PENGENDALI MOTOR SERVO DC STANDARD DENGAN ...

PENGENDALI MOTOR SERVO DC STANDARD DENGAN BERBASIS MIKROKONTROLER AVR

ATMEGA8535

Purwanto

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma, Margonda Raya 100 Depok 16424 telp

(021) 78881112, 7863788

Tanggal Pembuatan : 15 Oktober 2009

Sebuah pengendali motor servo DC standar jarak jauh dengan mikrokontroler AVR ATmega8535 yang

akan digunakan untuk mengemudikan roda depan robot mobil dengan menggunakan motor servo DC standar.

Perancangan menggunakan mikorokontroler AVR ATmega8535 sebagai pengendali kerja dengan masukan

dari tegangan yang di timbulkan oleh potensiometer dimana setir di gunakan sebagai pengerak potensiometer. Untuk

pengirim dan penerima jarak jauh menggunakan RF (radio frekwensi) Yishi 1020 yang terhubung dengan

mikrokontroler. Sinyal kendali yang ditimbulkan oleh tegangan potensiometer diproses oleh mikrokontroler

dikirimkan ke penerima untuk menggerakan motor servo. Gerakan motor servo ini digunakan untuk menggerakan

piringan. Posisi sudut piringan di ubah menjadi tegangan yang di timbulkan oleh potesiometer, dimana gerakan

potensiometer mengikuti gerakan piringan pada motor servo. Besar sudut piringan pada motor servo DC standar di

tampilkan pada seven segment yang merupakan hasil pergerakan.

Dari hasil pengujian di dapat bahwa alat pengendali motor servo berfungsi dengan baik namun masih

terdapat kekurangan pada ketepatan perputaran antara setir dengan motor.

1. PENDAHULUAN

Seiring dengan perkembangan teknologi

yang semakin pesat. Dimana peran manusia

digantikan dengan mesin atau robot dalam melakukan

suatu pekerjaan. Pengendalian motor servo DC

standart ini banyak digunakan untuk pengendalian

robot sebagai pengerak. Seperti pengerakan robot

beroda dan robot berkaki yang menggunakan banyak

motor servo yang dikendalikan dalam sistem kontrol.

Akan tetapi permasalahan yang muncul saat ini

bagaimana cara mengendalikan motor servo. Salah

satu dengan penggunaan mikrokontroller yang

memungkinkan untuk membuat sistem kendali yang

bisa didesain dan di program sendiri (custom made)

sesuai spesifikasi alat yang akan dibuat atau kendali

yang dibutuhkan. Karena kemampuan mikrokontroler

yang tinggi, bentuknya yang kecil, konsumsi daya

yang rendah dan harga yang murah maka

mikrokontroler begitu banyak digunakan mulai dari

mainan anak-anak, perangkat elektronik rumah

tangga, perangkat pendukung otomotif, peralatan

telekomunikasi sampai dengan pengendali robot serta

persenjataan militer.

hal ini memberikan ide bagi penulis untuk

menciptakan suatu alat pengendali motor servo DC

standart dengan berbasis mikrokontroler avr

atmega8535 yang akan direcanakan untuk

pengendalian robot mobil untuk memutarkan roda

depen robot mobil agar dapat berputar ke kanan dan

ke kiri. Dengan batas perputar 180 derajat, ke kanan

90 derajat dan ke kiri 90 derajat.

2. LANDASAN TEORI

Mikrokontroler merupakan suatu komponen

elektronika yang didalamnya terdapat rangkaian

mikroprosesor, memori (RAM/ROM) dan I/O,

rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau

biasa disebut single chip microcomputer. Pada

Mikrokontroler sudah terdapat komponen-komponen

mikroprosesor dengan bus-bus internal yang saling

berhubungan. Komponen-komponen tersebut adalah

RAM, ROM, timer,komponen I/O paralel dan serial,

dan interrupt kontroler.

Adapun keunggulan dari Mikrokontroler

adalah adanya sistem interrupt. Sebagai perangkat

kontrol penyesuaian, mikrokontroler sering disebut

juga untuk menaikkan respon eksternal (interrupt)

pada waktu yang nyata. Perangkat tersebut harus

melakukan hubungan switching cepat, menunda satu

proses ketika adanya respon eksekusi yang lain.

2.1 Mikrokontroler AVR ATMEGA8535

Mikrokontroler AVR memilki arsitektur

RICS 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam

kode 16-bit dan sebagian besar adalah IC

mikrokontroler dengan tegangan rendah, teknologi

terbaru dari PEROM (Programable Erase Read Only

Memory). Alat ini dibuat oleh ATMEL dengan

tingkat ketelitian tinggi.

2.2 Penjelasan Fungsi Pin Mikrokontrtoller

AVR ATMEGA8535

Mikrokontroller ini memiliki 40 konfigurasi

pin seperti digambarkan pada Gambar 2.1. Fungsi

dari tiap-tiap pin dapat dikelompokkan menjadi

sumber tegangan, kristal, kontrol dan input-output.

Disamping itu Mikrokontroler ini dapat

ditambahkan sebuah minimum memori eksternal atau

komponen eksternal lain. Dari kedelapan line dapat

digunakan sebagai suatu unit yang berhubungan ke

perangkat parallel seperti printer, pengubah digital ke

analog, dan sebagainya, atau tiap line dapat

mengoperasikan sendiri ke perangkat single bit

seperti saklar, LED, transistor, solenoid, motor, dan

speker.

