tugas sie fix.doc

55

Click here to load reader

description

tugas

Transcript of tugas sie fix.doc

Page 1: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan berkembang pesatnya ilmu pengetahuan dan teknologi

dalam kehidupan sehari-hari, maka semakin dibutuhkannya sumber daya

manusia yang mampu menciptakan alat-alat baru yang berfungsi untuk

mempermudah manusia dalam mengerjakan pekerjaannya. Yaitu alat-alat

yang mampu bekerja secara otomatis ataupun semi otomatis. Namun

sebelum membuat alat-alat yang bersifat otomatis maupun semi otomatis

tersebut, manusia haruslah memahami sistem kerja dari perangkat-

perangkat dasar yang menyusun komponen tersebut.

Dalam tugas ini kami mencoba merancang alat ukur sistem gerak,

berupa pengukur kecepatan sudut dari benda yang berputar. Secara umum

alat ini bernama tachometer. Sebenarnya banyak sekali alat ukur yang

digunakan untuk mengukur kecepatan sudut dari benda yang berputar

seperti speedometer, stop watch, jam dan alat ukur besaran panjang.

Alasan kami merancang alat ukur dari tachometer ini sendiri yaitu

tachometer sering digunakan dalam praktikum di jurusan teknik elektro

FTUB, dan juga tachometer sendiri sistem kerjanya masih belum banyak

yang mengetahui. Atas dasar itulah megapa kami lebih memeilih

perancangan tachometer.

1.2 Rumusan Masalah

1. Sensor apa yang digunakan dalam alat yang diracang ini.

2. Bagaimanakah rangkaian pengondisi sinyal yang bekerja pada alat

yang dirancang ini.

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |1

Page 2: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

1.3 Tujuan dan Manfaat

1. Pembaca mengetahui sistem kerja dari sensor yang bekerja pada alat

ukur sistem gerak.

2. Mampu merancang rangkaian pengondisi sinyal pada alat ukur sistem

gerak.

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |2

Page 3: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor

Sensor yang digunakan pada alat ini adalah rotary encoder. Rotary

encoder sendiri dibagi menjadi 2 tipe yaitu tipe incremental dan tipe

absolute.

2.1.1 Rotary Encoder Tipe Incremental

Jenis rotary encoder yang hanya akan mengeluarkan jumlah pulsa

untuk tiap putaran. Pada rotary encoder tipe ini tidak bisa

memberikn informasi tentang posisi tiap sudut. Rotary encoder ini

hanya memiliki satu lapis lubang saja. Yang digunakan pada

perancangan ini dalah rotary encoder tipe incremental.

2.1.2 Rotary Encoder Tipe Absolute

Absolute rotary encoder yaitu jenis rotary encoder yang akan

memberikan informasi posisi yang absolut dalam bentuk biner,

tergantung dari kode mal piringan optical encoder. Karena itu,

keluarannya berupa kode satuan untuk tiap-tiap posisi sudut.

Keuntungannya terutama untuk memberikan informasi posisi

apabila terjadi kehilangan power.

2.2 Rangkaian Pengondisi Sinyal

2.2.1 Rangkaian Komparator

Rangkaian komparator digunakan untuk menghindari

kesalahan pembacaan logika tinggi dan rendah keluaran dari rotary

encoder oleh IC LM2917. Cara kerja dari rangkaian ini yaitu

menghubungkan keluaran dari sensor ke bagian – opamp dan

mengatyur teganan referensi yang digunakan di bagian + opamp.

Pada opamp +Vsupply dihubungkan dengan Vcc sedangkan –V

supply di hubungkan dengan ground. Apabila keluaran dari sensor

teganganya lebih besar daripada Vref maka keluaran dari

komparator akan sama dengan Vcc, sedangkan apabila keluaran

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |3

Page 4: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

dari sensor lebih rendah dari Vref maka keluaran dari komparator

akan sama dngan ground.

Gambar 1. Rangkaian komparator

2.2.2 Rangkaian Converter Frekuensi ke Tegangan

Rangkaian pengondisi sinyal pada alat ukur sistem gerak ini

yaitu rangkaian pengubah frekuensi ke dalam tegangan. Pada

rangkaian pengondisi sinyal tersebut digunakan IC LM2917, yaitu

IC yang berfungsi mengubah besaran frekuensi menjadi besaran

tegangan.

