LA M2 P1

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Alat dan Bahan

2. Dasar Teori

3. Rangkaian Simulasi

4. Prinsip Kerja Rangkaian

5. Video Rangkaian

6. Analisa

7. Link Download

1. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Arduino

Arduino merupakan sebuah perangkat elektronik yang bersifat open source dan sering digunakan untuk merancang dan membuat perangkat elektronik serta software yang mudah untuk digunakan. Arduino ini dirancang sedemikian rupa untuk mempermudah penggunaan perangkat elektronik di berbagai bidang.

Arduino ini memiliki beberapa komponen penting di dalamnya, seperti pin, mikrokontroler, dan konektor yang nanti akan dibahas lebih dalam selanjutnya. Selain itu, Arduino juga sudah menggunakan bahasa pemrograman Arduino Language yang sedikit mirip dengan bahasa pemrograman C++. 

2. Motor DC

Motor DC merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

3. Driver motor

IC Driver motor L293D adalah sirkuit terintegrasi yang dapat menggerakkan dua motor secara bersamaan dan biasanya digunakan untuk mengontrol motor dalam sistem otonom. IC driver motor ini memungkinkan kita untuk menggerakkan motor DC di kedua arah dan juga mengontrol kecepatan motor.

L293D adalah IC driver motor H-bridge ganda. H-bridge adalah rangkaian paling sederhana untuk mengendalikan motor dengan nilai arus rendah. Satu H-bridge mampu menggerakkan motor DC dua arah. L293D adalah IC penambah arus. Hal ini juga dapat bertindak sebagai perangkat switching.

4. Potensiometer 

Potensiometer adalah salah satu jenis resistor tiga terminal yang berfungsi untuk mengatur tegangan, arus dan resistensi listrik dalam sebuah rangkaian. Rangkaian potensiometer umumnya dibuat dengan menggunakan tiga komponen dasar, yakni elemen resistif, penyapu (wiper), dan terminal.

Elemen resistif sendiri bentuknya dibuat menjadi jalur melingkar. Terbuat juga dari bahan yang sifatnya resistif, biasanya grafit, plastik partikel karbon, kawat resistansi.

Cara kerja potensiometer adalah dengan mengendalikan besar hambatan atau resistansi pada sebuah rangkaian elektronika. Semakin besar hambatan yang diterima, maka besar tegangan yang dikeluarkan semakin kecil. Begitu pun sebaliknya.

2. Dasar Teori [Kembali]

A.Motor DC

Motor  DC adalah motor  listrik yang  memerlukan  suplai  tegangan  arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct- unidirectional. Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran  arus diletakkan dalam medan magnet,  maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

 

 

Gambar 17. Rumus Kecepatan Putar Motor DC

 

 Simbol Motor DC

 

 

Simbol Motor DC

Motor DC tersusun dari dua bagian yaitu bagian diam (stator) dan bagian bergerak (rotor). Stator motor arus searah adalah badan motor atau kutub magnet (sikat-sikat), sedangkan yang termasuk rotor adalah jangkar lilitanya. Pada motor, kawat penghantar listrik yang bergerak tersebut pada dasarnya merupakan lilitan yang berbentuk persegi panjang yang disebut kumparan.

 

Prinsip Kerja Motor DC

 

Prinsip Kerja Motor DC

Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet serba sama dengan kedudukan  sisi  aktif  AD  dan  CB  yang  terletak  tepat  lurus  arah fluks magnet. Sedangkan sisi AB dan DC ditahan pada bagian tengahnya, sehingga apabila sisi AD dan CB berputar karena adanya gaya lorentz, maka kumparan ABCD akan berputar. 

