Top Banner
Kursi Roda Elektrik Menggunakan Joystik Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 Okta dwika (5223093013) Riski Widodo (5223093008) Alumni Program Studi D3. Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta Termasuk dalam kategori jurnal keteknikan. Pirhot Jetro Simangunsong Mahasiswa Program Studi D3. Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta No. Reg : 5223125013 ABSTRAK Okta dwika, Riski Widodo , Kursi Roda Elektrik Menggunakan Joystik Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535, Tugas Akhir, Jakarta, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta, Desember 2012. Tugas Akhir dibuat dengan tujuan untuk membuat Kursi Roda Elektrik menggunakan Joystick dengan kendali Mikrokontroler ATmega8535 dengan didukung joystick sebagai modul input dan motor DC sebagai actuator . Pembuatan Tugas Akhir dilakukan di ruang praktikum dan laboratorium , Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta yang dibuat terhitung dari bulan Agustus hingga Desember 2012. Kursi roda merupakan salah satu alat bantu bagi penyandang cacat kaki dan orang yang fisiknya lemah untuk dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Sering juga dimaksudkan, bahwa kursi roda digunakan untuk meningkatkan kemampuan mobilitas bagi orang yang memiliki kekurangan seperti orang yang cacat fisik, pasien rumah sakit yang tidak diperbolehkan untuk melakukan banyak aktivitas fisik, orang tua (manula), dan orang - orang yang memiliki resiko tinggi untuk terluka bila berjalan sendiri. Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada KURSI RODA MIKROKONTROLER ATMEGA 8535,1C,TEKNOLOGI RISC (Okta dwika & Riski widodo)
15

Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

Jun 20, 2015

Download

Documents

5223127190
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

Kursi Roda Elektrik Menggunakan Joystik Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535

Okta dwika (5223093013)Riski Widodo (5223093008)

Alumni Program Studi D3. Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri JakartaTermasuk dalam kategori jurnal keteknikan.

Pirhot Jetro SimangunsongMahasiswa Program Studi D3. Teknik Elektronika, Jurusan Teknik

Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri JakartaNo. Reg : 5223125013

ABSTRAKOkta dwika, Riski Widodo, Kursi Roda Elektrik Menggunakan Joystik Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535, Tugas Akhir, Jakarta, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta, Desember 2012. Tugas Akhir dibuat dengan tujuan untuk membuat Kursi Roda Elektrik menggunakan Joystick dengan kendali Mikrokontroler ATmega8535 dengan didukung joystick sebagai modul input dan motor DC sebagai actuator . Pembuatan Tugas Akhir dilakukan di ruang praktikum dan laboratorium , Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta yang dibuat terhitung dari bulan Agustus hingga Desember 2012. Kursi roda merupakan salah satu alat bantu bagi penyandang cacat kaki dan orang yang fisiknya lemah untuk dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Sering juga dimaksudkan, bahwa kursi roda digunakan untuk meningkatkan kemampuan mobilitas bagi orang yang memiliki kekurangan seperti orang yang cacat fisik, pasien rumah sakit yang tidak diperbolehkan untuk melakukan banyak aktivitas fisik, orang tua (manula), dan orang - orang yang memiliki resiko tinggi untuk terluka bila berjalan sendiri. Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama dalam pengontrolan robot . seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) ATmega 8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program.

Kata Kunci : Kursi roda, Mikrokontroler ATMEGA 8535, IC, Teknologi RISC.

KURSI RODA MIKROKONTROLER ATMEGA 8535,1C,TEKNOLOGI RISC(Okta dwika & Riski widodo)

