modul simulasi kerusakan pergerakan motor stepper
advertisement
MODUL SIMULASI KERUSAKAN PERGERAKAN MOTOR STEPPER (DAMAGE SIMULATION MODULE MOVEMENT STEPPER MOTOR) PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Oleh : Amanda Ayu Lestari 091311032 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 i ii ABSTRAK Program studi elektronika terdapat mata kuliah perawatan dan perbaikan, dimana dalam mata kuliah ini mengajarkan bagaimana cara untuk menganalisa sebuah kerusakan dibutuhkan modul-modul yang dapat menunjang pengembangan kemampuan mahasiswa untuk mengikuti perkembangan teknologi masa kini. Penulis membuat salah satu modul, yaitu “MODUL SIMULASI KERUSAKAN pada suatu rangkaian elaktronika. Pada praktikum MR PERGERAKAN MOTOR STEPPER “. IC 555 yang menghasilkan pulsa sebagai sumber pulsa untuk Shift register dan jk flip-flop. Untuk arah putaran motor dapan diatur dengan saklar, Apabila saklar maju (logic 1) maka sinyal akan diterima oleh IC 74194, dan direspon oleh jk flip-flop. dari keluaran IC 74194 maka driver akan bekerja sehingga motor bergerak searah jarum jam dengan kecepatan tinggi. Apabila saklar mundur (logic 0) maka sinyal akan diterima oleh IC 74194, dan direspon oleh jk flip-flop. dari keluaran IC 74194 , maka driver akan membuat motor berputar berlawanan arah jam. Untuk kecepatan putaran motor dapat di atur dengan potensiometer, dimana potensiometer ini merupakan kesatuan dari pembangkit pulsa, sehingga terlihat kecepatan motor dan dapat dilihat dari perubahan lebar pulsa, sehingga terlihat di oscilloscope. Dalam perancangan modul ini terdapat 8 simulasi kerusakan yang berupa saklar, dimana saklar dapat memutus jalur rangkaian. Dan juga di lengkapi dengan 15 test point untuk mengukur perubahan gelombang dalam setiap keadaan normal atau keadaan simulasi kerusakan. Modul perawatan dan perbaikan pengendali motor stepper dibutuhkan untuk melengkapi modul yang ada dalam Laboratorium MR sehingga mahasiswa dapat mempraktikan salah satu aplikasi sistem kontrol pada pengendalian motor stepper searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. Kata kunci: Motor Stepper, Test Point, Simulasi Kerusakan. iii ABSTRACT Program of study subjects are electronics maintenance and repair, where in this course mengjarkan how to analyze a malfunction in a circuit elaktronika. On MR praktikum modules needed to support the development of students' ability to keep up with today's technology. The author makes one of the modules, namely "MODUL SIMULASI KERUSAKAN PERGERAKAN MOTOR STEPPER". IC 555 which generates a to pulse as a source of Shift registers and jk flip-flop. To the direction of pulse motor rotation can both control with the switch, If the switch forward (logic 1) then the signal will be received by the IC 74 194, and responded by jk flip-flop. 74 194 from the output of the driver IC will work so that the motor moves in the direction clockwise at high speed. If the switch is down (logic 0) then the signal will be received by the IC 74 194, and responded by jk flip-flop. from the output of IC 74 194, then the driver will make the motor rotate in opposite directions hours. For the motor rotation speed can be set with the potentiometer, the potentiometer which is a union of the pulse generator, so it looks and the motor speed can be seen from the change in pulse width, so it looks on the oscilloscope. In designing this module are 8 simulated damage in the form of a switch, which can switch cutting off the circuit. And also is equipped with 15 test points for measuring changes in the wave normal circumstances or circumstances of each simulated damage. Module maintenance and repair of stepper motor controllers are needed to supplement existing modules in the lab so that students can practice the MR one control system applications in stepper motor contro clockwise and unclockwise direction clockwise. Key words: Stepper Motor, Test Point, Simulation Damage. iv KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan proyek akhir ini yang berjudul ”MODUL SIMULASI KERUSAKAN PERGERAKAN MOTOR STEPPER” Penyelesaian laporan proyek akhir ini tentu tidaklah lepas dari bantuan, bimbingan, dukungan serta semangat dari berbagai pihak dikarenakan banyaknya hambatan. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak . Ir. Hari Purnama, M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung 2. Ibu Ervin Masita Dewi., ST., MT selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Bandung 3. Bapak Drs.Trisno Yuwono Putro.,ST., MEng. selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing, memberikan petunjuk dan pengarahan dengan sangat baik sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini.. 4. Bapak Ir. Suheri Bakar selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan mengenai pemrograman, sehingga Proyek Akhir ini dapat bekerja dengan baik. 5. Bapak Tjan Swi Hong, MSc. sebagai koordinator PA yang telah memberikan kebijaksanaannya untuk proses pengerjaan Proyek Akhir ini. 6. Semua Panitia Proyek Akhir 2012. 