(a)

(b)

Gambar 2. (a) Konfigurasi pin dari IC LM2917

(b) Chip IC LM2917

2.2.3 Rangkaian Penguat Noninverting

Dinamakan rangkaian penguat Noninverting karena

masukan dari penguat tersebut adalah masukan noninverting dari

op-amp. Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal

keluarannya. Adapun besar penguatan dari penguat ini dapat

dihitung dengan rumus:

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |4

Page 5: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Gambar 3. Rangkaian penguat Noninvertig

2.3 Rangkaian Pengolah Data

Untuk bagian pengolah data yang dibutuhkan adalah berupa

pengubah besaran analog ke besaran digital (ADC). Dan pengubah

bilangan biner ke bilangan desimal (BCD). Yang berfungsi sebagai

pengolah data pada perancangan ini adalah IC mikrokontroler ARM

STM32F4.

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |5

Page 6: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Gambar 4. diagram blok mikrokontroler STM32F4

Gambar 5. Mikrokontroler ARM STM32F4

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |6

Page 7: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Gambar 6. Konfigurasi pin mikrokontroler ARM STM32F4

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |7

Page 8: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

BAB III

PERANCANGAN

3.1 Spesifikasi Rancangan

Untuk spesifikasi rancangan dari alat ini, besaran yang akan diukur

adalah kecepatan benda yang bergerak secara melingkar. Sensor kecepatan

yang digunakan dalam alat ini adalah rotary encoder yang didalamnya

terdapat phototransistor. Output rotary encoder berupa sinyal pulsa yang

frekuensinya berbanding lurus dengan kecepatan motor, agar data

kecepatan dapat dibaca oleh ADC di dalam mikrokontroler, maka output

rotary encoder terlebih dahulu harus dikonversi menjadi tegangan.

Sebelum dikonversi menjadi tegangan agar tidak terjadi kesalahan

pembacaan logika oleh rangkaian converter frekuensi ke tegangan,

keluaran rotary encoder terlebih dahulu dihubungkan ke rangkaian

komparator.

Keluaran dari komparator di hubungkan ke rangkaian converter

frekuensi ke tegangan. Besaran tegangan dari keluaran rangkaian

converter frekuensi ke tegangan masih terlallu kecil, karena itu diperlukan

rangkaian penguat noninverting untuk menguatkan tegangan keluaran dari

rangkaian converter frekuensi ke tegangan.

Keluaran dari rangkaian penguat non inverting akan dikonversikan

menjadi sinyal digital oleh mikrokontroler, sekaligus sinyal digital tersebut

akan diolah didalamnya agar bisa dibaca di LCD display.

3.2 Diagram Blok Sistem

Gambar 7. Diagram blok sistem

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |8

Page 9: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

3.3 Pemilihan dan Perancangan Sensor

Gambar 8. rotary encoder DIY 09

Gambar 9. Skema rangkaian rotary encoder

Sensor yang digunakan dalam alat pengukur kecepatan ini adalah

rangkaian rotary encoder. Rotary encoder yang digunakan adalah rotary

ecoder tipe DIM019.

Spesifikasi rotary encoder tipe DIM019 :

Tegangan-tegangan operasi: Sumber (VCC): 3,5 – 5,5V

Logika output ‘0’: 0 – 0,5V

Logika output ‘1’: 3 – 5V (VCC – 0,5V)

Rotasi maksimal dengan 36 lubang 2500RPM

Seperti yang dijelaskan di atas rotary encoder sendiri

menggunakan prinsip kerja dari optocoupler. Optocoupler yang digunakan

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |9

Page 10: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

komponen di dalamnya ada dua bagian yaitu bagian transmitter di bagian

receiver. Bagian transmitter merupakan rangkaian pengirim besaran

cahaya yang dirangkai dari komponen resistor dan LED infra merah.

Bagian receiver terdiri dari komponen penerima cahaya berupa

phototransistor yang dihubungkan dengan resistor.

