i
PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN MOTOR DAN TEMPERATUR
SERTA EFISIENSI PENDINGIN TERHADAP KECEPATAN PUTARAN
MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51
Skripsi
untuk memenuhi persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi S-1 Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
diajukan oleh
Choirudin Hakim
5350402525
Kepada
PROGRAM STRATA 1
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2006
ii
SKRIPSI
PENGUKURAN KECEPATAN PUTARAN MOTOR DAN
TEMPERATUR SERTA EFISIENSI PENDINGIN TERHADAP
KECEPATAN PUTARAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER
AT89C51
Di persiapkan dan disusun oleh :
CHOIRUDIN HAKIM
5350402525
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada Tanggal : 07 Oktober 2006
Susunan Dewan Penguji
Pembimbing Utama Anggota Dewan Penguji
Ir. Rudy Hartanto, M.T Drs. Suryono, M.T
NIP. 131887486 NIP. 131474228
Pembimbing Pendamping
Drs. Agus Murnomo , M.T
NIP. 131616610
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
Untuk memperoleh derajat Sarjana Teknik
Tanggal : Oktober 2006
Drs. Djoko Adi Widodo, M.T
NIP. 131570064
Pengelola Jurusan Teknik Elektro
Universitas Negeri Semarang
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan
sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang , Oktober 2006
CHOIRUDIN HAKIM
NIM .5350402525
iv
INTISARI
Motor DC merupakan jenis motor yang dapat beroperasi dengan
menggunakan sumber tegangan dc. Pertumbuhan pesat dunia perindustrian
membutuhkan motor listrik sebagai pendukung proses produksi, baik motor DC
ataupun motor AC. Sifat yang tampak pada motor listrik adalah apabila motor
berputar secara terus menerus, maka suhu dari motor akan terus meningkat. Apabila
motor telah mencapai suhu yang tinggi dan motor terus digunakan maka motor akan
mengalami kerusakan.
Motor listrik di dalam aplikasi yang besar agar dapat beroperasi lebih lama
dan dapat bekerja secara efektif, maka perubahan temperatur motor harus dapat
dikendalikan. Salah satu sistem kontrol yang handal adalah berbasis mikrokontroler.
Mikrokontroler AT89C51 di dalamnya terdapat CPU dan RAM internal 128 byte
bertujuan mengoptimalkan indeks kerja suatu sistem. Untuk mendeteksi kecepatan
putaran motor digunakan sensor infra merah yang dikemas menjadi satu rangkaian
optocopler. Sensor suhu yang digunakan adalah LM35DZ.
Pada Penelitian dilakukan pengujian tegangan input motor berbeban dan
tanpa beban. Disamping itu ada pengujian sensor suhu yang dibandingkan dengan
thermometer air raksa. Sebagai kesimpulan bahwa perubahan tegangan, beban dan
arus akan berpengaruh pada kecepatan putaran motor dan temperatur.
Kata kunci, Mikrokontroler AT8C51, Motor DC dan Temperatur
v
ABSTRACT
DC motor is 0ne 0f motor type which could be operated using DC voltages
source. The industrial world that growth so fast need more electrical motor to
support. The industrial process, both DC motor and AC motor. The characteristic
that appear in electrical motor when moved continuously is increasing the motors
temperature. If the temperature exceeded the temperature used continuously that
result motor will damage seriously.
In the big application of electrical motor in order to operate longer time and
could work effectively so change of motor temperature must be controlled. One of
reliable control system microcontroller base control system AT89C51
microcontroller consist of CPU and 128 byte internal RAM in order to optimal index
work of system. To detect the speed of motor rotation by using infrared sensor which
packed in a optocoppler net. Temperature sensor that used is LM 35 DZ.
At this research, conducted test for loaded and unloaded motor input
voltages. On the other hand there is test for temperature sensor that compare with
mercury temperature. As the result that change of voltage loaded and current will be
affected in speed of motor rotation and temperature.
Key word : Microcontroller AT89C51, DC Motor and Temperature.
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke Hadirat Allah SWT atas rahmat dan
hidayahNya kepada penulis sehingga upaya penyusunan skripsi ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi syarat kelulusan
program studi S1 Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Negeri Semarang.
Selama dalam proses penyusunan skripsi ini penulis menyadari sekali
hambatan-hambatan yang penulis hadapi, akan tetapi berkat bantuan dan bimbingan
dari semua pihak sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Drs. Djoko Adi Widodo, M. T, Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Negeri Semarang.
2. Drs. Said Sunardiyo, M.T, selaku ketua Program studi S1 Teknik Elektro
Universitas Negeri Semarang.
3. Ir. Rudy Hartanto,M.T selaku Dosen Pembimbing 1
4. Umi dan Abi serta kakak yang selalu memberi semangat.
5. Seluruh staf dan karyawan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
6. Rekan – rekan yang telah membantu atas terlaksananya penelitian sampai
selesainya penyusunan skripsi.
vii
Semoga bantuan dan kebaikannya mendapat pahala yang berlipat ganda dari
Allah SWT.
Meski demikian, penulis menyadari bahwa dalam penyususnan skripsi ini
masih jauh dari sempurna dan banyak kekurangannya, hal ini disebabkan
keterbatasan pengetahuan penulis. Untuk itu kritik dan saran yang bersifat
membangun sangat penulis harapkan demi kesempurnaan skripsi ini
Akhirnya penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat berfungsi
sebagaimana yang diharapkan dan bermanfaat bagi para pembaca.
Semarang, Oktober 2006
Penulis
viii
DAFTAR ISI
Pengesahan.......................................................................................................... ii
Pernyataan ........... ............................................................................................... iii
Intisari ................................................................................................................ iv
Kata Pengantar .................................................................................................... vi
Daftar Isi ............................................................................................................. viii
Daftar Gambar..................................................................................................... x
Daftar Tabel ....................................................................................................... xii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 2
1.3 Tujuan ........................................................................................... 2
1.4 Manfaat ......................................................................................... 2
1.5 Penegasan Istilah ........................................................................... 2
1.6 Sistematika .................................................................................... 4
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1 Penguat Operasional.................................................................... ... 5
a. Penguat Membalik ............................................................... ... 6
b. Penguat tak membalik ........................................................... ... 7
c. Pembanding .......................................................................... ... 8
2.2 LED Infra Merah ........................................................................ ... 9
2.3 Fotodioda ................................................................................... ... 10
2.4 Optocoupler ................................................................................ ... 11
2.5 Pengubah Analog Ke Digital ..................................................... ... 12
a. Pemilihan Data ..................................................................... ... 13
b. Konverter .............................................................................. ... 14
c. Pembanding .......................................................................... ... 15
ix
2.6 Mikrokontroller AT89C51 ......................................................... ... 19
a. Atmel AT89C51 ................................................................... ... 19
b. Konfigurasi At89C51 ........................................................... ... 19
2.7 Penyaji Kristal Cair .................................................................... ... 25
2.8 Motor DC .................................................................................... ... 27
BAB III. METODE PENELITIAN DAN PERENCANAAN ALAT
3.1 Desain Penelitian ........................................................................ ... 29
a. Tujuan Penelitian ................................................................. ... 29
b. Alat Dan Bahan .................................................................... ... 29
3.2 Prosedur Kerja ............................................................................ ... 31
3.3 Realisasi Alat untuk tiap Blok..................................................... ... 32
3.4 Cara Kerja Keseluruhan .............................................................. ... 40
3.5 Perangkat Lunak ......................................................................... ... 42
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian Dan Analisa ..................................................... ... 44
1. Sensor Kecepatan ................................................................. ... 44
2. Sensor Suhu .......................................................................... ... 57
3. Pengujian Kendali Temperatur ............................................ ... 58
4. Prosentase Kesalahan Alat ................................................... ... 58
4.2 Pembahasan ................................................................................ ... 59
4.3 Keterbatasan Penelitian .............................................................. ... 60
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................................ ... 61
5.2 Saran ........................................................................................... ... 61
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... ... 62
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 (a) Simbol Penguat Operasional (b) Rangkaian Pengganti .... ... 5
2. Gambar 2.2 Rangkaian Penguat Membalik ............................................... ... 6
3. Gambar 2.3 Rangkaian penguat Tak Membalik ....................................... ... 7
4. Gambar 2.4 (a) Pembanding Catu Tunggal (b) Karakteristik Transistor... ... 8
5. Gambar 2.5 LED Infra Merah ................................................................... ... 9
6. Gambar 2.6 Rangkaian LED ..................................................................... ... 10
7. Gambar 2.7 Fotodioda ............................................................................... ... 11
8. Gambar 2.8 Optocoupler ........................................................................... ... 12
9. Gambar 2.9 Konfigurasi ADC0809 .......................................................... ... 16
10. Gambar 2.10 Blok Diagram ADC0809 ..................................................... ... 18
11. Gambar 2.11 Diagram Pin Mikrokontroller AT89C51 ............................. ... 20
12. Gambar 2.12 Blok Diagram AT89C51 ...................................................... ... 24
13. Gambar 2.13 Diagram Blok Modul Penyaji Kristal Cair .......................... ... 26
14. Gambar 2.14 Prinsip Motor DC................................................................. ... 28
15. Gambar 2.14 Motor DC dengan magnit permanen.................................... ... 28
16. Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian ...................................................... ... 31
17. Gambar 3.2 Diagram skematik suatu motor dc dengan pengontrolan jangkar 33
18. Gambar 3.3 Diagram Rangkain Modul tranduser Suhu ............................ ... 34
19. Gambar 3.4 Diagram Rangkain Sensor Kecepatan ................................... ... 34
20. Gambar 3.5 Diagram Rangkain ADC ....................................................... ... 36
21. Gambar 3.6 Diagram Rangkain Mikrokontroller ...................................... ... 37
22. Gambar 3.7 Diagram Rangkain Penyaji Kristal Cair ............................... ... 38
23. Gambar 3.8 Diagram Rangkain Pengendali Kipas Pendingin .................. ... 38
24. Gambar 3.9 Rangkain Power Supply ........................................................ ... 40
25. Gambar 3.10 Flow Chart ........................................................................... ... 41
xi
26. Gambar 4.1 Hubungan antara tegangan motor tanpa beban dan jumlah putaran
motor ......................................................................................................... ... 46
27. Gambar 4.2 Hubungan antara tegangan motor dengan beban 1 dan jumlah putaran
motor ......................................................................................................... ... 48
28. Gambar 4.3 Hubungan antara tegangan motor dengan beban 2 dan jumlah putaran
motor .......................................................................................................... ... 49
29. Gambar 4.4 Hubungan antara tegangan motor dengan beban 3 dan jumlah putaran
motor .......................................................................................................... ... 50
30. Gambar 4.5 Hubungan antara waktu dengan suhu..................................... ... 52
31. Gambar 4.6 Hubungan antata tegangan motor dengan beban digantung... ... 54
32. Gambar 4.7 Alat tampak dalam secara keseluruhan .................................. ... 55
33. Gambar 4.8 Motor dengan beban tampak belakang................................... ... 55
34. Gambar 4.9 Motor tampak atas.................................................................. ... 56
35. Gambar 4.10 Motor tampak depan............................................................. ... 56
36. Gambar 4.11 Prosentase kesalahan Display Alat dengan Thermometer ... ... 57
xii
DAFTAR TABEL
1. Tabel 2.1 Pilihan Kanal Masukan ............................................................. ... 14
2. Tabel 2.2 Fungsi Alternartif ...................................................................... ... 23
3. Tabel 2.3 Perkripsi Alternatif .................................................................... ... 26
4. Tabel 3.1Alat Dan Bahan .......................................................................... ... 30
5. Tabel 4.1 Hasil Penelitian Sensor Kecepatan tanpa beban ........................ ... 45
6. Tabel 4.2 Hasil Penelitian Sensor Kecepatan dengan beban 1 .................. ... 47
7. Tabel 4.3 Hasil Penelitian Sensor Kecepatan dengan beban 2 .................. ... 48
8. Tabel 4.4 Hasil Penelitian Sensor Kecepatan dengan beban 3 .................. ... 50
9. Tabel 4.5 Hasil Penelitian Sensor Kecepatan dengan beban, Arus, Jumlah Putaran
Motor dan Suhu ......................................................................................... ... 51
10. Tabel 4.6 Hasil Penelitian Sensor Kecepatan dengan beban tergantung ... ... 53
11. Tabel 4.7 Hasil Penelitian Sensor Suhu dengan Thermometer.................. ... 57
12. Tabel 4.8 Hasil Perbandingan Sensor suhu dengan Thermometer ........... ... 59
xiii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi dan silih bergantinya siang dan
malam terdapat tanda – tanda bagi orang – orang yang berakal, yaitu orang - orang
yang mengingat Allah SWT sambil berdiri atau duduk dalam keadaan berbaring dan
mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi seraya berkata “ Ya Tuhan
kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia – sia Maha suci Engkau maka
perihalalah kami dari siksa neraka “.(Ali Imron, 190 - 192)
“Wahai saudaraku, janganlah engkau terjebak dalam sandiwara dunia, dibalik itu
semua terdapat kehidupan yang hakiki. Siapa yang menginginkan akhirat harus
berani mengorbankan dunia dan siapa yang menginginkan dunia, sudahlah pasti
mengorbankan akhirat”.(Hakim_Choi)
Kupersembahkan Buat :
Abi dan Umi tercinta
Kakak - kakakku yang menyayangiku
Teman – teman satu angkatan, FLSI dan HMI
Para mujahid dibumi Allah
1
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1 LATAR BELAKANG
Motor listrik sering sekali dipakai pada alat elektronik misalnya
pada kipas angin, komputer, pompa air dan lain sebagainya, bahkan
sampai mainan anak-anakpun banyak yang menggunakan motor listrik
sebagai aplikasi teknologinya. Sifat yang tampak pada motor listrik adalah
apabila motor berputar secara terus menerus maka suhu dari motor juga
akan terus meningkat. Apabila motor telah mencapai suhu yang tinggi dan
motor terus digunakan maka motor akan mengalami kerusakan.
Dalam skala aplikasi yang lebih besar, agar motor listrik dapat
beroperasi lebih lama dan dapat bekerja secara efektif maka perubahan
temperatur pada motor harus dapat dikendalikan.
Berdasarkan pertimbangan itu maka dibuat alat pengukur
kecepatan putaran motor dan temperatur berbasis mikrokontroler
AT89C51, alat ini akan menampilkan besaran kecepatan putaran motor
dan temperatur. Alat ini juga dilengkapi dengan sebuah kipas dengan
sistem otomatis, sistim ini dimaksudkan bila temperatur motor meningkat
maka kipas akan menyala dan diharapakan temperatur motor akan
menurun, bila temperatur motor telah menurun sesuai dengan yang
diinginkan maka kipas akan mati. Pada alat ini akan ditampilkan
2
temperatur dan kecepatan motor listrik secara bersama dalam satu
tampilan.
I.2 RUMUSAN MASALAH
Dengan latar belakang masalah tersebut, maka rumusan masalah
yang peneliti ajukan adalah:
1. Membuat suatu alat yang bekerja secara otomatis yang dapat
megendalikan perubahan suhu pada motor.
2. Membuat suatu alat pengukur kecepatan putaran motor dan temperatur
dengan menggunakan teknologi mikrokontroler AT89C51.
I.3 TUJUAN
1. Membuat simulasi pengendaliaan perubahan temperatur motor
2. Membuat alat pengukur kecepatan putaran motor dan temperatur
berbasis mikrokontroler
3. Mengetahui efisiensi pendingin terhadap kecepatan putaran motor bila
motor sudah beroperasi relatif lama.
4. Tampilan yang digunakan adalah LCD
I.4 MANFAAT
Manfaat yang ingin dicapai dalam melakukan penelitian ini adalah:
1. Digunakan untuk penerapan ilmu elektronika terutama instrumentasi
dan Kendali.
2. Digunakan sebagai bahan praktik dan pengamatan terutama dalam
bidang instrumentasi dan Kendali.
3
I.5 PENEGASAN ISTILAH
Penegasan istilah dimaksudkan untuk memberikan gambaran yang
lebih jelas dan terdapat kesatuan pengertian dari beberapa istilah yang
terdapat dalam rancangan skripsi dengan judul Pengukuran Kecepatan
Putaran Motor Dan Temperatur Serta Efisiensi Pendingin Terhadap
Kecepatan Putaran Motor Berbasis Mikrokontroller AT89C51.
Istilah – istilah tersebut antara lain :
1. Pengukuran
Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran
(panjang,besaran,tinggi,dan sebagainya) dengan alat tertentu yang
merupakan acuan standar sebagai pembanding.
2. Kecepatan
Kecepatan putaran motor DC
3. Temperatur
Suhu atau Temperatur dari motor.
4. Mikrokontroller AT89C51
Mikrokontroller adalah sebuah Central Processing Unit yang memiliki
kemampuan untuk mengolah masukan sesuai dengan logika-logika
yang telah ditetapkan untuk mengambil keputusan seketika. AT89C51
adalah mikrokontroller keluaran Atmel dengan 4K byte Flash PEROM
(Programmable and Erasable Read Only Memory), AT89C51
merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory, isi memori
tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali.
4
Berdasarkan penegasan istilah yang telah diuraikan, maka judul diatas
dimaksudkan sebagai suatu alat yang memiliki kemampuan untuk
mengukur kecepatan putaran motor serta temperatur.
I.6 SISTEMATIKA PENULISAN SKRIPSI
Sistematika penulisan skripsi ini akan kami susun sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang,rumusan masalah,
tujuan, manfaat, penegasan istilah dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi tentang teori dasar dan prinsip kerja masing-
masing komponen.
BAB III METODE PENELTIAN DAN PERENCANAAN ALAT
Bab ini berisi tentang desain, prosedur kerja yang digunakan
dalam penelitian. Bab ini juga membahas tentang
perencanaan rangkaian dan diagram blok rangkaian serta cara
kerja rangkaian keseluruhan.
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi pembahasan tentang hasil pengujian dan analisa
serta keterbatasan penelitian.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dan saran.
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Penguat Operasional
Penguat operasional merupakan rangkaian terpadu linier dasar
(atau lebih tepat analog), yang sering difabrikasi dalam satu sampai empat
unit serupa dalam satu kemasan. Diagram Op Amp ditunjukkan pada
gambar 2.1
(a)
(b)
Gambar 2.1 (a) simbol penguat operasional (b) rangkaian pengganti. (Malvino, 1996: 66-67)
a. Penguat Membalik (inverting)
Salah satu penggunaan Op Amp adalah sebagai penguat
membalik (inverting), yaitu penguat yang keluarannya mempunyai
tanda tegangan yang terbalik dibandingkan dengan tanda tegangan
masukan.
K
-
Tak membalik
Membalik
Output
6
(a) rangkaian penguat (b) rangkaian kesetaraan
Gambar 2.2 Rangkaian penguat membalik (inverting) (Sutanto, 1997: 118)
Salah satu sifat ideal Op Amp adalah bahwa impedansi
masuk tak-hingga besar. Akibatnya tidak ada arus masuk ke kedua
terminak masuk. Dan semua arus hanya akan melewati R1 dan R2,
seperti ditunjukkan pada gambar 2.2-b Disamping itu juga
dikatakan bahwa perolehan tegangan Av tak hingga. Tegangan
keluaran Vo = -Av.Vi terhingga (Vo < tak terhingga), sehingga Av
tak hingga berarti Vi = 0. Sehingga tegangan di titik A dapat
dikatakan nol (yang dinamakan bumi semu atau virtual ground)
gambar 2.2-b menunjukkan rangkaian ganti yang jelas
menunjukkan bahwa:
1
2
in
oV R
R
V
VA −== ................................................(2.1)
Persamaan diatas menunjukkan bahwa perolehan penguat
tergantung pada perbandingan tahanan paralel (R2) dan tahanan
seri (R1) dari penguat tersebut. Dari persamaan tersebut juga
terlihat bahwa tanda tegangan keluar Vo terbalik dibandingkan
V i = 0
I
7
dengan tanda tegangan masuk Vi Karena itu penguat tersebut
dinamakan penguat membalik (inverting).
b. Penguat Tak Membalik (non-inverting)
Jika tegangan masukan tidak dimasukkan lewat terminal
inverting, tetapi dimasukkan lewat terminal non-inverting, yaitu
sebesar V2, maka tegangan hasil penguatannya Vo akan tidak
terbalik. Gambar 2.3 (a) menunjukkan gambar rangkaiannya dan
gambar 2.3 (b) menunjukkan gambar rangkain kesetaraan dengan
memahami bahwa virtual ground (Vi = 0), maka tegangan di titik
A dianggap sama dengan V2, yakni VA = V2.
(a) rangkaian penguat (b) rangkaian penganti
Gambar 2.3 Rangkaian penguat tak membalik (non-inverting) (Sutanto, 1997: 119)
Dari rangkaian penganti gambar 3-b jelas bahwa:
( )
+=
+===
1
2
1
21
A
o
in
oV R
R1
R
RR
V
V
V
VA ............(2.2)
Persamaan tersebut selalu menghasilkan penguatan lebih
besar dari satu dan tanda tegangan hasil penguatan tidak terbalik.
I A
8
c. Pembanding
Op amp dapat bekerja pada catu tunggal positif, seperti
ditunjukkan pada gambar 2.4 dibawah ini.
(a) (b)
Gambar 2.4 (a) Pembanding catu tunggal (b) Karakteristik transfer (Malvino, 1996:164)
Disini tegangan keluarnya hanya mempunyai satu polaritas,
yaitu tengan positif rendah dan tinggi. Misalnya Vcc = +15,rentang
keluaran berkisar antara 1V atau 2 V (keadaan rendah) sampai 13
atau 14 (keadaan tinggi).
Tegangan acuan yang diterapkan pada masukan membalik
berharga positif dan sama dengan:
cc21
2ace V
RR
RV
+= ..............................................(2.3)
bila Vin lebih besar dari pada Vacu, keluarannya tinggi, seperti pada
gambar 2.4-b. Bila Vin lebih kecil dari pada Vacu, keluarannya
rendah. Dalam kedua kasus ini, keluarannya mempunyai polaritas
yang positif.
Vacu Vin
Vout
RENDAH
TINGGI
9
2.2 LED Infra Merah
LED inframerah mempunyai panjang gelombang 7.800 Ả atau
frekuensi 4.105 Hz. LED inframerah merupakan dioda dengan sambungan
pn yang mengeluarkan cahaya inframerah dan mempunyai sifat tak dapat
dilihat oleh mata, seperti sifat LED pada umumnya maka untuk
mengaktifkan LED inframerah diperlukan catuan listrik agar mudah
dihasilkan pancaran inframerah sesuai dengan yang dikehendaki.
Sedangkan untuk mendeteksi adanya pancaran cahaya inframerah
biasanya digunakan tranduser yang peka terhadap adanya perubahan
intensitas cahaya terutama cahaya inframerah. Tranduser tersebut dapat
berupa fotodioda atau fototransistor.
