Laporan Akhir Percobaan 3 Modul 2



a)      Memahami prinsip kerja PWM pada mikrokontroler
b)      Memahami prinsip kerja ADC pada mikrokontroler
c)      Menggunakan PWM dan ADC pada Arduino
2. Alat dan Bahan [kembali]


 
Power Supply

 

Multimeter



Modul Arduino




Potensiometer



Motor DC



 
A.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 pada prkatikum ini adalah arduino mega yang menggunakan chip AVR ATmega 2560 yang memiliki fasilitas PWM, komunikasi serial, ADC, timer, interupt, SPI dan I2C. Sehingga Arduino bisa digabungkan bersama modul atau alat lain dengan protocol yang berbeda-beda. Bahasa pemograman yang digunakan adalah bahasa C. Tetapi bahasa ini sudah dipermudah menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga lebih mudah dalam memprogramnya. Dalam memprogram arduino, kita bisa menggunakan serial komunikasi agar arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun aplikasi lain.

Beberapa fitur dari Arduino Mega 2560 ini adalah :

Microcontroller
ATmega2560
Operating Voltage
5V
Input Voltage (recommended)
7-12V
Input Voltage (limits)
6-20V
Digital I/O Pins
54 (of which 15 provide PWM output)
Analog Input Pins
16
DC Current per I/O Pin
20 mA
DC Current for 3.3V Pin
50 mA
Flash Memory
256 KB of which 8 KB used by bootloader
SRAM
8 KB
EEPROM
4 KB
Clock Speed
16 MHz

BAGIAN-BAGIAN DARI ARDUINO MEGA 2560
  • ·         Soket USB

     Soket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop.
Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port komunikasi serial.
·         Input / Output Digital
     Input/Output Digital atau digital pin adalah pin-pin untuk menghubungkan Arduino dengan
komponen  atau  rangkaian  digital.  Pada  Arduino  Mega  terdapat  53  I/O  Digital  dimana  16
diantaranya dapat dijadikan sebagai output PWM
 
  • ·         Input Analog

    Input Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dsb.
Terdapat 16 input analog pada arduino mega 2560.

  • ·         Pin POWER

     Pin-pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada bagian catu daya ini terdapat juga pin Vin dan Reset.Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor.

  • ·         Tombol RESET

     Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melaui tombol atau rangkaian eksternal.

  • ·         Jack Baterai/Adaptor

     Soket baterai  atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan tegangan  dari  baterai/adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke komputer. Kalau Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, jadi tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.

A. Motor DC



Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. 

Komponen Utama Motor DC

Gambar diatas memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama :

1. Kutub Medan Magnet

Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

2. Kumparan Motor DC

Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor DC.

3. Commutator Motor DC

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam kumparan motor DC. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara kumparan motor DC dan sumber daya.

Kelebihan Motor DC

Keuntungan utama motor DC adalah dalam hal pengendalian kecepatan motor DC tersebut, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur :

§  Tegangan kumparan motor DC – meningkatkan tegangan kumparan motor DC akan meningkatkan kecepatan

§  Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.

Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan kumparan motor DC ditunjukkan dalam persamaan berikut :

 

Gaya elektromagnetik :  E = K Φ N
Torque :  T = K Φ Ia

Dimana:

E          =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal kumparan motor DC (v)

Φ         = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan

N         = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)

T          = torque electromagnetic

Ia          = arus kumparan motor DC

K         = konstanta persamaan


B. Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya. Gambar dibawah ini menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.



Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :

  1. Penyapu atau disebut juga dengan Wiper
  2. Element Resistif
  3. Terminal

 

Fungsi utama dari sebuah potensiometer adalah untuk menghasilkan nilai resistansi yang nilainya dapat disesuaikan dengan berbagai macam peralatan elektronik dan kebutuhan pengguna. Cara mengatur nilai resistansinya yaitu dengan memutar pada bagian tuas pengaturnya.