Gambar 10. Skematik rangkaian optocoupler

Untuk merancang suatu optocoupler kita harus memperhatikan

besarnya R1 dan R2. Berdasarkan datasheet dari optocoupler yang

digunakan, besarnya arus yang mengalir pada bagian transmitter (If) yaitu

sebesar 10mA dan CTR (Current Transfer Ratio) pada optocoupler

sebesar 50%. Dengan sebesar 5V maka besarnya dapat diperoleh

berdasarkan persamaan :

Besarnya nilai adalah 1.6V

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |10

Page 11: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Pada bagian transmitter arus yang mengalir pada saat photo

transistor saturasi adalah adalah berdasarkan persamaan CTR maka

besarnya nilai dapat diketahui yaitu sebesar :

Persamaan untuk pada saat phototransistor saturasi adalah :

Karena nilai sangat kecil maka harus dijaga agar tetap kecil,

sehingga pada bagian receiver dipasang . Besarnya nilai didapatkan

dengan perhitungan :

Karena besarnya nilai yang sangat kecil nilai dapat diabaikan,

sehingga persamaannya menjadi :

Untuk keluaran sensor pada saat logika tinggi, phototransistor dalam

keadaan saturasi sehingga dari persamaan di atas didapatkan tegangan

pada saat saturasi .

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |11

Page 12: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Pada saat logika rendah phototransistor dalam keadaan cut-off. Pada saat

cut-off, ≈ 0. Sehingga perhitungan untuk :

Pada saat logika rendah keluaran dari sensor hampir mendekati 0.

3.4 Perancangan Rangkaian Pengondisi Sinyal

3.4.1 Perancangan Rangkaian Komparator

Rangkaian komparator digunakan untuk menghindari

kesalahan pembacaan keadaan logika keluaran dari rotary encoder

oleh IC LM2917. Pada perancangan ini rangkaian komparator yang

digunakan adalah rangkaian komparator non histerisis. Pemilihan

ini berdasarkan data dari rotary encoder untuk logika tinggi

besarnya nilai tegangan berkisar antara 3V – 5V, sedangkan untuk

logika rendah besarnya nilai tegangan antara 0 – 0.5V. dengan

selisih batas antara Voh minimum dan Vol maksimum yang cukup

besar dari sensor, maka perancangan komparator non histerisis

dengan nilai tegangan referensi 2V sudah cukup.

Tegangan referensi ( ) di hubungkan ke + ,

kemudian dan digunakan sebagai pembagi tegangan,

sehingga nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-

amp adalah sebesar :

+ ditentukan sebesar 5 V dan – ditentukan 0.

= 2 V, maka :

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |12

Page 13: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Ditentukan R2 = 220 Ω

3.4.2 Perancangan Rangkaian Converter Frekuensi ke Tegangan

Rangakain pengondisi sinyal yang digunakan dalam alat ini

yaitu rangkaian converter frekuensi ke tegangan. Input frekuensi

berasal dari output rangkaian komparator dan rangkaian converter

frekuensi ke tegangan itu berupa IC LM2917

Berdasarkan datasheet pada IC ini pengubahan besaran

frekuensi menjadi besaran tegangan yaitu sesuai dengan persamaan

Putaran maksimum yang dapat dibaca oleh sensor adalah 2500

RPM. dari putaran maksimum tersebut frekuensi maksimumnya

dapat dicari melalui persamaan :

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |13

Page 14: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Perhitungan untuk mendapatkan besarnya dan

dengan sebesar 12 V, f maximum sensor 15000 Hz dan

sebesar sebagai berikut :

ditentukan sebesar 10nF, maka:

Dari persamaan dari konversi frekuensi ke tegangan oleh IC

LM2917, maka didapatkan bahwa hubungan antara frekuensi

dengan tegangan bersifat linier tanpa adanya pergeseran. Dari sini

akan di dapatkan sensitifitas dari rangkaian converter frekuensi ke

tegangan, perhitungannya sensitifitasnya yaitu :

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |14

Page 15: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Dari perhitungan didapatkan perubahan tegangan pada saat

frekuensi berubah 1Hz adalah sebesar 0.146 mV

3.4.3 Perancangan Rangkaian Penguat Noninverting

Pada perancangan alat ini rangkaian penguat non inverting

digunakan untuk menjadi penguat dari keluaran keluaran IC

LM2917. Untuk dapat mengetahui besarnya penguatan yang

dibutuhkan pertama-tama harus diketahui berapa besarnya

tegangan masukan yang dibutuhkan oleh mikrokontroler ARM

STM32F4 yang digunakan sebagai ADC. Pada perhitungan

didapatkan besarnya tegangan masukan mikrokontroler adalah

sebesar V. Dari sini diinginkan besarnya nilai

penguatan rangkaian penguat non inverting yaitu sebesar 10 x.