Gambar 2.1 .Konfigurasi Kaki IC Mikrokontroler

AVR ATMEGA8535

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki

yang biasa ada pada seri mikrokontroler AVR

Atmega8535 yaitu :

A. Pin 1 sampai 8

Ini adalah port B yang merupakan 8-bit port

I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan memberi

arus 20mA dan dapat mengendalikan display

LED secara langsung. Data Direction Register

port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu

sebelum port B digunakan. Bit – bit DDRB diisi

0 jika ingin memfungsikan pin – pin port B yang

bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika

sebagai output. Pin- pin port B juga memiliki

untuk fungsi -fungsi alternative khusus seperti

yang terdapat dalam table berikut :

Tabel 2.1 Fungsi – fungsi Alternatif port B

Port pin Fungsi Alternatif

PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input

PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input

PB2 AIN0 = analog comperator positif input

PB3 AIN1 = Analog comperator negative input

PB4 SS = SPI slave input

PB5 MOSI = SPI bus master output/ slave input

PB6 MISO = SPI bus master input / slave output

PB7 SCK = SPI bus serial clock

B. Pin 9

Merupakan masukan reset (aktif tinggi), pulsa

transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset

Mikrokontroler ini.

C. Pin 10

Merupakan positif sumber tegangan yang diberi

symbol VCC.

D. Pin 11

Merupakan ground sumber tegangan yang diberi

simbol GND.

E. Pin 12 dan 13 Ini merupakan masukan ke penguat osilator

berpenguat tinggi. Pada Mikrokontroler in

memiliki seluruh rangkaian osilator yang

diperlukan pada serpih yang sama (on chip)

kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan

frekuensi osilator. Karenanya 18 dan 19 sangat

diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal.

Selain itu XTAL 1 dapat juga sebagai input

untuk inverting osilator amplifier dan input ke

rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2

merupakan output dari inverting oscillator

amplifier. Pin ini juga sebagai masukan clock

eksternal. Suatu untuk mengeksekusi instruksi

yang ada di memori. Semakin tinggi nilai

kristalnya, maka semakin cepat mikrokontroler

tersebut.

F. Pin 14 sampai 21

Ini adalah port D yang merupakan 8-bit port

I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan memberi

arus 20mA dan dapat mengendalikan display

LED secara langsung. Data Direction Register

port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu

sebelum port D digunakan. Bit – bit DDRD diisi

0 jika ingin memfungsikan pin – pin port B yang

bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika

sebagai output. Pin- pin port B juga memiliki

untuk fungsi -fungsi alternative khusus seperti

yang terdapat pada Tabel 2.2 :

Tabel 2.2 Funsi – fungsi Alternatif port D

Port Pin Funsi Alternatif

PD1 RDX (UART input line)

PD2 TDX (UART output line)

PD3 INT0 ( external interrupt 0 input )

PD4 INT1 ( external interrupt 1 input )

PD5 OC1B ( Timer / counter1 output

compareB match output)

PD6 OC1A ( Timer / counter1 output

compareA match output)

PD7 ICP ( Timer / counter1 input capture pin)

PD8 OC2 ( Timer / Counter2 output compare

match output)

G. Pin 22 sampai 29

Ini adalah port C yang merupakan 8-bit port

I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

memberi arus 20mA dan dapat mengendalikan

display LED secara langsung. Data Direction

Register port C (DDRC) harus disetting

terlebih dahulu sebelum port C digunakan. Bit

– bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan

pin – pin port C yang bersesuaian sebagai

input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain

itu, dua pin port C (PC6 dan PC7 ) juga

memiliki fungsi alternative sebagai oscillator

untuk timer / counter 2.

H. Pin 30

Merupakan masukan tegangan untuk ADC.

I. Pin 31

Merupakan ground sumber tegangan yang

diberi simbol GND sama dengan pin 11.

J. Pin 32

Adalah AREF yang merupakan masukan

referensi bagi A/D converter. Untuk

operasionalisasi ADC, suatu level tegangan

antara AGDN dan Avcc.

H. Pin 33 sampai 40

Ini adalah port A yang merupakan 8-bit port

I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal

pull-up resistor (dapat diatur per bit ). Output

buffer port A dapat memberi arus 20mA dan

dapat mengendalikan display LED secara

langsung. Data Direction Register port A

(DDRA) harus disetting terlebih dahulu

sebelum port A digunakan. Bit – bit DDRA

diisi 0 jika ingin memfungsikan pin – pin port

A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1

jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin

port A juga merupakan untuk masukan sinyal

analog bagi A/D converter

2.3 Penerima Data Frekuensi Radio [8]

Gambar 2.2 Yishi-1020 (Radio Frekuiensi)

Modul Low power RF seri YS-1020 didesain

untuk sistem pentransmisian data tanpa kabel bagi

professional dalam jarak pendek. Ys-1020

mengadopsi IC Chipeon CC1020RF, bekerja pada

aliran pita frekuensi, penerima dan pentransmisi yang

sudah terintegrasi pada modul. Alat ini langsung

dapat dihubungkan dengan prosesor monolithic, pc,

perangkat RS485, dan komponen UART dengan RS-

232, RS-485 dan UART/TTL port level interface.

Menghubungkan data secara transparan dan desain

untuk menangani temperatur pada banyak aplikasi

industri baik ruangan tertutup atau terbuka.

