BAB III

BAB III
PERENCANAAN
Pada bab ini akan dijelaskan tentang perencanaan pembuatan simulasi
alat stirer magnetik ini. Selain itu juga akan dijelaskan tentang penelitian
mengenai pengaturan kecepatan motor dan pengaturan waktu / timer. Penelitian
dilakukan dengan menentukan perancangan spesifikasi sistem secara umum,
membuat sistem secara diagram balok, kemudian melakukan penerapan dengan
pembuatan agar dapat dilakukan penelitian berdasarkan pengujian-pengujian
yang bertujuan
untuk mengetahui bahwa alat bekerja sesuai dengan
perencanaan sistem secara keseluruhan.
Dalam pengerjaan alat ini, tahap perencanaan dilakukan dengan
membaginya menjadi dua kategori, yang meliputi perencanaan untuk perangkat
keras ( hardwere ) yang berupa komponen-komponen fisik penunjang
pembuatan alat stirrer magnetik ini seperti IC ATmega16, LCD 16x2, dan
komponen penunjang lainnya. Selain perangkat keras ( hardwere ), di dalam
bab ini juga akan di jelaskan tentang perencanaan perangkat lunak ( softwere )
dimana berisikan diagram alir yng secara tidak langsung menggambarkan cara
kerja rangkaian secara keseluruhan.
3.1
Perencanaan Rangkaian Simulasi Alat Stirer Magnetik
Dalam merancang simulasi alat stirer magnetik ini memiliki
spesifikasi sebagai berikut :
1
2
a.
b.
c.
d.
e.
f.
3.2
Tegangan supply
Tampilan
Motor
Timer
Fuse
Sistem kerja
:
:
:
:
:
:
+5 VDC dan 12 VDC
LCD 16 x 2
Menggunakan Brushless DC motor12 V
60 menit ( 1 jam )
2A
Menggunakan IC Mikrokontroller ATmega16
Perencanaan Blok Diagram
Untuk memudahkan pengertian sistem secara keseluruhan maka
rangkaian dibagi menjadi beberapa blok rangkaian yang masing-masing blok
rangkaian memiliki fungsi dan karakteristik yang berbeda. Pada dasarnya kerja
rangkaian ini dapat dikelompokkan menjadi beberapa bagian yang terdiri dari
rangkaian pengaturan dalam hal ini menggunakan saklar tekan, rangkaian
tampilan yang berupa sebuah LCD 16 x 2, rangkaian kecepatan motor, dan
rangkaian pengendali yaitu mikrokontroller ATmega16. Pada perencanaan
rangkaian tersebut digunakan supplay dari catu daya sebesar +5V dan +12V.
Pada gambar 3.1 di bawah ini adalah gambar blok diagram dari simulasi stirrer
magnetik.
Rangkaian
Tombol
Pengaturan
Tampilan
LCD
3
Microcontroller
ATmega16
Brushless DC
Motor
Rangkaian
Kecepatan
Motor
Gambar 3.1 Diagram blok simulasi stirer magnetik
3.2.1
Blok Rangkaian Tampilan
Blok ini merupakan rangkaian tampilan LCD 2 x 16 dimana
dikendalikan langsung oleh IC mikrokontroler Atmega16. Blok tampilan ini
berfungsi untuk menampilkan waktu yang telah diatur dan juga menampilkan
pilihan-pilhan program untuk mengoperasikan modul ini antara lain adalah
menampilkan pemilihan kecepatan motor yang akan digunakan,
3.2.2 Blok Rangkaian Power Supply
Pada blok rangkaian ini merupakan sumber tegangan yang digunakan
pada alat stirer magnetik ini. Blok rangkaian power supply ini berfungsi untuk
memberikan tegangan + 5 volt DC dan + 12 volt DC keseluruh rangkaian
simulasi stirer magnetik ini.
3.2.3
Blok Rangkaian Tombol Pengaturan
Blok ini berfungsi untuk masukkan bagi rangkaian mikrokontroller
Atmega16 yaitu untuk melakukan pengaturan waktu yang akan digunakan, dan
pengaturan kecepatan motor yang akan digunakan yaitu untuk memilih
4
kecepatan motor saat kondisi rendah ( low ), kecepatan motor saat kondisi
sedang ( medium ), dan kecepatan motor saat kondisi tinggi
( high ) pada
simulasi stirrer magnetik ini.
3.2.4
Blok Rangkaian Kecepatan Motor
Blok rangkaian ini berfungsi untuk menggerakkan motor dengan
kecepatan yang akan diatur dengan menggunakan tombol-tombol pengaturan.
