UNIVERSITAS INDONESIA RANCANG BANGUN SPIN COATER TERKENDALI KECEPATAN PUTAR DAN WAKTU BERBASIS MICROCONTROLLER SKRIPSI ACHMAD LABANIE

UNIVERSITAS INDONESIA

RANCANG BANGUN SPIN COATER TERKENDALI KECEPATAN PUTAR DAN WAKTU BERBASIS MICROCONTROLLER

SKRIPSI

ACHMAD LABANIE 0806364870

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM S1 EKSTENSI FISIKA INSTRUMENTASI ELEKTRONIKA DEPARTEMEN FISIKA DEPOK MEI 2011

Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA

RANCANG BANGUN SPIN COATER TERKENDALI KECEPATAN PUTAR DAN WAKTU BERBASIS MICROCONTROLLER

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains

ACHMAD LABANIE 0806364870

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM S1 EKSTENSI FISIKA INSTRUMENTASI ELEKTRONIKA DEPARTEMEN FISIKA DEPOK MEI 2011


HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama

: ACHMAD LABANIE

NPM

: 0806364870

Tanda Tangan

:

Tanggal

: 23 Mei 2010

ii Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011

Universitas Indonesia


KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Sience Jurusan Ekstensi Fisika Instrumentasi pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya yang berlimpah tanpa henti yang telah memberikan secercah pengetahuan serta ilmu yang bermanfaat; 2. Ayah, ibu, saudaraku, serta keluarga besarku yang tiada henti-hentinya memberikan do’a, dorongan motivasi dan semangat selama menempuh pendidikan Sarjana Ekstensi ini; 3. Dr. Bambang Soegijono M.Si, selaku dosen pembimbing I yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini; 4. Drs. Arief Sudarmaji MT, selaku dosen pembimbing II

yang telah

menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan skripsi ini; 5. Dr. Prawito dan Dr. B.E.F. Da Silfa, M.sc selaku tim penguji yang telah banyak memberikan masukan dalam penyempurnaan skripsi ini. 6. Sastra Kusuma Wijaya Ph.D , Selaku ketua peminatan S1 Ekstensi Fisika Instrumentasi Elektronika; 7. Sahabat – sahabatku di kosan kukusan, kiwong, pukis yg telah banyak membantu tercapainya kuliah dan skripsi ini;

iv Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


8. Teman terdekatku Erina yang tiada henti-hentinya memberikan do’a, motivasi dan semangat; untuk menyelesaikan kuliah dan skripsi ini; 9. Teman-teman bimbingan pak arif/bule : Handoko, Syahrial, Moyo, Eno dan lainnya yang sama-sama saling membantu untuk menyelesaikan skripsi ini; 10. Mba ratna, mas rizky dan segenap karyawan di secretariat fisika yg telah banyak memberikan informasi selama masa perkuliahan dan skripsi selama ini; 11. Teman-teman seperjuangan di S1 Ekstensi Fisika Instrumentasi angkatan 2008 yang telah banyak membantu saya dalam menyelesaikan skripsi ini; 12. Terima kasih untuk semua pribadi yang secara tidak sadar ataupun tidak, telah menjadi guru dalam kehidupan penulis selama ini. semoga amal baik yang telah dilakukan dibalas oleh ALLAH SWT.

Menyadari keterbatasan pengalaman dan kemampuan yang dimiliki penulis, sudah tentu terdapat kekurangan serta kemungkinan jauh dari sempurna, untuk itu penulis tidak menutup diri dan mengharapkan adanya saran serta kritik dari berbagai pihak yang sifatnya membangun guna menyempurnakan penyusunan tugas akhir ini. Akhir kata semoga penyusunan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang bersangkutan, khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca.

Depok, 12 Mei 2011

Penulis

v Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama

: Achmad Labanie

NPM

: 0806364870

Program Studi : S1 Ekstensi Fisika Instrumentasi Departemen

: Fisika

Fakultas

: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Jenis karya

: Skripsi

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : “ Rancang Bangun Spin Coater Terkendali Kecepatan dan Waktu Berbasis Microcontroller” beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif

ini

Universitas

Indonesia

berhak

menyimpan,

mengalihmedia/format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di

: Depok

Pada tanggal : 12 Mei 2011 Yang menyatakan,

( Achmad Labanie )

vi Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


Nama

: Achmad Labanie

Program Studi

: Fisika Instrumentasi

Judul

: Rancang Bangun Spin Coater Terkendali Kecepatan dan waktu Berbasis Microcontroller

ABSTRAK

Telah

dilakukan

penelitian

untuk

merancang

Spin

Coater

secara

otomatis/terkendali waktu dan kecepatan menggunakan mikrokontroller type ATMega 16 dengan bahasa pemograman Bascom AVR. Spin Coater ini sebagai salah satu metode pelapisan material telah dikembangkan untuk mendukung perkembangan teknologi material dan merupakan teknologi yang sedang berkembang. Kecepatan putar merupakan salah satu parameter penting dalam metode spin coating. Kecepatan putar yang dihasilkan dari DC motor dapat ditampilkan pada layar LCD. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan setpoint dari 1RPM hingga 9999RPM.

Kata Kunci : Kecepatan, Spin Coater, Motor DC, Pengendali

vii Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


Name

: Achmad Labanie

Study Program

: Physics Instrumentation

Title

: Controlled Fabrication of Spin Coater Speed and timebased Microcontroller

ABSTRACT

The research done to design automatically Spin Coater / controlled time and speed of use Microcontroller type ATMega 16 with Bascom AVR programming language. Spin Coater this as one method of coating materials have been developed to support the development of material technology and is an emerging technology. Rotational speed is one important parameter in the spin coating method. The resulting rotational speed of DC motor can be displayed on the LCD screen. Tests carried out by varying the setpoint from 1RPM to 9999RPM. Keyword : Speed, Spin Coater, DC Motor, Controller.

viii Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


DAFTAR ISI

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii KATA PENGANTAR

...................................................................................... iv

HALAMAN PERSETUJUAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ABSTRAK

......................... vi

....................................................................................................... vii

ABSTRACT ....................................................................................................... viii DAFTAR ISI

.................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL

......................................................................................... xi ............................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiii BAB I PENDAHULUAN

................................................................................ 1

1.1

Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2

Tujuan Penelitian ............................................................................. 1

1.3

Deskripsi Singkat ...................................................................................... 2

1.4

Batasan Masalah .............................................................................. 3

1.5

Metode Penelitian ............................................................................ 3

1.6

Sistematika Penulisan ...................................................................... 4

BAB II TEORI DASAR ...................................................................................... 6 2.1

2.2

Spin Coating .................................................................................... 6 2.1.1

Metode Spin Coating .............................................................. 8

2.1.2

Teori Spin Coating ................................................................. 9

Motor Direct Current/DC ................................................................. 10 2.2.1

2.3

2.4

Prinsip Dasar Motor DC ......................................................... 11

Sensor Rotary Encoder ..................................................................... 14 2.3.1

Prinsip Dasar Rotary Encoder .................................................... 14

2.3.1

Incremental Encoder .............................................................. 16

Pulse Width Modulation .................................................................. 19

ix Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


BAB III PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM 3.1

............................... 23

Rancang Bangun Spin Coater ........................................................... 23 3.1.1

Perancangan Mekanik ............................................................. 24

3.1.2

Perancangan Elektronik .......................................................... 30

3.1.3

Perancangan Sistem ................................................................ 35

3.2 Proses Pengambilan Data ..................................................................... 36 3.1.1

Data RPM dan Waktu ............................................................ 36

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ............................................................. 39 4.1

Pengujian Rangkaian Sistem ............................................................. 39

4.2

Pengujian Driver Motor ................................................................... 40

4.3

Pengujian Cacahan Motor/Clock Encoder ......................................... 41

4.4

Pengukuran Kecepatan Motor Actual dengan Set Point ..................... 42

4.5

Pengukuran Perubahan Frequensi Encoder dengan V rata-rata Motor

4.6

Pengukuran Perubahan V PWM dengan Set Point RPM ................... 44

4.7

Data Pengujian RPM Spin Coater dengan RPM rata-rata Stroboscope ....... 45

4.8

Data Pengujian hasil Spin Coater dengan Scanning Elektron Microscope (SEM)………………………………….......................

