laporan akhir mekatronika kelompok xx

LAPORAN AKHIR

PRAKTIKUM MEKATRONIKA TAHUN 2015/2016

Oleh :

KELOMPOK : XX

ANGGOTA :

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG, 2015

1. ARDIANTO NUGROHO 1310912024

2. HADI SETIAWAN 1310911068

3. HANDIKA SANDRIA 1310911080

4. RAHMAT FAJAR 1310912042

5. RANDI ICHWANUL F 1310912029

6. TRISNA MISWAR 1310911074

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN AKHIR

PRAKTIKUM MEKATRONIKA

TAHUN 2015/2016

Oleh :

KELOMPOK XX

Anggota :

1. ARDIANTO NUGROHO 1310912024

2. HADI SETIAWAN 1310911068

3. HANDIKA SANDRIA 1310911080

4. RAHMAT FAJAR 1310912042

5. RANDI ICHWANUL F 1310912029

6. TRISNA MISWAR 1310911074

Padang, 13 Desember 2015

Koordinator Asisten

ADNEL MASRUL

Koordinator Praktikum

YODI ADITYATAMA

Mercy Dawn

Typewritten text

4

i

Abstrak

Mekatronika merupakan mata kuliah yang mempelajari tentang interaksi

yang sinergis antara disiplin ilmu mekanika, elektronika, dan sistem kontrol dalam

perancangan suatu produk secara otomasi untuk meringankan pekerjaan manusia.

Pada praktikum mekatronika ini diharapkan mahasiswa dapat menjadikannya

sarana untuk mempermudah memahami dasar-dasar ilmu mekatronika yang telah

dipelajari selama masa perkuliahan. Setelah praktikum mahasiswa membuat

laporan akhir yang merupakan cara untuk mengetahui apakah mereka sudah

memahami ilmu mekatronika dan diharapkan bagi yang membaca laporan ini

mendapatkan ilmu yang bermanfaat.

ii

KATA PENGANTAR

Puji beserta syukur kami ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah memberikan rahmat serta karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan

Laporan Akhir Praktikum Mekatronika di Laboratorium Mekatronika dan

Otomasi Produksi.

Ilmu yang mapan sangat diperlukan dalam menghadapi dunia teknologi

yang terus berkembang dari waktu ke waktu. Mapan dalam artian ilmu yang kita

miliki tidak hanya kita mengerti, namun benar-benar kita kuasai dan kita pahami.

Untuk menguasai dan mememhami ilmu tersebut pembelajaran teori pada saat

kuliah saja tidaklah cukup. Diperlukan sebuah media tempat pempraktekkan teori-

teori tersebut pada dunia nyata. Maka dari itu dibutuhkan praktikum mekatronika

ini sebagai sarana utama mahasiswa agar lebih memahami dan mendalami teori-

teori yang diberikan dalam mata kuliah Mekatronika.

Penyusunan dan pelaksanaan laporan ini tidak mungkin berhasil tanpa

bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami ingin

menyampaikan terima kasih kepada :

1. Orang Tua yang telah memberi dukungan hingga kami dapat

menyelesaikan Laporan Akhir ini.

2. Bapak Zulkifli Amin selaku Kepala Laboratorium Mekatronika dan

Otomasi Produksi.

3. Bapak Dr. Ing Agus Susanto, dan Bapak Firman Ridwan, Ph.D yang telah

memberikan pengetahuan dasar pada perkuliahan Mekatronika.

4. Adnel Masrul selaku Koordinator Asisten dan Yodi Adityatama selaku

Koordinator Praktikum

5. Muhammad Akbar selaku Asisten Laporan Akhir Praktikum.

6. Seluruh asisten Laboratorium Mekatronika dan Otomasi Produksi..

iii

7. Rekan-rekan kelompok XX jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

saran dan bantuannya, serta semua pihak yang membantu kami baik secara

langsung maupun tidak langsung.

Semoga laporan akhir ini dapat diterima dan memberikan manfaat bagi

yang membaca.

Padang, 4 Desember 2015

Penulis

Kelompok XX

iv

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK ...................................................................................................... i

KATA PENGANTAR .................................................................................... ii

DAFTAR ISI................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL .......................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xviii

PEMBATAS M0

1. Tujuan ........................................................................................... 1

2. Teori Dasar .................................................................................... 1

2.1 Mekatronika dan Sistem Mekatronika .............................. 1

2.2 Sensor................................................................................ 4

2.3 Kontroller .......................................................................... 8

2.4 Sinyal ............................................................................... 10

2.5 Aktuator ........................................................................... 11

2.6 Sistem bilangan dan konversinya..................................... 12

LAMPIRAN.................................................................................................. 16

PEMBATAS M1

1.1 Tujuan ........................................................................................ 17

1.2 Teori Dasar ................................................................................ 17

1.2.1 Jenis Komponen Elektronik ........................................ 18

1.2.1.1 Resistor ........................................................... 18

1.2.1.1.1 Resistor tetap................................... 18

1.2.1.1.2 Resistor variabel.............................. 19

1.2.1.1.2.1 Potensiometer................... 19

1.2.1.1.2.2 Trimpot............................. 20

1.2.1.2 Dioda .............................................................. 23

1.2.1.2.1 Dioda Penyearah/Hubungan

(Rectifier) .......................................... 24

v

1.2.1.2.2 Dioda zener ..................................... 24

1.2.1.2.3 Dioda Emisi Cahaya (Light

Emiting Diode)................................... 25

1.2.1.2.4 Dioda Cahaya (Photo-Diode).......... 26

1.2.1.3 Transistor ....................................................... 26

1.2.1.3.1 Transistor unipolar .......................... 27

1.2.1.3.2 Transistor bipolar ............................ 28

1.2.1.4 Kapasitor ........................................................ 29

1.2.1.4.1 Seri .................................................. 29

1.2.1.4.2 Paralel.............................................. 30

1.2.1.4.3 Kapasitor tetap ................................ 30

1.2.1.4.4 Kapasitor tidak tetap ....................... 31

1.2.1.4.5 Kapasitor trimpot ............................ 32

1.2.1.4.6 Variable capasitor (varco) .............. 33

1.2.1.5 Transformator (trafo) ..................................... 33

1.2.1.6 Relay .............................................................. 36

1.2.1.7 Swicth............................................................. 36

1.2.1.8 Menghitung nilai hambatan pada rangkaian .. 38

1.2.1.9 Menghitung nilai resistansi resistor ............... 39

1.2.1.10 Rangkaian Penyearah ................................... 40

1.2.1.10.1 Penyearah setengah gelombang .... 40

1.2.1.10.2 Penyearah gelombang penuh ........ 41

1.2.1.10.3 Jembatan dioda.............................. 42

1.3 Metodologi .................................................................................. 43

1.3.1 Skema alat ..................................................................... 43

1.3.2 Prosedur Percobaan....................................................... 43

1.4 Data Dan Pembahasan.............................................................. 43

1.4.1 Komponen Switch......................................................... 43

1.4.2 Komponen Dioda .......................................................... 44

1.4.3 Rangkaian Seri Paralel .................................................. 44

1.4.4 Rangkaian denga switch berbeda .................................. 44

1.4.5 Relay ............................................................................. 44

vi

1.4.6 Trafo.............................................................................. 44

1.5 Penutup ....................................................................................... 45

1.5.1 Kesimpulan ................................................................... 45

1.5.2 Saran.............................................................................. 45

LAMPIRAN.................................................................................................. 46

PEMBATAS M2

2.1 Tujuan ......................................................................................... 49

2.2 Teori Dasar ................................................................................. 49

2.2.1 Pengertian Motor Dan Motor Listrik ............................ 49

2.2.2 Prinsip Kerja ................................................................. 49

2.2.3 Jenis Motor Listrik ........................................................ 50

2.2.4 Aplikasi Motor-Motor Listrik ....................................... 72

2.2.5 Rangkaian Driver Motor ............................................... 73

2.2.6 Karakteristik Masing-Masing Motor Listrik ................. 74

2.3 Metodologi Percobaan ............................................................... 76

2.3.1 Skema Alat .................................................................... 76

2.3.2 Prosedur Percobaan....................................................... 76

2.4 Pengamatan Dan Analisa ......................................................... 78

2.4.1 Pengamatan ................................................................... 78

2.4.2 Analisa .......................................................................... 79

2.5 Penutup ....................................................................................... 80

2.5.1 Kesimpulan ................................................................... 80

2.5.2 Saran.............................................................................. 80

LAMPIRAN.................................................................................................. 81

PEMBATAS M3

3.1 Tujuan ......................................................................................... 83

3.2 Teori Dasar ................................................................................. 83

3.2.1 Pengertian Operational Amplifier ................................. 83

3.2.2 Jenis – Jenis Amplifier .................................................. 87

vii

3.2.3 Berikut Adalah Salah Satu Contoh Dari Jenis-Jenis Op-

Amp............................................................................... 92

3.2.4 Contoh Aplikasi Operational Amplifier Dalam Kehidupan

Sehari-Hari. ................................................................... 93

3.3 Metodologi ................................................................................. 94

3.3.1 Skema Alat .................................................................... 94

3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier..................................... 94

3.3.3 Percobaan Non-Inverting Amplifier .............................. 95

3.3.4 Percobaan Summing Amplifier ...................................... 96

3.4 Data Dan Pembahasan.............................................................. 96

3.4.1 Perhitungan ................................................................... 96

3.5 Penutup ...................................................................................... 99

3.5.1 Kesimpulan ................................................................... 99

3.5.2 Saran.............................................................................. 99

PEMBATAS M4

4.1 Tujuan ........................................................................................ 100

4.2 Teori Dasar ................................................................................ 100

4.2.1 Defenisi Mikrokontroller ............................................. 100

4.2.2 Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroller ......... 101

4.2.2.1 Jenis-Jenis Mikrokontroller........................... 101

4.2.2.2 Bagian-Bagian Mikrokontroller .................... 104

4.2.3 Mikrokontroller AT89S51 ........................................... 112

4.2.3.1 Fitur Mikrokontroller AT89S51.................... 112

4.2.3.2 Rangkaian Minimum..................................... 115

4.2.3.3 Aplikasi ......................................................... 118

4.2.4 Arduino ........................................................................ 127

4.2.4.1 Fitur Ardunio................................................. 127

4.2.4.2 Rangkaian Minimum Arduino ...................... 129

4.2.4.3 Aplikasi Arduino UNO ................................. 130

4.2.5 Interface ....................................................................... 131

4.2.5.1 Definisi Interface .......................................... 131

viii

4.2.5.2 Jenis-JenisInterface ....................................... 132

4.2.5.3 Jenis-Jenis Port pada Komputer .................... 133

4.3 Metodologi Percobaan .............................................................. 137

4.3.1 Skema Alat ................................................................... 137

4.3.2 Prosedur Percobaan...................................................... 137

4.4 Data dan Pembahasan .............................................................. 138

4.4.1 Data .............................................................................. 138

4.4.2 Pembahasan.................................................................. 139

4.5 Penutup ...................................................................................... 140

4.5.1 Kesimpulan .................................................................. 140

4.5.2 Saran............................................................................. 141

LAMPIRAN................................................................................................. 142

PEMBATAS M5

5.1 Tujuan Praktikum ..................................................................... 153

5.2 Teori Dasar ................................................................................. 153

5.2.1 Rangkaian Logika ........................................................ 153

5.2.2 Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet –nya..... 158

5.2.3 Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler ........... 161

5.2.4 PLC .............................................................................. 164

5.2.4.1 Pengertian PLC ............................................. 164

5.2.4.2 Konstruksi PLC............................................ 164

5.2.4.3 Jenis-Jenis PLC ............................................ 167

5.2.5 Konstruksi PLC CPM1A ............................................. 169

5.2.6 Instruksi Dasar PLC ..................................................... 171

5.2.7 Diagram Ladder dari Instruksi Logika ......................... 172

5.3 Metodologi .................................................................................. 176

5.3.1 Skema Alat ................................................................... 176

5.3.2 Prosedur Percobaan...................................................... 177

5.4 Data dan Pembahasan ............................................................... 177

5.4.1 Data .............................................................................. 177

5.4.2 Pembahasan.................................................................. 180

ix

5.5 Penutup ....................................................................................... 181

5.5.1 Kesimpulan .................................................................. 181

5.5.2 Saran............................................................................. 181

LAMPIRAN................................................................................................. 182

DAFTAR PUSTAK

LAMPIRAN

Lampiran 1: Lembar Asistensi

x

DAFTAR TABEL

Tabel M0.2.6.1 Sistem bilangan...................................................................... 15

Tabel M2.2.2.3.1 Beda Motor Stepper dengan Motor DC.............................. 61

Tabel M2.2.2.3.2 Langkah Full Step............................................................... 64

Tabel M2.2.2.3.3 Langkah Half Step .............................................................. 65

Tabel M2.2.2.3.4 Mode Switching A.............................................................. 66

Tabel M2.2.2.3.5 Mode Switching B .............................................................. 67

Tabel M2.2.2.3.6 Mode Switching C .............................................................. 67

Tabel M2.2.2.3.7 Pola yang Dipakai untuk Modul yaitu Switching B ........... 68

Tabel M3.3.3.2.1 Percobaaan Inverting Amplifier .......................................... 95

Tabel M3.3.3.3.1 Percobaan Non-Inverting Amplifier ................................... 95

Tabel M3.3.4.1.1 Perhitungan Inverting Amplifier ........................................ 97

Tabel M3.3.4.1.2 Perhitungan Non Inverting Amplifier ................................ 98

Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT............................................ 154

Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND ........................................... 154

Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND ........................................ 155

Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR .............................................. 155

Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR............................................ 156

Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR............................................ 156

Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR......................................... 157

Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika .................... 157

Tabel M5.5.2.9 Macam-Macam Lampu Indikator.......................................... 170

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar M0.2.1.1 Bentuk bagan dari ilmu mekatronika................................ 1

Gambar M0.2.1.2 Sistem sederhana mekatronika.......................................... 2

Gambar M0.2.1.3 Skema Sistem Kontrol Terbuka ........................................ 2

Gambar M0.2.1.4 Skema Sistem Kontrol Tertutup........................................ 3

Gambar M0.2.2.1 Diagram ketepatan dan ketelitian...................................... 4

Gambar M0.2.2.2 Grafik sensitivitas ............................................................. 5

Gambar M0.2.2.3 Grafik histerisis................................................................. 5

Gambar M0.2.2.4 Grafik non-linearity error.................................................. 5

Gambar M0.2.2.5 LVDT Load cell................................................................. 6

Gambar M0.2.2.6 Thermistor......................................................................... 6

Gambar M0.2.2.7 Strain gage ........................................................................ 7

Gambar M0.2.2.8 LDR .................................................................................. 7

Gambar M0.2.2.9 Metal sensor detector........................................................ 7

Gambar M0.2.2.10 Termokopel ..................................................................... 7

Gambar M0.2.3.1 IC(intergrate circut) ........................................................ 8

Gambar M0.2.3.2 MC (micro controller) ...................................................... 8

Gambar M0.2.3.3 PLC(programabble logic control) .................................... 9

Gambar M0.2.3.4 MP (mikro processor) ....................................................... 9

Gambar M0.2.3.5 PC (personal komputer).................................................... 10

Gambar M0.2.4.1 Grafik Sinyal Analog ........................................................ 10

Gambar M0.2.4.2 Grafik Sinyal Digital......................................................... 10

Gambar M0.2.5.1 Motor DC.......................................................................... 11

Gambar M0.2.5.2 LED................................................................................... 11

Gambar M0.2.53 Pnuematic slinder............................................................... 12

Gambar M0.2.5.4 Dongkrak hidrolik............................................................. 12

Gambar M1.1.2.1.1.1Simbol Resistor............................................................ 18

Gambar M1.1.2.1.1.2 Resistor ....................................................................... 18

Gambar M1.1.2.1.1.1.1 Resistor .................................................................... 19

Gambar M1.1.2.1.1.2.1.1 Potensiometer........................................................ 20

Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 Simbol Potensiometer ........................................... 20

xii

Gambar M1.1.2.1.1.2.2 Trimpot .................................................................... 21

Gambar M1.1.2.1.1.2.3 Simbol Trimpot........................................................ 21

Gambar M1.1.2.1.1.3 Skema Pembacaan Nilai Resistor ............................... 21

Gambar M1.1.2.1.1.4 Contoh warna resistor ................................................. 22

Gambar M1.1.2.1.1.5 Rangkaian Seri Resistor .............................................. 22

Gambar M1.1.2.1.1.6 Rangkaian Paralel Resistor ......................................... 23

Gambar M1.1.2.1.1.7 Rangkaian Seri Paralel Resistor.................................. 23

Gambar M1.1.2.1.2.1 Simbol Dioda .............................................................. 24

Gambar M1.1.2.1.2.1.1 Dioda........................................................................ 24

Gambar M1.1.2.1.2.2.1 Dioda zener dan simbolnya...................................... 25

Gambar M1.1.2.1.2.3.1 Simbol & Bentuk Fisik LED ................................... 25

Gambar M1.1.2.1.2.4.1 Dioda Cahaya dan Simbolnya.................................. 26

Gambar M1.1.2.1.3.1 Simbol Transistor........................................................ 27

Gambar M1.1.2.1.3.2 Transistor .................................................................... 27

Gambar M1.1.2.1.3.1.1 Transistor unipolar ................................................... 28

Gambar M1.1.2.1.3.2.1 Simbol PNP dan NPN.............................................. 28

Gambar M1.1.2.1.3.2.2Transistor NPN dan PNP .......................................... 28

Gambar M1.1.2.1.4.1.1 Rangkaian Seri Kapasitor ........................................ 29

Gambar M1.1.2.1.4.2.1 Rangkaian Paralel Kapasitor.................................... 30

Gambar M1.1.2.1.4.3.1 Kapasitor tetap dan simbolnya................................. 31

Gambar M1.1.2.14.4.1 Kapasitor tidak tetap ................................................. 32

Gambar M1.1.2.1.4.5.1 Trimpot dan simbolnya ............................................ 32

Gambar M1.1.2.1.4.6.1 Varco dan simbolnya ............................................... 33

Gambar M1.1.2.1.5.1 Bagian-Bagian Transformator .................................... 34

Gambar M1.1.2.1.5.2 Contoh Transformator................................................. 34

Gambar M1.1.2.1.5.3 Lambang Transformator ............................................. 34

Gambar M1.1.2.1.6.1 Simbol relay ................................................................ 36

Gambar M1.1.2.1.6.2 Relay ........................................................................... 36

Gambar M1.1.2.7.1 Bagian limit swicth ........................................................ 37

Gambar M1.1.2.1.7.1 Simbol limit switch ..................................................... 38

Gambar M1.1.2.1.8.1 Menghitung nilai hambatan ........................................ 38

Gambar M1.1.2.1.9.1 Nilai resistansi resistor................................................ 39

xiii

Gambar M1.1.2.1.10.1.1 Rangkaian penyearah setengah gelombang ........... 40

Gambar M1.1.2.1.10.1.2 Proses terbentuknya gelombang ............................ 40

Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Rangkaian penyearah gelombang penuh ............... 41

Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Proses terbentuknya gelombang ............................ 41

Gambar M1.2.1.10.3.1 Sistem jembatan........................................................ 42

Gambar M1.1.3.1 Skema alat ......................................................................... 43

Gambar M2.2.2.2.1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik ......................... 50

Gambar M2.2.2.3.1 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik ........................... 50

Gambar M2.2.2.3.2 Motor Sinkron................................................................ 51

Gambar M2.2.2.3.3 Motor Induksi (Automated Building) ............................ 53

Gambar M2.2.2.3.4 Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi AC................ 55

Gambar M2.2.2.3.5 Sebuah Motor DC .......................................................... 56

Gambar M2.2.2.3.6 Sebuah Rangkaian Motor DC dengan Sumber Daya

Terpisah.......................................................................... 57

Gambar M2.2.2.3.7 Rangkaian Motor DC dengan Sumber Daya Terpisah .. 57

Gambar M2.2.2.3.8 Karakteristik Motor DC Shunt...................................... 58

Gambar M2.2.2.3.9 Karakteristik Motor Seri DC......................................... 59

Gambar M2.2.2.3.10 Karakteristik Motor Kompon DC ................................ 60

Gambar M2.2.2.3.11 Rangkaian Motor Stepper ............................................ 60

Gambar M2.2.2.3.12 Rangkaian Kumparan Motor Stepper .......................... 61

Gambar M2.2.2.3.13 Motor Stepper Tipe Variable Reluctance .................... 62

Gambar M2.2.2.3.14 Motor Stepper Tipe Permanent Magnet...................... 63

Gambar M2.2.2.3.15 Motor Stepper Tipe Hybrid.......................................... 63

Gambar M2.2.2.3.16 Mode Switching A ....................................................... 66

Gambar M2.2.2.3.17 Mode Switching B ....................................................... 66

Gambar M2.2.2.3.18 Mode Switching C ....................................................... 67

Gambar M2.2.2.3.19 Karakteristik Motor Stepper ........................................ 69

Gambar M2.2.2.3.20 Teknik PWM untuk mengatur Sudut Motor Servo...... 71

Gambar M2.2.2.3.21 Pin out Kabel Motor Servo .......................................... 71

Gambar M2.2.2.5.1 Rangkaian Sederhana Motor Stepper............................. 73

Gambar M2.2.2.5.2 Rangkaian Kontrol Pada Variabel Reluctance Motor.... 73

Gambar M2.2.2.5.3 Kontrol Pada Unipolar Permanen Magnet Motor .......... 73

xiv

Gambar M2.2.4.1.1 Aplikasi Arduino UNO.................................................. 78

Gambar M2.2.4.1.2 Beberapa Macam Motor Listrik yang Diamati .............. 78

Gambar M2.2.4.1.3 Power Supply dan Beberapa Rangkaian Motor Listrik . 78

Gambar M3.2.1.1 Skematik Amplifier........................................................... 83

Gambar M3.2.1.2 LM 741 ............................................................................. 84

Gambar M3.2.1.3 Diagram Op-Amp ............................................................. 84

Gambar M3.3.2.1 Inverting amplifier ............................................................ 87

Gambar M3.3.2.2 Non inverting amplifier .................................................... 88

Gambar M3.3.2.3 Rangkaian Penjumlahan dengan Hasil Negatif................. 89

Gambar M3.3.2.4 Rangkaian Pengurang dengan 1 Op-Amp. ....................... 90

Gambar M3.3.2.5 Rangkaian Pengurang dengan 2 Op-Amp ........................ 91

Gambar M3.3.2.6 Rangkaian Pengurang dengan 3 Op-Amp ........................ 91

Gambar M3.3.2.7 Rangkaian Diferensiator Op-Am ...................................... 92

Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier .................................................... 94

Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian Inverting Amplifier ...................................... 94

Gambar M3.3.3.3.1 Rangkaian Non Inverting Amplifier .............................. 95

Gambar M3.3.3.4.1 Rangkaian Summing Amplifier ..................................... 96

Gambar M4.4.2.1 Mikrokontroller................................................................. 101

Gambar M4.4.2.2 Mikrokontroler AVR Atmega........................................... 102

Gambar M4.4.2.3 Bentuk fisik mikrokontroler PIC 18F452 ......................... 103

Gambar M4.4.2.4 IC Mikrokontroler ATMEL .............................................. 104

Gambar M4.4.2.5 RAM ................................................................................. 105

Gambar M4.4.2.6ROM .................................................................................. 105

Gambar M4.4.2.7 EPROM............................................................................. 106

Gambar M4.4.2.8 CPU................................................................................... 107

Gambar M4.4.2.9 Skema kerja Bus ............................................................... 107

Gambar M4.4.2.10 Bentuk fisik port CPU..................................................... 108

Gambar M4.4.2.11 Skema kerja watchdog .................................................... 109

Gambar M4.4.2.12 Mikrokontroller AT89S51 .............................................. 112

Gambar M4.4.2.13 Mikrokontroller AT89S51 .............................................. 113

Gambar M4.4.2.14 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51 ........... 115

Gambar M4.4.2.15 Rangkaian Reset Mikrokontroller AT89S51 .................. 116

xv

Gambar M4.4.2.16 Rangkaian Kristal Mikrokontroller AT89S51 ................ 117

Gambar M4.4.2.17 Rangkaian VCC Mikrokontroller AT89S51................... 118

Gambar M4.4.2.18 Rangkaian Flip-Flop AT89S51....................................... 119

Gambar M4.4.2.19 Flip-flop .......................................................................... 120

Gambar M4.4.2.20 RS Flip Flop.................................................................... 120

Gambar M4.4.2.21 JK Flip Flop .................................................................... 121

Gambar M4.4.2.22 Arduino UNO.................................................................. 127

Gambar M4.4.2.23 Rangkaian Minimum Arduino UNO .............................. 129

Gambar M4.4.2.24 Program Sensor Jarak Dengan Arduino UNO ................ 131

Gambar M4.4.2.25 Interface System.............................................................. 131

Gambar M4.4.2.26 Paralel Interface .............................................................. 132

Gambar M4.4.2.27 Serial Interface ................................................................ 132

Gambar M4.4.2.28 Jenis-Jenis Port pada Komputer...................................... 133

Gambar M4.4.2.29 Port Serial........................................................................ 134

Gambar M4.4.2.30 Port Paralel...................................................................... 135

Gambar M4.4.2.31 Port USB ......................................................................... 135

Gambar M4.4.2.32 Port SCSI ........................................................................ 135

Gambar M4.4.2.33 Port Infra Merah.............................................................. 136

Gambar M4.4.3.34 Skema Alat Arduino UNO.............................................. 137

Gambar M4.4.4.35 Pengamatan 1 .................................................................. 138



Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT.................................................................... 153

Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND ................................................................... 154

Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND ................................................................ 154

Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR ...................................................................... 155

Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR ................................................................... 156

Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR ................................................................... 156

Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR ................................................................ 157

Gambar M5.5.2.8 Datasheet IC7404 ............................................................. 158

Gambar M5.5.2.9 Datasheet IC7408 ............................................................. 158

Gambar M5.5.2.10 Datasheet IC7400 ........................................................... 159

xvi




Gambar M5.5.2.14 Datasheet IC74266 ......................................................... 161

Gambar M5.5.2.15 CPU PLC (OMRON CPM1A) ....................................... 162

Gambar M5.5.2.16 Skema Relay Elektromekanik......................................... 162

Gambar M5.5.2.17 Rangkaian dan Simbol Logika Relay ............................. 163

Gambar M5.5.2.18 Mikrokontroler................................................................ 163

Gambar M5.5.2.19 Bagan jenis-Jenis PLC .................................................... 167

Gambar M5.5.2.20 PLC Tipe compact .......................................................... 168

Gambar M5.5.2.21 PLC Tipe Modular .......................................................... 168

Gambar M5.5.2.22 PLC Omron CPM1A ...................................................... 169

Gambar M5.5.2.23 Konstruksi PLC Omron CPM1A ................................... 169

Gambar M5.5.2.24 Struktur Internal Unit CPU PLC.................................... 170

Gambar M5.5.2.25 Instruksi LOAD/LOAD Inverse PLC ............................. 171

Gambar M5.5.2.26 Intruksi OUT PLC .......................................................... 172

Gambar M5.5.2.27 Tabel Logika AND ......................................................... 172

Gambar M5.5.2.28 Ladder Diagram AND..................................................... 172

Gambar M5.5.2.29 Tabel Logika OR............................................................. 173

Gambar M5.5.2.30 Ladder Diagram OR........................................................ 173

Gambar M5.5.2.31 Tabel Logika NOT.......................................................... 173

Gambar M5.5.2.32 Ladder Diagram NOT..................................................... 173

Gambar M5.5.2.33 Tabel Logika NAND....................................................... 174

Gambar M5.5.2.34 Ladder Diagram NAND.................................................. 174

Gambar M5.5.2.35 Tabel Logika NOR.......................................................... 174

Gambar M5.5.2.36 Ladder Diagram NOR..................................................... 175

Gambar M5.5.2.37 Tabel Logika XOR.......................................................... 175

Gambar M5.5.2.38 Ladder Diagram XOR..................................................... 175

Gambar M5.5.2.39 Tabel Logika XNOR....................................................... 176

Gambar M5.5.2.40 Ladder Diagram XNOR.................................................. 176

Gambar M5.5.3.1 Skema Alat........................................................................ 176

Gambar M5.5.4.1 Gerbang Logika AND....................................................... 177

xvii

Gambar M5.5.4.2 Gerbang Logika NAND.................................................... 177

Gambar M5.5.4.3 Gerbang Logika OR.......................................................... 178

Gambar M5.5.4.4 Gerbang Logika XOR ....................................................... 178

Gambar M5.5.4.5 Gerbang Logika NOR ...................................................... 178

Gambar M5.5.4.6 Gerbang Logika NOT ....................................................... 179

Gambar M5.5.4.7 Gerbang Logika Gabungan ............................................... 179

Gambar M5.5.4.8 PLC Mitsubishi (1) ........................................................... 179

Gambar M5.5.4.9 PLC Mitsubishi (2) ........................................................... 180

viii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran M0..................................................................................................

Lampiran M1..................................................................................................

Lampiran M2..................................................................................................

Lampiran M3..................................................................................................

Lampiran M4..................................................................................................

Lampiran M5..................................................................................................

Lampiran Lembar Asistensi ...........................................................................

M0

DASAR - DASAR MEKATRONIKA

PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA

Kelompok XX 1

Modul 0

Dasar-dasar Mekatronika

1. Tujuan

Untuk mengetahui dan memahami dasar-dasar ilmu Mekatronika

2. Teori Dasar

2.1 Mekatronika dan Sistem Mekatronika

Mekatronika berasal dari kata mekanika dan elektronika, mekatronika dapat

didefenisikan sebagai integrasi yang sinergis antara cabang ilmu mekanik dengan

cabang ilmu elektronika serta sistem informasi yang cerdas untuk merancang atau

membuat suatu produk.

GambarM0.2.1.1Bentuk bagan dari ilmu mekatronika

Bagan Mekatronika di atas adalah bentuk sedehana pembentukan ilmu

mekatronika. Terdiri atas dua lapisan fisika dan logika, dan tiga dasar ilmu utama

elektronika, informatika dan mekanika.

Sistem Mekatronika merupakan sistem sederhana yang membentuk suatu

fungsi yang cerdas, yang terdiri dari

a. sensor : Menerima sinyal input

b. kontroller : Menerima sinyal dari sensor

c. aktuator. : Mengeksekusi perintah dari kontroller


Kelompok XX 2

Input Output

GambarM0.2.1.2Sistem sederhana mekatronika

Dari gambar sistem mekatronika diatas dapat dilihat bahwa sensor yang

mendeteksi dan memberikan sinyal kepada kontroler. Sinyal dari sensorditeruskan

ke kontroler untiuk diolah. Kemudian diteruskan ke aktuator sebagai

pengeksekusi sinyal.

Sistem mekatronika sangat terkait erat dengan:

1. Otomasi dari produk dan proses

Otomasi adalah aspek mental, seperti mengawasi, mengendalikan

aktivasi dilakukan oleh sistem, sedangkan mekanisasi adalah aspek fisik yang

digantikan oleh mesin.

Misalnya pada mesin bubut adalah mekanisasi dari suatu proses

pemesinan,sedangkan mesin bubut CNC (pengendalian proses bubut

dilakukan oleh mesin) adalah otomasi suatu proses pemesinan.

2. Sistem Kontrol

Sistem kontrol adalah sistem yang menjaga suatu besaran keluaran

(temperatur,ketinggian air,putaran) relatif konstan.Defenisi sistem pada

sistem kontrol ditunjukkan pada suatu kotak hitam yang memiliki input dan

output.Misalnya motor dapat dipandang sebagai suatu sistem dengan input

energi listrik dan energi mekanik(gerak rotasi)sebagai output.

Sistem kontrol dibedakan menjadi dua, yaitu sistemkendali loop terbuka

dan sistem kendali loop tertutup.

a. Sistem kontrol terbuka

Sistem kontrol terbuka adalah proses pengendalian dimana variabel

input mempengaruhi output yang dihasilkan.

input arus listrik output

Gambar M0.2.1.3Skema Sistem Kontrol Terbuka

Switch filamen listrik


Kelompok XX 3

Dari gambar diatas dapat dipahami tidak ada informasi yang dibeikan

oleh peralatan output kepada bagian proses sehingga tidak diketahui

apakah hasil output sesuai dengan yang kita kehendaki.

b. Sistem kontrol loop tertutup

Sistem kontrol loop tertutup adalah suatu proses pengendalian dimana

variabel yang dikendalikan(output) disensor secara kontiniu,kemudian

dibandingkan dengan besaran acuan.

Misalnya pada pendingin ruangan AC (sistem slip dengan

pengaturan temperatur) temperatur diset 20 maka AC akan mati atau

stand-by sendiri.

Elemen

pembanding Output

sinyal error arus listrik

Gambar M0.2.1.4Skema Sistem Kontrol Tertutup

Sistem kontrol tertutup terdiri atas :

Elemen Pembanding

Merupakan pembanding antara sinyal interfensi dengan sinyal

terukur, disebut juga dengan sinyal error

Elemen Kontrol

Merupakan elemen yang memutuskan tindakan bila menerima

sinyal error

Elemen Pengoreksi

Merupakan elemen yang menghasilkan suatu perubahan untuk

mencapai kondisi tertentu

Elemen proses

Berhubungan dengan objek yang dikontrol

ElemenKontrol

ElemenProses

Perangkat Pengukur

ElemenPengkoreksi


Kelompok XX 4

Elemen Pengukur

Menghasilkan sinyal yang berhubungan dengan proses

2.2 Sensor

Sensor adalah suatu komponen atau alat yang dapat mendeteksi suatu besaran

atau nilai dan dapat menghasilkan sinyal berdasarkan kuantitas dan kualitas yang

diukur.

Karakteristik Sensor :

1. Kecermatan

Ukuran terkecil (skala) yang dapat dirasakan oleh sensor.

2. Keterulangan/ketepatan

Variasi nilai yang hampir sama dari pengukuran yang berulang-ulang.

3. Ketelitian

Kesesuaian harga yang terukur dengan harga sebenarnya.

GambarM0.2.2.1Diagram ketepatan dan ketelitian

4. Sensitivitas

Kemampuan sensor merasakan suatu perubahan yang kecil.


Kelompok XX 5

GambarM0.2.2.2Grafik sensitivitas

5. Histerisis

Kesalahan atau eror yang terjadi pada pengukuran secara kontinu dari 2

arah yang berlawanan.

GambarM0.2.2.3Grafik histerisis

6. Non-linearity error

Kesalahan yang terjadi karena sensor tidak linier (walaupun secara teoritis

sensor dinyatakan linier)

GambarM0.2.2.4Grafik non-linearity error

7. Range

Jangkauan nilai atau besaran yang dapat dirasakan oleh sensor.

error


Kelompok XX 6

Isyarat Sensor :

1. Mechanical, contoh: panjang, luas, mass flow, gaya, torque, tekanan,

kecepatan, percepatan, panjang gelombangacoustic, dll.

2. Thermal, contoh: temperatur, panas, entropy, heat flow,dll.

3. Electrical, contoh: tegangan, arus, muatan, resistance, frekuensi, dll.

4. Magnetic, contoh: intensitas medan, flux density, dll.

5. Radiant, contoh: intensitas, panjang gelombang, polarisasi, dll.

6. Chemical, contoh: komposisi, konsentrasi, pH, kecepatan reaksi, dll.

Jenis-jenis Sensor :

Berdasarkan kondisi kerja :

1. Sensor kontak

Antara sensor dan besaran atau nilai yang diukur saling berinteraksi dan

saling mempengaruhi.Contoh : metal sensor detector, LVDT Load cell dan

Strain gage.

GambarM0.2.2.5LVDT Load cell

2. Sensor non kontak

Antara sensor dan besaran atau nilai yang diukur tidak saling berinteraksi

dan besaran atau nilai yang diukur mempengaruhi sensor.Contoh

:LDR,Photocell, termokopel dan thermistor.

GambarM0.2.2.6Thermistor


Kelompok XX 7

Berdasarkan prinsip kerja :

1. Sensor mekanik

Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan mekanik.Contoh : Strain

gagedan Piezo elektrik.

GambarM0.2.2.7Strain gage

2. Sensor optik

Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan cahaya.Contoh :

PhotocelldanLDR.

GambarM0.2.2.8LDR

3. Sensor magnetik

Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan secara magnetik.Contoh :

metal sensor detector.

GambarM0.2.2.9Metal sensor detector

4. Sensor temperatur

Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan temperatur.Contoh :

Thermistordan termokopel.

Gambar M0.2.2.10Termokopel


Kelompok XX 8

2.3Kontroller

Kontroler adalah suatu komponen atau alat yang berfungsi menerima sinyal

dari sensor ,mengolah sinyal tersebut, dan mengambil keputusan dari sinyal yang

diterima, dan memberikan sinyal kepada aktuator.

Jenis-jenis kontroler :

1. IC (intergrate circut)

IC (Integrated Circuit) merupakan suatu komponen semikonduktor yang

di dalamnya terdapat puluhan, ratusan atau ribuan, bahkan lebih komponen

dasar elektronik yang terdiri dari sejumlah komponen resistor, transistor,

diode, dan komponen semikonduktor lainnya. Komponen dalam IC tersebut

membentuk suatu rangkaian yang terintegrasi menjadi sebuah rangkaian

berbentuk chip kecil.

GambarM0.2.3.1IC(intergrate circut)

2. MC (microcontroller)

Microcontroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan

dihapus dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler

sebenarnya hanya membaca dan menulis data.

GambarM0.2.3.2MC (micro controller)


Kelompok XX 9

3. PLC(programabble logic control)

Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah

:sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk

pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori

yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi

yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan,

perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau

proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog.

GambarM0.2.3.4PLC(programabble logic control)

4. MP (mikroprocessor)

Mikroprocessor adalah sebuah central processing unit (CPU)

elektronikkomputer yang terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya di

atas sebuah sirkuit terintegrasi semikonduktor.

GambarM0.2.3.5MP (mikro processor)

5. PC(personal Computer)

Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur

yang telah dirumuskan. Kata computer semula dipergunakan untuk

menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan

aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian

dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi

hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer

modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan

matematika..


Kelompok XX 10

GambarM0.2.3.6PC (personal komputer)

2.4 Sinyal

Sinyal adalah besaran yang berubah dalam waktu dan atau dalam ruang, danmembawa suatu informasi.Sinyal terbagi antara sinyal analog dan sinyal digital

a. Sinyal Analog

Yaitu sinyal yang kontiniu terhadap waktu. Misalnya: sinyal yang keluar

darisensor analog atau sinyal radio.

Gambar M0.2.4.1 Grafik Sinyal Analog

b. Sinyal Digital

Yaitu sinyal yang tidak kontiniu terhadap waktu. Biasanya terdiri dari

hanya 2 level sinyal seperti hidup/mati, ya/tidak, true/false, open/closed.

Misalnya: sinyal yang keluar dari mikroprocessor.

GambarM0.2.4.2 Grafik Sinyal Digital


Kelompok XX 11

2.5Aktuator

Aktuator adalahsuatu komponen atau alat sebagai pengeksekusi sinyal yang

diterima dari kontroller atau menghasilkan sebuah perubahan secara fisik.

Jenis-jenis aktuator :

1. Aktuator elektromekanik

Aktuator yang menggunakan energi listrik untuk mengasilkan perubahan

secara mekanik(gerak).Contoh : motor DC

GambarM0.2.5.1Motor DC

2. Aktuator material aktif

Aktuator yang apabila dialiri arus listrikmaterialnya dapat mengeluarkan

cahaya.Contoh : LED( (Light Emiting Dioda).

GambarM0.2.5.2LED

3. Aktuator tenaga fluida

Aktuator yang menggunakan tekanan fluida sebagai penyebab gerakan.

Aktuator tenaga fluida terbagi atas 2 yaitu :

a. Pnuematic

Aktuator yang menggunakan tekanan udara sebagai penyebab adanya

gerakan.Contohnya : Pnuematic slinder.


Kelompok XX 12

GambarM0.2.53Pnuematic slinder

b. Hidrolik

Aktuator yang menggunakan tekanan cairan sebagai penyebab adanya

gerakan. Contohnya: dongkrak hidrolik.

GambarM0.2.5.4Dongkrak hidrolik

2.6Sistem bilangan dan konversinya

Sistem bilangan adalah suatu cara penulisan angka menggunakan simbol-

simbol tertentu.

1. Bilangan Biner

Merupakanbilangan yang menggunakan basis 2 yaitu 0 dan 1 yang

merupakan dasar dari semua bilangan digital.

2. Bilangan Desimal

Merupakan bilangan yang menggunakan basis 10 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)

3. Bilangan Heksadesimal

Merupakan bilangan yang menggunakan basis 16 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan

A,B,C,D,E,F,)


Kelompok XX 13

4. Bilangan Octa

Yaitu bilangan berbasis 8 yang terdiri dari angka 0,1,2,3,4,5,6 dan 7.

Konversi dari sistem bilangan

1. Biner Desimal

b 21 1 1 1 = (1 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )

= 8 + 4 + 2 + 1 = 15

2. Heksadesimal Desimal b 165A = (5 16 ) + (10 16 )

= 80 + 10

= 90

3.Desimal Heksa

Desimal = 1662


Kelompok XX 14

Binernya : 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0

Heksanya :

(0 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )

(0 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )

(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(0 2 )

= 0 + 4 + 2 + 0 0 + 4 + 2 + 1 8 + 4 + 2 + 0

= 6 7 14=E

= 67 E

Jadi, Heksanya nya = 67 E

4.Octa Desimal

15 artinya 1 x 81 + 5 x 80

50 desimal = 6 x 81 + 2 x 80

= 62 octa


Kelompok XX 15

Tabel2.1 Sistem bilangan.

Biner Desimal Heksa Octa

0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 0 2 2 2

0 0 1 1 3 3 3

0 1 0 0 4 4 4

0 1 0 1 5 5 5

0 1 1 0 6 6 6

0 1 1 1 7 7 7

1 0 0 0 8 8 10

1 0 0 1 9 9 11

1 0 10 10 A 12

1 0 1 1 11 B 13

1 1 0 0 12 C 14

1 1 0 1 13 D 15

1 1 1 0 14 E 16

1 1 1 1 15 F 17


Kelompok XX 16

Lampiran

TUGAS TAMBAHAN

Aplikasi Mekatronika

Salah satu contoh aplikasi mekatronika adalah pintu gerbang otomatis, dengan

system mekatronika seperti gambar berikut :

GambarAlur system mekatronika pintu gerbang otomatis

Alur kerja pada pintu gerbang otomatis adalah ketika cahaya terhalang, LDR

memberikan sinyal pada PLC, lalu PLC memberikan sinyal untuk membuka pintu

dengan motor

LDR PLC MOTOR

M1

KOMPONEN ELEKTRONIKA

PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA

Kelompok XX 17

MODUL 1

KOMPONEN ELEKTRONIKA

1.1 Tujuan

1.Untuk mengetahui jenis-jenis komponen elektronika

2. Untuk mengetahui prinsip kerja komponen dan alat ukur

3. Untuk mengetahui kegunaan rangkaian penyearah

1.2. Teori Dasar

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan

waktu.Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.Pada

zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun

kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang

bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.Tegangan listrik (kadang disebut sebagai

Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik,

dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan

listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung

pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra

rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.Hambatan listrik adalah perbandingan antara

tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus

listrik yang melewatinya.Berikut adalah rumus dari arus listrik, hambatan, dan

tegangan :

I== ×R=


Kelompok XX 18

Keterangan : I = Besar Arus (Ampere)

V= Tegangan (Volt)

R= Hambatan (Ohm)

1.2.1 Jenis Komponen Elektronik

1.2.1.1 Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi juml

ah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat

resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Hukum Ohm (Ω):

V = IR

Simbol resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.1 Simbol Resistor

Bentuk resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.1.2 Resistor

Resistansi dari suatu resistor terbagi menjadi 2 jenis, yaitu :

1.2.1.1.1 Resistor tetap

Resistor tetap adalah resistor yang mempunyai nilai tahanan yang

tetap.Merupakan tipe resistor yang mempunyai tingkat keakuratan sangat tinggi yaitu

sampai 0,005% dan TCR (Temperature Coeffisient of Resistance) sangat


Kelompok XX 19

rendah.Sehingga sangat cocok untuk digunakan sebagai aplikasi DC yang

membutuhkan tingkat keakuratan sangat tinggi. Namun jangan menggunakan tipe ini

untuk aplikasi rf (radio frequency) karena resistor jenis ini mempunyai Q resonant

frequency yang rendah. Contoh aplikasi yang menggunakan resistor ini adalah DC

Measuring equipment dan Reference Resistor untuk Voltage Regulators dan

Decoding Network.

