blog.ub.ac.idblog.ub.ac.id/.../perancangan-tachometer-digitall.doc.docx · web viewkelebihan utama...
Post on 28-Nov-2020
12 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PERANCANGAN TACHOMETER DIGITAL
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Sistem Instrumentasi Elektronika
Oleh
M. Budianoor Yudhifani 0810633064
Tunggul Widyamurti 0810630100
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
MALANG
2011
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum wr.wb. Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan
kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis
dapat menyelesaikan tugas ini dengan baik. Tugas ini disusun sebagai tugas mata kuliah
Sistem Instrumentasi Elektronika pada semester 6.
Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan, bimbingan serta dorongan dari semua
pihak penyelesaian tugas ini tidak mungkin bisa terwujud. Pada kesempatan ini penulis
menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah
memberikan bantuan serta dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung atas
penyusunan tugas ini.
Dalam penyusunan tugas ini, penulis menyadari bahwa tugas ini belumlah
sempurna, karena keterbatasan ilmu dan kendala-kendala lain yang terjadi selama pengerjaan
tugas ini. Untuk itu kritik dan saran sangat diharapkan demi kesempurnaan tugas ini. Semoga
tulisan ini dapat bermanfaat dan dapat digunakan untuk pengembangan lebih lanjut.
Wassalamualaikum wr.wb.
Malang, April 2011
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya dalam bidang
elektronika berjalan semakin lama semakin cepat. Ruang lingkup penerapan
teknologi elektronika sangatlah luas mencakup berbagai bidang kehidupan manusia.
Hal ini dalam upaya pemenuhan kebutuhan manusia yang semakin meningkat,
sehingga dapat menaikkan kualitas kehidupan dan kesejahteraan bagi manusia. Salah
satunya dalam bidang sistem instrumentasi elektronika yaitu penerapan sistem
gerakan.
Sistem gerak banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti
perpindahan suatu benda dari suatu posisi ke posisi lain, kecepatan mobil di jalan
raya, dongrak mobil yang dapat mengangkat mobil berat, debit air didalam pipa
pesat, tinggi permukaan air dalam tanki, serta gerak pada perputaran motor.
Gerak disebabkan oleh adanya gaya aksi yang dapat menimbulkan gaya
reaksi. Banyak cara dilakukan untuk mengetahui atau mengukur gerak mekanis
misalnya mengukur jarak atau posisi dengan meter, mengukur kecepatan dengan
tachometer, mengukur debit air dengan rotameter. Tetapi jika ditemui gerakan
mekanis yang berada dalam suatu sistem yang kompleks maka diperlukan sebuah
sensor untuk mendeteksi atau mengimformasikan nilai yang akan diukur.
Dengan latar belakang diatas, makalah ini dibuat untuk membahas bagaimana
perancangan sistem gerakan secara lebih mendalam dan untuk membahas bagaimana
merancang tachometer digital. Rancangan tachometer digital ini terdiri dari
rangkaian sensor Opto switch inframerah reflektif, rangkaian pengkondisi sinyal,
mikrokontroler dan terakhir yaitu LCD.
1.2 Rumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang diuraikan dalam latar belakang, maka
rumusan masalah perancangan ini adalah:
1. Bagaimana prinsip kerja tachometer digital ?
2. Bagaimana rangkaian keseluruhan tachometer digital ?
1.3 Tujuan
Tujuan perancangan tachometer digital ini adalah:
1. Mengetahui prinsip kerja tachometer digital.
2. Merancang rangkaian keseluruhan tachometer digital.
1.4 Batasan Masalah
Pembahasan pada perancangan ini dibatasi hanya dalam prinsip kerja
tachometer digital dan perancangan rangkaian keseluruhan tachometer digital.
1.5 Manfaat
Manfaat yang diharapkan dalam perancangan tachometer digital ini adalah
menambah pengetahuan tentang prinsip kerja tachometer digital dan dapat
merancang rangkaian keseluruhan tachometer digital.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Gerak
Gerak adalah suatu perubahan tempat kedudukan pada suatu benda dari titik
kesetimbangan.Suatu benda dikatakan bergerak bila posisinya setiap saat berubah
terhadap suatu acuan tertentu. Sensor gerak ini berhubungan dengan pengukuran
kecepatan.
Kecepatan adalah pengukuran vektor dari besar dan arah gerakan. Nilai
absolut skalar(magnitudo) dari kecepatan disebut kelajuan. Kecepatan dinyatakan
dengan jarak yang ditempuh per satuan waktu. Kecepatan dibedakan menjadi dua
macam, yaitu kecepatan sudut dalam satuan rad/s atau rpm dan kecepatan linier
dalam satuan m/s.
2.2. Sensor Gerak ( Motion Sensor )
Pengukuran gerak ini berhubungan dengan pengukuran kecepatan.
Pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan cara analog dan cara digital. Secara
umum pengukuran kecepatan terbagi dua cara yaitu: cara angular dan cara translasi.
Untuk mengukur kecepatan translasi dapat diturunkan dari cara pengukuran angular.
