BAB IPENDAHULUAN1.1. Latar BelakangPada saat ini, teknologi semakin berkembang dengan sangat cepat dan semakin canggih. Perkembangan teknologi ini pastinya sangat membantu manusia, baik dalam skala rumahan maupun insdutri, misalnya dalam skala industri minuman berbotol pekerjaan dapat dibuat lebih mudah dan murah dengan menggunakan tangan robot untuk mengisi botol. Tangan robot ini dikendalikan oleh mikropkontroller, sedangkan digerakkan oleh motor.

1.2. Rumusan Masalah1. Bagaimanakah program pengendali motor stepper 28byj-48 5v pada mikrokontroler AT89S51?2. Bagaimanakah rangkaian pengendali serta kerja pada motor stepper 28byj-48 5v?

1.3.Batasan MasalahMasalah yang dibahas hanya mencakup:Program pengendali motor stepper 28byj-48 5v pada mikrokontroler AT89S51 serta rangkaian pengendali serta kerja pada motor stepper 28byj-48 5v.

1.4.Tujuan PenulisanAdapun tujuan penulisan makalah ini yaitu:1. Dapat mengetahui program pengendali motor stepper 28byj-48 5v pada mikrokontroler AT89S51.1. Dapat mengetahui rangkaian pengendali serta kerja pada motor stepper 28byj-48 5v.

1.5. Manfaat PenulisanAdapun manfaat penulisan makalah ini yaitu:Makalah ini dapat dijadikan referensi pembelajaran dalam mempelajari elektronika industri, terutama rangkaian pengendali serta kerja pada motor stepper 28byj-48 5v.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1. MikrokontrolerMikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut "pengendali kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompakNamun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran masukan dan keluaran (I/O). Dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya hanya menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks.2.2. Gerbang Logika NOT (74LS40)Gerbang NOT juga dikenal sebagai inverter (pembalik), dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran, dan keadaan keluarannya selalu berlawanan dengan keadaan masukan. Sinyal masukan dan keluaran disajikan dalam bentuk biner yaitu 0 untuk tegangan rendah dan 1 untuk tegangan tinggi. Karena keluaran tidak sama dengan masukan, kadang-kadang disebut juga dengan komplemen (lawan) dari masukan. Gerbang logika NOT pada datasheet nama lainnya IC 7404.

2.3. TransistorTransistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan dan modulasi sinyal. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.Transistor merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate dan memori.Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, Bipolar Junction Transistor (BJT atau transistor bipolar) dan Field-Effect Transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda.BJT terdiri dari tiga daerah semikonduktor yang berbeda pengotorannya, yaitu daerah emitor, daerah basis dan daerah kolektor. Daerah-daerah tersebut adalah tipe-p, tipe-n dan tipe-p pada transistor PNP, dan tipe-n, tipe-p dan tipe-n pada transistor NPN. Setiap daerah semikonduktor disambungkan ke saluran yang juga dinamai emitor (E), basis (B) dan kolektor (C). Basis secara fisik terletak di antara emitor dan kolektor, dan dibuat dari bahan semikonduktor terkotori ringan resistivitas tinggi. Kolektor mengelilingi daerah emitor. Transistor-transistor awal dibuat dari germanium tetapi hampir semua BJT modern dibuat dari silikon. Beberapa transistor juga dibuat dari galium arsenid, terutama untuk penggunaan kecepatan tinggi.NPN adalah satu dari dua tipe BJT, dimana huruf N dan P menunjukkan pembawa muatan mayoritas pada daerah yang berbeda dalam transistor. Hampir semua BJT yang digunakan saat ini adalah NPN karena pergerakan elektron dalam semikonduktor jauh lebih tinggi daripada pergerakan lubang, memungkinkan operasi arus besar dan kecepatan tinggi. Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p di antara dua lapisan tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda panah dalam simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus konvensional ketika peranti dipanjar mundur).Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n di antara dua lapis semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada keadaan tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih rendah daripada emitor.

2.4. DiodaDioda adalah salah satu komponen yang sangat sering digunakan seperti halnya resistor dan kapasitor. Secara sederhana sebuah dioda bisa kita asumsikan sebuah katup, dimana katup tersebut akan terbuka jika air yang mengalir dari belakang katup menuju ke depan, sedangkan katup akan menutup jika dorongan aliran air dari depan katup.

Gambar 2.1. Simbol umum dioda.Dioda disimbolkan dengan gambar anak panah yang pada ujungnya terdapat garis yang melintang. Simbol tersebut sebenarnya adalah sebagai perwakilan dari cara kerja dioda itu sendiri. Pada pangkal anak panah disebut juga sebagai anoda (kaki positif = P) dan pada ujung anak panah disebut sebagai katoda (kaki negatif = N).2.5. Motor StepperMotor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain adalah :1. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.2. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.3. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).4. Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC.5. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya.6. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.Pada dasaranya terdapat 3 tipe motor stepper yaitu:2.5.1. Motor stepper tipe Variable reluctance (VR)Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR):

Gambar 2.2. Penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR).2.5.2. Motor stepper tipe Permanent Magnet (PM)Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tincan) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan (perhatikan gambar x.x). Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,5 hingga 15 per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet:

Gambar 2.3. Ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet (PM)2.5.3. Motor stepper tipe Hybrid (HB)Motor stepper tipe hibrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Motor stepper tipe hibrid memiliki gigi-gigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe ini paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik. Motor tipe hibrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,6 hingga 0,9 per langkah atau 100-400 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe hibrid:

Gambar 2.4. Penampang melintang dari motor stepper tipe hibridBerdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat dibagi menjadi jenis unipolar dan bipolar. Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dirancang karena hanya memerlukan satu switch / transistor setiap lilitannya. Untuk menjalankan dan menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan pulsa digital yang hanya terdiri atas tegangan positif dan nol (ground) pada salah satu terminal lilitan (wound) motor sementara terminal lainnya dicatu dengan tegangan positif konstan (VM) pada bagian tengah (center tap) dari lilitan (perhatikan gambar x.x).