GambarM1.1.2.1.1.1.1 Resistor

1.2.1.1.2 Resistor variabel

Resistor variable adalah resistor yang mempunyai nilai tahanan yang bisa

dirubah-rubah. Resistor jenis ini terbagi atas dua macam yaitu :

1.2.1.1.2.1Potensiometer

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.Bentuk potensiometer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.1 sebagai

berikut :


Kelompok XX 20

GambarM1.1.2.1.1.2.1.1 Potensiometer

Simbol dari potensiometer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 sebagai

berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 Simbol Potensiometer

Beberapa jenis potensiometer :

Potensiometer liniar

Potensiometer logaritmik

Potensiometer digital

1.2.1.1.2.2Trimpot

Resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah dengan cara memutar

porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui nilai hambatan dari suatu

trimpot dapat dilihat dari angka yang tercantum pada badan trimpot tersebut.Trimpot

dan potensiometer, keduanya merupakan komponen dasar elektronika yaitu masuk

kategori resistor variable.Resistor variable ialah resistor yang nilai hambatannya

dapat diubah-ubah atau tidak tetap.Bentuk dari trimpot dapat dilihat pada Gambar

M1.1.2.1.1.2.2 sebagai berikut :


Kelompok XX 21

GambarM1.1.2.1.1.2.2 Trimpot

Simbol dari trimpot dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.3 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.2.3 Simbol Trimpot

Adapun dalam pembacaan nilai resistansi pada resistor juga dapat di lihat dalam

GambarM1.1.2.1.1.3 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.1.3 Skema Pembacaan Nilai Resistor


Kelompok XX 22

Cara menghitung resistansi pada resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.4

sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.1.4 Contoh warna resistor

Berarti nilai resistor tersebut adalah = 1.000.000 Ohm, toleransi sebesar 5%.

Range hambaran resistor tersebut adalah

R = 10 x 105 ± 5 %

R = 1.000.000 – 50.000 sampai 1.000.000 + 50.000

R = 950.000 sampai 1.050.000 Ohm

Rangkaian tahanan resistor terbagi atas 2 jenis, yaitu Rangkaian Tahanan Seri dan

Rangkaian Tahanan Paralel.

Rangkaian seri dan rumus untuk mencari hambatan totalnya dapat dilihat pada

Gambar M1.1.2.1.1.5 sebagai berikut :

= +GambarM1.1.2.1.1.5 Rangkaian Seri Resistor

1. Tahanan paralel

Rangkaian paralel dan rumus untuk mencari hambatan totalnya dapat dilihat

pada Gambar M1.1.2.1.1.6 sebagai berikut :


Kelompok XX 23

= +GambarM1.1.2.1.1.6 Rangkaian Paralel Resistor

Dalamperhitungan tahanan ini juga dapat digabungkan menjadi tahanan

seri – paralel dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.7 sebagai berikut :

= += + + + + +GambarM1.1.2.1.1.7 Rangkaian Seri Paralel Resistor

1.2.1.2 Dioda

Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus

listrik dan tegangan satu arah saja.

Kristal pn sebagai penyusun dioda akan bekerja jika arus didalamnya hanya dapat

mengalir dalam satu arah dan tidak sebaliknya. Hubungan ini disebut dengan

rangkaian prategangan maju (forward bias). Pada dioda, kita mengenal potensial

barrier yaitu beda potensial pada persambungan. Beda potensial ini menjadi cukup

besar untuk menghalangi proses penyebaran difusi selanjutnya dari elektron-elektron


Kelompok XX 24

bebas. Pada suhu ruangan potensial barrier bekerja sekitar 0,7 Volt untuk Silikon dan

0,3 Volt untuk Germanium.

Simbol dari diode dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.2.1 Simbol Dioda

Jenis – jenis dioda antara lain :

1.2.1.2.1 Dioda Penyearah/Hubungan (Rectifier)

Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan Silikon yang

berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus searah

(dc) atau mengubah arus ac menjadi dc. Bentuk dan simbol dioda dapat dilihat pada

Gambar M1.1.2.2.2 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.2.1.1 Dioda

1.2.1.2.2 Dioda zener

Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar

silikon. Bentuk dioda zener dan simbolnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.2

sebagai berikut :


Kelompok XX 25

Gambar M1.1.2.1.2.2.1 Dioda zener dan simbolnya

1.2.1.2.3 Dioda Emisi Cahaya (Light Emiting Diode)

Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid

State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan

optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektroda-

elektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). Simbol dan

bentuk LED dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.3.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.2.3.1 Simbol & Bentuk Fisik LED

Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida

(GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP),

bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan

GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah

atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.


Kelompok XX 26

1.2.1.2.4 Dioda Cahaya (Photo-Diode)

Secara umum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction, perbedaannya

terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya.

Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang

melewatinya. Semakin kuat cahaya yang menyinari semakin kecil nilai resistansi

dioda cahaya tersebut.

Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita

data berlubang (Punch Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak diantara sumber

cahaya dan dioda cahaya. Jika setiap lubang pita itu melewati antara tadi, maka

cahaya yang memasuki lubang tersebut akan diterima oleh dioda cahaya dan diubah

dalam bentuk signal listrik. Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat

pengukur kuat cahaya (Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap resistansi dioda

cahaya ini tinggi sedangkan jika disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu

banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security)

misal dalam penggunaan alarm.

Gambar M1.1.2.1.2.4.1 Dioda Cahaya dan Simbolnya

1.2.1.3 Transistor

Transistor adalah komponen aktif dan ditemukan di mana-mana di dalam

sirkuit elektronik.Mereka digunakan sebagai amplifier dan alat menswitch.Sebagai

amplifier, mereka digunakan di dalam frekwensi tingkat tinggi dan rendah, osilator,

modulator, detektor dan di manapun sirkit harus melaksanakan suatu fungsi.Di dalam

sirkit digital mereka digunakan sebagai tombol.


Kelompok XX 27

Jenis yang paling umum pada transistor disebut bipolar dan ini dibagi menjadi jenis

NPN dan PNP . Materi penyusun mereka paling umum silikon ( tanda-tanda mereka

mempunyai huruf B) atau germanium ( tanda-tanda mereka mempunyai huruf A).

Transistor asli dibuat dari germanium, tetapi mereka memiliki temperature-

sensitive.Transistor Silikon jauh lebih temperature-tolerant dan banyak lebih murah

untuk membuatnya.

Simbol dari transistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.1 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.3.1 Simbol Transistor

Bentuk dari transistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.2 sebagaiberikut :

GambarM1.1.2.1.3.2 Transistor

Transistor ada dua yaitu :

1.2.1.3.1 Transistor unipolar

Transistor unipolar merupakan transistor yang hanya satu persambungan

kutub.Transistor unipolar adalah FET (Field Effect Transistor) memiliki JFET kanal

P dan N, dan MOSFET memiliki kanal P dan N.

Transistor unipolar dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.1.1 sebagai berikut :


Kelompok XX 28

GambarM1.1.2.1.3.1.1 Transistor unipolar

1.2.1.3.2 Transistor bipolar

Transistor bipolar adalah transistor dengan dua persambungan kutub ini di

ibaratkan dua dioda.Dalam teknik elektronika, jenis transistor yang paling sering

digunakan adalah :

Transistor jenis PNP

Transistor jenis NPN

Bentuk dan simbol dari transistor NPN dan PNP dapat dilihat pada gambar

M1.1.2.1.3.2.1 dan M1.1.2.1.3.2.2 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.3.2.1 Simbol PNP dan NPN

Gambar M1.1.2.1.3.2.2 Transistor NPN dan PNP


Kelompok XX 29

Perbedaan transistor PNP dan NPN

Transistor NPN

Prinsip kerja dari transistor NPN adalah: arus akan mengalir dari kolektor ke emitor

jika basisnya dihubungkan ke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus

lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka

ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor.

Transistor PNP

Prinsip kerja dari transistor PNP adalah arus akan mengalir dari emitter menuju ke

kolektor jika pada pin basis dihubungkan ke sumber tegangan ( diberi logika 1).

1.2.1.4 Kapasitor

Kapasitor adalah alat yang mampu menyimpan elektron-elektron atau atau

tenaga listrik. Kapasitor terdiri dari dua plat dimana diantara terdapat larutan di

elektrik. Kemampuan menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan

kapasitansi atau kapasitas.

Rumus kapasitansi pada kapasitor:

1.2.1.4.1 Seri

Kapasitor dengan rangkaian seri dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.1.1

sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.1.1 Rangkaian Seri Kapasitor

1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...

VG = V1 + V2 + V3 + ...

Qg = Q1 = Q2 = Q3 = ...


Kelompok XX 30

1.2.1.4.2 Paralel

Kapasitor dengan rangkaian parallel dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.2.1

sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.2.1 Rangkaian Paralel Kapasitor

Cp = C1 + C2 + C3 + ...

Vg = V1 = V2 = V3 = ...

Qg = QI + Q2 + Q3 + ...

Kapasitor ada dua

1.2.1.4.3 Kapasitor tetap

Kapasitor tetap adalah kapasitor dengan nilai kapasitansi tetap. Bentuk dan

simbolnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.3.1 sebagai berikut :


Kelompok XX 31

Gambar M1.1.2.1.4.3.1 Kapasitor tetap dan simbolnya

Kapasitor dapat dibedakan dari bahan yang digunakan sebagai lapisan antara lempeng

logam atau dielektrikum, dimana berupa mika, keramik, kertas, mylor, polyster

ataupun film. Kapasitor ini kurang dari 1 mikro farad (1µf) damana satuan = farad.

Pada kapasitor umumnya terdapat 3 angka untuk menyatakan nilai kapasitansi

kapasitor.Angka satu dan dua menunjukkan nilai dan angka ke-3 adalah pengali

dengan satuan piko farad (ρf).Contoh : kapasitor dengan nilai 143

Maka 14.103 ρF = 14.1000ρF = 14ŋF = 0,014µF. Bila kapasitansi ≥ 1µf = kapsitor

elektrolit (elco). Kapasitor memiliki polaritas (+, 2-) dan biasa disebut dengan

tegangan kerjanya.

1.2.1.4.4 Kapasitor tidak tetap


Kelompok XX 32

Kapsitor tidak tetap adalah kapasitor dengan nilai kapasitansi yang dapat

diubah-ubah.

Gambar M1.1.2.14.4.1 Kapasitor tidak tetap

Jenis kapasitor tidak tetap ini terdiri dari :

1.2.1.4.5 Kapasitor trimpot

Nilai kapasitansi di ubah dengan memutar poros dengan obeng. Bentuk dan

simbol kapasitor trimmer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.5.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.5.1 Trimpot dan simbolnya

1.2.1.4.6 Variable capasitor (varco)


Kelompok XX 33

Nilai kapasitansi yang di ubah dengan memutar poros yang tersedia. Bentuk

dan simbol dari varco dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.6.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.4.6.1Varco dan simbolnya

Kapasitor juga dapat dibedakan berdasarkan bahan yang digunakan sebagai lapisan

diantara lempeng-lempeng logam yang disebut dielektrium. Dielektrium tersebut

dapat berupa keramik, mika, milar, kertas, polyester ataupun film. Pada umumnya

kapasitor yang terbuat dari bahan diatas nilainya kurang dari 1mikrofarad (1mF).

1.2.1.5 Transformator (trafo)

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau

menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen

pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan

kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk

memperkuat medan magnet yang dihasilkan. Bagian transformator dapat dilihat pada

Gambar M1.1.2.1.5.1 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.5.1 Bagian-Bagian Transformator

Bentuk transformator dapat dilihat pada Gambar M1.2.1.5.2 sebagai berikut :


Kelompok XX 34

Gambar M1.1.2.1.5.2 Contoh Transformator

Lambang transformator dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.5.3 sebagai berikut :

GambarM1.1.2.1.5.3 Lambang Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan

primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada

kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang

berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan

sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi.

Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang

mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet

yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada

kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan

jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Ket:

Vp = tegangan primer (volt)

Vs = tegangan sekunder (volt)


Kelompok XX 35

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder

transformator ada dua jenis yaitu:

1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik

rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan

sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-

balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan

kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan

sekunder adalah:

1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).

2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).

3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

Sehingga dapat dituliskan:

Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan

perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik.Misal radio memerlukan

tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator

untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-

balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV,

komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.

1.2.1.6 Relay

Relay adalah saklar (switch) elektrik yang bekerja berdasarkan medan magnet.

Relayterdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akan bergerak jika

ada aruslistrik yang mengalir melalui lilitan.


Kelompok XX 36

Susunan kontak pada relay adalah:

1. Normally Open yaitu relay akan menutup bila dialiri arus listrik.

2. Normally Close yaitu relay akan membuka bila dialiri arus listrik.

3. Changeover yaitu relay ini memiliki kontak tengah yang akan melepaskan diri dan

membuat kontak lainnya berhubungan.

Simbol dan bentuk dari relay dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.6.1 dan

M1.1.2.1.6.2 sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.1.6.1 Simbol relay

Gambar M1.1.2.1.6.2 Relay

1.2.1.7 Swicth

Limit switch adalah salah satu sensor yang akan bekerja jika pada bagian

actuator nya tertekan suatu benda, baik dari samping kiri ataupun kanan, mempunyai

micro switch dibagian dalamnya yang berfungsi untuk mengontakkan atau sebagai

pengontak, gambar batang yang mempunyai roda itu namanya actuator lalu diikat

dengan sebuah baud, berfungsi untuk menerima tekanan dari luar, roda berfungsi agar

pada saat limit switch menerima tekanan , bisa bergerak bebas, kemudian mempunyai

tiga lubang pada body nya berfungsi untuk tempat dudukan baud pada saat

pemasangan di mesin.


Kelompok XX 37

Prinsip kerja switch adalah ketika actuator dari Limit switch tertekan suatu

benda baik dari samping kiri ataupun kanan sebanyak 45 derajat atau 90 derajat (

tergantung dari jenis dan type limit switch ) maka, actuator akan bergerak dan

diteruskan ke bagian dalam dari limit switch, sehingga mengenai micro switch dan

menghubungkan kontak-kontaknya, pada micro switch terdapat kontak jenis NO dan

NC seperti juga sensor lainnya, kemudian kontaknya mempunyai beban kerja sekitar

5 A, untuk dihubungkan ke perangkat listrik lainnya, dan begitulah seterusnya, selain

itu limit switch juga mempunyai head atau kepala tempat dudukan actuator pada

bagian atas dari limit switch dan posisinya bisa dirubah-rubah sesuai dengan

kebutuhan.Contoh-contoh penggunaan limit switch adalah sebagai berikut :

Digunakan untuk sensor door open/close.

Digunakan untuk sensor cylinder up/down.

Digunakan untuk sensor Safety cover (emergency stop).

Digunakan untuk sensor mesin home posisi.

Bagian-bagian dan simbol limit switch dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.7.1

sebagai berikut :

Gambar M1.1.2.7.1 Bagian limit swicth

Gambar M1.1.2.1.7.1 Simbol limit switch


Kelompok XX 38

1.2.1.8 Menghitung nilai hambatan pada rangkaian

Gambar M1.1.2.1.8.1 Menghitung nilai hambatan

R1 = 18

R2 = 36

R3 = 54

Rp = +

= +

=

= 12

Rs = Rp + R3

= 12 + 54

= 66 Ώ

1.2.1.9 Menghitung nilai resistansi resistor

Gambar M1.1.2.1.9.1Nilai resistansi resistor

R1R3

R2


Kelompok XX 39

Gelang 1 = kuning = 4

Gelang 2 = hitam = 0

Gelang 3 = merah = 2

Gelang 4 = Silver = ± 10%

R = 4 x 102 ± 10%

= 4 x 100 ± 10%

= 400 ± 10%

= 440 Ώ / 360Ώ

1.2.1.10 Rangkaian Penyearah

Penyearah berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan

DC.Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih

memiliki sinyal AC sehingga belum searah seperti halnya tegangan DC pada baterai.

Sinyal AC yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Faktor ripple adalah besarnya

persentase perbandingan antara tegangan ripple dengan tegangan DC yang dihasilkan.

r = V1 x 100 %

VDC

Untuk memperkecil nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin

besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan ripple. Penyearah ada 2

macam yaitu :

1.2.1.10.1 Penyearah setengah gelombang

Gambar M1.1.2.1.10.1.1Rangkaian penyearah setengah gelombang


Kelompok XX 40

Gambar M1.1.2.1.10.1.2proses terbentuknya gelombang

Masukkan AC menghasilkan gol bolak-balik dibagian sekunder transformator, yang

berusaha mendorong arus melalui rangkaian sekunder, saat pertama ke satu arah dan

kemudian ke arah yang berlawanan secara bergantian. Tanpa penyearah, AC akan

mengalir melalui resistor beban. Dengan penyearah, arus dapat mengalir pada satu

arah saja, meskipun tegangan sekunder transformator dapat bolak-balik, arus yang

mengalir melalui hanya berlangsung selama setengah siklus saja.

Nilai tegangan puncak input transformator

Vems =

Tegangan rata-rata DC pada penyearah setengah gelombang :

VDC = 0.318 x Vp

Frekwensi Out put :

Fout = FV ……

1.2.1.10.2 Penyearah gelombang penuh


Kelompok XX 41

Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Rangkaian penyearah gelombang penuh

Gambar M1.1.2.1.10.2.2 proses terbentuknya gelombang

Penyearah gelombang penuh memanfaatkan kedua setengah siklus dari

gelombang AC frekuensi daya.Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh

D1, sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan C1

transformator sebagai comon ground. Dengan demikian beban R1 mendapat supply

tegangan gelombang penuh, seperti gambar di atas. Tegangan rata-rata DC pada

penyearah sinyal gelombang penuh :

VDC = Vp/π

Frekuensi Out put :

Fout = 2 . fin ……

1.2.1.10.3 Jembatan dioda


Kelompok XX 42

Rangkain penyearah sistem jembatan ini adalah rangkaian penyearah

gelombang penuh tetapi tidak menggunakan center tap pada trafonya. Pada saat V

poritif dan V negatif, maka jalannya arus setengah siklus perioda pertama adalah dari

titik V+ melalui D2,RL,D3 dan kembali ke sumber. Selanjutnya setengah siklus

perioda berikutnya adalah titik V- menjadi positif dan titik V+ menjadi negatif,

sehingga jalan arus adalah dari titik V- menuju D1,RL,D4 dan kembali kesumber.

Demikian seterusnya untuk proses selanjutnya kembali lagi titik V+ jadi positif dan

V- negative demikian seterusnya setiap setengah perioda, dan gelombang outputnya

seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.

Gambar M1.2.1.10.3.1 : Sistem jembatan

Tegangan pada kapasitor pada saat proses pengisian adalah :

Vc (t) = Vin (1 – e-t/RC)

Sedangkan persamaan arus untuk proses pembuangan adalah sebagai berikut :

Vc (t) = Vine-t/RC

Dimana konstanta waktu keseluruhan, bisa dikenal dengan istilah konstanta waktu t,

yaitu : t = RC

1.3 Metodologi

1.3.1 Skema alat


Kelompok XX 43

Gambar M1.1.3.1Skema alat

1.3.2 Prosedur Percobaan

1. Siapkan catu daya ( power supply ) dan komponen elektronika yang akan diamati

2. Aur catu daya dapa tegangan yan sesuai dengan kit komponen elektronika ( 6 volt )

3. Gunakan multimeter pada pengukuran hambatan resistor

4. Amati fenomena komponen elektronika beserta fungsinya masing-masing

1.4 Data Dan Pembahasan

1.4.1 Komponen Switch

Pada praktikum ini terdapat rangkaian yang dirangkai dari resistor , LED dan sebuah

switch. Cara kerja komponen ini yaitu dengan mengalirkan aliran listrik ke resistor

lalu apabila switch belum ditekan maka LED tidak akan menyala karena aliran masih

terhambatoleh switch karena switch tersebut menghambat aliran listrik.

1.4.2 Komponen Dioda


Kelompok XX 44

Komponen dioda adalah suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantarkan arus

listrik dan tegangan pada satu arah saja Dioda yang diamatai adalah LED yang

apabila satu LED ditutup amak semua LED akan mati karena tidak ada yang

meneruskan aliran.

1.4.3 Rangkaian Seri Paralel

Pengamatan yang dilakukan pada rangkaian ini adalah resistor diberikan tegangan

200 ohm.Pemasangan resistor tersebut ada pada rangkaian seri dan ada pulan yang

pada rangkaian paralel. Jika dpasang seri maka hambatannya akan menjadi 2 kali,

jika dipasang paralel maka hambatannya akan menjadi ½ kali.

1.4.4 Rangkaian denga switch berbeda

Switch yang digunakan pada praktikum kali ini ada limit switch , push switch yang

diana aliran listrik akan mengalir jika switch ini ditekan dan slide switch yangk jika

digeser maka aliran listrik akan mengalir.

1.4.5 Relay

Relay yang digunakan pada praktium kali ini adalah relay yang bersifat nomally open

dan disambungkan dengan motor, jadi pada saat arus dimasukan motor akan hidup

dan jika arus diputus maka motor akan mati juga.

1.4.6 Trafo

Pada prakktikum dalam mengamati trafo digunakan LED yag membuktikan bahwa

trafo (step down) menurunkan tegangan listrik sehingga Lampu LED pada tegangan

tinggi masih bsia menyala karena tegangan tinggi tadi telah diturunkan oleh trafo step

down.

1.5 Penutup


Kelompok XX 45

1.5.1 Kesimpulan

1. Masing-masing komponen elektronika mempunyai fungsi dan tujuannya masing-

masing

2. Masing-masing komponen elektronika mempunyai prinsip kerja yang berbeda

3. Rangkaian penyearah berfungsi sebagai penyearah arus

1.5.2 Saran

1. Sebelum memulai pratikum praktikan harus memahami materi mengenai

komponen elektronika yang akan diuji terlenih dahulu

2. Praktikan harus serius dalam melakukan praktikum

LAMPIRAN


Kelompok XX 46

Jenis – jenis saklar

1. Saklar Push Button

Push Button

2. Saklar Toggle

Toggle Switch

3. Selector Switch

Selector Switch

4. Limit Switch (LS)


Kelompok XX 47

Limit Switch (LS)

5. Saklar Waffer atau rotary switch

Rotary Switch

6. Saklar DPDT/Double Pole Double throw

DPDT


Kelompok XX 48

7. Saklar DPST/Double Pole Single throw

DPST

8. Saklar SPDT

SPDT

M2

MOTOR – MOTOR LISTRIK


Kelompok XX 49

MODUL 2

MOTOR-MOTOR LISTRIK

2.1 TUJUAN

1. Mengetahui jenis-jenis dari motor listrik

2. Mengetahui prinsip kerja dari motor listrik

3. Mengetahui aplikasi motor listrik

2.2 TEORI DASAR

2.2.1 PENGERTIAN MOTOR DAN MOTOR LISTRIK

Motor adalah perangkat mekanik yang menghasilkan energi mekanik akibat

konversi dari energi lain. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis

yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan

untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor,

mengangkat bahan, dan lainnya

2.2.2 PRINSIP KERJA

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama (Gambar 1):

1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya

2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah

lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet,

akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.

