i

PEMASANGAN MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN

PENGENDALI PULSE WIDTH MODULATION

TUGAS AKHIR

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan

Program Studi S-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

Aris Pujiono

D 400 080 023

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2014

ii

iii

iv

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan,

hidayah serta inayah, sehingga sampai saat ini masih diberikan kesempatan untuk

beribadah dan meyembah pada-NYA dan telah menjadikanku manusia yang

berakal dan berguna dalam dunia ini. Sholawat dan salam senantasa tercurahkan

kepada Rasulullah Muhammad SAW, yang kita nanti – nantikan syafaatnya di

hari akhir kelak.

Alhamdulillah hanya pada-MU ya Allah, dengan hidayah-MU penulis

dapat menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini

disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar

Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Adapun judul yang penulis ajukan adalah “PEMASANGAN MOTOR DC

PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI PULSE WIDTH

MODULATION”.

Terlaksananya penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan,

bimbingan, dukungan dan saran dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini

penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada:

1. Bapak Prof. Bambang Setiadji, selaku Rektor Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

v

2. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Jatmiko, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

4. Ibu Ratnasari Nur R, ST, MT. selaku Pembimbing I dalam Tugas Akhir

ini.

5. Bapak Hasyim Asy’ari, ST, MT. Selaku Pembimbing II dalam Tugas

Akhir ini.

6. Bapak/Ibu Dosen selaku dewan penguji dalam Tugas Akhir ini.

7. Bapak/Ibu Dosen yang telah membimbing dan memberikan pencerahan

ilmu selama ini di Universitas Muhammadiyah Surakarta.

8. Seluruh Staf Tata Usaha, Akademik maupun non Akademik, yang telah

banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama

menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

9. Teman-teman di KMTE Robot Research Universitas Muhammadiyah

Surakarta dan teman-teman Elektro angkatan 2008 yang telah berbagi suka

duka selama ini.

10. Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE) UMS

vi

11. Laboratorium Teknik Elektro yang telah memberikan fasilitas dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini serta teman – teman Asisten Laboratorium

Teknik Elektro yang telah memberikan banyak inspirasi kepada penulis.

12. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini

memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri pada

khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat

membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Januari 2014

Penulis

vii

MOTTO

“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah

selesai dari sesuatu urusan maka kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan

yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmu kamu berharap”

(QS. Alam Nasyrah (94) : 6 - 8)

“Dan bahwasannya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah

diusahakannya.”

(An Najm (53) : 39)

“MUSTAHIL itu bukan fakta, tapi hanya OPINI”

(Muhammad Ali)

“Jangan Merangkak dalam keraguan, berlarilah dengan keyakinan”

(Rangga Umara)

viii

PERSEMBAHAN

Sedikit karya ini kupersembahkan untuk:

1. Allah SWT, yang menguasai langit, bumi dan yang diantaranya. Atas

karunia-Nyalah aku bisa berjalan sampai di sini.

2. Bapak dan Ibuku tercinta, berjuta kata sayang, maaf dan terima kasih

takkan mampu membalas jasa dan pengorbanan kalian kepadaku. Terima

kasih ya ALLAH, lindungilah mereka selalu.

3. Adikku, yang telah memberi motivasi dan do’anya.

4. Mbah Putri, yang telah mendidikku dengan penuh kasih sayang serta

kesabaran.

5. Sahabat – sahabatku, Fajar, Amirudin, Taufiq, Danar, Ginanjar, Okky,

Purwoko dan teman – teman elektro’08, yang telah berbagi dalam suka duka

selama ini.

6. Teman - teman KMTE Robot Research UMS.

ix

DAFTAR KONTRIBUSI

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Dalam mengerjakan Tugas Akhir dengan judul “PEMASANGAN

MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI PULSE WIDTH

MODULATION”, saya menyatakan bahwa:

1. Judul Tugas Akhir ini merupakan ide dari penulis atas masukan Ibu

Ratnasari Nur R, ST, MT sebagai Dosen pembimbing.

2. Penulisan laporan banyak mendapatkan bantuan dari sahabat Fajar Satrio

Nugroho.