Maka perhitungannya untuk mendapatkan besarnya , dan

sebagai berikut :

Disini ditentukan besarnya nilai yaitu sebesar 10Ω, maka :

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |15

Page 16: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Untuk besarnya nilai :

Besarnya nilai tegangan masukan rangkaian penguat non

inverting yang didapatkan merupakan besarnya nilai tegangan

keluaran dari IC LM2917, sehingga dari sini besarnya nilai dan

pada IC LM2917 dapat dicari.

Gambar 11. Rangkaian pengondisi sinyal keseluruhan

3.5 Perancangan Pengolah Data

3.5.1 Konversi Besaran Analog ke Besaran Digital

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |16

Page 17: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Untuk bagian pengolahan data disini menggunakan IC

mikrokontroler ARM STM32F4. Dasar dari penggunaan

mikrokontroler ini karena pada rotary yang digunakan besarnya

putaran maksimal yang dapat diukur adalah sebesar 2500 RPM.

2500 RPM berupa bilangan desimal dan apabila di rubah menjadi

bilangan biner yang merupakan besaran digital maka akan menjadi

(2500)10 = (1001 1100 0100)2

Dari sini maka dapat untuk pengolahan data digital

besarnya bit maksimal yang diperlukan adalah 12 bit, sehingga

pada perancangan menggunakan mikrokontroler ARM STM32F4

yang dapat mengolah data digital sebesar 12 bit.

Berdasarkan persamaan perhitungan conversi ADC, untuk

mengolah besarnya nilai maksimal tersebut dengan nilai tegangan

referensi ( ) dari mikrokontroler sebesar 3.6V, besaran analog

yang diperlukan sebagai masukan dari mikrokontroler yaitu

sebesar:

V

Besarnya nilai tegangan input yang didapatkan

mikrokontroler, menjadi besarnya nilai tegangan keluaran dari

rangkaian penguat non inverting, sehingga besarnya nilai R1 dan

R2 pada rangkaian penguat non inverting dapat dicari sesuai

dengan gain yang diiginkan.

Perubahan tegangan masukan V yang menghasilkan

perubahan 1 bit LSB pada ADC yaitu :

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |17

Page 18: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Berdasarkan perhitungan besarnya gain adalah 10x. Karena

gain dan sudah diketahui, maka akan didapatkan perubahan

keluaran sensor ( ) yaitu :

Setelah didapatkan maka resolusi pembacaan sensor dapat

diketahui yaitu :

3.5.2 Konversi Bilangan Biner ke Bilangan Desimal

Untuk konversi bilangan biner hasil keluaran ADC menjadi

bilangan desimal yang dapat terbaca di LCD yang digunakan, juga

digunakan mikrokontroler ARM STM32F4. Dengan melakukan

pengolahan data menggunakan bahasa pemrograman maka

bilangan biner yang diolah tersebut dapat terbaca di LCD dalam

bentuk bilangan desimal. Namun karena disini dikhususkan pada

perancangan sensor dan rangkaian pengondisi sinyal yang

digunakan maka untuk pemrograman konversi bilangan biner ke

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |18

Page 19: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

bilangan digital pada mikrokontroler ARM STM32F4 tidak dibahas

lebih lanjut.

3.6 Perancangan Display

Perancangan Pengolah Data menggunakan Display LCD 8 x 1.

Hal ini berdasarkan atas keluaran maksimum dari sensor yang dapat

dibaca sebesar 2500 RPM sehingga cukup menggunakan LCD dengan

maksimal 8 karakter.

