Seminar Tugas Akhir
Juni 2016
Tachometer Berbasis Mikrokontroler AT Mega 8 Dilengkapi dengan Mode Hold (Tera Hanifah Al Islami1, Andjar Pudji2, Triana Rahmawati3) ABSTRAK Tachometer
adalah
suatu
alat
ukur
yang
dibuat
dan
didesain
untuk
mengukur kecepatan objek yang berputar, misalnya mengukur putaran mesin per menit (RPM) pada centrifuge. Centrifuge merupakan salah satu jenis alat laboratorium yang digunakan untuk memisahkan larutan berdasarkan berat molekulnya. Rentang ukur dalam proses pengukuran kecepatan RPM pada centrifuge adalah 0 sampai dengan 10000 RPM ( Afif .I.R, 2011 ). Cara kerja dari tachometer, yaitu menembakkan cahaya infra merah pada bidang reflektif yang akan memantulkan cahaya inframerah dan diterima oleh detektor. Tachometer ini menggunakan sensor LED Inframerah yang dapat memancarkan cahaya inframerah yang tidak kasat mata. Cahaya inframerah merupakan gelombang cahaya yang berada pada spectrum cahaya tak kasat mata yang ditembakkan ke daerah reflektif kemudian ditangkap oleh phototransistor sebagai receiver. Output receiver akan dikonversi dalam bentuk RPM oleh mikrokontroller. Nilai RPM akan ditampilkan melalui display LCD 2x16. Data hasil
pengukuran centrifuge menggunakan tachometer menunjukkan bahwa error pengukuran paling kecil pada kecepatan 6000 RPM dengan prosentase error sebesar 0.00 %, sedangkan prosentase error terbesar pada kecepatan 500 RPM sebesar 0.04 %. Dari data yang telah di dapatkan, hasil pengukuran masih dalam batas toleransi ±10%.
Kata Kunci : Tachometer, Centrifuge, kecepatan, LED inframerah, RPM
PENDAHULUAN Latar Belakang Tachometer adalah suatu alat ukur yang dibuat dan didesain untuk mengukur kecepatan objek yang berputar. Objek yang akan diukur dalam penelitian ini adalah banyaknya putaran permenit (RPM) dari centrifuge. Kata “tachometer” berasal dari kata Yunani tachos yang berarti “kecepatan” dan metron yang berarti
“untuk mengukur” (Wahyu Adi Wibowo,2011). Cara kerja dari tachometer, yaitu menembakkan cahaya infra merah pada bidang reflektif yang akan memantulkan cahaya infra merah dan diterima oleh detektor. Cahaya yang diterima oleh detektor akan diproses oleh mikrokontroller dan ditampilkan pada display LCD. Jurusan Teknik Elektromedik saat ini memiliki tachometer digital yang
Seminar Tugas Akhir digunakan sebagai alat penunjang dalam mata kuliah kalibrasi. Tachometer digital ini dilengkapi dengan beberapa fitur pendukung, seperti penyimpanan data, lensa pemfokus cahaya, dan tampilan layar menggunakan LCD. Saat menggunakan tachometer digital peneliti mengalami kesulitan dalam proses pengambilan data karena hasil pengukuran yang ditampilkan tidak stabil. Tachometer dengan Ultrasonic berbasis Mikrokontroler AT89S51 pernah dibuat oleh Yanny Siwalette pada tahun 2006 (Yanny, 2006), dalam proses pengukuran RPM pada mesin centrifuge tachometer ini bekerja dengan menggunakan frekuensi Ultrasonic. Pada tahun 2011 Tachometer Non Contact Berbasis Mikrokontroller Via Serial RS232 Ke Personal Computer dibuat oleh Andrik Kurnia dengan menggunakan laser DC sebagai pemancar cahaya dan phototransistor sebagai penerima cahaya. Rentang ukur dalam proses pengukuran kecepatan RPM pada centrifuge adalah 0 sampai dengan 10000 RPM (Andrik, 2011). Ditinjau dari kecepatannya, centrifuge dibagi menjadi tiga, yaitu : (Afif I.R, 2011) 1. Centrifuge Sederhana, dengan kecepatan sebesar 0-7000 RPM 2. Centrifuge Rotasi Tinggi, dengan kecepatan sebesar >7000 RPM 3. Ultracentrifuge, dengan kecepatan sebesar >60.000 RPM Penelitian sebelumnya yang dilakukan di kampus Jurusan Teknik Elektromedik pernah dibuat beberapa centrifuge dengan kecepatan 0 sampai dengan 8000 RPM. Jadi centrifuge yang pernah dibuat di Kampus Jurusan Teknik Elektromedik termasuk jenis centrifuge rotasi tinggi. Dari permasalahan di atas peneliti ingin membuat “TACHOMETER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8 DILENGKAPI DENGAN MODE HOLD”. Batasan Masalah 1.1.1. Menggunakan Inframerah sebagai transmitter.