Hasil perkalian gaya dengan jarak pada suatu titik tertentu disebut momen, sisi aktif AD dan CB akan berputar pada porosnya karena pengaruh momen putar (T). Setiap sisi kumparan aktif AD dan CB pada gambar diatas akan mengalami momen putar sebesar :

 

T = F.r

 Dimana :

T = momen putar (Nm) F = gaya tolak (newton)

r = jarak sisi kumparan pada sumbu putar (meter)

Pada daerah dibawah kutub-kutub magnet besarnya momen putar tetap karena besarnya gaya lorentz. Hal ini berarti bahwa kedudukan garis netral sisi sisi kumparan akan berhenti berputar. Supaya motor dapat berputar terus dengan baik, maka perlu ditambah jumlah kumparan yang digunakan. Kumparan- kumparan harus diletakkan sedemikian rupa sehingga momen putar yang dialami setiap sisi kumparan akan saling membantu dan menghasilkan putaran yang baik. Dengan pertimbangan teknis, maka kumparan-kumparan yang berputar tersebut dililitkan pada suatu alat yang disebut jangkar, sehingga lilitan kumparan itupun disebut lilitan jangkar. Struktur Motor DC dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Struktur Motor DC

2. Driver Motor L293D

 IC L293D adalah IC yang didesain khusus sebagai driver motor DC dan dapat dikendalikan dengan rangkaian TTL maupun mikrokontroler. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat dihubungkan ke ground maupun ke sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam 1 unit chip IC L293D terdiri dari 4 buah driver motor DC yang berdiri sendiri sendiri dengan kemampuan mengalirkan arus 1 Ampere tiap drivernya. Sehingga dapat digunakan untuk membuat driver H-bridge untuk 2 buah motor DC. Konstruksi pin driver motor DC IC l293D adalah sebagai berikut.

Konstruksi Pin Driver Motor DC IC L293D

Fungsi Pin Driver Motor DC IC L293D

·   1. Pin EN (Enable, EN1.2, EN3.4) berfungsi untuk mengijinkan driver menerima perintah untuk menggerakan motor DC.

2. Pin In (Input, 1A, 2A, 3A, 4A) adalah pin input sinyal kendali motor DC 

3. Pin Out (Output, 1Y, 2Y, 3Y, 4Y) adalah jalur output masing-masing driver yang dihubungkan ke motor DC 

4. Pin VCC (VCC1, VCC2) adalah jalur input tegangan sumber driver motor DC, dimana VCC1 adalah jalur input sumber tegangan rangkaian kontrol dirver dan VCC2 adalah jalur input sumber tegangan untuk motor DC yang dikendalikan. 

5. Pin GND (Ground) adalah jalu yang harus dihubungkan ke ground, pin GND ini ada 4 buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah pendingin kecil.

Feature Driver Motor DC IC L293D Driver motor DC IC L293D memiliki feature yang lengkap untuk sebuah driver motor DC sehingga dapat diaplikasikan dalam beberapa teknik driver motor DC dan dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa jenis motor DC. Feature yang dimiliki driver motor DC IC L293D sesuai dengan datasheet adalah sebagai berikut :

·         - Wide Supply-Voltage Range: 4.5 V to 36 V

·         - Separate Input-Logic Supply

·         - Internal ESD Protection

·         - Thermal Shutdown

·         -  High-Noise-Immunity Inputs

          - Functionally Similar to SGS L293 and SGS L293D

·         - Output Current 1 A Per Channel (600 mA for L293D)

·         - Peak Output Current 2 A Per Channel (1.2 A for L293D)

·         - Output Clamp Diodes for Inductive Transient Suppression (L293D)

Rangkaian Aplikasi Driver Motor DC IC L293D

Pada gambar driver IC L293D diatas adalah contoh aplikasi dari keempat unit driver motor DC yang dihubungkan secar berbeda sesuai dengan keinginan dan kebutuhan.

3. Arduino

Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.

Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :

 

Arduino Uno

Bagian-bagian arduino uno:

-Power USB

Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

-Power jack

Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

-Crystal Oscillator

Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

-Reset

Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

-Digital Pins I / O

Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

-Analog Pins

Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

-LED Power Indicator

Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.

Bagian - bagian pendukung:

-RAM

RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory).

-ROM

ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

Block Diagram Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO

Adapun block diagram mikrokontroler ATMega 328P dapat dilihat pada gambar berikut:

Block diagram dapat digunakan untuk memudahkan / memahami bagaimana kinerja dari mikrokontroler ATMega 328P.

