Download - Laporan Akhir Mekatronika Kelompok Xx
LAPORAN AKHIR
PRAKTIKUM MEKATRONIKA TAHUN 2015/2016
Oleh :
KELOMPOK : XX
ANGGOTA :
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG, 2015
1. ARDIANTO NUGROHO 1310912024
2. HADI SETIAWAN 1310911068
3. HANDIKA SANDRIA 1310911080
4. RAHMAT FAJAR 1310912042
5. RANDI ICHWANUL F 1310912029
6. TRISNA MISWAR 1310911074
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN AKHIR
PRAKTIKUM MEKATRONIKA
TAHUN 2015/2016
Oleh :
KELOMPOK XX
Anggota :
1. ARDIANTO NUGROHO 1310912024
2. HADI SETIAWAN 1310911068
3. HANDIKA SANDRIA 1310911080
4. RAHMAT FAJAR 1310912042
5. RANDI ICHWANUL F 1310912029
6. TRISNA MISWAR 1310911074
Padang, 13 Desember 2015
Koordinator Asisten
ADNEL MASRUL
Koordinator Praktikum
YODI ADITYATAMA
i
Abstrak
Mekatronika merupakan mata kuliah yang mempelajari tentang interaksi
yang sinergis antara disiplin ilmu mekanika, elektronika, dan sistem kontrol dalam
perancangan suatu produk secara otomasi untuk meringankan pekerjaan manusia.
Pada praktikum mekatronika ini diharapkan mahasiswa dapat menjadikannya
sarana untuk mempermudah memahami dasar-dasar ilmu mekatronika yang telah
dipelajari selama masa perkuliahan. Setelah praktikum mahasiswa membuat
laporan akhir yang merupakan cara untuk mengetahui apakah mereka sudah
memahami ilmu mekatronika dan diharapkan bagi yang membaca laporan ini
mendapatkan ilmu yang bermanfaat.
ii
KATA PENGANTAR
Puji beserta syukur kami ucapkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah memberikan rahmat serta karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan
Laporan Akhir Praktikum Mekatronika di Laboratorium Mekatronika dan
Otomasi Produksi.
Ilmu yang mapan sangat diperlukan dalam menghadapi dunia teknologi
yang terus berkembang dari waktu ke waktu. Mapan dalam artian ilmu yang kita
miliki tidak hanya kita mengerti, namun benar-benar kita kuasai dan kita pahami.
Untuk menguasai dan mememhami ilmu tersebut pembelajaran teori pada saat
kuliah saja tidaklah cukup. Diperlukan sebuah media tempat pempraktekkan teori-
teori tersebut pada dunia nyata. Maka dari itu dibutuhkan praktikum mekatronika
ini sebagai sarana utama mahasiswa agar lebih memahami dan mendalami teori-
teori yang diberikan dalam mata kuliah Mekatronika.
Penyusunan dan pelaksanaan laporan ini tidak mungkin berhasil tanpa
bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, kami ingin
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Orang Tua yang telah memberi dukungan hingga kami dapat
menyelesaikan Laporan Akhir ini.
2. Bapak Zulkifli Amin selaku Kepala Laboratorium Mekatronika dan
Otomasi Produksi.
3. Bapak Dr. Ing Agus Susanto, dan Bapak Firman Ridwan, Ph.D yang telah
memberikan pengetahuan dasar pada perkuliahan Mekatronika.
4. Adnel Masrul selaku Koordinator Asisten dan Yodi Adityatama selaku
Koordinator Praktikum
5. Muhammad Akbar selaku Asisten Laporan Akhir Praktikum.
6. Seluruh asisten Laboratorium Mekatronika dan Otomasi Produksi..
iii
7. Rekan-rekan kelompok XX jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan
saran dan bantuannya, serta semua pihak yang membantu kami baik secara
langsung maupun tidak langsung.
Semoga laporan akhir ini dapat diterima dan memberikan manfaat bagi
yang membaca.
Padang, 4 Desember 2015
Penulis
Kelompok XX
iv
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ...................................................................................................... i
KATA PENGANTAR .................................................................................... ii
DAFTAR ISI................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .......................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xviii
PEMBATAS M0
1. Tujuan ........................................................................................... 1
2. Teori Dasar .................................................................................... 1
2.1 Mekatronika dan Sistem Mekatronika .............................. 1
2.2 Sensor................................................................................ 4
2.3 Kontroller .......................................................................... 8
2.4 Sinyal ............................................................................... 10
2.5 Aktuator ........................................................................... 11
2.6 Sistem bilangan dan konversinya..................................... 12
LAMPIRAN.................................................................................................. 16
PEMBATAS M1
1.1 Tujuan ........................................................................................ 17
1.2 Teori Dasar ................................................................................ 17
1.2.1 Jenis Komponen Elektronik ........................................ 18
1.2.1.1 Resistor ........................................................... 18
1.2.1.1.1 Resistor tetap................................... 18
1.2.1.1.2 Resistor variabel.............................. 19
1.2.1.1.2.1 Potensiometer................... 19
1.2.1.1.2.2 Trimpot............................. 20
1.2.1.2 Dioda .............................................................. 23
1.2.1.2.1 Dioda Penyearah/Hubungan
(Rectifier) .......................................... 24
v
1.2.1.2.2 Dioda zener ..................................... 24
1.2.1.2.3 Dioda Emisi Cahaya (Light
Emiting Diode)................................... 25
1.2.1.2.4 Dioda Cahaya (Photo-Diode).......... 26
1.2.1.3 Transistor ....................................................... 26
1.2.1.3.1 Transistor unipolar .......................... 27
1.2.1.3.2 Transistor bipolar ............................ 28
1.2.1.4 Kapasitor ........................................................ 29
1.2.1.4.1 Seri .................................................. 29
1.2.1.4.2 Paralel.............................................. 30
1.2.1.4.3 Kapasitor tetap ................................ 30
1.2.1.4.4 Kapasitor tidak tetap ....................... 31
1.2.1.4.5 Kapasitor trimpot ............................ 32
1.2.1.4.6 Variable capasitor (varco) .............. 33
1.2.1.5 Transformator (trafo) ..................................... 33
1.2.1.6 Relay .............................................................. 36
1.2.1.7 Swicth............................................................. 36
1.2.1.8 Menghitung nilai hambatan pada rangkaian .. 38
1.2.1.9 Menghitung nilai resistansi resistor ............... 39
1.2.1.10 Rangkaian Penyearah ................................... 40
1.2.1.10.1 Penyearah setengah gelombang .... 40
1.2.1.10.2 Penyearah gelombang penuh ........ 41
1.2.1.10.3 Jembatan dioda.............................. 42
1.3 Metodologi .................................................................................. 43
1.3.1 Skema alat ..................................................................... 43
1.3.2 Prosedur Percobaan....................................................... 43
1.4 Data Dan Pembahasan.............................................................. 43
1.4.1 Komponen Switch......................................................... 43
1.4.2 Komponen Dioda .......................................................... 44
1.4.3 Rangkaian Seri Paralel .................................................. 44
1.4.4 Rangkaian denga switch berbeda .................................. 44
1.4.5 Relay ............................................................................. 44
vi
1.4.6 Trafo.............................................................................. 44
1.5 Penutup ....................................................................................... 45
1.5.1 Kesimpulan ................................................................... 45
1.5.2 Saran.............................................................................. 45
LAMPIRAN.................................................................................................. 46
PEMBATAS M2
2.1 Tujuan ......................................................................................... 49
2.2 Teori Dasar ................................................................................. 49
2.2.1 Pengertian Motor Dan Motor Listrik ............................ 49
2.2.2 Prinsip Kerja ................................................................. 49
2.2.3 Jenis Motor Listrik ........................................................ 50
2.2.4 Aplikasi Motor-Motor Listrik ....................................... 72
2.2.5 Rangkaian Driver Motor ............................................... 73
2.2.6 Karakteristik Masing-Masing Motor Listrik ................. 74
2.3 Metodologi Percobaan ............................................................... 76
2.3.1 Skema Alat .................................................................... 76
2.3.2 Prosedur Percobaan....................................................... 76
2.4 Pengamatan Dan Analisa ......................................................... 78
2.4.1 Pengamatan ................................................................... 78
2.4.2 Analisa .......................................................................... 79
2.5 Penutup ....................................................................................... 80
2.5.1 Kesimpulan ................................................................... 80
2.5.2 Saran.............................................................................. 80
LAMPIRAN.................................................................................................. 81
PEMBATAS M3
3.1 Tujuan ......................................................................................... 83
3.2 Teori Dasar ................................................................................. 83
3.2.1 Pengertian Operational Amplifier ................................. 83
3.2.2 Jenis – Jenis Amplifier .................................................. 87
vii
3.2.3 Berikut Adalah Salah Satu Contoh Dari Jenis-Jenis Op-
Amp............................................................................... 92
3.2.4 Contoh Aplikasi Operational Amplifier Dalam Kehidupan
Sehari-Hari. ................................................................... 93
3.3 Metodologi ................................................................................. 94
3.3.1 Skema Alat .................................................................... 94
3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier..................................... 94
3.3.3 Percobaan Non-Inverting Amplifier .............................. 95
3.3.4 Percobaan Summing Amplifier ...................................... 96
3.4 Data Dan Pembahasan.............................................................. 96
3.4.1 Perhitungan ................................................................... 96
3.5 Penutup ...................................................................................... 99
3.5.1 Kesimpulan ................................................................... 99
3.5.2 Saran.............................................................................. 99
PEMBATAS M4
4.1 Tujuan ........................................................................................ 100
4.2 Teori Dasar ................................................................................ 100
4.2.1 Defenisi Mikrokontroller ............................................. 100
4.2.2 Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroller ......... 101
4.2.2.1 Jenis-Jenis Mikrokontroller........................... 101
4.2.2.2 Bagian-Bagian Mikrokontroller .................... 104
4.2.3 Mikrokontroller AT89S51 ........................................... 112
4.2.3.1 Fitur Mikrokontroller AT89S51.................... 112
4.2.3.2 Rangkaian Minimum..................................... 115
4.2.3.3 Aplikasi ......................................................... 118
4.2.4 Arduino ........................................................................ 127
4.2.4.1 Fitur Ardunio................................................. 127
4.2.4.2 Rangkaian Minimum Arduino ...................... 129
4.2.4.3 Aplikasi Arduino UNO ................................. 130
4.2.5 Interface ....................................................................... 131
4.2.5.1 Definisi Interface .......................................... 131
viii
4.2.5.2 Jenis-JenisInterface ....................................... 132
4.2.5.3 Jenis-Jenis Port pada Komputer .................... 133
4.3 Metodologi Percobaan .............................................................. 137
4.3.1 Skema Alat ................................................................... 137
4.3.2 Prosedur Percobaan...................................................... 137
4.4 Data dan Pembahasan .............................................................. 138
4.4.1 Data .............................................................................. 138
4.4.2 Pembahasan.................................................................. 139
4.5 Penutup ...................................................................................... 140
4.5.1 Kesimpulan .................................................................. 140
4.5.2 Saran............................................................................. 141
LAMPIRAN................................................................................................. 142
PEMBATAS M5
5.1 Tujuan Praktikum ..................................................................... 153
5.2 Teori Dasar ................................................................................. 153
5.2.1 Rangkaian Logika ........................................................ 153
5.2.2 Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet –nya..... 158
5.2.3 Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler ........... 161
5.2.4 PLC .............................................................................. 164
5.2.4.1 Pengertian PLC ............................................. 164
5.2.4.2 Konstruksi PLC............................................ 164
5.2.4.3 Jenis-Jenis PLC ............................................ 167
5.2.5 Konstruksi PLC CPM1A ............................................. 169
5.2.6 Instruksi Dasar PLC ..................................................... 171
5.2.7 Diagram Ladder dari Instruksi Logika ......................... 172
5.3 Metodologi .................................................................................. 176
5.3.1 Skema Alat ................................................................... 176
5.3.2 Prosedur Percobaan...................................................... 177
5.4 Data dan Pembahasan ............................................................... 177
5.4.1 Data .............................................................................. 177
5.4.2 Pembahasan.................................................................. 180
