MMI Client_Server Motor Servo DC ([email protected])

M M I C l i e n t _ S e r v e r M o t o r S e r v o D C P a g e | 1

P E N D A H U L U A N

1.1 Latar Belakang

Perkembangan komputer dan pirantinya sangat mempengaruhi dunia

industri saat ini. Salah satu aspek yang sangat dipengaruhi adalah dalam

bidang sistem kontrol. Manfaat dari penggunaan komputer dalam sistem

kontrol bagi manusia antara lain : performansi dari sistem dinamik lebih

baik, kualitas dan jumlah produksi semakin tinggi serta biaya produksi

lebih murah.

MMI (Man-Machine Interface) merupakan antar muka antara manusia dan

mesin-mesin yang menjalankan proses industri yang kompleks. MMI

merupakan bagian utama dari sistem-sistem teknologi kendali proses

(Process Control Technology) yang menjalankan sistem pengendalian

secara otomatis pada dunia industri manufaktur sekaligus sebagai

monitoring.

Pada praktikum ini akan dibangun MMI Client_Server yang akan

menghubungkan pengguna/manusia dengan motor servo DC. Hal yang

menjadi pusat perhatian pada rancang bangun ini adalah pengendalian,

monitoring dan akusisi data untuk sistem posisi motor servo dc. Motor

akan dikendalikan oleh suatu perangkat microcontroller MCS-51 dan

dihubungkan ke PC utama (Server) melalui RS-232 (Port). Selanjutnya

PC utama dihubungkan dengan beberapa PC lainnya (client) sehingga


PC lainnya dapat memonitoring motor. Unit microcontroller, driver, motor

servo dc, sensor posisi telah tersedia di Laboratorium Sistem Kendali dan

Instrumentasi Teknik Elektro Unhas.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam merancang MMI ini maka yang menjadi pusat perhatian adalah :

1. Bagaimana merancang Man-Machine Interface dalam mengendalikan

posisi servo motor DC seakurat mungkin.

2. Bagaimana membuat program MMI untuk microcontroller agar dapat

mengendalikan posisi motor servo dc

3. Bagaimana membuat program MMI untuk menghubungkan server

dengan beberapa client agar dapat dimonitoring dibeberapa tempat.

4. Bagaimana membuat otoritas pada client dalam mengendalikan posisi

servo motor DC.

1.3 Tujuan Project Praktikum

1. Membuat Man-Machine Interface untuk mengendalikan posisi servo

motor DC seakurat mungkin.

2. Membuat program MMI bagi microcontroller agar dapat

mengendalikan posisi motor servo dc.

3. Membuat program MMI untuk menghubungkan server dengan

beberapa client agar dapat di monitoring dibeberapa tempat.

4. Membuat rancangan program agar putaran motor dapat diatur

kecepatannya serta dapat mencari posisi sudut yang diinginkan

dengan melakukan/mencari jalur yang terpendek.


5. Membuat rancangan program agar motor dapat berputar kembali ke

posisi sudut yang diinginkan bila diberi gangguan dari luar.


T I N J A U A N T E O R I

2.1. DT-51TM

DT-51TM Low Cost Micro System v.2.0 merupakan suatu modul single chip

dengan mikrokontroler AT89S51 yang mempunyai kemampuan serial

secara UART serta In-System Programing (untuk mikrokontroler yang

berkemampuan ISP). Modul ini cocok digunakan dalam aplikasi-aplikasi

sederhana hingga rumit seperti penggunaan dalam pengendali tampilan

LED, pengendali driver motor, pengendali gerak robot, tukar menukar

data dengan computer, akses memori dan PPI.

Gambar 2. 1. Modul DT-51TM Low Cost Micro System v.2.0


Spesifikasi Hardware

1. Mikrokontroler AT89S51 dengan 4kbyte Flash memory.

2. Mendukung varian MCS-51 ® 40 pin antara lain AT89S51, AT89S52,

AT89S53, AT89LS53 dan AT89LS8252.

3. Memiliki hingga 32 pin jalur input/output dengan pull-up.

4. Rangkaian RC reset, tombol reset serta brown-out detector.

5. Frekuensi Osilator sebesar 11,0592 MHz.

6. Tersedia jalur komunikasi serial UART RS-233 yang telah

disempurnakan, dengan konektor RJ11.

7. Tersedia Port untuk pemograman secara ISP.

8. Tegangan input 9-12 VDC pada Vin dan tegangan input 5 VDC pada

Vout.

Tata Letak dan Setting Jumper

Gambar 2. 2. Tata letak Modul DT-51TM


Gambar 2. 3. Alokasi Pin-pin

Jika berfungsi sebagai jalur komunikasi serial UART RS-232, maka P3.0

dan/atau P.3.1 tidak akan terhubung ke J6. Untuk menggunakan jalur

komunikasi serial UART, maka hal yang harus diperhatikan adalah

pengaturan jumper J8 dan J9.

Adapun hubungan antara Komputer dengan DT-51 Low Cost Micro

System v.2.0 adalah “Straight” dengan konfigurasi sebagai berikut :

1. LCD dengan 16 character x 2 baris

2. External ROM 27C256 - 32 Kbyte,external RAM 62256 -32 Kbyte

3. Keypad model Built-In (25 Key) dan Program monitor serial RS-232C

4. Program dapat di eksekusi pada eksternal RAM

5. PPI 8255

6. 3 Warna dot matriks


7. Speaker Interface

8. 8 Chanel analog/digital koverter

9. 12 Volt DC,1 A bipolar untuk menggerakkan 16 antilogaritma

10. 8 bit FND set yang mengindikasikan 16 antilogaritma

11. Dilengkapi dengan 16 bit counter/timer 8253

12. Pin-Pin chek Counter/Timer dan A/D converter

13. Fungsi satu langkah, internal/eksternal memory dump, modifikasi

data

14. AT89C51 12 volt.Programing/Read/Erase/Blank Chek.

15. Terminal percobaan eksternal intuk pin port dan Led display.

16. 8 bit port input : inverted buffer,tombol tekan 8 buah.

17. 8 bit port output : inverted lacth,led 8 buah.

18. Select pin (eks/int) untuk menggantikan fungsi int/eks ROM.

19. Select pin (ROM/RAM).

20. Ground.

21. Power Supply : 110 - 220 V AC input dc pada ± 12 V/+ 5V.

Tabel 2.1. Peta Alamat dari DT-51

Alamat Deskripsi Keterangan

0000-7FFF ROM PROGRAM MEMORY8000-FEFF RAM PROGRAM MEMORY+ DATA

MEMORYFF00 I/O I/O

Tabel 2.2. Peta Alamat I/O DT-51

Alamat Defenisi Keterangan

FF00 LCD_CMD LCDFF01 LCD_DATAFF10 KEYPAD INFUT BUFFER 8 BIT UNTUK

KEYPADFF20 EXT_A 8255 UNTUK EKXTERNALFF 21 EXT_BFF22 EXT_C


FF23 EXT_CMDFF24 DAC OUTPUT LATCH 8 BIT UNTUK D/A

CONVERTERFF28 BUTTON INFUT BUFFER PEMBALIK 8 BITFF2C FND INFUT LATCH 8 BIT UNTUK FNDFF30 DOT_A

8255 UNTUK DOT MATRIKSFF31 DOT_BFF32 DOT_CFF33 DOT_CMDFF34 WR_A

AT89C51 PROGRAMER 8255FF35 WR_BFF36 WR_CFF37 WR_CMDFF38 L536 INPUT LATCH PEMBALIK 8 BIT

UNTUK LED

2.2. Struktur Perangkat Keras AT 89C51

2.2.1. Struktur Memori

AT89C51 mempunyai struktur memori yang terdiri dari :

RAM Internal, memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan

untuk menyimpan variable atau data yang bersifat sementara.

Spesial function Register (Register fungsi khusus), memori yang berisi

register-register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang

disediakan oleh mikrokontroller tersebut, seperti timer, serial dan lain-

lain.

Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-

instruksi MCS 51.


2.2.1.1 RAM Internal

RAM Internal terdiri atas:

1. Register Banks

AT89C51 mempunyai delapan buah register yang terdiri atas R0 hingga

R7. Kedelapan buah register ini selalu terletak pada alamat 00H

hingga 07H pada setiap kali system direset. Namun, posisi R0 hingga

R7 dapat dipindahkan ke Bank 1 (08 hingga 0FH), Bank2 (10H hingga

17H) atau Bank 3 (18H hingga iFH), dnegan mengatur bit RS0 dan RS1

2. Bit Addressable RAM

RAM pada alamat 20H hingga 2FH dapat diakses secara

pengalamatan bit (bit addressable) sehingga hanya dengan sebuah

instruksi saja setiap bit dalam area ini dapat diset, clear, AND dan OR.

3. RAM Keperluan Umum

RAM Keperluan Umum dimulai dari alamat 30H hingga 7FH dan dapat

diakses dengan pengalamatan langsung dilakukan ketika salah satu

operand merupakan bilangan yang menunjukkan lokasi yang dialamati.

Sedangkan pengalamatan secara tak langsung pada lokasi dari RAM

Internal ini adalah akses data dari memori ketika alamat memori

tersebut tersimpan dalam suatu register R0 atau R1. R0 dan R1 dua

buah register pada mikrokontorler berarsitektur MCS51 yang dapat

digunakan sebagai pointer dari sebuah lokasi memori pada RAM

Internal.


2.2.1.2 Register Fungsi Khusus

AT89C51 mempunyai 21 Special Function Registers (Register Fungsi

Khusus) yang terletak pada antara alamat 80H hingga FFH. Beberapa dari

register-register ini juga mampu dialamati dengan pengalamatan bit

sehingga dapat dioperasikan seperti yang ada pada RAM yang lokasinya

dapat dialamati dengan pengalamatan bit.

1. Accumulator

Register ini terletak pada alamat E0H. Hampir semua operasi aritmatik

dan operasi logika selalu menggunakan register ini. Untuk proses

pengambilan dan pengiriman data ke memori eksternal juga diperlukan

register ini.

2. Port

AT89C51 mempunyai empat buah port, yaitu Port0, Port1, Port2, dan

Port3 yang terletak pada alamat 80H, 90H, A0H dan B0H. Namun, jika

digunakan eksternal memori ataupun fungsi-fungsi special, seperti

External Interrupt, Serial ataupun External Timer, Port0, Port2 dan

Port3 tidak dapat digunakan sebagai Port dengan fungsi umum. Untuk

itu disediakan Port1 yang dukhususkan untuk port dengan fungsi

umum. Semua port ini dapat diakses dengan pengalamatan secara bit

sehingga dapat dilakukan perubahan output pada tiap-tiap pin dari port

ini tanpa mempengaruhi pin-pin yang lainnya.


2.2.1.3 Flash PEROM

AT89C51 mempunyai 4 Kb Flash PEROM (Programmable and Erasable

Read Only Memory), yaitu ROM yang dapat ditulis ulang atau dihapus

menggunakan sebuah perangkat programmer. Flash PEROM dalam

AT89C51 menggunakan Atmel’s High-Density Non Valatile Technology

yang mempunyai kemampuan untuk ditulis ulang 1000 kali dan berisikan

perintah standar MCS51.

Program yang ada pada Flash PEROM akan dijalankan jika pada saat

sistem di-reset, pin EA/VP berlogika satu sehingga microcontroller aktif

berdasarkan program yang ada pada Flash PEROMnya. Namun, jika pin

EA/VP belogika nol, microcontroller aktif berdasarkan program yang ada

pada memori eksternal.

Pada kondisi tertentu dapat juga terjadi dibutuhkan untuk memanggil

program yang terletak pada memori internal walaupun saat pertama kali

direset, microcontroller memanggil program yang ada di eksternal memori

ataupun sebaliknya. Hal ini dapat dilakukan dengan menggunakan

instruksi LCALL (addres) atau LJMP(addres).

Untuk keamanan program yang ada dalam Flash PEROM, 89C51

mempunyai fasilitas Lock Bit Protection yang terdiri atas:

Lock Bit1, intruksi MOVC yang dieksekusi dari memori eksternal untuk

membaca isi Flash PEROM tidak dapat dilakukan.

Lock Bit2, sama dengan Lock Bit1, tetapi isi dari Flash PEROM tidak

dapat diverivy oleh 89C51 Programmer.


Lock Bit3, sama dengan Lock Bit2, tetapi akses kememori eksternal

tidak dapat dilakukan.

2.2.1.4 External Memory

Dalam aplikasi tertentu dapat dibutuhkan suatu memori yang mempunyai

kapasitas cukup besar sehingga memori yang terdapat dalam internal

AT89C15 tidak mencukupi. Oleh karena itu, diperlukan suatu memori

eksternal untuk mengatasi masalah tersebut. Selain masalah kapasitas,

eksternal memori dapat juga digunakan untuk mengemulasikan program

yang masih dalam taraf pengembangan. Dengan menggunakan memori

eksternal yang dapat ditulis ulang berkali-kali (RAM atau EEPROM),

program yang masih dalam taraf pengembangan dapat ditulis ataupun

diedit berkali-kali juga dengan mudah.

Sistem pengalamatan memori dari AT89C15 menggunakan system

Multiplex Addresing (pengalamatan bergantian) yaitu multiplex data dal

low byte address (byte alamat rendah) menggunakan Octal D Latch,

seperti IC 74HC573. Dengan system ini, port 2 dan port 0 dari AT89C51

dapat melakukan pengalamatan utuk 64 Kbyte alamat memori.

Untuk mengakses memori eksternal dapat dianalogikan sebagai proses

pengiriman ataupun pengambilan barang dari lokasi tertentu

menganalogikan proses pembacaan kode ataupun data dari memori

eksternal yaitu:

Dibutuhkan alamat dari lokasi barang yang akan diambil

Perintah untuk mengambil barang tersebut.


Sedangkan untuk pengiriman barang kelokasi tertentu akan

menganalogikan proses penulisan data maupun kode ke memori

eksternal, yaitu:

Dibutuhkan alamat dari lokasi yang akan mendapat kiriman barang

Ditentukan barang yang akan dikirim

Perintah untuk mengirim barang tersebut.

2.2.2 Reset

Reset dapat dilakukan secara manual maupun otomatis saat power

diaktifkan (Power On Reset). Saat terjadi reset isi dari register akan

berubah. Reset terjadi dengan alamat logika 1 selama minimal 2 cycle

pada kaki RST. Setelah kondisi pin RST kembali low, mikrokontroller akan

mulai menjalankan program dari alamat 0000H. Kondisi pada Internal

RAM tidak terjadi perubahan selama reset.

2.2.3 Model Pengalamatan (Addressing)

Dalam pembuatan program mikrokontroller, terdapat beberapa jenis

pengalamatan yang perlu diketahui :

1. Pengalamatan Langsung

Immediate Data

Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika nilai

operand merupakan data yang akan diproses. Biasanya operand

tersebut selalu diawali dengan tanda”#”. Operan yang digunakan


pada immediate data juga dapat berupa bilangan bertanda mulai-

256 hingga +256.

Pengalamatan Data

Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika nilai

operand merupakan alamat dari data yang akan diisi, dipindahkan

atau diproses.Port 0 adalah salah satu I/0 dari AT89C51 yang

mempunyai alamat 80H.

2. Pengalamatan tak Langsung

Proses pengalamatan ini terjadi pada sebuah perintah ketika salah

satu operand merupakan register berisikan alamat dari data yang

akan diisi atau dipindahkan, Pengalamatan jenis ini biasa digunakan

untuk melakukan penulisan, pemindahan atau pembacaan beberapa

data dalam lokasi memori yang merupakan urutan beraturan.

Jika proses ini dilakukan dengan menggunakan pengalamatan

langsung, jumlah baris program yang diperlukan akan cukup panjang.

