parameter dasar pada mobil listrik dengan penggerak motor brushless

Tugas Akhir - 2010
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM MONITORING PARAMETERPARAMETER DASAR PADA MOBIL LISTRIK DENGAN PENGGERAK MOTOR
BRUSHLESS
Muhamad Bayu Yoga¹, Muhammad Ary Murti², Pratikto .³
¹Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom
Abstrak
Mobil listrik yang dirancang, dibuat, dan dimiliki oleh bapak Pratikto, Drs., MT, salah satu dosen
luar biasa di IT Telkom telah menarik mahasiswa untuk membuat suatu aplikasi yang dapat
menunjang untuk pengembangan sistem yang dapat diaplikasikan pada mobil listrik tersebut.
Dalam Tugas Akhir ini, telah dilakukan perancangan dan implementasi dalam bentuk software
maupun hardware berupa sebuah sistem monitoring secara real time yang menampilkan
parameter-parameter yang berhubungan dengan gerak dan energi pada mobil listrik. Parameterparameter yang dimonitor adalah kecepatan, kecepatan sudut roda, percepatan, arus listrik dari
baterai, tegangan listrik dari baterai, dan energi yang masih tersisa pada baterai.
Pada implementasi hardware-nya, untuk mendapatkan data kecepatan dan kecepatan sudut mobil
listrik, digunakan PhidgetEncoder HighSpeed yang dapat menghitung banyaknya jumlah pulsa
yang dihasilkan oleh motor brushless yang dikaitkan dengan pencatatan waktunya. Untuk
mendapatkan data percepatan mobil listrik, digunakan Phidget 3-Axis Accelerometer yang
langsung dapat mencatat besar percepatannya. Untuk mendapatkan data besar arus listrik dan
tegangan listrik dari baterai, digunakan sensor 30 Amp Current Sensor AC/DC dan Precision
Voltage Sensor dari Phidget yang dan mikrokontroler AVR ATMega8535 sebagai pengolah data
keluaran sensor yang kemudian data tersebut diteruskan ke PC pada mobil listrik. Besar energi
yang tersedia pada baterai dapat ditentukan berdasarkan nilai tegangan listrik dari baterai.
Untuk implementasi software-nya sebagai tampilan di layar PC digunakan Visual C#.Net.
Kata Kunci : mikrokontroler, monitoring, gerak, energi
Abstract
An electric car that has been designed and made by Pratikto, Drs., MT, one of extraordinary
lecturer in IT Telkom has interested students to make an application which is able to support the
development of system that can be implemented to the electric car.
In this Final Project, an application in form of software and hardware has been designed and
implemented. The application is used as a real time monitoring system. It would display some
parameters which are related to movement and energy in electric car. Those parameters are
velocity, wheel angle-velocity, acceleration, electric current from battery, voltage from battery,
and energy that still available in the battery.
In hardware implementation, PhidgetEncoder HighSpeed was used to get data about velocity and
angle-velocity of the electric car. That device is able to count the amount of pulses produced by
motor brushless which connected with the time recording. To get data about electric car’s
acceleration, Phidget 3-Axis Accelerometer was used. It can directly record the acceleration. To
get data about electric current and voltage from the battery, 30 Amp Current Sensor and
Precision Voltage Sensor from Phidget are used. Microcontroller AVR ATMega 8535 is used to
process the data of sensor output. Then, the data were sent to PC on the electric car. The
remaining energy on the battery can defined based on the value of voltage from battery. The
software implementation of this Final Project is used Visual C#.NET to display the all parameters
on the PC.
Keywords : microcontroller, monitoring, movement, energy
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Pada saat ini, kendaraan berbahan bakar listrik menjadi salah satu jenis kendaraan
alternatif yang banyak diminati oleh masyarakat karena pemakaian bahan bakarnya yang lebih
hemat dan lebih ramah dengan lingkungan. Kendaraan jenis ini tidak kalah dalam segi fasilitas
seperti kendaraan pada umumnya. Maka dari itu, banyak masyarakat dari kalangan ilmuwan
yang mempunyai ketertarikan dalam pengembangan kendaraan berbahan listrik ini.
Mobil listrik yang dirancang, dibuat, dan dimiliki oleh bapak Pratikto, Drs., MT, salah
satu dosen luar biasa di IT Telkom adalah salah satu contoh dari menariknya pengembangan
kendaraan berbahan bakar listrik. Bapak Pratikto ingin membuat suatu sistem kontrol yang
membutuhkan parameter-parameter dasar untuk mendukung sistem kontrol yang akan dibuat.