Gambar 2.5. Motor stepper dengan lilitan unipolarUntuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Jadi pada setiap terminal lilitan (A & B) harus dihubungkan dengan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan sebaliknya (perhatikan gambar x.x). Karena itu dibutuhkan rangkaian pengendali yang agak lebih kompleks dari pada rangkaian pengendali untuk motor unipolar. Motor stepper bipolar memiliki keunggulan dibandingkan dengan motor stepper unipolar dalam hal torsi yang lebih besar untuk ukuran yang sama.Gambar 2.6. Motor stepper dengan lilitan bipolar

BAB IIIPEMBAHASAN

3.1. Program Pengendali Motor Stepper 28byj-48 5v Pada Mikrokontroler AT89S51Program pengendali motor stepper 28byj-48 5v adalah dalam bahasa assembly dimana bahasa ini merupakan bahasa pemrograman yang dapat dikatakan sebagai bahasa pemrograman yang cukup rumit, karena disamping bahasanya yang menggunakan kode-kode tertentu yang bukan layaknya bahasa manusia seperti pascal maupun bahasa pemrograman lainnya. Karena bahasa pemrograman assembly ditujukan untuk bahasa pemrograman mesin. Dalam perancangan alat ini bahasa pemrograman assembly dibuat dalam aplikasi Reads51 v4.53 dari Rigel Corporation, berikut antar muka dari Read51 v4.53 diperlihatkan pada gambar 3.1. Gambar 3.1. Antar muka aplikasi Read51 v4.53.Program yang digunakan dalam pengendaliannya adalah sebagai berikut :#include

Init: mov A,#11101110b

Start: jnb P2.0,Rotate_Right jnb P2.1,Rotate_Left sjmp Start

Rotate_Right: mov P1,A acall delay rr A jnb P2.0,Rotate_Right sjmp Start

Rotate_Left: mov P1,A acall delay rl A jnb P2.1,Rotate_Left sjmp Start

delay: mov R0,#2d1: mov R1,#30d2: mov R2,#20 djnz R2,$ djnz R1,d2 djnz R0,d1 ret

end

3.2. Rangkaian Pengendali Serta Kerja Pada Motor Stepper 28byj-48 5vSkema rangkaian pengendali motor stepper 28byj-48 5v dibuat dalam aplikasi Proteus 7 Profesional v7.09.0100 dari Labcenter Electronics berikut antar muka dari skema rangkaian yang dibuat dalam aplikasi Proteus 7 Profesional v7.09.0100 seperti gambar 3.2.

Gambar 3.2. Antar muka dari skema rangkaian yang dibuat dalam aplikasi Proteus 7 Profesional v7.09.0100.

Gambar rangkaian yang telah dibuat ditunjukkan dalam gambar 3.3.

Gambar 3.3. Gambar rangkaian pengendali motor stepper 28byj-48 5vSedangkan motor stepper 28byj-48 5v ditunjukkan pada gambar 3.4, serta konfigurasi input-nya ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut :

Gambar 3.4. Motor stepper 28byj-48 5v.

Gambar 3.4. Konfigurasi input motor stepper 28byj-48 5v.Keterangan :1. Warna biru (Blue) adalah step ke-4 / masukan ke-4 agar motor stepper 28byj-48 5v dapat berputar.2. Warna Pink adalah step ke-3 / masukan ke-3 agar motor stepper 28byj-48 5v dapat berputar.3. Warna kuning (Yellow) adalah step ke-2 / masukan ke-2 agar motor stepper 28byj-48 5v dapat berputar.4. Warna Orange adalah step pertama/ masukan pertama agar motor stepper 28byj-48 5v dapat berputar.5. Warna merah (Red) adalah input berupa 5v dari sumber tegangan.Agar dapat berputar 360 sempurna konfigurasi input dari motor stepper 28byj-48 5v harus mendapatkan input sesuai keterangan diatas karena apabila masukan tidak sesuai motor stepper 28byj-48 5v tidak akan dapat berputar 360, dengan stride angle 5.625 /64.

BAB IVPENUTUP

Demikian makalah tentang pengendalian motor stepper 28byj-48 5v dengan driver AT89S51 yang telah dibuat, semoga dapat bermanfaat dan berguna bagi kita semua.4.1.KesimpulanAdapun kesimpulan yang didapatkan dalam makalah ini adalah sebagai berikut :1. Program pengendali motor stepper 28byj-48 5v adalah dalam bahasa assembly dibuat dalam aplikasi Reads51 v4.53 dari Rigel Corporation.2. Agar dapat berputar 360 sempurna konfigurasi input dari motor stepper 28byj-48 5v harus mendapatkan input sesuai dengan urutannya karena apabila masukan tidak sesuai motor stepper 28byj-48 5v tidak akan dapat berputar 360, dengan stride angle 5.625 /64.3. Stride angle 5.625 /64 mengartikan bahwa setiap perputaran motor stepper 28byj-48 5v 360 diperlukan 64 kali putaran.

4.2. SaranAdapun saran yang dapat disampaikan antara lain :Untuk menambah pemahaman tentang pengendali motor stepper 28byj-48 5v pembaca diharapkan membaca referensi lain. Tulisan tentang pengendali motor stepper 28byj-48 5v ini jauh dari kesempurnaan, diharapkan pembaca serta dosen pengampu mata kuliah dapat memberi saran dan kritik yang membangun agar nantinya tulisan ini lebih baik.

13