3. Pengalamatan Kode

Pengalamatan kode merupakan pengalamatan ketika operand

merupakan alamat dari instruksi jump dan call (ACALL, JMP, LJMP

dan LCALL). Biasanya operand tersebut akan menunjuk ke suatu

alamat yang telah diberi label.


4. Pengalamatan Bit

Proses pengalamatan ketika operand menunjuk ke alamat pada RAM

internel ataupun Register Fungsi Khusus yang mempunyai

kemampuan pengalamatan secara bit (bit addressable).

Gambar 2.4 Blok Diagram AT89S51

2.3. DC Servo Trainer ED-440B

Trainer Servo DC tipe ED-440B buatan Lab. ED CO.,LTD merupakan

suatu paket modul yang didisain berdasarkan system kendali loop servo

motor dc, yang terdiri beberapa modul, dan dapat dirangkai untuk

keperluan praktikum.


Tabel 2.3. Daftar Alat dan Komponen MMI

No Kode Modul

1 U-151 Dual attenuator (0, 9/10..1/10 attenuation)*

2 Komputer/laptop Sever

3 Komputer/laptop Client

4 U-154 Motor driver amplifier **

5 U-155 Tacho Amp unit *

6 U-156 DC power supply (± 15 V 0,2 A and Motor Power) ***

7 Analog to Digital Converter

8 U-158 Potensiometer (MotorCoupling) (1 kΩ or10 kΩ 5 W)

9 U-159 Tachometer (FS 4000 RPM)

10 U-161 Servo motor :

- Motor 12 V, 4,5 W

- Tacho Generator :

Approx. 3 Vp-p/

4000 RPM

11 RS-232 (komunikasi data)

12 EMS 1 A Dual H-Bridge

Keterangan : * tidak digunakan dalam praktikum ini ** diganti dengan Driver H-Bridge*** diganti dengan type adaptor ac dc 12 volt

2.3.1. DC power supply

DC power supply untuk motor servo membangkitkan tegangan ± 12 V dan

i = 0,2 A dan untuk mengoperasikan semua modul yang ada serta

berfungsi sebagai Motor power.

Gambar 2.5. Modul Servo DC Power Supply


2.3.2. Servo motor dc

Merupakan motor DC dengan rating tegangan operasional ± 12 V., 4.5 W.

Motor dapat berputar CW (searah jarum jam) bila diberi tegangan dengan

polaritas positif, dan CCW (berlawanan arah jarum jam) bila diberi

tegangan dengan polaritas negatif. Rpm nominal dari motor ini adalah

4000 rpm

Gambar 2.6. Servo motor DC

Motor Dc servo adalah suatu alat untuk mengubah energi listrik menjadi

energi mekanik. Magnit permanen motor dc servo mengubah energi listrik

kedalam energi mekanik melalui interaksi dari dua medan magnit. Salah

satu medan dihasilkan oleh magnit permanen dan yang satunya

dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan motor. Resultan dari

dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang membangkitkan

putaran motor tersebut. Saat motor berputar, arus pada kumparan motor

menghasilkan torsi yang nilainya konstan.

Gambar 2.7. Diagram rangkaian motor dc servo


Pada motor dc servo ada tiga komponen utama yaitu :

1. Armature

2. Magnet permanen

3. Komutator

Gambar 2.8. Konstruksi motor dc servo

Prinsip kerja motor didasarkan pada peletakan suatu konduktor dalam

suatu medan magnit. Pemahaman medan mengenai prinsip aliran medan

magnit akan membantu kita memahami prinsip kerja dari sebuah motor.

Jika suatu konduktor dililitkan dengan kawat berarus maka akan

dibangkitkan medan magnit berputar. Konstruksi dari setiap putaran akan

merubah intensitas medan magnit yang ada dalam bidang yang tertutup

kumparan. Dengan cara inilah medan magnit yang kuat terbentuk.

Tenaga yang digunakan untuk mendorong flux magnit tersebut

Manetomotive Force (MMF).

Flux magnet digunakan untuk mengetahui seberapa banyak flux pada

daerah disekitar koil atau magnit permanen. Medan magnit pada motor dc

servo dibangkitkan oleh magnit permanen, jadi tidak perlu tenag untuk

membuat medan magnit. Flux medan magnit pada stator tidak


dipengaruhi oleh arus armature. Oleh karena itu, kurva perbandingan

antara kecepatan dengan torsi adalah linier. Pada prinsipnya jika sebuah

penghantar dilalui arus listrik, ia akan menghasilkan medan magnet

disekelilingnya. Kemudian bilamana penghantar ini ditempatkan dalam

induksi magnetic B, akan memperoleh gaya FB. Besarnya gaya yang

ditimbulkan sebanding dengan arus listrik Ia dan panjang penghantar L

yang memotong induksi magnetic B. atau biasa dinyatakan dengan

persamaan Induksi magnetic.

Fb=B . I . L

Dalam keseharian motor DC merupakan motor yang sering digunakan

dalam sistem kendali. Hal ini dikarenakan Motor arus searah berbeda

dengan jenis motor-motor lain, terutama dalam hal torsi mula dan momen

inersia. Motor arus searah atau motor servo memiliki torsi mula yang

besar dan momen inersia yang kecil, karena motor jenis ini dirancang agar

menghasilkan percepatan yang besar pada keadaan diam atau hampir

diam, motor-motor biasa tidak bersifat demikian.

Motor arus searah dibagi menurut sistem pengaturannya, yaitu :

1. motor arus searah pengaturan jangkar dengan medan tetap.

2. motor arus searah pengaturan medan dengan arus jangkar tetap.

Motor berpengaturan jangkar adalah motor arus searah yang diberi

tegangan arus searah yang terpisah dari tegangan terminal motor

sehingga menghasilkan eksitasi medan tetap (If= konstan). Prinsip kerja

motor arus searah yaitu, apabila suatu penghantar yang membawa arus

listrik adalah kumparan rotor berada dalam medan magnet, maka akan

J B


timbul gaya gerak listrik yang sebanding dengan arus, kuat medan yang

dilewati serta panjang belitan yang terlingkupi medan magnet. Motor

memiliki konstruksi yang dirancang untuk menghasilkan gerak melingkar

seperti terlihat pada gambar dibawah ini, sehingga gaya yang dihasilkan

relatif terhadap radius dari pusat, gaya ini disebut momen gaya atau torsi.

Karakteristik performansi dari motor arus searah dengan pengontrolan

jangkar menyerupai karakteristik ideal dari motor servo arus bolak-balik

dua fasa. Model motor jenis ini dapat dilihat rangkaian ekivalennya pada

gambar dibawah ini.

Gambar 2.9. Model Fisik motor Dc

Parameter-parameter dari motor dc pengaturan jangkar dengan model

gambar diatas adalah sebagai berikut :

Ra = Tahanan belitan jangkar, ohm

La = Induktansi belitan jangkar, henry

ia(t) = Arus kumparan jangkar, ampere

If = Arus medan, ampere

ea(t) = Tegangan yang dikenakan pada jangkar, volt

eb(t) = Gaya gerak listrik balik, volt

%(t) = Perpindahan sudut dari poros motor, radian

T(t) = Torsi yang diberikan oleh motor, N-m


J = Momen inersia ekivalen dari motor dan beban pada poros motor, kg- m2

Bm = Koefisien gesekan dari motor dan beban pada poros motor, N-m/rad/det

Torsi T(t) yang dihasilkan motor adalah berbanding lurus dengan hasil kali

dari arus jangkar ia(t) dan fluksi celah udara &, yang berbanding lurus

dengan arus medan, atau

Ψ = Kf if 2.1

Kf adalah konstanta dan if tetap. Dengan demikian torsi T(t) dapat ditulis :

T(t) = KfifKIia(t) 2.2

Dimana KT adalah konstanta. Pada motor arus searah dengan

pengaturan jangkar, arus medan dijaga konstan. Untuk arus medan yang

konstan, fluksi menjadi konstan, dan torsi menjadi berbanding lurus

dengan arus jangkar sehingga :

T(t) = KTia(t) 2.3

KT = Kf if KI adalah konstanta torsi motor. Persamaan diatas berlaku pada

saat jangkar berputar. Pada saat motor berputar akan timbul gaya gerak

listrik balik, eb(t) yang besarnya sebanding dengan kecepatan putaran

motor sehingga :

eb(t) = kb = Kb ω(t) 2.4

Dimana Kb adalah tetapan pada gaya gerak listrik. Keceparan motor arus

searah dengan pengaturan jangkar dikontrol oleh tegangan jangkar ea(t).