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

43

45

............................................................. 48

5.1

Kesimpulan ...................................................................................... 48

5.2

Saran ................................................................................................ 48

DAFTAR ACUAN .............................................................................................. 49 LAMPIRAN ....................................................................................................... 50

x Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Blok Diagram Perancangan Sistem .................................................. 2 Gambar 2.1 (a) Cairan/Resin di teteskan pada media/substrat. (b) proses penyebaran dan penipisan pada saat Spin Coater bekerja ................. 6 Gambar 2.2 Proses sederhana Spin Coating ....................................................... 7 Gambar 2.3 Grafik antara kecepataan putar dan ketebalan lapisan ...................... 9 Gambar 2.4 Ilustrasi prinsip pelapisan dengan Spin Coating ............................... 10 Gambar 2.5 Bagan sederhana Motor DC ........................................................... 11 Gambar 2.6 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ........... 11 Gambar 2.7 Reaksi garis fluks ........................................................................... 12 Gambar 2.8 Sensor Rotary Endocer pada sebuah motor DC .............................. 14 Gambar 2.9 Bagian Penyusun Rotary Encoder ................................................... 15 Gambar 2.10 Rangkaian tipikal penghasil pulsa pada rotary encoder .................... 16 Gambar 2.11 Bagian piringan untuk incremental encoder ..................................... 17 Gambar 2.12 Contoh pola keluaran incremental encoder ...................................... 18 Gambar 2.13 Output dan arah putaran pada resolusi yang berbeda-beda ............... 18 Gambar 2.14 Sinyal keluaran encoder untuk pengukuran kecepatan dengan frequencymeter .............................................................................. 19 Gambar 2.15 Pengukuran kecepatan dengan menggunakan Periodimeter ............. 20 Gambar 2.16 Sebuah gelombang persegi, menunjukan definisi ymin, ymax dan D ... 21 Gambar 2.17 Sinyal PWM .................................................................................... 21 Gambar 2.18 sinyal PWM melalui metode intersection ........................................ 22 Gambar 2.19 Sinyal PWM dengan duty cycle ....................................................... 23 Gambar 2.20 Sinyal PWM dengan berbagai macam variasi duty cycle ................. 24 Gambar 3.1 Rancang Bangun Spin Coater .......................................................... 23 Gambar 3.2 Motor DC yang digunakan .............................................................. 24 Gambar 3.3 Rasio Gear yang digunakan ............................................................ 25 Gambar 3.4 Sensor Rotary Encoder di dalam Motor DC ..................................... 26 Gambar 3.5 Rancang Bangun dan hasil dari Piringan Wafer ............................... 27 Gambar 3.6 Rancang Bangun Ruang Vakum (Vaccum Chuck) ........................... 28

xi Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


Gambar 3.7 Ruang Vakum ................................................................................. 29 Gambar 3.8 Pemberat Motor Sebagai Peredam Getaran ...................................... 30 Gambar 3.9 Rangkaian mikrokontroller ATMEGA 16 ........................................ 32 Gambar 3.10 Rangkaian Driver Motor ................................................................. 33 Gambar 3.11 LCD 20x4 Karakter ......................................................................... 34 Gambar 3.12 (a) keypad 4x4 dan (b) Rangkaian dasar keypad .............................. 35 Gambar 3.13 Blok Diagram Perancangan Sistem .................................................. 35 Gambar 3.14 Sinyal Contoh pengisian nilai pada program .................................... 37 Gambar 3.15 Flowchart Proses Pengambilan Data................................................. 38 Gambar 4.1 (a) Tampilan pada keypad. (b) Hasil pengujian keypad berupa angka yang tampil pada LCD .......................................................... 40 Gambar 4.2 Kurva Pengujian Cacahan Motor/Clcok Encoder ............................. 41 Gambar 4.3 Kurva Kecepatan Motor Actual dengan Set Point ............................ 42 Gambar 4.4 Kurva hubungan antara Cacahan Encoder dan Vout Motor .............. 43 Gambar 4.5 Kurva hubungan antara V PWM dan RPM Set Point ....................... 44 Gambar 4.6 Kurva hubungan antara RPM Spin Coater dengan RPM rata-rata Stroboscope .................................................................................... 45 Gambar 4.7 Sample hasil Spin Coater ............................................................... 46 Gambar 4.8 Foto Hasil SEM untuk lapisan sample A ......................................... 46 Gambar 4.9 Foto Hasil SEM untuk lapisan sample C........................................... 47

DAFTAR TABEL

Tabel. 4. 1 Keterangan wire connection pada Encoder yang digunakan .................. 26

xii Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Data Sheet/Spesifikasi Motor DC Yang Digunakan .......................... 51 Lampiran.2 Data Hasil Pengujian ......................................................................... 53 Lampiran 3 Program Bascom AVR Pengendali Spin Coater V.01 ....................... 56 Lampiran 4 Program Bascom AVR Test Keypad ................................................. 70

xiii Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011


1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi selalu beriringan dengan meningkatnya kebutuhan manusia. Perkembangan teknologi di indonesia khususnya di bidang material advance misalanya pelapisan atau paduan superlainya banyak menjadi sorotan. Berbagai macam metode-metode pelapisan material telah dikembangkan untuk mendukung perkembangan teknologi material. Salah satu teknologi yang sedang berkembang adalah Spin Coater, Spin coater adalah sebuah prosedur yang digunakan untuk teknik pelapisan material, Spin coater merupakan salah satu teknik pembuatan lapisan tipis yang sedang berkembang saat ini pada material keramik maju dan polimer. teknik ini biasa digunakan dalam industri microfabrication. Dalam industri tersebut spin coater digunakan untuk membuat thin film, dengan tingkat ketebalan 10nm. Dalam teknik ini memanfaatkan fenomena reaksi gaya sentripetal yang mengarah ke luar pada benda berputar. Reaksi dari gaya ini menyebabkan fluida yang dideposisikan pada substrat akan tersebar ke seluruh permukaan substrat dan membentuk lapisan dengan ketebalan yang merata. Harga spin coater sebagai peralatan spin coater di pasaran cukup mahal. Mengingat kebutuhan peralatan ini, terutama dalam rangka penelitian ataupun pembuatan lapisan tipis sebagai aplikasi teknologi dipasaran mendorong pengadaan spin coater secara mandiri. Oleh karena itu, pada tugas akhir ini dirancang dan dibuatlah spin coater yang sederhana dan harganya relatif murah.

1.2 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk merancang berupa alat

spin coater yang

menitikberatkan pada sistem pengontrolan kecepatan putar dan waktu. Alat spin coater akan memiliki nilai kecepatan yang beragam, dan kecepatan putaran motor yang stabil.



2

1.3 Deskripsi Singkat Dalam perancangan spin coater ini akan membuat kontrol kecepatan putar dalam satuan RPM (Radius Per Minutes) yang akan dikendalikan dengan microcontroller dan di lengkapi dengan sensor kecepatan putaran. Motor sebagai objek pengendali menggunakan Motor DC (DC Motor) yang biasa digunakan pada motor sisa dari plotter bekas. Dalam sistem pengedali ini, kecepatan motor dan waktu akan di kendalikan sesuai dengan nilai yang kita inginkan. Satuan kecepatan motor yang akan di pakai yaitu RPM (Radius Per Minutes). Pembacaan kecepatan motor ini akan di baca oleh sensor Encoder, sensor ini sebagai umpan balik ke microcontroller. Keypad sebagai penginput nilai yang diinginkan dan di tampilkan pada LCD. Parameter yang akan ditampilan pada LCD yaitu berupa : Setpoint, Actual Value dan Setting waktu/Timer.

Gambar 1.1 Blok Diagram Perancangan Sistem.

1.4 Batasan Masalah Untuk mendapatkan hasil akhir yang baik dan sesuai dengan yang diinginkan serta tidak menyimpang dari permasalahan yang akan ditinaju, makan batasan masalah pada tugas akhir ini sebagai berikut :



3

1.

Penelitian ini difokuskan pada pembuatan mekanika

2.

peralatan penunjang akusisi data ( baik piranti elektronika dan lunak/software ).

1.5 Metode Penelitian Metode – metode yang digunakan oleh penulis dalam penulisan skripsi yang dibuat ini adalah: 1.5.1 Studi Literatur Yaitu penulis mengadakan studi literatur terhadap topik yang sedang diteliti dengan mengambil sumber dari buku-buku atau dari internet, serta mengumpulkan bahan-bahan yang ada hubungannya dengan masalah yang sedang diteliti. Metode ini sangat penting karena selain sebagai penuntun dalam teknik penulisan, juga berfungsi sebagai sumber kebenaran terhadap kaidah-kaidah bahasa yang digunakan agar pembaca benar-benar mengerti maksud dan tujuan dari penulisan tugas akhir ini, baik secara sistematika maupun pemahaman. 1.5.2 Perancangan Alat Penulis berusaha untuk membuat suatu rancangan sistem pengendalian hardware baru yang ingin dibuat di dalam penelitian, berdasarkan bahanbahan yang ada untuk dapat dianalisa kembali. 1.5.3 Diskusi Tahap ini merupakan proses tanya jawab mengenai kelebihan dan kekurangan dari rancangan yang akan dibuat. Dengan adanya diskusi ini diharapkan penulis mendapat petunjuk sehingga tidak terlalu besar kesukaran yang akan dihadapi.

1.5.4 Pembuatan Alat Metode ini merupakan tindak lanjut dari tahap perancangan, yaitu untuk merealisasikan alat sesuai dengan tujuan. 1.5.5 Pengambilan Data



4

Alat yang telah dirangkai kemudian diuji. Pengambilan data dilakukan ketika alat telah beroperasi seperti yang direncanakan.

1.6 Sistematika Penulisan Sistematika dari penulisan tugas akhir ini terdiri dari beberapa bab yang dimaksudkan untuk menjelaskan alur permasalahan, penentuan masalah, penjelasan teori, perancangan alat, pengolahan data sampai pada kesimpulan dan saran. Bab 1 : Pendahuluan Bagian ini merupakan pendahuluan dari materi penulisan yang meliputi latar belakang masalah, tujuan penulisan, metode penelitian, sistematika penulisan. Bab 2 : Teori Dasar Dalam bab ini penulis menjelaskan dasar-dasar teori yang menunjang pembahasan mengenai rangkaian yang digunakan, driver motor, serta software yang digunakan. Bab 3 : Perancangan dan Cara Kerja Sistem Merupakan penjelasan dari pembuatan rancang bangu spin coter. Pada bab ini juga membahas masing-masing bagian alat, fungsi, cara kerja alat dan pengaplikasian dari sistem tersebut.

Bab 4 : Data dan Analisa Sistem yang sudah dirancang diuji dengan parameter yang terkait dengan ilmu-ilmu dalam bidang fisika dan insrumentasi. Proses pengambilan data juga ditulis pada bab ini untuk memastikan kemampuan sistem secara keseluruhan serta data yang didapat dari serangkaian pengujan alat dengan kondisi data yang variatif.