ix
5.5 Penutup ....................................................................................... 181
5.5.1 Kesimpulan .................................................................. 181
5.5.2 Saran............................................................................. 181
LAMPIRAN................................................................................................. 182
DAFTAR PUSTAK
LAMPIRAN
Lampiran 1: Lembar Asistensi
x
DAFTAR TABEL
Tabel M0.2.6.1 Sistem bilangan...................................................................... 15
Tabel M2.2.2.3.1 Beda Motor Stepper dengan Motor DC.............................. 61
Tabel M2.2.2.3.2 Langkah Full Step............................................................... 64
Tabel M2.2.2.3.3 Langkah Half Step .............................................................. 65
Tabel M2.2.2.3.4 Mode Switching A.............................................................. 66
Tabel M2.2.2.3.5 Mode Switching B .............................................................. 67
Tabel M2.2.2.3.6 Mode Switching C .............................................................. 67
Tabel M2.2.2.3.7 Pola yang Dipakai untuk Modul yaitu Switching B ........... 68
Tabel M3.3.3.2.1 Percobaaan Inverting Amplifier .......................................... 95
Tabel M3.3.3.3.1 Percobaan Non-Inverting Amplifier ................................... 95
Tabel M3.3.4.1.1 Perhitungan Inverting Amplifier ........................................ 97
Tabel M3.3.4.1.2 Perhitungan Non Inverting Amplifier ................................ 98
Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT............................................ 154
Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND ........................................... 154
Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND ........................................ 155
Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR .............................................. 155
Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR............................................ 156
Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR............................................ 156
Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR......................................... 157
Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika .................... 157
Tabel M5.5.2.9 Macam-Macam Lampu Indikator.......................................... 170
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar M0.2.1.1 Bentuk bagan dari ilmu mekatronika................................ 1
Gambar M0.2.1.2 Sistem sederhana mekatronika.......................................... 2
Gambar M0.2.1.3 Skema Sistem Kontrol Terbuka ........................................ 2
Gambar M0.2.1.4 Skema Sistem Kontrol Tertutup........................................ 3
Gambar M0.2.2.1 Diagram ketepatan dan ketelitian...................................... 4
Gambar M0.2.2.2 Grafik sensitivitas ............................................................. 5
Gambar M0.2.2.3 Grafik histerisis................................................................. 5
Gambar M0.2.2.4 Grafik non-linearity error.................................................. 5
Gambar M0.2.2.5 LVDT Load cell................................................................. 6
Gambar M0.2.2.6 Thermistor......................................................................... 6
Gambar M0.2.2.7 Strain gage ........................................................................ 7
Gambar M0.2.2.8 LDR .................................................................................. 7
Gambar M0.2.2.9 Metal sensor detector........................................................ 7
Gambar M0.2.2.10 Termokopel ..................................................................... 7
Gambar M0.2.3.1 IC(intergrate circut) ........................................................ 8
Gambar M0.2.3.2 MC (micro controller) ...................................................... 8
Gambar M0.2.3.3 PLC(programabble logic control) .................................... 9
Gambar M0.2.3.4 MP (mikro processor) ....................................................... 9
Gambar M0.2.3.5 PC (personal komputer).................................................... 10
Gambar M0.2.4.1 Grafik Sinyal Analog ........................................................ 10
Gambar M0.2.4.2 Grafik Sinyal Digital......................................................... 10
Gambar M0.2.5.1 Motor DC.......................................................................... 11
Gambar M0.2.5.2 LED................................................................................... 11
Gambar M0.2.53 Pnuematic slinder............................................................... 12
Gambar M0.2.5.4 Dongkrak hidrolik............................................................. 12
Gambar M1.1.2.1.1.1Simbol Resistor............................................................ 18
Gambar M1.1.2.1.1.2 Resistor ....................................................................... 18
Gambar M1.1.2.1.1.1.1 Resistor .................................................................... 19
Gambar M1.1.2.1.1.2.1.1 Potensiometer........................................................ 20
Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 Simbol Potensiometer ........................................... 20
xii
Gambar M1.1.2.1.1.2.2 Trimpot .................................................................... 21
Gambar M1.1.2.1.1.2.3 Simbol Trimpot........................................................ 21
Gambar M1.1.2.1.1.3 Skema Pembacaan Nilai Resistor ............................... 21
Gambar M1.1.2.1.1.4 Contoh warna resistor ................................................. 22
Gambar M1.1.2.1.1.5 Rangkaian Seri Resistor .............................................. 22
Gambar M1.1.2.1.1.6 Rangkaian Paralel Resistor ......................................... 23
Gambar M1.1.2.1.1.7 Rangkaian Seri Paralel Resistor.................................. 23
Gambar M1.1.2.1.2.1 Simbol Dioda .............................................................. 24
Gambar M1.1.2.1.2.1.1 Dioda........................................................................ 24
Gambar M1.1.2.1.2.2.1 Dioda zener dan simbolnya...................................... 25
Gambar M1.1.2.1.2.3.1 Simbol & Bentuk Fisik LED ................................... 25
Gambar M1.1.2.1.2.4.1 Dioda Cahaya dan Simbolnya.................................. 26
Gambar M1.1.2.1.3.1 Simbol Transistor........................................................ 27
Gambar M1.1.2.1.3.2 Transistor .................................................................... 27
Gambar M1.1.2.1.3.1.1 Transistor unipolar ................................................... 28
Gambar M1.1.2.1.3.2.1 Simbol PNP dan NPN.............................................. 28
Gambar M1.1.2.1.3.2.2Transistor NPN dan PNP .......................................... 28
Gambar M1.1.2.1.4.1.1 Rangkaian Seri Kapasitor ........................................ 29
Gambar M1.1.2.1.4.2.1 Rangkaian Paralel Kapasitor.................................... 30
Gambar M1.1.2.1.4.3.1 Kapasitor tetap dan simbolnya................................. 31
Gambar M1.1.2.14.4.1 Kapasitor tidak tetap ................................................. 32
Gambar M1.1.2.1.4.5.1 Trimpot dan simbolnya ............................................ 32
Gambar M1.1.2.1.4.6.1 Varco dan simbolnya ............................................... 33
Gambar M1.1.2.1.5.1 Bagian-Bagian Transformator .................................... 34
Gambar M1.1.2.1.5.2 Contoh Transformator................................................. 34
Gambar M1.1.2.1.5.3 Lambang Transformator ............................................. 34
Gambar M1.1.2.1.6.1 Simbol relay ................................................................ 36
Gambar M1.1.2.1.6.2 Relay ........................................................................... 36
Gambar M1.1.2.7.1 Bagian limit swicth ........................................................ 37
Gambar M1.1.2.1.7.1 Simbol limit switch ..................................................... 38
Gambar M1.1.2.1.8.1 Menghitung nilai hambatan ........................................ 38
Gambar M1.1.2.1.9.1 Nilai resistansi resistor................................................ 39
xiii
Gambar M1.1.2.1.10.1.1 Rangkaian penyearah setengah gelombang ........... 40
Gambar M1.1.2.1.10.1.2 Proses terbentuknya gelombang ............................ 40
Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Rangkaian penyearah gelombang penuh ............... 41
Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Proses terbentuknya gelombang ............................ 41
Gambar M1.2.1.10.3.1 Sistem jembatan........................................................ 42
Gambar M1.1.3.1 Skema alat ......................................................................... 43
Gambar M2.2.2.2.1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik ......................... 50
Gambar M2.2.2.3.1 Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik ........................... 50
Gambar M2.2.2.3.2 Motor Sinkron................................................................ 51
Gambar M2.2.2.3.3 Motor Induksi (Automated Building) ............................ 53
Gambar M2.2.2.3.4 Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi AC................ 55
Gambar M2.2.2.3.5 Sebuah Motor DC .......................................................... 56
Gambar M2.2.2.3.6 Sebuah Rangkaian Motor DC dengan Sumber Daya
Terpisah.......................................................................... 57
Gambar M2.2.2.3.7 Rangkaian Motor DC dengan Sumber Daya Terpisah .. 57
Gambar M2.2.2.3.8 Karakteristik Motor DC Shunt...................................... 58
Gambar M2.2.2.3.9 Karakteristik Motor Seri DC......................................... 59
Gambar M2.2.2.3.10 Karakteristik Motor Kompon DC ................................ 60
Gambar M2.2.2.3.11 Rangkaian Motor Stepper ............................................ 60
Gambar M2.2.2.3.12 Rangkaian Kumparan Motor Stepper .......................... 61
Gambar M2.2.2.3.13 Motor Stepper Tipe Variable Reluctance .................... 62
Gambar M2.2.2.3.14 Motor Stepper Tipe Permanent Magnet...................... 63
Gambar M2.2.2.3.15 Motor Stepper Tipe Hybrid.......................................... 63
Gambar M2.2.2.3.16 Mode Switching A ....................................................... 66
Gambar M2.2.2.3.17 Mode Switching B ....................................................... 66
Gambar M2.2.2.3.18 Mode Switching C ....................................................... 67
Gambar M2.2.2.3.19 Karakteristik Motor Stepper ........................................ 69
Gambar M2.2.2.3.20 Teknik PWM untuk mengatur Sudut Motor Servo...... 71
Gambar M2.2.2.3.21 Pin out Kabel Motor Servo .......................................... 71
Gambar M2.2.2.5.1 Rangkaian Sederhana Motor Stepper............................. 73
Gambar M2.2.2.5.2 Rangkaian Kontrol Pada Variabel Reluctance Motor.... 73
Gambar M2.2.2.5.3 Kontrol Pada Unipolar Permanen Magnet Motor .......... 73
xiv
Gambar M2.2.4.1.1 Aplikasi Arduino UNO.................................................. 78
Gambar M2.2.4.1.2 Beberapa Macam Motor Listrik yang Diamati .............. 78
Gambar M2.2.4.1.3 Power Supply dan Beberapa Rangkaian Motor Listrik . 78
Gambar M3.2.1.1 Skematik Amplifier........................................................... 83
Gambar M3.2.1.2 LM 741 ............................................................................. 84
Gambar M3.2.1.3 Diagram Op-Amp ............................................................. 84
Gambar M3.3.2.1 Inverting amplifier ............................................................ 87
Gambar M3.3.2.2 Non inverting amplifier .................................................... 88
Gambar M3.3.2.3 Rangkaian Penjumlahan dengan Hasil Negatif................. 89
Gambar M3.3.2.4 Rangkaian Pengurang dengan 1 Op-Amp. ....................... 90
Gambar M3.3.2.5 Rangkaian Pengurang dengan 2 Op-Amp ........................ 91
Gambar M3.3.2.6 Rangkaian Pengurang dengan 3 Op-Amp ........................ 91
Gambar M3.3.2.7 Rangkaian Diferensiator Op-Am ...................................... 92
Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier .................................................... 94
Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian Inverting Amplifier ...................................... 94
Gambar M3.3.3.3.1 Rangkaian Non Inverting Amplifier .............................. 95
Gambar M3.3.3.4.1 Rangkaian Summing Amplifier ..................................... 96
Gambar M4.4.2.1 Mikrokontroller................................................................. 101
Gambar M4.4.2.2 Mikrokontroler AVR Atmega........................................... 102
Gambar M4.4.2.3 Bentuk fisik mikrokontroler PIC 18F452 ......................... 103
Gambar M4.4.2.4 IC Mikrokontroler ATMEL .............................................. 104
Gambar M4.4.2.5 RAM ................................................................................. 105
Gambar M4.4.2.6ROM .................................................................................. 105
Gambar M4.4.2.7 EPROM............................................................................. 106
Gambar M4.4.2.8 CPU................................................................................... 107
Gambar M4.4.2.9 Skema kerja Bus ............................................................... 107
Gambar M4.4.2.10 Bentuk fisik port CPU..................................................... 108
Gambar M4.4.2.11 Skema kerja watchdog .................................................... 109
Gambar M4.4.2.12 Mikrokontroller AT89S51 .............................................. 112
Gambar M4.4.2.13 Mikrokontroller AT89S51 .............................................. 113
Gambar M4.4.2.14 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51 ........... 115
Gambar M4.4.2.15 Rangkaian Reset Mikrokontroller AT89S51 .................. 116
xv
Gambar M4.4.2.16 Rangkaian Kristal Mikrokontroller AT89S51 ................ 117
Gambar M4.4.2.17 Rangkaian VCC Mikrokontroller AT89S51................... 118
Gambar M4.4.2.18 Rangkaian Flip-Flop AT89S51....................................... 119
Gambar M4.4.2.19 Flip-flop .......................................................................... 120
Gambar M4.4.2.20 RS Flip Flop.................................................................... 120
Gambar M4.4.2.21 JK Flip Flop .................................................................... 121
Gambar M4.4.2.22 Arduino UNO.................................................................. 127
Gambar M4.4.2.23 Rangkaian Minimum Arduino UNO .............................. 129