27

Page 2: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

PENDAHULUANLatar Belakang

Dalam sejarahnya, penerapan ilmu dapat dikembangkan dengan sejalannya tuntutan masalah atau kasus kecil dalam rutinitas kehidupan. Pencapaiannya dapat dilihat dari berbagai pemikiran inovasi dan kreatifitas. Ditambah lagi komunikasi yang sudah melampaui batasannya, sehingga kita bisa mendapatkan segala informasi dengan sangat mudah dan cepat. Kreatifitas dan ketekunan menjadi tuntutan dalam pengembangan rumah sakit, persaingan dalam hal hasil dan kecepatan proses kinerja membuat pemikiran atas peningkatan sistem kendali yang digunakan. Banyaknya bidang alat kesehatan dalam rumah sakit yang mulai menggunakan alat – alat modern, untuk mendukung hasil yang lebih efisien. Rumah sakit mulai menunjukan perannya dalam dunia teknologi. Salah satunya, masih banyak rumah sakit yang menggunakan kursi roda yang proses kerjanya masih secara manual dan hasilnya kurang efisien, terkadang mendapatkan masalah atau kendala lainnya. Untuk mengatasi hal tersebut, solusi yang dapat dilakukan rumah sakit yakni mengubah sebagian sistem operasi kerja yang ditangani oleh tenaga kerja perawat dengan menggunakan sistem robot, khususnya dalam menangani pasien penyandang cacat. Tenaga dan ketahanan tenaga kerja perawat yang terbatas menyebabkan kursi roda berjalan cukup lambat dan tidak efisien. Oleh karena itu, dirancang suatu Kursi Roda Elektrik menggunakan Joystick Berbasis ATmega8535 yang dapat membantu tenaga kerja perawat khususnya dalam membantu pasien yang tidak mampu berjalan dengan sistem kendali joystick. Jika joystick di aktifkan maka kursi roda ini akan bergerak kearah yang dituju sesuai dengan arah mana yang diinginkan oleh pengguna. Hal tersebut meringankan beban para penderita penyandang cacat dan dapat memperoleh hasil yang lebih bermanfaat.

Indentifikasi Masalah

Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas, maka dapat diidentifikasi masalah sebagai berikut :

1. Bagaimana cara membuat dan merencanakan alat berbasiskan Mikrokontroler ATmega 8535 yang dapat menggerakkan aktuasi dari joystick ?

2. Bagaimana prinsip kerja dari motor DC sebagai penggerak pada kursi roda berjalan dan aktuasi joystick ?

3. Bagaimana merancang suatu rangkaian input dan output yang dapat dikendalikan melalui Mikrokontroller ATMega8535?

4. Dapatkah sistem Mesin dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega8535 ?

5. Bahasa pemrograman apakah yang dapat dipergunakan dalam membuat program untuk menggerakkan kursi roda elektrik tersebut?

1.1 Pembatasan Masalah

Dengan mempertimbangkan latar belakang dan identifikasi masalah, dimana khususnya pada alat kursi roda elektrik hanya dapat bergerak mengikuti instruksi input joystick yang akan menggerakkan motor DC sebagai aktuator kursi roda elektrik dengan menggunakan Mikrokontroler AVR Atmega 8535 sebagai pengendali.

1.21.3 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, indentifikasi masalah serta pembatasan maalah, maka pada Tugas Akhir, dirumuskan masalah ebagai berikut:”Bagaimana membuat kursi roda elektrik berbasis Mikrokontroler AVR Atmega 8535 dan joystick sebagai pengendali?”

1.41.5 Tujuan

Berdasarkan hasil penelitian, maka tujuan pembuatan Kursi Roda Elektrik menggunakan Joystick Berbasis Mikrokontroller AVR ATmega8535 adalah :

1. Tujuan dari penelitian Tugas Akhir adalah untuk membuat Kursi Roda Elektrik menggunakan Joystick dengan kendali Mikrokontroler ATmega8535 dengan didukung joystick sebagai modul input dan motor DC sebagai actuator.

2. Untuk memenuhi mata kuliah Tugas Akhir sebagai syarat kelulusan Program Studi Diploma III Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta dan memperoleh gelar Ahli Madya.

Page 3: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

3. Mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh selama kuliah dalam perancangan Tugas Akhir.

4. Memberikan ide dan inovasi baru dalam bidang rumah sakit.

Manfaat Berdasarkan hasil penelitian, maka manfaat pembuatan Kursi Roda Elektrik menggunakan Joystick Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega 8535 adalah :

1. Dapat di aplikasikan dalam bidang rumah sakit untuk mempermudah orang penyandang cacat.

2. Dapat dijadikan media pembelajaran serta meningkatkan kreativitas dalam perkembangan teknologi otomasi dan instrumen kendali.

3. Dapat di jadikan bahan penelitian atau perbandingan oleh para peneliti atau akademisi lainnya yang akan membuat atau memodifikasi sistem otomasi dan kendali.