Yang dimaksud dengan pengukuran angular adalah pengukuran kecepatan rotasi
(berputar), sedangkan pengukuran kecepatan translasi adalah kecepatan gerak lurus
beraturan dan kecepatan gerak lurus tidak beraturan.
2.2.1. Tacho Generator
Sensor yang sering digunakan untuk sensor kecepatan angular adalah tacho
generator. Tacho generator adalah sebuah generator kecil yang membangkitkan
tegangan DC ataupun tegangan AC.
Tacho generator DC dapat membangkitkan tegangan DC yang langsung dapat
menghasilkan informasi kecepatan, sensitivitas tacho generator DC cukup baik
terutama pada daerah kecepatan tinggi. Tacho generator DC yang bermutu tinggi
memiliki kutub-kutub magnit yang banyak sehingga dapat menghasilkan tegangan
DC dengan riak gelombang yang berfrekuensi tinggi sehingga mudah diratakan.
Stator magnet pemanen
Kumparan, ujung-ujung kawatnya dihubungkan ke komutatorTerminal keluaran
Rotor inti besi berputar bersama kumparan dan komutatorKomutator
berputar bersama rotor
Rotor magnet permanent diiputar
Tegangan keluaran AC
U S
Kumparan stator
Keuntungan utama dari tacho generator ini adalah diperolehnya informasi dari arah
putaran. Sedangkan kelemahannya adalah :
1. Sikat komutator mudah habis
2. Jika digunakan pada daerah bertemperatur tinggi, maka magnet permanent
akan mengalami kelelahan, untuk kasus ini, tacho generator sering
dikalibrasi.
3. Peka terhadap debu dan korosi
Tacho generator AC berupa generator singkron, magnet permanent diletakkan
dibagian tengah yang berfungsi sebagai rotor. Sedangkan statornya berbentuk
kumparan besi lunak. Ketika rotor berputar dihasilkan tegangan induksi di bagian
statornya. Tipe lain dari tacho generator AC adalah tipe induksi, rotor dibuat
bergerigi, stator berupa gulungan kawat berinti besi. Medan magnet permanent
dipasang bersamaan di stator. Ketika rotor berputar, terjadi perubahan medan magnet
pada gigi yang kemudian mengimbas ke gulungan stator.
Kelebihan utama dari tacho generator AC adalah relatif tahan terhadap korosi
dan debu, sedangkan kelemahannya adalah tidak memberikan informasi arah gerak.
Gambar 1. Kontruksi Tacho Generator DC
Gambar 2. Kontruksi Tacho Generator AC
Rotor bergerigi
Tegangan keluaran AC Kumparan
stator magnit permanen
S
S
U
U
Rotor bergigiKumparan Induktor
Magnit Permanen
Gambar 3. Kontruksi Tacho Generator AC dengan rotor bergerigi
2.2.2. Pengukuran Kecepatan Cara Digital.
Pengukuran kecepatan cara digital dapat dilakukan dengan cara induktif,
kapasitif dan optik. Pengukuran dengan cara induksi dilakukan menggunakan rotor
bergerigi, stator dibuat dari kumparan yang dililitkan pada magnet permanen.
Keluaran dari sensor ini berupa pulsa-pulsa tegangan. Penggunaan cara ini cukup
sederhana, sangat praktis tanpa memerlukan kopling mekanik yang rumit, serta
memiliki kehandalan yang tinggi, tetapi kelemahannya tidak dapat digunakan untuk
mengukur kecepatan rendah dan tidak dapat menampilkan arah putaran.
Gambar 4. Sensor Kecepatan Digital Tipe Induktor
Sensor kecepatan digital lain adalah menggunakan kapasitf, yaitu rotor dibuat
dari bahan metal, bentuknya bulat. Rotor berputar dengan poros tidak sepusat atau
bergeser kepinggir sedikit. Stator dibuat dari bahan metal dipasang dengan
melengkung untuk memperbesar sensitivitas dari sensor. Ketika rotor diputar maka
akan terjadi perubahan kapasitansi diantara rotor dan stator karena putaran rotor tidak
simetris. Penerapan dari sensor ini terutama jika diperlukan pemasangan sensor
kecepatan yang berada dilingkungan fluida.
Isolator
Sumbu rotor
Gambar 5. Sensor Kecepatan Cara Kapasitansi.
Tipe lain sensor kecepatan adalah sensor Optik. Sensor optik terdiri atas dua
bagian yaitu bagian yang memancarkan cahaya dan bagian yang menerima cahaya.
Pengukuran kecepatan dengan cara optik dibedakan menjadi dua yaitu:
1. Reflektif
Rotor memiliki bagian reflektif dan tidak reflektif, saat sinar mengenai bagian
yang reflektif tegangan keluaran sensor akan bernilai Vo, sedangkan saat sinar
mengenai bagian yang tidak reflektif maka tegangan keluaran sensor sama dengan
nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa sinyal pulsa.