4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.


Kelompok XX 50

Gambar M2.2.2.2.1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik

2.2.3JENIS MOTOR LISTRIK

Motor dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan

mekanisme operasi.

GambarM2.2.2.3.1Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik


Kelompok XX 51

A. Motor AC

Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan

arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua

buah bagian dasar listrik: "stator" dan"rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar

7. Stator merupakan komponen listrik statis.Rotor merupakan komponen listrik

berputar untuk memutar as motor. keuntungan utama motor DC terhadap motor

AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi

kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel

untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor

induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya

dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya

setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio

daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

1. Motor sinkron

Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim

frekwensi tertentu.Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan

daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron

cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara,

perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkronmampu untuk

memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang

menggunakan banyak listrik.

Gambar M2.2.2.3.2Motor Sinkron


Kelompok XX 52

Komponen utama motor sinkron adalah :

Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah

bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan

perputaran medan magnet.Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor

tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-excited,

yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan

medan magnet lainnya.

Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan

frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang

diberikan oleh persamaan berikut

Ns = 120 f / P

Dimana:

F = frekwensi dari pasokan frekwensi

P= jumlah kutub

2. Motor induksi

Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai

peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan

mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.

Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama :

Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:

o Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang

dilekatkan dalam petak-petak slots paralel. Batang-batang tersebut

diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin

hubungan pendek.

o Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan

terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase

digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya

dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan

sikat yang menempel padanya.


Kelompok XX 53

Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa

gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang

tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat

Gambar M2.2.2.3.3Motor Induksi (Automated Buildings)

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh,

2003):

1. Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator,

beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai,

dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini

merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah

tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk

penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.

2. Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga

fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat

memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor

kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di

industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor,

jaringan listrik , dan grinder. tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan

menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron

disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk


Kelompok XX 54

melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.Walaupun begitu,

didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada

“kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan

tersebut disebabkan adanya “slip/geseran” yang meningkat dengan meningkatnya

beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang

sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/

slip ring motor”.Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase

slip/geseran

% Slip = ((Ns – Nb)/Ns)x 100

Dimana:

Ns = kecepatan sinkron dalam RPM

Nb = kecepatan dasar dalam RPM

GambarM2.2.2.4.4 menunjukan grafik torque-kecepatan motor induksi AC

tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003):

Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque yang

rendah(“pull-up torque”).

Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi (“pull-

out torque”) dan arus mulai turun.

Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke

nol.


Kelompok XX 55

Gambar M2.2.2.3.4Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi AC

B.Motor DC

Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus

langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan

pada penggunaan khusus dimanadiperlukan penyalaan torque yang tinggi atau

percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.

Motor DC yang memiliki tiga komponen utama:

1.Kutub medan,Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub

magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki

kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada

ruang diantara kutub medan. motor DC sederhana memiliki dua kutub medan:

kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi

bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. untuk motor yang lebih

besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.

elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia

struktur medan.


Kelompok XX 56

2.Dinamo,Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi

elektromagnet. dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak

untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo

berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub

utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik

untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

3.Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.

Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo.

Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber

daya.

Gambar M2.2.2.3.5Sebuah motor DC

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang

tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan

dengan mengatur:

Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan

kecepatan

Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada

umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah,

penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling

mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis


Kelompok XX 57

pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya

untukpenggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko

percikan api pada sikatnya. motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC.

1. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited

Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC

sumber daya terpisah/separately excited.

Gambar M2.2.2.3.6Sebuah rangkaian motor DC dengan sumber daya terpisah

GambarM2.2.2.3.7Rangkaian motor DC dengan sumber daya terpisah

2. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited

Motor shunt

Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara

paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh


Kelompok XX 58

karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus

dinamo.

Gambar M2.2.2.3.8Karakteristik Motor DC Shunt

Berikut tentang kecepatan motor shunt :

i. Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga

torque tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh

karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang

rendah, seperti peralatan mesin.

ii. Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam

susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan

memasang tahanan pada arus medan(kecepatan bertambah).

Motor seri

Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara

seri dengan gulunga dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh

karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan

motor seri

i. Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM


Kelompok XX 59

ii. Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor

akan mempercepat tanpa terkendali.

iii. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque

penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist (lihat

Gambar 5).

Gambar M2.2.2.3.9: Karakteristik Motor Seri DC

Motor DC Kompon/Gabungan

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada

motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan

seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6.

Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan

kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase

gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula

torquepenyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh,

penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist

dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok

(myelectrical, 2005).


Kelompok XX 60

GambarM2.2.2.3.10: Karakteristik Motor Kompon DC

C.Motor Stepper

Motor stepper merupakan salah satu komponen mekanik yang sering

digunakan sebgai sarana konversi listrik ke mekanik. Gerakan putar motor stepper

dapat dikendalikan. Perlangkah sesuai dengan kombinasi digital pada input. Dua

mode yaitu mode half step dan full step. Motor stepper adalah motor yang dapat

berputar perlangkah sesuai dengan kemampuan 0.9° sampai 1.8° bergantung pada

karakteristik dari motor stepper. Motor stepper dipergunakan dalam pengendalian

suatu sistem yang memerlukan putaran yang tepat.

Gambar M2.2.2.3.11: Rangkaian Motor Stepper


Kelompok XX 61

Rangkaian kumparan motor stepper

GambarM2.2.2.3.12: Rangkaian Kumparan Motor Stepper

Tabel M2.2.2.3.1 : Beda Motor Stepper dengan Motor DC

MOTOR DC MOTOR STEPPER

Gerakan Searah CW atau CCW Gerakan bisa 2 arah CW dan CCW

Kumparan pada rotor Kumparan pada stator

Magnet pada stator Magnet pada rotor

Langkah kontinu Langkah per-step

Susah diatur Mudah diatur

Arus listrik biasa Arus listrik berupa pulsa-pulsa

Memiliki nilai delay yang besar Memiliki nilai delay yang kecil

Torsi kecil Torsi besar

Keunggulan Motor Stepper :

a. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah

diatur.

b. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.

c. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.

d. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).


Kelompok XX 61















diatur.





Kelompok XX 61















diatur.





Kelompok XX 62

e. Sangat realibel karena tidak adanya sekat yang bersentuhan dengan rotor seperti

pada motor DC

f. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel

langsung ke porosnya

g. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang

luas.

Pada dasarnya terdapat 3 tipe motor stepper yaitu:

1. Motor stepper tipe Variable Reluctance (VR)

Bentuknya silinder dan pada semua unitnya memiliki gerigi yang memiliki

hubungan dengan kutub-kutub stator. Rotor tidak menggunakan magnet permanent.

Stator terlilit oleh lilitan sehingga pada saat teraliri arus, stator akan menghasilkan

kutub magnet. Jumlah gerigi pada rotor akan menentukan step motor. Sudut langkah

motor stepper bervariasi yaitu sampai dengan 300. Motor stepper memiliki torsi yang

kecil. Sering ditemukan pada printer dan instrumen-instrumen pabrik yang ringan

yang tidak membutuhkan torsi yang besar.

Gambar M2.2.2.3.13: Motor Stepper Tipe Variable Reluctance

Motor mempunyai 3 pasang kutub stator (A, B, C) yang diset terpisah 15 derajat.

Arus dialirkan ke kutub A melalui lilitan motor yang menyebabkan tarikan magnetic

yang menyejajarkan gigi rotor kekutub A. Jika kita memberi energi kekutub B maka

akan menyebabkan rotor berputar 15 derajat sejajar kutub B. Proses ini akan berlanjut

kekutub C dan kembali kekutub A searah dengan jarum jam.


Kelompok XX 63

2. Motor stepper tipe Permanent Magnet (PM)

Gambar M2.2.2.3.14: Motor Stepper Tipe Permanent Magnet

Rotor berupa magnet permanen. Biasanya memilki kecepatan rendah, alat

dengan torsi rendah dan sudut langkah besar, bisa 45 atau 90 derajat.

Gambar diatas merupakan magnet permanent sederhana 90 derajat motor

magnet permanent dengan empat phase (AD).

3. Motor stepper tipe Hybrid (HB)

Merupakan motor stepper yang memiliki kecepatan 1000step/detik namun

juga memiliki torsi yang cukup besar sehingga dapat dikatakan bahwa Hybrid

merupakan motor stepper kombinasi antara PM dan VR motor stepper. Motor hybrid

standar mempunyai 200 gigi rotor dan berputar pada 1,8 derajat sudut step. Karena

memperlihatkan torsi tinggi dan dinamis serta berputar dengan kecepatan yang tinggi

maka motor ini digunkan pada aplikasi yang sangat luas.

Gambar M2.2.2.3.15 : Motor Stepper Tipe Hybrid


Kelompok XX 64

Mode Putaran Motor Stepper

Ada beberapa cara untuk menggerakan motor stepper antara lainnya :

1. Full Step

Full Step adalah cara menggerakan motor stepper dengan mengaktifkan salah

satu coil pada motor stepper, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar

dibawah ini:

Tabel M2.2.2.3.2 : Langkah full step

2. Half Step

Half Step adalah cara menggerakan motor stepper sedemikian rupa sehingga

pergerakkan motorlebih halus, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar

dibawah ini:


Kelompok XX 65

Tabel M2.2.2.3.3 : Langkah Half step

Dinamo atau gerakan poros yang ditentukan kontinu motor stepper atau gerakan

pertahap, perbedaan dri keduanya terletak pada daya.


Kelompok XX 66

Pola pemberian daya stator yang umum dipakai dikelompokkan menjadi tiga.

Pembagian tersebut berdasarkan mode switching, yaitu cara yang digunakan untuk

menggerakkan motor stepper, yaitu :

1. Mode switching A

GambarM2.2.2.3.16: Mode switching A

Pada mode switching A untuk memutar Rotor searah jarum jam dan step putar

sebesar 90° untuk mendapatkan putaran diatas yang berlawanan dengan arah jarum

jam, maka tegangan positif dan negatif dan daya harus dipindahkan.

TabelM2.2.2.3.4 :Mode Switching A

StepCW CCW

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 1 0 0 0 1 0 0 0

2 0 1 0 0 0 0 0 1

3 0 0 1 0 0 0 1 0

4 0 0 0 1 0 1 0 0

2. Mode Switching B

Gambar M2.2.2.3.17: Mode Switching B


Kelompok XX 67

Putaran motor yang dihasilkan adalah 90° perbedaan dengan sudut switching A

adalah pada cara eksispansi pada terminal dan rotor stepper tersebut, dimana pada

mode switching B eksispansinya dialirkan sekaligus pada 2 daya.

Tabel M2.2.2.3.5 :Mode Switching B

StepCW CCW

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 1 1 0 0 1 0 0 1

2 0 1 1 0 0 0 1 1

3 0 0 1 1 0 1 1 0

4 1 0 0 1 1 1 0 0

3. Mode Switching C

Gambar berikut adalah mode switching C dengan putaran sebesar 45°

GambarM2.2.2.3.18: mode switching C

Tabel M2.2.2.3.6: Mode Switching C

StepCW CCW

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 1 0 0 0 1 0 0 0

2 1 1 0 0 1 0 0 1

3 0 1 0 0 0 0 0 1


Kelompok XX 68

4 0 1 1 0 0 0 0 1

5 0 0 1 0 0 0 1 0

6 0 0 1 1 0 1 1 0

7 0 0 0 1 0 1 0 0

8 1 0 0 1 1 1 0 0

Proses switching untuk model pengendalian motor stepper adalah mode switching B

yang diatur dengan program. Pola bit switching motor stepper dapat dilihat dalam

tabel dibawah ini.

TabelM2.2.2.3.7: Pola yang dipakai untuk modul yaitu switching B

StepCCW CW

T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

1 1 1 0 0 1 0 1 1

2 0 1 1 0 0 0 1 1

3 0 0 1 1 0 1 1 0

4 1 0 0 1 1 1 0 0

CW = Searah jarum jam

CCW = Berlawanan arah jarum jam

T1-T4 = Terminal

Krakteristik motor stepper dapat dilihat pada grafik berikut:


Kelompok XX 69

GambarM2.2.2.3.19: Krakteristik Motor Stepper

Keterangan :

1. Pul-out Torque adalah Torsi maksimum yang bekerja pada saat motor sedang

bergerak.

2. Pul-in Torque adalah Torsi maksimum yang bekerja pada saat motor akan mulai

bergerak.

3. Maks Pul-out Speed adalah Kecepatan maksimum pada motor stepper ketika

sedang bekerja.

4. Pul-in Speed adalah Kecepatan maksimum motor stepper pada saat akan

bergerak.

5. Slew Range adalah Range antara pul-in speed dan pul-out speed.

6. Holding torque adalah sudut tahanan torsi maksimum pada motor stepper.

Sistem Pengendalian Motor Stepper

a. Generator pembangkit pulsa yang dapat berupa suatu unit perangkat keras

(Hardware) atau berupa program dalam suatu komputer .

b. Rangkaian logika untuk penggerak (logic diver).

c. Penguat daya


Kelompok XX 70

Prinsip Operasional Motor Stepper

Input motor stepper adalah berupa suatu rangkaian pulsa ( trans of pulsa ) dan

menghasilkan output berupa.

a. Putaran poros sebesar sudut tertentu dari posisi awalnya baik dalam arah jarum

jam atau berlawanan arah jarum jam.

b. Putaran poros dengan kecepatan tertentu dalam arah jarum jam maupun

berlawanan arah jarum jam.

Control D

Setting (A/l) = CW / CCW

Fungsi CW = (Searah jarum jam) berlogika “ > “ (hight)

CCW = (Berlawanan arah jarum jam) logik “ 0 “ ( low)

Aplikasi Motor Stepper

Motor Stepper banyak digunakan pada:

a. Printer integret = pada penggerak print heat

b. Recorder = pada pemutar

c. Plotter = pada penggerak pen ploter

d. Fotocopy = pada paper sheet

e. Alroji = pada penggerak jarum jam

f. Hardisc = pada pemutar hardisc

g. Scaner = pada lampu

D.Motor Servo

Berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo adalah sebuah

motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan

kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari

sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer

berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari

sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal


Kelompok XX 71

dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan pulsa 1.5 mS pada periode selebar 2

mS maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar

pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin

kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan

dengan jarum jam.

Gambar M2.2.2.3.20:Teknik PWM untuk mengatur sudut motor servo

Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak

kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa

keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu.

Gambar M2.2.2.3.21 :Pin Out kabel Motor Servo

Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian-

bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar.


Kelompok XX 72

2.2.4APLIKASI MOTOR-MOTOR LISTRIK

Motor AC

- Dibidang industri seperti :

Pompa

Blower

Konveyor

Kompresor

- Di perumahan :

Mesin cuci

Kipas angin dan peralatan rumah tangga lainnya yang

menggunakan motor AC.

Motor DC

- Pada mainan anak2 (mobil-mobilan dan sebagainya yang

menggunakan motor DC)

- Komputer ,laptop dan peralatan elektronika lain yang hanya

memerlukan arus DC

Motor Stepper

- Printer integret = pada penggerak print heat

- Recorder = pada pemutar

- Plotter = pada penggerak pen ploter

- Fotocopy = pada paper sheet

- Alroji = pada penggerak jarum jam

- Hardisc = pada pemutar hardisc

- Scaner = pada lampu

Motor Servo

- Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan

atau bagian-bagian lain.


Kelompok XX 73

2.2.5Rangkaian Driver Motor

-Misalnya pada MotorListrik

Gambar M2.2.2.5.1 :Rangkaian sederhana motor Stepper

Gambar M2.2.2.5.2 :Rangkaian Kontrol Pada Varibel Reluctance MotorStepper


Kelompok XX 74

Gambar M2.2.2.5.3 :Kontrol Pada Unipolar Permanent Magnet Motor

2.2.6 Karakteristik Masing-Masing Motor Listrik

- Motor AC

Motor arus bolak-balik

memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan"rotor"

cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah,

- Motor DC

Motor arus searah

memiliki bagian dasar listrik: "kutub medan"

,"dinamo",dan”commutator”.

penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran

kecepatan yang luas

- Motor Stepper

Pengaturan putaran lebih mudah

Motor memberikan torsi penuh ketika mulai bergerak.

Posisi dan pergerakan dapat ditentukan secara presisi.

Memiliki respon yang sangat baik.

Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat

dikopel langsung ke porosnya.

Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada

range yang luas.

Pull in torque Torsi maksimum untuk memulai kerja motor

Pull out torque Torsi maksimum saat motor sedang bekerja

Pull in speed Rate maksimum untuk memulai kerja motor

Max pull out speed Rate maksimum saat motor sedang bekerja

Slew range Range antara pull in dan pull out saat

keadaan maksimum

Phase Phase magnet motor stepper


Kelompok XX 75

Holding Torque Tahanan torsi

- Motor Servo

motor dengan sistem closed feedback

terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan

rangkaian kontrol.

Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja


Kelompok XX 76

2.3 METODOLOGI PERCOBAAN

2.3.1 Skema Alat

Gambar M2.2.3.1.1 Skema alat


1. Fenomena Motor AC

Siapkan Motor AC

Sambungkan ke sumber 220V

Amati dan analisa

2. Fenomena Motor Stepper

Siapkan Alat dan Bahan

Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer

Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Stepper

Sambungkan Arduino ke driver motor Stepper

Amatidan Analisa

3. Fenomena Motor Servo




Kelompok XX 76


2.3.1 Skema Alat




Siapkan Motor AC


Amati dan analisa






Amatidan Analisa





Kelompok XX 76


2.3.1 Skema Alat




Siapkan Motor AC


Amati dan analisa






Amatidan Analisa





Kelompok XX 77

Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Servo

Sambungkan Arduino kedriver motor Servo

Amati dan Analisa

4. Fenomena MotorDC


Ambil kaki pada Motor DC dan sambungkan ke Power Supply

Amati dan Analisa

Balik kaki Motor DC dan sambungkan ke Power Supply

Amati dan Analisa


Kelompok XX 78

2.4 PENGAMATAN DAN ANALISA

2.4.1 Pengamatan

Gambar M2.2.4.1.1 :Aplikasi Arduino UNO

Gambar M2.2.4.1.2 :Beberapa macam motor listrik yang diamati


Kelompok XX 79

Gambar M2.2.4.1.3:Power Supply dan beberapa rangkaian Motor listrik

2.4.2 Analisa

Pada praktikum mengenai motor –motorlistrik kali ini menguji tiga

motor.Diantaranya motor AC,motor DC dan motor Stepper.

Seperti yang telah dipraktikumkan,diperoleh hasil bahwa motor AC

membutuhkan torsi yang besar untuk bergerak.Sedangkan motor DC membutuhkan

torsi yang kecil untuk menghasilkan gerak sementara itu motor stepper termasuk

kedalam jenis motor DC jadi torsi yang dibutuhkan sama dengan motor DC.

Walaupun torsi yang dibutuhkan besar untuk menggerakkan motor AC tapi putaran

yang dihasilkan lebih lambat dibandingkan motor DC. Hal itu dikarenakan motor AC

berukuran lebih besar dan lebih berat dibandingkan motor DC yang jauh lebih kecil.

Oleh sebab itu, motor AC banyak digunakan pada daerah industri karena dapat

menggerakkan peralatan yang lebih berat.

Jika dibandingkan antara teori dan hasil praktikum yang telah diperoleh oleh

praktikan.Maka untuk motor AC ,DC maupun Stepper sesuai hasilnya antara yang

dipraktikumkan dengan teori yang telah ada.


Kelompok XX 80

2.5 PENUTUP

2.5.1 Kesimpulan

Motor listrik utama terdiri atas Motor AC dan DC,dimana AC terdiri atas

motor sinkron dan induksi(satu fasa & tiga fasa).Sedangkan DC terdiri atas

separately excited dan self excited (shunt,seri & compound)

Prinsip kerja motor-motor listrik dasarnya adalah memanfaatkan arus listrik

yang mengaliri medan magnet.

Aplikasinya dapat kita temukan dalam skala Industri besar dan hingga

perumahan.

Motor AC membutuhkan torsi yang besar , sedangkan motor DC dengan torsi

yang kecil.

Hasil praktikum dapat ddikatakan sesuai dengan teori.

2.5.2 Saran

1. Praktikan Seharusnya memahami prosedur pengerjaan sebelum memulai

praktikum.

2. Usahakan Teliti saat melakukan pengamatan dan perhitungan


Kelompok XX 81

Lampiran

TUGAS TAMBAHAN

1. Rangkaian driver motor Stepper


Kelompok XX 82

2. Apa itu PWM ?

Pulse width modulasi (PWM) adalah teknik yang ampuh untuk mengontrol

sirkuit analog dengan output digital prosesor. PWM digunakan dalam

berbagai aplikasi, mulai dari pengukuran dan komunikasi untuk mengontrol

kekuasaan dan konversi.Singkatnya, PWM adalah cara pengkodean digital

tingkat sinyal analog.

M3

OPERATIONAL AMPLIFIER


Kelompok XX 83

MODUL 3

OPERATIONAL AMPLIFIER

3.1 TUJUAN

1. Mempelajari penggunaan operational amplifier

2. Memahami karakteristik dari operational amplifier

3. Memahami jenis-jenis operational amplifier

4. Menghitung basarnya penguatan (gain) pada Op-amp

3.2 TEORI DASAR

3.2.1Pengertian Operational Amplifier

Operational amplifier sering disebut dengan sebutan Op amp, merupakan

komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik

berdaya rendah (low power).Secara umum fungsi operational amplifier adalah

untuk memperkuat sinyal listrik yang lemah. Besar penguatan disebut gain

(faktor penguat).