Kegunaan PenelitianKegunaan dari pembuatan Tugas Akhir, nantinya dapat diaplikasikan sebagai alat multi fungsi sesuai aplikasi serta bidang yang ditentukan. Selain itu, juga diharapkan dapat dijadikan sebagai bahan referensi pembelajaran guna menambah pengetahuan dibidang robotika pada umumnya serta mengakrabkan masyarakat dengan teknologi khususnya sistem kontrol mikrokontroler.Sistematik Penulisan Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir tersusun atas 6 bab dengan sistematika berikut :Kajian TeoritisDefinisi Kursi RodaKursi roda merupakan salah satu alat bantu bagi penyandang cacat kaki dan orang yang fisiknya lemah untuk dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Sering juga dimaksudkan, bahwa kursi roda digunakan untuk meningkatkan kemampuan mobilitas bagi orang yang memiliki kekurangan seperti orang yang cacat fisik, pasien rumah sakit yang tidak diperbolehkan untuk melakukan banyak aktivitas fisik, orang tua (manula), dan orang - orang yang memiliki resiko tinggi untuk terluka bila berjalan sendiri. Landasan Teori

Deskripsi Mikrokontroler ATmega 8535.

Gambar 2 Bentuk Mikrokontroler IC ATmega 8535

Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama dalam pengontrolan robot .seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) ATmega 8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program.Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, timer/counter, PWM, analog comparator, dll (M.Ary Heryanto, 2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega 8535.

Diagram Blok Mikrokontroler

Perangkat input/output atau peripheral i/o digunakan oleh processor untuk berkomunikasi dengan dunia luar . contohnya pemakaian perangkat i/o adalah serial komunikasi pada keyboard, dan paralel komunikasi pada printer. Perangkat input dan output merupakan piranti pengkondisi sinyal sebelum dapat diolah oleh processor atau setelah diolah processor sehingga dapat dikeluarkan berupa output data digital.

Ada 3 cara input/output untuk berkomunikasi dengan processor,

ATMEGA 8535,1C,TEKNOLOGI RISC(Okta dwika & Riski widodo)

Page 4: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

diantaranya sebagai berikut dan diperjelas pada gambar 2.2:

1. Programmed i/o, processor mengirim dan menerima data pada i/o sesuai instruksi.

2. Interrupt-driven i/o, sinyal dari luar mengatur eksekusi intruksi processor. Sinyal luar akan menghentikan eksekusi program yang dijalankan saat itu, dan menjalankan fungsi program interrupt.

3. Direct memory Acces (DMA), memungkinkan transfer data langsung antara peripheral i/o dan memori tanpa keterlibatan processor. Biasanya digunakan pada sistem yang membutuhkan transfer data cepat.

Gambar 1 Diagram Blok ATmega8535.

Page 5: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

Pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535

Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40 pin DIP ( Dual Inline Package) dapat dilihat pada gambar 2.3 dari gambar dibawah dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin Atmega8535 sebagai berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.

2. GND merupakan pin Ground.3. Port A (Port A0 s.d, Port A7) merupakan pin

input/output dua arah dan pin masukan ADC.4. Port B (Port B0 s.d. Port B7) merupakan pin

input/output dua arah dan pin fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI.

5. Port C (Port C0 s.d. Port C7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan Timer Oscillator.

6. Port D (Portn D0 s.d. Port D7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interpurt eksterna dan komunikasi serial.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin masukan clock external.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10.AREFF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Gambar 3 Konfigurasi pin ATmega 8535 (Data Sheet AVR)

Fitur-fitur

Fitur-fitur mikrokontroler ATmega 8535 adalah sebagai berikut:

a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.

b. ADC internal sebanyak 8 saluran.c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan

pembandingan.d. CPU yang terdiri atas 32 buah register.e. SRAM sebesar 512 byte.f. Memori Flash sebesar 8kb dengan

kemampuan Read While Write.g. Port antarmukaSPI.h. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat

diprogram saat operasi.i. Antarmuka komparator analog.j. Port USART untuk komunikasi serial.k. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC

dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

Konstruksi ATmega8535Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.