La + Raia(t) + eb(t) = ea(t) 2.5


Tegangan jangkar ea(t) dicatu oleh suatu penguat yaitu penguat pre-amp

dan servo amplifier, sehingga bentuk persamaannya adalah :

La ++ Raia(t) + eb(t) = ea(t)

= – ia(t) – eb(t) + ea(t) 2.6

Dan lalu masukan persamaan (2.4) ke persamaan (2.6), sehingga :

= – ia(t) – ω(t) + ea(t) 2.7

Arus jangkar menghasilkan torsi yang dikenakan pada inersia dan

gesekan sehingga :

J + Bm = T(t) 2.8

Substitusikan persamaan (2.3) ke persamaan (2.8), didapat :

J + Bmω(t) = KTia(t)

= ia(t) – ω(t)

2.3.4. Motor driver (H-Bridge)

Embedded Module Series (EMS) 1 A Dual H-Bridge merupakan driver H-

Bridge yang didesain untuk menghasilkan dirve 1 arah maupun 2 arah

dengan arus kontinu sampai dengan 1 A pada tegangan 4,5 – 36 Volt.

Modul ini mampu men-drive beban-beban induktif seperti misalnya relay,

solenioda, motor dc, motor stepper dan berbagai macam beban lainnya.

Spesifikasi:

1. Terdiri dari 2 dirver full H-Bridge atau 4 driver half H-Bridge.

2. Tiap driver mampu melewatkan arus kontinu 1 A.

3. Range tegangan output untuk beban: 4,5 sampai 36 volt.


4. Input kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.

5. Jalur catu daya input (VCC) terpisah dari jalur catu daya untuk beban

(V Mot).

6. Output tri-state

7. Dilengkapi dengan dioda eksternal untuk pengaman beban induktif.

Gambar 2.7. Motor driver (H-Bridge)

Tata Letak Komponen

Gambar 2.8. Tata letak komponen Motor driver (H-Bridge)


Keterangan Antarmuka

Modul H-Bridge memiliki dua buah header (Interface Header 1 dan

Interface Header 2) dan 1 set konektor (Power & Motor Con). Dimana

interface Header 1 (J1) berfungsi sebagai input untuk mengendalikan

sepasang driver H-Bridge yang pertama.

Tabel 2.4. Deskripsi pin interface header 1No. PIN Nama I/O Fungsi

1 M1IN1 I Pin input untuk menentukan output M1 OUT12 M1IN2 I Pin input untuk menentukan output M1 OUT23 NC - Tidak terhubung kemana-mana4 M1EN I Pin enable untuk pasangan output M1 (M1

OUT1 dan M1 OUT2)5 VCC - Terhubung ke catu daya untuk input (5 Volt)6 PGND - Titik referensi untuk catu daya input

Interface Header 2 (J2) berfungsi sebagai input untuk mengendalikan

sepasang driver H-Bridge yang kedua. Berikut deskripsi dari masing-

masing pin pada Interface Header 2 :

Tabel 2.5. Deskripsi pin interface header 2

No. PIN Nama I/O Fungsi1 M2IN1 I Pin input untuk menentukan output M2 OUT12 M2IN2 I Pin input untuk menentukan output M2 OUT23 NC - Tidak terhubung kemana-mana4 M2EN I Pin enable untuk pasangan output M2 (M2

OUT1 dan M2 OUT2)5 VCC - Terhubung ke catu daya untuk input (5 Volt)6 PGND - Titik referensi untuk catu daya input

Sedangkan Power & Motor Con (J3) berfungsi sebagai konektor untuk

catu daya dan beban


Tabel 2.6. Deskripsi pin interface header 1

Nama FungsiPGND Titik referensi untuk catu daya inputVCC Terhubung ke catu daya untuk input (5 Volt)

MGND Titik referensi untuk catu daya output ke bebanV MOT Terhubung ke catu daya untuk output ke beban

M2OUT2 Output ke beban dari half H_bridge ke-2 pada pasangan Bridge M2M2OUT1 Output ke beban dari half H_bridge ke-1 pada pasangan Bridge M2M1OUT2 Output ke beban dari half H_bridge ke-2 pada pasangan Bridge M1M1OUT1 Output ke beban dari half H_bridge ke-1 pada pasangan Bridge M1

Sebuah modul H-Bridge 1 A dapat digunakan untuk mengatur kerja 2

buah motor DC secara dua arah. Contoh koneksinya dapat dilihat pada

gambar 2.9 dibawah ini :

Gambar 2.9 Koneksi Modul H-Bridge


Tabel 2.7 Tabel kebenaran dari rangkaian Driver dua H-BridgeINPUT OUTPUT Fungsi

M1 EN M1IN1 M1IN2 M1OUT1 M1OUT2H H L V MOT MGND Forward

H L H MGND V MOT Reverse

H L L MGND MGND Fast Motor Stop/Brake

H H H V MOT V MOT Fast Motor Stop/Brake

L X X Z Z Free Running Motor Stop

INPUT OUTPUT FungsiM2 EN M2IN1 M2IN2 M2OUT1 M2OUT2

H H L V MOT MGND Forward

H L H MGND V MOT Reverse

H L L MGND MGND Fast Motor Stop/Brake

H H H V MOT V MOT Fast Motor Stop/Brake

L X X Z Z Free Running Motor StopKeterangan :

H = High L = LowX = don’t care Z = High Impedance (tri-state)

2.3.5. Potensiometer (motor coupling U-158)

Potensiometer (motor coupling U-158) menghasilkan tegangan antara 0

Volt dan + 5 Volt Dc untuk menghasilkan posisi servo motor dari 00 – 3600.

Gambar 2.10. Motor Coupling

Potensiometer (motor coupling U-158) merupakan tranduser

elektromekanik yang mengubah energy mekanik menjadi energy listrik

melalui gerakan mekanis rotasi. Dalam aplikasi ini, potensiometer (motor

coupling) ini digunaan sebagai sensor posisi. Karakteristik posisi –


tegangan dari potensiometer U-158 dapat dilhat pada grafik di bawah

ini : 0.00

0.501.00

1.502.00

2.503.00

3.504.00

4.505.00

0

36

72

108

144

180

216

252

288

324

360

Gambar 2.11. Karakteristik posisi – tegangan potensiometer

2.3.6. DT-I/O ADC-08 (Analog to Digital Converter)

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang

untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi bentuk sinyal digital. IC

ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang

akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan

sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan dan

dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan. Hal-hal

yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan

maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian

pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran,

ketepatan dan waktu konversinya. Ada banyak cara yang dapat digunakan

untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital yang nilainya

proposional. Jenis ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah


jenis Successive Approximation Convertion (SAR) atau pendekatan

bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak

tergantung pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah.

Gambar 2.13. memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.