OP-AMP secara skematik dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar M3.2.1.1 Skematik Amplifier

Dua input koneksi satu daya pada Op-Amp tidak selalu digambarkan dalam

Op-Amp diagram, namun harus diasukkan dalam rangkaian sebenarnya. Berikut

gambar IC Op-Amp 741 :


Kelompok XX 84

Gambar M3.2.1.2LM 741

Rangkaian Op-Amp ini dikemas dalam bentuk dual in package (DIP). DIP

memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah

yang benar dari rangkaian. Pada begian atas DIP biasanya tercetak nomor standar

IC. Perhatikan bahawa penomoran pin dilakukan berlawanan arah jarum jam,

dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan / strip.

Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output,

satu pin NC (no connection), dan dua pin offset nul. Pin offset nul memungkinkan

kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal didalam IC untuk

memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.

1. Diagram OP-AMP

Didalam diagram Op-Amp terdiri dari beberapa bagian, yang pertama

adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (Gain), selanjutnya ada

rangkaian penggeser ( level shifer ), kemudian penguat akhir yang biasanya

dibuaat dengan penguat push pull kelas B. Gambar berikut menunjukkan diagram

dari Op-Amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut :

V in Vout

Gambar M3.2.1.3Diagram Op-Amp

Penguat

Diferensial

Penguat

( Gain )

Level

Shiver

Penguat

akhir


Kelompok XX 85

Saat ini terdapat banyak tipe-tipe Op-Amp dengan karakteristik yang

spesififik. Op-Amp standard tipe 741 dalam kemasan IC DIP 8 Pin sudah dibuat

sejak tahun 1960-an untuk tipe yang sama. Tiap pabrikan mengeluarkan seri IC

dengan instal atau nama yang yang berbeda, misalnya dikenal dengan MC1741

dari motorolla, LM741 buatan National semiconductor. Karakteristik Op-Amp

dapat berbeda dengan Op-Amp lain, tergantung pada teknologi pembuatan dan

desain IC nya.

2. Karakteristik Op-Amp

a.PenguatanOpen Loop

Op-Amp idealnya memiliki penguatan open loop( AOL) yang tak

terhingga. Namun pada prakteknya Op-Amp misal LM741, memiliki penguatan

yang terhingga kira-kia 100.000 kali.Sebenarnya dengan pengutan yang sebesar

ini, system penguatan Op-Amp menjadi tidak stabil. Input diferensial yang amat

kecil saja sudah dapat membuat outputnya menjadi saturasi.

b. Unity Gain frequency

Op-Amp ideal mestinya bisa bekerja pada frekuensi berapa saja, mulai dari

sinyal DC sampai pada frekuensi giga hertz. Parameter unity gain frequency

menjadi penting jika Op-Amp digunakan untuk aplikasi dengan frekuensi tertentu.

Parameter AOL biasanya adalah penguatan Op-Amp pada sinyal DC . Response

pada penguatan Op-Amp menurun seiring dengan menaiknya frekuensi sinyal

input. Op-Amp LM741 misalnya memiliki unity gain frekuensi sebesar 1 MHz.

Jika perlu merancang aplikasi pada frekuensi tinggi, maka pilihlan Op-Amp yang

memiliki unity gain frekuensi lebih tinggi.

c. Slew Rate

Dalam Op-Amp kadang ditambahkan beberapa kapasitor untuk mereduksi

noise. Namun kapasitor ini menimbulkan kerugian yang menyebabkan response

Op-Amp terhadap sinyal input menjadi lambat. Op-Amp ideal memiliki parameter

slew rate yang tak terhingga, sehingga jika input berupa sinyal kotak, maka

outputnya juga kotak. Tetapi karena ketidakidealan Op-Amp maka sinyal output


Kelompok XX 86

dapat berbentuk eksponensial. Contohnya : Op-Amp LM741 memiliki slew rate

sebesar 0,5 V/µs. Artinya perubahan output Op-Amp LM741 tidak bisa lebih

cepat dari 0,5 V dalam 1 µs.

d. Input bias current (Ib)

Kebanyakan OP-AMP pada bagian inputnya menggunakan transistor

bipolar, maka arus bias pada inputnya adalah kecil. Level amplitudonya tidak

lebih dari beberapa mikroAmpere.

e. Supply voltage range ( Us )

Tegangan sumber untuk OP-AMP mempunyai range minimum dan

aksimum yaitu untuk OP-AMP yang banyak beredar dilapangan / dipasaran

sekitar ± 3 V sampai ± 15 V.

f. Input Voltage Range ( Ui max )

Range tegangan input maksimum sekitar 1 Volt atau 2 Volt atau lebih

dibawah dari tegangan sumber Us.

g. Output Voltge range ( Uo max )

Tegangan output maksimum mempunyai range antara 1 Volt atau 2 Voltlebih dibawahnya tegangan sumber ( supply voltage ) Us dibawahnya tegangansumber ( supply voltage ) Us. Tegangan output ini biasanya tergantung tegangansaturasi OP-AMP.

h. Differensial input offset voltage ( Uio )

Pada kondisi ideal output akan sama dengan nol bila kedua terminal

inputnya digraund-kan. Namun pada kenyataannya semua piranti OPAMP tidak

ada yang sempurna, dan biasanya terjadi ketidakseimbangan pada kedua terminal

inputnya sekitar beberapa millivolt. Tetapi jika input ini dibiarkan untuk

dikuatkan dengan OP-AMP dengan model closed loop , maka tegangan output

bisa melebihi saturasinya. Karena itu biasanya setiap OP-AMP pada bagian luar

dilengkapi dengan rangkaian offset tegangan nol ( zero offset voltage ).

i. Common mode rejection ratio( CMRR )


Kelompok XX 87

Secara ideal OP-AMP menghasilkan output yang proporsional dengan /

terhadap beda kedua terminal input, dan menghasilkan output sama dengan nol

jika sinyal kedua input simultan yang biasa disebut Common mode. Secara praktik

sinyal Common mode tidak diberikan pada inputnya dan dikeluarkan pada

outputnya. Sinyal CMRR ( Common Mode Rejection Ratio ) selalu diekspresikan

dengan rasio dari penguatan sinyal beda OP-AMP dengan harga sebesar 90 dB.

j. Transition frequency( fT )

Secara umum OP-AMP pada frekuensi rendah mempunyai penguatan

tegangan sekitar 100 dB.Kebanyakan OP-AMP mempunyai frekuensi transisi fT

setiap 1 MHZ dan penguatan pada harga sebesar 90 dB.

3.2.2Jenis – jenis Amplifier

a. Inverting Amplifier

Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang di tunjukkan

pada gambar berikut :

Gambar M3.3.2.1 inverting amplifier

Sinyal masukannya dibuat melalui input inverting, seperti yang tersirat

pada namanya, kita tentu telah menduga bahwa fase keluaran dari penguat

inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini umpan

balik negative dibangun melalui resistor Ri.

Input non inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau V+ =

0. Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari

sinyal masukan terhadap ground, Karena input inverting (-) pada rangkaian ini

diketahui adalah nol, maka impedansi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = Ri.

Berikut rumus dari inveting amplifier:


Kelompok XX 88

= −b. Non inverting Amplifier

Prinsip utama rangkaian penguat non inverting adalah seperti yang di perlihatkan

pada gaambar berikut :

Gambar M3.3.2.2Non inverting amplifier

Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non inverting.

Dengan demikian tegangaan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan

tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat Op-Amp non inverting

caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.

Impedansi untuk rangkaian Op-Amp non inverting adalah impedansi dari

input non inverting Op-Amp tersebut. Contohnya LM741 diketahui memiliki

impedansi input Zin = 108 to 1012 Ohm.

Berikut rumus Non inverting Amplifier :

= +c. Summing inverting(Penjumlah)

Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah

yang dasar rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya

adalah dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada

dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari penguatan masing masing dari

inverting, seperti :


Kelompok XX 89

Bila Rf = Ra = Rb = Rc, maka persamaan menjadi :

Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat,

terkadang tanpa Rom sudah cukup stabil.Maka rangkaian ada yang tanpa Rom

juga baik hasilnya. Rangkaian penjumlah dengan menggunakan noninverting

sangat suah dilakukan karena tegangan yang diparalel akan menjadi tegangan

terkecil yang ada., sehingga susah terjadi proses penjumlahan.

Gambar M3.3.2.3Rangkaian Penjumlahan dengan Hasil Negatif.

d. Substractor / Pengurang

Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan

memanfaatkan masukan non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit

ada perubahan. Rangkaian ini bisa terdiri 3 macam yaitu :

a. Rangkaian dengan 1 op-amp

b. Rangkaian dengan 2 op-amp

c. Rangkaian dengan 3 op-amp

Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting

dan kaki noninverting.Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat

seragam seperti gambar. Rumusnya adalah:


Kelompok XX 90

GambarM3.3.2.4 Rangkaian Pengurang dengan 1 Op-Amp.

Rangkaian pengurang dengan 2 op-amp tidak jauh berbeda dengan satu

opamp, yaitu salah satu input dikuatkan dulu kemudian dimasukkan ke rangkaian

pengurang, seperti gambar dibawah ini. Perhitungan rumus yang terjadi pada titik

Vz adalah :

Bila Rf=Ri maka persamaannyaakan menjadi :


Kelompok XX 91

Gambar M3.3.2.5Rangkaian Pengurang dengan 2 Op-Amp

Rangkaian pengurang dengan 3 op-amp sangat lah beda dengan yang

lainnya. Ada 3macam proses yang terjadi disini seperti pada gambar dibawah ini.

GambarM3.3.2.6Rangkaian Pengurang dengan 3 Op-Amp

e. Differensiator

Rangkaian differensiator adalah rangkaian aplikasi dari rumusan

matematika yang dapat dimainkan (dipengaruhi) dari kerja kapasitor.Rangkaian

nya seperti pada gambar dengan rangkaian sederhana dari differensiator. Untuk

mendapatkan rumus differensiator, urutannya adalah sebagai bagai berikut : iC = iB

+ iFdan selama nilai iB = 0,maka iC = iFselisih dari inverting input dan


Kelompok XX 92

noninverting input (v1 dan v2) adalah nol dan penguatan tegangannya sangat

besar, maka didapat persamaan pengisian kapasitor sebagai berikut :

Gambar 3.3.2.7Rangkaian Diferensiator Op-Am

3.2.3Berikut adalah salah satu contoh dari jenis-jenis Op-Amp

Vin

Vout

Rf Ri

Dengan gambar di atas rangcanglah sebuah non-inverting amplifier jika

diketahui Vin = 1,2 mV dan Ri = 30Ω. Sumber tegangan ± 15 V. Tentukan harga

tegangan keluaran (Vout) saat :

a. Penguatan/gain (G) = 4 kali

b. Resistor feedback (Rf) = 120Ω

Maka untuk:

(a). = 4


Kelompok XX 93

dimana Vin = 1,2 mV

Vin = 0.0012 V

Vout = Vin x 4 kali

= 0,0012 x 4 kali

= 0.0048 kali

(b). = 1 +

Vout = (1 + ) Vin

= (1 + ) 0,0012

= (1 + 4) 0,0012

= 0,006 V

3.2.4 Contoh aplikasi operational amplifier dalam kehidupan sehari-hari.

Contoh aplikasi Op-Amp yagn paling sering atau paling banyak digunakan

dalam kehiupan sehari-hari adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan

differensiator.

Berikut contoh lain aplikasi Op-Amp :

1. Komparator (pembanding)

Komparator (pembanding) merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan

bati simpal terbuka (bahasa Inggris: open-loop gain) penguat operasional yang

sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan

semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional

lainnya dan umum disebut juga dengan komparator (bahasa Inggris:

comparator).

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah

keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

2. Penguat pembalik

Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk

membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian

sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°,

maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini


Kelompok XX 94

mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik

negatif.

3. Penguat non-pembalik

Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum

bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan

pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai.

4. Penguat diferensial

Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang

telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi

yaitu sebesar R1.

3.3 METODOLOGI

3.3.1 Skema Alat

Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier

3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier

1. Buat rangkaian seperti gambar 1.

2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, Ri = 10Ω

3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya

4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin)

5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω,

Ri = 30Ω.

Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian InvertingAmplifier


Kelompok XX 94


negatif.








yaitu sebesar R1.

3.3 METODOLOGI

3.3.1 Skema Alat








Ri = 30Ω.



Kelompok XX 94


negatif.








yaitu sebesar R1.

3.3 METODOLOGI

3.3.1 Skema Alat








Ri = 30Ω.



Kelompok XX 95

TabelM3.3.3.2.1Percobaaan Inverting Amplifier

3.3.3 Percobaan Non-Inverting Amplifier






Ri = 30Ω.

Gambar M3.3.3.3.1 Rangkaian Non Inverting Amplifier

TabelM3.3.3.3.1 Percobaan Non-Inverting Amplifier

Ω ΩVi/o Gain

Vout/VinPhasa

output Input

10.000

10 Ω

5 Ω

3,3 Ω

2,5 Ω

20 Ω

30 Ω

Ω ΩVi/o Gain

Vout/VinPhasa

output input

10.000

10K

5K

3,3K


Kelompok XX 96

3.3.4 Percobaan Summing amplifier


2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, R1 = R2 = R3

= 10Ω



5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri =

20Ω, Ri = 30Ω.

Gambar M3.3.3.4.1 Rangkaian Summing Amplifier

3.4 DATA DAN PEMBAHASAN

3.4.1 Perhitungan

a. Inverting Amplifier

Dik : Vin = 10 mV = 0,01 V

Ri = 10Ω

Rf = 5Ω, Rf = 3,3Ω, Rf = 2,5Ω, Rf = 20Ω, Rf = 30Ω

Dit : Vout

2,5K

20K

30K


Kelompok XX 97

=−Vout =− Vins

= − ΩΩ x 0,01

=−(0,5) x 0,01

=− 0,005 V

Tabel M3.3.4.1.1 Perhitungan Inverting Amplifier

b. Non-inverting amplifier

Dik : Vin = 10 mV = 0,01 V

Ri = 10Ω

Rf = 5Ω, Rf = 3,3Ω, Rf = 2,5Ω, Rf = 20Ω, Rf = 30Ω

Dit : Vout

=1 +Vout = 1 + x Vin

= 1 + ΩΩx 0,01 V

= 0,6 x 0,01 V

Ω ΩVi/o Gain

Vout/VinOutput Input

10 Ω

5 Ω - 0,005 V 0,01 V - 0,5 V

3,3 Ω - 0,0033 V 0,01 V - 0,33 V

2,5 Ω - 0,0025 V 0,01 V - 0,25 V

20 Ω - 0,02 V 0,01 V - 2 V

30 Ω - 0,03 V 0,01 V - 3 V


Kelompok XX 98

= 0,006 V

Tabel M3.3.4.1.2 Perhitungan Non Inverting Amplifier

c. Summing Amplifier

Diketahui : Vin = - 2 mV

Ri = 10 Ω R1 = R2 = R3 = Ri

Rf = 20 Ω

Jawab :

Vout = −(2 + 2 2 + 2 3 +⋯+ 2 ) . .= −(2 1 + 2 1 + 2 1 + 2 ) .( ).= - (8 + 4 + 2 + 1) – 0,5

= 7,5 mV

Vlsb =−(2 1) .( ).= 0,5 mV

Vmsb = −(2 1) .( ).= 4 mV

Vfs = 7,5 mV

Vmax = (2 − 1 )= 7,5 mV

Ω ΩVi/o Gain

Vout/VinOutput Input

10 Ω

5Ω 0,006 V 0,01 V 0,6 V

3,3 Ω 0,0043 V 0,01 V 0,43 V

2,5Ω 0,0035 V 0,01 V 0,35 V

20Ω 0,021 V 0,01 V 2,1 V

30Ω 0,031 V 0,01 V 3,1V


Kelompok XX 99

3.5 PENUTUP

3.5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut:

1. Op-Amp berguna sebagai penguat suatu tegangan.

2. Op-Amp banyak digunakan dalam elektronika yang berdaya rendah.

3. Pada Op-Amp ini kita dapat menghitung besar penguatan dari

tegangan.

4. Op-Amp terdiri dari beberapa jenis yang paling sering digunakan

a. Inverting amplifier

b. Non-inverting amplifier

c. Summing amplifier

3.5.2 Saran

Adapun saran yang harus diperhatikan oleh praktikan adalah sebagai

berikut:

1. Praktikan harus mematuhi peraturan yang ada pada laboratorium

mekatonika dan otomasi produksi.

2. Praktikan harus memahami materi yang akan diujikan.

3. Praktikan harus bertanya pada asisten apabila ada yang kurang

paham tentang materi yang diujikan.

M4

MIKROKONTROLER DAN INTERFACE


Kelompok XX 100

MODUL 4

MIKROKONTROLER DAN INTERFACE

4.1 Tujuan

1. Mengetahui prinsip kerja dari mikrokontroler

2. Mengetahui jenis-jenis mikrokontroler

3.Memahami tentang rangkaian sistem minimum suatu mikrokontroler

4. Dapat mambuat sebuah aplikasi sederhana dengan mikrokontroler

5. Memahami tentang interface serta pengaplikasiannya.

4.2 Teori Dasar

4.2.1 Defenisi Mikrokontroller

Mikrokontroller adalah piranti elektronikberupa IC ( Integrated Circuit)

yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu

urutan instruksi(program) yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus.

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah

chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil

RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.

Mikrokontroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan

secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote kontrol, mesin kantor,

peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran,

biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan

mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran

mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih

ekonomis.


Kelompok XX 101

Gambar M4.4.2.1 Mikrokontroller

4.2.2 Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroller

4.2.2.1 Jenis-Jenis Mikrokontroller

Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini

didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada

mikrokontroler tersebut.

Pembagian itu yaitu:

1. RISC

merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer.

Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.

Contohnya : AVR (Alv and Vegard’s Risc),

Mikrokontroler AVR (Alv and Vegard’s Risc prosessor)

Merupakan mikrokontroler dengan arsitektur modern atau

jenismikrokontroler yang paling sering dipakai bidang elektronika dan

instrumentasi.

Terdapat 3 macam mikrokontroler AVR, yaitu :

- Tiny AVR

- AVR atau Classic AVR

- Mega AVR


Kelompok XX 102

Perbedaan jenis-jenis tersebut terletak dari fasilitas, atau lebih dikenal

dengan fitur-fiturnya. Jenis Tiny AVR merupakan mikrokontroler dengan

jumlah pin yang terbatas dan sekaligus fitur-fiturnya juga terbatas dibandingkan

yang Mega AVR. Semua mikrokontroler AVR memiliki set instruksi

(assembly) dan organisasi memori yang sama.

Mikrokontroler AVR Prosessor merupakan mikrokontroler RISC 8 bit.

Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus

clock. Adapun bentuk fisik mikrokontroler tersebut dapat dilihat pada gambar

di bawah ini:

Gambar M4.4.2.2Mikrokontroler AVR ATmega

2. CISC

Kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Instruksi bisa

dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya. Contohnya : MCS51.

3. Mikrokontroler PIC

Mikrokontroler PIC adalah salah satu jenis mikrokontroler yang diproduksi

oleh microchip untuk mengontrol alat disekeliling, sehingga mengurangi beban

CPU utama PIC 18F452 yang memiliki fungsi kalkulasi dan memori serta

dikendalikan oleh software.

PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang

dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi

Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. Frekuensi kerja

maksimum clock untuk mikrokontroler PIC adalah sekitar 20 MHz dan


Kelompok XX 103

kapasitas memori untuk mengisikan program adalah sekitar 1 k sampai dengan

4 k. Frekuensi clock dapat menentukan kecepatan membaca suatu program dan

sebuah instruksi dieksekusi atau dijalankan. Bentuk fisik dapat dilihat pada

gambar di bawah ini:

Gambar M4.4.2.3 Bentuk fisik mikrokontroler PIC 18F452

4. Mikrokontroler ATMEL atau MCS-51

Mikrokontroler MCS-51 adalah mikrokontroler yang paling populer saat

ini. Keluarga ini diawali oleh intel yang mengenalkan IC Mikrokontroler type

8051 pada awal tahun 1980-an. Banyak pabrik IC besar lain ikut

memproduksinya karena termasuk sederhana dan harganya murah sehingga

banyak digemari. Sampai kini lebih 100 macam mikrokontroler turunan 8051

sehingga terbentuklah sebuah keluarga besar mikrokontroler dan biasa disebut

sebagai MCS-51.

Rangkaian Sistem Minimum Atmel 89S51 atau sistim mikrokontroler

adalah rangkaian elektronik minimum yang diperlukan untuk beroperasinya IC

mikrokontroler. Sismin ini kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain

untuk menjalankan fungsi tertentu. Suatu sismin bisa saja ditambahkan dengan

rangkaian pelengkap lainnya sehingga menjadi suatu sistem yang lebih lengkap

dan memiliki fungsi lebih banyak.


Kelompok XX 104

Untuk membuat rangkaian sismin Atmel 89S diperlukan beberapakomponen yaitu:- IC mikrokontroler AT89S

- 1 XTAL 12 MHz atau 11.0592 MHz

- 2 kapasitor kertas 33 pF

- 1 kapasitor elektrolit 10 uF

- 1 resistor 10 Kohm

Selain itu tentunya diperlukan power suply yang bisa memberikan

tegangan 5V DC. Adapun bentuk fisik mikrokontroler tersebut dapat dilihat

pada gambar di bawah ini:

Gambar M4.4.2.4IC Mikrokontroler ATMEL

4.2.2.2 Bagian-Bagian Mikrokontroller

Bagian-bagian yang ada dalam mikrokontroller:

1. MemoriMemori adalah bagian microcontroller untuk menyimpan program dan

data. Ada 3 bagian utama sebuah memori yaitu alamat, data dan control baca

atau tulis (R/W).


Kelompok XX 105

Jenis memori antara lain :

a. RAM (Random Access Memory) : CPU bisa menulis/menyimpan dan

membaca kedalam memori ini , memori akan hilang jika power supply

dihilangkan.

Gambar M4.4.2.5 RAM

b. ROM(Read-Only Memory) : memori yang hanya bisa ditulis sekali saja dan

selanjutnya hanya bisa dibaca. Data tidak hilang jika power supply

dihilangkan.