a. Memori programATmega8535 memiliki kapasitas memori program sebesar 8 byte yang terpetakan dari alamat 0000h s.d. 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.

b. Memori dataATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

c. Memori EEPROMATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori

KURSI RODA ELEKTRIK MENGGUNAKAN JOYSTIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

(Okta Dwika & Riski Widodo)

Page 6: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relative lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 8 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksible, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. ATmega8535 memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bits. Ketiga modul timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang berbeda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi. Masing-masing timer/counter memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya. Serial peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial synchronous kecepatan tiinggi yang dimiliki oleh ATmega8535. Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATmega8535. USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur USART.USART memungkinkan transmisi data baik secara synchronous maupun asynchronous, sehingga dengan memilki USART pasti kompatibel dengan UART. Pada ATmega8535, secara umum pengaturan mode synchronous maupun asynchronous adalah sama.. Perbedaanya hanyalah terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode asynchronous masing-masing peripheral memilki sumber clock sendiri, maka pada mode synchronous hanya ada satu sumber

clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode asynchronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode synchronous harus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK.

Bahasa Pemprograman ATmega8535Pemrograman mikrokontroler ATmega8535 dapat menggunakan low level language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal, Java, dll) tergantung compiler yang digunakan (Widodo Budiharto, 2006). Bahasa Assembler mikrokontroler AVR memiliki kesamaan instruksi, sehingga jika pemrograman satu jenis mikrokontroler satu jenis mikrokontroler AVR sudah dikuasai, maka akan dengan mudah menguasai pemrograman keseluruhan mikrokontroler jenis mikrokontroler AVR. Namun bahasa assembler relative lebih sulit dipelajari dari pada bahasa C. Untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan dibanding bahasa assembler yaitu independent terhadap hardware serta lebih untuk menangani proyek yang besar. Bahasa C memiliki keuntungan-untungan yang memiliki bahasa assembler (bahasa mesin), hampir semua operasi yang dapat dilakukan oleh mesin, dapat dilakukan dengan bahasa C dengan penyusunan program yang lebih sederhana dan mudah. Bahasa C terletak diantara bahasa pemrograman tingkat tinggi dan assembly (Agus Bejo,2007).

Penggerak (actuator)IC Driver Motor EMS

Embedded Module Series (EMS) 30 A H-Bridge merupakan driver H-Bridge yang didisain untuk menghasilkan drive 2 arah dengan arus kontinyu sampai dengan 30 A pada tegangan 5,5 Volt sampai 16 Volt. Modul ini dilengkapi dengan rangkaian sensor arus beban yang dapat digunakan sebagai umpan balik ke pengendali. Modul ini mampu men-drive beban-beban induktif seperti misalnya relay, solenoida, motor DC, motor stepper, dan berbagai macam beban lainnya.

HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-36

32

Page 7: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

Gambar 4 Ic Driver Motor EMSPengaturan kecepatan kedua motor dilakukan dengan cara pengontrolan lama pulsa aktif (mode PWM – Pulse width Modulation) yang dikirimkan ke rangkaian motor driver oleh pengendali (mikrokontroler basic stamp). Duty cycle PWM yang dikirimkan menentukan kecepatan putar motor DC.

PWM (Pulse Width Modulation)PWM (Pulse width Modulation), adalah sebuah metode untuk pengaturan kecepatan perputaran, dalam hal ini adalah motor DC untuk gerak robot. PWM dapat dihasilkan oleh empat metode, sebagai berikut :

1) Metode analog

2) Metode digital 3) IC diskrit4) Mikrokontroler

Pada robot ini, metode PWM dikerjakan oleh mikrokontroler. Metode PWM ini akan mengatur lebar atau sempitnya periode pulsa aktif yang dikirimkan oleh mikrokontroler ke driver motor. Pada pengaturan kecepatan robot, nilai PWM mulai dari 0-255. Secara analog besaran PWM dihitung dalam persentase, nilai ini didapat dari perbandingan : T high / (T high + T low ) x 100%. DimanaT adalah periode atau waktu tempuh untuk sebuah pulsa, yang terbagi menjadi bagian puncak positif (T high) dan puncak negatif (T low).