Banyak parameter dasar yang dapat mendukung dari sistem kontrol pada mobil listrik
yang akan dibuat oleh bapak Pratikto tersebut. Diantara parameter-parameter tersebut adalah
yang berhubungan dengan gerak mobil listrik dan energi pada mobil listrik, seperti kecepatan
mobil, percepatan mobil, kecepatan sudut roda, arus dan tegangan listrik dari baterai, dan
besarnya energi yang masih tersedia pada baterai.
Pada Tugas Akhir ini, dirancang dan diimplementasikan perangkat berupa hardware
dan software yang mampu memonitor keenam parameter yang berhubungan dengan gerak dan
energi pada mobil listrik secara real time, agar dapat diketahui berapa banyak energi yang
masih tersedia pada baterai pada waktu tertentu dan untuk kedepannya agar dapat dilakukan
kontrol kecepatan mobil listrik.
1.2.Tujuan
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah merancang dan mengimplementasikan sistem
pemonitor parameter-parameter dasar yang berhubungan dengan gerak dan energi secara real
time pada mobil listrik yang digerakkan oleh dua motor brushless. Parameter-parameter yang
dimonitor tersebut adalah:
1. Kecepatan mobil listrik
1
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2010
2. Percepatan mobil listrik
3. Kecepatan sudut roda mobil listrik
4. Besar arus listrik dari baterai mobil listrik
5. Besar tegangan listrik dari baterai mobil listrik
6. Energi listrik yang masih tersedia pada baterai mobil listrik
1.3.Rumusan Masalah
Permasalahan yang dijadikan objek penelitian proposal Tugas Akhir ini adalah :
1. Bagaimana cara mendapatkan data kecepatan mobil listrik?
2. Bagaimana cara mendapatkan data besarnya arus dan tegangan listrik dari baterai
mobil listrik?
3. Bagaimana cara mendapatkan data untuk mengetahui besarnya energi listrik yang
tersisa pada baterai?
4. Bagaimana cara mendapatkan data kecepatan sudut roda mobil listrik?
5. Bagaimana cara untuk mentransfer data dari sensor arus listrik dan tegangan listrik ke
mikrokontroler?
6. Bagaimana cara mentransfer data dari mikrokontroler ke PC?
1.4.Batasan Masalah
Batasan masalah untuk Tugas Akhir ini adalah :
1. Menggunakan input dari arus dan tegangan listrik yang terpakai untuk mengetahui
besarnya energi listrik yang masih tersedia pada baterai
2. Menggunakan Phidget 3-Axis Accelerometer untuk mengetahui besarnya percepatan
mobil listrik
3. Menggunakan Visual C#.NET untuk pemrograman peralatan Phidget dan tampilan
parameter output
4. Menggunakan sensor arus listrik dan tegangan listrik untuk mengetahui berapa
besarnya arus dan tegangan listrik dari baterai
5. Menggunakan mikrokontroler AVR ATMega8535 untuk pembaca dan pengolah data
dari sensor arus listrik dan tegangan listrik
6. Menggunakan transfer data secara serial dari mikrokontroler ke PC
2
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2010
7. Menggunakan PhidgetEncoder HighSpeed untuk mendapatkan pulsa dari roda untuk
kemudian diolah untuk mendapatkan besar kecepatan linier mobil listrik dan kecepatan
sudutnya.
1.5.Hipotesa
Dalam Tugas Akhir ini dihasilkan suatu hardware dan software yang dapat
menampilkan kecepatan mobil listrik, percepatan mobil listrik, arus listrik dan tegangan listrik
dari baterai, kecepatan sudut roda berputar, dan besarnya energi listrik masih tersedia pada
baterai.
1.6.Metodologi Tugas Akhir
Metode yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah:
1. Studi Literatur
a. Pencarian dan pengumpulan literature dan kajian-kajian yang berkaitan dengan
masalah-masalah yang ada pada tugaas akhir ini, baik berupa artikel, buku referensi,
internet dan sumber lain yang berhubungan dengan tugas akhir ini.
b. Pengumpulan data dan sepesifikasi komponen yang dibutuhkan untuk merancang alat
pada tugas akhir ini
2. Perancangan dan peimplementasian alat
Merancang dan mengimplementasi alat berdasarkan data yang sudah didapat.
3. Pengujian dan penganalisaan
Menguji dan menganalisa alat yang sudah diimplementasikan apakah sudah bekerja sesuai
tujuan atau tidak.