(a) (b)
Gambar 2.5 LED. (a) Diagram energi. (b) Lambang/simbol ( Malvino, 1986:54)
Bila suatu diode diberi prategangan maju, elektron-elektron bebas
akan bergabung kembali dengan lubang-lubang di sekitar persambungan,
seperti ditunjukkan dalam gambar 2.5 Ketika meluruh dari tingkat energi
lebih tinggi ke tingkat energi lebih rendah elektron-elektron bebas tersebut
akan mengeluarkan energinya dalam bentuk radiasi. Dalam diode
penyearah, hampir seluruh energi ini dilepaskan dalam bentuk panas.
p n B
A
energi Elektron-elektron bebas (tingkat
Lubang-lubang (tingkat elektron
10
Dalam LED, sebagian dari selisih energi ini dilepaskan sebagai radiasi
cahaya. LED mempunyai penurunan tegangan lazimnya dari 1,5V sampai
2,5V untuk arus di antara 10 dan 150 mA. Penurunan tegangan yang tepat
tergantung dari arus LED, warna, kelonggaran, dan sebagainya Lambang
skematis untuk LED, panah-panah sebelah luar melambangkan cahaya
yang dipancarkan.
Gambar 2.6 Rangkaian LED (Malvino, 1996)
2.3 Fotodiode
Bila energi mengenai persambungan pn, maka dapat mengeluarkan
elektron-elektron valensi. Dengan perkataan lain, jumlah cahaya yang
mengenai persambungan dapat mengendalikan arus balik di dalam dioda.
Fotodioda adalah suatu alat yang berfungsi berdasarkan kepekaannya
terhadap cahaya. Pada dioda ini, sebuah jendela memungkinkan cahaya
untuk masuk melalui pembungkus dan mengenai persambungan. Cahaya
yang datang menghasilkan elektron bebas . Makin kuat cahaya, makin
banyak jumlah pembawa minoritas dan makin besar arus baliknya.
11
Gambar 2.7 Fotodioda (Malvino 1996)
Gambar 2.7 menunjukkan lambang skematis fotodioda. Panah yang
mengarah ke dalam melambangkan cahaya yang datang, yang teramat
penting. Sumber dan tahanan seri memberi prategangan balik pada
fotodioda. Bila cahaya makin cerah, arus balik naik. Dalam fotodioda yang
lazim, arus balik tersebut besarnya puluhan mikroamper. Fotodioda adalah
salah satu contoh fotodetektor, yaitu sebuah alat optoelektronika yang
dapat mengubah cahaya datang menjadi besaran listrik (Malvino,
1994:98).
2.4 Optocoupler
Optocoupler dibentuk dari penggabungan sebuah sumber cahaya
dengan phototransistor (Malvino, 1999 : 167). Diode cahaya sebagai
sumber cahaya dipasang langsung dengan sumber tegangan. Keluaran
sumber cahaya akan berbanding lurus dengan tegangan masukan pada
diode cahaya. Diode cahaya sebagai masukan bisa terdiri atas satu atau
beberapa buah diode untuk menambah intensitas cahaya, demikian pula
dengan jenis cahaya yang dipakai, bisa cahaya infra merah atau cahaya
tampak mata.
12
Bagian keluaran optocoupler berkembang seiring dengan
kemajuan aplikasi. Dari yang semula berupa phototransistor berkembang
menjadi photothyristor dan optoisolator. Konstruksi masing-masing jenis
optocoupler tersebut ditunjukan pada Gambar 2.8
Gambar 2.8 Optocoupler (Malvino 1996)
Penggunaan optocoupler adalah sebagai isolasi. Optocoupler
merupakan komponen yang digunakan sebagai kendali I/O untuk peralatan
yang beroperasi dengan tegangan rendah maupun tinggi, sehingga tidak
terjadi kerusakan antara pengendali dan peralatan yang dikendalikan.
2.5 Pengubah Analog Ke Digital (ADC) 0809
ADC 0809 adalah komponen CMOS monolitik penerima data
dengan sebuah pengubah analog ke digital 8 bit, pemilih data masukan 8
kanal dan cocok untuk logika pengontrol mikroprosesor. ADC
menggunakan teknik pengubahan analog dari pembanding ke keluaraan 8-
Bit (aproksimasi successive). Dilengkapi pembanding potongan mantap
impedansi tinggi, sebuah pembagi tegangan 256 R dengan pohon saklar
13
analog dan register aproksimasi successive. Pemilih data 8 kanal dapat
secara langsung mengakses 8 sinyal analog masukan. Pengantarmukaan
yang mudah ke mikroprosesor oleh penahan alamat masukan pemilih data
yang dikodekan serta penhan keluaran TTL tiga keadaan.
Perancangan ADC 0809 telah dioptimalkan dengan
menggabungkan kondisi paling diinginkan dari beberapa teknik ADC.
Disamping kecepatan tinggi, ketepatan tinggi, ketergantungan suhu
minimal, ketepatan dan kemampuan mengulang jangka panjang yang
bagus, dan konsumsi daya kecil. Berikut ini adalah spesifikasi penting
ADC 0809.
♦ Bit keluaran 8 bit
♦ Total kesalahan tak dihitung ± 0,5 LSB dan ± 1 LSB
♦ Catu daya tunggal 5 Vdc
♦ Daya rendah 15 mW
♦ Waktu pengubahan 100 µs
Berikut dijelaskan tentangfungsi bagian-bagian pada ADC
a. Pemilih Data (Multiplekser)
Komponen ini terdiri dari sebuah pemilih data sinyal analog 8 kanal
tunggal terpisah. Satu buah kanal masukan dipilih dengan
menggunakan pengkode alamat. Tabel 2.1 berikut ini menunjukkan
pilihan kanal masukan. Alamat ditahan pengkode pada transisi
rendah ke tinggi dari pengaktifan sinyal penahan alamat.
14
Tabel 2.1 Pilihan kanal masukan
Baris Alamat
Kanal Analog Pilihan C B A
IN0 0 0 0
IN1 0 0 1
IN2 0 1 0
IN3 0 1 1
IN4 1 0 0
IN5 1 0 1
IN6 1 1 0
IN7 1 1 1
b. Pengubah kanal masukan ke digital (Konverter)
Bagian utama serpih tunggal sistem pengubah data adalah
pengubah 8 bit analog ke digital. Terbagi atas 3 bagian yaitu ;
jaringan tangga 256R, SAR (register aproksimasi successive) dan
pembanding. Jaringan tangga 256R memakai tangga R/2R
konvensional ketepatan tinggi untuk sistem kontrol umpan balik
simpul tertutup. Hubungan yang tidak tepat dapat menyebabkan
osilasi yang menggangu sistem. Jaringan tangga 256R tidak
menyebabkan variasi pembebanan pada tegangan acuan. Pergantian
keluaran pertama terjadi saat sinyal analog mencapai +1/2 LSB,
15
pergantian berikutnya setiap 1 LSB hingga sekala penuh. SAR
menampilkan 8 pengulangan untuk mendekati tegangan masukan.
Pada beberapa jenis pengubah SAR, n-pengulangan diperlukan untuk
pengubah n-bit.
SAR dari ADC akan nol (reset) pada tepi positif pulsa SC (Start
Convertion ). Pengubahan dimulai pad tepi jatuhan pulsa SC baru.
Proses pengubahan akan disela penerimaan pulsa SC baru.
Pengubahan akan sempurna dengan menggabungkan keluaran dari
akhir pengubahan pada masukan SC. Akhir pengubahan akan rendah
di awal pengubahan berikutnya.
c. Pembanding (Komparator)
Bagian dari ADC berikutnya adalah pembanding, berfungsi
menjaga keakurasian proses dari keseluruhan pengubah. Pembanding
cenderung mempengaruhi besarnya pengulangan pada komponen.
Pembanding penstabil terpancung meghasilkan cara paling efektif
penerapan fungsi pengubah. Pembanding ini merubah sinyal
masukan DC (searah) menjadi sinyal AC (bolak-balik). Sinyal ini
dihubungkan langsung ke penguat AC penguatan tinggi dan
mempunyai batas DC terjaga. Teknik ini membatasi komponen
penguat mempengaruhi komponen DC yang tidak dilewatkan
penguat AC. Ini membuat ADC tidak peka pada perubahan suhu,
geseran waktunya lebih panjang dan timbul kesalahan masukan
16
offset. Berikut ini pada gambar 2.9 ditampilkan konfigurasi
penyemat ADC0809
Gambar 2.9 Konfigurasi Penyemat ADC 0809
(www.keil.com/dd/docs/datashts/ADC0809_ds.pdf)
Keterangan fungsi penyemat ADC 0809 :
♦ IN0-IN7 adalah fasilitas 8 masukan tegangan analog maksimal
yang dapat dirubah oleh ADC 0809
♦ D0-D7 adalah keluaran dari ADC 0809 yang berbentuk kode
digital 8 bit.
♦ ADD A, ADD B, ADD C adalah masukan 3 bit kode alamat
untuk memilih masukan analog yang akan diproses.
♦ START adalah masukan aktif tinggi agar ADC memulai
pengubahan.
♦ EOC adalah keluaran untuk mengetahui hasil dari sebuah
pengubahan, selama proses pengubahan berlogika rendah, jika
sudah selesai kembali berlogika tinggi.
Vcc
26
27
28
1
2
3
4
5
12
16
10
9
7
17
14
15
8
18
19
20
21
25
24
23
6
22
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
REF+
REF-
CLK
OE
EOC
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
A0
A1
A2
START
ALE
13
11
GND
17
♦ OE adalah masukan aktif tinggi untuk membuka penahan
keluaran sehingga dapat dibaca.
♦ CLK adalah masukan pewaktu (timing) bagi ADC 0809.
♦ REF (+) adalah masukan untuk mengatur tegangan kerja atas
ADC 0809.
♦ REF (-) adalah masukan untuk mengatur tegangan kerja bawah
ADC 0809.
♦ Vcc adalah masukan untuk mengatur tegangan catu daya bagi
ADC 0809.
Dalam ADC 0809 terdapat beberapa blok diagram rangkaian dengan
fungsi dan prinsip kerja yang tertentu. Rangkaian dalam blok diagram itu
antara lain :
♦ Penyandi dan penahan alamat adalah sinyal kontrol yang diproses
sesuai dengan.
♦ Pemilih data 8 kanal adalah delapan masukan penerima sinyal
analog.
♦ Pewaktu dan pengontrol adalah mengatur kerja dan timer untuk
sinyal masukan dan sinyal keluaran.
♦ Register pendekatan berurutan (SAR) berfungsi menentukan
tingkat pengubah dari ADC dengan metoda aproksimasi
successive.
♦ Tahanan tangga 256R dan saklar pohon berfungsi mengubah
kode digital dari keluaran SAR menjadi analog dan diumpan
18
balik ke pembanding untuk dibandingkan dengan masukan
analog.
♦ Penyangga Keluaran 3 keadaan berfungsi menyangga keluaran
SAR keluarannya dalam tiga keadaan yaitu logika tinggi, logika
rendah dan impedansi tinggi.