Juni 2016 1.1.2. Menggunakan Phototransistor sebagai reciever. 1.1.3. Akuisisi data kecepatan motor ditampilkan dalam bentuk RPM 1.1.4. Display ditampilkan pada LCD 2 X 16 1.1.5. Rentang pengukuran kecepatan 0 s.d 10000 RPM 1.1.6. Menggunakan penyimpanan data maksimal 5 data 1.1.7. Menggunakan mode HOLD
Rumusan Masalah Dapatkah dibuat “Tachometer Bebasis Mikrokontroler ATMega 8 Dilengkapi dengan Mode Hold” ?
Tujuan Penelitian 1.1.1. Tujuan Umum Dibuatnya alat ukur tachometer berbasis mikrokontroler ATMega 8 dilengkapi dengan mode hold 1.1.2. Tujuan Khusus 1.1.2.1. Membuat rangkaian transmitter menggunakan inframerah 1.1.2.2. Membuat rangkaian receiver menggunakan phototransistor 1.1.2.3. Membuat program konversi frekuensi ke satuan RPM 1.1.2.4. Membuat mode HOLD 1.1.2.5. Membuat rangkaian display LCD Karakter 2 x 16 1.1.2.6. Melakukan uji fungsi alat
Manfaat Penelitian 1.1.3. Manfaat Teoritis Meningkatkan wawasan dan pengetahuan mahasiswa Teknik Elektromedik mengenai alat
Seminar Tugas Akhir
Juni 2016
kalibrasi khususnya alat ukur tachometer. 1.1.4. Manfaat Praktis Manfaat praktis yang diharapkan oleh peneliti dalam pembuatan Tachometer Berbasis Mikrokontroler ATMega 8 dan Dilengkapi dengan Mode Hold adalah dapat mempermudah pengguna dalam pengambilan data saat proses kalibrasi alat medis yang menggunakan putaran motor di dalamnya.
Diagram Alir Proses/Program
METODOLOGI Diagram Blok Sistem Gambar 3.2 Diagram Alir Program INPUT
PROSES
OUTPUT
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
Transmitter Inframerah memancarkan gelombang yang ditembakkan ke objek. Pada objek diberi garis putih sebagai bidang reflektif kemudian akan ditangkap oleh phototransistor sebagai receiver. Output receiver akan dikonversi dalam bentuk RPM oleh mikrokontroller. Nilai RPM akan ditampilkan melalui display LCD 2x16. Apabila nilai yang ditunjukan display mulai stabil dapat ditekan HOLD/SAVE. Display akan otomatis berhenti kemudian program akan menampilkan dan menyimpan nilai data pengukuran.