Gambar M4.4.2.6ROM

c. EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory) : CPU bisa

menulis/menyimpan dan membaca kedalam memori, memori tidak hilang

jika power supply dihilangkan.Cara penulisan dengan cara tertentu/dengan


Kelompok XX 106

alat programmer, cara menghapus data dengan disinari cahaya ultra violet

atau bisa juga dengan sinar matahari beberapa menit.

Gambar M4.4.2.7 EPROM

2. Register

Mcu dalam memproses data memori , ia akan mengambil data di memori

dan menyimpan kedalam register didalam CPU setelah diproses hasil akan

dikirim kembali ke memori. Register di cpu biasanya terdiri dari 2 jenis yaitu

Akumulator dan index register.

Accumulators digunakan dlm perhitungan arithmetic operations, like

addition, subtraction, or performing logical and bit operations .Index registers

digunakan menujuk alamat data di memori.

3. Central Processing Unit /CPU

CPU adalah bagian utama sebuah microcontroller. Dialah yang

melaksanakan (mengeksekusi) program yang ada di memori dalam

melaksanakan tugasnya. Ia dibantu beberapa memori internal di dalam cpu

yang disebut register.

Dalam melakukan berbagai operasi perhitungan data yang ada di memori,

cpu mengambil data di memori dan menyimpan di register agar lebih efisien.

Misal operasi penjumlahan data di 2 lokasi memori lokasi data dilokasi


Kelompok XX 107

memori1 disimpan di register 1 data kedua dari lokasi memori disimpan di

register 2 hasilnya disimpan di register 3.

Gambar M4.4.2.8 CPU

4. Bus/jalur

Bus adalah nama untuk group koneksi-koneksi. Ada 2 jenis bus : bus data

dan bus alamat. Jalur data terdiri dari 8 bit,16 bit,32 bit tapi untuk

microcontroller yang kita pelajari terdiri dari 8 bit data (1byte) dan jalur alamat

jumlahnya variatif tergantung jenis microcontroller, jumlah jalur alamat

menunjukan banyaknya lokasi memori yang bisa diakses. Jadi jika bus alamat

ada 16 bit (A0~A15) maka jumlah alamat yang bisa diakses sebanyak 216 =

65536 lokasi memori.

Gambar M4.4.2.9Skema kerja Bus


Kelompok XX 108

5. Input-output unit

Untuk berhubungan dengan dunia luar seperti dengan relay, LED, sensor,

switch dan lain-lain microcontroller menggunalkan input/output port, jenis

port ada 3 yaitu port untuk mengambil sinyal dari luar (disebut input port) , port

untuk mengeluarkan sinyal (output port) dan ada port yang bisa untuk input

maupun output pada kaki yang sama 1 kaki / bidirectional . Cara

menulis/membaca persis seperti menulis/membaca memori, cuma alamatnya

bisa nomor port/pin microcontroller.

Gambar M4.4.2.10Bentuk fisik port CPU

6. Komunikasi Serial

Untuk berkomunikasi dengan microcontroller / pc lain salah satu

metoda yang populer adalah secara serial dan paralel misal microcontroller

akan mengirim 1 byte/huruf "A" (dalam biner 1110 1111) mengirim secara

paralel berarti satu clock dikirim sekaligus tapi butuh minimal 8 kabel/pin dan

secara serial ia dikirim satu persatu bit, jadi minimal 8 clock dibutuhkan untuk

mengirim "A" tapi hanya membutuhkan minimal 2 kabel/ pin, untuk

microcontroller biasanya menggunakan serial , jadi butuh hanya 2 pin untuk

mengirim dan menerima pada waktu yang sama dan ini disebut full duplex.

7. Timer unit

Untuk mengetahui waktu , panjang sinyal, frekwensi dan lain-lain, kita

membutuhkan timer. Dasarnya adalah timer free-run counter adalah sebuah

register counter yang nilainya bertambah satu mulai dari 0000 sampai ffff

kemudian kembali 0000 terus menerus berulang .


Kelompok XX 109

8. Watchdog

Kadang kadang karena berbagai sebab microcontroller mengalamai

program hang sama seperti sebuah pc , untuk pc biasanya kita mereset , tapi

untuk microcontroller agak sulit jika kita harus yang mereset sendiri karena

biasanya microcontroller biasanya bekerja pada peralatan 24 jam seperti sistem

alarm,ac dan lain-lain. Tidak mungkin kita ditunggu seharian. Untuk mengatasi

masalah ini dibuatlah sistem timer yang bisa mereset otomatis. Jika terjadi

program hang ,namanyawacthdog timer ,ia akan mereset program

microcontroller secara berkala, misal tiap 5 detik ia akan mereset program

microcontroller. lalu bila program tidak hang, ia tetap akan mereset CPU pada

detik ke 5 .

Jadi biar wacthdog timer tidak mereset cpu ketika keadaan normal kita

harus mereset watchdog timer maksimal tiap 4 detik jadi sebelum ia mereset

CPU , artinya pada detik ke 4 kita reset wacthdog timer, jadi sebelum watchdog

timer mereset cpu pd detik kelima sudah kita reset duluan watcdog timernya pd

detik ke 4, perintah mereset wacthdog timer ada didalam program. jadi ketika

program kita hang maka tidak ada lagi perintah yg mereset wachtdog timer

sehingga WDT akan mereset CPU.

Gambar M4.4.2.11 Skema kerja watchdog


Kelompok XX 110

9. Pengubah sinyal Analog ke Digital

Perlu diingat bahwa microcontroller bekerja pada sinyal digital 1 atau 0 ,

lalu bagaimana ia membaca sinyal analog , beberapa microcontroller

dilengkapi analog digital converter misalnya pada microcontroller mc68hc11

buatan motorola. Tugas adc merubah sinyal analog ke digital sehingga bisa

diproses microcontroller.

10. Program

Sebuah microcontroller tanpa diprogram tidak ada artinya apa-apa

sebelum bisa digunakan dia harus diberi perintah yang berupa program yang

disimpan/diisikan (download) ke dalam memorinya ,contoh kita akan

"menginstruksikan" microcontroller untuk mentransfer data dari port0 (P0) ke

register A, B dan lokasi memori 20H maka kita akan menuliskan urutan

instruksi yg disebut program, menggunakan bahasa assembler.

11. InterupsiSaat kakireset pada IC mikroprosesor/mikrokontroler menerima sinyal

reset( sinyal tersebut berupa sinyal ‘1’ sesaat, pada prosesor lain umumnya

merupakan sinyal ‘0’ sesaat), Program Counter diisi dengan sebuah nilai. Nilai

tersebut dinamakan sebagai vektor reset (reset vector), merupakan nomor awal

memori-program yang menampung program yang harus dijalankan.

Pembahasan di atas memberi gambaran bahwa proses reset merupakan

peristiwa perangkat keras (sinyal reset diumpankan ke kaki reset) yang dipakai

untuk mengatur kerja dari perangkat lunak, yakni menentukan aliran program

prosesor (mengisi Program Counter dengan vektor reset).Peristiwa perangkat

keras yang dipakai untuk mengatur kerja dari perangkat lunak, tidak hanya

terjadi pada proses reset, tapi terjadi pula dalam proses interupsi.

Dalam proses interupsi, terjadinya sesuatu pada perangkat keras tertentu

dicatat dalam flip-flop khusus, flip-flop tersebut sering disebut sebagai

‘petanda’ (flag), catatan dalam petanda tersebut diatur sedemikian rupa

sehingga bisa merupakan sinyal permintaan interupsi pada prosesor. Jika

permintaan interupsi ini dilayani prosesor, Program Counterakan diisi dengan


Kelompok XX 111

sebuah nilai. Nilai tersebut dinamakan sebagai vektor interupsi (interrupt

vector), yang merupakan nomor awal memori-program yang menampung

program yang dipakai untuk melayani permintaan interupsi tersebut.

Program yang dijalankan dengan cara interupsi, dinamakan sebagai

program layanan interupsi (ISR - Interrupt Service Routine). Saat prosesor

menjalankan ISR, pekerjaan yang sedang dikerjakan pada program utama

sementara ditinggalkan, selesai menjalankan ISR prosesor kembali

menjalankan program utama

Sebuah prosesor bisa mempunyai beberapa perangkat keras yang

merupakan sumber sinyal permintaan interupsi, masing-masing sumber

interupsi dilayani dengan ISR berlainan, dengan demikian prosesor mempunyai

beberapa vektor interupsi untuk memilih ISR mana yang dipakai melayani

permintaan interupsi dari berbagai sumber. Kadang kala sebuah vektor interupsi

dipakai oleh lebih dari satu sumber interupsi yang sejenis, dalam hal semacam

ini ISR bersangkutan harus menentukan sendiri sumber interupsi mana yang

harus dilayani saat itu.

Jika pada saat yang sama terjadi lebih dari satu permintaan interupsi,

prosesor akan melayani permintaan interupsi tersebut menurut perioritas yang

sudah ditentukan, selesai melayani permintaan interupsi perioritas yang lebih

tinggi, prosesor melayani permintaan interupsi berikutnya, baru setelah itu

kembali mengerjakan program utama.

Saat prosesor sedang mengerjakan ISR, bisa jadi terjadi permintaan

interupsi lain, jika permintaan interupsi yang datang belakangan ini

mempunyai perioritas lebih tinggi, ISR yang sedang dikerjakan ditinggal dulu,

prosesor melayani permintaan yang perioritas lebih tinggi, selesai melayani

interupsi perioritas tinggi prosesor meneruskan ISR semula, baru setelah itu

kembali mengerjakan program utama. Hal ini dikatakan sebagai interupsi

bertingkat (nested interrupt), tapi tidak semua prosesor mempunyai

kemampuan melayani interupsi secara ini.


Kelompok XX 112

4.2.3 Mikrokontroller AT89S51

4.2.3.1 Fitur Mikrokontroller AT89S51

1. Mikrokontroller AT89S51

Gambar M4.4.2.12 Mikrokontroller AT89S51

Berikut ini adalah spesifikasi penting mikrokontroler AT89S51 :1) Kompatible dengan keluarga mikrokontroler MCS - 51.

2) 4 Kbyte In-System Programming (ISP) flash memory dengan kemampuan

1000 kali tulis dan hapus.

3) Tegangan kerja 4-5 V.

4) Bekerja dengan rentang frekuensi 0 – 33 MHz.

5) 128 x 8 bit RAM internal.

6) 32 jalur I/0 yang dapat diprogram.

7) Tiga buah 16 bit timer / counter.

8) Saluran Full-duplexserial 4UART.

9) Dual data pointer.

10) Mode pemrograman ISP yang fleksibel (byte dan page moda).

11) Tersedia dengan kemasan :

a. 40 – Pin DIP

b. 44 – Pin PICC

c. 44 – Pin PQFP.


Kelompok XX 113

12) Hemat catu daya dan power down modes.

13) Watch dog timer.

14) 6 buah sumber Interupsi.

2. Konfigurasi Pin AT89S51

Gambar M4.4.2.13 Mikrokontroller AT89S51

Susunan pena-pena mikrokontroler AT89S51 seperti gambar 2.1 dapatdijelaskan sebagai berikut :a. Pin 1 sampai 8 adalah port 1, merupakan port parallel 8 bit dua arah

(bidirectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan.

b. Pin 9 (reset) adalah masukan reset (aktif tinggi). Pin ini di hubungkan

dengan rangkaian power on reset yang terdiri dari sebuah resistor dan

sebuah kapasitor.

c. Pin 10 sampai 17 (port 3) adalah port parallel 8 bit dua arah yang memiliki

fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TXD (Terminate data), RXD

(Receive data), Int 0 (Interupt 0), Int 1 (Interupt 1), T0 (timer 0), T1 (timer

1), WR (Write) dan RD (Read). Bila fungsi pengganti tidak dipakai, pena-

pena ini dapat digunakan sebagai port parallel 8 bit serbaguna.


Kelompok XX 114

d. Pin 18 (X-TAL 1) adalah pena masukan kerangkaian osilator internal,

sebuah osilator kristal atau sumber osilator dapat digunakan.

e. Pin 19 (X-TAL 2) adalah pena keluar kerangkaian osilator internal. Pin ini

dipakai bila menggunakan osilator kristal.

f. Pin 20 (Ground) di hubungkan ke VSS atau ground.

g. Pin 21 sampai 28 (port 2) adalah paralel 8 bit dua arah (bidirectional). Port

2 ini mengirim byte alamat bila dilakukan pengaksesan memory external.

h. Pin 29 adalah pin PSEN (Program Store Enable) yang merupakan sinyal

pengontrolan yang membolehkan program memori external masuk ke

dalam bus selama proses pemberian / pengambilan instruksi.

i. Pin 30 adalah ALE (Address Latch Enable) yang digunakan untuk

menahan alamat memori external selama pelaksanaan instruksi.

j. Pin 31 (EA). Bila pena ini diberi logika tinggi (High) mikrokontroler

melaksanakan instruksi dari ROM / PEROM ketika isi program counter

kurang dari 4096. Bila diberi logika rendah (Low), mikrokontroler akan

melaksanakan seluruh instruksi dari memori program luar.

k. Pin 32 sampai 39 (port 0) adalah port paralel 8 bit (open drain) dua arah.

Bila digunakan untuk mengakses program luar port ini akan memultipleks

alamat memori dengan data.

l. Pin 40 merupakan VCC, dihubungkan ketegangan 4-5 V.


Kelompok XX 115

4.2.3.2 Rangkaian Minimum

Rangkaian minimum merupakan rangkaian paling sedikit dimana

mikrokontroller aktif/dapat bekerja dan berfungsi.

Gambar M4.4.2.14 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51

Keterangan Gambar:

a. Pada pin 18 (Xtal 1), pin 19 (Xtal 2) dihubungkan dengan kapasitor 33 pf

dan diteruskan ke ground.

b. Pada pin 31 (EA/VP) dan VCC dihubungkan dengan tegangan 5 volt

c. Pada pin 20 (Reset) dan ground dihubungkan dengan resistor 10 K, kemudian

dihubungkan dengan kapasitor 10 µF dan dihubungkan dengan tegangan 5 volt.


Kelompok XX 116

3. Rangkaian Reset

Jika sebuah sinyal LOWdiaplikasikan pada pin ini, maka mikrokontroler

akan direset. Peresetan sistem dilakukan dengan tujuan:

1. Untuk ‘melepas’ semua pin (kecuali pin-pin XTAL) untuk masuk ke

keadaan tri-state, menginisialisasi semua Register I/O, dan mereset

program counter (PC=0).

2. Untuk memasuki mode pemrograman paralel.

Gambar M4.4.2.15 Rangkaian Reset Mikrokontroller AT89S51

4. Rangkaian Xtal

Osilator didalam mikrokontroler digunakan sebagai pembangkit pulsa

clock, atau detak, karena mikro merupakan mesin sinkron, yang semua derap

mesinnya dikomandani oleh pulsa clock, osilator yang rangkaiannya ada

didalam mikro ini memerlukan tank-circuit atau rangkaian resonator yang

ditempatkan diluar chip, pada mikro kuno anda harus membuat sebuah osilator

beserta tank-circuit-nya, mikro modern rangkaian osilator ada didalam chip,

resonator diluar, berupa kristal atau rangkaian LC saja.


Kelompok XX 117

Kristal adalah resonator mekanik yang bergetar menstabilkan getaran

elektronis, kristal stabil karena memiliki ‘inersia’ yang relatif besar, jika anda

mempunyai benda yang masa-nya besar, kan akan lebih stabil jika diam atau

berputar, contoh; bumi yang berputar terus ber-tahun2, putarannya stabil.

Gambar M4.4.2.16 Rangkaian Kristal Mikrokontroller AT89S51

5. Rangkaian VCC

Pada dasarnya, ada dua koneksi daya untuk mikrokontroler ataupun

rangkaian terpadu yang lain yakni VCC dan GND. VCC Ini adalah tanda untuk

tegangan positif. Bagi anda yang baru dan tidak memiliki basic elektronika

mungkin kedengarannya asing, tapi yakinlah, nanti anda akan terbiasa GND

adalah singkatan dari ground. Semua arus listrik memerlukan jalur kembali ke

ground. Ini biasa dipanggil common namun lebih sering diberi tanda GND

Ada ribuan jenis mikrokontroler yang berbeda, tetapi 5V adalah nilai

standar untuk VCC, 3,3 Volt sebenarnya juga ada, namun ada juga 2,8V dan

1,8V VCC untuk beberapa mikrokontroler yang aneh. Namun sekarang, hanya

berpikirlah tentang 5V dan GND


Kelompok XX 118

Gambar M4.4.2.17 Rangkaian VCC Mikrokontroller AT89S51

4.2.3.3 Aplikasi

1. Rangkaian Flip-Flop AT89S51

Rangkaian minimum untuk menghidupkan 8 LED melalui Port 0

ditunjukan pada gambar dibawah ini, yang perlu diperhatikan adalah

konfigurasi rangkaian LED yaitu Common Anode (CA) artinya untuk

menghidupkan LED pada Port 3, port 3 harus dikirim atau diberi logika ‘0’.

Jika LED terhubung secara Common Katode, maka untuk menyalakan LED

harus dikirim atau diberi logika ‘1’, menyebabkan Port 0 menjadi masukan

berimpedansi, sehingga tidak dapat menyalakan LED karena ordenya μA.


Kelompok XX 119

Gambar M4.4.2.18 Rangkaian Flip-Flop AT89S51

Flip-flop adalah rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu

bit secara semi permanen sampai ada suatu perintah untuk menghapus atau

mengganti isi dari bit yang disimpan. Prinsip dasar dari flip-flop adalah suatu

komponen elektronika dasar seperti transistor, resistor dan dioda yang di

rangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat bekerja secara sekuensial.

D Flip-flop

Flip-flop D (lihat Gambar ) hanya memiliki input data tunggal (D) dan

input detak (CK). Flip-flop D sering kali disebut juga sebagai flip-flop tunda.

Nama ini menggambarkan operasi unit ini. Apapun bentuk input pada input

data (D), input tersebut akan tertunda selama satu pulsa detak untuk mencapai

output normal (Q). Data dipindahkan ke output pada transisi detak Low ke

High.

C310u

C630p

RSTRST

R24K7

X1

11,0592MHz

RESET

RST

U1

AT89S51

9

1819

2930

31

12345678

2122232425262728

1011121314151617

3938373635343332

RST

XTAL2XTAL1

PSENALE/PROG

EA/VPP

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P2.0/A8P2.1/A9

P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15

P3.0/RXDP3.1/TXD

P3.2/INT0P3.3/INT1

P3.4/T0P3.5/T1

P3.6/WRP3.7/RD

P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7

VCC

C730p

D3

1N4002

AC

VCC


Kelompok XX 120

Gambar M4.4.2.19 Flip-flop

RS Flip Flop

Flip-flop RS pada simbol ini memiliki input aktiflow/nol yang

ditunjukkan dengan adanya gelembung-gelembung kecil pada input R dan S.

Tidak seperti gerbang logika, flip-flop memiliki dua output komplementer.

Output tersebut diberi label Q dan Q. Output Q dianggap merupakan output

normal, dan dalam kondisi normal kedua output selalu merupakan

komplementer. Karena fungsi flip-flop memegang data sementara, maka flip-

flop ini sering disebut RS Latch Flip-Flop. Contoh gambar rankaian diatas:

Gambar M4.4.2.20 RS Flip Flop

JK Flip Flop

Flip-flop ini dapat dianggap sebagai flip-flop universal, karena flip-flop

jenis lain dapat dibuat dari flip-flop JK. Simbol logika pada Gambar 7

mengilustrasikan tiga input sinkron (J, K dan CK). Input J dan K merupakan

input data, dan input clock memindahkan data dari input ke output. Diperlukan

keseluruhan pulsa (bukan sekedar transisi low ke high atau high ke low saja)

untuk memindahkan data dari input ke output.


Kelompok XX 121

Gambar M4.4.2.21 JK Flip Flop

2. Program

a. Pemograman Menyalakan LED

Setelah rangkaian LED dibuat dan dihubungkan dengan port pararel

mikrokontroller, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang

digunakan untuk menghidupkan LED tersebut.

Program sebagai berikut ini

//Program LED 1. LED Menyala

/* deklarasi register AT89c51 */#include <at89x51.h> //jika menggunakan AT89C51

/* Program utama */void main()char a; a=0x000;while(1)

P0 = a; //menyalakan Led semuanya

b. Pemograman LED Berkedip

Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED,

maka sekarang saatnya Anda membuat program kedua yang digunakan untuk

menghidupkan LED berkedip.


Kelompok XX 122


//Program LED 2. LED Berkedip

/*------deklarasi register AT89c51---------*/#include <at89x51.h> //jika menggunakan AT89C51

/*---fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira)--*/void tunda1ms()int i;for(i=0;i<150;i++);

/*--------fungsi tunda n milidetik--------*/void tunda(int n)int i;for (i=0; i<n;i++)tunda1ms();

/*-------------Program utama-------------*/void main()char a; char b;a=0x000; b=0x0FF;

while(1)

P0= a; //menyalakan Led semuanyatunda(500); //memanggil fungsi tundaP0= b; //mematikan semua Ledtunda(500); //memanggil fungsi tunda

c. Pemograman LED Flip-Flop 1

Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED

berkedip, maka sekarang saatnya Anda membuat program ketiga yang

digunakan untuk menghidupkan LED flip-flop 1.


Kelompok XX 123


//Program LED 3 LED Flip-Flop

/*----------deklarasi register AT89c51---------*/#include <at89x51.h>

/*----fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira)----*/void tunda()

_asm

mov r0, #0x0f501$: mov r1, #0x0ff02$: mov r2, #0

djnz r1, 02$djnz r0, 01$

_endasm;

/*--------------Program utama-----------------*/void main()char a;char b;a=0x00f;b=0x0f0;while(1)

P0= a; //menyalakan Led port0 - port3 yangtunda(); //memanggil fungsi tundaP0= b; //menyalakan Led port4 - port7 yangtunda(); //memanggil fungsi tunda


Kelompok XX 124

d.Pemograman LED Flip-Flop 2

Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED flip-

flop pada pemrograman flip-flop 1, maka sekarang saatnya Anda membuat

program keempat yang digunakan untuk menghidupkan LED flip-flop 2.

Program LED flip-flop 2 ini berbeda dengan LED flip-flop 1. Program ini akan

menyalakan LED flip-flop genap dan ganjil pada port 0.