Gambar 6. Sensor Kecepatan Optik tipe Reflektif
2. Through beam
Rotor dibuat dengan beberapa lubang , saat sinar melewati lubang maka
tegangan keluaran sensor akan bernilai Vo, sedangkan saat sinar terhalang oleh rotor
maka tegangan keluaran sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor
berupa sinyal pulsa. Jumlah lubang sangat berpengaruh terhadap resolusi
Elemen sensor cahaya
pengukuran, semakin banyak lubangnya maka resolusi akan semakin kecil. Bila
diinginkan informasi arah kecepatan, digunakan dua buah sensor yang dipasang
berdekatan. Informasi arah gerak dapat diperoleh dengan cara mendeteksi sensor
mana yang lebioh dahulu mendapat sinar (aktif). Sensor cahaya sangat peka terhadap
pengotor debu, oleh karena itu keseluruhan bagian sensor (stator dan rotor) harus
diletakkan pada kemasan tertutup.
Gambar 7. Sensor Kecepatan Optik tipe Through beam
Gambar 8. Sensor Kecepatan Optik tipe Through beam untuk mengetahui arah kecepatan
Kelebihan sensor ini memiliki linearitas yang sangat tinggi untuk daerah
jangkauan yang sangat luas. Kelemahannya adalah masih diperlukan adanya kopling
mekanik dengan sistem yang di sensor.
2.3 Operasional Amplifier
Op-Amp (Operasional Amplifier) pada hakekatnya merupakan sejenis IC. Di
dalamnya terdapat suatu rangkaian elektronik yang terdiri atas beberapa transistor,
resistor dan atau dioda.
Gambar 8. Diagram Skematik Simbol Op-Amp
Simbol op-amp adalah seperti pada Gambar 8.Pada op-amp terdapat satu
terminal keluaran, dan dua terminal masukan.Terminal masukan yang diberi tanda (-)
dinamakan terminal masukan pembalik (inverting), sedangkan terminal masukan
yang diberi (+) dinamakan terminal masukan bukan pembalik (noninverting).
Umumnya op-amp bekerja dengan dual supply (+Vcc dan –Vee) namun banyak juga
op-amp dibuat dengan single supply (Vcc – ground). Simbol rangkaian di dalam op-
amp pada Gambar 1 adalah parameter umum dari sebuah op-amp. Rin adalah resitansi
input yang nilai idealnya infinit (tak terhingga). Rout adalah resistansi output dan
besar resistansi idealnya 0 (nol).Sedangkan AOL adalah nilai penguatan open loop dan
nilai idealnya tak terhingga.
Ada banyak jenis op-amp. Salah satunya adalah LM393 yang memiliki 2
komparator dalam satu kemasan dan terdiri dari 8 pin. Op-amp sebagai komparator
membandingkan antara tegangan masukan dengan tegangan referensinya.
Gambar 9. Konfigurasi Pin LM393
Gambar 10. Op-Amp sebagai Komparator
Konfigurasi pin pada op-amp LM 393 ditunjukkan pada Gambar 10,
sedangkan op-amp sebagai komparator ditunjukkan dalam Gambar 3. Apabila Va >
Vb maka tegangan keluaran akan sama dengan +Vsat. Apabila Va < Vb maka
tegangan keluaran akan sama dengan –Vsat.
2.4 LCD (Liquid Cristal Display)
LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair
sebagai penampil utama. Pada LCD berwarna semacam monitor terdapat banyak
sekali titik cahaya (pixel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai sebuah titik
cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun kristal cair ini tidak
memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD
adalah lampu neon berwarna putih di bagian belakang susunan kristal cair tadi.
Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang
membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan berubah
karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh karenanya akan
hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna lainnya tersaring.
LCD (Liquid Crystal Display) yang dipakai 16 character x 2 baris (type
LMB1632A). LCD module ini bisa dipakai untuk interface dengan mikrokontroler /
mikroprosesor dengan lebar data 8 bit atau 4 bit. Setiap baris dan kolom character di
LCD mempunyai alamatnya sendiri-sendiri.
Pengiriman data ke LCD ada dua macam yaitu data sebagai instruksi dan data
sebagai karakter yang kita tampilkan di layer. Keduanya dibedakan oleh sebuah kaki
yang diberi nama RS (Register Select) dimana bila logika = ‘1’ (high) maka data
yang diterima LCD adalah data character sedangkan bila RS = ‘0’ (low) maka data
yang diterima LCD adalah data instruksi bagi LCD. Tabel 1 menunjukkan
konfigurasi pin-pin LCD.
Tabel 1. Konfigurasi Pin-Pin LCD
No.
KakiSimbol Level Fungsi
1 VSS - Ground
2 VDD - Power supply for
logic (+5Volt)
3 VO - Power Supply for
LCD
4 RS H/L Register Selection
H : Display data L :
Instruksi code
5 R/W H/L Read/Write Selection
H : Read operation L :
Write operation
6 E H,
L
Enable Signal
7 DB0 H/L In 8-bit mode, used as
low order
bidirectional data bus.
In 4-bit mode, open
these terminals.