Gambar 5 gelombang PWM

KURSI RODA ELEKTRIK MENGGUNAKAN JOYSTIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

(Okta Dwika & Riski Widodo)

Page 8: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

Semakin rapat periode antar pulsa, maka frekuensi yang dihasilkan akan semakin tinggi, ini berarti kecepatan akan bertambah. Semakin lebar jarak antar pulsa, maka frekuensi semakin rendah ini berarti kecepatan berkurang atau menurun. Kondisi pemberian kecepatan harus disesuaikan dengan kondisi track yang akan dilewati oleh robot, misal pada saat jalan lurus, naik atau turun harus mendapatkan nilai PWM yang tepat.

Motor DCSuatu rangkaian elektronika terutama yang menjadikan mikrokontroler sebagai rangkaian pemproses, banyak menggunakan beberapa jenis motor dalam pengaplikasikan output. Seperti robot atau elektronika lainnya. Jenis Motor DC adalah salah satu alternative yang

sangat familiar utuk digunakan. Motor DC merupakan arus motor searah. Pengertian dari motor arus searah adalah suatu bentuk mesin listrik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, yaitu dalam suatu bentuk tenaga gerak putar atau rotasi. Sehingga merupakan suatu bentuk rangkaian motor yang dapat merubah suatu besaran listrik menjadi suatu bentuk system gerak atau mekanik dan dapat mengatur secara luas putaran motor tersebut. Pada motor DC diperlukan sumber listrik secara searah agar dapat mengkonversi dalam bentuk gerak atau mekanik. Pada motor DC kumparan medan disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Bentuk fisik dan konstruksi motor DC dapat gambar 2.6(a)dan (b).

(a) (b)

Gambar 6 (a) Bentuk Fisik Motor DC (b) Konstruksi Motor DC

Pada prinsipnya cara kerja dari motor searah adalah sama dengan generator arus searah, yang membedakan adalah pada generator arus searah tenaga mekanik dapat menghasilkan tenaga listrik, sebaliknya dengan prinsip kerja motor DC yakni ketika 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) atau pun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, maka medan magnet selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi. Dengan mengacu pada hukum kekekalan energi yakni :

“Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan”

Proses energi listrik = energi mekanik + energi panas+ energi didalam medan magnet

Agar pada proses perubahan energi mekanik berlangsung secara sempurna, tegangan sumber harus lebih besar dari pada tegangan gerak yang disebabkan oleh reaksi lawan. Dengan memberikan arus pada kumparan jangkar yang terlindungi oleh medan maka akan menimbulkan perputaran pada motor.Pada saat mesin arus searah dialiri arus listrik pada kumparan medan terjadi penguatan, akan timbul gaya Lorentz pada setiap sisi kumparan jangkar tersebut. Arah gaya Lorentz ditentukan berdasarkan kaidah tangan kiri yakni:

a. Ibu jari menunjukkan arah gaya.b. Jari telunjuk menentukan arah medan (dari

kutub utara ke kutub selatan).c. Jari tengah menunjukkan arah tegangan atau

arus.Prinsip dasar motor arus searah ialah pada saat sebuah kawat berarus diletakkan diantara kutub magnet utara dan selatan, maka pada kawat akan timbul gaya yang menggerakkan kawat. Arah gerak kawat tersebut dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri yang berbunyi apabila tangan kiri terbuka dan diletakkan antara kutub U dan S, sehingga

HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-36

34

Page 9: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus didalam kawat mengalir searah dengan keempat jari, maka kawat tersebut akan

mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari.

Lihat gambar 7 berikut:

Gambar 7. Gambar kaidah tangan Kiri(azzahratunnisa.wordpress.com)

Gaya pada kawat berarus yang berada dalam medan magnet disebut gaya lorentz, yang besarnya adalah :

F  =  B  L  I  Sin teta NewtonKeterangan :B   adalah kerapatan fluk magnet dalam satuan weberL    adalah pajang penghantar dalam satuan meterI      adalah arus listrik yang mengalir dalam satuan ampere

Teta  adalah sudut yang terbentuk diantara arah medan magnet dengan arah arus yang mengalir pada kawat dalam satuan derajat (°). Jika sebatang kawat terletak diantara kutub U – S dengan garis-garis gaya yang homogen, sedangkan didalam kawat mengalir arus listrik yang arahnya menjauh (+), maka disebelah kanan kawat garis gaya kutub magnet dan garis gaya arus listrik sama arahnya dan disebelah kiri kawat arahnya berlawanan, sehingga bentuk medan magnet akan berubah. Lihat gambar 2.8.