(a) (b)

Gambar 12. (a) LCD 8x1

(b) Konfigurasi pin LCD 8x1

3.7 Cara Kalibrasi

Berdasarkan perancangan yang telah dijelaskan diatas, penguatan

nilai keluaran dari sensor terjadi 2 kali. Yag pertama terjadi pada

perancangan rangkaian converter f to V, sedangkan yang kedua terdapat

pada perancangan penguat non inverting. Dari persamaan kedua grafik

yang telah dijelaskan, persamaan itu bersifat linier dan tidak ada

pergeseran grafik, sehingg kesalahan yang dimungkinkan terjadi adalah

mesalah gradien yang mungkin berbeda dari gradien yang diinginkan.

Apabila perbedaan gradien yang terjadi sangat kecil dari gradien

yang diharapkan maka dimungkinkan kesalahan terjadi pada bagian

converter frekuensi ke tegangan, untuk mengatasinya yaitu cukup dengan

mengatur ulang nilai komponen yang dihubungkan dengan pin 3 IC

LM2917. Namun apabila perbedaan gradien yang terjadi cukup besar dari

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |19

Page 20: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

gradien yang diharapkan maka dimungkinkan kesalahan terjadi pada

bagian penguat noninverting maka untuk mengatasinya yaitu dengan

mengatur nilai yang terhubung dengan bagian –opamp.

= Grafik keluaran yang diinginkan

= Grafik keluaran IC LM2917 saat gain terlalu kecil

= Grafik keluaran IC LM2917 saat gain terlalu besar

Sumbu x = frekuensi (Hz)

Sumbu y = tegangan (volt)

Gambar 13. Grafik keluaran dari penguatan IC LM2917

= Grafik keluaran yang diinginkan

= Grafik keluaran rangkaian penguat noninverting saat gain terlalu

kecil

= Grafik keluaran rangkaian penguat noninverting saat gain terlalu

besar

Sumbu x = frekuensi (Hz)

Sumbu y = tegangan (volt)

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |20

Page 21: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Gambar 14. Grafik keluaran dari penguat noninverting

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Pada perancangan ini yaitu merupakan perancangan pengolahan data

berupa data digital dikonversikan ke dalam besaran analog kemudia

dikonversikan menjadi besaran digital kembali. Sensor dari alat ini adalah

sensor digital yaitu rotary encoder tipe incremental. Untuk converter

besaran digital ke analog yaitu IC LM2917. Kemudian dikembalikan lagi ke

besaran digital dengan mikrokontroler ARM STM32F4.

4.2 Saran

Alat ini terlalu rumit karena mengharuskan pengubahan besaran

digital diubah kebesaran analaog dan dikembalikan lagi kebesaran digital.

Sebenarnya tanpa harus mengubah besaran digital ke analog sudah cukup,

yaitu degan melakukan sampling frekuensi dari keluaran sensor dan

pemrograman pada mikrokontroler ARM STM32F4. Hal ini bisa

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |21

Page 22: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

menghemat banyaknya komponen yang digunakan dan ukuran dari alat ini

juga semaikn kecil. Tapi karena tugas ini untuk memenuhi tugas mata

kuliah sistem instrumentasi elektronika sehigga dalam melakukan

perancangan menggunakan komponen – komponen yang berhubungan

dengan mata kuliah instrumentasi elektronika.

Daftar Pustaka

Aank123. 2011. Sensor Kecepatan. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2012

Alifis. 2010. Sensor Optik. wordpress.com. Diakses pada tanggal 14

Oktober 2012

Anonymuss. 2010. Sensor Kecepatan. Aank.wordpress.com. Diakses pada

tanggal 14 Oktober 2012

Anonymuss. 2011. Tachometer Circuit. www.mohtuoexpres.co.cc.

Diakses pada tanggal 14 Oktober 2012

Anonymuss. 2011. Rangkaian Converter Frekunsi ke Tegangan LM2917.

skemarangkaianpcb.com Diakses pada tanggal 14 Oktober 2012

Anonymuss. 2010. Rotary Encoder. tokorobot.com. Diakses pada tanggal

14 Oktober 2012

Anonymuss. alldatasheet.com. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2012

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |22

Page 23: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Lampiran 1

Datasheet komponen yang digunakan :

1. LM2917

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |23

Page 24: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |24

Page 25: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |25

Page 26: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |26

Page 27: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |27

Page 28: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

2. Mikrokontroler ARM STM32F4

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |28

Page 29: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |29

Page 30: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |30

Page 31: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |31

Page 32: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |32

Page 33: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |33

Page 34: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

3. Optocoupler :

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |34

Page 35: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

4. Operational Amplifier

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |35

Page 36: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |36

Page 37: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |37

Page 38: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |38

Page 39: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Lampiran 2

Pertanyaan-pertanyaan kelompok dan jawaban

Kelompok 1

1. Berapa maksimal frekuensi yang dapat dibaca oleh IC LM2917?

2. RPM motor DC yang digunakan dan rotary encoder yang digunakan

memakai yang berapa pulsa perputarannya?