Ada 3 pemilihan kecepatan yang bisa dipilih yaitu kecepatan motor saat kondisi
rendah
( low ), kecepatan motor saat kondisi
sedang ( medium ), dan
kecepatan motor saat kondisi tinggi ( high ).
3.2.5
Sistem Mikrokontroller ATmega16
Mikrokontroller ATmega16 berfungsi untuk mengendalikan seluruh
sistem kerja dari rangkaian alat ini. Adapun cara kerja keseluruhan dari blok
digram pesawat stirrer magnetic ini adalah sebagai berikut :
Setalah kabel power dihubungkan ke catudaya rangkaian power
supply memberikan supply tegangan keseluruh rangkain. Kemudian tampilan
LCD akan menampilkan suatu pilihan kecepatan motor yang akan digunakan,
dengan tiga pemilihan kecepatan yaitu rendah ( low ), sedang ( medium ) atau
tinggi ( high ). Kemudian tampilan LCD akan menampilkan waktu yang akan
digunakan untuk melakukan proses pengadukan, dengan jangkauan waktu
antara 1 menit sampai dengan 60 menit.
Untuk mengatur pilihan-pilihan program yang ditampilkan oleh
LCD, digunakan tombol-tombol pengaturan yang berupa saklar tekan yang
programnya telah diatur oleh mikrikontroller ATmega16. Setelah semua telah
selesai diatur maka rangkaian motor bekerja setelah tombol START ditekan.
Saat motor bekerja, saat itu juga waktu akan menghitung mundur sesuai dengan
5
lamanya waktu yang telah ditentukan. Sistem pengendalian dari seluruh
rangkaian modul ini yaitu mikrokontroller ATmega16 yang telah diprogram
sedemikian rupa sehingga dapat mengendalikan seluruh rangkaian simulasi
stirer magnetik ini.
3.3 Perencanaan Perangkat Keras ( hardware )
Setelah mengetahui cara kerja Alat stirrer magnetic secara
diagram blok, maka selanjutnya merencanakan perangkat keras ( hardwere )
yaitu dengan merencanakan satu persatu rangakaian yang ada didalam setiap
blok diagram tersebut secara lebih jelas lagi sebelum pembuatan simulasi
stirrer magnetik.
3.3.1
Perencanaan Rangkaian Pengendali ( mikrokontroller )
Untuk mengendalikan seluruh sistem kerja dari rangkaian modul
ini
digunakan
mikrokontroller
ATmega16.
Untuk
mengaktifkan
mikrokontroller ATmega16, diberikan tegangan supplay +5 Volt pada pin 10
dan pemberian tegangan nol ( ground ) pada pin 11. Disanping itu diperlukan
juga pengaktifan osilator yang terdapat pada mikrokontroller.
Untuk mengaktifkan osilator tersebut dalam perancangan ini
digunakan kristal 12 MHz dan kapasitor 22 pF. Untuk pin RST ( reset ) diberi
rangkaian seperti yang terlihat dalam gambar 3.2 jika tombol reset ditekan
maka program pada mikrokontroller ATmega16 akan mereset mikrokontroller
kembali ke program awal. Untuk dapat mengoperasikan IC ATmega16 ini juga
diperlukan software yang nantinya akan disimpan pada memori internalnya.
Untuk lebih memperjelas perencanaan rangkaian mikrokontroller
pada alat ini maka, dapat dilihat pada gambar 3.2.
6
U 41
22 pF
13
12
22 pF
9
10
5V
10 K
0 /A
1 /A
2 /A
3 /A
4 /A
5 /A
6 /A
7 /A
D
D
D
D
D
D
D
D
C
C
C
C
C
C
C
C
0
1
2
3
4
5
6
7
P
P
P
P
P
P
P
P
B
B
B
B
B
B
B
B
0 /T 0
1 /T 1
2 /A IN 0
3 /A IN 1
4 /S S
5 /M O S I
6 /M IS O
7 /S C K
P
P
P
P
P
P
8
9
0
1
2
3
4
5
AR EFF
AVC C
R ST
VC C
0 /A
1 /A
/A 1
/A 1
/A 1
/A 1
/A 1
/A 1
P D 0 /R XD
P D 1 /T XD
P D 2 /IN T 0
P D 3 /IN T 1
PD 4
P D 5 /O C 1 A
P D 6 /W R
P D 7 /R D
XTA L1
XTA L2
A Tm ega16
PC
PC
C 2
C 3
C 4
C 5
C 6
C 7
22
23
24
25
26
27
28
29
14
15
16
17
18
19
20
21
K e R a n g k a ia n K e c e p a t a n M o t o r
K e R a n g k a ia n B u z z e r
32
28
AG N D
K e R a n g k a ia n T o m b o l P e n g a t u r a n
A
A
A
A
A
A
A
A
G N D
1
2
3
4
5
6
7
8
P
P
P
P
P
P
P
P
31
0
9
8
7
6
5
4
3
11
4
3
3
3
3
3
3
3
K e R a n g k a ia n D is p la y
5V
10 pF
Gambar 3.2 Perencanaan rangkaian pengendali mikrokontroller
Untuk kegunaan masing-masing port pada IC mikrokontroller Atmega16
lebih jelasnya dibuat dalam bentuk tabel 3.1 dibawah ini.