Gambar M4.4.2.24 Program Sensor Jarak Dengan Arduino UNO ................ 131
Gambar M4.4.2.25 Interface System.............................................................. 131
Gambar M4.4.2.26 Paralel Interface .............................................................. 132
Gambar M4.4.2.27 Serial Interface ................................................................ 132
Gambar M4.4.2.28 Jenis-Jenis Port pada Komputer...................................... 133
Gambar M4.4.2.29 Port Serial........................................................................ 134
Gambar M4.4.2.30 Port Paralel...................................................................... 135
Gambar M4.4.2.31 Port USB ......................................................................... 135
Gambar M4.4.2.32 Port SCSI ........................................................................ 135
Gambar M4.4.2.33 Port Infra Merah.............................................................. 136
Gambar M4.4.3.34 Skema Alat Arduino UNO.............................................. 137
Gambar M4.4.4.35 Pengamatan 1 .................................................................. 138
Gambar M4.4.4.36 Pengamatan 2 .................................................................. 139
Gambar M4.4.4.37 Pengamatan 3 .................................................................. 139
Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT.................................................................... 153
Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND ................................................................... 154
Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND ................................................................ 154
Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR ...................................................................... 155
Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR ................................................................... 156
Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR ................................................................... 156
Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR ................................................................ 157
Gambar M5.5.2.8 Datasheet IC7404 ............................................................. 158
Gambar M5.5.2.9 Datasheet IC7408 ............................................................. 158
Gambar M5.5.2.10 Datasheet IC7400 ........................................................... 159
xvi
Gambar M5.5.2.11 Datasheet IC7432 ........................................................... 159
Gambar M5.5.2.12 Datasheet IC7402 ........................................................... 160
Gambar M5.5.2.13 Datasheet IC7486 ........................................................... 160
Gambar M5.5.2.14 Datasheet IC74266 ......................................................... 161
Gambar M5.5.2.15 CPU PLC (OMRON CPM1A) ....................................... 162
Gambar M5.5.2.16 Skema Relay Elektromekanik......................................... 162
Gambar M5.5.2.17 Rangkaian dan Simbol Logika Relay ............................. 163
Gambar M5.5.2.18 Mikrokontroler................................................................ 163
Gambar M5.5.2.19 Bagan jenis-Jenis PLC .................................................... 167
Gambar M5.5.2.20 PLC Tipe compact .......................................................... 168
Gambar M5.5.2.21 PLC Tipe Modular .......................................................... 168
Gambar M5.5.2.22 PLC Omron CPM1A ...................................................... 169
Gambar M5.5.2.23 Konstruksi PLC Omron CPM1A ................................... 169
Gambar M5.5.2.24 Struktur Internal Unit CPU PLC.................................... 170
Gambar M5.5.2.25 Instruksi LOAD/LOAD Inverse PLC ............................. 171
Gambar M5.5.2.26 Intruksi OUT PLC .......................................................... 172
Gambar M5.5.2.27 Tabel Logika AND ......................................................... 172
Gambar M5.5.2.28 Ladder Diagram AND..................................................... 172
Gambar M5.5.2.29 Tabel Logika OR............................................................. 173
Gambar M5.5.2.30 Ladder Diagram OR........................................................ 173
Gambar M5.5.2.31 Tabel Logika NOT.......................................................... 173
Gambar M5.5.2.32 Ladder Diagram NOT..................................................... 173
Gambar M5.5.2.33 Tabel Logika NAND....................................................... 174
Gambar M5.5.2.34 Ladder Diagram NAND.................................................. 174
Gambar M5.5.2.35 Tabel Logika NOR.......................................................... 174
Gambar M5.5.2.36 Ladder Diagram NOR..................................................... 175
Gambar M5.5.2.37 Tabel Logika XOR.......................................................... 175
Gambar M5.5.2.38 Ladder Diagram XOR..................................................... 175
Gambar M5.5.2.39 Tabel Logika XNOR....................................................... 176
Gambar M5.5.2.40 Ladder Diagram XNOR.................................................. 176
Gambar M5.5.3.1 Skema Alat........................................................................ 176
Gambar M5.5.4.1 Gerbang Logika AND....................................................... 177
xvii
Gambar M5.5.4.2 Gerbang Logika NAND.................................................... 177
Gambar M5.5.4.3 Gerbang Logika OR.......................................................... 178
Gambar M5.5.4.4 Gerbang Logika XOR ....................................................... 178
Gambar M5.5.4.5 Gerbang Logika NOR ...................................................... 178
Gambar M5.5.4.6 Gerbang Logika NOT ....................................................... 179
Gambar M5.5.4.7 Gerbang Logika Gabungan ............................................... 179
Gambar M5.5.4.8 PLC Mitsubishi (1) ........................................................... 179
Gambar M5.5.4.9 PLC Mitsubishi (2) ........................................................... 180
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran M0..................................................................................................
Lampiran M1..................................................................................................
Lampiran M2..................................................................................................
Lampiran M3..................................................................................................
Lampiran M4..................................................................................................
Lampiran M5..................................................................................................
Lampiran Lembar Asistensi ...........................................................................
M0
DASAR - DASAR MEKATRONIKA
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 1
Modul 0
Dasar-dasar Mekatronika
1. Tujuan
Untuk mengetahui dan memahami dasar-dasar ilmu Mekatronika
2. Teori Dasar
2.1 Mekatronika dan Sistem Mekatronika
Mekatronika berasal dari kata mekanika dan elektronika, mekatronika dapat
didefenisikan sebagai integrasi yang sinergis antara cabang ilmu mekanik dengan
cabang ilmu elektronika serta sistem informasi yang cerdas untuk merancang atau
membuat suatu produk.
GambarM0.2.1.1Bentuk bagan dari ilmu mekatronika
Bagan Mekatronika di atas adalah bentuk sedehana pembentukan ilmu
mekatronika. Terdiri atas dua lapisan fisika dan logika, dan tiga dasar ilmu utama
elektronika, informatika dan mekanika.
Sistem Mekatronika merupakan sistem sederhana yang membentuk suatu
fungsi yang cerdas, yang terdiri dari
a. sensor : Menerima sinyal input
b. kontroller : Menerima sinyal dari sensor
c. aktuator. : Mengeksekusi perintah dari kontroller
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 2
Input Output
GambarM0.2.1.2Sistem sederhana mekatronika
Dari gambar sistem mekatronika diatas dapat dilihat bahwa sensor yang
mendeteksi dan memberikan sinyal kepada kontroler. Sinyal dari sensorditeruskan
ke kontroler untiuk diolah. Kemudian diteruskan ke aktuator sebagai
pengeksekusi sinyal.
Sistem mekatronika sangat terkait erat dengan:
1. Otomasi dari produk dan proses
Otomasi adalah aspek mental, seperti mengawasi, mengendalikan
aktivasi dilakukan oleh sistem, sedangkan mekanisasi adalah aspek fisik yang
digantikan oleh mesin.
Misalnya pada mesin bubut adalah mekanisasi dari suatu proses
pemesinan,sedangkan mesin bubut CNC (pengendalian proses bubut
dilakukan oleh mesin) adalah otomasi suatu proses pemesinan.
2. Sistem Kontrol
Sistem kontrol adalah sistem yang menjaga suatu besaran keluaran
(temperatur,ketinggian air,putaran) relatif konstan.Defenisi sistem pada
sistem kontrol ditunjukkan pada suatu kotak hitam yang memiliki input dan
output.Misalnya motor dapat dipandang sebagai suatu sistem dengan input
energi listrik dan energi mekanik(gerak rotasi)sebagai output.
Sistem kontrol dibedakan menjadi dua, yaitu sistemkendali loop terbuka
dan sistem kendali loop tertutup.
a. Sistem kontrol terbuka
Sistem kontrol terbuka adalah proses pengendalian dimana variabel
input mempengaruhi output yang dihasilkan.
input arus listrik output
Gambar M0.2.1.3Skema Sistem Kontrol Terbuka
Switch filamen listrik
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 3
Dari gambar diatas dapat dipahami tidak ada informasi yang dibeikan
oleh peralatan output kepada bagian proses sehingga tidak diketahui
apakah hasil output sesuai dengan yang kita kehendaki.
b. Sistem kontrol loop tertutup
Sistem kontrol loop tertutup adalah suatu proses pengendalian dimana
variabel yang dikendalikan(output) disensor secara kontiniu,kemudian
dibandingkan dengan besaran acuan.
Misalnya pada pendingin ruangan AC (sistem slip dengan
pengaturan temperatur) temperatur diset 20 maka AC akan mati atau
stand-by sendiri.
Elemen
pembanding Output
sinyal error arus listrik
Gambar M0.2.1.4Skema Sistem Kontrol Tertutup
Sistem kontrol tertutup terdiri atas :
Elemen Pembanding
Merupakan pembanding antara sinyal interfensi dengan sinyal
terukur, disebut juga dengan sinyal error
Elemen Kontrol
Merupakan elemen yang memutuskan tindakan bila menerima
sinyal error
Elemen Pengoreksi
Merupakan elemen yang menghasilkan suatu perubahan untuk
mencapai kondisi tertentu
Elemen proses
Berhubungan dengan objek yang dikontrol
ElemenKontrol
ElemenProses
Perangkat Pengukur
ElemenPengkoreksi
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 4
Elemen Pengukur
Menghasilkan sinyal yang berhubungan dengan proses
2.2 Sensor
Sensor adalah suatu komponen atau alat yang dapat mendeteksi suatu besaran
atau nilai dan dapat menghasilkan sinyal berdasarkan kuantitas dan kualitas yang
diukur.
Karakteristik Sensor :
1. Kecermatan
Ukuran terkecil (skala) yang dapat dirasakan oleh sensor.
2. Keterulangan/ketepatan
Variasi nilai yang hampir sama dari pengukuran yang berulang-ulang.
3. Ketelitian
Kesesuaian harga yang terukur dengan harga sebenarnya.
GambarM0.2.2.1Diagram ketepatan dan ketelitian
4. Sensitivitas
Kemampuan sensor merasakan suatu perubahan yang kecil.
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 5
GambarM0.2.2.2Grafik sensitivitas
5. Histerisis
Kesalahan atau eror yang terjadi pada pengukuran secara kontinu dari 2
arah yang berlawanan.
GambarM0.2.2.3Grafik histerisis
6. Non-linearity error
Kesalahan yang terjadi karena sensor tidak linier (walaupun secara teoritis
sensor dinyatakan linier)
GambarM0.2.2.4Grafik non-linearity error
7. Range
Jangkauan nilai atau besaran yang dapat dirasakan oleh sensor.
error
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 6
Isyarat Sensor :
1. Mechanical, contoh: panjang, luas, mass flow, gaya, torque, tekanan,
kecepatan, percepatan, panjang gelombangacoustic, dll.
2. Thermal, contoh: temperatur, panas, entropy, heat flow,dll.
3. Electrical, contoh: tegangan, arus, muatan, resistance, frekuensi, dll.
4. Magnetic, contoh: intensitas medan, flux density, dll.
5. Radiant, contoh: intensitas, panjang gelombang, polarisasi, dll.
6. Chemical, contoh: komposisi, konsentrasi, pH, kecepatan reaksi, dll.
Jenis-jenis Sensor :
Berdasarkan kondisi kerja :
1. Sensor kontak
Antara sensor dan besaran atau nilai yang diukur saling berinteraksi dan
saling mempengaruhi.Contoh : metal sensor detector, LVDT Load cell dan
Strain gage.
GambarM0.2.2.5LVDT Load cell
2. Sensor non kontak
Antara sensor dan besaran atau nilai yang diukur tidak saling berinteraksi
dan besaran atau nilai yang diukur mempengaruhi sensor.Contoh
:LDR,Photocell, termokopel dan thermistor.
GambarM0.2.2.6Thermistor
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 7
Berdasarkan prinsip kerja :
1. Sensor mekanik
Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan mekanik.Contoh : Strain
gagedan Piezo elektrik.
GambarM0.2.2.7Strain gage
2. Sensor optik
Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan cahaya.Contoh :
PhotocelldanLDR.
GambarM0.2.2.8LDR
3. Sensor magnetik
Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan secara magnetik.Contoh :
metal sensor detector.
GambarM0.2.2.9Metal sensor detector
4. Sensor temperatur
Sensor yang berpengaruh terhadap perubahan temperatur.Contoh :
Thermistordan termokopel.
Gambar M0.2.2.10Termokopel
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 8
2.3Kontroller
Kontroler adalah suatu komponen atau alat yang berfungsi menerima sinyal
dari sensor ,mengolah sinyal tersebut, dan mengambil keputusan dari sinyal yang
diterima, dan memberikan sinyal kepada aktuator.
Jenis-jenis kontroler :
1. IC (intergrate circut)
IC (Integrated Circuit) merupakan suatu komponen semikonduktor yang
di dalamnya terdapat puluhan, ratusan atau ribuan, bahkan lebih komponen
dasar elektronik yang terdiri dari sejumlah komponen resistor, transistor,
diode, dan komponen semikonduktor lainnya. Komponen dalam IC tersebut
membentuk suatu rangkaian yang terintegrasi menjadi sebuah rangkaian
berbentuk chip kecil.
GambarM0.2.3.1IC(intergrate circut)
2. MC (microcontroller)
Microcontroller adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan
dihapus dengan cara khusus. Sederhananya, cara kerja mikrokontroler
sebenarnya hanya membaca dan menulis data.
GambarM0.2.3.2MC (micro controller)
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 9
3. PLC(programabble logic control)
Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah
:sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk
pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori
yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi
yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan,
perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau
proses melalui modul-modul I/O dijital maupun analog.