3. Bagaimana driver dari seven segment yang digunakan?

4. Apakah sensor dapat mengukur apabila arah motor berlawanan dari arah

yang dirancang?

5. Bagaimana proses pengubahan hasil keluaran sensor menjadi tegangan

yang diinginkan?

Jawaban Kelompok 1

1. Pada datasheet tidak dijelaskan masalah frekuensi maksimum yang bisa

dibaca oleh LM 2917, tapi dari alatnya sendiri didapatkan batas

maksimum sebesar 1500 Hz.

2. Untuk RPM yang digunakan maksimalnya adalah 2500 RPM, dan pulsa

per putarannya adalah 36 pulsa.

3. Maaf, pada revisi kali ini output tidak menggunakan seven segment tapi

menggunakan LCD display 8x1.

4. Bisa, karena pada perancangan tidak ditentukan arah putaran dari motor.

5. Proses pegubahan output dari sensor yang berupa pulsa, diubah menjadi

besaran tegangan pada IC LM2917 , dengan persamaan yang didapatkan

dari IC itu sendiri.

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |39

Page 40: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Kelompok 2

1. Berapa sensitivitas rangkaian anda? Bagaimana perhitungannya?

2. Mengapa memilih menggunakan ADC eksternal? Kan sudah ada ADC

didalam mikrokontroler?

3. Bagaimana sensitivitas, tanggapan terhadap waktu, dan kelinieran sensor

anda?

4. Bagaimana program anda? Jelaskan algoritmanya!

5. Noise apa saja yang dapat mengganggu alat anda untuk bisa bekerja

dengan baik?

Jawaban Kelompok 2

1.

2. Pada perancangan ini menggunakan ADC yang ada di dalam

mikrokontroler

3. Telah dijelaskan di bagian rangkaian pengondisi sinyal bagaian rangkaian

converter frekuensi ke tegangan

4. Maaf karena keluardari batasan masalah, dan kami juga masih belum

mengetahui pemrogramannya.

5. Noise yang paling berpengaruh adalah suhu karena bisa mempengaruhi

kerja dari IC LM2917 dan juga mikrokontrolernya.

Kelompok 3

1. Bagaimana bentuk fisik dari rotary encoder?

2. Bagaimana cara menggunakan alat ukur ini?

3. Mengapa saat cahaya yang masuk pada phototransistor saat tidak

terhalangi maka akan menghasilkan tegangan 5V? Bagaimana prosesnya?

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |40

Page 41: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

4. Pada perancangan yang anda buat, menggunakan photodioda atau photo

transistor? Bedanya apa? Apa juga kelebihan dan kekurangannya?

5. Sebagai transmiter dari rotary encoder mengapa anda menggunakan LED

infra merah? Apa bisa jika saya ganti dengan LED biasa?

Jawaban Kelompok 3

1. Bentuk fisik rotary encoder

2. Cara menggunakannya dengan mengopelkan tachometer dengan pusat

rotor pada motor

3. Untuk keluaran sensor pada saat logika tinggi, phototransistor dalam

keadaan saturasi sehingga dari persamaan di atas didapatkan tegangan

pada saat saturasi .

Pada saat logika rendah phototransistor dalam keadaan cut-off. Pada saat

cut-off, ≈ 0. Sehingga perhitungan untuk :

Pada saat logika rendah keluaran dari sensor hampir mendekati 0.

4. Menggunakan Phototransistor karena pada sensornya sendiri sudah

dijelaskan alat menggunakan phototransistor. Perbedaannya

phototransistor sendiri disusun dari photodioda dan transistor.

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |41

Page 42: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

5. Karena LED infra merah lebih tahan terhadap interferensi dari sinyal-

sinyal yang ada di luar sistem.