Gambar 2.10 merupakan blok diagram ADC 0809. (www.keil.com/dd/docs/datashts/ADC0809_ds.pdf)
8 ANALOG MASUKAN
START DETAK
PENGONTROL DAN PEWAKTU
SAR
PENYANGGA PENAHAN TIGA KEADAAN KELUARAN
8 KANAL PEMILIH SAKLAR ANALOG
PENAHAN ALAMAT DAN
PENGKODE
SAKLAR POHON
256R TAHANAN TANGGA
ALAMAT 3 BIT
AKHIR DARI PENGUBAHAN (PENYELAAN)
GND VCC
ACUAN (+)
ACUAN (-)
OE
KELUARAN 8 BIT
19
2.6 Mikrokontroller AT89C51
a. Atmel AT89C51
AT89C51 adalah mikrokontroller keluaran Atmel dengan 4K byte
Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory),
AT89C51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory,
isi memori tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali.
AT89C51 memiliki berbagai fasilitas diantaranya:
1). Flash memori program didalam chip 4 Kbyte.
2). Beroperasi secara fully static 0 Hz sampai 24 MHz.
3). 128 x 8 bit RAM internal
4). UART full duplex
5). 6 buah sumber interupsi
6). Pembangkit oscilator clock internal. (http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89c51_ds.pdf)
b. Konfigurasi dan fungsi pin AT89C51
Mikrokontroller AT89C51/52/55/S53 (keluarga 51) mempunyai 40
pin, 32 pin di antaranya adalah kaki untuk keperluan port parallel. Satu
port paralel terdiri dari 8 pin, dengan demikian 32 pin tersebut
membentuk 4 buah port paralel, yang masing-masing dikenal sebagai
Port 0, Port 1, Port, 2, dan Port 3. Nomor dari masing-masing jalur
(pin) dari port paralel mulai dari 0 sampai 7, pin pertama Port 0 disebut
sebagai P0.0 dan jalur terakhir untuk port 3 adalah P3.7. Untuk lebih
jelas berikut skema dari masing-masing pin dapat dilihat pada gambar
2.11
20
Gambar 2.11 Diagram pin mikrokontroller AT89C51 (http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89c51_ds.pdf
Fungsi masing-masing pin pada mikrokontroller AT89C51
secara rinci adalah sebagai berikut:
1). Vcc, merupakan pin catu daya positif untuk mikrokontroller
sebesar +5V.
2). GND, hubungan ke ground atau pertanahan
3). RST, masukan reset. Kondisi ‘1’ selama 2 siklus mesin
selama osilator bekerja akan mereset mikrokontroller yang
bersangkutan.
4). PROG/ALE , keluaran ALE atau Adreess Latch Enable
menghasilkan pulsa-pulsa untuk mengunci byte rendah (low
byte) alamat selama mengakses memori eksternal. Kaki ini
juga berfungsi sebagai masukan pulsa program (the program
pulse input) atau PROG selama pemrograman flash.
VCC
GND
9
18
19
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
RST
XTAL2
XTAL1
PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
40
20
21
5). PSEN , Program Store Enable merupakan sinyal baca untuk
memori program eksternal.
6). EA /Vpp, External Access Enable. EA harus selalu
dihubungkan ke ground, jika mikrokontroller akan
mengeksekusi program dari memori eksternal lokasi 0000h
hingga FFFFh. Kaki ini juga berfungsi menerima tegangan 12
Volt (Vpp) selama pemrograman flash.
7). Port 0, merupakan port keluaran/masukan (I/O) bertipe open
drain bidirectional. Sebagai port keluaran, masing-masing
kaki dapat menyerap arus (sink) delapan masukan TTL
(sekitar 3,8 mA). Pada saat ‘1’ dituliskan ke kaki-kaki Port 0
ini, maka kaki-kaki Port 0 dapat digunakan sebagai masukan-
masukan berimpedansi tinggi.
Port 0 juga dapat dikonfigurasi sebagai bus alamat/data
bagian rendah (low byte) selama proses pengaksesan memori
data dan program eksternal. Jika digunakan dalam mode ini
Port 0 memiliki pullup internal.
Port 0 juga menerima kode-kode yang dikirimkan kepadanya
selama proses pemrograman dan mengeluarkan kode-kode
selama proses verifikasi program yang telah tersimpan dalam
flash. Dalam hal ini dibutuhkan pullup eksternal selama
proses verifikasi program.
22
8). Port 1, merupakan Port I/O dwi arah yang dilengkapi dengan
pullup internal. Penyangga keluaran Port 1 mampu
memberikan/menyerap arus empat masukan TTL (1,6 mA).
Jika ditulis ‘1’ ke kaki-kaki Port 1, maka masing-masing kaki
akan di pulled high dengan pullup internal sehingga dapat
digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan, jika kaki-kaki
Port 1 dihubungkan ke ground (di-pulled low), maka masing-
masing kaki akan memberkan arus (source) karena di-pulled
high secara internal. Port 1 juga menerima alamat bagian
rendah (low byte) selama pemrograman dan verifikasi flash.
9). Port 2, merupakan Port I/O dwi arah yang dilengkapi dengan
pullup internal. Penyangga keluaran Port 2 mampu
memberikan/menyerap arus empat masukan TTL ( 1,6 mA).
Jika ditulis ‘1’ ke kaki-kaki Port 2, maka masing-masing kaki
akan di pulled high dengan pullup internal sehingga dapat
digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan, jika kaki-kaki
Port 2 dihubungkan ke ground (di-pulled low), maka masing-
masing kaki akan memberkan arus (source) karena di-pulled
high secara internal.
Port 2 akan memberikan byte alamat bagian tinggi (high byte)
selama pengambilan instruksi dari memori program eksternal
dan selama pengaksesan memori data eksternal yang
menggunakan perintah dengan alamat 16-bit.
23
10). Port 3, merupakan Port I/O dwi arah yang dilengkapi dengan
pullup internal. Penyangga keluaran Port 3 mampu
memberikan/menyerap arus empat masukan TTL ( 1,6 mA).
Jika ditulis ‘1’ ke kaki-kaki Port 3, maka masing-masing kaki
akan di pulled high dengan pullup internal sehingga dapat
digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan, jika kaki-kaki
Port 3 dihubungkan ke ground (di-pulled low), maka masing-
masing kaki akan memberkan arus (source) karena di-pulled
high secara internal.
Port 3 juga memiliki fungsi-fungsi alternatif sebagaimana
Port 1, ditunjukkan pada tabel 2.2 dibawah ini :
Tabel 2.2 Fungsi Altrenatif
Kaki Port Fungsi Alternatif
P3.0 RxD (port masukan serial)
P3.1 TxD (port keluaran serial)
P3.2 INT0 (interupsi eksternal 0)
P3.3 INT1 (interupsi eksternal 1)
P3.4 T0 (masukan eksternal pewaktu/pencacah 0)
P3.5 T1 (masukan eksternal pewaktu/pencacah 1)
P3.6 WR (sinyal tanda baca memori data eksternal)
P3.7 RD (sinyal tanda baca memori data eksternal)
24
11). XTAL1, merupakan pin masukan ke penguat inverting
osilator dan input rangkaian clock internal.
12). XTAL2, merupakan pin keluaran dari penguat inverting
osilator.
Gambar 2.12 Blok diagram AT89C51 (http:// www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89c51_ds.pdf.)
25
2.7 Penyaji Kristal Cair (LCD)
Tampilan proses yang dipakai adalah modul penyaji kristal cair
(LCD) dengan tingkat kecerahan tinggi. Modul ini merupakan modul
penyaji kristal cair matriks titik dengan pengendali di dalamnya.
Pengendali ini mempunyai sebuah ROM/RAM pembangkit karakter di
dalamnya dan RAM data tampilan. Semua fungsi tampilan dikendalikan
oleh instruksi-instruksi, modul sangat mudah untuk dihubungkan dengan
mikroprosesor.
Penyaji kristal cair mempunyai kelengkapan antara lain :
♦ 20 karakter, 4 baris tampilan kristal cair dengan ukuran 5 x 7 matriks
titik.
♦ Duty ratio 1/16
♦ Pembangkit karakter ROM untuk 192 jenis karakter
♦ Pembangkit karakter RAM untuk 8 jenis karakter (tulis program)
♦ Pengantar-mukaan dengan 4 bit dan 8 bit mikroprosesor
♦ Data tampilan RAM dan pembangkit generator RAM dapat dibaca
dari mikroprosesor.
♦ Jangkauan suhu operasional antara 0°C sampai 50°C
♦ Sumber daya tunggal + 5V
♦ Dilengkapi osilator dalam, serta rangkaian hapus otomatis (Power on
Reset).
26
8 atau 16
DB0 – DB7
Gambar 2.13 Diagram blok modul penyaji kristal cair
Tabel 2.3 Deskripsi Fungsional terminal modul LCD
Nama
sinyal
No
Penyemat
I/O
Tujuan
Fungsi
DB0 – DB3 4 I/O MPU Bus data 4 bit bawah,
arah tiga keadaan : data
dibaca dari modul ke
MPU/ditulis ke modul
dari MPU melalui Bus.
Jika data antarmuka 4 bit,
sinyal tidak dipakai
DB4 – DB7 4 I/O MPU Bus data 4 bit bawah,
arah tiga keadaan : data
dibaca dari modul ke
MPU/ditulis ke modul
dari MPU melalui Bus.
DB7 juga dipakai sebagai
LCD
Penge-mudi LCD LSI
Penge-mudi LCD LSI
RS
R/W
E1 E2
40
4
27
bendera sibuk
E1 1 I MPU Sinyal jalankan untuk
panel atas
R/W 1 I MPU Sinyal pemilih baca dan
tulis , 0 : tulis, 1 : Baca
RS 1 I MPU Sinyal pemilih register :
0 : Register perintah
(Write).
Bendera sibuk dan
penghitung alamat
VO 1 - Catu
Daya
Tegangan catu
pengemudi LCD,
pengaturan kecerahan
layar dengan merubah
tegangannya.
VDD 1 - Catu + 5 V
GND 1 - Catu Terminal tanah : 0V
(Sumber : dari lembar data LCD)
2.8 Motor DC
Motor listrik adalah sebuah mesin yang dapat mengubah energi
listrik menjadi energi mekanis. Motor listrik dapat kita pakai untuk
memberikan putaran pada input energi mekanik.
28
Motor-motor listrik kecil yang dapat dipakai untuk
mengoperasikan rancangan-rancangan kecil bekerja pada tegangan 6 atau
9 volt. Motor arus searah mempunyai magnet permanen yang memberikan
medan magnet yang tetap (gambar 2.14). Armatur dari motor yang
berputar ditaruh dalam medan magnet. Armatur terdiri dari beberapa
kumparan yang dililitkan pada inti besi dan dirangkaikan dengan sebuah
akumulator. Sewaktu arus lewat kumparan armatur, dia berputar. Arus
yang lewat komutator diambil dari sikat. (gambar 2.15) menunjukkan
bagian motor listrik dengan magnet permanen kecil.
Gambar 2.14 Prinsip Motor DC
Gambar 2.15 Motor listrik dengan magnet permanen kecil.
29
BAB III
METODE PENELITIAN DAN PERENCANAAN ALAT
3.1 Desain Penelitian
a. Tujuan Penelitian
1 Membuat simulasi pengendaliaan perubahan temperatur motor
listrik.
2. Membuat alat pengukur kecepatan putaran motor dan
temperatur berbasis mikrokontroler
3. Mengetahui efisiensi pendingin terhadap kecepatan putaran
motor bila motor sudah beroperasi relatif lama.