GambarM0.2.3.4PLC(programabble logic control)
4. MP (mikroprocessor)
Mikroprocessor adalah sebuah central processing unit (CPU)
elektronikkomputer yang terbuat dari transistor mini dan sirkuit lainnya di
atas sebuah sirkuit terintegrasi semikonduktor.
GambarM0.2.3.5MP (mikro processor)
5. PC(personal Computer)
Komputer adalah alat yang dipakai untuk mengolah data menurut prosedur
yang telah dirumuskan. Kata computer semula dipergunakan untuk
menggambarkan orang yang perkerjaannya melakukan perhitungan
aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian
dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi
hampir eksklusif berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer
modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak berhubungan dengan
matematika..
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 10
GambarM0.2.3.6PC (personal komputer)
2.4 Sinyal
Sinyal adalah besaran yang berubah dalam waktu dan atau dalam ruang, danmembawa suatu informasi.Sinyal terbagi antara sinyal analog dan sinyal digital
a. Sinyal Analog
Yaitu sinyal yang kontiniu terhadap waktu. Misalnya: sinyal yang keluar
darisensor analog atau sinyal radio.
Gambar M0.2.4.1 Grafik Sinyal Analog
b. Sinyal Digital
Yaitu sinyal yang tidak kontiniu terhadap waktu. Biasanya terdiri dari
hanya 2 level sinyal seperti hidup/mati, ya/tidak, true/false, open/closed.
Misalnya: sinyal yang keluar dari mikroprocessor.
GambarM0.2.4.2 Grafik Sinyal Digital
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 11
2.5Aktuator
Aktuator adalahsuatu komponen atau alat sebagai pengeksekusi sinyal yang
diterima dari kontroller atau menghasilkan sebuah perubahan secara fisik.
Jenis-jenis aktuator :
1. Aktuator elektromekanik
Aktuator yang menggunakan energi listrik untuk mengasilkan perubahan
secara mekanik(gerak).Contoh : motor DC
GambarM0.2.5.1Motor DC
2. Aktuator material aktif
Aktuator yang apabila dialiri arus listrikmaterialnya dapat mengeluarkan
cahaya.Contoh : LED( (Light Emiting Dioda).
GambarM0.2.5.2LED
3. Aktuator tenaga fluida
Aktuator yang menggunakan tekanan fluida sebagai penyebab gerakan.
Aktuator tenaga fluida terbagi atas 2 yaitu :
a. Pnuematic
Aktuator yang menggunakan tekanan udara sebagai penyebab adanya
gerakan.Contohnya : Pnuematic slinder.
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 12
GambarM0.2.53Pnuematic slinder
b. Hidrolik
Aktuator yang menggunakan tekanan cairan sebagai penyebab adanya
gerakan. Contohnya: dongkrak hidrolik.
GambarM0.2.5.4Dongkrak hidrolik
2.6Sistem bilangan dan konversinya
Sistem bilangan adalah suatu cara penulisan angka menggunakan simbol-
simbol tertentu.
1. Bilangan Biner
Merupakanbilangan yang menggunakan basis 2 yaitu 0 dan 1 yang
merupakan dasar dari semua bilangan digital.
2. Bilangan Desimal
Merupakan bilangan yang menggunakan basis 10 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)
3. Bilangan Heksadesimal
Merupakan bilangan yang menggunakan basis 16 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 dan
A,B,C,D,E,F,)
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 13
4. Bilangan Octa
Yaitu bilangan berbasis 8 yang terdiri dari angka 0,1,2,3,4,5,6 dan 7.
Konversi dari sistem bilangan
1. Biner Desimal
b 21 1 1 1 = (1 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )
= 8 + 4 + 2 + 1 = 15
2. Heksadesimal Desimal b 165A = (5 16 ) + (10 16 )
= 80 + 10
= 90
3.Desimal Heksa
Desimal = 1662
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 14
Binernya : 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0
Heksanya :
(0 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )
(0 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )
(1 2 )+(1 2 )+(1 2 )+(0 2 )
= 0 + 4 + 2 + 0 0 + 4 + 2 + 1 8 + 4 + 2 + 0
= 6 7 14=E
= 67 E
Jadi, Heksanya nya = 67 E
4.Octa Desimal
15 artinya 1 x 81 + 5 x 80
50 desimal = 6 x 81 + 2 x 80
= 62 octa
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 15
Tabel2.1 Sistem bilangan.
Biner Desimal Heksa Octa
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 0 2 2 2
0 0 1 1 3 3 3
0 1 0 0 4 4 4
0 1 0 1 5 5 5
0 1 1 0 6 6 6
0 1 1 1 7 7 7
1 0 0 0 8 8 10
1 0 0 1 9 9 11
1 0 10 10 A 12
1 0 1 1 11 B 13
1 1 0 0 12 C 14
1 1 0 1 13 D 15
1 1 1 0 14 E 16
1 1 1 1 15 F 17
PRAKTIKUM 2015/2016LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 16
Lampiran
TUGAS TAMBAHAN
Aplikasi Mekatronika
Salah satu contoh aplikasi mekatronika adalah pintu gerbang otomatis, dengan
system mekatronika seperti gambar berikut :
GambarAlur system mekatronika pintu gerbang otomatis
Alur kerja pada pintu gerbang otomatis adalah ketika cahaya terhalang, LDR
memberikan sinyal pada PLC, lalu PLC memberikan sinyal untuk membuka pintu
dengan motor
LDR PLC MOTOR
M1
KOMPONEN ELEKTRONIKA
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 17
MODUL 1
KOMPONEN ELEKTRONIKA
1.1 Tujuan
1.Untuk mengetahui jenis-jenis komponen elektronika
2. Untuk mengetahui prinsip kerja komponen dan alat ukur
3. Untuk mengetahui kegunaan rangkaian penyearah
1.2. Teori Dasar
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan
waktu.Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.Pada
zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun
kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang
bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.Tegangan listrik (kadang disebut sebagai
Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik,
dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan
listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung
pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra
rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.Hambatan listrik adalah perbandingan antara
tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus
listrik yang melewatinya.Berikut adalah rumus dari arus listrik, hambatan, dan
tegangan :
I== ×R=
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 18
Keterangan : I = Besar Arus (Ampere)
V= Tegangan (Volt)
R= Hambatan (Ohm)
1.2.1 Jenis Komponen Elektronik
1.2.1.1 Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi juml
ah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat
resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Hukum Ohm (Ω):
V = IR
Simbol resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.1 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.1.1 Simbol Resistor
Bentuk resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2 sebagai berikut :
GambarM1.1.2.1.1.2 Resistor
Resistansi dari suatu resistor terbagi menjadi 2 jenis, yaitu :
1.2.1.1.1 Resistor tetap
Resistor tetap adalah resistor yang mempunyai nilai tahanan yang
tetap.Merupakan tipe resistor yang mempunyai tingkat keakuratan sangat tinggi yaitu
sampai 0,005% dan TCR (Temperature Coeffisient of Resistance) sangat
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 19
rendah.Sehingga sangat cocok untuk digunakan sebagai aplikasi DC yang
membutuhkan tingkat keakuratan sangat tinggi. Namun jangan menggunakan tipe ini
untuk aplikasi rf (radio frequency) karena resistor jenis ini mempunyai Q resonant
frequency yang rendah. Contoh aplikasi yang menggunakan resistor ini adalah DC
Measuring equipment dan Reference Resistor untuk Voltage Regulators dan
Decoding Network.
GambarM1.1.2.1.1.1.1 Resistor
1.2.1.1.2 Resistor variabel
Resistor variable adalah resistor yang mempunyai nilai tahanan yang bisa
dirubah-rubah. Resistor jenis ini terbagi atas dua macam yaitu :
1.2.1.1.2.1Potensiometer
Resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi
tegangan dapat disetel.Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal
tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau
Rheostat.Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik
seperti pengendali suara pada penguat.Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu
mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor
joystick.Bentuk potensiometer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.1 sebagai
berikut :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 20
GambarM1.1.2.1.1.2.1.1 Potensiometer
Simbol dari potensiometer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 sebagai
berikut :
Gambar M1.1.2.1.1.2.1.2 Simbol Potensiometer
Beberapa jenis potensiometer :
Potensiometer liniar
Potensiometer logaritmik
Potensiometer digital
1.2.1.1.2.2Trimpot
Resistor yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah dengan cara memutar
porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui nilai hambatan dari suatu
trimpot dapat dilihat dari angka yang tercantum pada badan trimpot tersebut.Trimpot
dan potensiometer, keduanya merupakan komponen dasar elektronika yaitu masuk
kategori resistor variable.Resistor variable ialah resistor yang nilai hambatannya
dapat diubah-ubah atau tidak tetap.Bentuk dari trimpot dapat dilihat pada Gambar
M1.1.2.1.1.2.2 sebagai berikut :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 21
GambarM1.1.2.1.1.2.2 Trimpot
Simbol dari trimpot dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.2.3 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.1.2.3 Simbol Trimpot
Adapun dalam pembacaan nilai resistansi pada resistor juga dapat di lihat dalam
GambarM1.1.2.1.1.3 sebagai berikut :
GambarM1.1.2.1.1.3 Skema Pembacaan Nilai Resistor
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 22
Cara menghitung resistansi pada resistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.4
sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.1.4 Contoh warna resistor
Berarti nilai resistor tersebut adalah = 1.000.000 Ohm, toleransi sebesar 5%.
Range hambaran resistor tersebut adalah
R = 10 x 105 ± 5 %
R = 1.000.000 – 50.000 sampai 1.000.000 + 50.000
R = 950.000 sampai 1.050.000 Ohm
Rangkaian tahanan resistor terbagi atas 2 jenis, yaitu Rangkaian Tahanan Seri dan
Rangkaian Tahanan Paralel.
Rangkaian seri dan rumus untuk mencari hambatan totalnya dapat dilihat pada
Gambar M1.1.2.1.1.5 sebagai berikut :
= +GambarM1.1.2.1.1.5 Rangkaian Seri Resistor
1. Tahanan paralel
Rangkaian paralel dan rumus untuk mencari hambatan totalnya dapat dilihat
pada Gambar M1.1.2.1.1.6 sebagai berikut :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 23
= +GambarM1.1.2.1.1.6 Rangkaian Paralel Resistor
Dalamperhitungan tahanan ini juga dapat digabungkan menjadi tahanan
seri – paralel dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.1.7 sebagai berikut :
= += + + + + +GambarM1.1.2.1.1.7 Rangkaian Seri Paralel Resistor
1.2.1.2 Dioda
Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus
listrik dan tegangan satu arah saja.
Kristal pn sebagai penyusun dioda akan bekerja jika arus didalamnya hanya dapat
mengalir dalam satu arah dan tidak sebaliknya. Hubungan ini disebut dengan
rangkaian prategangan maju (forward bias). Pada dioda, kita mengenal potensial
barrier yaitu beda potensial pada persambungan. Beda potensial ini menjadi cukup
besar untuk menghalangi proses penyebaran difusi selanjutnya dari elektron-elektron
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 24
bebas. Pada suhu ruangan potensial barrier bekerja sekitar 0,7 Volt untuk Silikon dan
0,3 Volt untuk Germanium.
Simbol dari diode dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.1 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.2.1 Simbol Dioda
Jenis – jenis dioda antara lain :
1.2.1.2.1 Dioda Penyearah/Hubungan (Rectifier)
Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan Silikon yang
berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus searah
(dc) atau mengubah arus ac menjadi dc. Bentuk dan simbol dioda dapat dilihat pada
Gambar M1.1.2.2.2 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.2.1.1 Dioda
1.2.1.2.2 Dioda zener
Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar
silikon. Bentuk dioda zener dan simbolnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.2
sebagai berikut :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 25
Gambar M1.1.2.1.2.2.1 Dioda zener dan simbolnya
1.2.1.2.3 Dioda Emisi Cahaya (Light Emiting Diode)
Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid
State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan
optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektroda-
elektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). Simbol dan
bentuk LED dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.2.3.1 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.2.3.1 Simbol & Bentuk Fisik LED
Bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan LED adalah bahan Galium Arsenida
(GaAs) atau Galium Arsenida Phospida (GaAsP) atau juga Galium Phospida (GaP),
bahan-bahan ini memancarkan cahaya dengan warna yang berbeda-beda. Bahan
GaAs memancarkan cahaya infra-merah, Bahan GaAsP memancarkan cahaya merah
atau kuning, sedangkan bahan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 26
1.2.1.2.4 Dioda Cahaya (Photo-Diode)
Secara umum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction, perbedaannya
terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya.
Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang
melewatinya. Semakin kuat cahaya yang menyinari semakin kecil nilai resistansi
dioda cahaya tersebut.