8 DB1 H/L
9 DB2 H/L
10 DB3 H/L
11 DB4 H/L In 8-bit mode, used as
high order
bidirectional data bus.
In 4-bit mode, used as
both high and low
order data bus.
12 DB5 H/L
13 DB6 H/L
14 DB7 H/L
15 LED A - LED Power Supply
(+5 Volt)
16 LED K - LED Power Supply (0
Volt)
LCD yang dipergunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut
1) Terdiri atas 32 karakter yang tersusun dalam dua baris (masing-masing 16
karakter) dengan display dot matrik 5 x 7
2) Karakter generator ROM denagan 192 tipe karakter
3) Karakter generator RAM dengan 8 tipe karakter
4) Display data RAM ukuran 80 x 8 bit
5) Catu daya + 5 volt
6) Reset pada saat power on
Bentuk fisik sebuah LCD (Liquid Cristal Display) ditunjukkan dalam Gambar 11.
Gambar 11 . Skema dan Bentuk Fisik LCD (Liquid Cristal Display)
2.5 Opto Switchinframerah Reflektif
OPB703 terdiri atas LED inframerah dan fototransistor NPN yang terpasang
berdampingan pada poros optik yg bertemu di suatu tempat di dalam plastik hitam.
fototransistor yang merespon radiasi dari emitting diode hanya ketika melewati objek
reflektif .Perkiraan daerah tanggapan yang optimal berjari-jari 0.100 inch.
Gambar 12. Bentuk fisikOpto Switchinframerah Reflektif
2.6 Mikrokontroler ATMega 8
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua intruksi
dikemas dalam kode 16-bit (16 bit words) dan sebagian besar intruksi dieksekusi
dalam 1 (satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set
Computting). Secara umum, AVR dapat dikelompokan menjadi 4 kelas, yaitu
keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx,keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada
dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan
fungsinya.
Gambar 13 . Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega 8
Fungsi dari pin-pin ATmega 8 :
1) Pin 7 adalah pin Vcc
Berfungsi sebagai pin masukkan catu daya.
2) Pin 8 adalah pin GND
Yaitu pin ground (pertanahan) sumber tegangan.
3) Pin 23-28 dan pin 1 adalah pin port C
Merupakan pin I/O dua arah dan pin masukkan ADC.
4) Pin 14-19 dan pin 9,10 adalah pin port B
Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu timer oscillator dan
SPI.
5) Pin 2-6 dan pin 11-13 adalah pin port D
Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog,
interupsi eksternal.
6) Reset
Merupakan pin no. 1 yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
7) XTAL1 dan XTAL2
Merupakan pin masukan clock eksternal.
8) AVCC
Merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
9) AREF
Merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
Gambar 14. Blok Diagram Mikrokontroler ATMega8
BAB III
SPESIFIKASI RANCANGAN
Spesifikasi alat yang dirancang sebagai berikut:
a. Alat mampu mengukur kecepatan benda yang berputar.
b. Masukan berupa putaran benda.
c. Keluaran berupa kecepatan sudut yang ditampilkan melalui LCD dalam satuan
rpm.
d. Keluaran teks ditampilkan melalui LCD dot matrik 2 baris 16 kolom.
e. Menggunakan op-amp 393 digunakan pada rangkaian pengkondisi sinyal.
f. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega8.
g. LCD yang digunakan LCD LMB1632A
h. Catu daya 5 volt DC.
BAB IV
PERANCANGAN
3.1 Prinsip Kerja
Tachometer digital pada perancangan ini merupakan sebuah alat yang
digunakan untuk mengukur kecepatan sudut benda berputar dengan cara reflektif.
Pada benda yang akan diukur kecepatannya terlebih dahulu diberi satu penanda dari
bahan yang reflektif seperti alumunium foil agar sensor dapat mengidentiikasi satu
putaran. Hasil pengukuran kecepatan sudut ditampilkan dalam satuan rpm.
Rancangan Tachometer digital ini terdiri atas rangkaian sensor Opto switch
inframerah reflektif, rangkaian pengkondisi sinyal, mikrokontroler dan terakhir yaitu
LCD seperti yang terlihat pada Gambar 15 yang menunjukkan blok diagram
rancangan.
Gambar 15. Blok Diagram Rancangan
Sensor yang digunakan dalam perancangan ini terdiri atas transmitter dan
receiver. Transmitter terdiri atas LED inframerah dan receiver berupa fototransistor.
Keduanya dikemas dalam satu komponen yang dinamakan Opto Switchinframerah
reflektif. Saat sinar mengenai bagian yang reflektif, tegangan keluaran sensor akan
bernilai Vo, sedangkan saat sinar mengenai bagian yang tidak reflektif maka
tegangan keluaran sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa
sinyal pulsa.Kemudian hasil keluaran dari sensor yang berupa sinyal pulsa
digunakan sebagai masukan Rangkaian Pengkondisi Sinyal (RPS). Rangkaian
pengkondisi sinyal terdiri atas rangkaian komparator dan rangkaian buffer. Tujuan
dari rangkaian pengkondisi sinyal ini agar tegangan keluaran sensor sesuai dengan
level tegangan yang dapat diproses mikrokontroler.