Inisialisasi Timer/Counter berfungsi untuk mengolah frekuensi dari output rangkaian modul sensor D80NK. Frekuensi akan ditampilkan pada display LCD 2 x 16 dalam satuan RPM. Saat data yang ditampilkan mulai stabil, tekan Hold/Save. Display otomatis berhenti, kemudian program akan menampilkan dan menyimpan nilai data pengukuran. Apabila tombol Hold/Save tidak ditekan maka proses counting akan terus berjalan. Saat proses pengambilan data telah selesai, tekan tombol Memory untuk menampilkan data yang telah disimpan. Diagram Mekanis Sistem Desain diagram mekanis sistem dibuat untuk mengetahui rancangan box alat. Rancangan box alat Tachometer Berbasis Mikrokontroller AT Mega8 Dilengkapi dengan Mode Hold terlihat seperti gambar dibawah ini:
Gambar 3.3 Diagram Mekanis Sistem
Seminar Tugas Akhir HASIL PENGUKURAN ANALISIS
Juni 2016 DAN
d. Kecepatan 4000 RPM
Hasil Pengukuran Test Point 4.1.1. Hasil Pengukuran Test Point Menggunakan Osiloskop a. Kecepatan 1000 RPM Gambar 4.4 Pulsa Output Sensor saat 4000 RPM
e. Kecepatan 5000 RPM
Gambar 4.1 Pulsa Output Sensor saat 1000 RPM
b. Kecepatan 2000 RPM Gambar 4.5 Pulsa Output Sensor saat 5000 RPM
f. Kecepatan 6000 RPM
Gambar 4.2 Pulsa Output Sensor saat 2000 RPM
c. Kecepatan 3000 RPM Gambar 4.6 Pulsa Output Sensor saat 6000 RPM
g. Kecepatan 12000 RPM
Gambar 4.3 Pulsa Output Sensor saat 3000 RPM
Gambar 4.7 Pulsa Output Sensor saat 12000 RPM
Seminar Tugas Akhir
Kec
Juni 2016
Hasil Pengukuran Terhadap Kalibrator
PEMBAHASAN
Alat Ukur
Rangkaian
Pengukuran
VCC
1
2
3
4
5
VCC
J5
6
D1
VCC VCC R3 100K
LED
1 2
J2
VCC pd0 pd1 pd4 pd5 pd7 pc0 pd6
SUPPLY
500 1000 1500
p
535
525
511
512
513
515
m
537
522
513
513
513
513
R1 1K
R6 220
SW1
p m p m
1025 1014 1022 1020 1026 1012 1026 1020
1018 1020
C1 100NF
1526
1536 1524 1524 1524
1524
1524
pb0 pb1 pb2 mosi miso sck
C2
1020
1528
U6 rst
1021
1534 1525 1521 1527
VCC R4
RESET
30PF
30PF
14 15 16 17 18 19 9 10
10K
PC6 (RESET) PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7
(ICP) (RxD) (OC1A) (TxD) (SS/OC1B) (INT0) (OC2/MOSI) (INT1) (MISO) (XCK/T0) (SCK) (T1) (XT1/TOSC1) (AIN0) (XT2/TOSC2) (AIN1)
PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
(ADC0) (ADC1) (ADC2) (ADC3) (SDA/ADC4) (SCL/ADC5)
PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7
2 3 4 5 6 11 12 13
pd0 pd1 pd2 pd3 pd4 pd5 pd6 pd7
CON16
J4 1 2 3 4 5
VCC
X1 12MHz
C3
1
VCC pc0 pc1 pc2 pc3 pc4 pc5
23 24 25 26 27 28
VCC GND AVCC AREF AGND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
7 8 20 21 22
pc1 pc2 pc3 pc4 pc5
R2 10K
CON5
J6
ATMEGA8
out pd2
1 2
out pd3
1 2
J1 1 2 3 4 5
mosi miso sck rst
out
start pb0
PD.2
VCC J7
J3 hold/sav e
R5
D2 1 2 3
pb1 DOWNLOADER
LED
out
1K memory
2000
PD.3 pb2
sensor
R7 220
p
2033 2026 2019 2027
2026
2024
m
2022 2022 2022 2022
2022
2022
p
2507 2537 2518 2527
2521
2517
m
2499 2535 2499 2535
2499
2499
Kinerja Sistem Keseluruhan
p
3014 3037 3020 3018
3027
3025
m
3000 3048 3000 3000
3000
3000
p
3529 3531 3529 3527
3529
3530
m
3528 3528 3528 3528
3528
3528
p
4028 4040 4033 4030
4032
4034
m
3999 3999 3999 3999
3999
3999
p
4519 4545 4544 4535
4540
4537
m
4500 4500 4500 4500
4500
4500
p
5036 5014 5024 5027
5024
5022
m
4998 4998 4998 4998
4998
4998
p
5548 5536 5526 5523
5527
5533
m
5454 5454 5454 5454
5454
5454
p
6010 6038 6034 6025
6027
6028
m
6000 6000 6000 6000
6000
6000
Sensor D80NK terdiri dari rangkaian transmitter dan reciever yang bekerja pada tegangan input sebesar 5VDC. Output receiver berupa tegangan digital DC threewire system (NPN), apabila sensor mengenai bidang reflektif maka receiver menerima logika “0” sehingga indikator LED pada receiver akan menyala. Output sensor terhubung dengan PORTC.2 pada pin interupsi (INT0) AT MEGA 8. Mikrokontroler AT Mega 8 bekerja dengan input tegangan sebesar 5V dengan sumber tegangan dari baterai. Indikator supply yang berupa LED akan menyala menandakan bahwa mikrokontroler telah mendapat supply tegangan.