3. Perancangan jalur rangkaian pada PCB penulis buat dengan menggunakan

software Novarm Diptrace versi 2.2.0.9.

4. Simulasi dan gambar rangkaian penulis buat dengan menggunakan

software Proteus versi 7.7

5. Perhitungan timer menggunakan software aplikasi KAVRCalc versi 1.15.

6. Pemrograman Mikrokontroler ATMega8535 ini mendapatkan bantuan dari

sahabat Muhammad Amiruddien dengan menggunakan CodevisionAVR

versi 1.25.3.

x

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul

“PEMASANGAN MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI

PULSE WIDTH MODULATION” yang dibuat guna memenuhi salah satu syarat

untuk menyelesaikan program Sarjana jenjang pendidikan Strata-Satu (S1) pada

Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektronika Universitas Muhammadiyah

Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari

skripsi yang sudah di publikasikan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi

manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana

mestinya.

Surakarta, Januari 2014

Yang menyatakan

Aris Pujiono

xi

DAFTAR ISI

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

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

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

KATA PENGANTAR ..................................................................................... iv

MOTTO ........................................................................................................... vii

PERSEMBAHAN............................................................................................ viii

DAFTAR KONTRIBUSI................................................................................. ix

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

DAFTAR TABEL............................................................................................ xiv

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv

ABSTRAKSI ................................................................................................... xvii

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

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

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

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

1.4 Batasan Masalah............................................................................. 3

1.5 Manfaat Penelitian.......................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 5

2.1 Telaah Penelitian ............................................................................ 5

2.2 Landasan Teori ............................................................................... 6

2.2.1. Motor DC............................................................................... 6

xii

2.2.2. Mikrokontroler Atmega 8535 ............................................... 7

2.2.3. Pulse Width Modulation ....................................................... 9

2.2.5. LCD 2x16 .............................................................................. 14

BAB III METODE PENELITIAN................................................................... 16

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................ 16

3.2 Peralatan dan Bahan ...................................................................... 17

3.3 Alur PenelitianTugas Akhir ....................................................... .... 18

3.4 Flowchart Penelitian ...................................................................... 19

3.5 Perancangan Tugas Akhir .............................................................. 20

3.5.1 Perancangan Desain................................................................ 21

3.5.2 Perancangan Hardware . ........................................................ 23

3.5.3 Perancangan Software............................................................. 26

BAB IV HASIL DAN ANALISA ................................................................... 34

4.1 Hasil Penelitian .............................................................................. 34

4.2 Pengujian Sistem dan Analisa ....................................................... 36

4.2.1 Pengujian dan Analisa Tegangan PWM tanpa Beban ........... 36

4.2.2 Pengujian dan Analisa Tengangan PWM dengan Beban ....... 38

4.2.3 Pengujian dan Analisa Sinyal PWM ..................................... 41

4.2.4 Pengujian dan Analisa duty cycle terhadap kecepatan ........... 49

4.2.5 Pengujian dan Analisa Berat Beban terhadap Kecepatan ...... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.......................................................... . 55

5.1 Kesimpulan..................................................................................... 55

5.2 Saran............................................................................................... 55

xiii

Daftar Pustaka .................................................................................................. 56

Lampiran .......................................................................................................... 57

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B ........................................................................ 16

Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C ........................................................................ 17

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D ........................................................................ 18

Tabel 4.1 Output Tegangan PWM Mikrokontroler Tanpa Beban ...................... 37

Tabel 4.2 Output Tegangan PWM dengan beban motor DC ............................. 39

Tabel 4.3 Data perubahan duty cycle terhadap kecepatan .................................. 50

Tabel 4.4 Data perubahan beban terhadap kecepatan ......................................... 52

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kontruksi motor DC ............................................................................ 7

Gambar 2.2 Prinsip Kerja motor DC ....................................................................... 8

Gambar 2.3 Penentuan arah gaya pada kawat berarus listrik dalam medan magnet 10

Gambar 2.4 IC ATMega8535 .................................................................................. 15

Gambar 2.5 IC ATMega 8535 beserta pin-pin nya ................................................. 15