Penggunaan dioda cahaya diantaranya adalah sebagai sensor dalam pembacaan pita
data berlubang (Punch Tape), dimana pita berlubang tersebut terletak diantara sumber
cahaya dan dioda cahaya. Jika setiap lubang pita itu melewati antara tadi, maka
cahaya yang memasuki lubang tersebut akan diterima oleh dioda cahaya dan diubah
dalam bentuk signal listrik. Sedangkan penggunaan lainnya adalah dalam alat
pengukur kuat cahaya (Lux-Meter), dimana dalam keadaan gelap resistansi dioda
cahaya ini tinggi sedangkan jika disinari cahaya akan berubah rendah. Selain itu
banyak juga dioda cahaya ini digunakan sebagai sensor sistem pengaman (security)
misal dalam penggunaan alarm.
Gambar M1.1.2.1.2.4.1 Dioda Cahaya dan Simbolnya
1.2.1.3 Transistor
Transistor adalah komponen aktif dan ditemukan di mana-mana di dalam
sirkuit elektronik.Mereka digunakan sebagai amplifier dan alat menswitch.Sebagai
amplifier, mereka digunakan di dalam frekwensi tingkat tinggi dan rendah, osilator,
modulator, detektor dan di manapun sirkit harus melaksanakan suatu fungsi.Di dalam
sirkit digital mereka digunakan sebagai tombol.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 27
Jenis yang paling umum pada transistor disebut bipolar dan ini dibagi menjadi jenis
NPN dan PNP . Materi penyusun mereka paling umum silikon ( tanda-tanda mereka
mempunyai huruf B) atau germanium ( tanda-tanda mereka mempunyai huruf A).
Transistor asli dibuat dari germanium, tetapi mereka memiliki temperature-
sensitive.Transistor Silikon jauh lebih temperature-tolerant dan banyak lebih murah
untuk membuatnya.
Simbol dari transistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.1 sebagai berikut :
GambarM1.1.2.1.3.1 Simbol Transistor
Bentuk dari transistor dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.2 sebagaiberikut :
GambarM1.1.2.1.3.2 Transistor
Transistor ada dua yaitu :
1.2.1.3.1 Transistor unipolar
Transistor unipolar merupakan transistor yang hanya satu persambungan
kutub.Transistor unipolar adalah FET (Field Effect Transistor) memiliki JFET kanal
P dan N, dan MOSFET memiliki kanal P dan N.
Transistor unipolar dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.3.1.1 sebagai berikut :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 28
GambarM1.1.2.1.3.1.1 Transistor unipolar
1.2.1.3.2 Transistor bipolar
Transistor bipolar adalah transistor dengan dua persambungan kutub ini di
ibaratkan dua dioda.Dalam teknik elektronika, jenis transistor yang paling sering
digunakan adalah :
Transistor jenis PNP
Transistor jenis NPN
Bentuk dan simbol dari transistor NPN dan PNP dapat dilihat pada gambar
M1.1.2.1.3.2.1 dan M1.1.2.1.3.2.2 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.3.2.1 Simbol PNP dan NPN
Gambar M1.1.2.1.3.2.2 Transistor NPN dan PNP
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 29
Perbedaan transistor PNP dan NPN
Transistor NPN
Prinsip kerja dari transistor NPN adalah: arus akan mengalir dari kolektor ke emitor
jika basisnya dihubungkan ke ground (negatif). Arus yang mengalir dari basis harus
lebih kecil daripada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor, oleh sebab itu maka
ada baiknya jika pada pin basis dipasang sebuah resistor.
Transistor PNP
Prinsip kerja dari transistor PNP adalah arus akan mengalir dari emitter menuju ke
kolektor jika pada pin basis dihubungkan ke sumber tegangan ( diberi logika 1).
1.2.1.4 Kapasitor
Kapasitor adalah alat yang mampu menyimpan elektron-elektron atau atau
tenaga listrik. Kapasitor terdiri dari dua plat dimana diantara terdapat larutan di
elektrik. Kemampuan menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan
kapasitansi atau kapasitas.
Rumus kapasitansi pada kapasitor:
1.2.1.4.1 Seri
Kapasitor dengan rangkaian seri dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.1.1
sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.4.1.1 Rangkaian Seri Kapasitor
1/Cs = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...
VG = V1 + V2 + V3 + ...
Qg = Q1 = Q2 = Q3 = ...
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 30
1.2.1.4.2 Paralel
Kapasitor dengan rangkaian parallel dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.2.1
sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.4.2.1 Rangkaian Paralel Kapasitor
Cp = C1 + C2 + C3 + ...
Vg = V1 = V2 = V3 = ...
Qg = QI + Q2 + Q3 + ...
Kapasitor ada dua
1.2.1.4.3 Kapasitor tetap
Kapasitor tetap adalah kapasitor dengan nilai kapasitansi tetap. Bentuk dan
simbolnya dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.3.1 sebagai berikut :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 31
Gambar M1.1.2.1.4.3.1 Kapasitor tetap dan simbolnya
Kapasitor dapat dibedakan dari bahan yang digunakan sebagai lapisan antara lempeng
logam atau dielektrikum, dimana berupa mika, keramik, kertas, mylor, polyster
ataupun film. Kapasitor ini kurang dari 1 mikro farad (1µf) damana satuan = farad.
Pada kapasitor umumnya terdapat 3 angka untuk menyatakan nilai kapasitansi
kapasitor.Angka satu dan dua menunjukkan nilai dan angka ke-3 adalah pengali
dengan satuan piko farad (ρf).Contoh : kapasitor dengan nilai 143
Maka 14.103 ρF = 14.1000ρF = 14ŋF = 0,014µF. Bila kapasitansi ≥ 1µf = kapsitor
elektrolit (elco). Kapasitor memiliki polaritas (+, 2-) dan biasa disebut dengan
tegangan kerjanya.
1.2.1.4.4 Kapasitor tidak tetap
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 32
Kapsitor tidak tetap adalah kapasitor dengan nilai kapasitansi yang dapat
diubah-ubah.
Gambar M1.1.2.14.4.1 Kapasitor tidak tetap
Jenis kapasitor tidak tetap ini terdiri dari :
1.2.1.4.5 Kapasitor trimpot
Nilai kapasitansi di ubah dengan memutar poros dengan obeng. Bentuk dan
simbol kapasitor trimmer dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.5.1 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.4.5.1 Trimpot dan simbolnya
1.2.1.4.6 Variable capasitor (varco)
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 33
Nilai kapasitansi yang di ubah dengan memutar poros yang tersedia. Bentuk
dan simbol dari varco dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.4.6.1 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.4.6.1Varco dan simbolnya
Kapasitor juga dapat dibedakan berdasarkan bahan yang digunakan sebagai lapisan
diantara lempeng-lempeng logam yang disebut dielektrium. Dielektrium tersebut
dapat berupa keramik, mika, milar, kertas, polyester ataupun film. Pada umumnya
kapasitor yang terbuat dari bahan diatas nilainya kurang dari 1mikrofarad (1mF).
1.2.1.5 Transformator (trafo)
Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau
menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen
pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan
kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk
memperkuat medan magnet yang dihasilkan. Bagian transformator dapat dilihat pada
Gambar M1.1.2.1.5.1 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.5.1 Bagian-Bagian Transformator
Bentuk transformator dapat dilihat pada Gambar M1.2.1.5.2 sebagai berikut :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 34
Gambar M1.1.2.1.5.2 Contoh Transformator
Lambang transformator dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.5.3 sebagai berikut :
GambarM1.1.2.1.5.3 Lambang Transformator
Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan
primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada
kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang
berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan
sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi.
Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).
Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang
mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet
yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada
kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.
Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan
jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:
Ket:
Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 35
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder
transformator ada dua jenis yaitu:
1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik
rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan
sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-
balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan
kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).
Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan
sekunder adalah:
1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,
Sehingga dapat dituliskan:
Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan
perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik.Misal radio memerlukan
tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator
untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-
balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV,
komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.
1.2.1.6 Relay
Relay adalah saklar (switch) elektrik yang bekerja berdasarkan medan magnet.
Relayterdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akan bergerak jika
ada aruslistrik yang mengalir melalui lilitan.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 36
Susunan kontak pada relay adalah:
1. Normally Open yaitu relay akan menutup bila dialiri arus listrik.
2. Normally Close yaitu relay akan membuka bila dialiri arus listrik.
3. Changeover yaitu relay ini memiliki kontak tengah yang akan melepaskan diri dan
membuat kontak lainnya berhubungan.
Simbol dan bentuk dari relay dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.6.1 dan
M1.1.2.1.6.2 sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.1.6.1 Simbol relay
Gambar M1.1.2.1.6.2 Relay
1.2.1.7 Swicth
Limit switch adalah salah satu sensor yang akan bekerja jika pada bagian
actuator nya tertekan suatu benda, baik dari samping kiri ataupun kanan, mempunyai
micro switch dibagian dalamnya yang berfungsi untuk mengontakkan atau sebagai
pengontak, gambar batang yang mempunyai roda itu namanya actuator lalu diikat
dengan sebuah baud, berfungsi untuk menerima tekanan dari luar, roda berfungsi agar
pada saat limit switch menerima tekanan , bisa bergerak bebas, kemudian mempunyai
tiga lubang pada body nya berfungsi untuk tempat dudukan baud pada saat
pemasangan di mesin.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 37
Prinsip kerja switch adalah ketika actuator dari Limit switch tertekan suatu
benda baik dari samping kiri ataupun kanan sebanyak 45 derajat atau 90 derajat (
tergantung dari jenis dan type limit switch ) maka, actuator akan bergerak dan
diteruskan ke bagian dalam dari limit switch, sehingga mengenai micro switch dan
menghubungkan kontak-kontaknya, pada micro switch terdapat kontak jenis NO dan
NC seperti juga sensor lainnya, kemudian kontaknya mempunyai beban kerja sekitar
5 A, untuk dihubungkan ke perangkat listrik lainnya, dan begitulah seterusnya, selain
itu limit switch juga mempunyai head atau kepala tempat dudukan actuator pada
bagian atas dari limit switch dan posisinya bisa dirubah-rubah sesuai dengan
kebutuhan.Contoh-contoh penggunaan limit switch adalah sebagai berikut :
Digunakan untuk sensor door open/close.
Digunakan untuk sensor cylinder up/down.
Digunakan untuk sensor Safety cover (emergency stop).
Digunakan untuk sensor mesin home posisi.
Bagian-bagian dan simbol limit switch dapat dilihat pada Gambar M1.1.2.1.7.1
sebagai berikut :
Gambar M1.1.2.7.1 Bagian limit swicth
Gambar M1.1.2.1.7.1 Simbol limit switch
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 38
1.2.1.8 Menghitung nilai hambatan pada rangkaian
Gambar M1.1.2.1.8.1 Menghitung nilai hambatan
R1 = 18
R2 = 36
R3 = 54
Rp = +
= +
=
= 12
Rs = Rp + R3
= 12 + 54
= 66 Ώ
1.2.1.9 Menghitung nilai resistansi resistor
Gambar M1.1.2.1.9.1Nilai resistansi resistor
R1R3
R2
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 39
Gelang 1 = kuning = 4
Gelang 2 = hitam = 0
Gelang 3 = merah = 2
Gelang 4 = Silver = ± 10%
R = 4 x 102 ± 10%
= 4 x 100 ± 10%
= 400 ± 10%
= 440 Ώ / 360Ώ
1.2.1.10 Rangkaian Penyearah
Penyearah berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan
DC.Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih
memiliki sinyal AC sehingga belum searah seperti halnya tegangan DC pada baterai.
Sinyal AC yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Faktor ripple adalah besarnya
persentase perbandingan antara tegangan ripple dengan tegangan DC yang dihasilkan.
r = V1 x 100 %
VDC
Untuk memperkecil nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin
besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan ripple. Penyearah ada 2
macam yaitu :
1.2.1.10.1 Penyearah setengah gelombang
Gambar M1.1.2.1.10.1.1Rangkaian penyearah setengah gelombang
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 40
Gambar M1.1.2.1.10.1.2proses terbentuknya gelombang
Masukkan AC menghasilkan gol bolak-balik dibagian sekunder transformator, yang
berusaha mendorong arus melalui rangkaian sekunder, saat pertama ke satu arah dan
kemudian ke arah yang berlawanan secara bergantian. Tanpa penyearah, AC akan
mengalir melalui resistor beban. Dengan penyearah, arus dapat mengalir pada satu
arah saja, meskipun tegangan sekunder transformator dapat bolak-balik, arus yang
mengalir melalui hanya berlangsung selama setengah siklus saja.