1. Fitur Utama Produk:

a. Menggunakan Frekuensi pembawa:

433/450/868Mhz atau pilihan lainnya

b. Perangkat penghubung: RS-232/RS-

485/TTL

c. Mendukung banyak saluran komunikasi: 8

saluran, dapat diperluas untuk 16/32 saluran

d. Baud-rate di udara:

1200/2400/4800/9600/19200/38400bps,

Pengiriman data secara transparan: apa yang

telah diterima persis dengan apa yang

dikirim, cocok dengan standarisasi atau

bukan standarisasi protokol pengguna

e. Format penghubung: ketetapan untuk

pengguna 8N1/8E1/801, atau disesuaikan

dengan format penghubung lainnya

f. Pemodulasian: GFSK. Berdasarkan pada

modulasi GFSK, tahan terhadap gangguan

yang besar dan Bit Error Rate yang rendah

g. Half duplex: penggabungan untuk penerima

dan pengirim yang menjadi satu didalam

satu alat, kemampuan merubah dengan

sendirinya untuk menerima dan mengirim

selama 10ms

h. Penggunaan daya yang rendah dan fungsi

terjaga

i. Batas temperatur : -35 derajat celsius sampai

75 derajat celsius (-31 ~ 167 F)

j. Batas kelembaban: 10% ~ 90% kelembaban

relatif tanpa pengembunan

k. Besar hambatan: 50Ω

l. Disahkan dengan EN 300220 dan ARIB

STD-T67

2. Daerah pengaplikasian:

a. Otomatisasi pembaca meteran

b. Sambungan tanpa kabel: POS, PDA

c. Tampilan gambar elektronik tanpa kabel,

tampilan LED

d. Remote Control tanpa kabel, penangkap

situasi lingkungan, sistem telemetri

e. Sistem pengecekan kehadiran, sistem tataan-

antian dan posisi keberadaan batu-bara pada

penambangan batu-bara

3. Spesifikasi

a. Daya untuk RF: ≤10mW/10dBm

b. Arus yang diterima: ≤25mA

c. Arus mengirim: ≤40mA

d. Arus sleep mode: ˂20µA

e. Suplai daya: Tegangan DC 5V atau 3.3V

f. Sensitivitas dalam menerima : -115 dBm

(@9600bps)

-120 dBm

(@1200bps)

g. Ukuran: 47mm x 26mm x 10mm (tanpa

antenna)

h. Jangkauan :

1. ≤0.5m (BER=10-3

@9600bps, saat

antena berada 2 meter diatas permukaan

tanah pada area terbuka)

2. ≤0.8m (BER=10-3

@1200bps, saat

antena berada 2 meter diatas permukaan

tanah pada area terbuka)

2.3 Potensiometer

Potensiometer adalah resistor tiga terminal

dengan sambungan geser yang membentuk pembagi

tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang

digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal

geser), potensiometer berperan sebagai resistor

variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya

digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik

seperti pengendali suara pada penguat. Potensiometer

yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat

digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai

sensor joystick.

Potensiometer jarang digunakan untuk

mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara

langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel

taraf isyarat analog (misalnya pengendali suara pada

peranti audio), dan sebagai pengendali masukan

untuk sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah

peredup lampu menggunakan potensiometer untuk

menendalikan pensakelaran sebuah triac, jadi secara

tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu.

Potensiometer yang digunakan sebagai

pengendali volume kadang-kadang dilengkapi dengan

sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer

membuka sakelar saat penyapu berada pada posisi

terendah.

Gambar 2.3 Potensiometer

Motor servo pada dasarnya adalah motor dc

dengan kualifikasi khusus yang sesuai dengan

aplikasi “sevosing” didalam teknik control. Dalam

kamus Oxfrod istilah “servo” diartikan sebagai “ a

mechanism that control a large mechanism “.tidak

ada sepisi baku yang disepakati untuk menyatakan

bahwa suatu motor dc adalah motor servo. Namun

secara umum dapat difinisikaan bahwa motor harus

memilki kemampuan yang baik dalam mengatasi

perubahan yang cepat dalam posisi dan kecepatan.

Motor servo juga dikehendaki handal dalam

beroperasi dalam lingkup torsi yang berubah -

berubah. Berapa tipe motor yang dijual dengan paket

rangkaian drivernya telah memiliki rangkaia control

kecepatan yang menyatu didalamnya. Putaran motor

tidak lagi berdasarkan tegangan supplay ke motor,

namun berdasarkan tegangan input khusus yang

berfungsi sebagai referensi kecepatan output.

Motor servo merupakan motor yang diatur

dan dikontrol menggunakan pulsa. Motor standard ini

memiliki tiga posisi yaitu posisi 0 derajat, posisi 90

derajat, dan posisi 180 derajat. Poros motor servo

biasanya dihubungkan dengan suatu mekanisme

sehingga dapat membuat / mengontrol pergerakan

roda depan pada sebuah mobil mainan. Pada saat

poros pada posisi 0 dearjat, maka roda mobil mainan

akan bergerakan kekiri, jika posisi poros pada 90

derajat, maka roda depan mobil maianan akan lurus,

sedangkan jika posisi 180 derajat, maka roda depan

mobil akan berbelok kekanan.

Gambar 2.4 Pemberian Pulsa Untuk Perputaran

Motor Servo

Karena ada tiga posisi utama seperti yang

dijelaskan diatas maka dibuatlah secara khusus

mengatur motor srvo tersebut, dengan cara

memberikan pulsa digital dengan lebar yang

berbeda – beda. Jika diberikan pulsa dengan lebar

1.5ms maka motor servo akan berputar 90 derajat,

pulsa dengan 1.75ms akan membuat motor servo

menuju 180 derajat, sedangkan pulsa dengan lebar

1.25ms akan membut motor servo bergerak menuju

0 derajat, motor servo tersebut disebut Motor servo

standard yang memiliki batas, hal ini menyebabkan

poros servo tidak berputar 360 derajat, sedangkan

motor servo continous jika diberi puls 1.25ms akan

berputar CW dan sedangkan jika diberi 1.75ms

maka akan berputar CCW dan juga bila diberi

1,5ms motor servo kan diam tidak bergerak. Pada

dasarnya motor servo continous akan berputar 360

derajat.

Gambar 2.5 Motor Servo

3. PERANCANGAN ALAT

Perancangan sistem alat Pengendali Motor

Servo DC standar jarak jauh dengan berbasis

mikrokontroler. Pada Gambar 3.1, akan dijelaskan

setiap blok rangkaian, di dalamnya terdapat berbagai

macam elemen yaitu Setir, Motor Servo, Display,

Sensor, Transmitter–Receiver Dan Mikrokontroler.

Gambar 3.1 Blok Diagram Pengendali Motor Servo

Dalam diagram pengendali closed loop,

output dari proses (variable control) secara terus

menerus dikendalikan oleh setir. Setir mencuplik

output sistem dan mengubah hasil pengukuran ini

menjadi dalam bentuk sudut

Gambar 3.2 Blok diagram Sistem pengendalian

closed loop

Dispesifikasi pada gambar3.2 R(s) adalah sinyal

masukan , C(s) adalah sinyal keluaran, E(s) adalah

sinyal internal dan G(s) dan H(s) adalah Fungsi alih.

Untuk sinyal masukan R(S) dapat dirumuskan :

Vo = R1.Vcc / Rt

R(s) = Vo

Gambar 3.3 Motor Servo

Pada gambar 3.3 adalah sebauh rangkain

dalam motor servo karena motor servo di dalam ya

adalah motor DC sehingga dapat ditentukan : ea (t)

adalah tegangan armature , yang dianggap sebagai masukan

sistem . sehingga dapat di rumus kan sinyal internal

G(s) adalah

Ea(s) = (Lms + Rm) Ia(s) +Em(s)

Ia(s) = Ea(s) – Em(s) / Lms + Rm

Karena Fluks diasumsikan kostanta. Sehingga Torsi

dapat dirumuskan :

T(s) = Kτ. Ιa(s)

Persamaan akhir diturunkan dari penjumlahan torka –

torka pada amatur motor. Pada gambar momen

inersia J meliputi semua inersia yang dihubungkan

keporos motor, dan B meliputi gesekan udara dan

gesekan bantalan poros dan dirumuskan

T(s) = ( Js2 +

Bs) θ(s)

Penyelesaian persamaan ini untuk sudut poros motor

menghasilkan rumus

θ(s) = T(s) / Js2 +

Bs

C(s) = Θ(s)

Dimana Sensor posisi adalah Fungsi ahli H(s),

resistor dapat mengukur baik tranlasi maupun rotasi,

R1 adalah fungsi dari posisi, Persamaan yang didapat

diaplikasikan untuk pengukuran posisi lateral atau

sudut, dan melalui cara pembagi tegangan

Vo = R1 .Vcc / RT

e(t) = Vo Dengan e(t) = adalah keluaran sensor .E adalah

tegangan dc yang diberikan, dan R1(t) adalah

perbandingan dengan perpindahan. Secara normal,

resistasi R1 adalah Fungsi linear terhadap perpindahan

, karena itu e(t) berbanding langsung dengan

perpindahan

e(t) = kΘ Θ(t)

H(s) = e(t)

persamaan gambar 3.2 dapat dirumuskan :

C(s) = G(s)R(s) – G(s)C(s)H(s)

Sehingga didapat persamaan:

C(s) = G(s)R(s) / 1+ G(s)H(s)

3.1 Rangkaian Mikrokontroler

Rangkaian mikrokontroler merupakan blok

kendali dari alat, karena seluruh proses input dan

outputnya dilakukan pada blok rangkaian ini. Untuk

lebih jelasnya blok rangkaian lengkap dari

mikrokontroler ATM8535. Blok mikrokontroler ini

berfungsi sebagai pengaturan kerja alat agar dapat

bekerja secara sistematis. Hasil keluaran dari blok

setir dikirim ke mikrokontroler untuk diproses,

setelah proses, mikrokontroler mengirimkan data ke

blok keluaran untuk mengaktifkan blok keluaran

tersebut. Pada perancangan alat ini digunakan

PortC, PortA, PortD dan PortB. Untuk lebih jelasnya

penggunaan Port mikrokontroller terlihat seperti

Tabel 3.1 dan Tabel 3.2

Gambar blok rangkaian mokrokontroler

ATM8535 dapat diperlihatkan pada Gambar 3.4

Gambar 3.4. Rangkaian Mikrokontroler AVR

ATmega8535

Tabel 3.1 Penggunaan Port Mikrokontroller 1

Port Input/Outpu

t

Interfac

e

PortC.0 Output Seven

Segment

PortD.

0 –

PortD.

1

Input / Output TX – RX

PortA.

0

Input Setir

Tabel 3.2 Penggunaan Port Mikrokontroller 2

Port Input/Outp

ut

Interface

PortC.

7

Output Motor

Servo

PortD.

0 –

PortD.

1

Output TX – RX

PortA.

7

Input Photensiom

ter

3.2 Rangkaian Transmiter dan Receiver

Pada rangkian ini berfungsi untuk mengirim

dan menerima data dari hasil pergerakan setir maupun

data masukan dari sensor yang membaca pergerakan

motor servo. Setelah rangkaian transmitter dan

receiver menerima data, kemudian data tersebut

diproses oleh rangkaian blok kendali

(mikrokontroler).

Pada Gambar 3.3 dapat dilihat bentuk

rangkaian transmiter dan receiver (RF Yishi 1020)

yang dihubungkan dengan rangkaian mikrokontroler..

Gambar 3.5 Rangkaian Transmitter dan Receiver

3.3 Rangkaian Display Seven Segment Rangkaian seven segment ini berfungsi

untuk menampilkan hasil derajat perputaran motor

servo dan perputaran setir. pada PortC.0 Sampai

PortC.7 mikrokontroller digunakan sebagai penampil

elektronik dengan menggunakan seven-segment.

Seven-segment yang digunakan adalah seven-segment

Common Anoda. Selain untuk menghemat

penggunaan Port pada mikrokontroller, dengan

menggunakan IC 4543B. IC jenis ini berfungsi

sebagai dekoder data biner menjadi data desimal dan

cocok dengan seven-segment CA (common anoda).

Sebagai contoh, jika kita hendak membuat program

dengan menggunakan seven-segment sebagai output

maka yang pertama kita tahu adalah satu Port habis

hanya untuk satu seven-segment, hal ini akan

menghabiskan Port apabila menggunakan seven-

segment lebih dari 2 atau 4 seven segment. Kemudian

data juga harus dikonversikan dalam bentuk

hexadecimal agar seven-segment menampilkan data

yang diinginkan. Konversi data pada seven-segment

Gambar 3.6 Rangkaian Seven Segment

3.4 Rangkaian Sensor

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor

Rangkaian sensor ini digunakan sebagai

pembaca besarnya sudut pergerakan motor servo.

Sensor ini akan membaca pada saat motor servo

berputar. Sesuai dengan putaran yang dihasilkan oleh

potensiometer. Pada rangkaian sensor ini

digabungkan dengan ADC internal yang dimilki oleh

Mikrokontroller ATM8535. Dengan dasar pembagi

tegangan sistem sensor ini menggunakan masukan

ADC channel 0 pada PortA. Sehingga rangkaian

sensor dapat dirumuskan sebagai berikut.

3.5 Rangkaian Motor servo

Motor servo terhubung pada PortC.0 pada

rangkaian mikrokontroler. Motor servo mempunyai

tiga masukan yaitu input, Vcc. Ground. Jika

mikrokontroller di berikan logika 1 ( high) pada salah

satu inputan motor servo maka motor servo tidak

berkerja sedangkan jika mikrokontroler diberikan

logika 0 (low) maka servo berkerja sesuai fungsi yang

dibutuhkan oleh motor servo seperti yang terlihat

pada Ganbar 3.4.

Gambar 3.8 Rangkaian Motor Servo

3.6 Rangkaian Pengendali (Setir)

Rangkaian pengendali digunakan sebagai

kendali pergerakan motor servo yang dilakukan

secara manual dengan potensiometer yang berupa

setir. Pada rangkaian ini potensiometer digabungkan

dengan menggunakan ADC internal yang dimilki

oleh Mikrokontroller ATM8535 dengan fitur PWM

yang juga dimiliki oleh mikrokontroler. Dengan dasar

pembagi tegangan sistem control ini menggunakan

masukan ADC channel 7 pada PortA. Pada dasarnya

potensiometer adalah pembagi tegangan yang

bervariasi dan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Dimana keluaran pada setir (potensiometer) ini di

hubungkan ke ADC. Karena mikrokontroler hanya

memiliki masukan berupa data-data digital.

Analog to digital Converter yang digunakan

sudah dibangun pada IC mikrokontroler

ATMega8535. ADC adalah sebuah interface yang

dapat mengubah tegangan analog menjadi pulsa

digital. Pada ADC 8 bit, rentang output yang

dihasilkan adalah 2 pangkat 8 = 256. Tentunya ADC

10bit yang dibangun pada mikrokontroler AVR

ATMega8535 ini lebih besar lagi yaitu 2 pangkat 10

= 1024. Adapun rumus untuk menentukan hasil

konversi ADC adalah sebagai berikut:

Konversi_ADC = (vin/vref)*1024 =

Dimana : Vin = Tegangan input

Vref =TeganganRefernsi

(= VCC)

Gambar 3.10 memperlihatkan gambar rangkaian

pengendali (Setir)

Gambar 3.9 Rangkaian Pengendali Motor Servo.

3.7 Perancangan Program Dengan Diagram

Alur

Pada pembuatan alat pengendali motor servo

dengan jarak jauh Untuk itu dibutuhkan program

untuk mengendalikan semua proses kerja dari alat.

Untuk memudahkan pembuatan program diperlukan

flowchart. Flowchart dari pembuatan program alat ini

dapat dilihat pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Flowchat pengendali motor servo dc

standart

Pada gambar 3.11 bagaimana alat pengendali

motor servo itu berkerja yaitu:

1.Pada kondisi awal setir dalam kondisi diam.

apa bila setir digerakan atau diputar kekiri

ataau kekanan . pontensiometer berputar

mengikuti setir memberikan data masukan

ke mikrokontroler (1) data diproses

dikirimkan melalui transmitter (TX)

modul 1.