5

Bab 5 : Kesimpulan dan Saran Pada bagian akhir laporan penyusunan tugas akhir ini akan diperoleh kesimpulan dari analisa yang dilakukan oleh penulis pada pengujian sistem ini. Selain itu pada bagian ini juga mencoba memberikan saran untuk pengembangan sistem lebih lanjut.



6

BAB 2 TEORI DASAR

2.1 Spin Coating Spin coating telah digunakan selama beberapa dekade untuk aplikasi film tipis. Sebuah proses khas melibatkan mendepositokan genangan kecil dari cairan resin kepusat substrat dan kemudian berputar substrat dengan kecepatan tinggi (biasanya sekitar 3000 rpm). Percepatan sentripetal akan menyebabkan sebagian besar resin menyebar, dan sampai akhirnya merata. Pada tepian substrat, akan meninggalkan lapisan tipis resin di permukaannya. Ketebalan film dan properti lainnya akan tergantung pada sifat dari resin tersebut (viskositas, laju pengeringan, padatan persen, tegangan permukaan, dll) dan parameter yang dipilih untuk pada saat proses spin coating. Faktor-faktor seperti kecepatan putaran, percepatan, dan pembuangan berkontribusi terhadap bagaimana sifat film ini dilapisi.

Gambar 2. 1 (a) Cairan/Resin di teteskan pada media/substrat. (b) proses penyebaran dan penipisan pada saat Spin Coater bekerja



7

.

Gambar 2. 2 Proses sederhana Spin Coating.



8

2.1.1. Metode Spin Coating Proses spin coating dibagi menjadi empat yaitu tahap deposisi, spin-up, spin-off, dan evaporasi. Tahap pertama dimulai dari diteteskan atau dialirkannya cairan pelapis berupa gel di atas substrat. Pada tahap deposisi substrat belum diputar. Kemudian pada tahap berikutnya substrat mulai diputar. Akibat gaya sentrifugal cairan menjadi tersebar secara radial keluar dari pusat putaran menuju tepi piringan. Pada tahap ini substrat mengalami percepatan. Sedangkan pada kedua tahap berikutnya laju putaran mulai konstan, artinya tidak ada percepatan sudut pada substrat. Pada tahap spin-off sebagian cairan yang berlebih akan menuju ke tepi substrat dan akhirnya terlepas dari substrat membentuk tetesantetesan. Semakin menipis lapisan yang terbentuk semakin berkurang tetesan-tetesan yang terbuang. Hal ini dipengaruhi oleh adanya penambahan hambatan alir dan viskositas pada saat lapisan semakin tipis. Tahap terakhir, evaporasi, merupakan mekanisme utama dari proses penipisan lapisan. Kecepatan putar merupakan salah satu faktor terpenting dalam proses spin coating. Kecepatan putar pada substrat berpengaruh terhadap sudut gaya sentrifugal yang mengenai cairan resin selain kecepatan dan turbullence udara diatasnya. Secara lebih spesifik tingkat kecepatan putar yang tinggi menetukan ketebalan lapisan yang terbentuk.



9

Gambar 2. 3 Grafik antara kecepataan putar dan ketebalan lapisan

2.1.2

Teori Spin Coating Spin-coating dapat diartikan sebagai pembentukan lapisan melalui proses pemutaran (spin). Bahan yang akan dibentuk lapisan dibuat dalam bentuk larutan (gel) kemudian diteteskan diatas suatu substrat yang disimpan diatas piringan yang dapat berputar, karena adanya gaya sentripetal ketika piringan berputar, maka bahan tersebut dapat tertarik ke pinggir substrat dan tersebar merata. Besarnya gaya sebar ini akan ditentukan oleh laju rotasi dari putaran piringan, menurut persamaan : (2.1) (2.2) (2.3)

di sini F adalah gaya sentripetal, m adalah massa partikel, ω adalah laju anguler piringan dan r adalah jarak diukur dari pusat piringan secara radial ke arah luar.



10

Gambar 2. 4 Ilustrasi prinsip pelapisan dengan Spin Coating

2.2 Motor Direct Current/DC Motor listrik 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 (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. 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.



11

Gambar 2. 5 Bagan sederhana Motor DC

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 di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

2.2.1 Prinsip Dasar Motor DC Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Gambar 2. 6 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor

Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan Universitas Indonesia


12

dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 3 menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U. Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub uatara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub.

Gambar 2. 7 Reaksi garis fluks.

Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B. Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor. Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum : §

Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

§

Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran / loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

§

Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.



13

§

Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Pada motor DC, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energy. Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok : §

Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya

bervariasi

dengan

kecepatan

operasinya

namun

torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. §

Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan). Peralatan Energi Listrik : Motor Listrik.

§

Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan.



14

Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatanperalatan mesin.

2.3 Sensor Rotary Endocer Rotary encoder adalah device elektromekanik yang dapat memonitor gerakan dan posisi. Rotary encoder umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh rotary encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali. Rotary encoder umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive, dan sebagainya.

Gambar 2.8 Sensor Rotary Endocer pada sebuah motor DC.

2.3.1 Prinsip Dasar Rotary Encoder Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang-lubang pada bagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi piringan sehingga cahaya akan menuju ke piringan. Di sisi yang lain suatu photo-transistor diletakkan sehingga photo-transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, sehingga ketika motor berputar piringan juga akan ikut berputar. Apabila posisi piringan mengakibatkan cahaya dari LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang ada, maka photo-



15

transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu pulsa gelombang persegi. Gambar 31.a menunjukkan bagan skematik sederhana dari rotary encoder. Semakin banyak deretan pulsa yang dihasilkan pada satu putaran menentukan akurasi rotary encoder tersebut, akibatnya semakin banyak jumlah lubang yang dapat dibuat pada piringan menentukan akurasi rotary encoder tersebut.

Gambar 2. 9 Bagian Penyusun Rotary Encoder

Rangkaian penghasil pulsa/Squaring Circuit (Gambar 31.b) yang digunakan umumnya memiliki output yang berubah dari +5V menjadi 0.5V ketika cahaya diblok oleh piringan dan ketika diteruskan ke phototransistor. Karena device ini umumnya bekerja dekat dengan motor DC maka banyak noise yang timbul sehingga biasanya output akan dimasukkan ke low-pass filter dahulu. Apabila low-pass filter digunakan, frekuensi cut-off yang dipakai umumnya ditentukan oleh jumlah slot yang ada pada piringan dan seberapa cepat piringan tersebut berputar.



16

dinyatakan dengan:

(2.4) fc = frekuensi cut-off filter, sw adalah kecepatan piringan dan n adalah jumlah slot pada piringan.

Gambar 2. 10 Rangkaian tipikal penghasil pulsa pada rotary encoder Terdapat dua jenis rotary encoder yang digunakan, Absolute rotary encoder dan incremental rotary encoder. Masing-masing rotary encoder ini akan dipaparkan pada bagian berikutnya.

2.3.2 Incremental Encoder Terdapat dua jenis rotary encoder yang digunakan, Absolute rotary encoder dan incremental rotary encoder. Salah satunya yaitu Incremental encoder. Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua sensor yang disebut channel A dan B (Gambar 7). Ketika poros berputar, deretan pulsa akan muncul di masing-masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan kecepatan putar sedangkan hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan arah putaran. Dengan menghitung jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi piringan maka putaran dapat diukur. Untuk mengetahui arah putaran, dengan mengetahui channel mana yang leading terhadap channel satunya dapat kita tentukan Universitas Indonesia


17

arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan selalu berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output channel ketiga, disebut index, yang menghasilkan satu pulsa per putaran berguna untuk menghitung jumlah putaran yang terjadi.

Gambar 2.11 Bagian piringan untuk incremental encoder

Contoh pola diagram keluaran dari suatu incremental encoder ditunjukkan pada Gambar 8. Resolusi keluaran dari sinyal quadrature A dan B dapat dibuat beberapa macam, yaitu 1X, 2X dan 4X. Resolusi 1X hanya memberikan pulsa tunggal untuk setiap siklus salah satu sinyal A atau B, sedangkan resolusi 4X memberikan pulsa setiap transisi pada kedua sinyal A dan B menjadi empat kali resolusi 1X. Arah putaran dapat ditentukan melalui level salah satu sinyal selama transisi terhadap sinyal yang kedua. Pada contoh resolusi 1X, A = arah bawah dengan B = 1 menunjukkan arah putaran searah jarum jam, sebaliknya B = arah bawah dengan A = 1 menunjukkan arah berlawanan jarum jam.

Gambar 2. 12 Contoh pola keluaran incremental encoder



18

Gambar 2. 13 Output dan arah putaran pada resolusi yang berbeda-beda Pada incremental encoder, beberapa cara dapat digunakan untuk menentukan kecepatan yang diamati dari sinyal pulsa yang dihasilkan. Diantaranya adalah menggunakan frequencymeter.

(2.4) Cara yang sederhana untuk menentukan kecepatan dapat dengan frequencymeter, yakni menghitung jumlah pulsa dari encoder, n, pada selang waktu yang tetap, T, yang merupakan periode loop kecepatan. Apabila α adalah sudut antara pulsa encoder, maka sudut putaran pada suatu periode adalah:

(2.5) Sehingga kecepatan putar akan kita dapatkan sebagai:

(2.6)



19

2.4 Pulse Width Modulation Pulse-width modulation (PWM) menggunakan gelombang persegi yang lebar adalah pulse modulated sehingga variasi dari rata-rata nilai dari waveform.