Nilai tegangan puncak input transformator
Vems =
Tegangan rata-rata DC pada penyearah setengah gelombang :
VDC = 0.318 x Vp
Frekwensi Out put :
Fout = FV ……
1.2.1.10.2 Penyearah gelombang penuh
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 41
Gambar M1.1.2.1.10.2.1 Rangkaian penyearah gelombang penuh
Gambar M1.1.2.1.10.2.2 proses terbentuknya gelombang
Penyearah gelombang penuh memanfaatkan kedua setengah siklus dari
gelombang AC frekuensi daya.Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh
D1, sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan C1
transformator sebagai comon ground. Dengan demikian beban R1 mendapat supply
tegangan gelombang penuh, seperti gambar di atas. Tegangan rata-rata DC pada
penyearah sinyal gelombang penuh :
VDC = Vp/π
Frekuensi Out put :
Fout = 2 . fin ……
1.2.1.10.3 Jembatan dioda
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 42
Rangkain penyearah sistem jembatan ini adalah rangkaian penyearah
gelombang penuh tetapi tidak menggunakan center tap pada trafonya. Pada saat V
poritif dan V negatif, maka jalannya arus setengah siklus perioda pertama adalah dari
titik V+ melalui D2,RL,D3 dan kembali ke sumber. Selanjutnya setengah siklus
perioda berikutnya adalah titik V- menjadi positif dan titik V+ menjadi negatif,
sehingga jalan arus adalah dari titik V- menuju D1,RL,D4 dan kembali kesumber.
Demikian seterusnya untuk proses selanjutnya kembali lagi titik V+ jadi positif dan
V- negative demikian seterusnya setiap setengah perioda, dan gelombang outputnya
seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.
Gambar M1.2.1.10.3.1 : Sistem jembatan
Tegangan pada kapasitor pada saat proses pengisian adalah :
Vc (t) = Vin (1 – e-t/RC)
Sedangkan persamaan arus untuk proses pembuangan adalah sebagai berikut :
Vc (t) = Vine-t/RC
Dimana konstanta waktu keseluruhan, bisa dikenal dengan istilah konstanta waktu t,
yaitu : t = RC
1.3 Metodologi
1.3.1 Skema alat
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 43
Gambar M1.1.3.1Skema alat
1.3.2 Prosedur Percobaan
1. Siapkan catu daya ( power supply ) dan komponen elektronika yang akan diamati
2. Aur catu daya dapa tegangan yan sesuai dengan kit komponen elektronika ( 6 volt )
3. Gunakan multimeter pada pengukuran hambatan resistor
4. Amati fenomena komponen elektronika beserta fungsinya masing-masing
1.4 Data Dan Pembahasan
1.4.1 Komponen Switch
Pada praktikum ini terdapat rangkaian yang dirangkai dari resistor , LED dan sebuah
switch. Cara kerja komponen ini yaitu dengan mengalirkan aliran listrik ke resistor
lalu apabila switch belum ditekan maka LED tidak akan menyala karena aliran masih
terhambatoleh switch karena switch tersebut menghambat aliran listrik.
1.4.2 Komponen Dioda
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 44
Komponen dioda adalah suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantarkan arus
listrik dan tegangan pada satu arah saja Dioda yang diamatai adalah LED yang
apabila satu LED ditutup amak semua LED akan mati karena tidak ada yang
meneruskan aliran.
1.4.3 Rangkaian Seri Paralel
Pengamatan yang dilakukan pada rangkaian ini adalah resistor diberikan tegangan
200 ohm.Pemasangan resistor tersebut ada pada rangkaian seri dan ada pulan yang
pada rangkaian paralel. Jika dpasang seri maka hambatannya akan menjadi 2 kali,
jika dipasang paralel maka hambatannya akan menjadi ½ kali.
1.4.4 Rangkaian denga switch berbeda
Switch yang digunakan pada praktikum kali ini ada limit switch , push switch yang
diana aliran listrik akan mengalir jika switch ini ditekan dan slide switch yangk jika
digeser maka aliran listrik akan mengalir.
1.4.5 Relay
Relay yang digunakan pada praktium kali ini adalah relay yang bersifat nomally open
dan disambungkan dengan motor, jadi pada saat arus dimasukan motor akan hidup
dan jika arus diputus maka motor akan mati juga.
1.4.6 Trafo
Pada prakktikum dalam mengamati trafo digunakan LED yag membuktikan bahwa
trafo (step down) menurunkan tegangan listrik sehingga Lampu LED pada tegangan
tinggi masih bsia menyala karena tegangan tinggi tadi telah diturunkan oleh trafo step
down.
1.5 Penutup
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 45
1.5.1 Kesimpulan
1. Masing-masing komponen elektronika mempunyai fungsi dan tujuannya masing-
masing
2. Masing-masing komponen elektronika mempunyai prinsip kerja yang berbeda
3. Rangkaian penyearah berfungsi sebagai penyearah arus
1.5.2 Saran
1. Sebelum memulai pratikum praktikan harus memahami materi mengenai
komponen elektronika yang akan diuji terlenih dahulu
2. Praktikan harus serius dalam melakukan praktikum
LAMPIRAN
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 46
Jenis – jenis saklar
1. Saklar Push Button
Push Button
2. Saklar Toggle
Toggle Switch
3. Selector Switch
Selector Switch
4. Limit Switch (LS)
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 47
Limit Switch (LS)
5. Saklar Waffer atau rotary switch
Rotary Switch
6. Saklar DPDT/Double Pole Double throw
DPDT
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 48
7. Saklar DPST/Double Pole Single throw
DPST
8. Saklar SPDT
SPDT
M2
MOTOR – MOTOR LISTRIK
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 49
MODUL 2
MOTOR-MOTOR LISTRIK
2.1 TUJUAN
1. Mengetahui jenis-jenis dari motor listrik
2. Mengetahui prinsip kerja dari motor listrik
3. Mengetahui aplikasi motor listrik
2.2 TEORI DASAR
2.2.1 PENGERTIAN MOTOR DAN MOTOR LISTRIK
Motor adalah perangkat mekanik yang menghasilkan energi mekanik akibat
konversi dari energi lain. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis
yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan
untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor,
mengangkat bahan, dan lainnya
2.2.2 PRINSIP KERJA
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama (Gambar 1):
1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet,
akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.
4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh
susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 50
Gambar M2.2.2.2.1 Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik
2.2.3JENIS MOTOR LISTRIK
Motor dapat dikategorikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan
mekanisme operasi.
GambarM2.2.2.3.1Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 51
A. Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan
arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua
buah bagian dasar listrik: "stator" dan"rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar
7. Stator merupakan komponen listrik statis.Rotor merupakan komponen listrik
berputar untuk memutar as motor. keuntungan utama motor DC terhadap motor
AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi
kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel
untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor
induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya
dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya
setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio
daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).
1. Motor sinkron
Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim
frekwensi tertentu.Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan
daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron
cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara,
perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkronmampu untuk
memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang
menggunakan banyak listrik.
Gambar M2.2.2.3.2Motor Sinkron
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 52
Komponen utama motor sinkron adalah :
Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah
bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan
perputaran medan magnet.Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor
tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-excited,
yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan
medan magnet lainnya.
Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan
frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang
diberikan oleh persamaan berikut
Ns = 120 f / P
Dimana:
F = frekwensi dari pasokan frekwensi
P= jumlah kutub
2. Motor induksi
Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai
peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan
mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.
Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama :
Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:
o Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang
dilekatkan dalam petak-petak slots paralel. Batang-batang tersebut
diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin
hubungan pendek.
o Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan
terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase
digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya
dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan
sikat yang menempel padanya.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 53
Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa
gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang
tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat
Gambar M2.2.2.3.3Motor Induksi (Automated Buildings)
Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh,
2003):
1. Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator,
beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai,
dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini
merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah
tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk
penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.
2. Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga
fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat
memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor
kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di
industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor,
jaringan listrik , dan grinder. tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.
Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan
menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron
disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 54
melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.Walaupun begitu,
didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada
“kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan
tersebut disebabkan adanya “slip/geseran” yang meningkat dengan meningkatnya
beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang
sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/
slip ring motor”.Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase
slip/geseran
% Slip = ((Ns – Nb)/Ns)x 100
Dimana:
Ns = kecepatan sinkron dalam RPM
Nb = kecepatan dasar dalam RPM
GambarM2.2.2.4.4 menunjukan grafik torque-kecepatan motor induksi AC
tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003):
Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque yang
rendah(“pull-up torque”).
Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi (“pull-
out torque”) dan arus mulai turun.
Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke
nol.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 55
Gambar M2.2.2.3.4Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi AC
B.Motor DC
Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus
langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan
pada penggunaan khusus dimanadiperlukan penyalaan torque yang tinggi atau
percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.
Motor DC yang memiliki tiga komponen utama:
1.Kutub medan,Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub
magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki
kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada
ruang diantara kutub medan. motor DC sederhana memiliki dua kutub medan:
kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi
bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. untuk motor yang lebih
besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.
elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia
struktur medan.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 56
2.Dinamo,Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi
elektromagnet. dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak
untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo
berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub
utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik
untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.
3.Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.
Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo.
Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber
daya.
Gambar M2.2.2.3.5Sebuah motor DC
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang
tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan
dengan mengatur:
Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan
kecepatan
Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada
umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah,
penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling
mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 57
pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya
untukpenggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko
percikan api pada sikatnya. motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC.
1. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited
Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC
sumber daya terpisah/separately excited.
Gambar M2.2.2.3.6Sebuah rangkaian motor DC dengan sumber daya terpisah
GambarM2.2.2.3.7Rangkaian motor DC dengan sumber daya terpisah
2. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited
Motor shunt
Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara
paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 58
karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus
dinamo.
Gambar M2.2.2.3.8Karakteristik Motor DC Shunt
Berikut tentang kecepatan motor shunt :
i. Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga
torque tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh
karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang
rendah, seperti peralatan mesin.
ii. Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam
susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan
memasang tahanan pada arus medan(kecepatan bertambah).
Motor seri
Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara
seri dengan gulunga dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh
karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan
motor seri
i. Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 59
ii. Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor
akan mempercepat tanpa terkendali.
iii. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque
penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist (lihat
Gambar 5).
Gambar M2.2.2.3.9: Karakteristik Motor Seri DC
Motor DC Kompon/Gabungan
Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada
motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan
seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6.
Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan
kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase
gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula
torquepenyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh,
penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist
dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok
(myelectrical, 2005).
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 60
GambarM2.2.2.3.10: Karakteristik Motor Kompon DC
C.Motor Stepper
Motor stepper merupakan salah satu komponen mekanik yang sering
digunakan sebgai sarana konversi listrik ke mekanik. Gerakan putar motor stepper
dapat dikendalikan. Perlangkah sesuai dengan kombinasi digital pada input. Dua
mode yaitu mode half step dan full step. Motor stepper adalah motor yang dapat
berputar perlangkah sesuai dengan kemampuan 0.9° sampai 1.8° bergantung pada
karakteristik dari motor stepper. Motor stepper dipergunakan dalam pengendalian
suatu sistem yang memerlukan putaran yang tepat.
Gambar M2.2.2.3.11: Rangkaian Motor Stepper
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 61
Rangkaian kumparan motor stepper
GambarM2.2.2.3.12: Rangkaian Kumparan Motor Stepper
Tabel M2.2.2.3.1 : Beda Motor Stepper dengan Motor DC
MOTOR DC MOTOR STEPPER
Gerakan Searah CW atau CCW Gerakan bisa 2 arah CW dan CCW
Kumparan pada rotor Kumparan pada stator
Magnet pada stator Magnet pada rotor
Langkah kontinu Langkah per-step
Susah diatur Mudah diatur
Arus listrik biasa Arus listrik berupa pulsa-pulsa
Memiliki nilai delay yang besar Memiliki nilai delay yang kecil
Torsi kecil Torsi besar
Keunggulan Motor Stepper :
a. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah
diatur.
b. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.
c. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.
d. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 61
Rangkaian kumparan motor stepper
GambarM2.2.2.3.12: Rangkaian Kumparan Motor Stepper
Tabel M2.2.2.3.1 : Beda Motor Stepper dengan Motor DC
MOTOR DC MOTOR STEPPER
Gerakan Searah CW atau CCW Gerakan bisa 2 arah CW dan CCW
Kumparan pada rotor Kumparan pada stator
Magnet pada stator Magnet pada rotor
Langkah kontinu Langkah per-step
Susah diatur Mudah diatur
Arus listrik biasa Arus listrik berupa pulsa-pulsa
Memiliki nilai delay yang besar Memiliki nilai delay yang kecil
Torsi kecil Torsi besar
Keunggulan Motor Stepper :
a. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah
diatur.
b. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.
c. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.
d. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 61
Rangkaian kumparan motor stepper
GambarM2.2.2.3.12: Rangkaian Kumparan Motor Stepper
Tabel M2.2.2.3.1 : Beda Motor Stepper dengan Motor DC
MOTOR DC MOTOR STEPPER
Gerakan Searah CW atau CCW Gerakan bisa 2 arah CW dan CCW
Kumparan pada rotor Kumparan pada stator
Magnet pada stator Magnet pada rotor
Langkah kontinu Langkah per-step
Susah diatur Mudah diatur
Arus listrik biasa Arus listrik berupa pulsa-pulsa
Memiliki nilai delay yang besar Memiliki nilai delay yang kecil
Torsi kecil Torsi besar
Keunggulan Motor Stepper :
a. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah
diatur.
b. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.
c. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.
d. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 62
e. Sangat realibel karena tidak adanya sekat yang bersentuhan dengan rotor seperti
pada motor DC
f. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel
langsung ke porosnya
g. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang
luas.