2. penerima (RX) pada modul 2 menerima

data dari transmitter (TX) pada modul 1

kemudian data masuk ke mikrokontroler 2

lalu diproses untuk menggerkan motor.

setelah motor berputar kekiri atau

kekanan yang diikuti oleh piringan dan

potensiometer setelah itu pergerakan dari

potensiometer memberikan data ke

mikrokontroler 2 untuk diproses lalu

dikirimkan oleh pengirim (TX) pada

modul 2

3.Setalah data yang dikirmkan dari transmitter

(TX) modul 2 diterima oleh penerima

(RX) pada modul 1 lalu data diproses oleh

mikrokontroler (1) yang dikeluarkan

dalam bentuk display dari hasil perputaran

piringan yang berupa angka.

3.9 Rangkaian Catu Daya regulator 7805

Gambar 3.11 Catu Daya dengan Regulator LM 7805

Gambar dari rangkaian catu daya dapat

dilihat pada Gambar 3.10, Rangkaian Catu Daya ini

berfungsi sebagai penyuplai tegangan DC sebesar 5V.

Tegangan ini digunakan untuk alat pengendali motor

servo karena pada setiap blok rangkaian

membutuhkan tegangan DC 5V.

Pada Gambar 3.10 arus yang keluar pada IC

regulator sebesar 1 Ampere dan tegangan yang keluar

sebesar 5V. Rangkaian catu daya ini menggunakan 2

buah dioda silicon. Sehingga tegangan minimal

masukan Ic legulaor adalah sebagai berikut:

Vmin = Tegangan minimal menurut data sheet

Vmin = tegangan minimal pada inputan 7805 +

tegangan dalam diode

Sedangkan untuk Vpeak adalah

Vrms = Voutput Trafo= 12Volt

Sehingga :

Vp = Vrms √2 - Vd

Dan tegangan ripple-nya didapat

sebagai berikut :

Vrippel = Vp - Vmin

Sehingga dapat digambarkan gelombang keluaran

setelah melewati kapasitor sebagai berikut :

Gambar 3.12 Gelombang

Karena menggunakan full wave rectifier, maka

dihasilakan dua gelombang dalam satu priode dengan

nilai T

Jadi nilai :

T = 1/2f ; f adalah

frekuensi tegangan PLN

Sehingga :

Arc sin atau sin-1

( Vmin / Vrms ) = tx

Tx = tx / 90o x (T / 2)

Maka waktu yang dibutuhkan kapasitor

untuk mengosongkan muatan sampai dengan 7,5 volt

adalah selama :

t = T / 2 + Tx

Sehingga dapat dicari :

Vmin = Vp e –t/RC

; R pada output = V/I

Jadi kapasitor yang harus digunakan untuk rangkaian

catu daya diatas agar mendapat hasil yang lebih

bagus.

4. ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

Dalam pembuatan alat ini membutuhkan

suatu pengujian, dimana pada pengujian tersebut akan

memperhatikan suatu akurasi data yang cukup akurat

untuk dijadikan pedoman perhitungan.

4.1 Pengujian Dilakukan Pada Berapa Blok

Diagram

Agar lebih memudahkan pengujiannya maka

akan dibahas masing-masing blok. Adapun blok-blok

yang akan diuji adalah :

Pengujian dan Pengukuran Rangkaian Catu Daya

Pengujian dan Pengukuran Rangkaian Sensor

Pengujian Bentuk Gelombang Reset

Pengujian dan Analisa Motor Servo

Pengujian dan pengukuran pada Setir

Untuk pengambilan data dilakukan dalam

beberapa tahap yaitu pengamatan tegangan,

pengamatan arus, dan pengamatan logika pada output

IC digital dan IC programnya. Sumber listrik selalu

dalam keadaan ON.

Alat ukur yang dipakai :

Osiloskop

Multimeter AC dan DC

Tachometer

4.2 Pengujian dan Pengukuran Rangkaian

Catu Daya

Pengujian dan Pengukuran Rangkaian Catu

daya bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan

pada Catu daya.

1. Alat yang digunakan dalam pengukuran

Multimeter.

2. Langkah Pengukuran

1. Multimeter difungsikan sebagai

pengukur tegangan

2. Menghubungkan multimeter seperti

3. Mencatat hasil pengukuran yang

diperoleh.

Gambar 4.1 : Langkah Pengukuran Rangkaian

Catu Daya

Hasil pengujian:

Tabel 4.1 Hasil pengukuran Rangkaian Catu Daya

5 v

Pengukuran Tegangan output

1 4,97 v (DC)

2 4,95 v (DC)

3 4,95 v (DC)

4 4,97 v (DC)

5 4,96 v (DC)

Rata-rata 4,96 v (DC)

Seperti yang telah kita ketahui, catu daya

berfungsi sebagai penyedia sumber tegangan bagi

seluruh sistem rangkaian yang di pakai. Pada

perancangan ini menggunakan 1 buah catu daya yang

di butuhkan, yaitu tegangan keluaran 5 v untuk

rangkaian minimum mikrokontroler, motor servo dan

prangkat lainya. Pengujian dan analisa pada

rangkaian cata daya bertujuan untuk memastikan

kestabilan daya yang di sediakan oleh catu daya. Alat

yang digunakan dalam pengukuran ini menggunakan

AVO Meter.

Tegangan keluaran rangkaian catu daya yang

digunakan untuk sistem minimum mikrokontroler dan

motor servo ialah 5V DC, sehingga hasil pengukuran

haruslah sama atau setidaknya mendekati, karena jika

tidak kemungkinan besar alat tidak dapat bekerja

apalagi jika tegangan output melebihi 5V DC maka

kemungkinan besar mengakibatkan kerusakan pada

mikrokontroler yang digunakan. Pada motor servo

tegangan yang dibutuhkan 4,5 sampai 6 lebih dari

maka kemungkinan motor akan rusak pada tabel 4.1.