Dalam mikrokontroler terdapat suatu program yang berfungsi untuk
menghitung jumlah pulsa keluaran rangkaian pengkondisi sinyal setiap menit.
Jumlah pulsa merepresentasikan jumlah putaran yang kemudian akan ditampilkan
pada LCD. Rangkaian keseluruhan dari perancangan ini ditunjukkan oleh Gambar
16.
Gambar 16. Rangkaian Tachometer Digital
3.2 Perhitungan
Perhitungan nilai resistor
Perhitungan nilai resistor yang digunakan dalam perancangan ini adalah sebagai berikut:
Gambar 17. Rangkaian Sensor
ILED= 50 mA
VccR1
=I LED
5VR1
=50 mA
R1=5
50⋅10−3
R1= 100 Ω
IPt= 25 mA
VccR2
=I Pt
5VR2
=25 mA
R2=5
25⋅10−3
R2= 200 Ω
Penentuan nilai Vref:Tabel 2. Pembagian level tegangan pada CMOS
Dari Tabel 2 dapat diketahui bahwa nilai tegangan batas logika 1 dan logika 0 adalah Vcc/2
untuk CMOS. Maka nilai tegangan referensi yang digunakan adalah VR=Vcc/2 = 2.5 volt.
3.3 Perancangan Program
Perancangan program sebagai pengontrol sistem utama pada mikrokontroller
ATmega8 dengan menggunakan perencanaan ditunjukkan flowchart dalam Gambar 18.
Gambar 18. Diagram Alir Program Tachometer Digital
Pada program terdapat tiga fungsi yaitu satu fungsi utama dan dua
interrupt.Interrupt yang pertama merupakan interrupt dari timer0, timer0 merupakan timer
yang berfungsi sebagai pencacah jumlah pulsa yang masuk dari rangkaian pengkondisi
sinyal ke pin T0 pada mikrokontroler. Interrupt ini akan dieksekusi saat nilai timer
overflow, karena nilai timer maksimum adalah FFh dan nilai timer diisi FFh maka pada
saat terjadi perubahan nilai tegangan dari 0 ke 1 (rising edge) pada pin T0 interrupt ini akan
dijalankan. Perintah pada interrupt ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai 1
pada variabel jumlah pulsa. Sedangkan untuk interrupt yang kedua merupakan interrupt
timer1. Timer1 merupakan timer yang berfungsi untuk menentukan waktu satu detik.
Apabila timer menghitung 1 detik maka interrupt ini akan dijalankan. Pada interrupt yang
kedua ini berisi perintah yang fungsinya mengambil nilai variabel jumlahpulsa pada saat itu
juga dan mengkonversinya menjadi kecepatan sudut dalam satuan rpm.
BAB V
PENUTUP
Kesimpulan
Pengukuran kecepatan dapat dilakukan dengan cara analog dan cara digital.
Pengukuran kecepatan dengan cara analog dapat dilakukan dengan menggunakan tacho
generator sedangkan pengukuran kecepatan dengan cara digital dapat dilakukan dengan
cara induktif, kapasitif dan optik. Pengukuran kecepatan terbagi dua cara yaitu: cara
angular dan cara translasi. Untuk mengukur kecepatan translasi dapat diturunkan dari cara
pengukuran angular, yaitu pengukuran kecepatan rotasi (berputar). Pengukuran kecepatan
translasi adalah kecepatan gerak lurus beraturan dan kecepatan gerak lurus tidak beraturan.
Tachometer digital pada perancangan ini merupakan sebuah alat yang digunakan
untuk mengukur kecepatan sudut benda berputar dengan cara reflektif. Pada benda yang
akan diukur kecepatannya terlebih dahulu diberi satu penanda dari bahan yang reflektif
seperti alumunium foil agar sensor dapat mengidentiikasi satu putaran. Hasil pengukuran
kecepatan sudut ditampilkan dalam satuan rpm.
Tachometer digital dapat dibentuk dari rangkaian yang terdiri atas Opto
switchinframerah reflektif, rangkaian pengkondisi sinyal, mikrokontroler dan LCD sebagai
penampil keluaran tachometer digital.