Gambar 2. 14 Sinyal PWM

Uuntuk menghasilkan sinyal PWM melalui metode intersection, dimana hanya memerlukan sawtooth atau triangle waveform (secara mudah dimunculkan menggunakan oscillator) dan comparator. Saat nilai sinyal referensi melebihi modulasi waveform (biru), sinyal PWM (magenta) berada di posisi atas, sebaliknya akan di posisi bawah.



20

Gambar 2. 15 sinyal PWM melalui metode intersection.

Pasokan tegangan (warna biru) modulated sebagai rangkaian pulsa hasil dalam sinus seperti mencairkan panjang gelombang kepadatan (merah) di sirkuit dari aktuator elektromagnetik. Kelancaran panjang gelombang yang dihasilkan dapat dikontrol oleh lebar dan jumlah modulated impulses (diberikan per siklus). PWM adalah suatu teknik yang digunakan untuk mengontrol kerja dari suatu alat atau menghasilkan suatu tegangan DC yang variabel. Rangkaian PWM adalah rangkaian yang lebar pulsa tegangan keluarannya dapat diatur atau dimodulasi oleh sebuah sinyal tegangan modulasi. Disamping itu kita dapat menghasilkan suatu sinyal PWM dengan menentukan frekuensi dan waktu dari variabel ON dan OFF. Pemodulasian sinyal yang beragam dapat menghasilkan duty cycle yang diinginkan. Gambar 10 memperlihatkan sinyal kotak dengan duty cycle. Duty cycle adalah rasio dari waktu ON (tOn) terhadap periode total dari sinyal (t = tOn + tOff).



21

Gambar 2. 16 Sinyal PWM dengan duty cycle.

Dari gelombang kotak yang bisa di lihat pada gambar diatas maka : Ton adalah waktu dimana keluaran bernilai tinggi “high” dan Toff adalah waktu dimana keluaran bernilai rendah “low”. Sedangkan Ttotal adalah waktu total atau periode dari gelombang kotak tersebut,

(2.13) Duty cycle dari gelombang kotak di definisikan sebagai berikut :

(2.14) Sedangkan tegangan keluaran bervariasi sebanding dengan duty cycle : (2.15)

(2.16) Jadi bisa dilihat bahwa hasil akhir persamaan dari keluaran tegangan bisa di variasi dengan merubah nilai dari Ton. Jika Ton bernilai 0, maka Vout juga bernilai 0. Jika Ton bernilai sama dengan Ttotal maka Vout sama dengan Vin atau bernilai sama dengan tegangan maksimum.



22

Dengan duty cycle yang bermacam-macam, rata-rata output dari tegangan dc dapat dikontrol.

Gambar 2. 17 Sinyal PWM dengan berbagai macam variasi duty cycle.

Dalam gambar diatas terlihat terdapat lima buah PWM dengan 5 macam Duty Cycle yang bernilai 0%, 25%, 50%, 75% dan 100%. Duty Cycle adalah suatu parameter dari PWM yang menunjukkan perbandingan sinyal logika 1 (5 volt) dan sinyal logika 0 (0 volt), misalnya : PWM dengan Duty Cycle 25% dengan periode katakanlah 100ms maka berarti sinyal logika 1 pada PWM tersebut adalah 25% dari keseluruhan periode sinyal atau 25% dari 100ms = 25ms, sedangkan untuk sinyal logika 0 pada PWM tersebut adalah sisanya atau sama dengan 75 ms.



23

BAB 3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM

3.1

Rancang Bangun Spin Coater Rancang bangun Spin Coater yang digunakan sebagai alat pemutar terkendali. Motor DC di hubungkan ke rangkaian pengendali motor/motor driver, kemudian keluaran dari motor driver di hubungkan ke mikrokontroller sebagai pengolah data/processing data, selain itu keypad sebagai input data yang dihubungkan ke mikrokontroller dan di tambilkan pada LCD sebagai output.

Gambar 3.1 Rancang Bangun Spin Coater.

Dalam perancangan alat ini di bagi menjadi bebrapa sub pembahasan yaitu : •

Perancangan Mekanik

•

Perancangan Elektronik

•

Perancangan Sistem

Penjabaran dari sistem tersebut sebagai berikut :



24

3.1.1 Perancangan Mekanik Bagian-bagian dari perancangan mekanik Spin Coater ialah Motor DC, Rotary Encoder, Rasio Gear, Wafer, Ruang Vakum (Vaccum Chuck), Pemberat Motor dan Waterpass. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini: •

Motor DC Pada alat ini penggunaan motor sebagai media putarnya yaitu dengan memanfaatkan motor DC dari mesin plotter sisa pakai. Motor ini produksi Tamagawa Seiki Japan, sesuai dengan data sheetnya, motor ini mempunyai kecepatan tinggi dan torsi yang cukup tinggi. Kecepatan motor ini bisa mencapai 3.000 RPM pada

saat tidak ada beban.

Sedangkan pada saat ada beban menjadi 2.500 RPM. Tegangan yang digunakan pun sangat kecil yaitu sebesar 26VDC/1.7A.

Gambar 3.2 Motor DC yang digunakan



25

•

Rasio Gear Untuk menghasilkan kecepatan yang tinggi maka digunakan rasio gear 3 : 1. Dengan kemampuan putar motor sebesar 3000RPM dan rasio gear 3 : 1, maka akan dihasilkan kecepatan sebesar 9000RPM.

A

Gambar 3.3 Rasio Gear yang digunakan •

Sensor Rotary Encoder Pada Motor DC ini juga dilengkapi (Built-in) dengan sensor rotary encoder. Di pilih sebagai

pertimbangan bahwa sensor ini telah

terintegrasi dalam motor yang digunakan, sehingga dirasakan lebih ekonomis dengan tanpa mengurangi sisi keakuratan pembacaaan data.



26

Berdasarkan datasheet yang diberikan encoder mampu mencacah dengan ketelitian pencacahan sebesar ±500 pulsa/putaran.

Gambar 3.4 Sensor Rotary Encoder di dalam Motor DC.

Tabel 4.1 Keterangan wire connection pada Encoder yang digunakan

•

Pin

Name

Cable

Note

1 2 3 4 5

Clock A VCC Clock B N/C GND

Yellow Red White N/C Black

TTL ± 5V TTL 0V

Piringan Wafer Fungsi Piringan Wafer ini dibuat sebagai tempat menaruh sample di atas substrat, sehingga harus di design rata dan setipis mungkin. Design dari piringan wafer ini yaitu berbetuk seperti piringan rata bertebal 1 milimeter dan ditengah terdapat sebuah lubang sebagai kapiler untuk ruang vakum. Diameter piringan ini sebesar 80 milimeter dan terbuat dari material almunium.



27

Gambar 3.5 Rancang Bangun dan hasil dari Piringan Wafer •

Ruang Vakum (Vaccum Chuck) Ruang vakum ini digunakan sebagai penahan substrat agar tidak terlempar pada saat Spin Coater bekerja pada kecepatan yang ditentukan. Dengan memanfaatkan sisa karet pada suntikan/syringe 20ml dan membuat ruang silinder dari bahan alumunium hingga sedemikian rupa. Selanjutnya menggunakan per/pegas sebagai penahan ruang vakum dan pin sebagai pembatas ruang vakum tersebut. Hasilnya dapat dibuktikan ruangan tersebut menjadi vakum apabila pegas yang sudah terpasang di tekan hingga menyentuh batas pin sebagai pembatas maksimal kerja ruang vakum tersebut.



28

Gambar 3.6 Rancang Bangun Ruang Vakum (Vaccum Chuck)

Dengan ruang vakum tersebut digunakan pula berupa Silicon Rubber sebagai alat bantu penguat vakum, maka substrat yang berada di atasnya akan terus menempel dikarenakan oleh sifat elastisitas dari Silicone Rubber tersebut.



29

Gambar 3.7 Ruang Vakum •

Pemberat Motor dan Waterpass Motor yang digunakan 2 bearing , oleh karena itu sifat motor ini akan bergetar apabila beban diatasnya semakin tinggi.oleh karena itu perlu di design pemberat motor sebagai penghilang getaran/peredam getaran.



30

Gambar 3.8 Pemberat Motor Sebagai Peredam Getaran

Selain sebagai peredam getaran, pemberat motor ini juga dilengkapi dengan beberapa baut sebagai pengatur tinggi rendahnya jarak antara pemberat dan motor. Selain sebagai pengatur tinggi, fungsi baut ini juga sebagai pengatur waterpass. Cara pengaturan waterpass yaitu dengan meletakan pada piringan diatas dan atur baut hingga waterpass tepat pada posisinya.