(a) Sebelum Perubahan (b) Sesudah PerubahanGambar 8 Perubahan garis gaya di sekitar kawat berarus

Jika sebuah lilitan terletak pada medan magnet yang homogen, dan kedua sisi lilitan mempunyai arus yang arahnya berlawanan,

sehingga arah gerakan seperti yang ditunjukan pada perumusan masalah ditekankan pada bagian gambar 2.9. berikut :

Gambar 9 Lilitan Arus yang terletak dalam medan magnet

Rotor pada motor arus searah memiliki jumlah kumparan tidak hanya satu. Rotornya terdiri dari kumparan dan komutator yang berjumlah

banyak untuk mendapatkan momen gaya yang secara terus menerus (continue), lihat gambar 2.10.

KURSI RODA ELEKTRIK MENGGUNAKAN JOYSTIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

(Okta Dwika & Riski Widodo)

Page 10: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

Gambar 10 Momen gaya total pada mesin berkutup empat Besaran momen gaya pada rotor adalah :

Keterangan :P adalah jumlah kutup.A adalah jumlah cabang parallel lilitan pada motor.

Z adalah jumlah kawat penghantar pada kumparan lilitan rotor (sisi kumparan).Ia adalah arus yang mengalir pada rotor .Untuk dapat membalik arah putaran motor DC dilakukan dengan cara membalik arah arus jangkar. Motor DC magnet permanen adalah jenis motor DC yang digunakan pada penelitian. Motor bergerak dengan dikendalikan oleh suatu rangkaian yang mempunyai dua masukan, sehingga motor dapat merubah arah putaran secara bergantian. Gambar 11. menunjukkan simbol dari motor listrik.

Gambar 11. Simbol Motor DC

Power SupplyLead-acid Battery Accu/Aki

Dari awal ditemukan tahun 1880, terjadi perubahan pada bentuk ke masan, bahan kemasan dan sistem produksi, sehingga batere lebih meningkat daya simpan listriknya, memperpanjang umurnya dan lebih bisa diandalkan, te tapi prinsip kerja baterai sampai sekarang masih tetap sama dengan ketika pertama kali ditemukan. Baterai kering yang

sekarang mulai populer, sebenarnya tidak benar-benar kering, karena listrik yang timbul pada batere adalah karena terjadinya reaksi kimia. Lihat gambar 2.12.

Gambar 12 Accu Kering /Aki Kering.

Ditemukan pada pertengahan tahun 1970, cairan electrolyte pada baterai biasa di baterai kering dibuat menjadi gel yang tidak akan terjadi tumpahan cairan electrolyte, beda dengan baterai basah yang harus tetap tegak supaya cairan tidak tumpah. Baterai kering ukuran besar untuk mobil nama teknisnya.

Rangkaian Pengisi Aki Otomatis

Rangkaian Pengisi Aki Otomatis adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengisi aki secara otomatis. Rangkaian ini akan memberikan arus pengisian ke aki secara konstan, kemudian setelah muatan terisi penuh maka rangkaian pendeteksi tegangan penuh akan memutus arus pengisian secara otomatis.lihat gambar 13.

Rangkaian ini tidak menggunakan relay sebagai pemutus arusnya, tetapi menggunakan SCR sehingga memiliki ketahanan yang lebih baik. Rangkaian Automatic Lead Acid Battery Charger ini dapat digunakan untuk mengisi aki 6, 12 dan 24 volt, tergantung dari seting pada trimport VR. Kapasitas accu yang bisa diisi  maksimal adalah 60Ah, jika menginginkan kapasitas yang lebih besar maka komponen SCR BT151 dapat diganti dengan tipe yang lebih besar.

HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-36

36

Page 11: Kursi roda elektrik menggunakan joystik berbasis mikrokontroler atmega 8535

KURSI RODA ELEKTRIK MENGGUNAKAN JOYSTIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

(Okta Dwika & Riski Widodo)