STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ABDULLAH 050801022
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52
Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Departemen Fakultas
: : : : : :
SKRIPSI ABDULLAH 050801022 SARJANA (S1) FISIKA FISIKA MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan,
Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua
Pembimbing
DR. Marhaposan Situmorang NIP : 195510301980031003
DR. Marhaposan Situmorang NIP : 195510301980031003
ii
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR 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,
ABDULLAH 050801022
iii
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang maha pemurah dan maha penyayang, dengan limpahan karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan. Ucapan banyak terimakasih saya sampaikan kepada Bpk DR. Marhaposan Situmorang , selaku ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi masukan serta koreksi kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs.Takdir Tamba M.Eng,Sc, Bpk Drs. Nasruddin M.Eng.Sc dan Bpk Drs. Bisman P, M.Eng.Sc, selaku dosen pembanding yang banyak memberikan masukan.Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs.Luhut Sihombing MS selaku dosen wali selama mengikuti perkuliahan dan terimakasih banyak juga kepada Ibu Dra. Yustinon,MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara, serta semua dosen dan Staf pada Departemen Fisika FMIPA USU. Teman temanku Gilang, Oki, Masthura dan rekan-rekan fisika semuanya khususnya Stambuk’05 terima kasih atas semangat, bantuan dan motivasinya.. Akhirnya tidak terlupakan dan yang teristimewa kepada Ayahanda Azharruddin, Ibunda Siti Ainun, Kakak-kakak ku Umi dan Erni. Terima kasih atas dukungan, bantuan dan semangat yang kalian berikan kepadaku selama ini. Semoga Allah SWT akan membalasnya.
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah alat pengukuran dan pengontrolan yang mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dengan menggunakan dua kipas yang diaktifkan secara otomatis, untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar dari sebuah motor dc. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi kecepatan putar dalam penelitian ini adalah sensor Optocoupler dan sensor yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol temperatur motor dc adalah sensor LM35. Sementara yang menjadi pusat pengendalian dari seluruh alat ini digunakan mikrokontroler AT89S52, keseluruhan bagian dari alat ini merupakan gabungan dari empat buah blok dasar yaitu sensor Optocoupler, sensor LM 35, ADC dan mikrokontroller. Alat ini juga memiliki ketelitian yang cukup baik dalam hal mengukur dengan kesalahan sebesar 0,498 % (kecepatan putar) dan 0,841 % (temperatur). Adapun kelemahan dari perancangan ini adalah alat ini hanya mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dc, suhu yang dapat diukur dari -55 ºC sampai +150 ºC (sesuai jangkauan maksimal sensor suhu LM35).
v
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Had designed a control and measuring instrument who can measure rotation speed and temperature from a dc motor and also control temperature from a dc motor with use two fans who actived otomaticly for defend dc motor rotation speed stability. The sensor was used for detecting speed rotation in this research is Optocoupler sensor and the sensor was used for measuring and control dc motor temperatur is LM 35 sensor. And the main of control from all system is microcontroller type AT89S52. All the part from this research instrument are stand of from four basic of block that is Optocoupler sensor, LM35 sensor, ADC, and microcontroller. The instrument also have good carefullness in measuring with 0,498% error (speed rotation) and 0,841% error (temperature). The weakness of this instrument is instrument just can measure dan control rotation speed and temperature from a dc motor. Temperature who can be measured from -55 ºC to +150 ºC (from max range LM35 temperature sensor).