Selain itu, beberapa fungsi dari potensiometer dalam berbagai rangkaian dan peralatan elektronika antara lain :

  1. Sebagai pengatur volume pada berbagai rangkaian Audio/Video seperti pada Amplifier, Tape Mobil, DVD Player, Radio, dan sebagainya.
  2. Sebagai pengatur output tegangan pada rangkaian Power Supply
  3. Sebagai pembagi tegangan
  4. Pengatur terang gelapnya lampu (Light Dimmer Circuit)
  5. Aplikasi Switch TRIAC
  6. Sebagai Joystick pada Tranduser
  7. Sebagai Pengendali Level Sinyal

Prinsip kerja pada potensiometer sama seperti resistor dengan semakin besar hambatan maka output (Volt) semakin kecil, dan sebaliknya semakin kecil hambatan (ohm) maka output (Volt) semakin besar.

Berdasarkan bentuknya, Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu :

  1. Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
  2. Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
  3. Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.


1. Pastikan semua supply dalam keadaan off
2. Hubungkan jumper seperti rangkaian dibawah
3. Buatlah listing program yang telah ada pada modul
4. periksakan rangkaian kepada asisten yang mengawas
5. Hidupkan semua supply
6. Upload program dari laptop ke modul
7. Tekan tombol Reset
8. Amati percobaan, jika tidak sesuai perbaiki rangkaian atau program
9. Jika sesuai, maka selesai dan demokan pada asisten yang mengawas
10.Jelaskan prinsip kerja + program dan hubungan keduanya kepada asisten
11.Demokan ke pembimbing praktikum
12.Matikan supply 

b. Hardware[kembali]

 


Motor DC


Potensiometer


Arduino UNO





d. Listing Program [kembali]

int motor;
int output ;
void setup()                    //semua kode dalam fungsi ini dieksekusi
{
  motor = 9;
  pinMode (A0, INPUT);          //Deklarasi pin A0 sebagai input
  pinMode (motor, OUTPUT);      //Motor sebagai output
}
void loop(){  //fungsi ini dijalankan berulang
int val = analogRead(A0);   //Deklarasi A0 sebagai input lalu dimasukkan ke variabel var
byte pwm = map(val, 0, 1023, 0, 255);  // Mengubah range 0-1024 menjadi 0-255 lalu dimasukkan ke variabel pwm
digitalWrite(9,pwm);  //Deklarasi output pwm pada pin 9 
delay(1000); //mendelay perulangan program selama 1000 ms
}
e. Flowchart [kembali]





f. Prinsip Kerja  [kembali]

Pada percobaan ini terdapat Arduino yang dihubungkan ke potensiometer sebagai input dan motor DC sebagai output. Dimana potensiometer terhubung ke pin analog Arduino yaitu pin A0 karena sinyal yang dihasilkan oleh potensiometer berupa sinyal analog. Kemudian sebagai outputnya, pin digital pada Arduino terhubung ke motor DC. Setelah itu, kita dapat memasukkan program ke dalam Arduino. Kemudian rangkaian dapat kita jalankan dengan mengatur kondisi potensiometer 90% dan motor akan bergerak karena tegangan dari power supply. Namun motor bergerak tidak terlalu cepat, karena semakin besar tahanan maka output semakin kecil dan sebaliknya.
Kondisi potensiometer 90%


i. Analisa [kembali]

1.     Kenapa potensiometer dihubungkan ke pin A0, bagaimana jika dihubungkan ke pin digital, apa yang terjadi pada motor?

Jawab:

Potensiometer dihubungkan ke pin A0 arduino karena potensiometer menghasilkan sinyal analog sehingga dihubungkan pada pin analog Arduino untuk diubah oleh Arduino agar menghasilkan output digital untuk  menggerakkan motor.

Dan jika potensiometer dihubungkan ke pin digital, maka motor tidak akan bergerak karena tidak ada pembacaan sinyal yang diberikan oleh potensiometer sehingga sinyal inputannya tidak dapat diproses.

 

2.     Analisa motor jika dihubungkan ke pin analog, bagaimana dampak pergerakan motor?

Jawab:

Jika motor dihubungkan ke pin analog, maka motor akan tetap bergerak, namun harus terlebih dahulu mengganti deklarasi pin motor menjadi pin analognya. Motor dapat bergerak jika terhubung ke pin analog karena sesuai dengan prinsip motor yaitu akan bergerak jika diberi tegangan.

 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Postingan (Atom)