3.1.2 Perancangan Elektronik Bagian-bagian dari perancangan elektronik

Spin

Coater ialah

Rangkaian Minimum Sistem Microcontroller ATMega16, Rangkaian Pengendali Motor BLDC, Rangkaian pengatur kecepatan/Speed Controller dan LCD 20x4 karakter. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada penjelasan dibawah ini:



31

•

Rangkaian Minimum Sistem Microcontroller ATMega16 ATMega16 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bidirectional dengan pilihan internal pull-up. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn Pada rangkaian sistem minimum ini dilengkapi dengan kristal untuk membangkitkan freukuesi tinggi. Untuk supplynya digunakan 4 buah dioda/dioda bridge yang berfungsi sebagai pengaman. Dengan menggunakan 4 buah dioda maka secara otomatis rangkaian ini dirancang untuk dapat menerima input walaupun supplynya terbalik. AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal. Mikrokontroller Atmega16 mempunyai 40 kaki, yang masing-masing kaki atau pin mempunyai fungsi dan kegunaan masingmasing yaitu sebagai ADC, interupt, jalur komunikasi dan sebagai pin paralel, setiap pinnya terdiri dari 8 jalur yaitu dari jalur 1 sampai 8. Pada rancangan bangun ini menggunakan satu buah rangkaian mikrokontroller, sebagai penghasil pulsa PWM dan sebagai pengendali motor/speed controller. Digunakannya satu buah mikrokontroller ini sudah cukup dalam pengoprasian rancang bangun ini. Rangkaian pengendali kecepatan/speed Controller ini menggunakan sebuah mikrokontroller ATMega16 sebagai pusat pengendalinya. Mikrokontroller ini bertugas sebagai penghasil signal PWM, signal tersebut sebagai modal awal untuk mengendalikan motor DC.



32

Gambar 3.9 Rangkaian mikrokontroller ATMEGA 16. •

Rangkaian Driver Motor. Sebuah

motor

DC

dapat

dipercepat

putarannya

dengan

menambahkan nilai tegangan yang melalui kumparan kawat pada motor DC. Pada sistem elektronik ini dapat dibuat suatu rangkaian pengendali yang dapat mempercepat putaran motor secara otomatis dengan cara mengatur lebar dari pulsa (Pulse Width Modulation), karena didalam motor DC juga terdapat sensor. Transistor pada rangkaian pengendali motor DC ini digunakan sebagai saklar elektronik. Rangkaian pada Gambar

3.10

merupakan

rangkaian

pengendali

yang

dapat

mengendalikan kecepatan putaran sebuah motor DC. Adapun cara kerja rangkaian motor driver ini adalah jika pada kaki input J1 (kaki 2 dan 3) diberi logika 1 ( atau diberi tegangan 5 Volt ), maka BC 547 ( sebagai saklar ) akan aktif sehingga akan memberikan nilai pada M sesuai dengan inputan AC dari Dioda Bridge yaitu sebesar 24 Volt DC dan motor akan aktif. Signal PWM

yang

telah dihasilkan

oleh

mikrokontroller

selanjutnya dimasukan kedalam Optocoupler (IC 4N28) sebagai Universitas Indonesia


33

pembatas, pembatas antara 5V dengan 24V. IC 4N28 tersebut berupa Optocoupler dan sebuah Opto transistor yang bekerja dengan prinsip sebagai saklar yang sensitive terhadap cahaya. Signal PWM yang dikirim maka membuat Optocoupler mengeluarkan cahaya dan ditangkap oleh Optotransistor, maka akan membuat tegangan pada Colektor akan mengalir ke Emitor. Perubahan tegangan tersebut sesuai dengan signal PWM yang di kirim. Dan juga menggunakan Transistor sebagai switch yang mengendalikan tegangan pada Motor. Sedangkan diode IN4007 sebagai diode pengaman terhadap motor.

Gambar 3.10 Rangkaian Driver Motor. • LCD. Berikut adalah LCD yang digunakan pada rancang bangun ini. LCD ini digunakan menggunakan LCD dengan 20 x 4 karakter. Fungsi LCD tersebut sebagai tampilan kecepatan motor dan untuk menginput nilai kecepatan yang diinginkan. Yang ditampilan LCD ini berupa : Kecepatan, Waktu Timer dan Nilai/Value Keypad.



34

Gambar 3. 11 LCD 20x4 Karakter • Keypad 4x4 Keypad 4x4 ini mempunyai kombinasi tombol berupa angka dan huruf. Angka dimulai dari angka satu sampai dengan sembilan, sedangkan huruf hanya ada ABCD. Keypad sering digunakan sebagi suatu input pada beberapa peralatan yang berbasis mikroprosessor atau mikrokontroller. Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan kolom dengan susuan seperti yang ditunjukkan pada gambar. Agar mikrokontroller dapat melakukan scan keypad, maka port mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika low “0” dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada tombol yang ditekan, maka mikrokontroller akan melihat sebagai logika high “1” pada setiap pin yang terhubung ke baris.



35

(a)

(b)

Gambar 3.12 (a) keypad 4x4 dan (b) Rangkaian dasar keypad.

3.1.3 Perancangan Sistem Sesuai dengan yang dijabarkan diatas, semua komponen yang ada dirangkai sesuai dengan blok diagram seperti berikut :

Gambar 3. 13 Blok Diagram Perancangan Sistem.

Sistem menerima nilai dari keypad, kemudian mikrokontroller/Speed Controller menerima dan mengolah nilai yang ada dan langsung menampilkan nilai yang di input dari keypad. Disaat itu pula mikrokontoller mengeluarkan sinyal PWM yang dikirimkan ke



36

rangkaian Motor Driver/Pengendali Motor DC. Signal PWM ini berfungsi sebagai pengatur kecepatan kecepatan. Disaat yang sama mikrokontroller bertugas mengeluarkan actual value/nilai kecepatan pada layar LCD. Nilai kecepatan tersebut secara real time dimulai saat posisi terendah hingga pada saat posisi yang ingin diinginkan. Di LCD pun menampilkan timer yang berfungsi sebagai indicator seberapa lama kecapatan yang di iginkan berlangsung. Untuk mengetahui kecepatan motor secara real time digunakan Sensor encoder sebagai umpan balik/feedback. Sensor rotary encoder bertugas sebagai feedback ke pengendali motor DC, di dalam rangkaian pengendali tersebut nilai yang di dapat pada sensor kemudian diolah dan di sampaikan pada mikrokontroller dan ditampilkan pada LCD secara langsung/Actual.

3.2

Proses Pengambilan Data Proses pengambilan data ini dilakukan dengan secara Manual, yaitu dengan

mengiputkan nilai RPM yang kita inginkan. Sistem yang dibuat menggunakan 4 kali Step. Setiap Stepnya kita bisa memilih RPM dan waktu yang kita inginkan. Dengan menggunakan sistem yang telah kita inginkan, sistem akan memberikan pulsa PWM hingga sistemnya stabil sesuai dengan yang kita inginkan. Secara rinci akan dibahas sebagai berikut.

3.2.1 Data RPM dan Waktu. Proses pengambilan data secara manual ini dengan cara mencatat hasil pada tampilan LCD. Niali yang di tunjukan dalam bentuk nilai RPM dan Second (S). Pengambilan data dimulai ketika sebelumnya kita memasukan kecepatan dan waktu pada setiap step yang diinginkan. Saat pengisian pada setiap step di akhiri dengan menekan tombol * sebagai ”ENTER”. Apabila semua step telah kita isi dengan nilai yang kita inginkan, lalu untuk memeritahkan program berjalan dengan menekan tombol # sebagai ”START”. Dan sebagai emergency button pada saat



37

sistem bekerja, kita dapat menekan * sebagai tombol darurat apabila ada masalah pada saat sistem bekerja.

Step1 Speed = 2000 RPM Step1 Time = 20 S Tekan * untuk ENTER. ---------------------------Step2 Speed = 3000 RPM Step2 Time = 10 S Tekan * untuk ENTER. ---------------------------Step3 Speed = 4000 RPM Step3 Time = 90 S Tekan * untuk ENTER. ---------------------------Step4 Speed = 5000 RPM Step4 Time = 15 S Tekan * untuk ENTER. ---------------------------Tekan # untuk “START” Gambar 3. 14 Contoh pengisian nilai pada program.

Poses data dimulai dengan men perintah ”START”, sebagai awal mengaktifkan sistem. Lalu mengidetifikasi sistem yang akan digunakan, yaitu dengan memberi perintah inisialisasi sistem. Sesudah itu sistem akan meminta memasukan nilai RPM dan waktu. Isi nilai RPM dan waktu sesuai dengan yang diinginkan. Sistem juga akan menunggu perintah berapa step yang dipakai. Sistem menyediakan 4 step yang bisa dipakai. Dalam 1 step, kita bisa mengisi nilai RPM dan waktu yang berbeda-beda dengan step yang lainnya. Dan juga kita bisa tidak menggunakan semua step, tergantung kebutuhan yang akan digunakan. Setelah proses memasukan nilai RPM & waktu yang diinginkan, dan step yang digunakan. Maka sistem akan langsung menjalankan perintah yang di eksekusi. Dengan menggambil nilai RPM dari encoder dan mengkonversi pada program sehingga nilai yang ada akan langsung



38

dikirim/ditampilkan pada LCD. Dari data yang di tampilkan maka kita dapat mengambil nilai tersebut sebagai data pengujian sistem ini.

Gambar 3. 15 Flowchart Proses Pengambilan Data



39

BAB 4 PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISA DATA

Setelah dilakukan pengerjaan keseluruhan sistem, maka perlu dilakukan pengujian alat serta penganalisaan terhadap alat, apakah sistem sudah bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian-pengujian tersebut meliputi : •

Pengujian Rangkaian Sistem.

•

Pengujian Driver Motor.

•

Pengujian Cacahan Motor/Clock Encoder.

•

Pengukuran Pengukuran Kecepatan Motor Actual dengan Set Point.

•

Pengukuran perubahan Frequensi Encoder terhadap V rata-rata Motor

•

Data Pengujian RPM Spin Coater dengan RPM rata-rata Stroboscope

•

Data Pengujian hasil Spin Coater dengan Scanning Elektron Microscope (SEM).