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Grafik
ii iii iv v vi vii ix x xi
Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Batasan masalah 1.3 Tujuan Penelitian 1.4 Manfaat Penelitian 1.5 Tempat penelitian 1.7 Sistematika Penulisan
1 2 2 3 3 3
Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Motor 2.2 Motor dc 2.2.1 Jenis – Jenis Motor dc 2.2.2 Prinsip Kerja Motor dc 2.3 Sensor Optocoupler 2.3.1 Prinsip Kerja Optocoupler 2.4 Sensor LM 35 2.4.1 Prinsip Kerja LM 35 2.5 ADC (Analog to Digital Converter) 2.6 Mikrokontroler 2.6.1 Mikrokontroler AT89S52 2.6.2 Instruksi Transfer Data 2.6.3 Instruksi Aritmatik 2.6.4 Instruksi Logika 2.6.5 Instruksi Percabangan 2.7 Liquid Crystal Display (LCD) 2.8 Relay
5 5 7 8 10 13 14 15 16 19 19 24 24 25 25 26 27
vii
Universitas Sumatera Utara
Bab 3 Perancangan Dan Kerja Alat 3.1 Diagram Balok 3.1.1 Flowchart 3.2 Sensor Optocoupler 3.3 Sensor LM 35 3.4 Rangkaian ADC 3.5 Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 3.6 Rangkaian Relay 3.7 Display LCD Character 2x16 3.8 Teknik analisa data
30 32 33 35 35 37 38 39 42
Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 4.2 Interfacing LCD 2x16 4.3 Pengujian Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ) 4.4 Pengujian Sensor LM 35 4.5 Pengujian Rangkaian Relay 4.6 Hasil Pengukuran Alat 4.6.1 Pengukuran kecepatan putar (rps) 4.6.2 Pengukuran temperatur(oC) 4.7 Analisa Ketelitian Alat 4.8 Hasil Pengontrolan Alat
45 47 49 52 55 56 56 59 59 63
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
69 69
Daftar Pustaka Lampiran
70
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9
Fungsi Khusus Port 3 Fungsi Pin LCD Character 2x16 Pengamatan Nilai Kecepatan Putar Pada Motor DC Pengamatan Perbandingan Nilai Kecepatan Putar Alat Rancangan Dengan Nilai Kecepatan Putar Menggunakan Multimeter Pengamatan Perbandingan Nilai Temperatur Yang Terukur Pada Alat Dengan Temperatur Yang Terukur Pada Termometer Pengamatan Tegangan, Suhu, Kecepatan Putar Serta Keadaan Kipas Data Hasil Pengujian ADC Data Konversi ke Bilangan Digital dari Output Sensor Pengukuran Kecepatan Putar Pengukuran Temperatur Penyimpangan Dan % Kesalahan Pada Pengukuran Kecepatan Putar Motor DC Penyimpangan dan % kesalahan pada pengukuran suhu Data Pengontrolan Motor Data Pengontrolan Motor Data Pengontrolan Motor
21 41 45 45 46 46 54 56 61 62 63 64 66 68 70
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
Bagian – bagian Motor DC
5
Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4
Prinsip Kerja Motor DC Kaidah Tangan Kiri (a) Skematik Optocoupler (b) Bentuk Fisik Optocoupler LED Inframerah Fototransistor (a) Bentuk Fisik Sensor LM35 (b) Konfigurasi Pin LM35 Dilihat Dari Bagian Bawah (c) Spesifikasi Sensor LM35 Karakteristik Sensor LM35 Konfigurasi Pin IC ADC 0804 Diagram ADC Secara Umum Blok Diagram Fungsional AT89S52 Konfigurasi Pin AT89S52 Tampilan M-IDE Studio MCS 51 sebagai 8051 Editor Menulis Program ISP- Flash Programmer 3.a Diagram blok Tampilan Kristal cair (LCD) Relay Susunan Relay Sederhana Diagram Blok Rangkaian Rangkaian Penguat Sinyal Optocoupler Penempatan Posisi Optocoupler Pada Piringan Sensor LM35 Rangkaian ADC Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52 Rangkaian Relay Pengendali Kipas LCD Character 2x16 Peta memory LCD character 2x16 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 Interfacing LCD 2x16 Dengan Mikrokontroller AT89S52 Rangkaian Pengujian ADC 0804 Rangkaian Pengujian Sensor Pengukuran Sensor Kecepatan Putar Menggunakan Multimeter
8 8 9
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 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 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5
10 11 13 13 16 17 19 20 26 27 28 29 29 31 35 35 36 37 38 39 41 44 48 50 53 50 60
x
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GRAFIK
Halaman Grafik 4.1 Grafik 4.2 Grafik 4.3 Grafik 4.4 Grafik 4.5 Grafik 4.6 Grafik 4.7 Grafik 4.8 Grafik 4.9
Hubungan Data Out ADC Dengan Tegangan Input Hubungan Output LM35 Dengan Temperatur Hubungan Tegangan Dengan Kec.Putar Yang Tedrukur Pada Alat & Kecepatan Putar Yang Terukur Pada Multimeter Hubungan Antara Waktu Dan Temperatur Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc Hubungan Antara waktu Dan Temperatur Motor Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc Hubungan Antara Waktu Dan Temperatur Motor Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc
54 57 61 66 67 68 69 71 71
Xi
Universitas Sumatera Utara
