laporan mikrokontroler dengan motor dc

LAPORAN PRAKTIKUM MODUL IX

ANTARMUKA MIKROKONTROLLER DENGAN MOTOR DC

Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Praktikum Lab PTE-03

Dibimbing oleh Ibu Dyah Lestari

Oleh:

IRSADUL IBAD                   (150534606148)

JANUAR ARIEF .M             (150534602071)

MUHAMMAD GANNI N    (150534601427)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

November 2016

MODUL IX

ANTARMUKA MIKROKONTROLER DENGAN MOTOR DC

 TUJUAN

·         Mengetahui,dan memahami bagaimana mengantarmukakan mikrokontroler dengan motor DC.

·         Mengetahui, memahami dan mempraktekkan pemrograman mikrokontroler untuk mengatur arah putaran motor DC.

·         Mengetahui, memahami dan mempraktekkan pemrograman mikrokontroler untuk mengatur kecepatan putaran motor DC dengan PWM (Pulse Width Modulation).

MOTOR DC

Motor DC atau motor arus searah adalah suatu mesin listrik yang dapat mengubah energi listrik yang berupa listrik arus searah menjadi energi mekanik (gerak). Energi mekanik tersebut berupa putaran dari rotor.

Motor DC memerlukan suplai tegangan 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 medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengan putaran, sehingga menghasilkan tegangan bolak-balik.

Gambar 9.1                                         Gambar 9.2

Catu tegangan DC dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada Gambar 9.1 disebut angker dinamo, Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

Cara kerja motor DC: (1) Arus medan (DC) yang mengalir pada belitan medan akan menghasilkan medan  magnet. Medan magnet ini akan memotong belitan jangkar yang ada di rotor motor DC; (2) Belitan jangkar dialiri arus listrik. Karena belitan berarus listrik ini berada dalam pengaruh medan magnet, maka pada belitan akan timbul gaya magnet yang selanjutnya akan menimbulkan torsi; (3) Jika torsi awal yang dihasilkan lebih besar daripada torsi beban, maka jangkar akan berputar.

ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

• 1 set PC/Laptop yang sudah berisi program Code Vision dan Khazama
• 1 buah catu daya DC +12V
• 1 buah multimeter
• 1 buah ISP Downloader AVR
• 1 buah sistem minimum AVR
• 1 buah I/O
• 1 buah kabel printer USB
• 1 buah motor DC
• 1 buah modul driver motor L293D
• 2 buah kabel data

PROSEDUR

1.      Rangkailah peralatan yang diperlukan seperti dalam Gambar 9.3 dan Gambar 9.4. Hubungkan kabel data modul driver motor pada PORTD minimum system.  Hubungkan terminal OUTA modul driver motor L293D ke V+ Motor DC (kabel merah) dan OUTB ke V- Motor DC (kabel biru). Vout pada rangkaian potensiometer dihubungkan pada PORTA.0 (ADC channel 0). Catu daya potensiometer ke catu daya minimum system. Catu daya +12 ke teminal VCC modul driver motor L293D.

 

Gambar 9.3 Diagram antarmuka mikrokontroler dengan Motor DC

Gambar 9.4 Rangkaian driver motor

2.      Buka program Code Vision AVR

3.      Buatlah project baru. Setelah mengeset chip dan clock, set juga bagian PORTD sebagai output, Timer1 dan ADC seperti Gambar 9.5. Kemudian simpanlah file tersebut.

  

Gambar 9.5 Setting PORTD, Timer1, dan ADC

4.      Tuliskan script berikut dalam program utama:

while (1)

      {

      OCR1A=255;

      PORTB.0=1;

      PORTB.1=0;

            }

5.      Perhatikan arah putaran motor, ke arah mana motor berputar (CW atau CCW)?

6.      Ubah nilai PORTD.0 dan PORTD.1 sesuai tabel berikut dan catat hasilnya

No	PORD.0 (IN1)	PORD.1 (IN2)	Kondisi Motor / Arah Putar
1	0	0	Berhenti
2	0	1	CW
3	1	0	CCW
4	1	1	Berhenti

7.      Untuk mengubah kecepatan motor DC dengan PWM, ganti script dalam program utama menjadi seperti berikut:

while (1)

      {

      // Place your code here

      OCR1A=read_adc(0);

      PORTB.0=1;

      PORTB.1=0;

                   }

8.      Hubungkan multimeter ke Vout potensiometer, putar potensiometer sampai multimeter menunjukkan nilai 0V! Ukur dan catat tegangan pada  terminal OUTA dan OUTB serta catat kondisi motor DC!