Pada dasarnya terdapat 3 tipe motor stepper yaitu:
1. Motor stepper tipe Variable Reluctance (VR)
Bentuknya silinder dan pada semua unitnya memiliki gerigi yang memiliki
hubungan dengan kutub-kutub stator. Rotor tidak menggunakan magnet permanent.
Stator terlilit oleh lilitan sehingga pada saat teraliri arus, stator akan menghasilkan
kutub magnet. Jumlah gerigi pada rotor akan menentukan step motor. Sudut langkah
motor stepper bervariasi yaitu sampai dengan 300. Motor stepper memiliki torsi yang
kecil. Sering ditemukan pada printer dan instrumen-instrumen pabrik yang ringan
yang tidak membutuhkan torsi yang besar.
Gambar M2.2.2.3.13: Motor Stepper Tipe Variable Reluctance
Motor mempunyai 3 pasang kutub stator (A, B, C) yang diset terpisah 15 derajat.
Arus dialirkan ke kutub A melalui lilitan motor yang menyebabkan tarikan magnetic
yang menyejajarkan gigi rotor kekutub A. Jika kita memberi energi kekutub B maka
akan menyebabkan rotor berputar 15 derajat sejajar kutub B. Proses ini akan berlanjut
kekutub C dan kembali kekutub A searah dengan jarum jam.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 63
2. Motor stepper tipe Permanent Magnet (PM)
Gambar M2.2.2.3.14: Motor Stepper Tipe Permanent Magnet
Rotor berupa magnet permanen. Biasanya memilki kecepatan rendah, alat
dengan torsi rendah dan sudut langkah besar, bisa 45 atau 90 derajat.
Gambar diatas merupakan magnet permanent sederhana 90 derajat motor
magnet permanent dengan empat phase (AD).
3. Motor stepper tipe Hybrid (HB)
Merupakan motor stepper yang memiliki kecepatan 1000step/detik namun
juga memiliki torsi yang cukup besar sehingga dapat dikatakan bahwa Hybrid
merupakan motor stepper kombinasi antara PM dan VR motor stepper. Motor hybrid
standar mempunyai 200 gigi rotor dan berputar pada 1,8 derajat sudut step. Karena
memperlihatkan torsi tinggi dan dinamis serta berputar dengan kecepatan yang tinggi
maka motor ini digunkan pada aplikasi yang sangat luas.
Gambar M2.2.2.3.15 : Motor Stepper Tipe Hybrid
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 64
Mode Putaran Motor Stepper
Ada beberapa cara untuk menggerakan motor stepper antara lainnya :
1. Full Step
Full Step adalah cara menggerakan motor stepper dengan mengaktifkan salah
satu coil pada motor stepper, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar
dibawah ini:
Tabel M2.2.2.3.2 : Langkah full step
2. Half Step
Half Step adalah cara menggerakan motor stepper sedemikian rupa sehingga
pergerakkan motorlebih halus, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar
dibawah ini:
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 65
Tabel M2.2.2.3.3 : Langkah Half step
Dinamo atau gerakan poros yang ditentukan kontinu motor stepper atau gerakan
pertahap, perbedaan dri keduanya terletak pada daya.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 66
Pola pemberian daya stator yang umum dipakai dikelompokkan menjadi tiga.
Pembagian tersebut berdasarkan mode switching, yaitu cara yang digunakan untuk
menggerakkan motor stepper, yaitu :
1. Mode switching A
GambarM2.2.2.3.16: Mode switching A
Pada mode switching A untuk memutar Rotor searah jarum jam dan step putar
sebesar 90° untuk mendapatkan putaran diatas yang berlawanan dengan arah jarum
jam, maka tegangan positif dan negatif dan daya harus dipindahkan.
TabelM2.2.2.3.4 :Mode Switching A
StepCW CCW
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
1 1 0 0 0 1 0 0 0
2 0 1 0 0 0 0 0 1
3 0 0 1 0 0 0 1 0
4 0 0 0 1 0 1 0 0
2. Mode Switching B
Gambar M2.2.2.3.17: Mode Switching B
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 67
Putaran motor yang dihasilkan adalah 90° perbedaan dengan sudut switching A
adalah pada cara eksispansi pada terminal dan rotor stepper tersebut, dimana pada
mode switching B eksispansinya dialirkan sekaligus pada 2 daya.
Tabel M2.2.2.3.5 :Mode Switching B
StepCW CCW
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
1 1 1 0 0 1 0 0 1
2 0 1 1 0 0 0 1 1
3 0 0 1 1 0 1 1 0
4 1 0 0 1 1 1 0 0
3. Mode Switching C
Gambar berikut adalah mode switching C dengan putaran sebesar 45°
GambarM2.2.2.3.18: mode switching C
Tabel M2.2.2.3.6: Mode Switching C
StepCW CCW
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
1 1 0 0 0 1 0 0 0
2 1 1 0 0 1 0 0 1
3 0 1 0 0 0 0 0 1
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 68
4 0 1 1 0 0 0 0 1
5 0 0 1 0 0 0 1 0
6 0 0 1 1 0 1 1 0
7 0 0 0 1 0 1 0 0
8 1 0 0 1 1 1 0 0
Proses switching untuk model pengendalian motor stepper adalah mode switching B
yang diatur dengan program. Pola bit switching motor stepper dapat dilihat dalam
tabel dibawah ini.
TabelM2.2.2.3.7: Pola yang dipakai untuk modul yaitu switching B
StepCCW CW
T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4
1 1 1 0 0 1 0 1 1
2 0 1 1 0 0 0 1 1
3 0 0 1 1 0 1 1 0
4 1 0 0 1 1 1 0 0
CW = Searah jarum jam
CCW = Berlawanan arah jarum jam
T1-T4 = Terminal
Krakteristik motor stepper dapat dilihat pada grafik berikut:
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 69
GambarM2.2.2.3.19: Krakteristik Motor Stepper
Keterangan :
1. Pul-out Torque adalah Torsi maksimum yang bekerja pada saat motor sedang
bergerak.
2. Pul-in Torque adalah Torsi maksimum yang bekerja pada saat motor akan mulai
bergerak.
3. Maks Pul-out Speed adalah Kecepatan maksimum pada motor stepper ketika
sedang bekerja.
4. Pul-in Speed adalah Kecepatan maksimum motor stepper pada saat akan
bergerak.
5. Slew Range adalah Range antara pul-in speed dan pul-out speed.
6. Holding torque adalah sudut tahanan torsi maksimum pada motor stepper.
Sistem Pengendalian Motor Stepper
a. Generator pembangkit pulsa yang dapat berupa suatu unit perangkat keras
(Hardware) atau berupa program dalam suatu komputer .
b. Rangkaian logika untuk penggerak (logic diver).
c. Penguat daya
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 70
Prinsip Operasional Motor Stepper
Input motor stepper adalah berupa suatu rangkaian pulsa ( trans of pulsa ) dan
menghasilkan output berupa.
a. Putaran poros sebesar sudut tertentu dari posisi awalnya baik dalam arah jarum
jam atau berlawanan arah jarum jam.
b. Putaran poros dengan kecepatan tertentu dalam arah jarum jam maupun
berlawanan arah jarum jam.
Control D
Setting (A/l) = CW / CCW
Fungsi CW = (Searah jarum jam) berlogika “ > “ (hight)
CCW = (Berlawanan arah jarum jam) logik “ 0 “ ( low)
Aplikasi Motor Stepper
Motor Stepper banyak digunakan pada:
a. Printer integret = pada penggerak print heat
b. Recorder = pada pemutar
c. Plotter = pada penggerak pen ploter
d. Fotocopy = pada paper sheet
e. Alroji = pada penggerak jarum jam
f. Hardisc = pada pemutar hardisc
g. Scaner = pada lampu
D.Motor Servo
Berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo adalah sebuah
motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan
kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari
sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer
berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari
sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 71
dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan pulsa 1.5 mS pada periode selebar 2
mS maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar
pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin
kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan
dengan jarum jam.
Gambar M2.2.2.3.20:Teknik PWM untuk mengatur sudut motor servo
Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak
kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa
keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu.
Gambar M2.2.2.3.21 :Pin Out kabel Motor Servo
Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian-
bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 72
2.2.4APLIKASI MOTOR-MOTOR LISTRIK
Motor AC
- Dibidang industri seperti :
Pompa
Blower
Konveyor
Kompresor
- Di perumahan :
Mesin cuci
Kipas angin dan peralatan rumah tangga lainnya yang
menggunakan motor AC.
Motor DC
- Pada mainan anak2 (mobil-mobilan dan sebagainya yang
menggunakan motor DC)
- Komputer ,laptop dan peralatan elektronika lain yang hanya
memerlukan arus DC
Motor Stepper
- Printer integret = pada penggerak print heat
- Recorder = pada pemutar
- Plotter = pada penggerak pen ploter
- Fotocopy = pada paper sheet
- Alroji = pada penggerak jarum jam
- Hardisc = pada pemutar hardisc
- Scaner = pada lampu
Motor Servo
- Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan
atau bagian-bagian lain.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 73
2.2.5Rangkaian Driver Motor
-Misalnya pada MotorListrik
Gambar M2.2.2.5.1 :Rangkaian sederhana motor Stepper
Gambar M2.2.2.5.2 :Rangkaian Kontrol Pada Varibel Reluctance MotorStepper
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 74
Gambar M2.2.2.5.3 :Kontrol Pada Unipolar Permanent Magnet Motor
2.2.6 Karakteristik Masing-Masing Motor Listrik
- Motor AC
Motor arus bolak-balik
memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan"rotor"
cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah,
- Motor DC
Motor arus searah
memiliki bagian dasar listrik: "kutub medan"
,"dinamo",dan”commutator”.
penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran
kecepatan yang luas
- Motor Stepper
Pengaturan putaran lebih mudah
Motor memberikan torsi penuh ketika mulai bergerak.
Posisi dan pergerakan dapat ditentukan secara presisi.
Memiliki respon yang sangat baik.
Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat
dikopel langsung ke porosnya.
Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada
range yang luas.
Pull in torque Torsi maksimum untuk memulai kerja motor
Pull out torque Torsi maksimum saat motor sedang bekerja
Pull in speed Rate maksimum untuk memulai kerja motor
Max pull out speed Rate maksimum saat motor sedang bekerja
Slew range Range antara pull in dan pull out saat
keadaan maksimum
Phase Phase magnet motor stepper
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 75
Holding Torque Tahanan torsi
- Motor Servo
motor dengan sistem closed feedback
terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan
rangkaian kontrol.
Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 76
2.3 METODOLOGI PERCOBAAN
2.3.1 Skema Alat
Gambar M2.2.3.1.1 Skema alat
2.3.1 Prosedur Percobaan
1. Fenomena Motor AC
Siapkan Motor AC
Sambungkan ke sumber 220V
Amati dan analisa
2. Fenomena Motor Stepper
Siapkan Alat dan Bahan
Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer
Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Stepper
Sambungkan Arduino ke driver motor Stepper
Amatidan Analisa
3. Fenomena Motor Servo
Siapkan Alat dan Bahan
Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 76
2.3 METODOLOGI PERCOBAAN
2.3.1 Skema Alat
Gambar M2.2.3.1.1 Skema alat
2.3.1 Prosedur Percobaan
1. Fenomena Motor AC
Siapkan Motor AC
Sambungkan ke sumber 220V
Amati dan analisa
2. Fenomena Motor Stepper
Siapkan Alat dan Bahan
Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer
Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Stepper
Sambungkan Arduino ke driver motor Stepper
Amatidan Analisa
3. Fenomena Motor Servo
Siapkan Alat dan Bahan
Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 76
2.3 METODOLOGI PERCOBAAN
2.3.1 Skema Alat
Gambar M2.2.3.1.1 Skema alat
2.3.1 Prosedur Percobaan
1. Fenomena Motor AC
Siapkan Motor AC
Sambungkan ke sumber 220V
Amati dan analisa
2. Fenomena Motor Stepper
Siapkan Alat dan Bahan
Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer
Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Stepper
Sambungkan Arduino ke driver motor Stepper
Amatidan Analisa
3. Fenomena Motor Servo
Siapkan Alat dan Bahan
Sambungkan Arduino UNO ke laptop/computer
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 77
Buka program Arduino IDE dan pilih ex.Servo
Sambungkan Arduino kedriver motor Servo
Amati dan Analisa
4. Fenomena MotorDC
Siapkan Alat dan Bahan
Ambil kaki pada Motor DC dan sambungkan ke Power Supply
Amati dan Analisa
Balik kaki Motor DC dan sambungkan ke Power Supply
Amati dan Analisa
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 78
2.4 PENGAMATAN DAN ANALISA
2.4.1 Pengamatan
Gambar M2.2.4.1.1 :Aplikasi Arduino UNO
Gambar M2.2.4.1.2 :Beberapa macam motor listrik yang diamati
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 79
Gambar M2.2.4.1.3:Power Supply dan beberapa rangkaian Motor listrik
2.4.2 Analisa
Pada praktikum mengenai motor –motorlistrik kali ini menguji tiga
motor.Diantaranya motor AC,motor DC dan motor Stepper.