Secara lengkap akan dibahas sebagai berikut :

4.1

Pengujian Rangkaian Sistem Pengujian rangkaian ini bertujuan ingin mengetahui rangkaian tersebut dapat berfungsi atau tidak. Hal pertama yang dilakukan yaitu menguji Rangkaian Mikrokotroller ini sebagai bagian yang paling utama. Hasil pengujian rangkaian ini dapat di lihat pada saat di uji dengan menggunakan program downloader AvrOpsII. Dengan menggunakan program downloader tersebut kita dapat mendeteksi IC mikrokontroller yang digunakan dan melakukan download program yang akan di eksekusi. Apabila terjadi masalah terhadap mikrokontroller maka program AvrOpsII tersebut tidak bisa mendetksi dan mengeksekusi program. Setelah melakukan download program yang akan di eksekusi telah berjalan baik lalu pengujian dilakukan dengan menggabungkan LCD dan keypad sebagai bagian dari system ini. Pengujian ini dilakukan dengan mengeksekusi program ke mikrokontroller berupa program pengujian



40

keypad (lampiran 4). Dengan menggunakan program tersebut kita juga dapat sekaligus menguji LCD. Berikut hasil pengujian keypad yang digunakan :

(a)

(b)

Gambar 4.1 (a) Tampilan pada keypad. (b) Hasil pengujian keypad berupa angka yang tampil pada LCD.

Setiap keypad yang di tekan akan menghasilkan angka yang berbeda-beda. Dari hasil pengujian keypad tersebut nantinya akan di gunakan didalam program. Di samping program pengujian keypad ini juga dapat sekaligus menguji tampilan pada keypad. Apabila keypad rusak atau rangkaian keypad ada yang belum sempurna akan mempengaruhi hasil dari tampilanya.

4.2

Pengujian Driver Motor Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah driver motor DC dapat berfungsi dengan baik sebagai penggerak dan untuk mengetahui kecepatan respon dari driver motor DC terhadap kecepatan perubahan arah putaran. Dalam pengujian ini hal yang perlu dilakukan adalah, pertama beri tegangan 24 Volt pada konektor rangkaian penggerak yang terhubung dengan rangkain, pasangkan motor pada rangkaian driver dan beri tegangan 5Volt pada kaki anoda optokopler baik pada kaki yang akan dikoneksikan ke mikrokontroler sebagai pengganti pulsa PWM. Kemudian hubungkan ground sebagai logika ‘0’ ke kaki katoda optocoupler. Bila logika ‘0’ diberikan pada kaki PWM maka motor DC akan begerak dengan kecepatan maksimum. Apabila ingin menguji kecepatan motor DC yang berbeda-beda yaitu dengan menggunakan signal generator/gelombang kotak yang dapat di atur frekuensi dan amplitudonya sehingga kita dapat mengatur kecepatan.



41

motor tersebut sesuai dengan nilai frequensi dan amplitudo yang kita berikan. Caranya pun sama seperti yang penjelasan sebelumnya.

4.3

Pengujian Cacahan Motor/Clock Encoder. Sebelum menentukan berapa clock yang akan masuk ke mikrokontroller sebagai feedback dari motor DC. Pemilihan encoder yang sesuai berhubungan erat dengan parameter sampling rate yang ditentukan oleh pengguna. Tiap pulsa dari encoder akan dihitung dengan menggunakan counter pulsa. Kecepatan putaran motor DC diperoleh dengan membagi isi counter/cacahan motor dengan hasil putaran motor DC yang digunakan ( jumlah pulsa encoder tiap satu rotasi motor).

Gambar 4.2 Kurva Pengujian Cacahan Motor/Clcok Encoder.

Dari percobaan yang telah dilakukan di dapat bahwa pada pengujian ini di dapat nilai rata-rata sebesar 455pulsa/putaran. Dari grafik terlihat bahwa perubahan temperaturnya linear dengan persamaan garis, yaitu: Y= 455,88x - 373,33

(4.1)

R² = 0.9997



42

Data yang diperoleh ini bisa memudahkan kita dalam mendapatkan nilai persamaan yang akan dimasukan dalam program Bascom AVR.

4.4

Pengukuran Kecepatan Motor Actual dengan Set Point. Percobaan ini dilakukan secara manual dengan memberikan setting setpoint RPM, sesuai dengan percobaan yang diinginkan. Bisa dilihat dari garfik yang ada pergerakan proses akan kurang atau melebihi dari set point dan mencoba mendekati set point. Meskipun terjadi sedikit osilasi, namun sistem bergerak pasti menyesuaikan diri dengan set point.. Pengambilan datanya dilakukan dengan memvariasikan nilai set point. Dari hasil pengambilan data tersebut, maka didapat hasil grafik seperti gambar di bawah ini:

Gambar 4.3 Kurva Kecepatan Motor Actual dengan Set Point.

Dari percobaan yang telah dilakukan di dapat bahwa pada pengujian ini di Dapat dilihat pada grafik bahwa nilai Set Point RPM terletak pada sumbu x dan Actual RPM terletak pada sumbu y. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa data yang di dapatkan linear dan memiliki persamaan garis, yaitu:



43

Y= 0,9995x - 6,4316

(4.2)

R² = 1 Dari persamaan garis y yang didapat maka kita bisa melihat nilai kecepatan motor DC sebenarnya.

4.5

Pengukuran perubahan Frequensi Encoder terhadap Vout Motor Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk membandingkan respon antara Frequensi/Cacahan Encoder pada motor dengan Vout pada Driver motor, apakah responnya akan sama atau mengalami perbedaan, mengetahui beda selisih dari masing-masing parameter. Pengambilan datanya dilakukan dengan memvariasikan nilai set point. Dari hasil pengambilan data tersebut, maka didapat hasil grafik seperti gambar di bawah ini:

Gambar 4.4 Kurva hubungan antara Cacahan Encoder dan Vout Motor.

Pada percobaan yang ketiga ini RPM di setting dari mulai 100 RPM hingga mencapai 9999 RPM. Cacahan yang dihasilkan mengalami osilasi secara signifikan, akan tetapi pengambilan data dilakukan dengan cara melihat angka yang sering timbul pada saat pengambilan data. pengambilan data ini menggunakan multimeter digital sanwa.



44

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa data yang di dapatkan linear dan memiliki persamaan garis, yaitu:

Y= 0,0005x + 0,7868

(4.3)

R² = 0,9967

4.6

Pengukuran perubahan V PWM dengan Setpoint RPM. Percobaan ini dilakukan secara manual dengan memberikan setting setpoint RPM dan di bandingkan dengan nilai tegangan output PWM kemudian maka didapat hasil grafik seperti gambar di bawah ini:

Gambar 4.5 Kurva hubungan antara V PWM dan RPM Set Point.

Dari grafik diatas maka diasumsikan bahwa tegangan PWM berdasarkan nilai RPM Set Point yang didapat adalah linear dan stabil dan menghasilkan tegangan output PWM yang stabil. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa data yang di dapatkan linear dan memiliki persamaan garis, yaitu:

Y= 0,0001x + 0,121

(4.4)

R² = 0,9956



45

4.7

Data Pengujian RPM Spin Coater dengan RPM rata-rata Stroboscope. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan stroboscope manual dengan menyamakan frequensi spin coater dengan frekuensi stroboscope. Namun disaat pengujian ini angka yang di tunjukan stroboscope selalu berubah-ubah. Bisa dilihat dari kurva yang ada, hal ini bisa di sebabkan oleh fungsi dari stroboscope yang sudah tidak akurat lagi. Asumsi tersebut dikarenakan pada saat pengujian cacahan encoder data yang dihasilkan bisa mencapai cacahan sebesar 25kHz hal tersebut setara dengan maksimal kecepatan sebesar 9000 RPM.

Gambar 4.6 Kurva hubungan antara RPM Spin Coater dengan RPM rata-rata Stroboscope.

4.8

Data Pengujian hasil Spin Coater dengan Scanning Elektron Microscope (SEM). Didapatkan 3 sample dengan menggunakan alat spin coater yang telah dibuat, dengan spesifikasi sebagai berikut : - 2000 RPM selama 2 detik. - 7000 RPM selama 30 detik. - 2000 RPM selama 2 detik. - 1000 RPM selama 1 detik.



46

Sample yang di hasilkan hanya 3 buah, disebabkan terbatasnya cairan yang ada. Namun dari 3 sample ini dapat menggabarkan spin coater ini bekerja dengan baik.

Gambar 4.7 Sample Hasil Spin Coater

Dari 3 sample yang telah dibuat, hanya 2 sample yang dapat dip roses pada tahap SEM. Hal tersebut dikarenakan lapisan pada sample B tidak sepenuhnya sempurna/menutupi bagian slide, dibandingkan dengan sample A dan C. berikut hasil foto dari SEM.

Gambar 4.8 Foto Hasil SEM untuk lapisan sample A

Pada hasil SEM untuk sample A, didapatkan foto terbaik pada 2000x pembesaran dan terdapat beberapa crack di berbagai lapisan. Hal ini disebabkan karena pada saat proses spin coater pelapisan hanya dilakukan 1 kali. Seharusnya dilakukan multicasting agar lapisan tebal dengan crack yang lebih sedikit.



47

Gambar 4.9 Foto Hasil SEM untuk lapisan sample C

Pada hasil SEM untuk sample A, didapatkan foto terbaik pada 100x pembesaran. Bisa dilihat dari gambar yang ada terdapat seperti sayatan, sayatan tersebut terjadi karena proses pengeringan/drying kurang sempurna. Namun apabila dilihat secara teriti, crack yang terjai lebih sedikit dibandingan dengan sample A. Hal ini terjadi karena sample C menggunakan multicasting.