Tabel 3.1 Fungsi Port Atmega16
No
1
2
4
5
6
7
8
9
3.3.2
PORT
PA0. – PA4.
PC0
PC1
PC2
PC3
PB5
PB6
PB7
DIGUNUKAN SEBAGAI
Tampilan LCD
Mengaktifkan Transisitor BD 139 untuk relay motor
Mengaktifkan Kecepatan motor low
Mengaktifkan kecepatan motor medium
Mengaktifkan kecepatan motor high
Untuk mengaktifkan saklar tekan untuk START
Untuk mengaktifkan saklar tekan untuk DOWN
Untuk mengaktifkan saklar tekan untuk UP
Perencanaan Rangkaian Tombol Pengaturan
Perencanaan rangkaian tombol pengaturan pada alat ini yaitu
berupa tiga buah saklar tekan, sebagai masukkan ke rangkaian mikrokontroller
yang sudah diprogram, sehingga tombol pengaturan mempunyai dua fungsi
yaitu yang pertama berfungsi untuk mengatur kecepatan yang diinginkan yaitu
kondisi saat kecepatan motor rendah ( low ), kondisi saat kecepatan sedang
7
( medium ), dan kondisi saat kecepatan motor tinggi ( high ).dan yang kedua
digunakan untuk tombol pengaturan lamanya waktu pengadukan, dimana
dalam alat ini batasan waktu yang digunakan antara 1 sampai 60 menit. Adapun
fungsi dari masing-masing tombol push button tersebut adalah sebagai berikut :
3.3.2.1
Sw1 ( set up )
Tombol ini digunakan untuk menaikkan nilai pengaturan timer,
meninggikan kecepatan dan juga dalam pemilihan motor yang akan digunakan
agar sesuai yang dikehendaki, jika mendapat logika 0 ( nol ), output switch ini
akan masuk ke PB7/SCK pada ATmega16.
3.3.2.2
Sw2 ( set down )
Tombol ini digunakan untuk menurunkan nilai pengaturan timer,
menurunkan kecepatan dan juga digunakan dalam pemilihan motor yang akan
digunakan agar sesuai yang dikehendaki, jika mendapat logika 0 ( nol ), output
switch ini akan masuk ke PB6/MISO pada ATmega16.
3.3.2.3
Sw 3 ( start )
Tombol ini digunakan untuk menentukan pilihan setelah kita
memilih dengan menggunakan tombol up dan tombol down, pada pemilihan
penggunaan motor, pemilihan kecepatan, dan menentukan lamanya waktu yang
digunakan, yang akan tertera pada LCD. Selain itu tombol ini juga akan
digunakan untuk memulai dan kerja alat jika mendapat logika 0 ( nol ).
Lamanya alat bekerja sesuai dengan pengaturan waktu, yang nilainya akan
tertera pada tampilan LCD. Output dari switch ini masuk ke PB5/MOSI pada
ATmega16. Rangkaian perencanaan tombol pengaturan dapat dilihat pada
gambar 3.3 sesuai dengan wiring diagram rangkaian modul ini.
8
P B 5 /M O S I
S ta rt
P B 6 /M IS O
D own
P B 7 /S C K
U p
Gambar 3.3 Perencanaan rangkaian tombol pengaturan
3.3.3
Perencanaan Rangkaian Kecepatan Motor
Pada perencanaan rangkaian kecepatan motor pada modul ini,
penulis merencanakan agar motor DC
yang ada dalam modul ini dapat
berputar dalam tiga kecepatan yang berbeda.
Tiga kecepatan yang penulis maksud adalah kecepatan low,
kecepatan
medium,
dan
kecepatan
high.
Tiga
kecepatan
tersebut
dikelompokkan berdasarkan kecepatannya seperti dibawah ini :
1.
2.
3.
Kecepatan saat low
Kecepatan saat medium
Kecepatan saat high
: 2800 rpm
: 3200 rpm
: 3500 rpm
Pada rangkaian kecepatan motor penulis merencanakan motor
berputar dengan tegangan sebesar 7,2 Volt ( low ), 8,2 volt ( medium ), 9,2 volt
( high ). Rangkaian ini mengguinakan IC LM 317 sebagai regulator tegangan
positif, dimana untuk menentukan kecepatan motor dilakukan dengan cara
mengubah nilai tegangan pada VR ( variable resistor ), dimana semakin tinggi
tegangannya, maka semakin tinggi pula kecepatan motornya.