Melihat hasil pengukuran dapat ditarik

kesimpulan bahwa tegangan keluaran catu

daya untuk rangkaian minimum

mikrokontroler dan motor servo sudah

memadai dan cukup stabil yaitu bekisar pada

4,96 VDC, meskipun pengukuran dilakukan

berulang kali, Menghubungkan alat ukur

pada gambar 4.1.

3 Analisa

Dari percobaan di atas dapat dianalisa yaitu :

Pada saat listrik on tegangan pada

input adalah 12 Volt dan pada output 4,96

Volt. Dari analisa didapat bahwa regulator

7805 mampu menurunkan tegangan dari 12

Volt ke 4,96 Volt DC dengan stabil.

4.3 Pengujian dan Pengukuran Rangkaian

Sensor

1 Tujuan

Tujuan Pengujian dan Pengukuran

Rangkaian Sensor adalah untuk mengetahui

besarnya tegangan dalam motor berputar .

2 Alat yang digunakan

- Multimeter

3 Langkah Pengukuran

1. Menghubungkan alat ukur pada

rangkaian seperti di bawah ini :

Gambar 4.2 Langkah pengukuran Rangkaian

Sensor

3. Dengan memutar setir untuk

menggerakkan motor servo yang akan

dibaca derajatnya oleh sensor

pontensiometer, kemudian lakukan

pengukuran pada tegangan keluaran

pada potensiometer Data hasil

pengukuran dapat dilihat pada Tabel

4.2. dan tabel 4.3.

1 3

2

V V

GNDIN OUT

78L05 VCC

100 nF

LED

1K

1000 uf/16v

IN4002

IN4002

1000 uf/16V

9V

9V

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Rangkaian Sensor

pada putaran motor servo 00 sampai 90

0

N0

Sudut

putaran

motor servo

Dalam

derajat

Tegangan Output

Potensiometer

(volt)

1 0 1,20 V

2 10 1,29 V

3 20 1,37 V

4 30 1.51 V

5 40 1,65 V

6 50 1,80 V

7 60 1,85 V

8 70 2,03 V

9 80 2,14 V

10 90 2,25 V

Sehingga dapat digambarkan grafik dari

hasil table 4.2

Gambar 4.3 Grafik Pengukuran Rangkaian Sensor

pada putaran motor servo kekanan

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Rangkaian Sensor

pada putaran motor servo 00 sampai -90

0

No

Sudut putaran motor

servo

derajat

Tegangan Output

potensiometer

1 0 1,20

2 -10 1,16v

3 -20 0,94V

4 -30 0,79V

5 -40 0,68V

6 -50 0,53V

7 -60 0,40V

8 -70 0,30V

9 -80 0,18V

10 -90 0V

Sehingga dapat digambarkan grafik dari hasil

table 4.3

Gambar 4.4 Grafik Pengukuran Rangkaian Sensor

pada putaran motor servo kekiri

4 Analisa

Dari hasil percobaan di atas dapat dianalisa

beberapa hal yaitu :

Pada pengambilan data rangkaian

sensor putaran motor servo dari 00

sampai

dengan 900, didapat kenaikan tegangan pada

output potensiometer sebesar ± 0.15 volt per

sepuluh derajat.

Pada pengambilan data rangkaian

sensor putaran motor servo dari 00

sampai

dengan -900, didapat penurunan tegangan

pada output potensiometer sebesar ± 0.15

volt per sepuluh derajat

4.4 Pengujian Bentuk Gelombang Reset.

Tujuan :

Untuk Mengamati atau mengetahui

lamanya waktu reset yang dibutuhkan oleh

mikrokontroler.

Jalan percobaan :

Kabel probe osiloskop dihubungkan diantara

kapasitor dan resistor pada rangkaian reset

mikrokontroler.

Gambar 4.5 : Pengujian Bentuk Gelombang Reset

Hasil pengamatan : Dari hasil pengamatan

didapat bahwa lamanya waktu reset pada

mikrokontroler adalah 0,0940 s.

Gambar 4.6. Hasil pengujian bentuk gelombang

reset

Analisa : Dari hasil pengamatan dapat

diambil kesimpulan bahwa pada saat

power dihidupkan maka mikrokontroler

akan mendapat reset dengan waktu

selama 0,0940 s.

4.5 Pengujian dan Analisa Rangkaian Motor

Servo

1 Tujuan

Tujuan Pengujian dan Analisa

Rangkaian Motor Servo adalah untuk

mengetahui besarnya tegangan dalam

kondisi Mikrokontroler mengirimkan data

pada motor servo.

2 Alat yang digunakan

- Osiloskop

3 Langkah pengukuran

1. Menghubungkan alat ukur pada

rangkaian seperti di bawah ini :

Gambar 4.7 Langkah pengukuran Rangkaian Motor

Servo

2. Dengan melakukan pengujian dan

analisa, kemudian melakukan

pengukuran tegangan dalam kondisi

mikrokontroler mengirimkan data motor

servo dan hasil pengukuran kecepatan

dalam perputaran rpm dengan kondisi

pemberian pulsa low 18 ms. Terlihat

pada table 4.4

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Rangkaian Motor

Servo

4 Analisa

Dari hasil percobaan di atas dapat dianalisa

beberapa hal yaitu :

1) Bahwa pulsa yang diterima oleh motor

servo sesuai yang terprogram dalam

mikrokontroler.