//Program LED 4 Flip-Flop genap dan ganjil

/* deklarasi register AT89c51 */#include <at89x51.h>

/*-----------------fungsi tunda-----------------*/void tunda()

_asm

mov r0, #0x0f501$: mov r1, #0x0ff02$: mov r2, #0

djnz r1, 02$djnz r0, 01$

_endasm;

/*--------------Program utama-------------------*/void main()char a;char b;a=0x55;b=0xAA;

while(1)

P0= a; //menyalakan Led port genap yang lainmati

tunda(); //memanggil fungsi tundaP0= b; //menyalakan Led port ganjil yang lain

matitunda(); //memanggil fungsi tunda


Kelompok XX 125

e. Pemograman LED Berjalan ke Kanan

Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED flip-

flop, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang digunakan untuk

menghidupkan LED berjalan kanan. Program LED berjalan kekanan ini

dijalankan pada hardware nyala led berlogika tinggi atau logika 1. jika

menggunakan logika rendah maka LED bukan menyala tetapi akan mati.

Program LED berjalan kekanan menggunakan operasi geser kanan. Operasi

geser kiri akan menggeser bit-bit kekanan sehingga bit 0 akan berpindah ke bit

1 dan bit 1 akan berpindah ke bit 2 dan seterusnya.


//Program LED 6 LED berjalan Kekanan


/* fungsi tunda 1 *//*------------------------------------------*//* fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira) *//*------------------------------------------*/void tunda1ms()int i;for(i=0;i<150;i++);

/*--------------------------------------------*//* fungsi tunda n milidetik *//*--------------------------------------------*/void tunda(int n)int i;for (i=0; i<n;i++)tunda1ms();

/* Program utama */void main()

volatile unsigned char a=0x01;while(1)

a=((a>>7) | (a<<1)); //putar ke kanan 1 bit, bitke 0 akan

tunda(1000); //sehingga efeknya seperti LEDberjalan


Kelompok XX 126

P0=a; // mengisi bit ke 7 dst

f. Pemograman LED Berjalan ke Kiri

Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu

LEDberjalan kekanan, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang

digunakan untuk menghidupkan LED berjalan kekiri. Program LED berjalan

kekanan menggunakan operasi geser kiri. Operasi geser kiri akan menggeser

bit-bit kekanan sehingga bit 7 akan berpindah ke bit 6 dan bit 6 akan berpindah

ke bit 5 dan seterusnya.


//Program LED 6 LED Berputar kekiri


/* fungsi tunda 1 */

/*------------------------------------------*//* fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira) *//*------------------------------------------*/void tunda1ms()int i;for(i=0;i<150;i++);

/*--------------------------------------------*//* fungsi tunda n milidetik *//*--------------------------------------------*/void tunda(int n)int i;for (i=0; i<n;i++)tunda1ms();

/* Program utama */void main()

volatile unsigned char a=0x01;while(1)


Kelompok XX 127

a=((a<<7) | (a>>1)); //putar ke kanan 1 bit, bit ke 0

akantunda(1000); //sehingga efeknya seperti LED

berjalanP0=a; // mengisi bit ke 7 dst

4.2.4 Arduino

Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,

diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan

elektronik dalam berbagai bidang.

4.2.4.1 Fitur Ardunio

Dengan mengambil contoh sebuah papan Arduino tipe USB, bagian-bagiannya

dapat dijelaskan sebagai berikut.

Gambar M4.4.2.22 Arduino UNO


Kelompok XX 128

Keterangan :

1. 14 pin input/output digital (0-13)

Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program.

Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi

sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur.

Nilai sebuah pin output analog dapat deprogram antara 0 – 255,

dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

2. USB

Berfungsi untuk:

- Memuat program dari komputer ke dalam papan

- Komunikasi serial antara papan dan komputer

- Memberi daya listrik kepada papan

3. Sambungan SV1

Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan, apakah

dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak

diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan

sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.

4. Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator)

Jika microcontroller dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal

adalah jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak

yang dikirim kepada microcontroller agar melakukan sebuah operasi

untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali

per detik (16MHz).

5. Tombol Reset S1

Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal.

Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program

atau mengosongkan microcontroller.


Kelompok XX 129

6. In-Circuit Serial Programming (ICSP)

Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram

microcontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader.

Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP

tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.

7. IC 1 – Microcontroller Atmega

Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU,

ROM dan RAM.

8. X1 – sumber daya eksternal

Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino

dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.

9. 6 pin input analog (0-5)

Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh

sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai

sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai

tegangan 0 – 5V.

4.2.4.2 Rangkaian Minimum Arduino

Gambar M4.4.2.23Rangkaian Minimum Arduino UNO


Kelompok XX 130

4.2.4.3 Aplikasi Arduino UNO

Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO


Kelompok XX 131

Gambar M4.4.2.24 Program Sensor Jarak Dengan Arduino UNO

4.2.5 Interface

4..2.5.1 Definisi Interface

Interface merupakan salah satu media yang digunakan komputer untuk

berkomunikasi dengan manusia. Pengertian ( interface) adalah salah satu

layanan yang disediakan sistem operasi sebagai sarana interaksi antara

pengguna dengan sistem operasi. Interface merupakan komponen sistem

operasi yang bersentuhan langsung dengan pengguna.

Gambar M4.4.2.25Interface System


Kelompok XX 132

4.2.5.2 Jenis-JenisInterface

Dalam perangkat keras, interface dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu

serialinterface paralel interface.

1. Paralel Interface

Pengiriman data secara paralel adalah pengiriman dimana data satu frame

data dikirimkan secara bersamaan secara paralel, misalkan data satu framenya

terdiri dari 8 bit, maka data 8 bit tersebut akan dikirimkan secara bersamaan

dalam waktu bersamaan pula. Contoh aplikasi seperti ini misalnya kita akan

mendapatkan pada printer yang memakai LPT1 untuk koneksi ke komputer

nya.

Gambar M4.4.2.26Paralel Interface

2. Serial Interface

Pengiriman data secara serial adalah pengiriman dimana satu frame data

yang terdiri dari dari 8 bit, ini akan dikirimkan secara bit per bit, jadi

dikirimkan nya per bit. Sistem seperti ini dapat ditemukan pada sistem COM

serial pada komputer.

Gambar M4.4.2.27Serial Interface


Kelompok XX 133

4.2.5.3Jenis-Jenis Port pada Komputer

Gambar M4.4.2.28Jenis-Jenis Port pada Komputer

Port merupakan colokan yang terpasang di bagian belakang case yang

berfungsi sebagai penghubung antara komponen di dalam unit system dengan

piranti diluar, sebagai contoh, port untuk menghubungkan camera digital,

monitor, mouse.

Port dibagi menjadi 2, yaitu :

1. Port fisik, adalah soket atau slot atau colokan yang ada di belakang CPU

sebagai penghubung peralatan input-output komputer, misalnya

Mouse,keyboard,printer.Yang termasuk dalam Port Fisik yaitu :

Port Serial

Biasa digunakan untuk melakukan tranmisi data yang beroreintasi pada

pengiriman sebuah bit per waktu, kareana sifatnya demikian pegiriman data

berjalan agak lambat, biasanya digunakan untuk mengoneksi piranti seperti :

printer, mouse, modem, PLC (programmable Logic controller), pembaca kartu

maknetik dan pembaca barcode. Port ini sering dinyatakan dengan nama COM.

Konektor yang digunakan adalah RS-232C dengan 9 pin atau 25 pin.


Kelompok XX 134

Gambar M4.4.2.29Port Serial

Port Parallel

Port Parallel atau sering disebut port LPT bekerja atas dasar 8 bit

perwaktu, cocok untuk pengiriman data dengan cepat, tetapi dengan kabel yang

pendek (tidak lebih dari 15 kaki). Umumnya digunakan untuk printer parallel,

hard disk eksternal dan zip drive. Konektor yang digunakan adalah DB-25 yang

terdiri dari 25 pin.

Gambar M4.4.2.30Port Paralel

Port USB

Port USB merupakan port yang akhir-akhir ini sangat populer

digunakan, yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai piranti

seperti camera digital, printer, scanner, zip drive dan sebagainya, port ini

mempunyai kecepatan tinggi bila dibandingkan dengan port serial maupun port

paralel.


Kelompok XX 135

Gambar M4.4.2.31Port USB

Port SCSI

Port SCSI adalah Small Compter System Interface yang merupakan

jenis port yang memungkinkan koneksi antar piranti dalam bentuk sambung

menyambung. Port mempunyai kecepatan tinggi, dengan kecepatan tranfernya

32 bit per waktu, biasa digunakan untuk menghubunkan hard drive, scanner,

printer dan tape drive, konektor yang digunakan adalah DB-25 dan 50 pin

Centronics SCSI.

Gambar M4.4.2.32Port SCSI

Port Infra Merah

Port ini digunakan untuk mendukung hubungan tanpa kabel, misalnya

untuk menghubungkan mouse yang menggunakan infra merah sebagai media

tranmisi, mengirim data dari ponsel, dan sebagainya.


Kelompok XX 136

Gambar M4.4.2.33Port Infra Merah

2. Port Logika (non fisik),adalah port yang di gunakan oleh Software sebagai

jalur untuk melakukan koneksi dengan komputer lain, tentunya termasuk

koneksi internet. Yang termasuk dalam Port Non Fisik :

Port 80, Web Server

Port ini biasanya digunakan untuk web server, jadi ketika user

mengetikan alamat IP atau hostname di web broeser maka web browser akan

melihat IP tsb pada port 80,

Port 81, Web Server Alternatif

Ketika port 80 diblok maka port 81 akan digunakan sebagai port

altenatif hosting website

Port 21, FTP Server

Ketika seseorang mengakses FTP server, maka ftp client secara default

akan melakukan koneksi melalui port 21 dengan ftp server

Port 22, SSH Secure Shell

Port 23, Telnet

Jika anda menjalankan server telnet maka port ini digunakan client

telnet untuk hubungan dengan server telnet

Port 25, SMTP(Simple Mail Transport Protokol)

Ketika seseorang mengirim email ke server SMTP anda, maka port yg

digunakan adalah port 25


Kelompok XX 137

Port 2525 SMTP Alternate Server

Port 2525 adalah port alternatifi aktif dari TZO untuk menservice

forwarding email. Port ini bukan standard port, namun dapat diguunakan

apabila port smtp terkena blok.

Port 110, POP Server

Jika anda menggunakan Mail server, user jika log ke dalam mesin

tersebut via POP3 (Post Office Protokol) atau IMAP4 (Internet Message Access

Protocol) untuk menerima emailnya, POP3 merupakan protokol untuk

mengakses mail box

4.3 Metodologi Percobaan

4.3.1 Skema Alat

Gambar M4.4.3.34 Skema Alat Arduino UNO


1. Alat dan Bahan

a. LED

b. Transistor

c. Mikrokontroler arduino uno

d. Kabel konektor USB jack


Kelompok XX 138

e. Computer/laptop

2. Prosedur percobaan

a. Buat rangkainaan LED mikrokontroler dengan menggunakan

transistor

b. Hubungkan mikrokontroler dengan computer memalui kabel

USB

c. Sketsa pemprograman untuk menghidupkan dan mematikan

LED berdasarkan waktu (program blink) pada software arduino

uno di computer

d. Download program ke mikrokontroler

e. Perhatikan apakah LED hidup atau mati

4.4 Data dan Pembahasan

4.4.1 Data

GambarM4.4.4.35 Pengamatan 1


Kelompok XX 139



4.4.2 Pembahasan

Dari percobaan kali ini praktikan menggunakan arduino uno sebagai

mikrokontroler. Dara praktikan yang telah dilakukan, praktikan mengamati

fenomena yang terjadi pada arduino uno dengan mengunakan lampu LED

sebagai output dari rangkain.Dimana dari pengamatan yang telah dilakukan

diketahui bahwa lampu LED yang telah dirakit pada arduino uno terutama pada


Kelompok XX 140

pin 13dengan melakukan pengaturan pada program arduino diperoleh bahwa

LED akan berkedip dengan selang waktu tertentu. Pada praktikum kali ini

praktikan menggunakan delay 1000 artinya lampu LED akan hidup atau pun

mati selama selang waktu 1 detik ( delay 1000 = 1 detik ). Lama hidup atau pun

matinya LED tergantung dari pengaturan delay yang diinputkan pada program

semakin besar delay yang diberikan maka semakin lama LED akan hidup atau

mati akan tetapi jika delay yang diinputkan semakin kecil maka lampu LED

akan hidup atau mati dengan cepat bahkan jika terlalu kecil lampu LED akan

hidup.

4.5 Penutup

4.5.1 Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilakukan maka praktikan dapat menyimpulkan

bahwa :

1. Mikrokontroller adalah piranti elektronikberupa IC ( Integrated Circuit)

yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan

suatu urutan instruksi(program) yang bisa ditulis dan dihapus dengan

cara khusus.

2. Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-

source, diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan

penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.

3. Interface adalah salah satu layanan yang disediakan sistem operasi

sebagai sarana interaksi antara pengguna dengan sistem operasi.

4. Semakin besar delay yang diberikan maka semakin lama lampu LED

akan hidup atau mati akan tetapi sebaliknya jika delay yang diinputkan

semakin kecil maka lampu LED akan hidup atau mati dengan cepat

bahkan jika terlalu kecil lampu LED akan hidup.


Kelompok XX 141

4.5.2 Saran

Dari praktikum yang telah dilakukan, praktikan dapat menyarankan

sebelum melakukan praktikum, praktikan harus terlebih dahulu memahami

objek yang akan dipraktikumkan agar praktikum dapat berjalan dengan lancar.


Kelompok XX 142

LAMPIRAN

1. Perbedaan Microcontroller dengan Microprocessor

Microcontroller digunakan khusus untuk mengontrol peralatan

tertentu, tidak bisa digunakan untuk tugas-tugas lain, microcontroller otak dari

sebuah peralatan otomatis seperti; AC, mesin cuci, TV, remote control dan

lain-lain.

GambarMicrocontroller

Microprocessor digunakan untuk memprosesberbagai macam tugas,

contoh penggunaan microprosesor antara lain pada komputer/pc ia bisa

digunakan untuk berbagai macam tugas seperti; pengolah kata, games, design

grafik,multimedia dan lain-lain, microprosessor membutuhkan memori

luar atau komponen untuk mengirim dan menerima data.

Gambar Microprocessor


Kelompok XX 143

Keluarga Mikrokontroler

A. Mikrokontroler AVR

IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda.

Namun pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan.

Gambar salah satu bentuk IC seri mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat

dilihat berikut.

GambarMikrokontroler AVR

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki.

Port A

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal

pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus

20 mA 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 digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.

Port B


Kelompok XX 144


pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus


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 alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam

tabel berikut.

Port Pin Fungsi Khusus

PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input

PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input

PB2 AIN0 = analog comparator positive input

PB3 AIN1 = analog comparator negative input

PB4 SS = SPI slave select input

PB5 MOSI = SPI bus master output / slave input

PB6 MISO = SPI bus master input / slave output

PB7 SCK = SPI bus serial clock

Port C


pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus


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 alternatif sebagai oscillator untuk

timer/counter 2.

Port D


Kelompok XX 145


pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus


Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D

digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang

bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin

port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat

dilihat dalam tabel berikut.

Port Pin Fungsi Khusus

PD0 RDX (UART input line)

PD1 TDX (UART output line)

PD2 INT0 ( external interrupt 0 input )

PD3 INT1 ( external interrupt 1 input )

PD4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output)

PD6 ICP (Timer/Counter1 input capture pin)

PD7 OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)

RESET

RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan

low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.

XTAL1

XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal

clock operating circuit.

XTAL2

XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.

AVcc

Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara

eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.


Kelompok XX 146

AREF

AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk

operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus

dibeikan ke kaki ini.

AGND

AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali

jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.

B. Mikrokontroler MCS-51

IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun

pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah

satu bentuk IC seri mikrokontroler MCS-51 dapat dilihat berikut.

GambarMikrokontroler MCS-51


Kelompok XX 147

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki yang biasa ada pada seri

mikrokontroler MCS-51.

Port 0

Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain

yang minimum (sederhana) digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Pada

desain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan

sebagai data dan address yang di-multiplex. Port 0 terdapat pada pin 32-39.

Port 1

Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O, kecuali pada IC 89S52

yang menggunakan P1.0 dan P1.1 sebagai input eksternal untuk timer ketiga

(T3). Port 1 terdapat pada pin 1-8.

Port 2

Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port

I/O. Pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address. Port 2

terdapat pada pin 21-28.

Port 3

Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O juga mempunyai fungsi

khusus yang ditunjukkan pada tabel berikut.

PIN FUNGSI KHUSUS

P3.0

P3.1

P3.2

P3.3

P3.4

P3.5

P3.6

P3.7

RXD ( serial input port )

TXD ( serial output port )

_INT0 ( external interrupt 0 )

_INT1 ( external interrupt 1 )

T0 ( timer 0 external input )

T1 ( timer 1 external input )

_WR ( external data memory write

strobe )


Kelompok XX 148

_RD ( external data memory read

strobe )

PSEN (Program Store Enable)

PSEN adalah kontrol sinyal yang mengijinkan untuk mengakses program

(code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari

EPROM. Sinyal PSEN akan 0 pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN

akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori internal. PSEN

terdapat pada pin 29.

ALE (Address Latch Enable)

ALE digunakan untuk men-demultiplex address dan data bus. Ketika

menggunakan program memori eksternal port 0 akan berfungsi sebagai address

dan data bus. Pada setengah paruh pertama memory cycle ALE akan bernilai 1

sehingga mengijinkan penulisan alamat pada register eksternal dan pada

setengah paruh berikutnya akan bernilai satu sehingga port 0 dapat digunakan

sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.

EA (External Access)

Jika EA diberi masukan 1 maka mikrokontroler menjalankan program memori

internal saja. Jika EA diberi masukan 0 (ground) maka mikrokontroler hanya

akan menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai 0). EA


RST (Reset)

RST pada pin 9 merupakan pin reset. Jika pada pin ini diberi masukan 1 selama

minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset dan register-register

internal akan berisi nilai default tertentu dan program kembali mengeksekusi

dari alamat paling awal.


Kelompok XX 149

On-Chip Oscillator

Mikrokontroler MCS-51 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja

jika di-drive menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk

menstabilkan sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada 89S51/89S52

adalah sekitar 12 MHz, dan maksimum sampai 24 MHz. On-chip oscillator

tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tapi juga dapat

digunakan TTL oscillator.

Koneksi Power

Mikrokontroler biasanya beroperasi pada tegangan 3.3 volt atau 5 volt

(tergantung serinya). Pin Vcc terdapat pada pin 40 sedangkan Vss (ground)


C. Mikrokontroler PIC16F877A

Mikrokontroler PIC16F877A merupakan salah satu mikrokontroler dari

keluarga MicroPIC, dan karena penggunaannya yang mudah maka sangat

banyak digunakan oleh baik itu para hobbiest maupun oleh para profesional.

GambarMikrokontroler PIC16F877A


Kelompok XX 150

keterangan untuk setiap pin yang ada:

1. mclr : Master clear/Reset aktif rendah.

2. vpp : Tegangan catu pada saat memprogram mikrokontroler.

3. GND : Pertanahan berfungsi sebagai jalur catu negatif atau disebut juga

ground.

4. VCC : Berfungsi sebagai jalur catu daya positif 5V untuk

mikrokontroler.

5. RST : Jalur reset mikrokontroler dengan transisi rendah ke tinggi.

6. VREF : Tegangan referensi ADC yang digunakan mengatur tegangan

input pada vi+ dan vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah

dari tegangan input maksimal.

7. OSC1/CLK1 : Oscilator Cristal Input/Pemberian waktu dengan input

melalui koding.

8. OSC2/CLKOUT : Keluaran oscilator. Dengan CLKOUT maka

keluarannya itu adalah 1/4 dari frekuaensi pada OSC input.

9. RA5/SS/AN4 : RA5 bisa menerima masukan analog dan berfungsi

sebagai input. juga sebagai slave select untuk synchronous serial port.

10. PSP : Parallel Select Port (artinya didalamya ada fungsi untuk paralel

port dimana ini akan dibutuhkan pada saat koneksi dengan

microproccessor bus.)

11. TX/CK : Dapat digunakan untuk USART Asynchronous Transmit dan

Synchronous Clock.

12. RX/DT : Dapat digunakan untuk USART Asynchronous Receive dan

Synchronous Data.


Kelompok XX 151

2. Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO


Kelompok XX 152

Gambar Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO

M5

PLC & RANGKAIAN LOGIKA


Kelompok XX 153

MODUL 5

RANGKAIAN LOGIKA DAN PLC

5.1 Tujuan Praktikum

1. Mampu memahami dasar-dasar unit rancang bangun PLC

2. Mampu membuat dan menjalankan program dasar di PLC

3. Mampu membuat program atau diagram ladder dari suatu masalah

sederhana pada PLC

4. Mengetahui prinsip dasar gerbang logika

5. Mengetahui kombinasi gerbang logika

6. Mengetahui aplikasi gerbang logika

5.2 Teori Dasar

5.2.1 Rangkaian Logika

Rangkaian logika terbentuk dari hubungan beberapa gerbang (gate) logika.

Rangkaian logika bekerja secara digital. Output dari suatu rangkaian logika

ditentukan oleh karakterisitik dan hubungan dari gerbang-gerbang yang digunakan.

Berikut ini akan dibahas gerbang logika yang umum digunakan di dalam suatu

rangkaian logika.

1. Gerbang NOT

Gerbang NOT disebut juga inverter, gerbang ini hanya mempunyai satu

input dan satu output. Persamaan logika aljabar Boole untuk output gerbang

NOT adalah Y = A. Jadi output gerbang NOT selalu merupakan kebalikan dari

input-nya.

Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT


Kelompok XX 153

MODUL 5






sederhana pada PLC




5.2 Teori Dasar






rangkaian logika.

1. Gerbang NOT




input-nya.



Kelompok XX 153

MODUL 5






sederhana pada PLC




5.2 Teori Dasar






rangkaian logika.

1. Gerbang NOT




input-nya.



Kelompok XX 154

Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT

2. Gerbang AND

Gerbang AND adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika

kedua inputnya pernilai positif, jika salah satu saja atau nilai inputnya negatif

maka nilai otputnya akan bernilai negatif. Gerbang AND ini dapat dianalogikan

sebagai pengali.

Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND

Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND

3. Gerbang NAND

Gerbang NAND adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika

kedua inputnya bernilai positif dimana merupakan kebalikan dari gerbang AND.

Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND


Kelompok XX 154


2. Gerbang AND




sebagai pengali.



