pemasangan motor dc pada sekuter dengan …eprints.ums.ac.id/28915/1/d_cover.pdfpenulisan laporan...
TRANSCRIPT
i
PEMASANGAN MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN
PENGENDALI PULSE WIDTH MODULATION
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan
Program Studi S-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
Aris Pujiono
D 400 080 023
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2014
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan,
hidayah serta inayah, sehingga sampai saat ini masih diberikan kesempatan untuk
beribadah dan meyembah pada-NYA dan telah menjadikanku manusia yang
berakal dan berguna dalam dunia ini. Sholawat dan salam senantasa tercurahkan
kepada Rasulullah Muhammad SAW, yang kita nanti – nantikan syafaatnya di
hari akhir kelak.
Alhamdulillah hanya pada-MU ya Allah, dengan hidayah-MU penulis
dapat menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini
disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar
Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Adapun judul yang penulis ajukan adalah “PEMASANGAN MOTOR DC
PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI PULSE WIDTH
MODULATION”.
Terlaksananya penulisan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan,
bimbingan, dukungan dan saran dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini
penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada:
1. Bapak Prof. Bambang Setiadji, selaku Rektor Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
v
2. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Jatmiko, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
4. Ibu Ratnasari Nur R, ST, MT. selaku Pembimbing I dalam Tugas Akhir
ini.
5. Bapak Hasyim Asy’ari, ST, MT. Selaku Pembimbing II dalam Tugas
Akhir ini.
6. Bapak/Ibu Dosen selaku dewan penguji dalam Tugas Akhir ini.
7. Bapak/Ibu Dosen yang telah membimbing dan memberikan pencerahan
ilmu selama ini di Universitas Muhammadiyah Surakarta.
8. Seluruh Staf Tata Usaha, Akademik maupun non Akademik, yang telah
banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama
menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
9. Teman-teman di KMTE Robot Research Universitas Muhammadiyah
Surakarta dan teman-teman Elektro angkatan 2008 yang telah berbagi suka
duka selama ini.
10. Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE) UMS
vi
11. Laboratorium Teknik Elektro yang telah memberikan fasilitas dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini serta teman – teman Asisten Laboratorium
Teknik Elektro yang telah memberikan banyak inspirasi kepada penulis.
12. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini
memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri pada
khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat
membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Januari 2014
Penulis
vii
MOTTO
“Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah
selesai dari sesuatu urusan maka kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan
yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmu kamu berharap”
(QS. Alam Nasyrah (94) : 6 - 8)
“Dan bahwasannya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah
diusahakannya.”
(An Najm (53) : 39)
“MUSTAHIL itu bukan fakta, tapi hanya OPINI”
(Muhammad Ali)
“Jangan Merangkak dalam keraguan, berlarilah dengan keyakinan”
(Rangga Umara)
viii
PERSEMBAHAN
Sedikit karya ini kupersembahkan untuk:
1. Allah SWT, yang menguasai langit, bumi dan yang diantaranya. Atas
karunia-Nyalah aku bisa berjalan sampai di sini.
2. Bapak dan Ibuku tercinta, berjuta kata sayang, maaf dan terima kasih
takkan mampu membalas jasa dan pengorbanan kalian kepadaku. Terima
kasih ya ALLAH, lindungilah mereka selalu.
3. Adikku, yang telah memberi motivasi dan do’anya.
4. Mbah Putri, yang telah mendidikku dengan penuh kasih sayang serta
kesabaran.
5. Sahabat – sahabatku, Fajar, Amirudin, Taufiq, Danar, Ginanjar, Okky,
Purwoko dan teman – teman elektro’08, yang telah berbagi dalam suka duka
selama ini.
6. Teman - teman KMTE Robot Research UMS.
ix
DAFTAR KONTRIBUSI
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Dalam mengerjakan Tugas Akhir dengan judul “PEMASANGAN
MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI PULSE WIDTH
MODULATION”, saya menyatakan bahwa:
1. Judul Tugas Akhir ini merupakan ide dari penulis atas masukan Ibu
Ratnasari Nur R, ST, MT sebagai Dosen pembimbing.