1.7.Sistematika Penulisan
BAB I
PENDAHULUAN
Menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan
masalah, hipotesa, metodologi tugas akhir dan sistematika penulisan.
BAB II
DASAR TEORI
Pembahasan mengenai dasar teori yang berkaitan dengan penyusunan proposal
tugas akhir, yaitu penjelalasan tentang mikrokontroler AVR ATMega8535,
3
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2010
Phidet 3-Axis Accelerometer, PhidgetEncoder HighSpeed dan sensor arus
listrik dan tegangan listrik yang digunakan
BAB III
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM
Pada bab ini akan dibahas tentang perancangan dan implementasi sistem
meliputi spesifikasi sistem, perancangan hardware, perancangan software, dan
implementasi hardware.
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
Menjelaskan tentang hasil-hasil pengujian yang didokumentasikan beserta
analisis sistem secara keseluruhan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang kesimpulan akhir dari tugas akhir yang dibuat dan saran untuk
pengembangan dari tugas akhir ini.
4
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2010
BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
1. Pengukuran tegangan listrik sesuai yang ditampilkan pada PC mempunyai tingkat
akurasi yang sangat bagus, yaitu sebesar 94,2 %.
2. Pengukuran arus listrik sesuai yang ditunjukkan pada PC mempunyai tingkat akurasi
yang cukup bagus, yaitu 83,46 %. Kondisi tingkat akurasi yang paling buruk terjadi
ketika arus listrik yang diukur sangat dekat dengan nilai 0 Ampere, tetapi ketika
menjauhi 0 Ampere tingkat akurasi pengukurannya sangat bagus, rata-rata di atas 90%.
Dengan demikian, tingkat akurasi dari besar energi listrik yang masih tersedia pada
baterai juga bagus karena diketahui dari perhitungan besar arus listrik dari baterai
tersebut.
3. Pengukuran besar kecepatan dan kecepatan sudut roda pada mobil listrik menunjukkan
nilai yang kurang presisi ketika ditampilkan pada PC, banyak variasi nilai yang
ditunjukkan meskipun mobil dijalankan pada kecepatan konstan. Nilai akurasinya pun
kurang bagus, kesalahan perhitungannya sebesar 32,509%. Ketika sudah dilakukan
rata-rata untuk 10 nilai yang tercatat, kesalahan pengukuran kecepatan dan kecepatan
sudut ini berkurang menjadi 14,605 % dan perhitungannya lebih presisi, variasi nilai
yang muncul lebih kecil.
4. Pengukuran percepatan dengan akselerometer harus diatur sensitivitasnya sebesar 1
agar nilainya mendekati dengan nilai hasil perhitungan. Meskipun tidak stabil, tingkat
presisi pengukuran dapat mencapai 90%.
5. Besar kecepatan mobil listrik sangat berpengaruh pada pemakaian besar tegangan
listrik dan arus listrik. Semakin cepat mobil bergerak akan semakin besar juga
kebutuhan tegangan listrik dan arus listriknya atau dengan kata lain energi pada baterai
akan semakin cepat habis.
61
Fakultas Teknik Elektro
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2010
5.2
Saran
1. Untuk sensor arus listrik yang digunakan agar batas maksimal pengukurannya tidak
terlalu besar karena kebanyakan arus listrik yang diukur nilainya sangat kecil.
2. Perlu
dicari
sistem
komunikasi
selain
komunikasi
serial
sehingga
dapat
diimplementasikan lebih mudah dan hasilnya pun lebih baik.
3. Implementasi software perlu dicoba dengan aplikasi selain dari Microsoft Visual
Studio untuk mendapatkan pemrosesan data yang lebih cepat.
62
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Tugas Akhir - 2010
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Hartanto, Budi. Memahami Visual C#.NET Secara Mudah. 2008. Yogyakarta:ANDI
[2]
Heryanto, Ary M. Adi, P. Wisnu. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler
ATMEGA8535. 2008. Yogyakarta:ANDI
[3]
Alldatasheet. Electronic’s Component Datasheet Search Engine. [Internet, WWW].
Address www.alldatasheet.com, 2010., 2010.
[4]
Datasheet. Electronic’s Datasheet Search Engine. [Internet, WWW]. Address
www.datasheetcatalog.com
[5]
Phidgets. Product for USB Sensing and Control. [Internet, WWW]. Address
www.phidgets.com, 2010.
[6]
Wikipedia. The Free Encyclopedia. [Internet,en]. Address en.wikipedia.org, 2010.
Fakultas Teknik Elektro
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi