a)
Asistensi dilakukan 3x dengan
lama pertemuan 20 menit (Rabu, Kamis, Jumat)
b)
Praktikum dilakukan 1x dengan
lama pertemuan 60 menit (Selasa)
c)
Laporan akhir (format sesuai dengan isi blog) dikumpulkan pada
hari Kamis
Memahami prinsip kerja PWM pada
mikrokontroler
- Memahami prinsip kerja ADC pada
mikrokontroler
- Menggunakan PWM dan ADC pada
Arduino
A. Alat
a) Instrument
1. Power Supply
Gambar 1. Power Supply
B. Bahan
1. Potensiometer
Gambar 2. Potensiometer
a) Komponen Input
1. LM 35
b) Komponen Output
1. LCD
Gambar 5. LCD
2. Motor DC
c) Komponen Lainnya
1. Mikrokontroler
Gamabar 7. Arduino Uno
2. Driver Motor
Gambar 8. Driver Motor L293D
A. Potensiometer
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis
Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan
rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen
resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya.
Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper)
yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif
(Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang
mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.
Simbol dan bentuk Potensiometer dapat dilihat pada gambar 9 berikut.
Gambar 9. Bentuk dan Simbol Potensiometer
Jenis Potensiometer: 1.
Potensiometer Slider
Potensiometer geser, atau pot geser, dirancang untuk mengubah nilai
resistansi kontaknya dengan gerakan linier dan dengan demikian terdapat
hubungan linier antara posisi kontak penggeser dan resistansi output.
Gambar 10. Potensiometer Geser
2.
Potensiometer Rotary
Potensiometer putar (tipe yang paling umum) memvariasikan nilai
resistifnya sebagai hasil dari pergerakan sudut. Memutar kenop atau dial
yang terpasang pada poros menyebabkan penyeka internal menyapu sekitar
elemen resistif melengkung. Penggunaan potensiometer putar yang paling
umum adalah pot kontrol volume.
Gambar 11. Potensiometer Rotary
3.
Potensiometer Trimmer
Potensiometer preset atau trimmer adalah potensiometer tipe
"set-and-forget" kecil yang memungkinkan penyesuaian yang sangat halus
atau sesekali mudah dilakukan ke rangkaian, (misalnya untuk kalibrasi).
Potensiometer preset putar satu putaran adalah versi mini dari
variabel resistor standar yang dirancang untuk dipasang langsung pada
papan rangkaian tercetak dan disesuaikan dengan menggunakan obeng
berbilah kecil atau alat plastik serupa.
Gambar 12. Potensiometer Trimmer atau Preset
B. Komponen Input
a) LM 35
Sensor suhu IC LM 35
merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk
mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik,
atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi
untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran
elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi
perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan
sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi.
Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang
berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada
gambar dibawah.
Gambar 13. LM 35
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35
pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC
+5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan
DC pada Vout dan pin untuk Ground.
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah :
- Memiliki
sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10
mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
- Memiliki
ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
- Memiliki
jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
- Bekerja
pada tegangan 4 sampai 30 volt.
- Memiliki
arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
- Memiliki
pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara
diam.
- Memiliki
impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
- Memiliki
ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
- Tegangan output sensor suhu IC LM35 dapat diformulasikan
sebagai berikut :
Vout LM35 = Temperature º x 10 mV
C. Komponen Output
a) LCD
Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan
elektronik yang berfungsi untukmenampilkan output sebuah sistem dengan cara
membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar. Secara garis besar
komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit
oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing
filter). Struktur LCD dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 14. Struktur LCD
Keterangan:
1. Film dengan polarizing filter vertical untuk
memolarisasi cahaya yang masuk.
2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda
Indium tin oxide (ITO).
3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan
susunan terpilin).
4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda
Indium tin oxide (ITO).
5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk
memolarisasi cahaya yang masuk.
6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang
masuk LCD kembali ke mata pengamat.
Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala
dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang
dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para
pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan
mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.Module circuit dari LCD dan kaki-kakinya dapat dilihat melalui gambar berikut.
Gambar 15. TEXT LCD Module Circuit
Gambar 16. Kaki-kaki yang Terdapat pada LCD
b) Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan
suplai tegangan arus
searah pada kumparan medan
untuk diubah menjadi energi gerak
mekanik.
Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).
Motor arus searah,
sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang
tidak langsung/direct- unidirectional. Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi
energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu
atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung
pada cincin belah
(komutator). Dengan adanya insulator
antara komutator,
cincin belah dapat
berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor
DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz,
yang menyatakan
ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya
(yang
dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah
medan magnet dan arah aliran arus. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan
berikut.