4. Tampilan yang digunakan adalah LCD
b. Alat dan Bahan
Pada perancangan alat ini Alat dan bahan yang akan
digunakan pada pembuatan alat kecepatan motor dan temperatur
serta efisiensi pendingin terhadap kecepatan putaran motor
berbasisi Mikrokontroler yang dapat dilihat pada tabel 3.1 di
bawah ini :
30
Tabel 3.1 Alat dan Bahan
No Alat dan Bahan Jumlah
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
LM 35 DZ
IC AT89C51
IC ADC 0809
Variabel resistor 10K
Resistor 10 K,1 K
Capasitor 100 uf
Capasitor 30 pf, 2,2 nF
74LS14 + soket
LCD M1632
IC OpAm 358 + soket
Transistor BD 139
Foto Dioda
Pemancar Inframerah
LED
Resistor 330 ohm
Dioda 1N4002
Regulator
Kipas DC
1
1
1
3
3
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
1
31
SENSOR SUHU
ADC 0809
AT89C51
LCD (Temperatur dan Suhu)
PENGENDALI KIPAS
PENDINGIN
SENSOR KECEPATAN
MOTOR DC
3.2 Prosedur Kerja
Rancangan alat pengukur kecepatan putaran motor dan temperatur
berbasis mikroklontroler dapat dilihat pada gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram Blok Lengkap.
Pada gambar 3.1 Diagram Blok Pengukur Kecepatan dan
Temperatur, yang terdiri atas :
1. Sensor Suhu
Sensor suhu atau temperatur digunakan sebagai tranduser
pengubah suhu lingkungan sinyal listrik sebagai masukan bagi ADC.
2. Sensor Kecepatan
Sensor ini terdiri atas Fotodioda dan Pemancar Inframerah serta
penguat operasional sebagai komparator, data yang diterima oleh sensor
ini menjadi masukan bagi mikrokontroler AT89C51.
32
3. ADC ( Analog Digital Converter )
ADC yang digunakan adalah IC ADC 0809 yang berfungsi
sebagai pengubah data analog dari sensor suhu menjadi data digital
sebagai masukan bagi mikrokontroler AT89C51 yang kemudian akan
ditampilkan di LCD.
4. Mikrokontroler
Mikrokontroler AT89C51 digunakan sebagai pengontrol kerja
dan pengolah data yang akan ditampilkan oleh LCD.
5. LCD ( Liquid Crystal Display )
LCD berfungsi sebagai penampil data kecepatan motor listrik
serta temperaturnya.
6. Pengendali Kipas Pendingin
Pengendali ini berfungsi sebagai pendingin otomatis yang
berkerja sesuai perintah dari mikrokontroler.
3.3 Realisasi alat untuk tiap blok rangkaian
1. Motor DC dengan Pengontrolan Jangkar
Motor listrik adalah suatu mesin yang merubah tenaga listrik ke
dalam tenaga mekanik. Kerjanya adalah atas prinsip bahwa apabila
suatu penghantar yang membawa arus listrik diletakkan dalam suatu
medan magnet, maka akan timbul gaya mekanik. Pada prinsipnya
mesin listrik dapat berlaku sebagai motor. Suatu mesin listrik (motor)
akan berfungsi bila memiliki :
33
)1()(
)(
+=
sT
K
sE
s
m
m
a
ω
θ
1. Kumparan medan, untuk menghasilkan medan magnet.
2. Kumparan jangkar, untuk mempengaruhi ggl pada koduktor-
konduktor yang terletak pada alur-alur jangkar.
3. Celah udara, yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam
medan magnet.
Pada Gambar 3.2 ditunjukkan diagram skematik suatu motor dc
dengan pengontrolan jangkar.
Gambar 3.2 Diagram skematik suatu motor dc dengan pengontrolan
jangkar (Katsuhiko ogata, 1993)
Pada motor DC induktansi La pada rangkaian jangkar
biasanya kecil dan dapat diabaikan. Dan dengan menggunakan
hukum Kirchoff serta hukum rotasi mekanis Newton, persamaan
fungsi alih yang menggambarkan dinamika rotasi motor DC
dengan pengontrolan jangkar sebagai berikut.
..................................................................(3.1)
dengan :
Km = konstanta penguatan motor
Tm = konstanta waktu motor
(Katsuhiko ogata, 1993)
34
LM35
5V VCC
330
OPTO-R
10K
LM358
3
2
84
1+
-
V+
V-
OUT
10K
LED
31 OUT
5VDC
330
2. Sensor / Tranduser Suhu LM 35 DZ
Sensor suhu yang digunakan yaitu LM 35 DZ, dengan
spesifikasi jangkauan suhunya – 400C sampai dengan 1250C dan
tegangan keluaran yang telah stabil tanpa diset dahulu, dimana untuk
setiap perubahan suhu sebesar 10C, maka tegangan keluaran akan
naik sebesar 10 mV.
Gambar 3.3 Diagram Blok Modul Tranduser Suhu.
3. Sensor Kecepatan
Gambar 3.4. Diagram Rangkaian Sensor Kecepatan
Sensor kecepatan yang digunakan adalah fotodioda sebagai
penerima dan led infra merah sebagai pemancarnya. Apabila ada
penghalang antara pemancar dan penerima maka keluarannya adalah
high dan apabila tidak ada penghalang antara pemancar maka
keluarannya adalah low. Dalam hal ini LED mempunyai penurunan
35
330
5.15 −=
10.0106,05−=
tegangan lazim dari 1.5 V sampai 2.5 V untuk arus diantara 10mA
sampai 150 mA. Rangkaian ini mengunakan R 300 ohm dan 10
ohm.Dari rangkain kita dapat menghitung arus LED sebagai berikut
Rs = 330 ohm dan Vs 5 V, penurunan LED dianggap 1,5 V
Rs
VledVsI i
−=
= 10.6 mA
Biasanya arus LED ada diantara 10 mA sampai 50 mA karena daerah
ini memberikan cahaya yang banyak untuk pemakaian.Pada
optocoupler mempunyai masukan LED dan keluaran fotodioda
dimana menimbulkan arus balik I 2 maka diperoleh
222 RIVVout −=
= 5- 0,106
= 4,89 V
Tegangan 4,89 V merupakan tegangan yang aman untuk
karakteristik AT89C51.
4. Analog To Digital Converter (ADC0809)
ADC ini merupakan komponen utama dalam rangakian
pengubah tegangan ke bentuk tegangan digital. ADC mempunyai 8
bit masukan analog dan keluaran 8 bit digital. Komponen ini
36
D5
D3
ADC0809
262728
12345
1216
10
97
171415818192021
252423
622
IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7
REF+REF-
CLK
OEEOC
D0D1D2D3D4D5D6D7
A0A1A2
STARTALE
12345678
IN 8
2,2nF
IN 1
5V
D75V
IN 5
IN 2IN 3
74LS14
1 2
D6
1K
8 BITOUTPUT
D4
D1
123
IN 7
12345678
74LS14
3 4
IN 4
IN 6
D0
D2
merupakan CMOS yang mengubah tegangan analag menjadi kode
digital 8 bit dengan menggunakan metode aproksimsi berurutan.
Bentuk rangkaian ADC seperti gambar (3.5) berikut :
Gambar 3.5 Diagram Rangkaian ADC ( Analog To Digital Converter)
Pada gambar 3.5 masukan yang difungsikan pada nantinya
yaitu 1N 0 diubungkan dengan sensor suhu yang akan mengukur
suhu motor, sedangkan 1N 1 sampai 1N 7 dirangkai dengan ground.
Keluaran 8 bit ADC dihubungkan dengan Port 2 dari mikrokontroller
yang pada nantinya akan membawa perintah dari pengukuran sensor
suhu.
37
S1
VCC
10uF
+5V
AT89C51
9
18
19 29
30
31
40
1
2
3
4
5
6
7
8
21
22
23
24
25
26
27
28
10
11
12
13
14
15
16
17
39
38
37
36
35
34
33
32
20
RST
XTAL2
XTAL1 PSEN
ALE/PROG
EA/VPP
VCC
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
P2.0/A8
P2.1/A9
P2.2/A10
P2.3/A11
P2.4/A12
P2.5/A13
P2.6/A14
P2.7/A15
P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INTO
P3.3/INT1
P3.4/TO
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD
P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3
P0.4/AD4
P0.5/AD5
P0.6/AD6
P0.7/AD7
GN
D
10K
5V
2x 33pF
12MHz
5. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89C51
Gambar 3.6 Diagram Ramgkain Mikrokontroler AT89C51
Mikrokontroler AT89C51 mempunyai 40 pin, 32 pin
diantaranya adalah kaki untuk keperluan Port Paralel. Satu port
paralel terdiri dari 8 pin, dengan demikian 32 pin tersebut
membentuk 4 buah port paralel, yang masing – masing dikenal
sebagai Port 0, Port 1, Port 2, Port 3. Nomor dari masing – masing
jalur (pin) dari port paralel mulai dari 0 sampai 7, pin pertama Port 0
disebut sebagai P0.0 dan jalur terakhir untuk Port 3 adalah P3.7.
Port dua merupakan yang berasal dari keluaran ADC, dan port nol
merupakan keluaran yang dihubungkan dengan masukan pada LCD.
6. LCD (Liquid Crystal Display)
Tampilan yang digunakan pada alat ini menggunakan
tampilan kristal cair (LCD). Modul ini menggunakan modul tampilan
kristal cair matrik titik dengan pengendali LCD didalamnya.
38
2
D3
VR 10K
Vss
13
DATA
12345678
7
VR 10K
D7
3
D4 VssD0
10
5V
1
LCD 2 X 16
4
VccD5
DATA CONTROL
12
8 14
D1
6 12
Vss E
5
Vee
15
D6
11
RSD2
9
R/W
16
5V
1N4002
12V
1
2Vi
LOAD
1
2
+ 100uF
Gnd
RELAY SPDT
BD 139
4K7
Pengendali ini memiliki sebuah ROM / RAM pembangkit
karakter di dalamnya, data tampilan dan semua fungsi tampilan
dikendalikan oleh perintah – perintah oleh mikrokontroler
Gambar 3.7 Diagram Rangkaian Penyaji Kristal Cair
Masukan LCD dirangkai dengan keluaran dari Port nol
mikrokontroler, serta E, RS berturut – turut di rangkaikan dengan P1.0,
P1.1 dan R/W di groundkan.
7. Pengendali Kipas Pendingin
Rangkaian pengendali motor terdiri dari satu buah transisitor yaitu
BD139 dan Dioda IN4002 untuk menyearahkan arus.
Gambar 3.8 Diagram Rangkain Pengendali Kipas Pendingin
39
Jika Transistor BD139 tidak mendapat bias arus pada basisnya dan
berada pada kondisi Cut Off. Hal ini menyebabkan arus motor tidak
mengalir dan motor tidak berputar. Sebaliknya jika masukan berlogika
high transistor BD139 berada pada kondisi Saturasi. Arus motor mengalir
dan mengerakkan kipas pendingin. Dioda 1N4002 berfungsi sebagai
penahan adanya tegangan balik dari kumparan motor.
8. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya memberikan supply tegangan pada alat
pengendali. Rangkaian catu daya mendapatkan sumber tegangan dari PLN
sebesar 220 VAC. Tegangan 220 VAC ini kemudian diturunkan menjadi 15
VAC melalui trafo penurun tegangan. Tegangan AC 15V disearahkan oleh
diode menjadi tegangan DC. Keluaran dari dioda ini kemudian masuk ke IC
regulator yang fungsinya adalah untuk menstabilkan tegangan. IC regulator
yang terdiri dari tiga buah IC, yaitu LM7805, LM7809 dan LM7812 yang
menghasilkan tegangan DC sebesar +5V, +9V dan +12V. Oleh karena
tegangan yang diperlukan pada tiap rangkaian ada yang tidak sama maka
rangkaian catu daya ini mempunyai tiga buah saluran tegangan DC yaitu
+5V, +9V dan +12V yang berfungsi untuk memberi supply tegangan pada
tiap rangkaian.