3. Gerbang NAND





Kelompok XX 154


2. Gerbang AND




sebagai pengali.



3. Gerbang NAND





Kelompok XX 155

Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND

4. Gerbang OR

Gerbang OR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif bila

kedua inputnya positif. Jika salah satu inputnya bernilai positif maka nilainya

akan positif.

Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR

Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR

5. Gerbang NOR

Gerbang NOR adalah Gerbang logika yang menghasilkan output positif jika

kedua inputnya bernilai negatif.


Kelompok XX 155


4. Gerbang OR



akan positif.



5. Gerbang NOR




Kelompok XX 155


4. Gerbang OR



akan positif.



5. Gerbang NOR




Kelompok XX 156

Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR

Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR

6. Gerbang XOR

Gerbang XOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika

kedua inputnya sama.

.

Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR

Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR


Kelompok XX 156



6. Gerbang XOR



.




Kelompok XX 156



6. Gerbang XOR



.




Kelompok XX 157

7. Gerbang XNOR

Gerbang XNOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika


Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR

Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR

Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika


Kelompok XX 157

7. Gerbang XNOR







Kelompok XX 157

7. Gerbang XNOR







Kelompok XX 158

5.2.2Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet -nya

1. Gerbang NOT

Gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya

akan bernilai terbalik dengan inputannya.

Gambar M5.5.2.8DatasheetIC7404

2. Gerbang AND

Gerbang AND akan berlogika 1 atau keluarannya akan berlogika 1 apabila

semua masukan/inputannya berlogika 1, namun apabila semua atau salah satu

masukannya berlogika 0 maka outputnya akan berlogika 0.



Kelompok XX 158


1. Gerbang NOT




2. Gerbang AND






Kelompok XX 158


1. Gerbang NOT




2. Gerbang AND






Kelompok XX 159

3. Gerbang NAND

Gerbang NAND akan bernilai / outputnya akan berlogika 0 apabila semua

inputannya bernilai 1 dan outpunya akan berlogika 1 apabila semua atau salah

satu inputannya bernilai 0.

Gambar M5.5.2.10Datasheet IC7400

4. Gerbang OR

Gerbang OR akan berlogika 1 apabila salah satu atau semua inputan yang

dimasukkan bernilai 1 dan apabila keluaran yang di inginkan berlogika 0 maka

inputan yang dimasukkan harus bernilai 0 semua.



Kelompok XX 159

3. Gerbang NAND





4. Gerbang OR






Kelompok XX 159

3. Gerbang NAND





4. Gerbang OR






Kelompok XX 160

5. Gerbang NOR

Gerbang NOR merupakan gerbang logika yang outputnya akan berlogika 1

apabila semua inputannya bernilai 0, dan outpunya akan berlogika 0 apabila

semua atau salah satu inputannya inputannya berlogika 1.


6. Gerbang XOR

Gerbang XOR merupakan kepanjangan dari Exclusive OR yang mana

keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya berbeda, namun apabila

inputannya sama maka akan memberikan output berlogika 0.

.



Kelompok XX 160

5. Gerbang NOR





6. Gerbang XOR




.



Kelompok XX 160

5. Gerbang NOR





6. Gerbang XOR




.



Kelompok XX 161

7. Gerbang XNOR

Gerbang XNOR merupakan kepanjangan dari Exclusive NOR yang mana

keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya sama, namun apabila

inputannya berbeda maka akan memberikan output berlogika 0.

.


5.2.3Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler

1. Prinsip Kerja PLC

Data berupa sinyal dari peralatan input luar diterima oleh sebuah PLC dari

sistem yang dikontrol. Peralatan input luar misalnya: saklar, sensor, tombol dan lain-

lain. Data akan diubah oleh modul input A/D analog to digital input module menjadi

sinyal digital. Selanjutnya oleh unit prosesor sentral atau CPU yang ada di dalam

PLC sinyal digital dan disimpan di dalam ingatan (memory). CPU memerintah yang

diperoleh diberikan melalui modul output D/A (digital to analog output module)

sinyal digital itu bila perlu diubah kembali menjadi menggerakkan peralatan output

luar (external output device) dari sistem yang dikontrol seperti antara lain berupa

relay, solenoid dalarm dimana nantinya dapat untuk mengoperasikan secara otomatis

sistem proses kerja yang dikontrol tersebut.


Kelompok XX 161

7. Gerbang XNOR




.















Kelompok XX 161

7. Gerbang XNOR




.















Kelompok XX 162

Gambar M5.5.2.15 CPU PLC (OMRON CPM1A)

2. Prinsip Kerja Relay

Relayterdiri dari coil dan contact. Perhatikan Gambar M5.5.2.16, coil adalah

gulungan kawatyang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang

pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis

:Normally Open (kondisiawal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed

(kondisi awal sebelum diaktifkan close).Secara sederhana berikut ini prinsip kerja

dari relay: ketika Coil mendapat energilistrik (energized), akan timbul gaya

elektromagnet yang akan menarik armature yangberpegas, dan contact akan

menutup.

Gambar M5.5.2.16Skema RelayElektromekanik

Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relayjuga mempunyai fungsi

sebagaipengendali sistem. Sehingga relaymempunyai 2 macam simbol yang

digunakan pada :


Kelompok XX 163

Rangkaian listrik (hardware)

Program (software)

Berikut ini simbol yang digunakan :

Gambar M5.5.2.17 Rangkaian dan Simbol Logika Relay

3. Prinsip Kerja Mikrokontroler

Mikrokontroler pada dasarnya adalah sebuah komputer yang

dirancanguntukmelakukan tugas-tugas kontrol. Secara fungsional, PLC

clanmikrokontroler ini hampir sama, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau

plant dengan mikrokontroler relatif lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkatkcras

clan perangkat lunak dari mikrokontroler tersebut. Dalam hal ini,pengontrolan mesin

atau plant dengan mikrokontroler memerlukanperancangan pengondisi sinyal

tambahan pada port input/output-nya,danumumnya pemrograman mikrokontroler ini

dilakukan dengan menggunakanbahasa assembler yang relatif sulit dipelajari.

Gambar M5.5.2.18 Mikrokontroler


Kelompok XX 164

5.2.4PLC

5.2.4.1 Pengertian PLC

PLC adalah suatu perangkat elektronik digital yang dapat diprogram untuk

melakukan operasi logik, sekuensial, aritmatik, timing, dan counting untuk

mengontrol mesin atau proses. PLC tersebut pada awalnya dipakai untuk

menggantikan peran relay dan control timer dalam mengontrol sistem.

PLC atau Programmable Logic Controller adalah suatu kontroler yang dapat

dikontrol dengan deretan logika. Programmable, menunjukkan kemampuannya yang

dapat dengan mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya

dalam hal memori program yang telah dibuat. Logic : menunjukkan kemampuannya

dalam memproses input secara aritmetik (ALU), yaitu melakukan operasi

membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi dan

negasi.Controller : menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur

proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

5.2.4.2 Konstruksi PLC

Kontruksi PLC secara umum adalah :

1. Central processing unit (CPU).

Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan

bagian yang melakukan operasi / pemrosesan program yang tersimpan dalam

PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional

kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit

I/O.

Bagian CPU ini antara lain adalah :

Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi

suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.

Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa

chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory),

tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila


Kelompok XX 165

tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu

bagian ini disebut bersifat volatile, tetapi ada juga bagian yang tidak

bersifat volatile.

Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat

dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory),

dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu

bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan

terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU.

Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically

Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up

program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk

meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak.

Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan

dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian

clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat

sampai pada waktunya

Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi

menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke

dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.

2. Input / Output (I/O).

Input merupakan bagian PLC yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau

komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis

modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan

digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat dipilih kartu

input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus yang menggunakan

ADC (Analog to Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang

berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada

8-32 input point setiap modul inputnya. Setiap point akan ditandai sebagai alamat

yang unik oleh prosesor.


Kelompok XX 166

Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil

pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran informasi / sinyal elektrik itu

dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5 - 15 volt DC dengan informasi

diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24 - 240 volt DC mapun AC. Kartu

output biasanya mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module.

Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan

DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai

dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog. Biasanya signal ini 0-10 volts

DC atau 4-20 mA. Signal Analog biasanya digunakan pada peralatan seperti motor

yang mengoperasikan katup dan pneumatic position control devices.

Bila dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk

menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di

bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter.

3. Memori

Memori merupakan tempat penyimpan data sementara dan tempat menyimpan

program yang harus dijalankan, dimana program tersebut merupakan hasil terjemahan

dari ladder diagram yang dibuat oleh user. Sistem memori pada PLC juga mengarah

pada teknologi flash memory. Dengan menggunakan flash memory maka akan

sangat mudah bagi pengguna untuk melakukan programming maupun

reprogramming secara berulang-ulang. Selain itu pada flash memory juga

terdapat EPROM yang dapat dihapus berulang-ulang.

Sistem memori dibagi dalam blok-blok dimana masing-masing blok memiliki

fungsi sendiri-sendiri. Beberapa bagian dari memori digunakan untuk menyimpan

status dari input dan output, sementara bagian memori yang lain digunakan untuk

menyimpan variable yang digunakan pada program seperti nilai timer dan counter.

4. Power Supply

Power supply (catu daya) digunakan untuk memberikan tegangan pada PLC.

Tegangan masukan pada PLC biasanya sekitar 24 VDC atau 220 VAC. Pada PLC

yang besar, catu daya biasanya diletakkan terpisah.


Kelompok XX 167

Catu daya tidak digunakan untuk memberikan daya secara langsung ke input

maupun output, yang berarti input dan output murni merupakan saklar. Jadi pengguna

harus menyediakan sendiri catu daya untuk input dan output pada PLC. Dengan cara

ini maka PLC itu tidak akan mudah rusak.

5. Penambahan I/O

Setiap PLC pasti memiliki jumlah I/O yang terbatas, yang ditentukan berdasarkan

tipe PLC. Namun dalam Aplikasi seringkali I/O yang ada pada PLC tidak mencukupi.

Oleh sebab itu diperlukan perangkat tambahan untuk menambah jumlah I/O yang

tersedia.

5.2.4.3 Jenis-Jenis PLC

Gambar M5.5.2.19 Bagan jenis-Jenis PLC

Secara umum PLC dibagi menjadi dua yaitu.

1. Tipe compact

Ciri – ciri PLC jenis ini ialah :

a. Seluruh komponen (power supply, CPU, modul input – output, modul

komunikasi) menjadi satu.

b. Umumnya berukuran kecil (compact)

c. Mempunyai jumlah input/output relatif sedikit dan tidak dapat diexpand

d. Tidak dapat ditambah modul – modul khusus


Kelompok XX 168

Gambar M5.5.2.20 PLC Tipe compact

2. Tipe modular

Ciri – ciri PLC jenis ini ialah :

a. Komponen – komponennya terpisah ke dalam modul – modul

b. Berukuran besar

c. Memungkinkan untuk ekspansi jumlah input /output

d. Memungkinkan penambahan modul – modul khusus

Gambar M5.5.2.21 PLC Tipe Modular

Berdasarkan jumlah input/output yang dimilikinya ini. secara umum PLC

dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar :

1. PLC mikro.

PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini kurang

dari 32 terminal.

2. PLC mini.

PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini antara

32 sampai 128 terminal.


Kelompok XX 169

3. PLC large.

PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini lebih

dari 128 terminal.

5.2.5 Konstruksi PLC CPM1A

Gambar M5.5.2.22PLC Omron CPM1A

Gambar M5.5.2.23Konstruksi PLC Omron CPM1A

Sebagaimana terlihat pada gambar, selain adanya indikator keluaran dan

masukan, terlihat juga adanya 4 macam lampu indicator, yaitu PWR, RUN,


Kelompok XX 170

ERR/ALM, danCOMM.Arti masing-masing lampu indicator tersebut ditunjukkan

pada table di bawah ini.

Tabel M5.5.2.9 Macam-Macam Lampu Indikator

Struktur CPU PLC Omron CPM1A :

Struktur internal dari unit CPU terdiri atas beberapa bagian seperti memori

I/O, program, rangkaian masukan, rangkaian keluaran dan lain sebagainya.

Gambar M5.5.2.24Struktur Internal Unit CPU PLC

1. Memori I/O

Program akan membaca dan menulis data pada area memori ini selama eksekusi.

Beberapa bagian dari memori merupakan bit yang mewakili status masukan dan


Kelompok XX 171

keluaran PLC. Beberapa bagian dari memori I/O akan dihapus saat PLC dihidupkan

dan beberapa bagian lainnya tidak berubah (karena ada dukungan baterai).

2. Program

Merupakan program yang ditulis oleh pengguna. CPM1A menjalankan program

secara siklus. Program itu sendiri dapat dibagi dua bagian : bagian ‘program utama’

yang dijalankan secara siklus dan bagian ‘program interupsi’ yang akan dijalankan

saat terjadi interupsi yang bersangkutan.

3. Setup PC

Setup PC mengandung berbagai macam parameter awalan (startup) dan

operasional. Parameter tersebut hanya dapat diubah melalui piranti pemrograman

saja, tidak dapat diubah melalui program. Beberapa parameter dapat diakses hanya

pada saat PLC dihidupkan, sedangkan beberapa parameter yang lain dapat diakses

secara rutin walaupun PLC dimatikan.

4. Interface

Interface menentukan apakah port peripheral dan RS-232C yang bekerja dengan

pengaturan komunikasi yang ada di dalam setup PC.

5.2.6 Instruksi DasarPLC

1. Instruksi LD/LDI

Intruksi ini digunakan diawal program dan atau percabangan, jika instruksi ini

bertemu dengan kontak NC, maka ditambahkan dengan perintah Inverse.

Gambar M5.5.2.25Instruksi LOAD/LOAD Inverse PLC


Kelompok XX 172

2. Instruksi OUT

Instruksi ini digunakan untuk menyatakan Output dari PLC.

Gambar M5.5.2.26Intruksi OUT PLC

5.2.7 Diagram Ladder dari Instruksi Logika

Berikut ini adalah beberapa contoh konversi dari gerbang logika dasar dalam

diagram ladder dimana contoh yang diberikan memiliki 2 input dan 1 output.

1. Logika AND

Tabel kebenaran logika AND adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.27 Tabel Logika AND

Konversi ke Ladder Diagram.

Gambar M5.5.2.28 Ladder Diagram AND


Kelompok XX 173

2. Logika OR

Tabel kebenaran logika OR adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.29 Tabel Logika OR

Konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.30 Ladder Diagram OR

3. Logika NOT

Tabel kebenaran logika NOT adalah sebagai berikut

Gambar M5.5.2.31 Tabel Logika NOT

Konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.32 Ladder Diagram NOT


Kelompok XX 174

4. Logika NAND

Logika NAND merupakan pengembangan dari logika AND, OR, dan NOT.Tabel

kebenaran adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.33 Tabel Logika NAND

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut. O = (AB) '= A' + B '. Jadi

konversi ke Ladder Diagram.

Gambar M5.5.2.34 Ladder Diagram NAND

5. Logika NOR

Logika ini juga merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan NOT.Tabel

kebenaran adalah sebagai berikut.

Gambar M5.5.2.35Tabel Logika NOR

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut.

O = (A + B) '= A'. B ' Jadi konversi ke Ladder Diagram.


Kelompok XX 175

Gambar M5.5.2.36Ladder Diagram NOR

6. Logika XOR

Demikian pula, logika yang sebelumnya. Logika ini juga merupakan

pengembangan dari AND, OR dan NOT. Logika ini banyak digunakan dalam

menyimpulkan untai (Adder). Tabel kebenaran adalah sebagai berikut

Gambar M5.5.2.37 Tabel Logika XOR

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut

O = A o B = A '. B + A. B '

Jadi konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.38Ladder Diagram XOR

7. Logika XNOR

Sama seperti logika XOR,logika XNOR ini juga merupakan pengembangan dari

AND, OR dan NOT. Tabel kebenaran adalah sebagai berikut.


Kelompok XX 176

Gambar M5.5.2.39 Tabel Logika XNOR

Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut

O = A o B = A. B + A '. B '

Jadi konversi ke Ladder Diagram

Gambar M5.5.2.40 Ladder Diagram XNOR

5.3 Metodologi

5.3.1. Skema Alat

Gambar M5.5.3.1Skema Alat


Kelompok XX 177

5.3.2. Prosedur Percobaan

1. Fenomena KIT Gerbang Logika

a. Siapkan KIT Gerbang Logika

b. Lakukan percobaan sesuai tabel kebenaran masing-masing gerbang

c. Buka software PLC pada PC

d. Buat program sederhana gerbang logika pada software pemograman

PLC dan cek kesesuaian program dengan KIT

2. Fenomena Alat

a. Siapkan alat pengisian material otomatis

b. Aktifkan alat dan lihat langkah proses dari alat pengisian material

otomatis

5.4 Data dan Pembahasan

5.4.1 Data

Gambar M5.5.4.1 Gerbang Logika AND

Gambar M5.5.4.2 Gerbang Logika NAND


Kelompok XX 178

Gambar M5.5.4.3 Gerbang Logika OR

Gambar M5.5.4.4 Gerbang Logika XOR

Gambar M5.5.4.5 Gerbang Logika NOR


Kelompok XX 179

Gambar M5.5.4.6 Gerbang Logika NOT

Gambar M5.5.4.7Gerbang Logika Gabungan

Gambar M5.5.4.8PLC Mitsubishi (1)


Kelompok XX 180

Gambar M5.5.4.9PLC Mitsubishi (2)

5.4.2 Pembahasan

Pada Gambar M5.5.4.1, jika kedua input dialiri arus listrik maka LED

menyala. Sebaliknya jika salah satu input atau kedua inputnya tidak dialiri arus listrik

maka LED mati. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika AND.

Pada Gambar M5.5.4.2, jika kedua input dialiri arus listrik maka LED mati.

Sebaliknya jika hanya satu input atau kedua inputnya tidak dialiri arus listrik maka

LED menyala. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika NAND.

Pada Gambar M5.5.4.3, jika hanya satu input atau kedua inputnya dialiri arus

listrik maka LED menyala. Sebaliknya jika kedua inputnya tidak dialiri arus listrik

maka LED mati. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika OR.

Pada Gambar M5.5.4.4, jika kedua input tidak dialiri arus listrik maka LED

mati. Sebaliknya jika hanya satu input tidak dialiri arus listrik maka LED menyala,

tetapi saat kedua input dialiri listrik LED malah menyala. Hal ini tidak sesuai dengan

tabel kebenaran gerbang logika XOR, karena seharusnya LED mati ketika kedua

input dialiri listrik.

Pada Gambar M5.5.4.5, jika hanya satu input atau kedua input dialiri arus

listrik maka LED mati. Sebaliknya jika kedua input tidak dialiri arus listrik maka

LED menyala. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika NOR.

Pada Gambar M5.5.4.6, jika input dialiri arus listrik maka LED menyala.

Sebaliknya jika input tidak dialiri arus listrik maka LED mati. Hal ini sesuai dengan

tabel kebenaran gerbang logika NOT.


Kelompok XX 181

Pada Gambar M5.5.4.7, merupakan gerbang logika gabungan yang terdiri dari

gerbang logika OR dimana salah satu inputnya terhubung dengan gerbang logika

AND. Ketika satu input atau kedua input dialiri arus listrik maka LED menyala dan

LED mati jika tidak ada arus listrik dari kedua inputnya. Output dari gerbang logika

AND akan mengalirkan arus listrik jika kedua inputnya dialiri arus listrik dan

sebaliknya output tidak akan mengalirkan arus listrik jika satu atau kedua inputnya

tidak dialiri arus listrik.

Pada Gambar M5.5.4.8, di baris pertama merupakan diagram ladder LD, baris

kedua adalah diagram ladder ANI, baris ketiga adalah diagram ladder ORI, baris

keempat adalah diagram ladder XOR.

Pada Gambar M5.5.4.9, di baris pertama merupakan diagram ladder ANI,

baris kedua adalah diagram ladder XOR, dan baris ketiga adalah diagram ladder

XNOR.

5.5 Penutup

5.5.1. Kesimpulan

- Pada umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC yaitu

pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list

- Gerbang logika dapat mengkondisikan input-input yang masuk dan

menjadikannya sebuah output yang sesuai dengan apa yang ditentukan

olehnya

5.5.2. Saran

- Praktikan harus memahami teori yang medasari praktikum sebelum

melakukan praktikum

- Praktikan harus berhati-hati dalam menggunakan alat praktikum karena

alat elektronik yang bersifat sensitif

- Praktikan harus mendengarkan perkataan asisten


Kelompok XX 182

Lampiran

TUGAS TAMBAHAN

Perbedaan PLC Mitsubishi dan Omron

1. Instruksi PLC-nya

2. Hardware dan interface

3. Pengalamatan I/O PLC

a. PLC Mitsubishi

Pengalaman I/O menggunakan bilangan hexadecimal

(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F). Misalnya I/O yang terletak di sebelah

kanan CPU Mitsubishi merupakan input module yang mempunyai 16 line /


Kelompok XX 183

chanel, maka pengalamatannya adalah X00 ~ X0F. Karakter X merupakan

penanda sebagai inputan, sedangkan 0 sampai dengan 0F merupakan urutan

pengalamatan inputan yang terhubung ke input module.

b. PLC Omron

Pengalaman I/O menggunakan konsep bilangan hexadecimal, tetapi untuk

bilangan di atas 9 di tulis dengan angka 10 ~15, bukan karakter A ~ F.

Misalnya I/O yang terletak di sebelah kanan CPU Mitsubishi merupakan input

module yang mempunyai 16 line, maka pengalamatannya adalah 00.00 ~

00.15.

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto Eko Putra . 2010 . BELAJAR MIKROKONTROLER . Gava Media : Yogyakarta.

Agung Nugroho. 2010 . MEKATRONIKA . Graha Ilmu : Yogyakarta.

Frank D Petruzella . 2005 . PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS THIRD EDITION.McGraw Hill : New York.

Gustina Eka Putri . 2011 . JENIS-JENIS KOMPONEN ELEKTRONIKA . Karya Cipta :Bandung.

Irwan Sucipto . 2009 . MOTOR-MOTOR LISTRIK (TEORI DAN APLIKASI) . InstitutTeknologi Bandung : Bandung.

Surya Saputra . 2013 . BASIC OPERATIONAL AMPLIFIER FOR ENGINEERING . Mc GrawHill : New York.

laporan akhir mekatronika kelompok xx

Documents