Gambar 2.6 Proses pembangkitan sinyal PWM dengan duty cycle rendah ............ 20

Gambar 2.7 Proses pembangkitan sinyal PWM dengan duty cycle tinggi ............. 21

Gambar 2.8 Duty cycle PWM ................................................................................. 23

Gambar. 2.9 Average voltage .................................................................................. 23

Gambar 2.10 LCD 2x16 .......................................................................................... 25

Gambar 3.1 Flowchart penelitian ............................................................................ 29

Gambar 3.2 Rancangan sekuter bermotor DC dengan pengendali PWM ............... 30

Gambar 3.3 Sistem minimum ATMega8535 .......................................................... 32

Gambar 3.4 Rangkaian driver motor ....................................................................... 32

Gambar 3.5 CodevisionAVR .................................................................................. 33

Gambar 4.1 Diagram blok proses kerja sistem ........................................................ 34

Gambar 4.2 Tampilan LCD sistem non aktif ........................................................... 35

Gambar 4.3 Tampilan LCD sistem dengan duty cycle 50% ................................... 36

Gambar 4.4 Tampilan LCD sistem dengan duty cycle 100% .................................. 36

Gambar 4.5 Grafik perubahan duty cycle terhadap tegangan output tanpa beban ... 38

Gambar 4.6 Grafik perubahan duty cycle terhadap tegangan output dengan beban . 40

xvi

Gambar 4.7 Grafik perubahan duty cycle terhadap RPM motor ............................. 41

Gambar 4.8 Program inisialisasi timer 1 ................................................................. 42

Gambar 4.9 Perhitungan timer menggunakan KAVRCalc ..................................... 43

Gambar 4.10 Pengaturan PWM pada codevisionAVR ........................................... 44

Gambar 4.11 Tampilan osiloskop duty cycle 10% .................................................. 45

Gambar 4.12 Pengukuran tegangan duty cycle 10% ............................................... 45

Gambar 4.13 Pengukuran RPM pada motor duty cycle 10% .................................. 46

Gambar 4.14 Tampilan osiloskop duty cycle 50% .................................................. 46

Gambar 4.15 Pengukuran tegangan duty cycle 50% ............................................... 47

Gambar 4.16 Pengukuran RPM pada motor duty cycle 50% .................................. 47

Gambar 4.17 Tampilan osiloskop duty cycle 100% ................................................ 48

Gambar 4.18 pengukuran tegangan duty cycle 100% ............................................. 48

Gambar 4.19 Pengukuran RPM pada motor duty cycle 100% ................................ 49

Gambar 4.20 Grafik perubahan duty cycle terhadap kecepatan .............................. 51

Gambar 4.21 Grafik perubahan berat beban terhadap kecepatan ............................ 54

xvii

ABSTRAKSI

Sekuter adalah mainan atau lebih tepatnya kendaraan anak-anakdiantaranya usia 5 sampai 12 tahun. Selain itu sekuter merupakan alattransportasi yang ramah lingkungan karena tidak menghasilkan asap kendaraanyang menimbulkan polusi udara. Untuk meringankan beban pengendara, penulisakan merancang sekuter dengan penggerak motor DC (Direct Current). Agarpengendara merasa nyaman, dibutuhkan kendali untuk mengontrol kecepatannya.

Kali ini penulis menggunakan metode Pulse Width Modulation dengan ICMikrokontroler AVR ATMega8535. Motor DC yang akan digunakan adalahmotor 120Watt. Sedangkan sumber daya yang diperlukan menggunakan Aki(accumulator).

Perubahan duty cycle berbanding lurus dengan perubahan tegangan.Semakin besar duty cycle maka tegangan keluaran semakin besar yangberpengaruh terhadap RPM motor DC. Untuk duty cycle 70% menghasilkantengangan 24.8Volt dan RPM 4251, pada sumber tegangan 26Volt. Denganpencatudayaan PWM akan lebih efisien karena duty cycle otomatis menyesuaikantanpa ada daya yang dibuang ke transistor seperti pada catu daya analog.

Kata kunci: Motor DC, Pulse Width Modulation, ATMega8535