40
2N3055
1N4001
+
100uF/16V
SI1
250mA
100uF/ 16V1N4001
0V9V
12V
220 VAC
2N3055
Traf o 2A
+
DI0DE 3A
+
2200uF/16V
+
1000uF/16V
J3
1234
5V
LM7809
1
2
3VI
GND
VO
+
LM7805
1
2
3VI
GND
VO
1000uF/ 16V
DIODE 3A
LM7812
1
2
3VI
GND
VO
+
2200uF/25V
Gambar 3.9 Diagram Rangkain Power Supply
3.4 Cara Kerja Keseluruhan
Sensor kecepatan akan merekam data yang akan dimasukan ke
mikrokontroler, secara bersamaan sensor suhu juga akan merekam data
temperatur motor listrik. Keluaran sensor suhu akan dirangkaikan pada
masukan ADC, dalam ADC ini data dari sensor yang berupa data tegangan
analog akan di ubah menjadi data bentuk digital. Data yang masuk ke
mikrokontroler baik temperatur maupun kecepatan akan diolah oleh
mikrokontroler dan kemudian ditampilkan ke LCD. Apabila temperatur
dari motor meningkat dan mencapai batas atas yang telah ditentukan maka
pengendali kipas diaktifkan oleh mikrokontroler sehingga kipas pendingin
beroperasi dan temperatur motor akan turun, setelah temperatur turun
mencapai kurang dari temperatur batas bawah yang telah ditentukan maka
mikrokontroler akan mematikan kipas pendingin sehingga kipas pendingin
berhenti beroperasi.
41
Gambar 3.10 Flow Cart
LOOP
MULAI
SETTING TEMPERATUR
MEMPERSIAPKAN TAMPILAN
DELAY
TAMPILKAN
BACA TEMPERATUR
TAMPILKAN
BANDINGKAN DENGAN SUHU BATAS
Tidak
Ya
INISIALISASI LCD
SUHU = ATAU > DARI BATAS
ATAS ?
BACA KECEPATAN
NYALAKAN KIPAS
Tidak
SUHU DIBAWAH BATAS BAWAH
MATIKAN KIPAS
Ya
42
3.5 Pembahasan Perangkat Lunak
Untuk mendukung kerja alat selain perangkat keras juga dimuat
program untuk mengendalikannya. Alat ini terdapat beberapa program
yang akan dimasukan pada mikrokontroler antara lain program inisialisasi
LCD, program persiapan tampilan awal pada LCD, program pembaca
kecepatan putaran motor listrik, program pembaca ADC, program
perbandingan temperatur dengan temperatur batas atas dan batas bawah,
program delay dan program pengubah bilangan desimal ke bilangan ASCII
(American Standart Code Of Information Interchange).
1. Inisialisasi LCD
Program ini merupakan proses persiapan modul LCD yang
dilakukan setelah masuk ke bagian pengaturan mode. Sistem harus
menunggu 15 milidetik atau lebih setelah sumber daya mencapai
tegangan 4,5 volt agar HD44780 siap untuk berhubungan dengan
mikrokontroler AT89C51.
2. Kecepatan Putaran
Program kecepatan putaran motor merupakan program yang
membaca kecepatan putaran motor listrik untuk kemudian ditampilakn
melalui display LCD.
3. Masukan Data Dari ADC 0809
ADC 0809 berfungsi untuk mengubah data analog dari sensor
suhu menjadi data digital yang akan diolah lebih lanjut oleh
mikrokontroler. Perintah dimulai dengan memaksa P2.3 menjadi nol,
43
dengan maksud mereset ADC 0809, kemudian membuat start menjadi
satu kemudian nol lagi sebagai kode bahwa konversi siap
dilaksanakan. Setelah ADC 0809 telah selesai mengkonversi data yang
masuk, maka ADC 0809 akan mengirimkan logika satu, kemudian
mikrokontroler akan memberi logika satu, agar data hasil konversi
dapat dibaca. Terakhir data hasil konversi dikirim ke mikrokontroler.
4. Pembacaan Temperatur
Program pembacaan temperatur berfungsi untuk membaca
temperatur pada motor listrik, suhu batas atas dan suhu batas bawah.
Pada program ini pertama menentukan masukan analog mana yang
akan dibaca, kemudian memanggil rutin ADC 0809, data yang terbaca
disimpan pada alamat yag telah ditentukan. Suhu motor dimasukan
pada kanal nol, suhu batas atas pada kanal satu dan suhu batas bawah
pada kanal dua.
5. Perbandingan Suhu
Suhu dari motor akan dibandingkan dengan suhu yang telah
ditentukan. Perbandingan ini berhubungan dengan pengoperasian dari
kipas pendingin. Pertama suhu motor listrik akan dikurangi suhu batas
atas, apabila ternyata hasil pengurangan carry sama dengan nol maka
pin dikirim logika 0 selanjutnya kipas pendingin akan beroperasi untuk
menurunkan suhu motor. Suhu motor dikurangi suhu batas bawah,
apabila hasil pengurangan carry-nya sama dengan satu maka pin
dikirim logika high, maka kipas pendingin berhenti beroperasi.
44
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian Dan Analisa
Setelah alat pengukuran kecepatan putaran motor dan temperatur
berbasis mikrokontroller AT89C51 dibuat, maka dilakukan pengujian
terhadap alat tersebut. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian sensor
kecepatan motor dengan beban dan motor tanpa beban, pengujian sensor
suhu, pengujian kendali temperatur serta prosentase kesalahan sensor suhu
yang dibandingkan dengan thermometer air raksa.
1. Sensor Kecepatan
Dalam penelitian ini dapat dibandingkan antara jumlah putaran
motor dengan beban dan jumlah putaran motor tanpa beban. Dari hasil
penelitian yang telah dilakukan jumlah putaran motor DC terhadap
tegangan input motor diperoleh data seperti pada tabel 4.1 untuk motor
tanpa beban dan tabel 4.2 untuk motor berbeban 1, tabel 4.3 untuk motor
berbeban 2 dan tabel 4.4 untuk motor berbeban 3 sedang tabel 4.5 untuk
hubungan waktu, suhu, Rps dan efisiensi pendingin pada motor yang telah
beroperasi dalam jangka waktu yang relatif lama.
45
Tabel 4.1 Pengamatan Tegangan input Terhadap Kecepatan Motor
Tanpa Beban
No Tegangan Input Motor (Volt)
Arus Input (Amper) Jumlah Putaran (rps)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11
12.
13.
14.
15.
16
17.
18.
11,77
11,07
10,53
9,70
8,80
8,03
7,50
6,80
6,00
5,35
4,80
3,85
3,05
2,70
2,05
1,50
1,10
0,95
0,12
0,12
0,11
0,10
0,9
0,9
0,8
0,8
0,8
0,7
0,7
0,6
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,4
11,75
11,05
10,45
9,65
8,7
7,8
7,2
6,45
5,6
4,9
4,3
3,3
2,75
2,15
1,45
0,85
0,5
0
46
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15
Tegangan Motor Tanpa Beban (Volt)
Jumlah Putaran Motor (rps)
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antarta tegangan dan
jumlah putaran motor, seperti ditunjukkan pada gambar (4.1) untuk motor
tanpa beban :
Gambar 4.1 Hubungan antara tegangan motor dan jumlah putaran motor
Dari gambar terlihat jika tegangan motor dinaikkan maka jumlah
rotasi juga akan meningkat selain itu juga ditunjukkan hubungan yang
linier antara tegangan input motor dengan jumlah putaran motor.
Dalam penelitian selanjutnya akan di teliti dengan beban motor yang
bervariasi dan dalam penelitian ini variasi beban motor ada tiga bagian
yang berbeda.
Berikut ini tabel pengukuran motor dengan beban roda gigi yang
dapat di lihat pada tabel 4.2 sebagai berikut :
47
Tabel 4.2 Pengamatan Tegangan input Terhadap Kecepatan
Putaran Motor dengan Beban Roda Gerigi
No Tegangan Input Motor (Volt) Arus Input (Amper) Jumlah Putaran (rps)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11
12.
13
11,80
11,10
10,50
9,03
7,80
6,85
5,10
4,80
4,10
3,60
3,00
2,50
2,00
0,13
0,12
0,11
0,10
0,9
0,9
0,10
0,10
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
10,50
09,95
09,45
07,95
06,75
05,85
04,25
03,60
02,75
02,35
01,95
01,35
0
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antarta tegangan dan
jumlah putaran motor, seperti ditunjukkan pada gambar (4.2) untuk motor
dengan beban Roda gerigi adalah sebagai berikut :
48
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15
Tegangan Input Motor (Volt)
Jumlah Putaran Motor
(Rps)
Gambar 4.2 Hubungan antara tegangan motor dan jumlah putaran
motor dengan beban Roda
Berikut ini tabel pengukuran motor dengan beban 1\20 kg yang
dapat di lihat pada tabel 4.3 sebagai berikut :
Tabel 4.3 Pengamatan Tegangan input Terhadap Kecepatan
Putaran Motor dengan Beban (1\20 kg)
No Tegangan Input Motor (Volt) Arus Input (Amper) Jumlah Putaran (rps)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
9,60
8,80
7,60
6,65
5,50
4,80
4,00
3,45
2,80
2,50
2,25
0,31
0,29
0,23
0,19
0,16
0,14
0,12
0,11
0,11
0,10
0,10
5,10
4,75
4,35
3,95
3,35
3,00
2,40
1,80
1,25
0,90
0
49
0
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15
Tegangan Input Motor (Volt)
Jumlah Putaran Motor (Rps)
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antarta tegangan dan
jumlah putaran motor, seperti ditunjukkan pada gambar (4.3) untuk motor
dengan beban 1\20 kg :
Gambar 4.3 Hubungan antara tegangan motor dan jumlah putaran motor dengan beban (1\20 kg)
Berikut ini tabel pengukuran motor dengan beban 1\10 kg yang
dapat di lihat pada tabel 4.4 sebagai berikut :
50
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 2 4 6 8 10
Tegangan Input Motor (Volt)
Jumlah Putaran Motor (Rps)
Tabel 4.4 Pengamatan Tegangan input Terhadap Kecepatan
Putaran Motor dengan Beban (1\10 kg)
No Tegangan Input Motor (Volt) Arus Input (Amper) Jumlah Putaran (rps)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
8,92
8,70
7,10
6,40
5,50
5,00
4,47
3,70
3,00
2,75
0,41
0,39
0,31
0,27
0,22
0,20
0,18
0,16
0,16
0,16
2,90
2,80
2,60
2,45
2,30
2,10
1,90
1,35
0,65
0
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antarta tegangan dan
jumlah putaran motor, seperti ditunjukkan pada gambar (4.4) untuk motor
dengan beban 1\10 kg :
Gambar 4.4 Hubungan antara tegangan motor dan jumlah putaran
motor dengan beban (1\10 kg)
51
Dari gambar 4.2, 4.3 dan 4.4 terlihat jika tegangan motor dinaikkan
maka jumlah rotasi juga akan meningkat selain itu juga ditunjukkan
hubungan yang linier antara tegangan input motor dengan jumlah putaran
motor. Selain itu dari tabel juga dapat di simpulkan hubungan antara
tegangan input dengan arus terlihat jika tegangan turun maka arus yang
mengalir juga akan turun dan pengaruh beban juga terlihat pada jumlah
Rps pada motor.