2) Dengan melakukan analisa rangkaian

motor servo menggunakan osciloscop

terlihat bahwa pulsa yang diterima oleh

motor servo terlihat seperti dibawah ini

NO Tegangan

Vcc

Tegangan

Output

(Vo)

Lebar

pulsa

low

Lebar

pulsa

high

rpm

1 5V 0.24V 18

ms

1

ms 49,5

2 5V 0,27V 18

ms

1,3

ms 43,7

3 5V 0.27V 18

ms

1,4

ms 0

4 5V 0.30V 18

ms

1,5

ms 45

5 5V 0.38V 18

ms

2

ms 48,5

Gambar 4.9 Hasil pengujian data motor servo

3) Setelah dilakukan pengoperasian

ternyata motor servo bekerja sesuai

dengan yang diharapkan.

4) Motor servo akan berkerja bila diberi

pulsa

5) Dari hasil gambar grafik 4.4 pada saat

pulsa 1.4ms motor servo akan berhenti

dan pada saat diberi lebar pulsa high 1

ms motor servo akan bergerak semakin

cepat dan apabila diberi lebar pulsa

1.3ms akan berputar semakin lambat.

4.6 Pengujian dan Pengukuran Pada Setir

1 Tujuan

Tujuan Pengujian dan Pengukuran

Rangkaian Sensor adalah untuk mengetahui

besarnya tegangan dalam motor berputar .

2 Alat yang digunakan

- Multimeter

3 Langkah Pengukuran

1. Menghubungkan alat ukur pada

rangkaian seperti di bawah ini :

Gambar 4.10 Langkah pengukuran Rangkaian Setir

2. Dengan memutar setir untuk

menggerakkan motor servo yang akan

dibaca derajatnya, kemudian lakukan

pengukuran pada tegangan keluaran

pada potensiometer. Data hasil

pengukuran ada pada Tabel 4.6

Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Rangkaian setir dan

sudut pada setir dengan sudut motor -900 sampai

00

NO

Sudut

Putaran

Motor

(dalam

derajat)

Sudut

putaran

Stir

(dalam

derajat)

Tegangan

Output

Potensiometer

(volt)

1 -90 -90 0

2 -80 -60 0.50

3 -70 -50 0.57

4 -60 0 0.65

5 -50 10 0.74

6 -40 12 0.81

7 -30 14 0.88

8 -20 20 1.0

9 -10 30 1.13

10 0 33 1.17

Sehingga dapat digambarkan grafik dari

hasil tabel 4.6 ;

Gambar 4.11 Grafik dari pengukuran

rangkaian setir untuk putaran kekiri

Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Rangkaian setir dan

sudut pada setir dengan sudut motor 00

sampai 900

NO

Sudut

Putaran

Motor

(dalam

derajat)

Sudut

putaran

Stir

(dalam

derajat)

Tegangan

Output

Potensiometer

(volt)

1 0 33 1,17

2 10 35 1,28

3 20 45 1,36

4 30 50 1,40

5 40 65 1,50

6 50 80 1,65

7 60 90 1,80

8 70 - 1,98

9 80 - 2,10

10 90 - 2,21

Sehingga dapat digambarkan grafik dari

hasil tabel 4.7

Gambar 4.12 Grafik dari pengukuran

rangkaian setir kekanan

Analisa

Pada analisa diatas didapat yang berbeda

sudut antara setir dengan sudut motor servo,

dikarenakan potensiometer tahanannya selalu

berubah bila terkena panas bila kita tidak

mengubahnya. Semakin besar sudut maka

tegangannya makin bertambah dan semakin kecil

sudut maka semakin kecil tegangan.

5. Kesimpulan Berdasarkan pengujian dan analisa yang

dilakukan, dapat disimpulkan bahwa perancangan dan

pembuatan alat pengendali motor servo DC standart

berbasis mikrokontroler AVR ATMega8535

berfungsi dengan baik, namun masih terdapat

beberapa kekurangan yang diantaranya ketepatan

perputaran antara setir dengan motor. Untuk jarak

maksimal reciver menerima sinyal dari transmitter

kurang lebih 90 meter, dikarena sinyal semakin jauh

semakin lemah dan mungkin karena tidak

singkronnya pada alat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Lingga Wardhana, Belajar Sendiri Mikrokontroler

AVR seri ATM8535 (simulasi, hardware, dan

aplikasi ),Edisi Pertama, Andi Yogyakarta, 2006

2. Endra Pitowarno, ROBOTIKA Desain , Kontrol,

dan Kecerdasan buatan, Edisi pertama, Andi

Yogyakarta, 2006.

3. Moh. Ibnu Malik, ST, Membuat Robot dengan

Mikrokontroller PIC 16f84, Edisi

Pertama , Gava Media, Yokyakarta, 2006.

4. Malavino Hanapi Gunawan , Prinsip – prinsip

Elektronika, Erlangga

5. Wasito S, Vademakum Elektronik, Andi Yogya,

Yogyakarta, 1992.

6. Wasito S, Data sheet 1 Data IC liner, TTL dan

CMOS, ( kumpulan data komponen elektronik),

Alex Media Komputindo. Jakarta,1992.

7. Charles L. Philips dan Royce D, Harbor, Dasar –

Dasar Sistem Kontrol 1996 Prentice Hall

8. WWW.Societyofrobots.COM

9. www.Yishi.net.cn

10. www.alldatasheet.com

11. www.prasimax.com