9.      Putar potensiometer sampai multimeter menunjukkan nilai 2V! Ukur dan catat tegangan pada  terminal OUTA dan OUTB serta catat kondisi motor DC!

10.  Putar potensiometer sampai multimeter menunjukkan nilai maksimum! Ukur dan catat tegangan pada  terminal OUTA dan OUTB serta catat kondisi motor DC!

11.  Ubah register TCCR1B menjadi 0x02, build lalu download program ke mikrokontroler!

12.  Putar potensiometer hingga maksimal lalu putar kembali pelan-pelan hingga motor berhenti, ukur dan catat tegangan output potensiometer, tegangan terminal OUTA, dan tegangan terminal OUTB pada saat motor berhenti! 

13.  Ubah register Timer1 menjadi TCCR1A=0xC1 dan TCCR1B=0x04; (Compare Mode    Out A = Inverting; Prescaller = 256)

14.  Build lalu download program ke mikrokontroler

15.  Ulangi langkah 8-10

DATA HASIL PERCOBAAN

Tabel 9.1

No	PORD.0 (IN1)	PORD.1 (IN2)	Kondisi Motor / Arah Putar	Tegangan OUT A	Tegangan OUT B
1	0	0	Berhenti	132,8 mV	135,3 mV
2	0	1	CW	4,09 V	0,7 V
3	1	0	CCW	0,75 V	4,02 V
4	1	1	berhenti	4,7 V	4,6 V

Tabel 9.2

Langkah Percobaan	TCCR1A	TCCR1B	Tegangan Potensio	Tegangan OUT A	Tegangan OUT B	Kondisi Motor	Duty Cycle
8	0x81	0x04	0 V	2,3v	2,3v	berhenti	100%
9	0x81	0x04	2 V	1,35 v	3,33v	CCW	40 %
10	0x81	0x04	Max	0,75 v	4,0 v	CCW	46 %
12	0x81	0x02	1,5 mV	2,33 v	2,33 v	Berhenti	100 %
15 a	0xC1	0x04	0 V	0,75	3,94 v	CCW	45 %
15 b	0xC1	0x04	2 V	1,15 v	3,5 v	CCW	41 %
15 c	0xC1	0x04	Max	2,2 v	2,3 v	Berhenti	100 %

ANALISA DATA

1.      Analisa tabel 9.1!

Jawab:

·         Pada saat PORTD.0=1; PORTD.1=0; maka motor akan berputar berlawanan arah jarum jam (CCW). Vout A = 0,75V dan Vout B = 4,02V.

·         Pada saat PORTD.0=0; PORTD.1=1; maka motor akan berputar searah jarum jam (CW). Vout A = 4,09V dan Vout B = 0,7V.

·         Pada saat PORTD.0 dan PORTD.1 sama-sama diberi logika 0, motor tidak berputar dan Vout A = 132,8mv dan Vout B = 135,3mv. Sementara jika keduanya diberi logika 1, motor juga tidak berputar tetapi tegangan outputnya berbeda yaitu sebesar : Vout A = 4,7V dan Vout B = 4,6V

2.      Dengan melihat data pada tabel 9.2, bandingkan hasil percobaan langkah nomor 8-10 dengan langkah nomor 15!

Pada tabel hasil percobaan ini terdapat 2 percobaan dengan settingan yang berbeda dari settingan yang berbeda ini juga mengakibatkan hasil yang sangat jauh berbeda. Pada settingan yang pertama TCCR1A = 0x81 dan TCCR1B = 0x04, settngan ini mencakup langkah percobaan8, 9 dan 10 Pada langkah percobaan 8 tegangan potensio di set menjadi 0 volt sehingga out A mempunyai tegangan 2,3 volt dan out B 2,3 volt. Kondisi ini menyebabkan motor tidak bergerak, karena tidak ada perbedaan potensial antara out A dan out B. Pada langkah percobaan nomor 9 tegangan potensio diatur menjadi 2 volt, sehingga tegangan pada out A adalah 1,35 volt dan pada out B 3,33 volt. Kondisi motor berjalan pelan dan diketahui duty cyclenya adalah 40 %. Out A dan out B sama-sama memiliki tegangan, namun motor DC tetap bisa berputar karena tegangan out B jauh lebih tinggi darpada out A. Pada langkah percobaan nomor 10 tegangan potensio diset menjadi max sehingga tegangan pada out A sebesar 0,75 volt  dan ou B sebesar 4,0 volt dan diketahui duty cycle sebesar 46 %.