48

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan Setelah pengujian dan perancangan sistem maka di kesimpulan : • Pengujian Cacahan Motor/Clock Encoder, didapat nilai persamaan sebesar Y= 455,88x - 373,33. Dari data tersebut di dapat bahwa rata-rata cacahan/frequensi encoder sebesar 455 pulsa/putaran. • Perbandingan antara Set Point pada setting mikrokontroller dengan Actual pembacaan RPM pada LCD dengan persamaannya adalah Y= 0,9995x + 6,4316. Perbedaan ini bisa di sebabkan karena pembacaan pencacah/frequensi yang di hasilkan pada encoder yg selalu berubahubah sehingga pembacaan pada di LCD juga selalu berubah-ubah. • Pengukuran perubahan V PWM dengan Set Point RPM, didapat nilai persamaan sebesar Y= 0,0001x + 0,121. Dari data tersebut terjadi berubahan yang signifikan. • Hasil Scanning Elektron Microscope yang terbaik adalah pada sample C, dengan hasil patahan/crack sedikit lebih baik dibanding dengan sample A. Namun kesalahan pada saat pembawaan sample yang belum kering, sehingga sample C tergores dilapisannya.

5.2

Saran • Perancangan mekanik motor harus di design semaksimal mungkin, agar tidak terjadi masalah dalam uji sistem yang ada. • Sebaiknya dalam membuat rancang bangun memperhatikan ketebalan bahan yang digunakan dan konstruksinya. Agar kuat saat operasional alat sehingga tidak bergetar. • Centerized, hasil bubutan dengan motor diharapkan lebih teliti lagi dikarenkan dapat mengilangkan getaran pada piringan motor DC. • Dengan cara multicasting dapat meminimalkan crack yang terjadi pada lapisan.



49

DAFTAR ACUAN

1.

Killian. Modern Control Technology: Components and System 2nd Edition

2.

Ogata, Katsuhiko. (1997). Modern Control System (3 rd Ed). New Jersey : Prentice Hall Inc.

3.

Gunterus, Frans: Falsafah Dasar: Sistem Pengendalian Proses, jakarta: PT. Elex Media Komputindo, Jakarta, 1994.

4.

Spin Coating Theory http://www.cise.columbia.edu/clean/process/spintheory.pdf 28 April 2010

5.

http://www.heidenman.com; Rotary Encoder, diunduh bulan April 2010.

6.

ATmega16 - 8-bit AVR Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable

Flash

–

ATMEL

Corporation

http://www.alldatasheet.com/datasheet/pdf/78532/ATMEL/ATmega16.html/ 7.

http://www.robotindonesia.com/DC Motor with Encoder Controller.html. Diunduh bulan Maret 2011.

8.

Wikipedia. Org/ wiki/ pulse-width_modulation.html. diunduh bulan April 2011.

9.

Wikipedia. Org/ wiki/ Spin Coating. 28 Januari 2011.



50

LAMPIRAN



51

LAMPIRAN 1



52

LANJUTAN



53

LAMPIRAN 2



54

LANJUTAN



55

LANJUTAN Percobaan 1 Set Point (RPM) 1000 4000 7000 9000

Stroboscope (Hz) 45 62 85 128

Actual (RPM) 2700 3720 5100 7680

Percobaan 2 Set Point (RPM) 1000 4000 7000 9000


Actual (RPM) 1740 3720 3300 4320

Percobaan 3 Set Point (RPM) 1000 4000 7000 9000


Actual (RPM) 1140 1680 2700 4200



56

LANJUTAN LAMPIRAN 3 $regfile = $crystal = $hwstack = $swstack = $framesize

"m16def.dat" 11059200 32 10 = 40

$eeprom Data_device: Data 500 , 10 , 1000 , 10 , 2000 , 10 , 4000 , 10 $data On Ovf2 Time_base Enable Interrupts Enable Ovf2 Config Timer1 = Counter , Edge = Falling Config Timer2 = Timer , Prescale = 1 Config Lcdpin = Pin , Db4 = Porta.4 , Db5 = Porta.5 , Db6 = Porta.6 , Db7 = Porta.7 , E = Porta.3 , Rs = Porta.2 Config Lcd = 20 * 4 Config Kbd = Portc Debounce = 40 Config Portd.4 = Output Config Portd.5 = Output Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim Dim

T_10ms As Word Rpm As Word Rpm1 As Word Rpm2 As Word Rpm3 As Word Rpm4 As Word Nil_var As Word Error As Integer Pwr_mtr As Integer Pwm_ah As Integer T_1s As Byte T_100ms As Byte Time1 As Byte Time2 As Byte Time3 As Byte Time4 As Byte Cacahan As Word Keypad As Byte Value As Byte Ulang As Bit Balik As Bit Start_prog_flag As Bit Data_entry_flag As Bit Step_1_flag As Bit Step_2_flag As Bit Step_3_flag As Bit Step_4_flag As Bit T_100ms_flag As Bit T_10ms_flag As Bit Sp1_flag As Bit Sp2_flag As Bit Sp3_flag As Bit Sp4_flag As Bit Sp5_flag As Bit Waktu1_flag As Bit Waktu2_flag As Bit Waktu3_flag As Bit Waktu4_flag As Bit

Universitas Indonesia Rancang bangun ..., Achmad Labanie, FMIPA UI, 2011

57

LANJUTAN Readeeprom Rpm1 , Data_device Readeeprom Time1 Readeeprom Rpm2 Readeeprom Time2 Readeeprom Rpm3 Readeeprom Time3 Readeeprom Rpm4 Readeeprom Time4 If Rpm1 > 9999 Then Rpm1 = 9999 If Rpm2 > 9999 Then Rpm2 = 9999 If Rpm3 > 9999 Then Rpm3 = 9999 If Rpm4 > 9999 Then Rpm4 = 9999 Main_program: Cursor Off Cls Locate 1 , 1 Lcd "SPIN COATER VER:1.0" Locate 2 , 1 Lcd " DEPARTEMEN FISIKA " Locate 3 , 1 Lcd " FMIPA UI PTA/2011 " Locate 4 , 1 Lcd "DESIGN BY: A.LABANIE" Start_prog_flag = 0 Data_entry_flag = 0 Step_1_flag = 0 Step_2_flag = 0 Step_3_flag = 0 Step_4_flag = 0 Ulang = 1 Stop Timer1 Stop Timer2 Pwr_mtr = 0 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Ulang = 1 Do Nil_var = Getkbd() If Nil_var = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 3 Start_prog_flag = 1 Case 12 Step_1_flag = 1 Data_entry_flag = 1 Case 8 Step_2_flag = 1 Data_entry_flag = 1 Case 4 Step_3_flag = 1 Data_entry_flag = 1 Case 0 Step_4_flag = 1 Data_entry_flag = 1 End Select If Start_prog_flag = 1 Then Goto Controller_prog If Data_entry_flag = 1 Then Goto Data_entry_prog Goto Main_program


58

LANJUTAN Data_entry_prog: Cls Locate 1 , 1 Lcd "SPIN COATER

VER:1.0"

If Step_1_flag = 1 Then Locate 2 , 1 Lcd "STEP ONE DATA ENTRY" Locate 3 , 1 Lcd "STEP1 SPEED=" ; Rpm1 ; " RPM" Locate 4 , 1 Lcd "STEP1 TIME =" ; Time1 ; " S" Locate 3 , 13 Balik = 1 Nil_var = 0 Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6 Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9 Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Nil_var ; " RPM" Rpm1 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 Locate 4 , 13 Nil_var = 0 Balik = 1


59

LANJUTAN Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6 Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9 Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 4 , 13 Lcd " " Locate 4 , 13 Lcd Nil_var ; " S" Time1 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 End If If Step_2_flag = 1 Then Locate 2 , 1 Lcd "STEP TWO DATA ENTRY" Locate 3 , 1 Lcd "STEP2 SPEED=" ; Rpm2 ; " RPM" Locate 4 , 1 Lcd "STEP2 TIME =" ; Time2 ; " S" Locate 3 , 13 Nil_var = 0 Balik = 1 Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0


60

LANJUTAN Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6 Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9 Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Nil_var ; " RPM" Rpm2 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 Locate 4 , 13 Nil_var = 0 Balik = 1 Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6


61

LANJUTAN Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9 Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 4 , 13 Lcd " " Locate 4 , 13 Lcd Nil_var ; " S" Time2 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 End If If Step_3_flag = 1 Then Locate 2 , 1 Lcd "STEP THREE DATAENTRY" Locate 3 , 1 Lcd "STEP3 SPEED=" ; Rpm3 ; " RPM" Locate 4 , 1 Lcd "STEP3 TIME =" ; Time3 ; " S" Locate 3 , 13 Nil_var = 0 Balik = 1 Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6 Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9


62

LANJUTAN Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Nil_var ; " RPM" Rpm3 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 Locate 4 , 13 Nil_var = 0 Balik = 1 Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6 Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9 Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 4 , 13 Lcd " " Locate 4 , 13 Lcd Nil_var ; " S"


63

LANJUTAN Time3 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 End If If Step_4_flag = 1 Then Locate 2 , 1 Lcd "STEP FOUR DATA ENTRY" Locate 3 , 1 Lcd "STEP4 SPEED=" ; Rpm4 ; " RPM" Locate 4 , 1 Lcd "STEP4 TIME =" ; Time4 ; " S" Locate 3 , 13 Nil_var = 0 Balik = 1 Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6 Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9 Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Nil_var ; " RPM" Rpm4 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 Locate 4 , 13