Gambar 2.12 DT-I/O ADC 8 bit

Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset

kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah

ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan

diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A merupakan nilai analog

yang ekivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah

dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang

berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang

ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, output digital akan

tetap tersimpan sekalipun akan dimulai siklus konversi yang baru


Gambar 2.13 Diagram blok ADC-0820

IC ADC 0820 mempunyai dua input analog, Vin(+) dan Vin(-), sehingga

dapat menerima input diferensial. Input analog sebenarnya (Vin) sama

dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke

dua pin input yaitu . Kalau input analog berupa tegangan tunggal,

tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin(+), sedangkan Vin(-) di-

groundkan. Untuk operasi normal, ADC 0820 menggunakan VCC = +5 volt

sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkaun input analog mulai

dari 0 volt sampai 5 volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit,

resolusinya akan sama dengan :

Rosolusi=( tegangan skala penuh2n−1 )=5Volt255

=19,6mVolt

(n menyatakan jumlah bit output biner IC analog to digital converter)


Gambar 2.14 Konfigurasi pin ADC-0820

IC ADC 0820 memiliki generator clock internal yang harus diaktifkan

dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK

OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan

ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama

dengan :

f=0,91RC

Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang

dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0820 memilik 8 output digital sehingga

dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Input

Chip Select (aktif LOW) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0820. Jika

berlogika HIGH, ADC 0820 tidak aktif (disable) dan semua output berada

dalam keadaan impedansi tinggi. Input Write atau Start Convertion

digunakan untuk memulai proses konversi. Untuk itu harus diberi pulsa

logika 0. Sedangkan output interrupt atau end of convertion menyatakan


akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah ke logika 1. Di

akhir konversi akan kembali ke logika 0

Fitur dan spesifikasi teknis :

1. Resolusi ADC 8-bit.

2. Tegangan kerja (VCC) = Tegangan referensi (Vref) = +5 VDC.

3. Fungsi track-and-hold yang terintegrasi.

4. Tanpa clock eksternal.

5. Memiliki tiga operasi:

- RD (Read) Mode

- WR-RD (Write-Read) Mode

- WR-RD Stand Alone Operation

6. Waktu Konversi 2,5 μs pada Read Mode dan 1,5 μs pada Write-Read

Mode dan WRRD Stand Alone Operation.

7. Range input 0 VDC hingga +5 V (dengan VCC = +5 VDC).

8. Selisih hasil pengukuran dan penghitungan maksimum 1 LSB (sekitar

20 mV dengan menggunakan VCC = +5 VDC).

9. Tidak membutuhkan pengaturan zero atau full-scale adjust.

10. Antarmuka paralel dengan level tegangan CMOS atau TTL.

11. Dapat dihubungkan melalui pin I/O ataupun Intel System Bus (System

Bus hanya mendukung Write-Read Mode).

12. Dilengkapi rutin-rutin siap pakai dalam bahasa Assembly untuk DT-51™

Low Cost Series dan DT-51™ Minimum System ver 3.0


Tata letak komponen DT-I/O ADC-08

Gambar 2.15. Tata letak dan Alokasi PiN DT-I/O ADC-08

MicrocontrollerUnit

ADC8 bit

Driver(Dual H-Bridge)

Sensor Posisi(Potensiometer)

Motor Servo

RS-232RS-232

Ad-Hoc

Ad-Hoc

ServerClient


PERANCANGAN MMI

UNTUK SISTEM SERVO POSISI MOTOR DC

3.1. Konfigurasi Hardware

3.1.1. Blok diagram sistem

Bagan MMI-Server untuk sistem servo posisi motor dc dapat dilihat pada

gambar dibawah ini

Gambar 3.1. Blok diagram sistem MMI

Computer client adalah sebuah terminal yang melakukan entry data

dan monitoring untuk posisi servo motor

Entry data posisi yang berasal dari computer client yang berupa

derajat terlebih dahulu dikonversikan ke dalam bentuk decimal

kemudian diteruskan ke MMI server melalui jaringan Ad-hoc. Data

decimal inilah yang menjadi acuan oleh server untuk mengendalikan

posisi servo motor.


RS 232 merupakan port yang menghubungkan antara data yang

berasal dari MMI-server dengan data yang diterima dari unit

microcontroller

Sebelum diinputkan ke motor, data digital yang berasal dari

microcontroller harus diubah kedalam bentuk analog karena itu

dibutuhkan Digital to analog converter (DAC) yang telah include pada

driver h-bridge

Sinyal yang berasal dari DAC dalam bentuk tegangan kemudian akan

diredam sesuai dengan pilihan level kecepatan motor dan berfungsi

sebagai respon posisi motor servo dalam berbagai kecepatan motor.

Driver h-bridge juga berfungsi sebagai pengaman servo motor DC

terhadap kondisi beban lebih (over load).

Pada saat motor berputar, maka potensiometer sebagai sensor posisi

akan begerak/memindai posisi motor. Pergerakan posisi motor

dikonversikan kedalam besaran tegangan analog.

Output dari potensiometer (0-5 volt) diteruskan ke ADC-0809 untuk

diubah menjadi data digital (melalui proses pencuplikan)

Output dari ADC 0809 ini yang berbentuk data digital akan diteruskan

ke microcontroller AT 89C51 dan setelah itu data akan dikirim melalui

RS 232 ke MMI server.

Data digital yang diterima dari microcontroller akan dibandingkan

dengan data entri posisi. Jika data yang dikirim tidak sama dengan

yang diterima dari microcontroller maka server mengirim data untuk


microcontroller untuk memerintahkan motor berputar (CW atau CCW)

tergantung kondisi yang ingin dicapai. Jika data yang dikirim sama

dengan data yang diterima dari microcontroller maka motor akan

dihentikan.

Pada saat motor STOP maka posisi terakhir motor akan dimunculkan

pada MMI client, sehingga pengguna dapat memonitor posisi terakhir

dari servo motor.

3.2.1 Alat dan Komponen

Daftar peralatan dan komponen yang diperlukan guna membangun MMI –

Server untuk sistem posisi servo motor :

Tabel 3.1. Daftar Alat dan Komponen MMI

No Peralatan Jmlh1 PC MMI Server 1 bh2 DT-51 TM Low Cost Micro 1 set3 DC Motor Servo (U-161) 1 bh4 Potensiometer (U-158) 1 bh

5 Motor Driver H-Bridge 1 bh

6 DC Power Supply 1 bh

7 Kabel RS-232 1 bh8 Notebook (PC Client_Server) 2 bh9 ADC 1 unit

10 Downloader microcontroller 1 bh

3.3. Konfigurasi Software

3.3.1. Perangkat Lunak yang Digunakan

Adapun perangkat lunak yang digunakan dalam merancang Man-Machine

Interface ini adalah :

a. Sistem Operasi : Windows 7 dan XP


b. Delphi Release 7

c. Ad-Hoc Network

d. Macromedia Release 8

e. Software Notepad dan Simulator Topview untuk program Assembly

3.3.1.1. Komunikasi serial

Komunikasi data serial ialah pengiriman data secara serial (data

dikirimkan satu–persatu secara berurutan). Komunikasi serial ada dua

macam, yaitu komunikasi sinkron dan asinkron. Pada komunikasi sinkron

hanya ada satu pihak (pengirim atau penerima) yang menghasilkan clock

dan mengirimkan clock tersebut bersama – sama dengan data.

Komunikasi data asinkron adalah komunikasi data dimana kedua pihak

(pengirim dan penerima) masing – masing menghasilkan clock namun

hanya data yang ditransmisikan. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Frekuensi clock

harus sama dan harus terdapat sinkronisasi. Hal ini dilakukan oleh bit

’start’ dan bit ’stop’. Ketika saluran transmisi dalam keadaan idle (sedang

tidak terpakai), output UART adalah dalam keadaan logika ’1’. Ketika

pengirim ingin mengirimkan data, output UART akan diset terlebih dahulu

ke logika ’0’ untuk waktu satu bit. Sinyal ini pada penerima akan dikenali

sebagai sinyal ’start’ yang digunakan untuk mensinkronkan fase clocknya

terhadap fase clock pengirim.

Kemudian data akan dikirimkan secara serial dari bit paling rendah (bit 0)

sampai bit tertinggi. Selanjutnya akan dikirim sinyal ’stop’ sebagai akhir


dari pengiriman data serial. Cara pemberian data yang disalurkan tidak

ditetapkan secara pasti.

Kecepatan transmisi (baud rate) dapat dipilih bebas dalam rentang waktu

tertentu. Baud rate yang umum dipakai adalah 110, 135, 300, 600, 2400,

dan 9600 (bit/detik). Dalam komunikasi data serial, baud rate dari dua alat

yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Selanjutnya,

harus ditetapkan panjang data (6, 7, atau 8 bit), paritas (genap, ganjil atau

tanpa paritas), dan jumlah bit ’stop’ (1, 11/2, atau 2 bit).

3.3.1.2. Konfigurasi port serial

Konektor port serial terdiri dari dua jenis, yaitu konektor 25 pin (DB25) dan

9 pin (DB9) yang berpasangan. Keterangan mengenai fungsi saluran RS

232 pada konektor DB-9 adalah sebagai berikut :

Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan

ke DTE bahwa pada terminal masukan ada data masuk.

Received Data, digunakan DTE menerima data dari DCE.

Transmisi data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.

Data terminal ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan

terminalnya.

Ring Indikator, pada saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE

boleh mulai mengirm data.

Request to Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh

DTE.


DCE ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE

sudah siap.

3.3.1.3 Ad-Hoc Network

3.3.1.3.1. Langkah-langkah Pembuatan Jaringan Ad-Hoc

Jaringan nirkabel sangat membantu karena jaringan wireless ini

membantu dalam menggunakan komputer dan terhubung ke Internet di

manapun, di rumah atau di kantor. Namun, kebanyakan jaringan nirkabel

menggunakan router nirkabel, yang lumayan mahal. Jika kita memiliki

lebih dari satu komputer, kita dapat mengkonfigurasi jaringan nirkabel

tanpa membeli router nirkabel sehingga dapat sedikit menghemat biaya.

Dalam sebuah jaringan nirkabel tradisional, sebuah router nirkabel

bertindak sebagai base station, mirip dengan stasiun pangkalan untuk

telepon tanpa kabel. Semua komunikasi nirkabel melalui router nirkabel,

yang memungkinkan komputer terdekat untuk terhubung ke Internet atau

terhubung satu sama lain. jadi dalam hal ini, sebuah komputer dengan

wireless cardnya di sulap manjadi router, istilahnya jadi pemancar seperti

layaknya router biasa.

Gambar 3.2. Skema Jaringan Ad-hoc


Jaringan nirkabel ad-hoc prinsip kerjanya sama seperti walkie-talkie,

karena komputer berkomunikasi langsung dengan satu sama lain.

Dengan mengaktifkan Internet Connection Sharing pada salah satu

komputer, kita dapat berbagi akses internet. Jaringan ad hoc tampaknya

merupakan alternatif lain tanpa menggunakan router nirkabel, tetapi

memiliki beberapa kelemahan:

• Jika komputer yang terhubung ke internet ditutup, semua komputer

yang merupakan bagian dari jaringan ad hoc kehilangan akses Internet

mereka.

• Untuk menghubungkan ke Internet, komputer harus memiliki

sambungan jaringan kabel.

Untuk menghubungkan komputer Anda ke Internet menggunakan jaringan

ad hoc nirkabel, ikuti langkah-langkah berikut:

1. Aktifkan Internet Connection Sharing pada komputer yang tersambung

ke Internet. Kita dapat melewatkan langkah ini jika kita tidak perlu

mengakses Web.

2. Set up ad-hoc jaringan nirkabel pada komputer yang tersambung ke

Internet.

3. Tambahkan komputer yang lain ke jaringan nirkabel.

3.3.1.3.2. Cara mengaktifkan Internet Connection Sharing

Pada jaringan dengan router nirkabel, router memiliki tugas penting dalam

komunikasi antara komputer pada jaringan rumah kita ke Internet. Pada

jaringan ad hoc, kita harus menetapkan salah satu komputer untuk

menggantikan tugas ini. Komputer yang kita pilih harus memiliki koneksi


ke Internet, dan harus ditinggalkan di setiap kali kita ingin menggunakan

komputer yang lain. Akan tetapi jika ingin menghubungkan antara 2 laptop

yang memiliki koneksi wireless atau nirkabel, koneksi ke internet yah ngga

perlu. Cara mengatur computer pertama untuk mengatur jaringan nirkabel

ad hoc yang memungkinkan komputer untuk berbagi koneksi internet

tanpa router

1. Jika diperlukan, pasanglah adapter jaringan nirkabel disetiap komputer.

2. Klik Start, dan kemudian klik Control Panel.

3. Di bawah Pilih kategori, klik Sambungan Jaringan dan Internet.

4. Dibawah ikon kontrol panel, klik Network Connections.


5. Klik kanan koneksi jaringan nirkabel, kemudian klik Properties

6. Dalam Jaringan Koneksi Nirkabel kotak dialog Properties, klik tab

Wireless Networks.

7. Pada tab Jaringan Nirkabel, di bawah jaringan yang dipilih, klik Tambah

8. Dalam kotak dialog “Wireless network properties” pada tab

“Association” masukin nama jaringan ad hoc yang disuka dalam kotak

“Network name (SSID)” seperti dalam langkah no.10, kali ini kita

namakan sajaMyHomeNetwork.

9. Perhatikan jangan conteng kotak dialog “The key is provided for me

automatically” dan conteng kotak dialog “This is a computer-to-

computer (ad hoc) network”.

10. Buat password 13 digit dan ketikan di kedua kotak “Network key” dan

“Confirm Network Key”. Untuk keamanan terbaik, masukin kombinasi

termasuk huruf, angka, dan tanda baca. Lalu klik OK.


11. Klik OK lagi untuk menyimpan perubahan Anda.

3.3.1.3.3. Cara mengatur komputer tambahan / client

Jika komputer yang akan digunakan untuk koneksi ke komputer tadi

belum ada adapter wireless atau nirkabel, pasanglah adapter agar bisa

menggunakan jaringan wireless atau nirkabel. Windows akan otomatis

mendeteksi jaringan yang telah kita buat tadi.

Cara menghubungkan komputer ke jaringan nirkabel kita

Catatan: Langkah-langkah ini berlaku hanya jika kita menggunakan

Windows XP Service Pack 2 (SP2). Jika kita belum menginstall SP2,

kunjungi Microsoft Update untuk menginstalnya sebelum terhubung ke

jaringan ad hoc.

1. Klik kanan ikon “Wireless Network” di sudut layar kanan monitor, lalu

klik “View Available Wireless Networks.”

http://update.microsoft.com/


2. Muncul jendela “Wireless Network Connection” dan menampilkan

jaringan nirkabel yang terdaftar dengan SSID yang kita pilih tadi, Jika

tidak dapat melihat SSID kita, klik “Refresh Network List” disudut kiri

atas. Klik jaringan kita, lalu klik “Connect” disudut kanan bawah.

3. Windows xp akan meminta memasukkan kata kunci, masukkan kata

kunci ke kotak “Network key” dan “Confirm network key”, lalu klik

“Connect”.

4. Windows xp akan melakukan koneksi ke komputer yang telah kita

setting jadi server tadi, setelah terhubung kita dapat menutup jendela

“Wireless Network Connection “. Untuk melakukan koneksi dengan


komputer yang lainnya, ikuti langkah-langkah tadi diatas. Langkah-

langkah ini juga bisa diterapkan untuk melakukan koneksi antara dua

laptop yang ada wifi atau wireless network tanpa memakai router. dan

berbagi file atau apa saja.

3.3.2 Pemrograman Microcontroller MCS-51

Pemrograman microcontroller MCS-51 bertujuan untuk mengatur antara

pentransferan antara data yang diterima dengan data yang akan dikirim

melalui port serial RS-232. Program untuk microcontroller terlebih dahulu

di ketik didalam notepad (.txt) kemudian di compile kedalam software

simulator Topview untuk menghasilkan file ekstensi .asm dan .hex

Gambar 3.7. Program Assembly pada Notepad (.txt)dan Topview (.asm dan hex )

kemudian file (.asm) yang telah di compile menjadi file (.hex) kemudian di

downloader (embedded) kedalam chip microcontroller, setelah itu

microcontroller sudah siap digunakan untuk menggerakkan motor servo

dc. (program assembly dapat dilihat pada lampiran)

Notepad (.txt) Topview (.asm dan .hex) microcontroller


3.3.3 Flowchart Interface yang Dibangun

3.3.3.1. Kontrol kecepatan motor

Gambar 3.8. Flowchart kecepatan motor

Penjelasan Flowchart :

1. Mulai2. Baca posisi sudut motor (p1) dan input posisi motor yang dinginkan (p0),3. Hitung selisih dari posisi motor (p1) dan posisi control (p0).4. Jika selisihnya lebih besar dari 30 derajat maka putaran motor dipercepat dengan

mengatur timernya menjadi 100, 5. Jika tidak akan dilihat kembali jika selisihnya lebih besar dari 15 derajat maka

putaran motor diperlambat dengan mengatur timernya menjadi 200,6. Jika selisihnya lebih kecil dari 15 derajat maka putaran motor akan diperlambat

lagi dengan mengatur timernya pada 2507. Selesai

Start

pCont := Posisi controlpMotor := Posisi motor

p0 := posisi controlp1 := posisi motorp := |p0−p1|

p>30Set

Timer.interval:=100[ya]

p>15

[tidak]

SetTimer.interval:=25

0

[ya]

[tidak]

SetTimer.interval:=200

End


3.3.3.2. Kontrol Putaran Motor

Keterangan : A := putar kanan (CW) B := Putar kiri (CCW) C := Motor berhenti

Gambar 3.9. Flowchart putar motor

Start

pCont := Posisi controlpMotor := Posis motor

p0 := posisi controlp1 := posisi motor

p := |p0−p1|

pMotor > pcont+1

or

SetMSComm.Outpu

t

[ya]

[tidak]

[tidak]

p≤180

[ya]

SetMSComm.Output

:= B

p≤180

[ya]

pCont >

[ya]

SetMSComm.Output

:= B

SetMSComm.Output

:= C

SetMSComm.Output

:= A

[tidak]

[tidak]

End


Penjelasan Flowchart :

1. Mulai2. Baca posisi sudut motor (p1) dan input posisi motor yang dinginkan (p0),3. Hitung selisih dari posisi motor (p1) dan posisi control (p0).4. Jika kondisi p1 > p0+1 atau p1< p0-1 tidak terpenuhi maka server

mengirim perintah ke mikro untuk menghentikan motor berputar. 5. Jika kondisi tersebut terpenuhi maka akan dilihat apakah p0>p1 :

a. Jika ya kemudian apakah selisihnya lebih kecil atau sama dengan 180, jika lebih kecil maka server memerintahkan motor untuk berputar kanan (CW), jika tidak lebih kecil atau sama dengan 180 maka server memerintahkan motor untuk berputar kekiri (CCW)

b. Jika tidak kemudian apakah selisihnya lebih kecil atau sama dengan 180, jika lebih kecil maka server memerintahkan motor untuk berputar kekiri (CCW), jika tidak lebih kecil atau sama dengan 180 maka server memerintahkan motor untuk berputar kekanan (CW)

6. Selesai

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

12

3

4

5

6 7 8


3.3.4. Rancangan Interface Client_Server

Berikut ini tampilan interface dari Client dan Server Man

Machine_interface yang dibangun adalah sebagai berikut :

Gambar 3.9. Tampilan Interface Client

Keterangan :1. Input alamat IP Address2. Input Ports (com & LPT)3. Tombol button untuk connect ke server4. Input posisi motor yang dinginkan5. Tombol button untuk kirim posisi motor yang dinginkan6. Indikator (replika putaran motor)7. Output dari putaran motor8. Tombol Button untuk exit dari form Client.

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

1 2 3

4 5 6 7 8


Gambar 3.10 Tampilan Interface Server

Keterangan :1. Posisi motor dari client2. Posisi motor dari server3. Tombol button Active dari input motor client4. Tombol Button untuk exit dari form Server5. Indikator (replika putaran motor)6. Output dari putaran motor7. Komponen dari Program Delphi (Timer, Com Port, dll)8. Memo History dari Posisi Motor yang dikendalikan


P E N G U J I A N D A N A N A L I S A

4.1. Konfigurasi/Rangkaian MMI Untuk Servo Posisi Motor DC Konfigurasi MMI untuk servo posisi motor DC yang akan dibangun dapat

di lihat pada gambar di bawah ini :

Gambar. 4.1. Rangkaian MMI Untuk Servo Posisi Motor DC

4.2. Pengujian Rangkaian MMI Client_Server Motor Servo DC

Dalam melakukan pengujian rangkaian MMI Client_Server yang dibangun

Dilakukan dalam dua tahapan pengujian yaitu :

7. Pengujian motor servo dc secara manual (tanpa microcontroller)

8. Pengujian motor servo dc dengan MMI client-server

4.2.1. Pengujian motor servo dc secara manual

Client_01

Server

DT-51TM low cost micro

Diiver H-Bridge

Motor servo couplingdengan Potensiometer

ADC-0820

Client_02

a Input TeganganKecepatan M

otor

rpm

volt

V

mA

M T F/V +_

Tachogen

+15

G

+15 volt

- 15 volt


Pengujian motor servo dc secara manual dilakukan untuk melihat

pengaruh tegangan terhadap kecepatan motor servo dc. Dari pengujian ini

kami hanya melakukan pengamatan terhadap kecepatan motor servo dc

dengan input tegangan yang diubah-ubah. Terlihat bahwa kecepatan

motor bertambah jika tegangan di naikkan secara signifikan (berbanding

lurus).

Gambar 4.2. Kecepatan motor sebagai fungsi dari input tegangan

Gambar 4.3. Rangkaian Pengujian manual motor servo dc


4.2.2. Pengujian motor servo dc dengan MMI Client_Server

Langkah-langkah dalam pengujian rangkaian MMI Client_Server dilakukan

untuk menguji sejauh mana MMI Client_Server yang dirancang dapat

memenuhi ketentuan serta syarat-syarat yang diinginkan dari praktikum

MMI Client_Server motor servo dc ini, ketentuan yang dimaksud adalah :

1. Motor servo dc berputar menuju sudut pada penunjukkan posisi sudut

yang di input pada Client.

2. Motor servo dc tetap kembali ke posisi sudut yang diinginkan

walaupun motor servo dc tersebut diberi gangguan (eksternal).

3. Motor servo dc dalam mencari sudut posisi yang di input pada client

harus mampu berputar menuju lintasan terdekat (CW atau CCW) dari

penunjukan posisi sudut terakhir dari motor.

4. Kecepatan motor servo dc harus mampu berputar lebih cepat untuk

mencapai posisi sudut yang diinginkan, setelah mendekati sudut yang

dimaksud putaran motor servo dc perlahan melambat agar motor

servo dc dapat berhenti tepat pada posisi sudut yang di inginkan.

Jalannya pengujian :

Rangkai semua komponen seperti pada gambar 4.1, disini DT-51TM low

cost micro dan motor servo dc di beri tegangan sebesar 5 volt., setelah

indikator led pada DT-51TM on, (yang menandakan micro telah siap

menerima perintah). Langkah berikutnya mengaktifkan jaringan ad-hoc

untuk menghubungkan komputer client dengan server (langkah-

langkahnya dapat dilihat pada bab 3), setelah client telah terhubung

0

1800180

270 90315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135


dengan server, kemudian kita hubungkan server dengan microcontroller

dengan RS-232, disini perlu diperhatikan port com yang digunakan pada

RS-232 harus sama dengan port com yang terdapat program server.

(dalam pengujian ini kami menggunakan port com 9). Setelah semua

peralatan terhubung dan program MMI telah dijalankan pada client dan

server. Maka terlihat bahwa program MMI pada client dan server akan

merespon/mengikuti penunjukkan posisi sudut pada potensiometer.

Gambar 4.4. Penunjukan Posisi Sudut awal sebelum diberi input posisi

Client Server Potensiometer

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135


0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

30

0…….31Posisi Motor

Input Posisi 30

0……31Posisi Motor

posisi Client

Posisi motor berubah dari 0 sampai 31 mengikuti putaran penunjukan posisi potensiometer

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

310

31…309Posisi Motor

Input Posisi 310


posisi Client



Kemudian kita akan melihat performance dari rancangan program MMI

client_server yang dibuat dalam memenuhi kriteria yang telah ditentukan

Langkah_01: (input posisi 30 derajat pada client)


0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

180


Input Posisi 180


posisi Client

Clientt Server Potensiometer

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

0

1800

180

270 90

315

225

45

135

180

90.…180Posisi Motor

Input Posisi 180

90.…180Posisi Motor

posisi Client

Clientt Server Potensiometer



Langkah_04: (Jarum potensiometer digeser ke sudut 90 derajat)

(Terlihat bahwa potensiometer berputar menuju posisi sudut yang telah ditentukan pada input posisi client)


4.3. Analisis hasil Pengamatan

Dari pengamatan saat melakukan pengujian untuk beberapa posisi sudut

terlihat bahwa :

Pengujian_01 : untuk posisi control 30 derajat potensiometer berputar

kekanan (CW) dengan kecepatan sedang (timer 200) sesuai algoritma

program yang telah dibuat. Posisi sudut penunjukkan potensiometer

sampai motor berhenti berada pada 31 derajat.

Error=∠Potensiometer−∠ input∠ Input

=31−3030

=0,0333=3,33 %

Hal ini disebabkan karena toleransi yang dikenakan sebesar ± 1 derajat,

dan mikrokontroller yang digunakan hanya terbatas pada 8 bit (255)

sehingga ada nilai antara 0-360 derajat yang tidak terwakili kedalam nilai

biner.

Pengujian_02 : untuk posisi kontrol 310 derajat potensiometer berputar

kekiri (CCW) dengan kecepatan cepat (timer 100) setelah mendekati

sudut 0 derajat putaran motor perlahan dikurangi hingga motor berhenti

pada posisi sudut penunjukkan potensiometer 309 derajat. Dalam

pengujian ini terlihat bahwa algoritma yang dibuat agar motor berputar

kearah posisi sudut dengan lintasan terpendek terpenuhi,


=309−310310

=0,00322=0,322 %


Pengujian_03 : untuk posisi kontrol 180 derajat potensiometer berputar

kekiri (CCW) dengan kecepatan cepat (timer 100) setelah mendekati

sudut 210 derajat putaran motor perlahan dikurangi hingga motor berhenti

pada posisi sudut penunjukkan potensiometer 180 derajat. Dalam

pengujian ini terlihat bahwa algoritma yang dibuat agar motor berputar

kearah posisi sudut dengan lintasan terpendek terpenuhi,


=180−180180

=0=0 %

Pengujian_04 : untuk posisi kontrol tetap 180 derajat, kemudian jarum

potensiometer diputar ke posisi sudut 90 derajat kemudian dilepas, maka

terlihat bahwa potensiometer kembali berputar kekanan (CW) dengan

kecepatan cepat (timer 100) setelah mendekati sudut 150 derajat putaran

motor perlahan dikurangi hingga motor berhenti pada posisi sudut

penunjukkan potensiometer 180 derajat. Dalam pengujian ini terlihat

bahwa algoritma yang dibuat agar motor tetap berputar kearah posisi

sudut yang telah dikontrol pada server walaupun terjadi gangguan pada

motor serta motor berputar kearah dengan lintasan terpendek terpenuhi,


=180−180180

=0=0 %


Tabel 4.1. Hasil Pengujian MMI Client_Server

NoPosisi Motor

(derajat)

Input Posisi

(Derajat)

Putaran Motor

Speed Motor Error

1 0 30 CW Sedang kemudian diperlambat

0.033

2 31 310 CCW Cepat kemudian diperlambat

0,0032

3 309 180 CCW Cepat kemudian diperlambat

0

4180 ke

90*180 CW

Cepat kemudian diperlambat 0

Rata-rata error 0,00905

Keterangan : Jarum potensiometer digeser (diberi gangguan) ke posisi sudut 90 derajat


K E S I M P U L A N D A N S A R A N

5.1Kesimpulan

1. Rancangan program MMI untuk client-server yang dibuat dapat

mengatur/mengontrol posisi dari putaran motor servo dc

2. Model MMI yang dibangun adalah tanpa kendalian dengan

kecepatan putar rendah. Dimana data masukan dibandingkan

dengan data umpan balik dari motor. Bila kedua data tersebut tidak

sama maka motor akan berputar menurut algoritma program (CW

atau CCW). Bila kedua data sama, maka motor akan dihentikan.

3. MMI ini dirancang untuk melayani lebih dari satu client yang

terkoneksi dalam jaringan computer (ad-hoc). Bila ada beberapa

client melakukan akses secara bersamaan, maka MMI hanya akan

mengeksekusi perintah client yang terlebih dahulu login pada

server.

4. Rancangan program yang dibuat mampu mengatasi gangguan

yang terjadi pada motor servo dc serta mampu mencari

jalur/lintasan terpendek dalam mencari posisi sudut yang diingini.

5. Untuk mengurangi tingkat kesalahan penunjukan posisi, maka

dilakukan kalibrasi baik untuk konversi posisi (derajat) ke data

desimal maupun dari data desimal ke posisi (derajat).

6. Kesalahan (error) yang terjadi dapat disebabkan oleh : ketidak

sempurnaan alat yang digunakan (terutama karakteristik yang tidak

linear dari potensiometer U-158, Mikrokontroller 8 bit, serta delay

time pada jaringan ad-hoc..


5.2Saran

1. Untuk mendapatkan posisi sudut yang lebih presisi dan akurat

sebaiknya algoritma program yang telah ada lebih disempurnakan

agar putaran motor stabil (tidak terjadi osilasi) pada saat mencapai

poisisi yang diinginkan..

2. Menggunakan Mikrocontroller yang lebih baik selain AT89C51.

Atau Mikrocontroller diatas 8 bit sehingga posisi sudut (0-360)

dapat terwakili dalam bilangan biner.

3. Potensiometer yang ada pada Lab SKI sebaiknya di kalibrasi

(dicek) terlebih dahulu agar penunjukan posisi dari putaran motor

servo dc lebih tepat dan akurat.

4. Untuk Kedepan sebaiknya peralatan praktikum motor servo dc

ditambah lebih banyak lagi, disesuaikan dengan rasio jumlah

mahasiswa yang akan mengadakan praktikum.


D A F T A R P U S T A K A

1. Ir. Inge Martina, Pemograman Internet dengan Delphi, PT. Elex Media

Komputindo, 2002.

2. Benyamin, C., Kuo, Teknik Kontrol Otomatis, Edisi Indonesia, Simon &

Schuster (Asia) Pte Ltd, 1998

3. ED Co. Ltd., ED-4400B DC SERVO TRAINER Instruction Manual

4. EMS 1 A Dual H-Bridge Intruction Manual

5. DT I/O ADC-08 Intruction Manual

6. Johnson, Curtis D., Process Control Instrumentation Technology, John

Wiley & Sons, New York, 1977.

7. Nalwan, A Paulus, Mikrokontroler AT89C51, PT. Elekmedia

Komputindo, Jakarta, 2003

8. Ogata, Katsuhiko. . Teknik Kontrol Automatik ,Jilid 1, Edisi Kedua, PT

Penerbit Erlangga, 1996.

9. SK LAB, ONE-CHIP 8 BIT MICROPROCESSOR CONTROL

TRAINER.

10.Rachmad Setiawan, Teknik Akuisisi Data, Graha Ilmu, Yogyakarta,

2008.

MMI Client_Server Motor Servo DC ([email protected])

Documents

Transcript of MMI Client_Server Motor Servo DC ([email protected])