RANCANGAN ALAT PENGONTROL KECEPATAN PUTAR MOTOR LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
GILANG PERKASA RIZKI 060801015
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: RANCANGAN ALAT PENGONTROL KECEPATAN PUTAR MOTOR LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
Kategori
: SKRIPSI
Nama
: GILANG PERKASA RIZKI
Nomor Induk Mahasiswa
: 060801015
Program Studi
: SARJANA (S1) FISIKA
Departemen
: FISIKA
Fakultas
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan,
Diketahui/ Disetujui oleh
Pembimbing
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
DR. Marhaposan Situmorang NIP : 195510301980031003
DR. Marhaposan Situmorang NIP : 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
RANCANGAN ALAT PENGONTROL KECEPATAN PUTAR MOTOR LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,
GILANG PERKASA RIZKI 060801015
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala puji dan sukur saya ucapkan kepada Allah SWT Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan. Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Bpk DR. Marhaposan Situmorang, selaku ketua Departeman Fisika USU sekaligus sebagai pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi masukan serta koreksi kepada saya dalam menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs. Takdir Tamba M.Eng,Sc, Bpk Dr. Nasruddin M.Eng,Sc dan Bpk Dr. Kerista Tarigan M.Eng,Sc, selaku dosen pembanding yang banyak memberikan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini. Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs. Kurnia Sembiring MS selaku dosen wali saya selama mengikuti perkuliahan, dan terimakasih banyak kepada Ibu Dra. Yustinon MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara, serta semua dosen dan Staf pada Departemen Fisika FMIPA USU. Temanku di Lab digital Abdullah, Oki, bang Reza dan kak Nadra serta semua rekan-rekan Fisika seperjuangan Khususnya Angkatan 2006 yang saya banggakan. Akhirnya, yang tidak terlupakan dan yang teristimewa kepada Ayah Bunda Tercinta, Hendri Zas dan Eki Trikoryati, Abang dan Kakak saya Fajar dan Bunga. Terimakasih atas doa, dukungan serta semangat yang telah diberikan. Semoga Allah SWT juga yang akan membalasnya. Amin Ya Rabbal Alamin
Universitas Sumatera Utara
DESIGN ISTRUMENT OF CONTROL SPEED ROTARY ELECTRIC MOTOR BASEC MICROCONTROLLER AT89S52
ABSTRACT
Had design a instrument who can measure and controlled of electric motor who active otomaticly. The Instrument controlled electric motor before with control voltage gived at motor. This instrument design for defend stability speed rotary motor although motor have interference by different load. All the part from this research instrument are stand of from optocoupler sensor, microcontroller and stepper motor. The instrument also have good carefulness in measuring with 0,83%. The weakness of the instrument is Instrument just can measure and control speed rotary adjust with input data, and have time response 1 second.
Universitas Sumatera Utara
RANCANGAN ALAT PENGONTROL KECEPATAN PUTAR MOTOR LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
ABSTRAK
Telah dirancang alat yang dapat mengukur dan pengendali kecepatan motor listrik yang dapat bekerja secara otomatis. Alat ini mengendalikan kecepatan motor listrik berdasarkan pengaturan pasokan tegangan yang diberikan pada motor. Alat ini dirancang untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar motor walaupun motor mengalami gangguan berupa perubahan pembebanan. Secara garis besar alat ini terdiri dari, sensor optocoupler, mikrokontroler dan motor stepper. Alat ini memiliki ketelitian cukup baik dalam mengukur kecepatan putar dengan kesalahan 0,83%. Kelemahan dlri alat ini adalah hanya mengukur dan mengontrol kecepatan putar sesuia dengan data yang diinginkan serta memiliki waktu respon sebesar 1 detik.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstract Abstrak Daftar isi Daftar tabel Daftar Gambar Daftar Grafik
ii iii iv v vi vii viii ix x
Bab 1 Pendahuluan 1.1. Latar Belakang 1.2. Batasan Masalah 1.3. Tujuan Penelitian 1.4. Manfaat Penelitian 1.5. Tempat Penelitian 1.6. Sistematika Penulisan
1 2 2 3 3 3
Bab 2 Landasan Teori 2.1. Motor 2.2. Motor DC 2.2.1. Prinsip kerja motor dc 2.2.2. Karakteristik motor dc 2.3. Motor stepper 2.4. Sensor Optocoupler 2.5. Mikrokontroler 2.5.1. Mikrokkontroler AT89S52 2.5.2. Instruksi Transfer data 2.5.3. Instruksi Aritmatik 2.5.4. Instruksi Logika 2.5.5. Instruksi Percabangan 2.6. Liquid Crystal Display (LCD) 2.7. Transistor 2.7.1. Prinsip Kerja Transistor 2.7.2. Common Emiter (CE) 2.7.3. Kurva Base 2.7.4. Kurva Kolektor 2.7.5. Daerah Aktif 2.7.6. Daerah Saturasi dan daerah cut-off
5 5 7 10 11 13 16 16 21 22 22 23 24 25 26 27 28 29 29 30
Bab 3 Perancangan Alat 3.1. Diagram Blok 3.1.1. Flowchart 3.2. Sensor Optocoupler
32 34 35
Universitas Sumatera Utara
3.3. 3.4. 3.5. 3.6.
Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 Display LCD Character 2 x 16 Keypad Motor Stepper
36 37 39 40
Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1. Rangkaian Penguji Mikrokontroler 4.2. Interfacing LCD 2 x 16 4.3. Pengujian Motor Stepper 4.4. Pengujian Keypad 4.5. Hasil Pengukuran Alat 4.5.1 Pengukuran Kecepatan Putar (rpm) 4.6. Analisa Ketelitian Alat 4.7. Hasil pengaturan kecepatan putar alat
43 46 48 49 51 51 53 56
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran
70 71
Bab 6 Daftar Pustaka
72
Lampiran
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halama n Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Table 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8
Motor Stepper Dengan Gerakan Full Step Fungsi Khusus port 3 fungsi pin LCD carakcter 2 x 16 data untuk menggerakkan motor stepper Waktu pengeksekusian routin delay Hasil pengamatan pada pengujian keypad Perbandingan Kec motor dc pada alat dan pada multimeter Penyimpangan dan % kesalahan pada pengukuran kec. Putar Pengontrolan Motor tanpa beban dengan kec referensi tetap Pengontrolan Motor tanpa beban dengan kec referensi berubah Hubungan Beban dengan Kec motor. Tanpa pengontrolan Pengamatan terhadap pengontrolan kecepatan putar motor
12 19 38 41 45 50 51 54 57 59 65 67
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halama n Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 2.18 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5
Struktur motor dc sederhana motor dc medan magnet yang membawa arus mengelilingi motor dc medan magnet mengelilingi konduktor diantara dua kutub Reaksi garis fluks Prinsip kerja motor dc Kurva torsi vs kecepatan motor dc Motor stepper Optocoupler Blok diagram fungsional AT89S52 Konfigurasi pin AT89S52 Blok tampilan Kristal cair (LCD) Ilustrasi Transistor sebagai kran listrik Arus Emitor Rangkaian CE Kurva IB-Vbe Kurva Kolektor Rangkaian Diver LED Diagram blok alat pengontrol kecepatan putar motor Diagram alir program Alat pengontrol kecepatan putar Rancangan sensor optocoupler pada motor dc Rangkaian pengkondisi sinyal optocoupler Rangkaian Skematik system minimum Mikrokontroler AT89S52 LCD 2 x 16 Peta memory LCD character 2 x 16 Konstruksi keypad 4 x 3 Pulsa untuk menggerakkan motor stepper Motor stepper Unipolar Rangkaian IC ULN2803 untuk motor stepper Rancangan hubungan Motor stepper dengan PSA variabel Rangkaian Pengujian Mikrokontroler Rangkaian Pengujian LCD Pulsa yang diberikan untuk menggerakkan motor stepper Rangkaian Pengujian Motor stepper Keypad Matriks 4 x 3
6 7 7 8 8 9 10 12 15 17 18 24 25 26 27 28 29 31 32 34 35 36 36 38 39 40 40 41 41 42 43 47 48 49 50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GRAFIK
Halama n
Grafik 4.1 Grafik 4.2 Grafik 4.3 Grafik 4.4 Grafik 4.5 Grafik 4.6 Grafik 4.7 Grafik 4.8
Hubungan Kec. Putar motor pada LCD dan Kec. pada multimeter Kec. Putar motor vs waktu Tegangan motor vs waktu Kecepatan aktual motor vs waktu, pada putaran stepper = 1 step Tegangan vs waktu pada putaran stepper = 1 step Kec. Aktual vs waktu pada putaran stepper = 3 step Kec. Aktual vs waktu pada putaran stepper = 5 step Kec. Aktual vs waktu dengan putaran stepper (step) = abs[kec. Actual – kec. Referensi]/5 Grafik 4.9 Kec. Aktual vs waktu dengan putaran stepper (step) = abs[kec. Actual – kec. Referensi]/2 Grafik 4.10 Kec. Aktual vs waktu dengan putaran stepper (step) = abs[kec. Actual – kec. Referensi] Grafik 4.11 Kec. Motor vs beban, tanpa pengontrolan Grafik 4.12 Kec. Putar motor vs waktu pada beban 1 kg dengan putaran stepper (step) = abs[kec. Actual – kec. Referensi]/2 Grafik 4.13 Kec. Putar motor vs waktu pada beban 0,7 kg dengan putaran stepper (step) = abs[kec. Actual – kec. Referensi]/2 Grafik 4.14 Kec. Putar motor vs waktu pada beban 0,3 kg dengan putaran stepper (step) = abs[kec. Actual – kec. Referensi]/2
53 58 58 60 61 61 62 63 63 64 65 68 69 69
Universitas Sumatera Utara