DAFTAR PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Kecepatan diakses tanggal 10 April 2011
http://id.wikipedia.org/wiki/Sensor diakses tanggal 10 April 2011
http://translate.google.com diakses tanggal 11 April 2011
http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=OPB704&q=OPB704 diakses tanggal
10 April 2011
http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_signal diakses tanggal 10 April 2011
http://www.scribd.com/doc/50498967/21/Tacho-Generator diakses tanggal 11 April 2011
LAMPIRAN
Listing Program/*****************************************************This program was produced by theCodeWizardAVR V1.25.7 beta 5 ProfessionalAutomatic Program Generator© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.http://www.hpinfotech.com
Project :Version :Date : 5/26/2009Author : F4CG Company : F4CG Comments:
Chip type : ATmega8Program type : ApplicationClock frequency : 8.000000 MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 256*****************************************************/
#include <mega8.h>
// Alphanumeric LCD Module functions#asm .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB#endasm#include <lcd.h>#include <stdlib.h>
int jmlpulsa,pulsa[4],rpm;
// Timer 0 overflow interrupt service routineinterrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)// Reinitialize Timer 0 valueTCNT0=0xFF;// Place your code herejmlpulsa++;
// Timer 1 input capture interrupt service routineinterrupt [TIM1_CAPT] void timer1_capt_isr(void)// Place your code hererpm=jmlpulsa*60;lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("w = ");lcd_gotoxy(0,4);
itoa(rpm,pulsa);lcd_puts(pulsa);lcd_gotoxy(0,10);lcd_putsf(" rpm");jmlpulsa=0;
// Declare your global variables here
void main(void)// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization// Port B initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;DDRB=0x00;
// Port C initialization// Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;DDRC=0x00;
// Port D initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;DDRD=0x00;
// Timer/Counter 0 initialization// Clock source: T0 pin Rising EdgeTCCR0=0x07;TCNT0=0xFF;
// Timer/Counter 1 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: 31.250 kHz// Mode: CTC top=ICR1// OC1A output: Discon.// OC1B output: Discon.// Noise Canceler: Off// Input Capture on Falling Edge// Timer 1 Overflow Interrupt: Off// Input Capture Interrupt: On// Compare A Match Interrupt: Off// Compare B Match Interrupt: OffTCCR1A=0x00;TCCR1B=0x1C;TCNT1H=0x00;TCNT1L=0x00;ICR1H=0x7A;ICR1L=0x12;OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;OCR1BH=0x00;OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: Timer 2 Stopped// Mode: Normal top=FFh// OC2 output: DisconnectedASSR=0x00;TCCR2=0x00;TCNT2=0x00;OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization// INT0: Off// INT1: OffMCUCR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initializationTIMSK=0x21;
// Analog Comparator initialization// Analog Comparator: Off// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: OffACSR=0x80;SFIOR=0x00;
// LCD module initializationlcd_init(16);
// Global enable interrupts#asm("sei")
while (1) // Place your code here
;
DAFTAR PERTANYAAN
1. Jelaskan prinsip kerja dari sensor yang anda gunakan!
Sensor yang digunakan dalam perancangan ini terdiri atas transmitter dan receiver.
Transmitter terdiri atas LED inframerah dan receiver berupa fototransistor. Keduanya
dikemas dalam satu komponen yang dinamakan Opto Switch inframerah reflektif. Saat
sinar mengenai bagian yang reflektif, tegangan keluaran sensor akan bernilai Vo,
sedangkan saat sinar mengenai bagian yang tidak reflektif maka tegangan keluaran
sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa sinyal pulsa.
2. Apa alasan anda menggunakan LM393 dalam rangkaian anda?
Karena dalam RPS membutuhkan komparator berfungsi untuk membandingkan
masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran komparator
sebesar +5Volt. Maka kami memilih op-amp LM 393 yang berfungsi sebagai
komparator.Selain itu LM393 murah dan banyak di pasaran.
3. Jelaskan prinsip RPS anda!
Rangkaian pengkondisi sinyal pada rancangan ini terdiri dari rangkaian op-amp
sebagai komparator dan buffer. Rangkaian komparator berfungsi untuk
membandingkan masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran
komparator sebesar +5Volt. Untuk mendapatkan keluaran sebesar +5Volt, maka dibuat
keadaan tegangan kutub non inverting lebih besar dari tegangan kurub inverting
dengan menggunakan tegangan saturasu sebesar +5Volt. Sedangkan buffer digunakan
untuk menyangga keluaran komparator sebelum dimasukkan ke mikrokontroler.
4. Kelebihan dan kekurangan tachometer digital dibanding analog!
Pada tachometer Analog jumlah putaran yang terbaca (rpm) dalam bentuk analog,
sehingga dapat mempersulit pembacaan data.Sedangkan bila data dalam bentuk angka
digital (tampilan LCD) data dapat kita baca dan catat dengan mudah.
5. Mengapa pada tacho generator DC dapat memberi informasi arah gerak, sedangkan
pada tacho generator AC tidak bisa?
Karena pada tacho generator DC jika putarannya berbalik arah, maka tegangan yang
dihasilkan akan negatif. Jadi jika keluaran tacho generator DC bernilai negatif, maka
dapat disimpulkan putarannya berbalik arah.Sedangkan pada tacho generator AC,
tegangan keluarannya selalu bernilai positif.
6. Pada tacho generator DC, bagaimana hubungan antara banyaknya kutub magnet
terhadap frekuensi/riak gelombang tegangan DC?
Semakin tinggi frekuensi, maka riak gelombang akan semakin curam, hal ini
dikarenakan semakin tinggi frekuensi, maka kerapatan gelombang akan semakin besar.