            Pada settingan yang pertama TCCR1A = 0xC1 dan TCCR1B = 0x04, settngan ini mencakup langkah percobaan 15a, 15b dan 15c. Pada langkah percobaan 15a tegangan potensio di set menjadi 0 volt sehingga out A mempunyai tegangan 0,75 volt dan out B 3,94 volt. Kondisi ini menyebabkan motor berputar cepat, dan diketahui duty cycle adalah 45 %. Pada langkah percobaan nomor 15b  tegangan potensio diatur menjadi 2 volt, sehingga tegangan pada out A adalah 1,15 volt dan pada out B 3,5 volt. Kondisi motor berjalan pelan dan diketahui duty cyclenya adalah 41 %. Pada langkah percobaan nomor 15c tegangan potensio diset menjadi max sehingga tegangan pada out A sebesar 2,2 volt  dan out B sebesar 2,3 volt. Pada kondisi ini motor DC tidak berputar karena perbedaan potensial yang kurang sehingga tidak cukup untuk mencatu daya motor DC sehingga dapat berputar.

3.      Apakah perbedaan antara compare mode non-invering dan inverting?

Jawab:

·         Pada mode inverting, jika nilai sinyal lebih besar dari titik pembanding (compare level) maka output akan di set HIGH(5V) dan sebaliknya jika nilai sinyal lebih kecil maka output akan di set LOW(0V).

·         Pada mode non-inverting, output akan bernilai HIGH(5V) jika titik pembanding (compare level) lebih besar dari nilai sinyal dan sebaliknya jika bernilai LOW(0V) pada saat titik pembanding lebih kecil dari nilai sinyal.

4.      Apa pengaruh duty cycle dari PWM yang masuk pada pin EN1 terhadap tegangan pada terminal OUT A dan OUT B?

Jawab:

Duty cycle akan berperangaruh pada kecepatan putaran motor

5.      Mengapa pada langkah nomor 12 motor berhenti saat tegangan potensiometer belum mencapai 0V?

Jawab:

           

Motor DC berhenti ketika tegangan potensio meter belum mencapai 0 volt karena tidak ada perbedaan potensial antara teganggan out A dan tegangan out B sehingga tidak mencukupi untuk mencatu daya motor DC, sehingga motor DC dapat berputar. Hal tersebut disebabkan settingan TCCR1B = 0x02 yang berarti prescaler yang digunakan adalah 8, sedangkan prescaler sebelumnya adalah 256. Menurut rumus dengan menggunakan prescaler 256 frekuensi PWM yang didapatkan jauh lebih besar dibandingkan menggunakan prescaler 8. Sedangkan frekuensi yang dihasilkan akan digunakan untuk mengatur lebar pulsa PWM. Dan pulsa PWM dimasukkan ke EN1 digunakan untuk mengatur output tegangan pada OUT A dan OUT B. Semakin besar nilai frekuensi maka nilai tegangan dari OUT A dan OUT B akan memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan frekuensi yang rendah.

DAFTAR PUSTAKA

Andrianto, Heri. 2007. Pemrograman Mikrokontroler AVR Atmega 16. Jakarta: Informatika.

Atmel Corporation. Atmega 8535 Datasheet (Complete).

Gadre, Dhananjay V. 2001. Programming and Customizing the AVR Microcontroller. New York: Mc Graw Hill.

Heryanto, M Ary. 2007. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler Atmega 8535. Yogyakarta; Penerbit Andi.

Ibrahim, Dogan. 2002. Microcontroller Based Temperature Monitoring & Control. Newnes

John Crisp. Introduction to Microprocessors and microcontrollers. OXFORD: Newnes