Kelompok 4

1. Sensor apa yang digunakan dalam alat ini (photodioda/phototransistor)?

Jelaskan!

2. Pada perancangan ini resistor pada sensor sebesar 720 Ω dan 820 Ω,

bagaimana perhitungannya sehingga didapatkan nilai tersebut?

3. Jelaskan maksud dari RPS yang digunakan!

4. Jelaskan prinsip kerja photodioda berdasarkan gambar 2! Mengapa arah

arus dari semikonduktor P ke N?

5. Mengapa digunakan ADC0804, bukan ADC 0802 atau 0803?

Jawaban Kelompok 4

1. Phototransistor karena pada perancangan sensornya sendiri sudah

menggunakan phototransistor

2. Pada perancangan besar nilai R1 dan R2 yang didapatkan adalah 3.4 kΩ

dan 1 kΩ. Nilaiitu didapatkan dari datasheet dan perhitungan current

transfer ratio.

3. Komparator untuk lebih menjelaskan logika output dari sensor. LM 2917

untuk mengubah output sensor berupa frekuensi ke tegangan. ADC untuk

mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital

4. Pada perancangan menggunakan phototransistor

5. Pada perancangan kali ini menggunakan ADC yang ada didalam MK

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |42

Page 43: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

Kelompok 5

1. Mengapa menggunakan ADC 0804, sedangkan di MK sudah ada

ADCnya?

2. Bagaimana pembuktian bahwa outptt encoder berbanding lurus dengan

kecepatan motor?

3. Pada diagram blok terdapat rangkaian seven segment, sedangkan pada

penjelasan tidak terdapat. Fungsi dari seven segment pada perancangan ini

apa?

4. Mengapa menggunakan phototransistor sebagai receiver dari inframerah?

5. Apa guna dari infrared?

Jawaban Kelompok 5

1. Pada perancangan kali ini menggunakan ADC yang ada didalam MK

2. Telah dihitung pada slide tadi.

3. Pada perancangan kali ini menggunakan LCD 8x1

4. Pada rangkaian sensor telah di tentukan bila menggunakan phototransistor

5. Sebagai transmitter dari phototransistor.

Kelompok 6

1. Bagaimana prinsip kerja dari IC LM 2917?

2. Apakah keluaran dari sensor perlu filter?

3. Apakah dalam RPS perlu buffer agar arus pada sensor tidak membebani

komponen R dan C?

4. Berapakah besar lubang rotary agar didapatkan ketelitian yang baik

(digunakan untuk mengukur kecepatan suatu roda yang berbeda)?

5. Bagaimana ketika kita mengukur benda yang bergerak belok atau orang

yang berjalan?

Jawaban Kelompok 6

1. Prinsip kerja dari alat ini yaitu mengubah frekuensi ke tegangan dengan

persamaan :

Vout = Vref x R1 x C1

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |43

Page 44: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

dan penguatannya didapatkan dari besarnya nilai R1 dan C1.

2. Tidak perlu sensor karena pada perancangan tidak ada noise dari frekuensi.

3. Tidak perlu karena keuaran dari sensor sudah masuk ke dalam komparator.

4. Pada roda rotary encoder besarnya lubang diharapkan sama dengan jarak

antar lubang agar didapatkan ketelitian yang baik.

5. Pada perancangan ini untuk mengukur kecepatan dari putaran motor, jadi

bila ingin mengukur kecepatan orang yang berjalan maka digunakan

stopwatch dan alat pengukur panjang.

Kelompok 8

1. Bagaimana rangkaian keseluruhan dari alat ini?

2. Datasheet yang dicantumkan adalah sevensegment tetapi yang digunakan

berbeda, mengapa?

3. Mengapa memakai ADC?

4. Apa fungsi pembagi tegangan?

5. Apa fungsi dari photodioda?

Jawaban Kelompok 8

1.

2. Pada perancangan kali ini menggunakan LCD 8x1

3. Sebagai converter sinyal analog output dari LM 2917 menjadi sinyal biner

sebagai input dari MK.

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |44

Page 45: tugas sie fix.doc

Sistem Instrumentasi Elektronika

4. Untuk membagi tegangan sumber menjadi Vcc dari masing-masing

komponen.

5. Sebagai receiver dari sensor.

Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dengan IC LM2917 |45