Gambar 17. Rumus Kecepatan Putar Motor DC
Simbol
Motor DC
Gambar 18.
Simbol Motor DC
Motor DC tersusun dari dua bagian yaitu bagian diam (stator) dan bagian
bergerak (rotor). Stator motor arus searah adalah badan motor atau kutub magnet
(sikat-sikat), sedangkan yang termasuk rotor adalah jangkar lilitanya. Pada motor, kawat penghantar listrik yang bergerak tersebut pada dasarnya merupakan lilitan
yang berbentuk persegi panjang yang disebut kumparan.
Prinsip Kerja
Motor DC
Gambar 19. Prinsip
Kerja Motor DC
Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet serba sama dengan kedudukan sisi
aktif
AD dan
CB
yang terletak tepat lurus arah fluks magnet.
Sedangkan sisi AB dan DC ditahan pada bagian tengahnya, sehingga apabila sisi
AD dan CB berputar karena
adanya gaya lorentz, maka
kumparan ABCD akan
berputar. Hasil perkalian gaya dengan jarak pada
suatu titik tertentu disebut momen, sisi aktif AD
dan
CB akan berputar pada porosnya karena
pengaruh momen putar (T). Setiap sisi kumparan aktif AD
dan CB pada gambar diatas akan mengalami momen putar
sebesar :
T = F.r
Dimana :
T = momen putar
(Nm) F = gaya tolak (newton)
r = jarak sisi kumparan pada sumbu
putar (meter)
Pada daerah dibawah kutub-kutub magnet besarnya momen putar tetap karena besarnya gaya lorentz. Hal ini berarti bahwa kedudukan garis netral sisi
sisi
kumparan akan berhenti berputar. Supaya motor dapat berputar terus dengan
baik, maka perlu ditambah jumlah kumparan yang
digunakan. Kumparan- kumparan harus diletakkan sedemikian rupa sehingga momen putar yang
dialami setiap sisi kumparan akan saling membantu dan menghasilkan putaran yang baik.
Dengan pertimbangan teknis, maka kumparan-kumparan yang berputar tersebut dililitkan pada suatu alat yang disebut
jangkar, sehingga lilitan kumparan itupun
disebut lilitan jangkar.
Struktur Motor DC dapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar 20. Struktur Motor DC
C. Komponen Lainnya
a) Arduino Uno
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya
terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis
AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini
adalah Arduino Uno
yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan
komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer
ataupun perangkat lain.
Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :
Arduino Uno
Bagian-bagian arduino uno:
-Power USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.
-Power jack
Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.
-Crystal Oscillator
Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.
-Reset
Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.
-Digital Pins I / O
Papan
Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai
logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width
Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.
-Analog Pins
Papan
Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca
sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan
mengubahnya menjadi nilai digital.
-LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
Bagian - bagian pendukung:
-RAM
RAM
(Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada
komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak
memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum
ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM
(Dynamic Random Acces Memory).
-ROM
ROM (Read-only Memory)
adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara
permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri
dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.
Block Diagram Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO
Adapun block diagram mikrokontroler ATMega 328P dapat dilihat pada gambar berikut:
Block diagram dapat digunakan untuk memudahkan / memahami bagaimana kinerja dari mikrokontroler ATMega 328P.
Pin-pin ATMega 328P:
Rangkaian Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO
b) Driver Motor L293D
IC L293D adalah IC yang didesain
khusus sebagai driver motor DC dan dapat dikendalikan dengan rangkaian TTL
maupun mikrokontroler. Motor DC yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat
dihubungkan ke ground maupun ke sumber tegangan positif karena di dalam driver
L293D sistem driver yang digunakan adalah totem pool. Dalam 1 unit chip IC
L293D terdiri dari 4 buah driver motor DC yang berdiri sendiri sendiri dengan
kemampuan mengalirkan arus 1 Ampere tiap drivernya. Sehingga dapat digunakan
untuk membuat driver H-bridge untuk 2 buah motor DC. Konstruksi pin driver
motor DC IC l293D adalah sebagai berikut.
Konstruksi Pin Driver Motor DC IC
L293D
Fungsi
Pin Driver Motor DC IC L293D
· 1. Pin EN (Enable, EN1.2, EN3.4)
berfungsi untuk mengijinkan driver menerima perintah untuk menggerakan motor
DC.