7. Semua Bapak dan ibu dosen Teknik Elektronika untuk semua ilmu dan pengalaman berharga yang diberikan kepada penulis. 8. Seluruh staf teknisi laboratorium teknik Elektronika yang telah membantu penulis memfasilitasi keperluan selama Proyek Akhir. 9. Semua Penguji 10. Teman-teman ankatan 2009 khususnya 3B-Elektronika 2009. v 11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah banyak membantu, semoga Allah SWT membalas segala kebaikannya.. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan proyek akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis berharap kritik serta saran yang bersifat membangun demi perbaikan laporan ini. Penulis juga berharap semoga laporan ini memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca umumnya. Bandung, Juni 2012 Penulis vi DAFTAR ISI ABSTRAK...................................................................... ........................................i ABSTRACT............................................................................................................ii KATA PENGANTAR...........................................................................................iii DAFTAR ISI...........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR...........................................................................................viii DAFTAR TABEL...................................................................................................x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ................................... Error! Bookmark not defined. 1.2 Tujuan .............................................................. Error! Bookmark not defined. 1.3 Perumusan Masalah.......................................... Error! Bookmark not defined. 1.4 Pembatasan Masalah ........................................ Error! Bookmark not defined. 1.5 Metodologi ....................................................... Error! Bookmark not defined. 1.5.1 Studi Literatur ............................................. Error! Bookmark not defined. 1.5.2 Perencanaan ................................................ Error! Bookmark not defined. 1.5.3 Studi Bimbingan ........................................ Error! Bookmark not defined. 1.5.4 Perancangan dan Realisasi .......................... Error! Bookmark not defined. 1.5.6 Pengukuran, Pengujian, dan analisis ......... Error! Bookmark not defined. 1.5.7 Perbaikan dan Penyempurnaan .................. Error! Bookmark not defined. 1.5.8 Keseluruhan Alat ....................................... Error! Bookmark not defined. 1.6 Sistematika Penulisan ...................................... Error! Bookmark not defined. BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Rangkaian Pembangkit Pulsa (Clock).............. Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Multivibrator............................................... Error! Bookmark not defined. 2.1.1.1 Multivibrator Bistabil ............................ Error! Bookmark not defined. 2.1.1.2 Multivibrator Monostabil ...................... Error! Bookmark not defined. 2.3.1.3 Multivibrator Astabil ............................. Error! Bookmark not defined. 2.2 Shift Register (IC 74194) ............................... Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Universal Shift Register .............................. Error! Bookmark not defined. 2.3 Flip fliop .......................................................... Error! Bookmark not defined. 2.3.1 J-K Flip Flop ............................................... Error! Bookmark not defined. 2.4 Saklar ............................................................... Error! Bookmark not defined. 2.4.1 Saklar Elektronik ........................................ Error! Bookmark not defined. 2.4.1.1 Transistor ............................................ Error! Bookmark not defined. 2.4.1.1.1Cara Kerja Transistor...................... Error! Bookmark not defined. 2.4.1.1.2 Arus pada transistor ..................... Error! Bookmark not defined. vii 2.4.1.1.2.1 Arus Emiter ............................ Error! Bookmark not defined. 2.4.1.1.2.2 Common Emitter (CE) ........... Error! Bookmark not defined. 2.4.2 Saklar Toggel .............................................. Error! Bookmark not defined. 2.5 Driver .............................................................. Error! Bookmark not defined. 2.6 Motor Stepper .................................................. Error! Bookmark not defined. 2.6.1 Jenis motor Stepper Berdasarkan Prinsip Kerjanya .. Error! Bookmark not defined. 2.6.1.1 Permanen Magnet (PM) ........................ Error! Bookmark not defined. 2.6.1.2 Variable Reluctance (VR) .................... Error! Bookmark not defined. 2.6.1.3 Permanent Magnet – Hybrid (PM-H) ... Error! Bookmark not defined. 2.6.2 Jenis Motor Stepper Berdasarkan Lilitannya ............ Error! Bookmark not defined. 2.6.2.1Motor Stepper Unipolar.......................... Error! Bookmark not defined. 2.6.2.2 Motor Stepper Bipolar ........................... Error! Bookmark not defined. 2.7 Regulator ......................................................... Error! Bookmark not defined. 2.7.1. Regulator IC (Integrated Circuit ................ Error! Bookmark not defined. BAB III PERANCANGAN DAN REALISAI 3.1 Tujuan Perancangan ........................................ Error! Bookmark not defined. 3.2 Langkah Perancangan ..................................... Error! Bookmark not defined. 3.2.1 Diagram Alir Perancangan ......................... Error! Bookmark not defined. 3.2.2 Blok Diagram Sistem ................................. Error! Bookmark not defined. 3.2.3 Cara Kerja Rangkaian ................................ Error! Bookmark not defined. 3.2.4 Menentukan Spesifikasi Alat .................... Error! Bookmark not defined. 3.2.5 Perancangan Rangkaian Pembangkit Pulsa Error! Bookmark not defined. 3.2.6 Perancangan Rangkaian Shift Register ....... Error! Bookmark not defined. 3.2.7 Perancangan driver ..................................... Error! Bookmark not defined. 3.2.8 Rangkaian Regulator .................................. Error! Bookmark not defined. 3.2.9 Memilih Motor Stepper .............................. Error! Bookmark not defined. 3.2.10 Penentuan Simulasi Kerusakan ................. Error! Bookmark not defined. 3.2.11 Perancangan PCB ..................................... Error! Bookmark not defined. 3.2.11.1 Rangkaian Pembangkit Pulsa .............. Error! Bookmark not defined. 3.2.11.2 Rangkaian Pengendali ......................... Error! Bookmark not defined. 3.2.11.3 Rangkaian Driver ................................ Error! Bookmark not defined. 3.2.11.4 Rangkaian Regulator ........................... Error! Bookmark not defined. 3.2.12 Perancangan Mekanik ........................... Error! Bookmark not defined. 3.3 Realisasi .......................................................... Error! Bookmark not defined. viii 3.3.1 Realisasi Perangkat Elektronika ................. Error! Bookmark not defined. 3.3.2 Realisasi Mekanik ....................................... Error! Bookmark not defined. BAB IV PENGUKURAN DAN ANALISA 4.1 Tujuan .............................................................. Error! Bookmark not defined. 4.2 Metoda Pengukuran Dalam Uji Coba .............. Error! Bookmark not defined. 4.3 Pengukuran Dari Setiap Blok Rangkaian ........ Error! Bookmark not defined. 4.3.1 Rangkaian Driver dan Motor Stepper ......... Error! Bookmark not defined. 4.3.2 Rangkaian Pengendali ................................ Error! Bookmark not defined. 4.3.3 Rangkaian Pembangkit Pulsa ..................... Error! Bookmark not defined. 4.4 Pengukuran Kelesuruhan Modul ..................... Error! Bookmark not defined. 4.4.1 Pengukuran Test Poin dalam Keadaan Normal ........ Error! Bookmark not defined. 4.4.2 Pengukuran Test Poin dalam Keadaan rusak............ Error! Bookmark not defined. 4.4.3 Analisa ........................................................ Error! Bookmark not defined. BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...................................................... Error! Bookmark not defined. 5.2 Saran ................................................................. Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C ix DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi Motor Stepper Magnet Permanent ..................................... 6 Gambar 2.2 Konstruksi Motor Stepper Variable Reluctance ................................... 7 Gambar 2.3. Konstruksi Motor Stepper Jenis PM-hybrid ........................................ 7 Gambar 2.4 . Konstruksi Motor Stepper Unipolar ................................................... 8 Gambar 2.5. Konstruksi Motor Stepper Bipolar....................................................... 8 Gambar 2.6. Bentuk Motor Stepper ......................................................................... 9 Gambar 2.7. Bagian Motor Stepper .......................................................................... 9 Gambar 2.8. Bagian Stator Motor stepper ................................................................ 10 Gambar 2.9. Bagian Rotor Motor stepper ................................................................ 10 Gambar 2.10. Pulsa Driverer Bipolar mode Full Step ............................................ 11 Gambar 2.11. Pulsa Driverer Unipolar mode Full Step .......................................... 11 Gambar 2.13 Rangkaian Dasar Multivibrator Bistabil............................................... 13 Gambar 2.14 Rangkaian Dasar Multivibrator Monostabil ......................................... 14 Gambar 2.15 Rangkaian Dasar Multivibrator Astabil ................................................ 15 Gambar 2.15 Multivibrator Astabil pada IC NE 555 ................................................... 16 Gambar 2.17 Simbol jk flip-flop .............................................................................. 