar 3.16 : Sistem Minimum ATMega32
13
Gambar dibawah adalah rancangan dari sistem minimum beserta
pin – pin yang dipergunakan
Gambar 3.17 : Sistem Minimum yang Digunakan
III.2.3 Pembuatan Program dengan CodeVisionAVR
Dalam pembuatan program menggunakan CodeVisionAVR kita
diberikan fitur – fitur pendukung untuk pengaturan pemrograman,
diantaranya pengaturan pin I/O, LCD, ADC, IC yang digunakan dan lain
sebagainya. Tahapan pembuatan program untuk interface ini adalah
sebagai berikut :
14
1. Jalankan CodeVisionAVR
Gambar 3.18 : CodeVisionAVR
2. Buat Project baru dengan cara klik New -> Project lalu klik Ok
Gambar 3.19 : Project Baru
15
3. Kemudian muncul dialog pertanyaan apakah ingin
menggunakan CodeWizardAVR, pilih yes
Gambar 3.20 : Pilihan Penggunaan CodeWizardAVR
4. Atur chip dan clock yang digunakan
Gambar 3.21 : Setting Chip dan Clock yang digunakan
16
5. Atur Port yang akan digunakan, dalam pembuatan interface ini
penulis hanya menggunakan Port C untuk led, selebihnya
berada pada pengaturan lainnya.
Gambar 3.22 : Setting Port C sebagai output
6. Setting lcd pada Port D
Gambar 3.23 : Setting LCD
17
7. Setting ADC pada chip
Gambar 3.24 : Setting ADC
8. Pilih File -> Generate, Save and Exit
Gambar 3.25 : Simpan dan Buat Program
18
9. Simpan ketiga file dengan nama yang sama
(a)
(b)
19
(c)
Gambar 3.26 (a), (b) dan (c) : Simpan File
10. Mulai membuat program, listing program yang dibuat penulis
dapat dilihat pada bagian lampiran
Gambar 3.27 : Mulai Pemrograman
20
11. Setelah selesai menulis program, lakukan proses kompilasi
dengan cara klik Project -> Compile.
Gambar 3.28 : Kompilasi Program
Ketika proses kompilasi telah selesai akan muncul informasi
sebagai berikut :
Gambar 3.29 : Informasi Kompilasi
21
12. Setelah program selesai dibuat, program harus dimasukan
kedalam IC mikrokontroler. Untuk men-download program
yang telah dibuat tersebut diperlukan sebuah alat yang disebut
ISP atau In-System Programmer. Penulis membuat ISP Kanda
System STK200+ yang ditunjukan pada gambar dibawah.
Gambar 3.28 : ISP Kanda System STK200+
13. Sebelum melakukan proses download kepada mikrokontroler,
bagian programmer pada CodeVision harus diatur terlebih
dahulu dengan pilih menu Setting -> Programmer
22
Gambar 3.29 : Pengaturan Programmer
Gambar 3.30 : Pemilihan Programmer
14. Setelah semua diatur, lakukan Build All untuk menghasilkan
file *.hex yang dapat dibaca oleh IC mikrokontroler
23
Gambar 3.31 : Build Project
Gambar 3.32 : Hasil Build Project
24
15. Setelah semua dilakukan, program siap di download kedalam
mikrokontroler dengan cara pilih menu Tools -> Chip
Programmer.
Gambar 3.33 : Chip Programmer
Gambar 3.34 : Proses Download program
16. Mikrokontroler sudah siap untuk digunakan.
25
III.2.4 Perhitungan Output
Hasil output yang diinginkan adalah angka yang menggambarkan
kondisi yang sedang terjadi pada masing – masing sensor yang dijadikan
input, sedangkan input yang diterima oleh interface adalah berupa
tegangan yang kemudian dikonversikan oleh ADC 10-bit pada
mikrokontroler menjadi angka 0 – 1023. Oleh karena itu diperlukan proses
perhitungan untuk mendapatkan output sesuai dengan yang diinginkan.
III.2.4.1 Engine Coolant Temperature Sensor
Engine Coolant Temperature Sensor menurunkan
tegangan seiring dengan meningkatnya suhu cairan pendingin pada
mesin, tegangan yang dihasilkan antara 0 – 5 volt seperti yang
tercantum pada manual book Nissan. Namun pada tahap pengujian
yang dilakukan oleh penulis, tegangan maksimal yang dihasilkan
adalah 2,8 – 3 volt.
Gambar 3.35 : Tegangan ECT Pada Manual Book
26
Untuk menghasilkan output yang diinginkan, penulis
menggunakan rumus sebagai berikut :
V_ECT = Input x VMax Manual
1023
= Input x 5
1023
= Input x 0,00488
Temperatur = (VMax uji – V_ECT) x TMax
VMax uji
= ( 3 – V_ECT) x 164,118
3
= ( 3 – V_ECT) x 54,706
III.2.4.2 Mass Airfow Sensor
Tegangan Mass Airflow Sensor meningkat bersamaan
dengan meningkatnya debit udara yang melewati sensor tersebut,
tegangan yang terjadi sesuai dengan yang terdapat pada Manual
Book Nissan adalah 0,8 – 3 volt yang memiliki hubungan dengan
debit udara yang masuk antara 0,8 – 3 Kg/Cm2.
27
Gambar 3.36 : Tegangan MAF pada Manual Book
Untuk menghasilkan output yang diinginkan, penulis
menggunakan rumus sebagai berikut :
Pressure = Input x VMax Manual
1023
= Input x 3
1023
= Input x 0,00292
III.2.4.3 Throttle Position Sensor
Throtte Position Sensor menghasilkan output antara 0,45 –
5 volt, sedangkan output yang diinginkan adalah 0 – 90o.
Gambar 3.37 : Tegangan TPS Pada Manual Book
28
Untuk menghasilkan output sesuai dengan yang
diinginkan, penulis menggunakan rumus sebagai berikut :
V_TPS = Input x VMax Manual
1023
= Input x 5
1023
= Input x 0,00488
Angle = V_TPS x VMax Manual
AngleMax
= V_TPS x 5
90
= V_TPS x 18