Berikut ini tabel pengukuran motor dengan beban yang meliputi
waktu, rps, suhu dan keadaan kipas pendingin dengan Tegangan Input
10,50 V dan Arus 0,33 Amper dengan suhu batas bawah di set 30 0C dan
suhu atas di set 35 0C dan pengambilan data per 5 menit yang dapat di lihat
pada tabel 4.5 sebagai berikut :
Tabel 4.5 Pengamatan Tegangan input Terhadap Kecepatan
Putaran Motor Berbeban, Arus dan Suhu.
Waktu/ 5 menit
Rps Suhu(0C) Kipas Tegangan(V) Arus(A)
1
2
3
4
5
6
7
8
5,55
5,50
5,45
5,35
5,30
5,10
5,25
5,30
29,3
30,5
31,7
33.0
34,2
35,4
31,7
30,5
Diam
Diam
Diam
Diam
Nyala
Nyala
Nyala
Diam
10,50
10,35
10,30
10,15
10,10
09,95
10,05
10,15
0,33
0,32
0,31
0,30
0,29
0,28
0,29
0,30
52
0
10
20
30
40
0 2 4 6 8 10
Waktu Per 5 Menit
Suhu Motor (C)
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara waktu
dengan suhu, seperti ditunjukkan pada gambar (4.5) :
Kipas mulai beroperasi
Kipas berhenti beroperasi
Gambar 4.5 Hubungan antara waktu dan suhu dari Motor
Dari data di atas kipas akan menyala berkisar pada suhu 35 0C dan
kipas pendingin akan berhenti beroperasi pada suhu berkisar 30 0C. Dari
penelitian juga terlihat fungsi pendingin yang cukup efektif yaitu ketika
suhu motor naik maka rps motor turun dan pada kondisi pendingin hidup
rps motor dapat berangsur-angsur naik walaupun tidak dapat seperti pada
kondisi semula.
53
Tabel 4.6 Pengamatan Tegangan input Terhadap Kecepatan
Putaran Motor Dengan Beban Tergantung (1/10 kg)
NO Tegangan Input Motor (volt)
Arus (Amper) RPS
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10,55
9,60
8,40
7,41
5,75
4,77
4,50
3,75
3,30
2,95
0,37
0,33
0,30
0,28
0,27
0,26
0,25
0,24
0,23
0,22
6,25
5,85
4,95
4,15
2,35
1,5
1,2
0,75
0,45
0
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antarta tegangan dan
jumlah putaran motor, seperti ditunjukkan pada gambar (4.6) untuk motor
dengan beban tergantung (1\10) kg :
54
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12
Tegangan Input Motor (V)
Jumlah Putaran Motor (Rps)
Gambar 4.6 Hubungan antara tegangan motor dan jumlah putaran
motor dengan beban tergantung(1\10 kg)
Dari gambar 4.6 terlihat jika tegangan motor dinaikkan maka jumlah
rotasi juga akan meningkat selain itu juga ditunjukkan hubungan yang
linier antara tegangan input motor dengan jumlah putaran motor. Selain itu
dari tabel juga dapat di simpulkan hubungan antara tegangan input dengan
arus terlihat jika tegangan turun maka arus yang mengalir juga akan turun
dan pengaruh beban juga terlihat pada jumlah rps pada motor.
55
Gambar 4.7 Alat Tampak Dalam Secara Keseluruhan
56
Gambar 4.8 Motor dengan Beban Tampak Belakang
57
Gambar 4.9 Motor Tampak Atas
Gambar 4.10 Motor Tampak Depan
58
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 10 20 30 40
Display Sensor Suhu ( C)
Thermometer Air Raksa (C)
2. Sensor Suhu
Pengujian sensor suhu dilakukan dengan membandingkan
pembacaan alat sensor suhu dengan thermometer air raksa. Data pengujian
dari kedua alat pengukuran suhu adalah sebagai berikut :
Tabel 4.7 Hasil Penelitian Sensor Suhu
Display Alat (0C) Temperatur (0C)
26.8
28,1
29,3
30,5
31,7
33,0
34,2
27
28,5
29,5
31
32
33
35
Adapun grafik hubungan antara alat sensor suhu dan tampilan
termometer air raksa ditunjukkan pada gambar (4.11):
Gambar 4.11 perbandingan sensor suhu dengan thermometer
59
Dari hasil perbandingan data suhu yang ditampilkan oleh sensor dan
termometer air raksa , maka besarnya prosentase kesalahan alat dapat
dicari dengan menggunakan persamaan :
% Kesalahan = n
nN − x 100%
3. Pengujian Kendali Temperatur
Dalam penelitian kipas pendingin motor DC akan beroperasi apabila
suhu motor DC telah melebihi atau sama dengan suhu batas atas. Kipas
akan berhenti beroperasi jika suhu motor telah turun dibawah suhu batas
bawah. Dalam penelitian, suhu batas diset pada 350C dan suhu batas
bawah 300C dengan suhu kamar 26,50C. Setelah motor listrik dengan
tegangan 12 Volt bekerja relatif lama suhu motor akan meningkat hingga
melebihi atau sama dengan suhu 350C, maka kipas pendingin akan
beroperasi dan pada saat suhu motor mencapai 300C maka kipas pendingin
akan berhenti beroperasi.. Bilamana suhu batas bawah diset dibawah suhu
kamar, maka kipas akan beroperasi relatif sama karena sensor sulit untuk
menyesuaikan dengan suhu ruangan, maka suhu batas bawah diset diatas
suhu kamar.
4. Prosetase Kesalahan Alat Sensor Suhu
Dari hasil penelitian prosentase kesalahan alat sensor suhu dapat
dicari denagn membandingkan sensor suhu pada alat dengan termometer
air raksa dari penelitian diperoleh data pada tabel 4.7 sebagai berikut :
60
Tabel 4.8 Hasil Perbandingan sensor Suhu Dengan
Thermometer
No. Sensor Suhu (0C) Thermometer (0C) Kesalahan (%)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
26.8
28,1
29,3
30,5
31,7
33,0
34,2
27
28,5
29,5
31
32
33
35
0.7
1,4
0,7
1,6
0,9
0
2,3
Prosentase kesalahan dihitung dengan persamaan :
% Kesalahan = n
nN − x 100%
Dengan N : Pengukuran dengan Thermometer
n : Display dari sensor suhu
Dari perhitungan persamaan di atas diperoleh besarnya kesalahan untuk
sensor suhu berkisar antara 0 % sampai dengan 2,3 %. Prosentase
kesalahan relatif kecil, maka sensor yang dibuat memiliki ketelitian yang
cukup baik.
4.2 Pembahasan
Pada alat ini sensor kecepatan mengukur kecepata motor,sensor
kecepatan yang dipakai adalah fotodioda dan pamancar inframerah serta
penguat operasional sebagai komparator, data yang diterima sensor
61
kecepatan menjadi masukan bagi mikrokontroler AT89C51. Sensor suhu
pada alat ini digunakan sebagai tranduser pengubah suhu lingkungan
menjadi sinyal listrik sebagai masukan bagi ADC, sedang ADC berfungsi
untuk mengubah data analog dari sensor suhu menjadi data digital sebagai
masukan bagi mikrokontroler AT89C51 yang kemudian akan ditampilkan
di LCD yang berfungsi sebagai penampil data kecepatan motor dan
temperatur.
Alat ini juga dilengkapi pengendali kipas pendingin, pengendali ini
berfungsi sebagai pendingin otomatis yang bekerja sesuai perintah
mikrokontroler. Kipas pendingin akan beroperasi apabila suhu motor telah
melibihi atau sama dengan suhu batas atas, kipas akan berhenti beroperasi
jika suhu motor telah turun dibawah atau sama dengan suhu batas bawah.
Dalam penelitian ini suhu batas atas dan batas bawah telah diset terlebih
dahulu. Perlu diketahui bahwa batas bawah harus di set di atas suhu kamar
supaya kipas tidak beropersai relatif lama. Jika suhu batas bawah diset
dibawah suhu kamar, maka kipas pendingin sulit membuat suhu motor
dibawah suhu kamar.
4.3 Keterbatasan Penelitian
Dalam penelitian ini ada banyak keterbatasan, diantaranya sebagai berikut:
1. Alat tersebut tidak dilengkapi alat pengaman motor jika sensor
atau alat pendingin tidak berfungsi.
2. Tidak tersedia alat pengukur kecepatan sebagai pembanding dari
alat yang telah dibuat.
62
BAB V
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat di
simpulkan :
1. Alat Pengukur Kecepatan Putaran Motor dan Temperatur
berbasis mikrokontroler AT89C51 dapat bekerja dengan baik
yaitu dapat mengendalikan temperatur motor DC secara efektif
pada suhu yang ditentukan.
2. Adanya pendingin secara otomatis pada sistem akan dapat
menghindari panas pada motor secara berlebihan
3. Prosentase kesalahan pengukuran sensor suhu relatif kecil
berkisar antara 0 % sampai dengan 2,3 % sehingga alat ini
layak digunakan sebagai alat ukur.
5.2 SARAN
Alat yang dibuat masih banyak kekurangan ,untuk penelitian
selanjutnya penulis memiliki saran sebagai berikut :
1. Alat sensor kecepatan sebaiknya di bandingan dengan alat
pencatat kecepatan yang lain.
2. Sensor yang digunakan lebih berkualitas .
63
DAFTAR PUSTAKA
Arikunto,Suharsimi. 1998. Prosedur Penelitian: Suatu Pendekatan Praktek.
Jakarta: PT Rineka Cipta. Depari, Gandi. 2000. Pokok-pokok Elektronika. Bandung : Penerbit M2S Bandung
Anggota IKAPI. . Katsuhiko ogata, 1993 Teknik Kontrol Automatik.Jakarta : Penerbit Erlangga Jl
Kramat IV no 11. Malvino,Albert Paul. 1996. Prinsip-prinsip Elektronika. Jilid 1 dan 2. Jakarta:
Penerbit Erlangga. Nalwan,Paulus Andi. 2003. Teknik Antarmuka dan pemrograman Mikrokontroler
AT89C51. Jakarta : PT Elex Media komputindo. Sutanto. 1997. Rangkaian Elektronika Analog dan Terpadu. Jakarta: Penerbit
Universitas Indonesis. UI-Press. Tim Penyusun Kamus Pembinaan dan Pengembangan Bahasa. 1989. Kamus
Besar Bahasa Indonesia. Cetakan 2. Jakarta: Balai Pustaka. www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89c51_ds.pdf. Tanggal download: 05
Agustus 2006. Jam: 8:46:40.
www.keil.com/dd/docs/datashts/ADC0809_ds.pdf Tanggal download: 05 Agustus 2006. Jam: 8:40:40.
.