Pin-pin ATMega 328P:

            Rangkaian Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO

3. Rangkaian Simulasi [Kembali]

4. Prinsip Kerja Rangkaian [Kembali]

Percobaan yang dilakukan adalah percobaan 1 menghidupkan motor DC. Komponene yang digunakan adalah Arduino Uno, Driver motor L293D, dan motor dc.

#define in1 9 //Deklarasi pin 9 sebagai input 1

#define in2 10 //Deklarasi pin 10 sebagai input 2

#define duration 2000 //Deklarasi durasi 2000 ms

void setup() { //Semua kode dalam fungsi ini di eksekusi sekali

  pinMode(in1, OUTPUT); //Deklarasi in1 sebagai OUTPUT

  pinMode(in2, OUTPUT); //Deklarasi in2 sebagai OUTPUT

 

}

 

void loop() { //Semua kode dalam fungsi ini dieksekusi berulang

  digitalWrite(in1, LOW); //in1 diberi logika 0

  digitalWrite(in2, HIGH);  //in2 diberi logika 1

  delay(1000);                     //Jarak waktu 1000 ms setelah input dieksekusi

 

  // digitalWrite(in1, LOW);  //in1 diberi logika 0

  // digitalWrite(in2, LOW);  //in2 diberi logika 0

  // delay(1000);                     //Jarak waktu 1000 ms setelah input dieksekusi

 

  // digitalWrite(in1, LOW);  //in1 diberi logika 0

  // digitalWrite(in2, HIGH); //in2 diberi logika 1

  // delay(1000);                     //Jarak waktu 1000 ms setelah input dieksekusi

 

  // digitalWrite(in1, LOW);  //in1 diberi logika 0

  // digitalWrite(in2, LOW);  //in2 diberi logika 0

  // delay(1000);                     //Jarak waktu 1000 ms setelah input dieksekusi 

}

    Listing program diatas digunakan kan untuk mengendalikan arah gerak motor, dimana pertama kita mendeklarasikan dahulu pin-pin yang akan digunakan sperti pin 9 sebagai input 1 dan pin 10 sebagai input 2, juga durasinya 2 detik.

    Pada void setup dideklarasikan in1 dan in2 sebagai output. Pada void loop ada 4 keadaan dimana in1 diberi logika HIGH, sedangkan in2 logika LOW. in1 diberi logika HIGH, sedangkan in2 logika HIGH. in1 diberi logika LOW, sedangkan in2 logika HIGH. in1 diberi logika LOW, sedangkan in2 logika LOW. 

    Ketika motor diberi polarisasi yang berbeda HIGH dan LOW, maka motor akan berputar dari beda potensial tinggi ke rendah, HIGH ke LOW. Sedangkan jika polarisasi motor sama, maka motor akan berhenti bergerak atau tidak akan bergerak. dan jika mendapatkan kondisi if ( i=127; i=>0 ;i-- ) maka motor akan mengalamai kecepatan setengah kecepatan maksimum dan akan berkurang perlahan hingga berhenti.

5. Video Rangkaian [Kembali]

6. Analisa [Kembali]

1.Mengapa motor masih berputar ketika pin enable dicabut?

Jawab :

Driver motor menggunakan logika transistor-transistor logic (TTL), dimana saat dalam keadaan floating, pin akan menjadi logika 1 atau HIGH. Enable yang berguna untuk mengaktifkan pin-pin pada driver motor, aktif saat berlogika 1. Karena hal tersebut motor yang terhubung ke driver akan terus berjalan. Dengan kata lain Pada saat enable floating dicabut dan tidak disambungkan maka masih ada aliran motor karenanya motor masih bisa bergerak dan masih berlogika 1

2. Mengapa motor akan mati ketika vss dicabut?

Jawab :

Karena VSS adalah jalur input tegangan sumber driver motor dc .diaman vss akan mensuplay motor untuk logika high.jika vss dicabut maka suplai buat motor tidak ada yang mengakibatkan motor mati

7. Link Download [Kembali]

Download HTML [klik]

Download video rangkaian [klik]

Download listing program [klik]

Datasheet Motor DC [klik]

Datasheet Driver Motor L293D [klik]

Datasheet Arduino UNO [klik]

Library Arduino UNO [klik]