16 Gambar 2.18 Salah satu cara membangun Flip-flop J-K......................................... 17 Gambar 2.20 Shift Register....................................................................................... 19 Gambar 2.21 arus emitter ......................................................................................... 21 Gambar 2.22 rangkaian CE ...................................................................................... 22 Gambar 2.23 kurva IB -VBE ...................................................................................... 23 Gambar 2.24 kurva kolektor .................................................................................... 24 Gambar 2.25 rangkaian Driver LED ........................................................................ 26 Gambar 2.26 Rangkaian Dasar IC Regulator ........................................................... 29 Gambar 2.27 Susunan Kaki IC Regulator 78XX ..................................................... 29 Gambar 2.28 Susunan Kaki IC Regulator 79XX ..................................................... 29 x Gambar 2.29 Bentuk Fisik IC Regulator .................................................................. 30 Gambar 3.1 Diagram alir perancangan ..................................................................... 32 Gambar 3.2 Gambar Blok diagram .......................................................................... 33 Gambar 3.3 Rangkaian Pembangkit Pulsa ............................................................... 35 Gambar 3.4 Rangkaian Pengendali motor Stepper ................................................... 36 Gambar 3.5 Time diagram rangkaian pengendali motor Stepper (searah jarum jam) ....................................................................................................... 36 Gambar 3.6 Time diagram Rangkaian Pengendali motor Stepper (belawanan arah jarum jam) ............................................................................................. 36 Gambar 3.7 Rangkaian Driver .................................................................................. 37 Gambar 3.8 Rangkaian Regulator ............................................................................ 37 Gambar 3.9 Motor Stepper Yang Digunakan ........................................................... 38 Gambar 3.10 Penempatan Saklar Sebagai Simulasi Kerusakan .............................. 39 Gambar 3.11 Realisasi Rangkaian Pembangkit Pulsa .............................................. 40 Gambar 3.12 Realisasi Rangkaian Penyearah .......................................................... 40 Gambar 3.13 Realisasi Rangkaian Driver ................................................................ 40 Gambar 3.14 Penampilan Box ................................................................................. 41 xi DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel Kebenaran Flip-Flip JK................................................................... 18 Tabel 2.1 Nilai MIV dan MC IC Regulator.............. ................................................ 28 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Keadaan Normal .......................................................... 38 4.2 Hasil Pengukuran Keadaan S1 OFF ......................................................... 39 Tabel Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Keadaan S2 OFF ......................................................... 41 Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Keadaan S3 OFF ......................................................... 43 Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Keadaan S4 OFF ......................................................... 46 Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Keadaan S5 OFF ........................................................ 47 Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Keadaan S6 OFF ......................................................... 48 Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Keadaan S7 OFF ......................................................... 49 Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Keadaan S8 OFF ......................................................... 51 xii DAFTAR PUSTAKA [1] Al-Himaone. "Dasar Motor Stepper". [http://www.himaone.net/] [2] Boylestad, Robert.L, Nashelsky, Louis.1999. Electronic Devices and [3] Firmansyah, sigit.2005. Elektronika digital dan mikroposesor.Penerbit Circuit Theory 7th edition. Prentice hall, International, Inc. ANDI. Yogyakarta [4] http://ecturer.eepisits.edu/~prima/elektronika%20digital/elektronika_digita l2/bahan-ajar/bab5-multivibrator.pdf [Tanggal 29 Mei 2012] [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage_regulator [6] [7] http://labdasar.ee.itb.ac.id/modul/modul_el2007_2.pdf [Tanggal 19 meu 2008] http://elektrobikabersama.web.id/2011/06/saklar-toggle-spst-dan-spdt.html [8] www.datasheetcatalog.org/datasheet/Intel/mXrvxqs.pdf xiii