Untuk lebih memperjelas perencanaan rangkaian kecepatan motor
maka penulis cantumkan gambar fisik rangkaian perencanaan tombol
pengaturan pada gambar 3.4 sesuai dengan wiring diagram rangkaian modul
ini.
9
5
4
8
12 V
1
1
220V 1
4 -
+ 2
2
1
12 V
VOUT
ADJ
1 K
LM 317
2
1
4
2200 uF
2 A
3
5
BD 139
2 A
1 K 1 K 1 K 1 K
10 K
PC
PC
PC
PC
0/A 8
1/A 9
2/A 1 0
3/A 1 1
+
5
3
4
1
2
12 V
10 k
BD 139
MEDIUM
2 A
LOW
HIGH
10 K
-
4700 uF
A
3
+ 5V
V IN
3
3
1
2
10 K
5
4
12 V
10 k
2 A
3
BD 139
1
2
10 K
5
4
10 k
BD 139
Gambar 3.4 Perencanaan Rangakaian kecepatan motor
3.4
Perencanaan Perangkat Lunak
Perangkat lunak merupakan salah satu bagian penting sistem pada
simulasi stirer magnetic ini. Hal ini dikarenakan proses pengaturan kecepatan
motor serta timer dilakukan dengan software di dalam mikrokontroler.
Perangkat lunak yang digunakan disini adalah program dengan bascom AVR
yang ditanamkan pada ATmega16.
3.4.1
Diagram Alir
Diagram alir adalah sebuah gambar yang menunjukkan hubungan antara
proses dengan instruksinya. Selain itu diagram alir juga akan menggambarkan
proses kerja alat secara kronologis, memberikan informasi proses kerja
keseluruhan alat dengan alur kerja sesuai yang diperintahkan.
Di bawah ini yaitu pada gambar 3.5 merupakan diagram alir alat stirrer
magnetik yang dapat membantu memberikan informasi alur kerja sejak awal
dari simulasi stirer magnetik ini.
10
Gambar 3.5 Diagram alir simulasi stirer magnetik
Setelah melihat digram alir pada gambar 3.6 diatas dapat dijelaskan alur
kerja simulasi stirer magnetik ini yang ditampilkan di LCD, yaitu sebagau
berikut:
Start
Merupakan awal permulaan suatu alat mulai bekerja. Kondisi ini terjadi pada
saat pertama kali alat mulai dihidupkan.
Inisialisasi program
Penginisialisasi program terjadi setelah alat pertama kali dihidupkan. Alat akan
11
memulai penginisialisasi program yaitu dengan inisialisasi port dan inisialisasi
memory.
Tampilan LCD awal
Tampilan awal LCD merupakan tampilan setelah penginisialisasi terjadi pada
alat ini tampilan awal LCD berupa tulisan seperti dibawah ini
“STIRER MAGNETIK ATMEGA”
“HARRY NUGROHO”
Tampilan menu setting waktu dan kecepatan
Setelah tampilan awal LCD, maka program selanjutnya adalah LCD
menampilkan tampilan menu setting waktu dan kecepatan.
Menekan UP timer
Jika menekan tombol UP pada setingan waktu, maka akan menaikkan setingan
waktu dari 1 menit sampai 60 menit.
Menekan DOWN timer
Jika menekan down pada setingan waktu maka program akan menurunkan
stingan waktu. Setelah mengatur setingan waktu maka program akan menuju ke
setingan kecepatan.
Menekan tombol UP speed
Jika menekan tombol up pada setingan kecepatan maka program akan
menaikkan setingan kecepatan dari kecepatan low menjadi kecepatan medium
atau kecepatan high.
Menekan tombol DOWN speed
Jika menekan tombol down pada setingan kecepatan maka program akan
menurunkan setingan kecepatan dari kecepatan high menjadi kecepatan
medium atau kembali ke kecepatan low.
12
Menekan tombol START / OK
Setelah mengatur setingan waktu dan kecepatan langkah selanjutnya adalah
menekan tombol START / OK. Setelah menekan tombol START / OK, maka
motor akan bekerja dan waktu akan menghitung mundur sampai dengan Timer
= 0. Jika timer sudah selesai menghitung mundur setingan waktu yang
ditentukan ( timer = 0 ), maka brushless DC motor akan berhenti berputar.
Motor bekerja dan timer on
Timer = 0
Motor OFF
End