Upload
oktavianus-okec-kati
View
655
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Praktikum pada LSKI UNHAS
Citation preview
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
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 | 2
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.
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 | 3
5. Membuat rancangan program agar motor dapat berputar kembali ke
posisi sudut yang diinginkan bila diberi gangguan dari luar.
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 | 4
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
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 | 5
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
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 | 6
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
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 | 7
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
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 | 8
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.
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 | 9
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.
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 | 10
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.
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 | 11
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.
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 | 12
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.
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 | 13
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
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 | 14
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.
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 | 15
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.
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 | 16
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
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 | 17
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
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 | 18
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
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 | 19
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
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 | 20
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
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 | 21
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
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 | 22
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.
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 | 23
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)
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 | 24
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
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 | 25
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
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 | 26
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 –
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 | 27
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
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 | 28
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
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 | 29
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)
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 | 30
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
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 | 31
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
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 | 32
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
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 | 33
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.
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 | 34
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
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 | 35
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
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 | 36
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
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 | 37
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.
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 | 38
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
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 | 39
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
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 | 40
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.
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 | 41
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.
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 | 42
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.”
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 | 43
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
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 | 44
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
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 | 45
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
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 | 46
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
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 | 47
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
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 | 48
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
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 | 49
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
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 | 50
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
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 | 51
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
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 | 52
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
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 | 53
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
Client Server Potensiometer
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
31…309Posisi Motor
posisi Client
Client Server Potensiometer
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 | 54
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)
Langkah_02: (input posisi 310 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
309…180Posisi Motor
Input Posisi 180
309…180Posisi Motor
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
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 | 55
Langkah_03: (input posisi 180 derajat pada client)
Langkah_04: (Jarum potensiometer digeser ke sudut 90 derajat)
(Terlihat bahwa potensiometer berputar menuju posisi sudut yang telah ditentukan pada input posisi client)
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 | 56
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,
Error=∠Potensiometer−∠ input∠ Input
=309−310310
=0,00322=0,322 %
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 | 57
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,
Error=∠Potensiometer−∠ input∠ Input
=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,
Error=∠Potensiometer−∠ input∠ Input
=180−180180
=0=0 %
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 | 58
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
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 | 59
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..
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 | 60
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.
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 | 61
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.