Title
Gambar 5.1 Rangkaian Keseluruhan <Title>
2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
Size A
Date:
Document Number
Monday , April 04, 2016
Rev Sheet
1
of
1
Terdapat tiga tombol pada rangkaian diatas yang berfungsi untuk: Start, Hold/Save, dan Memory. Saat tombol Start ditekan proses pengukuran RPM akan berlangsung, sensor yang ditembakkan ke permukaan centrifuge akan mendeteksi bidang reflektif berwarna putih dengan memberikan input logika 0 (Low) pada pin interupsi (INT0) mikrokontroler dan berlogika 1 (High) apabila mengenai bidang yang berwarna hitam. Banyaknya perubahan logika 1 (High) ke logika 0 (Low) (falling edge) akan membentuk frekuensi yang akan diolah dan di ubah ke dalam satuan rotasi per menit (RPM). RPM
Seminar Tugas Akhir
Juni 2016
akan ditampilkan pada LCD karakter 2x16. Setelah proses berjalan dan data yang ditampilkan mulai stabil, tekan Hold/Save. Display akan otomatis berhenti, kemudian program akan menampilkan dan menyimpan nilai dari hasil pengukuran. Tombol Memory digunakan untuk menampilkan data yang telah tersimpan pada mikrokontroler dengan maksimal penyimpanan lima data. Setelah proses pengukuran selesai dapat ditekan tombol Reset untuk memulai proses pengukuran kembali. PENUTUP
6.2. Saran Saran
dilakukan pada : 1.
pembuatan
modul
1.
digunakan.
rangkaian transmitter pada bidang reflektif tepat sasaran. Pengolahan
frekuensi
menggunakan frekuensi to volt converter. 3.
Telah dibuat Tachometer Berbasis
yang
agar saat proses penembakan
dapat
disimpulkan bahwa :
Sensor
Sebaiknya menggunakan laser DC
2.
tujuan
untuk
pengembangan penelitian ini dapat
Berdasarkan hasil pembahasan dan
peneliti
Dilengkapi
dengan
rata-rata
pengukuran.
Mikrokontroler Atmega 8 Dilengkapi Dengan Mode Hold. 2.
Mode Hold dan penyimpanan data dapat bekerja sesuai yang diharapkan, dengan penyimpanan maksimal 5 data.
3.
Perlu dilakukan percobaan yang lebih saat menetapkan timer periode, karena nilai
timer
terhadap
4.
5.
periode
berpengaruh
keakurasian
pengukuran
DAFTAR PUSTAKA Adi Wahyu Wibowo. Tachometer Dan Penggunaan
Serta
Macam
Macamnya,
https://multimeter-
digital.com/tachometer-danpenggunaanya.html,
diakses
04
Desember 2015. Andrik Kurnia. 2011. Tachometer Non
RPM.
Contact Berbasis Mikrokontroller
Semakin tinggi setting RPM yang
Via Serial RS232
dilakukan saat pengukuran semakin
Computer.
tinggi juga nilai errornya.
diterbitkan, Prodi D-3 Teknik
Pengukuran
menggunakan
metode
frekuensi meter pada pin interupt mikrokontroler cukup efektif, akan tetapi
karakteristik
sensor
yang
digunakan juga berpengaruh terhadap keakurasian hasil.
Tugas
Ke Personal Akhir
tidak
Elektromedik Poltekkes Kemenkes Surabaya, Surabaya. Ardi Winoto. 2008. Mikrokontroler AVR ATMega8/32/16/8535
dan
Pemrogramannya dengan Bahasa C
Seminar Tugas Akhir pada
Juni 2016
WinAVR.
Bandung.
INFORMATIKA. Terry King, 2012. Infrared Distance Sensor Type E18-D80NK https://arduinoinfo.wikispaces.com/InfraredDistanc eSensor, diakses pada 28 April 2016. Yanny
Siwallete.
dengan
2006.
Tachometer
Ultrasonic
Mikrokontroler
AT89S51.
berbasis Tugas
Akhir tidak diterbitkan, Prodi D-3 Teknik Elektromedik Poltekkes Kemenkes Surabaya, Surabaya.