Besarnya kapasitor disini juga sangat berpengaruh terhadap gelombang riak.Semakin
banyak kutub magnet maka semakin banyak riak gelombang yang dihasilkan.
7. Bagaimana prinsip kerja sensor kapasitif?
Pada sensor kapasitif rotor dibuat dari bahan metal, bentuknya bulat.Rotor berputar
dengan poros tidak sepusat atau bergeser kepinggir sedikit. Stator dibuat dari bahan
metal dipasang dengan melengkung untuk memperbesar sensitivitas dari sensor. Ketika
rotor diputar maka akan terjadi perubahan kapasitansi diantara rotor dan stator karena
putaran rotor tidak simetris.
8. Seberapa besarkah pengaruh suhu luar terhadap alat anda?
Alat ini dapat bekerja optimal pada suhu antara -40 s/d +85 derajat Celcius
9. Apa kelebihan tranduser generator DC dan tranduser generator AC?
Kelebihan utama dari tacho generator AC adalah relatif tahan terhadap korosi dan
debu, sedangkan kelemahannya adalah tidak memberikan informa
Keuntungan utama dari tacho generator DC adalah diperolehnya informasi dari arah
putaran. Sedangkan kelemahannya adalah :
1. Sikat komutator mudah habis
2. Jika digunakan pada daerah bertemperatur tinggi,maka magnet permanent akan
mengalami kelelahan, untuk kasus ini, tacho generator sering dikalibrasi.
3. Peka terhadap debu dan korosisi arah gerak.
10. Mengapa memilih sensor kecepatan aktif model through beam?
Pada sensor optik reflektif peletakannya diluar sensor, sedangkan pada sensor optik
trough beam diletakkan diantara LED dan fotodioda. Kelebihan sensor optik reflektif,
pengukurannya hanya memerlukan pemasangan bahan reflektif pada benda yang
diukur, sedangkan kelebihan sensor optik trough beam, sinyal yang dihasilkan oleh
sensor berupa pulsa karena pada aplikasinya cahaya yang diterima oleh fototransistor
hanya memiliki dua kondisi saja yakni ada cahaya atau tidak
11. Mengapa RPS hanya memakai buffer dan komparator? Apakah efisien?
Tujuan dari rangkaian pengkondisi sinyal ini agar tegangan keluaran sensor sesuai
dengan level tegangan yang dapat diproses mikrokontroler.
Rangkaian komparator berfungsi untuk membandingkan masukan kutub inverting dan
non inverting agar didapatkan keluaran komparator sebesar +5Volt. Untuk
mendapatkan keluaran sebesar +5Volt, maka dibuat keadaan tegangan kutub non
inverting lebih besar dari tegangan kutub inverting dengan menggunakan tegangan
saturasi sebesar +5Volt. Sedangkan buffer digunakan untuk menyangga keluaran
komparator sebelum dimasukkan ke mikrokontroler.
12. Jelaskan listing pada LCD!
m=jmlpulsa*60; →variabel rpm diperoleh dari hasilperkalian variable jumlah pulsa
dengan 60.
lcd_clear(); →perintah untuk membersihkan LCD.
lcd_gotoxy(0,0); →perintah untuk menentukan posisikarakter yang akan
dicetak.
lcd_putsf("w = "); →mencetak karakter w = pada LCD.
lcd_gotoxy(0,4); →perintah untuk menentukan posisi
karakter yang akan dicetak.
itoa(rpm,pulsa); →mengubah jenis data variable rpm dari integermenjadi
array.
lcd_puts(pulsa); →mencetak nilai variable pulsa.
lcd_gotoxy(0,10); →perintah untuk menentukan posisi karakter yangakan
dicetak.
lcd_putsf(" rpm"); →mencetak karakter rpm pada LCD.
jmlpulsa=0; →mengembalikan nilai variable pulsa menjadi 0.
13. Apa kegunaan op-amp pada rangkaian pengkondisi sinyal?
Untuk mendapatkan rangkaian komparator, yaitu membandingkan masukan kutub
inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran komparator sebesar +5Volt.
Sedangkan buffer digunakan untuk menyangga keluaran komparator sebelum
dimasukkan ke mikrokontroler.
14. Mengapa anda memilih menggunakan LM 393?
Karena dalam RPS membutuhkan komparator berfungsi untuk membandingkan
masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran komparator
sebesar +5Volt. Maka kami memilih op-amp LM 393 yang berfungsi sebagai
komparator.Selain itu LM393 murah dan banyak di pasaran.
15. Pada rentang suhu berapakah alat anda akan bekerja?
Alat ini dapat bekerja optimal pada suhu antara -40 s/d +85 derajat Celcius
16. Dari manakah di dapat nilai LED 50mA?
50 mA adalah besarnya arus dari LED sensor OPB703 dimana pada datasheet telah
ditentukan sebesar 50 mA
17. Bagaimana pengaruh suhu terhadap perancangan anda?
Alat ini dapat bekerja optimal pada suhu antara -40 s/d +85 derajat Celcius.
18. Berapa besar sumber yang digunakan dalam alat anda?
Menggunakan catu daya sebesar 5 volt DC.