64
;FLAG 0 ---- EVENT DISPLAY ;FLAG 1 ---- DELAY BUTTON ;FLAG 2 ---- DELAY MENU ;FLAG 3 ---- SELECT MENU ORG 0H AJMP START ORG 0BH ACALL TIMER0ACTIVED RETI ORG 1BH ACALL TIMER1ACTIVED RETI DAFTARTEMP: DB ' 0,0',0DFH,' 1,1',0DFH,' 2,3',0DFH,' 3,6',0DFH DB ' 4,8',0DFH,' 6,0',0DFH,' 7,2',0DFH,' 8,5',0DFH DB ' 9,7',0DFH,' 10,9',0DFH,' 12,1',0DFH,' 13,4',0DFH DB ' 14,6',0DFH,' 15,8',0DFH,' 17,0',0DFH,' 18,3',0DFH DB ' 19,5',0DFH,' 20,7',0DFH,' 21,9',0DFH,' 23,2',0DFH DB ' 24,4',0DFH,' 25,6',0DFH,' 26,8',0DFH,' 28,1',0DFH DB ' 29,3',0DFH,' 30,5',0DFH,' 31,7',0DFH,' 33,0',0DFH DB ' 34,2',0DFH,' 35,4',0DFH,' 36,6',0DFH,' 37,9',0DFH DB ' 39,1',0DFH,' 40,3',0DFH,' 41,5',0DFH,' 42,8',0DFH DB ' 44,0',0DFH,' 45,2',0DFH,' 46,4',0DFH,' 47,7',0DFH DB ' 48,9',0DFH,' 50,1',0DFH,' 51,3',0DFH,' 52,6',0DFH DB ' 53,8',0DFH,' 55,0',0DFH,' 56,2',0DFH,' 57,5',0DFH DB ' 58,7',0DFH,' 59,9',0DFH,' 61,1',0DFH,' 62,4',0DFH DB ' 63,6',0DFH,' 64,8',0DFH,' 66,0',0DFH,' 67,3',0DFH DB ' 68,5',0DFH,' 69,7',0DFH,' 70,9',0DFH,' 72,2',0DFH DB ' 73,4',0DFH,' 74,6',0DFH,' 75,8',0DFH,' 77,1',0DFH DB ' 78,3',0DFH,' 79,5',0DFH,' 80,7',0DFH,' 82,0',0DFH DB ' 83,2',0DFH,' 84,4',0DFH,' 85,6',0DFH,' 86,9',0DFH DB ' 88,1',0DFH,' 89,3',0DFH,' 90,5',0DFH,' 91,8',0DFH DB ' 93,0',0DFH,' 94,2',0DFH,' 95,4',0DFH,' 96,7',0DFH DB ' 97,9',0DFH,' 99,1',0DFH,'100,3',0DFH,'101,6',0DFH DB '102,8',0DFH,'104,0',0DFH,'105,2',0DFH,'106,5',0DFH DB '107,7',0DFH,'108,9',0DFH,'110,1',0DFH,'111,4',0DFH DB '112,6',0DFH,'113,8',0DFH,'115,0',0DFH,'116,3',0DFH DB '117,5',0DFH,'118,7',0DFH,'120,0',0DFH DATA1: DB 'KEC. M:' DATA2: DB 'SUHU : ' DATA3: DB '=>SUHU ATAS: ' DATA4: DB ' SUHU BWH : ' DATA5: DB ' SUHU ATAS: ' DATA6: DB '=>SUHU BWH : ' FLAG EQU 20H DELAYDISP EQU 21H DELAYBUTON EQU 23H TEMP EQU 24H BATAS EQU 25H BBAWAH EQU 26H DELAYMENU EQU 27H RPS EQU 28H RS BIT P1.0 ELCD BIT P1.1 BUTTON1 BIT P3.0 BUTTON2 BIT P3.1 BUTTON3 BIT P3.2 BUTTON4 BIT P3.3 KIPAS BIT P3.4 TIMER0ACTIVED: PUSH ACC CLR TF0 MOV TL0,#0C5H MOV TH0,#3CH INC DELAYDISP
65
MOV A,DELAYDISP CJNE A,#20,JUMP31 ORL FLAG,#1 MOV DELAYDISP,#0 JUMP31: INC DELAYBUTTON MOV A,DELAYBUTTON CJNE A,#7,JUMP32 ANL FLAG,#0FDH MOV DELAYBUTTON,#0 JUMP32: INC DELAYMENU MOV A,DELAYMENU CJNE A,#140,ENDTIMER0 ANL FLAG,#0FBH MOV DELAYMENU,#0 ENDTIMER0: POP ACC RET TIMER1ACTIVED: PUSH ACC ;TIMER 1 SEBAGAI COUNTER CLR TF1 MOV TL1,#0ECH MOV TH1,#0FFH INC RPS ENDTIMER1: POP ACC RET START: MOV SP,#30H ACALL INITPROGRAM ACALL INITLCD ACALL INITTIMER ACALL WAIT INITPROGRAM: MOV BATAS,#32 MOV BBAWAH,#27 MOV FLAG,#0 MOV RPS,#0 RET INITLCD: MOV P0,#0 ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 MOV P0,#30H ACALL ENDCOMMANDLCD ACALL DELAY1 ACALL DELAY1 MOV P0,#30H ACALL ENDCOMMANDLCD ACALL DELAY2 MOV P0,#30H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV P0,#38H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV P0,#08H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV P0,#01H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV P0,#06H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV P0,#38H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV P0,#0EH ACALL ENDCOMMANDLCD MOV P0,#06H ACALL ENDCOMMANDLCD RET DELAY1: MOV R3,#01FH ULANG1: MOV R4,#0FH
66
ULANG2: MOV R5,#07FH DJNZ R5,$ DJNZ R4,ULANG2 DJNZ R3,ULANG1 RET ENDCOMMANDLCD: CLR ELCD CLR RS SETB ELCD ACALL DELAY2 CLR ELCD ACALL DELAY2 RET DELAY2: MOV R4,#3H ULANG3: MOV R5,#07FH DJNZ R5,$ DJNZ R4,ULANG3 RET WRITEROW1: MOV P0,#02H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV R6,#16 MOV R7,#0 ACALL WRITECHAR RET WRITEROW2: MOV P0,#0C0H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV R6,#16 MOV R7,#0 ACALL WRITECHAR RET WRITECHAR: MOV A,R7 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR INC R7 DJNZ R6,WRITECHAR RET ENDCOMMANDCHAR: CLR ELCD SETB RS SETB ELCD ACALL DELAY2 CLR ELCD ACALL DELAY2 RET INITTIMER: MOV TMOD,#51H ;INISIALISASI TIMER SETB EA SETB ET0 ;TIMER 0 SEBAGAI TIMER BIASA SETB ET1 ;TIMER 1 SEBAGAI COUNTER MOV TL0,#0C5H MOV TH0,#3CH SETB TR0 MOV TL1,#0ECH MOV TH1,#0FFH SETB TR1 RET WAIT: MOV A,FLAG JB ACC.0,EVENTDISP JNB BUTTON1,EVENTMENU SJMP WAIT EVENTDISP: ANL FLAG,#0FEH ACALL DISPLAYTEMP
67
ACALL DISPLAYRPS SJMP WAIT EVENTMENU: ACALL PROCESSMENU SJMP WAIT PROCESSMENU: ANL FLAG,#0F7H ACALL WRITEBATAS ACALL WRITEBBWH ORL FLAG,#6 MOV DELAYMENU,#0 MOV DELAYBUTTON,#0 JUMP5: MOV A,FLAG JNB ACC.2,ENDPROCESS JB ACC.1,JUMP5 JNB BUTTON1,SELLECTMENU JNB BUTTON4,ENDPROCESS JNB BUTTON2,BUTTONUP JNB BUTTON3,BUTTONDOWN SJMP JUMP5 SELLECTMENU: ORL FLAG,#6 MOV DELAYMENU,#0 MOV DELAYBUTTON,#0 XRL FLAG,#8 ACALL WRITEBATAS ACALL WRITEBBWH SJMP JUMP5 BUTTONUP: ORL FLAG,#6 MOV DELAYBUTTON,#0 MOV DELAYMENU,#0 MOV A,FLAG JB ACC.3,JUMP16 INC BATAS ACALL WRITEBATAS SJMP JUMP5 JUMP16: INC BBAWAH ACALL WRITEBBWH SJMP JUMP5 BUTTONDOWN: ORL FLAG,#6 MOV DELAYBUTTON,#0 MOV DELAYMENU,#0 MOV A,FLAG JB ACC.3,JUMP11 DEC BATAS ACALL WRITEBATAS SJMP JUMP5 JUMP11: DEC BBAWAH ACALL WRITEBBWH SJMP JUMP5 ENDPROCESS: RET WRITEBATAS: MOV P0,#2 ACALL ENDCOMMANDLCD MOV A,FLAG JB ACC.3,JUMP9 MOV DPTR,#DATA3 JUMP15: MOV R1,#13 JUMP14: MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR INC DPTR DJNZ R1,JUMP14 MOV A,BATAS MOV B,#100 DIV AB ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV A,B
68
MOV B,#10 DIV AB ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV A,B ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR RET JUMP9: MOV DPTR,#DATA5 SJMP JUMP15 WRITEBBWH: MOV P0,#0C0H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV A,FLAG JB ACC.3,JUMP10 MOV DPTR,#DATA4 JUMP13: MOV R1,#13 JUMP12: MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR INC DPTR DJNZ R1,JUMP12 MOV A,BBAWAH MOV B,#100 DIV AB ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV A,B MOV B,#10 DIV AB ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV A,B ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR RET JUMP10: MOV DPTR,#DATA6 SJMP JUMP13 DISPLAYTEMP: MOV P0,#0C0H ACALL ENDCOMMANDLCD MOV DPTR,#DATA2 MOV R1,#7 JUMP17: MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR INC DPTR DJNZ R1,JUMP17 ACALL GETADDRESSTEMP ACALL GETNILAITEMP MOV R1,#6 JUMP18: MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR INC DPTR DJNZ R1,JUMP18 MOV P0,#20H ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV P0,#43H ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV P0,#20H
69
ACALL ENDCOMMANDCHAR ACALL COMPARETEMP RET DISPLAYRPS: MOV P0,#2 ACALL ENDCOMMANDLCD MOV DPTR,#DATA1 MOV R1,#7 JUMP30: MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR INC DPTR DJNZ R1,JUMP30 MOV A,RPS MOV B,#10 DIV AB ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV A,B ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV P0,#44 ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV A,#0FFH CLR C SUBB A,TL1 INC A MOV R1,A MOV A,#20 CLR C SUBB A,R1 MOV B,#10 MUL AB MOV B,#20 DIV AB ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV A,B MOV B,#10 MUL AB MOV B,#20 DIV AB ADD A,#30H MOV P0,A ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV P0,#20H ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV P0,#52H ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV P0,#50H ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV P0,#53H ACALL ENDCOMMANDCHAR MOV RPS,#0 CLR TR1 MOV TL1,#0ECH MOV TH1,#0FFH SETB TR1 RET GETADDRESSTEMP: MOV A,P2 CLR C SUBB A,#4 MOV B,#6 MUL AB MOV DPTR,#DAFTARTEMP
70
ADD A,DPL MOV DPL,A MOV A,B ADD A,DPH MOV DPH,A RET GETNILAITEMP: MOV TEMP,#0 MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#20H,JUMP22 JUMP20: MOV A,#1 MOVC A,@A+DPTR CJNE A,#20H,JUMP19 JUMP21: MOV A,#2 MOVC A,@A+DPTR CLR C SUBB A,#30H ADD A,TEMP MOV TEMP,A RET JUMP22: CLR C SUBB A,#30H MOV B,#100 MUL AB MOV TEMP,A SJMP JUMP20 JUMP19: CLR C SUBB A,#30H MOV B,#10 MUL AB ADD A,TEMP MOV TEMP,A SJMP JUMP21 COMPARETEMP: MOV A,TEMP DEC A CLR C SUBB A,BBAWAH JC JUMP23 MOV A,TEMP INC A CLR C SUBB A,BATAS JC JUMP24 SETB KIPAS RET JUMP23: CLR KIPAS JUMP24: RET END