2. Penulisan laporan banyak mendapatkan bantuan dari sahabat Fajar Satrio
Nugroho.
3. Perancangan jalur rangkaian pada PCB penulis buat dengan menggunakan
software Novarm Diptrace versi 2.2.0.9.
4. Simulasi dan gambar rangkaian penulis buat dengan menggunakan
software Proteus versi 7.7
5. Perhitungan timer menggunakan software aplikasi KAVRCalc versi 1.15.
6. Pemrograman Mikrokontroler ATMega8535 ini mendapatkan bantuan dari
sahabat Muhammad Amiruddien dengan menggunakan CodevisionAVR
versi 1.25.3.
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul
“PEMASANGAN MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI
PULSE WIDTH MODULATION” yang dibuat guna memenuhi salah satu syarat
untuk menyelesaikan program Sarjana jenjang pendidikan Strata-Satu (S1) pada
Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektronika Universitas Muhammadiyah
Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari
skripsi yang sudah di publikasikan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana
mestinya.
Surakarta, Januari 2014
Yang menyatakan
Aris Pujiono
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL........................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN......................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... iii
KATA PENGANTAR ..................................................................................... iv
MOTTO ........................................................................................................... vii
PERSEMBAHAN............................................................................................ viii
DAFTAR KONTRIBUSI................................................................................. ix
DAFTAR ISI.................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL............................................................................................ xiv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv
ABSTRAKSI ................................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian............................................................................ 2
1.4 Batasan Masalah............................................................................. 3
1.5 Manfaat Penelitian.......................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...................................................................... 5
2.1 Telaah Penelitian ............................................................................ 5
2.2 Landasan Teori ............................................................................... 6
2.2.1. Motor DC............................................................................... 6
xii
2.2.2. Mikrokontroler Atmega 8535 ............................................... 7
2.2.3. Pulse Width Modulation ....................................................... 9
2.2.5. LCD 2x16 .............................................................................. 14
BAB III METODE PENELITIAN................................................................... 16
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................ 16
3.2 Peralatan dan Bahan ...................................................................... 17
3.3 Alur PenelitianTugas Akhir ....................................................... .... 18
3.4 Flowchart Penelitian ...................................................................... 19
3.5 Perancangan Tugas Akhir .............................................................. 20
3.5.1 Perancangan Desain................................................................ 21
3.5.2 Perancangan Hardware . ........................................................ 23
3.5.3 Perancangan Software............................................................. 26
BAB IV HASIL DAN ANALISA ................................................................... 34
4.1 Hasil Penelitian .............................................................................. 34
4.2 Pengujian Sistem dan Analisa ....................................................... 36
4.2.1 Pengujian dan Analisa Tegangan PWM tanpa Beban ........... 36
4.2.2 Pengujian dan Analisa Tengangan PWM dengan Beban ....... 38
4.2.3 Pengujian dan Analisa Sinyal PWM ..................................... 41
4.2.4 Pengujian dan Analisa duty cycle terhadap kecepatan ........... 49
4.2.5 Pengujian dan Analisa Berat Beban terhadap Kecepatan ...... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.......................................................... . 55
5.1 Kesimpulan..................................................................................... 55
5.2 Saran............................................................................................... 55
xiii
Daftar Pustaka .................................................................................................. 56
Lampiran .......................................................................................................... 57
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B ........................................................................ 16
Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C ........................................................................ 17
Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D ........................................................................ 18
Tabel 4.1 Output Tegangan PWM Mikrokontroler Tanpa Beban ...................... 37
Tabel 4.2 Output Tegangan PWM dengan beban motor DC ............................. 39
Tabel 4.3 Data perubahan duty cycle terhadap kecepatan .................................. 50
Tabel 4.4 Data perubahan beban terhadap kecepatan ......................................... 52
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kontruksi motor DC ............................................................................ 7
Gambar 2.2 Prinsip Kerja motor DC ....................................................................... 8
Gambar 2.3 Penentuan arah gaya pada kawat berarus listrik dalam medan magnet 10
Gambar 2.4 IC ATMega8535 .................................................................................. 15
Gambar 2.5 IC ATMega 8535 beserta pin-pin nya ................................................. 15
Gambar 2.6 Proses pembangkitan sinyal PWM dengan duty cycle rendah ............ 20
Gambar 2.7 Proses pembangkitan sinyal PWM dengan duty cycle tinggi ............. 21
Gambar 2.8 Duty cycle PWM ................................................................................. 23
Gambar. 2.9 Average voltage .................................................................................. 23
Gambar 2.10 LCD 2x16 .......................................................................................... 25
Gambar 3.1 Flowchart penelitian ............................................................................ 29
Gambar 3.2 Rancangan sekuter bermotor DC dengan pengendali PWM ............... 30
Gambar 3.3 Sistem minimum ATMega8535 .......................................................... 32
Gambar 3.4 Rangkaian driver motor ....................................................................... 32
Gambar 3.5 CodevisionAVR .................................................................................. 33
Gambar 4.1 Diagram blok proses kerja sistem ........................................................ 34
Gambar 4.2 Tampilan LCD sistem non aktif ........................................................... 35
Gambar 4.3 Tampilan LCD sistem dengan duty cycle 50% ................................... 36
Gambar 4.4 Tampilan LCD sistem dengan duty cycle 100% .................................. 36
Gambar 4.5 Grafik perubahan duty cycle terhadap tegangan output tanpa beban ... 38
Gambar 4.6 Grafik perubahan duty cycle terhadap tegangan output dengan beban . 40
xvi
Gambar 4.7 Grafik perubahan duty cycle terhadap RPM motor ............................. 41
Gambar 4.8 Program inisialisasi timer 1 ................................................................. 42
Gambar 4.9 Perhitungan timer menggunakan KAVRCalc ..................................... 43
Gambar 4.10 Pengaturan PWM pada codevisionAVR ........................................... 44
Gambar 4.11 Tampilan osiloskop duty cycle 10% .................................................. 45
Gambar 4.12 Pengukuran tegangan duty cycle 10% ............................................... 45
Gambar 4.13 Pengukuran RPM pada motor duty cycle 10% .................................. 46
Gambar 4.14 Tampilan osiloskop duty cycle 50% .................................................. 46
Gambar 4.15 Pengukuran tegangan duty cycle 50% ............................................... 47
Gambar 4.16 Pengukuran RPM pada motor duty cycle 50% .................................. 47
Gambar 4.17 Tampilan osiloskop duty cycle 100% ................................................ 48
Gambar 4.18 pengukuran tegangan duty cycle 100% ............................................. 48
Gambar 4.19 Pengukuran RPM pada motor duty cycle 100% ................................ 49
Gambar 4.20 Grafik perubahan duty cycle terhadap kecepatan .............................. 51
Gambar 4.21 Grafik perubahan berat beban terhadap kecepatan ............................ 54
xvii
ABSTRAKSI
Sekuter adalah mainan atau lebih tepatnya kendaraan anak-anakdiantaranya usia 5 sampai 12 tahun. Selain itu sekuter merupakan alattransportasi yang ramah lingkungan karena tidak menghasilkan asap kendaraanyang menimbulkan polusi udara. Untuk meringankan beban pengendara, penulisakan merancang sekuter dengan penggerak motor DC (Direct Current). Agarpengendara merasa nyaman, dibutuhkan kendali untuk mengontrol kecepatannya.
Kali ini penulis menggunakan metode Pulse Width Modulation dengan ICMikrokontroler AVR ATMega8535. Motor DC yang akan digunakan adalahmotor 120Watt. Sedangkan sumber daya yang diperlukan menggunakan Aki(accumulator).
Perubahan duty cycle berbanding lurus dengan perubahan tegangan.Semakin besar duty cycle maka tegangan keluaran semakin besar yangberpengaruh terhadap RPM motor DC. Untuk duty cycle 70% menghasilkantengangan 24.8Volt dan RPM 4251, pada sumber tegangan 26Volt. Denganpencatudayaan PWM akan lebih efisien karena duty cycle otomatis menyesuaikantanpa ada daya yang dibuang ke transistor seperti pada catu daya analog.
Kata kunci: Motor DC, Pulse Width Modulation, ATMega8535