64

LANJUTAN Nil_var = 0 Balik = 1 Do Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 Select Case Keypad Case 2 Value = 0 Case 15 Value = 1 Case 14 Value = 2 Case 13 Value = 3 Case 11 Value = 4 Case 10 Value = 5 Case 9 Value = 6 Case 7 Value = 7 Case 6 Value = 8 Case 5 Value = 9 Case 1 Value = 10 End Select Ulang = 1 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 16 Then Ulang = 0 Loop Until Ulang = 0 If Value < 10 Then Nil_var = 10 * Nil_var Nil_var = Nil_var + Value Locate 4 , 13 Lcd " " Locate 4 , 13 Lcd Nil_var ; " S" Time4 = Nil_var Else Balik = 0 End If Loop Until Balik = 0 End If Goto Main_program Controller_prog: Writeeeprom Rpm1 , Data_device Writeeeprom Time1 Writeeeprom Rpm2 Writeeeprom Time2 Writeeeprom Rpm3 Writeeeprom Time3 Writeeeprom Rpm4 Writeeeprom Time4 Rpm = 0 Timer1 = 0 Start Timer1 Start Timer2


65

LANJUTAN Cls Locate 1 , 1 Lcd "SPIN COATER VER:1.0" Locate 2 , 1 Lcd "SET POINT = " ; Rpm1 ; " RPM" Locate 3 , 1 Lcd "DISK SPEED= " ; Rpm ; " RPM" Locate 4 , 1 Lcd "TIME ELAPSE = " ; Time1 ; " S" Ulang = 1 T_1s = 0 Sp1_flag = 1 Sp2_flag = 1 Sp3_flag = 1 Sp4_flag = 1 Sp5_flag = 1 Waktu1_flag = 0 Waktu2_flag = 0 Waktu3_flag = 0 Waktu4_flag = 0 Do Keypad = Getkbd() If Keypad = 1 Then Ulang = 0 If Time1 > 0 Then If T_100ms_flag = 1 Then T_100ms_flag = 0 Rpm = 36 * Cacahan Error = Rpm1 - Rpm If Error > 0 Then Pwr_mtr = Pwr_mtr + 1 Else Pwr_mtr = Pwr_mtr - 1 End If If Error < 100 Then If Error > -100 Then Waktu1_flag = 1 Else Waktu1_flag = 0 End If Else Waktu1_flag = 0 End If If Pwr_mtr < 0 Then Pwr_mtr = 0 If Pwr_mtr > 431 Then Pwr_mtr = 431 If Waktu1_flag = 1 Then T_1s = T_1s + 1 If T_1s = 10 Then T_1s = 0 Time1 = Time1 - 1 End If End If If Sp1_flag = 1 Then Sp1_flag = 0 Locate 2 , 13 Lcd " " Locate 2 , 13 Lcd Rpm1 ; " RPM" End If Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Rpm ; " RPM" Locate 4 , 15 Lcd " " Locate 4 , 15


66

LANJUTAN Lcd Time1 ; " S" End If Else If Time2 > 0 Then If T_100ms_flag = 1 Then T_100ms_flag = 0 Rpm = 36 * Cacahan Error = Rpm2 - Rpm If Error > 0 Then Pwr_mtr = Pwr_mtr + 1 Else Pwr_mtr = Pwr_mtr - 1 End If If Error < 100 Then If Error > -100 Then Waktu2_flag = 1 Else Waktu2_flag = 0 End If Else Waktu2_flag = 0 End If If Pwr_mtr < 0 Then Pwr_mtr = 0 If Pwr_mtr > 431 Then Pwr_mtr = 431 If Waktu2_flag = 1 Then T_1s = T_1s + 1 If T_1s = 10 Then T_1s = 0 Time2 = Time2 - 1 End If End If If Sp2_flag = 1 Then Sp2_flag = 0 Locate 2 , 13 Lcd " " Locate 2 , 13 Lcd Rpm2 ; " RPM" End If Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Rpm ; " RPM" Locate 4 , 15 Lcd " " Locate 4 , 15 Lcd Time2 ; " S" End If Else If Time3 > 0 Then If T_100ms_flag = 1 Then T_100ms_flag = 0 Rpm = 36 * Cacahan Error = Rpm3 - Rpm If Error > 0 Then Pwr_mtr = Pwr_mtr + 1 Else Pwr_mtr = Pwr_mtr - 1 End If If Error < 100 Then If Error > -100 Then Waktu3_flag = 1 Else Waktu3_flag = 0 End If Else


67

LANJUTAN Waktu3_flag = 0 End If If Pwr_mtr < 0 Then Pwr_mtr = 0 If Pwr_mtr > 431 Then Pwr_mtr = 431 If Waktu3_flag = 1 Then T_1s = T_1s + 1 If T_1s = 10 Then T_1s = 0 Time3 = Time3 - 1 End If End If If Sp3_flag = 1 Then Sp3_flag = 0 Locate 2 , 13 Lcd " " Locate 2 , 13 Lcd Rpm3 ; " RPM" End If Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Rpm ; " RPM" Locate 4 , 15 Lcd " " Locate 4 , 15 Lcd Time3 ; " S" End If Else If Time4 > 0 Then If T_100ms_flag = 1 Then T_100ms_flag = 0 Rpm = 36 * Cacahan Error = Rpm4 - Rpm If Error > 0 Then Pwr_mtr = Pwr_mtr + 1 Else Pwr_mtr = Pwr_mtr - 1 End If If Error < 100 Then If Error > -100 Then Waktu4_flag = 1 Else Waktu4_flag = 0 End If Else Waktu4_flag = 0 End If If Pwr_mtr < 0 Then Pwr_mtr = 0 If Pwr_mtr > 431 Then Pwr_mtr = 431 If Waktu4_flag = 1 Then T_1s = T_1s + 1 If T_1s = 10 Then T_1s = 0 Time4 = Time4 - 1 End If End If If Sp4_flag = 1 Then Sp4_flag = 0 Locate 2 , 13 Lcd " " Locate 2 , 13 Lcd Rpm4 ; " RPM" End If Locate 3 , 13 Lcd " "


68

LANJUTAN Locate 3 , 13 Lcd Rpm ; " RPM" Locate 4 , 15 Lcd " " Locate 4 , 15 Lcd Time4 ; " S" End If Else If T_100ms_flag = 1 Then T_100ms_flag = 0 Rpm = 36 * Cacahan Error = 0 - Rpm If Error < 0 Then Pwr_mtr = Pwr_mtr - 1 Else Pwr_mtr = 0 End If If Pwr_mtr < 0 Then Pwr_mtr = 0 If Pwr_mtr > 431 Then Pwr_mtr = 431 If Sp5_flag = 1 Then Sp5_flag = 0 Locate 2 , 13 Lcd " " Locate 2 , 13 Lcd "0" ; " RPM" End If Locate 3 , 13 Lcd " " Locate 3 , 13 Lcd Rpm ; " RPM" If Rpm = 0 Then Ulang = 0 Pwr_mtr = 0 End If End If End If End If End If End If Loop Until Ulang = 0 Goto Main_program Time_base: If Pwm_ah = 0 Then Portd.4 = 0 Portd.5 = 0 Pwm_ah = 0 Else Pwm_ah = Pwm_ah - 1 Portd.4 = 1 Portd.5 = 1 End If If T_10ms = 432 Then T_10ms_flag = 1 T_10ms = 0 Pwm_ah = Pwr_mtr Cacahan = Counter1 Timer1 = 0 Start Timer1 If T_100ms = 10 Then T_100ms_flag = 1 T_100ms = 0 Else T_100ms = T_100ms + 1 End If


69

LANJUTAN Else T_10ms = T_10ms + 1 End If Return


70

LANJUTAN LAMPIRAN 4 $regfile = $crystal = $hwstack = $swstack = $framesize

"m16def.dat" 11059200 32 10 = 40

On Ovf2 Time_base Enable Interrupts Enable Ovf2 Config Timer0 = Counter Config Timer1 = Pwm , Pwm = 10 , Compare A Pwm = Clear Down , Compare B Pwm = Clear Down , Prescale = 8 Config Timer2 = Timer , Prescale = 1 Config Lcdpin = Pin , Db4 = Porta.4 , Db5 = Porta.5 , Db6 = Porta.6 , Db7 = Porta.7 , E = Porta.3 , Rs = Porta.2 Config Lcd = 20 * 4 Config Kbd = Portc Debounce = 40 Dim Dim Dim Dim

T_10ms As Word Cacahan As Byte Keypad As Byte Ulang As Bit

Main_program: Cursor Off Cls Locate 1 , 1 Lcd "PROGRAM TEST KEYPADS" Locate 2 , 1 Lcd "UNTUK ALAT BANI ITEM" Locate 4 , 1 Lcd "NILAI KEYPAD = " ; Keypad Locate 3 , 1 Lcd "KEYPAD : UNPRESSED" Do Keypad = Getkbd() Locate 4 , 16 Lcd " " Locate 4 , 16 Lcd Keypad If Keypad < 16 Then Locate 3 , 10 Lcd " " Locate 3 , 10 Lcd "PRESSED" Else Locate 3 , 10 Lcd " " Locate 3 , 10 Lcd "UNPRESSED" End If Waitms 100 Loop Time_base: T_10ms = T_10ms + 1 If T_10ms = 432 Then T_10ms = 0 Cacahan = Counter0 Timer0 = 0 Start Timer0 End If Return


UNIVERSITAS INDONESIA RANCANG BANGUN SPIN COATER TERKENDALI KECEPATAN PUTAR DAN WAKTU BERBASIS MICROCONTROLLER SKRIPSI ACHMAD LABANIE

Recommend Documents