19. Sebutkan kelebihan dan kekurangan tachometer anda!
Kelebihannya yaitu memiliki photosensor sehingga dapat mendeteksi setiap garis yang
melewatinya.Sedangkan kekurangannya adalah tidak dapat merasakan posisi dan jarak,
namun dapat diatasi dengan memasang 2 buah photosensor.
20. Teknologi op-amp apa yang digunakan TTL atau CMOS?
Untuk IC jenis LM 393 ini adalah jenis CMOS.
21. Mengapa memilih LM 393 bisakah menggunakan tipe LM lain?
Karena dalam RPS membutuhkan komparator berfungsi untuk membandingkan
masukan kutub inverting dan non inverting.Maka kami memilih op-amp LM 393 yang
berfungsi sebagai komparator.Selain itu LM393 murah dan banyak di pasaran.
Bisa, dengan syarat mempunyai fungsi yang sama. Misal
LM193,LM293,LM2903,LM2903V.
22. Bagaimana keluaran sensor sinyal apabila terjadi noise?
Pengaruh noise dapat menyebabkan terjadinya kesalahan hasil perhitungan, tetapi noise
dapat diatasi dengan menggunakan komparator histerisis sebagai rangkaian
pengkondisi sinyalnya.
23. Mengapa pada sensor receiver anda menggunaka foto transistor?
Karena kami menggunakan Opto switchinframerah reflektif, dimana LED sebagai
transmiter dan foto transistor sebagai receiver yang dapat merespon radiasi dari
emitting diode hanya ketika melewati objek reflektif dan itu sudah menjadi perangkat 1
set dalam OPB703.
24. Bagaimana prinsip kerja sensor kapasitif?
Sensor kecepatan digital lain adalah menggunakan kapasitf, yaitu rotor dibuat dari
bahan metal, bentuknya bulat.Rotor berputar dengan poros tidak sepusat atau bergeser
kepinggir sedikit. Stator dibuat dari bahan metal dipasang dengan melengkung untuk
memperbesar sensitivitas dari sensor. Ketika rotor diputar maka akan terjadi perubahan
kapasitansi diantara rotor dan stator karena putaran rotor tidak simetris. Penerapan dari
sensor ini terutama jika diperlukan pemasangan sensor kecepatan yang berada
dilingkungan fluida.
25. Bagaimana prinsip kerja sensor optik-reflektif?
Sensor optik-reflektif terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian reflektif dan bagian yang tidak
reflekrif.saat sinar mengenai bagian yang reflektif tegangan keluaran sensor akan
bernilai Vo, sedangkan saat sinar mengenai bagian yang tidak reflektif maka tegangan
keluaran sensor sama dengan nol, sehingga sinyal keluaran sensor berupa sinyal pulsa.
26. Besaran apa yang diubah-ubah oleh sensor gerak?
Tacho generator : tegangan, baik AC maupun DC
Induktif : induktansi yang diubah menjadi pulsa tegangan.
Kapasitif :kapasitansi yang diubah menjadi pulsa tegangan.
Optik :arus yang diubah menjadipulsa tegangan.
27. Jelaskan kembali flowchart anda?
Pada program terdapat tiga fungsi yaitu satu fungsi utama dan dua interrupt.Interrupt
yang pertama merupakan interrupt dari timer0, timer0 merupakan timer yang berfungsi
sebagai pencacah jumlah pulsa yang masuk dari rangkaian pengkondisi sinyal ke pin
T0 pada mikrokontroler. Interrupt ini akan dieksekusi saat nilai timer overflow, karena
nilai timer maksimum adalah FFh dan nilai timer diisi FFh maka pada saat terjadi
perubahan nilai tegangan dari 0 ke 1 (rising edge) pada pin T0 interrupt ini akan
dijalankan. Perintah pada interrupt ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai 1
pada variabel jumlah pulsa. Sedangkan untuk interrupt yang kedua merupakan
interrupt timer1. Timer1 merupakan timer yang berfungsi untuk menentukan waktu
satu detik. Apabila timer menghitung 1 detik maka interrupt ini akan dijalankan. Pada
interrupt yang kedua ini berisi perintah yang fungsinya mengambil nilai variabel
jumlah pulsa pada saat itu juga dan mengkonversinya menjadi kecepatan sudut dalam
satuan rpm.
28. Jelaskan tentang RPS?
Rangkaian pengkondisi sinyal pada rancangan ini terdiri dari rangkaian op-amp
sebagai komparator dan buffer. Rangkaian komparator berfungsi untuk
membandingkan masukan kutub inverting dan non inverting agar didapatkan keluaran
komparator sebesar +5Volt. Untuk mendapatkan keluaran sebesar +5Volt, maka dibuat
keadaan tegangan kutub non inverting lebih besar dari tegangan kurub inverting
dengan menggunakan tegangan saturasu sebesar +5Volt. Sedangkan buffer digunakan
untuk menyangga keluaran komparator sebelum dimasukkan ke mikrokontroler.
top related