2. Pin In (Input, 1A, 2A, 3A, 4A)
adalah pin input sinyal kendali motor DC
3. Pin Out (Output, 1Y, 2Y, 3Y, 4Y)
adalah jalur output masing-masing driver yang dihubungkan ke motor DC
4. Pin VCC (VCC1, VCC2) adalah jalur
input tegangan sumber driver motor DC, dimana VCC1 adalah jalur input sumber
tegangan rangkaian kontrol dirver dan VCC2 adalah jalur input sumber tegangan
untuk motor DC yang dikendalikan.
5. Pin
GND (Ground) adalah jalu yang harus dihubungkan ke ground, pin GND ini ada 4
buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah pendingin kecil.
Feature Driver Motor DC IC L293D
Driver motor DC IC L293D memiliki feature yang lengkap untuk sebuah driver
motor DC sehingga dapat diaplikasikan dalam beberapa teknik driver motor DC dan
dapat digunakan untuk mengendalikan beberapa jenis motor DC. Feature yang
dimiliki driver motor DC IC L293D sesuai dengan datasheet adalah sebagai berikut
:
·
- Wide Supply-Voltage Range: 4.5 V to
36 V
·
- Separate Input-Logic Supply
·
- Internal ESD Protection
·
- Thermal Shutdown
·
- High-Noise-Immunity Inputs
- Functionally Similar to SGS L293 and SGS L293D
· - Output Current 1 A Per Channel (600 mA for
L293D)
·
- Peak Output Current 2 A Per Channel
(1.2 A for L293D)
·
- Output Clamp Diodes for Inductive
Transient Suppression (L293D)
Rangkaian Aplikasi Driver Motor DC IC L293D
Pada gambar driver IC L293D diatas adalah contoh
aplikasi dari keempat unit driver motor DC yang dihubungkan secar berbeda
sesuai dengan keinginan dan kebutuhan.
c) Pulse Width
Modulation
PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah
satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cylce) dengan nilai
amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high
kemudian berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding
lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.
Pada board Arduino Uno, pin yang bisa
dimanfaatkan untuk PWM adalah pin yang diberi tanda tilde (~), yaitu pin 3, 5,
6, 9, 10, dan pin 11. Pin-pin tersebut merupakan pin yang bisa difungsikan
untuk input analog atau output analog. Oleh sebab itu, jika akan menggunakan
PWM pada pin ini, bisa dilakukan dengan perintah analogWrite();
PWM pada arduino bekerja pada frekuensi
500Hz, artinya 500 siklus/ketukan dalam satu detik. Untuk setiap siklus, kita
bisa memberi nilai dari 0 hingga 255. Ketika kita memberikan angka 0,
berarti pada pin tersebut tidak akan pernah bernilai 5 volt (pin selalu
bernilai 0 volt). Sedangkan jika kita memberikan nilai 255, maka sepanjang
siklus akan bernilai 5 volt (tidak pernah 0 volt). Jika kita memberikan nilai
127 (kita anggap setengah dari 0 hingga 255, atau 50% dari 255), maka setengah
siklus akan bernilai 5 volt, dan setengah siklus lagi akan bernilai 0 volt.
Sedangkan jika jika memberikan 25% dari 255 (1/4 * 255 atau 64), maka 1/4
siklus akan bernilai 5 volt, dan 3/4 sisanya akan bernilai 0 volt, dan ini akan
terjadi 500 kali dalam 1 detik.
Siklus Sinyal PWM pada
Arduino
d) Analog to
Digital Converter
ADC atau Analog to Digital Converter
merupakan salah satu perangkat elektronika yang digunakan sebagai penghubung
dalam pemrosesan sinyal analog oleh sistem digital. Fungsi utama dari fitur ini
adalah mengubah sinyal masukan yang masih dalam bentuk sinyal analog menjadi
sinyal digital dengan bentuk kode-kode digital. Ada 2 faktor yang perlu
diperhatikan pada proses kerja ADC yaitu kecepatan sampling dan resolusi.
Kecepatan sampling menyatakan
seberapa sering perangkat mampu mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk
sinyal digital dalam selang waktu yang tertentu. Biasa dinyatakan dalam sample
per second (SPS). Sementara Resolusi menyatakan tingkat
ketelitian yang dimilliki. Pada Arduino, resolusi yang dimiliki adalah 10 bit
atau rentang nilai digital antara 0 - 1023. Dan pada Arduino tegangan referensi
yang digunakan adalah 5 volt, hal ini berarti ADC pada Arduino mampu menangani
sinyal analog dengan tegangan 0 - 5 volt.
Pada Arduino, menggunakan pin analog input
yang diawali dengan kode A( A0- A5 pada Arduino Uno). Fungsi untuk mengambil
data sinyal input analog menggunakan analogRead(pin);
Download File