Seperti yang telah dipraktikumkan,diperoleh hasil bahwa motor AC
membutuhkan torsi yang besar untuk bergerak.Sedangkan motor DC membutuhkan
torsi yang kecil untuk menghasilkan gerak sementara itu motor stepper termasuk
kedalam jenis motor DC jadi torsi yang dibutuhkan sama dengan motor DC.
Walaupun torsi yang dibutuhkan besar untuk menggerakkan motor AC tapi putaran
yang dihasilkan lebih lambat dibandingkan motor DC. Hal itu dikarenakan motor AC
berukuran lebih besar dan lebih berat dibandingkan motor DC yang jauh lebih kecil.
Oleh sebab itu, motor AC banyak digunakan pada daerah industri karena dapat
menggerakkan peralatan yang lebih berat.
Jika dibandingkan antara teori dan hasil praktikum yang telah diperoleh oleh
praktikan.Maka untuk motor AC ,DC maupun Stepper sesuai hasilnya antara yang
dipraktikumkan dengan teori yang telah ada.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 80
2.5 PENUTUP
2.5.1 Kesimpulan
Motor listrik utama terdiri atas Motor AC dan DC,dimana AC terdiri atas
motor sinkron dan induksi(satu fasa & tiga fasa).Sedangkan DC terdiri atas
separately excited dan self excited (shunt,seri & compound)
Prinsip kerja motor-motor listrik dasarnya adalah memanfaatkan arus listrik
yang mengaliri medan magnet.
Aplikasinya dapat kita temukan dalam skala Industri besar dan hingga
perumahan.
Motor AC membutuhkan torsi yang besar , sedangkan motor DC dengan torsi
yang kecil.
Hasil praktikum dapat ddikatakan sesuai dengan teori.
2.5.2 Saran
1. Praktikan Seharusnya memahami prosedur pengerjaan sebelum memulai
praktikum.
2. Usahakan Teliti saat melakukan pengamatan dan perhitungan
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 81
Lampiran
TUGAS TAMBAHAN
1. Rangkaian driver motor Stepper
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 82
2. Apa itu PWM ?
Pulse width modulasi (PWM) adalah teknik yang ampuh untuk mengontrol
sirkuit analog dengan output digital prosesor. PWM digunakan dalam
berbagai aplikasi, mulai dari pengukuran dan komunikasi untuk mengontrol
kekuasaan dan konversi.Singkatnya, PWM adalah cara pengkodean digital
tingkat sinyal analog.
M3
OPERATIONAL AMPLIFIER
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 83
MODUL 3
OPERATIONAL AMPLIFIER
3.1 TUJUAN
1. Mempelajari penggunaan operational amplifier
2. Memahami karakteristik dari operational amplifier
3. Memahami jenis-jenis operational amplifier
4. Menghitung basarnya penguatan (gain) pada Op-amp
3.2 TEORI DASAR
3.2.1Pengertian Operational Amplifier
Operational amplifier sering disebut dengan sebutan Op amp, merupakan
komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik
berdaya rendah (low power).Secara umum fungsi operational amplifier adalah
untuk memperkuat sinyal listrik yang lemah. Besar penguatan disebut gain
(faktor penguat).
OP-AMP secara skematik dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar M3.2.1.1 Skematik Amplifier
Dua input koneksi satu daya pada Op-Amp tidak selalu digambarkan dalam
Op-Amp diagram, namun harus diasukkan dalam rangkaian sebenarnya. Berikut
gambar IC Op-Amp 741 :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 84
Gambar M3.2.1.2LM 741
Rangkaian Op-Amp ini dikemas dalam bentuk dual in package (DIP). DIP
memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah
yang benar dari rangkaian. Pada begian atas DIP biasanya tercetak nomor standar
IC. Perhatikan bahawa penomoran pin dilakukan berlawanan arah jarum jam,
dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan / strip.
Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output,
satu pin NC (no connection), dan dua pin offset nul. Pin offset nul memungkinkan
kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal didalam IC untuk
memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol.
1. Diagram OP-AMP
Didalam diagram Op-Amp terdiri dari beberapa bagian, yang pertama
adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (Gain), selanjutnya ada
rangkaian penggeser ( level shifer ), kemudian penguat akhir yang biasanya
dibuaat dengan penguat push pull kelas B. Gambar berikut menunjukkan diagram
dari Op-Amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut :
V in Vout
Gambar M3.2.1.3Diagram Op-Amp
Penguat
Diferensial
Penguat
( Gain )
Level
Shiver
Penguat
akhir
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 85
Saat ini terdapat banyak tipe-tipe Op-Amp dengan karakteristik yang
spesififik. Op-Amp standard tipe 741 dalam kemasan IC DIP 8 Pin sudah dibuat
sejak tahun 1960-an untuk tipe yang sama. Tiap pabrikan mengeluarkan seri IC
dengan instal atau nama yang yang berbeda, misalnya dikenal dengan MC1741
dari motorolla, LM741 buatan National semiconductor. Karakteristik Op-Amp
dapat berbeda dengan Op-Amp lain, tergantung pada teknologi pembuatan dan
desain IC nya.
2. Karakteristik Op-Amp
a.PenguatanOpen Loop
Op-Amp idealnya memiliki penguatan open loop( AOL) yang tak
terhingga. Namun pada prakteknya Op-Amp misal LM741, memiliki penguatan
yang terhingga kira-kia 100.000 kali.Sebenarnya dengan pengutan yang sebesar
ini, system penguatan Op-Amp menjadi tidak stabil. Input diferensial yang amat
kecil saja sudah dapat membuat outputnya menjadi saturasi.
b. Unity Gain frequency
Op-Amp ideal mestinya bisa bekerja pada frekuensi berapa saja, mulai dari
sinyal DC sampai pada frekuensi giga hertz. Parameter unity gain frequency
menjadi penting jika Op-Amp digunakan untuk aplikasi dengan frekuensi tertentu.
Parameter AOL biasanya adalah penguatan Op-Amp pada sinyal DC . Response
pada penguatan Op-Amp menurun seiring dengan menaiknya frekuensi sinyal
input. Op-Amp LM741 misalnya memiliki unity gain frekuensi sebesar 1 MHz.
Jika perlu merancang aplikasi pada frekuensi tinggi, maka pilihlan Op-Amp yang
memiliki unity gain frekuensi lebih tinggi.
c. Slew Rate
Dalam Op-Amp kadang ditambahkan beberapa kapasitor untuk mereduksi
noise. Namun kapasitor ini menimbulkan kerugian yang menyebabkan response
Op-Amp terhadap sinyal input menjadi lambat. Op-Amp ideal memiliki parameter
slew rate yang tak terhingga, sehingga jika input berupa sinyal kotak, maka
outputnya juga kotak. Tetapi karena ketidakidealan Op-Amp maka sinyal output
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 86
dapat berbentuk eksponensial. Contohnya : Op-Amp LM741 memiliki slew rate
sebesar 0,5 V/µs. Artinya perubahan output Op-Amp LM741 tidak bisa lebih
cepat dari 0,5 V dalam 1 µs.
d. Input bias current (Ib)
Kebanyakan OP-AMP pada bagian inputnya menggunakan transistor
bipolar, maka arus bias pada inputnya adalah kecil. Level amplitudonya tidak
lebih dari beberapa mikroAmpere.
e. Supply voltage range ( Us )
Tegangan sumber untuk OP-AMP mempunyai range minimum dan
aksimum yaitu untuk OP-AMP yang banyak beredar dilapangan / dipasaran
sekitar ± 3 V sampai ± 15 V.
f. Input Voltage Range ( Ui max )
Range tegangan input maksimum sekitar 1 Volt atau 2 Volt atau lebih
dibawah dari tegangan sumber Us.
g. Output Voltge range ( Uo max )
Tegangan output maksimum mempunyai range antara 1 Volt atau 2 Voltlebih dibawahnya tegangan sumber ( supply voltage ) Us dibawahnya tegangansumber ( supply voltage ) Us. Tegangan output ini biasanya tergantung tegangansaturasi OP-AMP.
h. Differensial input offset voltage ( Uio )
Pada kondisi ideal output akan sama dengan nol bila kedua terminal
inputnya digraund-kan. Namun pada kenyataannya semua piranti OPAMP tidak
ada yang sempurna, dan biasanya terjadi ketidakseimbangan pada kedua terminal
inputnya sekitar beberapa millivolt. Tetapi jika input ini dibiarkan untuk
dikuatkan dengan OP-AMP dengan model closed loop , maka tegangan output
bisa melebihi saturasinya. Karena itu biasanya setiap OP-AMP pada bagian luar
dilengkapi dengan rangkaian offset tegangan nol ( zero offset voltage ).
i. Common mode rejection ratio( CMRR )
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 87
Secara ideal OP-AMP menghasilkan output yang proporsional dengan /
terhadap beda kedua terminal input, dan menghasilkan output sama dengan nol
jika sinyal kedua input simultan yang biasa disebut Common mode. Secara praktik
sinyal Common mode tidak diberikan pada inputnya dan dikeluarkan pada
outputnya. Sinyal CMRR ( Common Mode Rejection Ratio ) selalu diekspresikan
dengan rasio dari penguatan sinyal beda OP-AMP dengan harga sebesar 90 dB.
j. Transition frequency( fT )
Secara umum OP-AMP pada frekuensi rendah mempunyai penguatan
tegangan sekitar 100 dB.Kebanyakan OP-AMP mempunyai frekuensi transisi fT
setiap 1 MHZ dan penguatan pada harga sebesar 90 dB.
3.2.2Jenis – jenis Amplifier
a. Inverting Amplifier
Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang di tunjukkan
pada gambar berikut :
Gambar M3.3.2.1 inverting amplifier
Sinyal masukannya dibuat melalui input inverting, seperti yang tersirat
pada namanya, kita tentu telah menduga bahwa fase keluaran dari penguat
inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini umpan
balik negative dibangun melalui resistor Ri.
Input non inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau V+ =
0. Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari
sinyal masukan terhadap ground, Karena input inverting (-) pada rangkaian ini
diketahui adalah nol, maka impedansi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = Ri.
Berikut rumus dari inveting amplifier:
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 88
= −b. Non inverting Amplifier
Prinsip utama rangkaian penguat non inverting adalah seperti yang di perlihatkan
pada gaambar berikut :
Gambar M3.3.2.2Non inverting amplifier
Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non inverting.
Dengan demikian tegangaan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan
tegangan inputnya. Untuk menganalisa rangkaian penguat Op-Amp non inverting
caranya sama seperti menganalisa rangkaian inverting.
Impedansi untuk rangkaian Op-Amp non inverting adalah impedansi dari
input non inverting Op-Amp tersebut. Contohnya LM741 diketahui memiliki
impedansi input Zin = 108 to 1012 Ohm.
Berikut rumus Non inverting Amplifier :
= +c. Summing inverting(Penjumlah)
Rangkaian penjumlah atau rangkaian adder adalah rangkaian penjumlah
yang dasar rangkaiannya adalah rangkaian inverting amplifier dan hasil outputnya
adalah dikalikan dengan penguatan seperti pada rangkaian inverting. Pada
dasarnya nilai outputnya adalah jumlah dari penguatan masing masing dari
inverting, seperti :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 89
Bila Rf = Ra = Rb = Rc, maka persamaan menjadi :
Tahanan Rom gunanya adalah untuk meletak titik nol supaya tepat,
terkadang tanpa Rom sudah cukup stabil.Maka rangkaian ada yang tanpa Rom
juga baik hasilnya. Rangkaian penjumlah dengan menggunakan noninverting
sangat suah dilakukan karena tegangan yang diparalel akan menjadi tegangan
terkecil yang ada., sehingga susah terjadi proses penjumlahan.
Gambar M3.3.2.3Rangkaian Penjumlahan dengan Hasil Negatif.
d. Substractor / Pengurang
Rangkaian pengurang ini berasal dari rangkaian inverting dengan
memanfaatkan masukan non-inverting, sehingga persamaannya menjadi sedikit
ada perubahan. Rangkaian ini bisa terdiri 3 macam yaitu :
a. Rangkaian dengan 1 op-amp
b. Rangkaian dengan 2 op-amp
c. Rangkaian dengan 3 op-amp
Rangkaian pengurang dengan 1 op-amp ini memanfaatkan kaki inverting
dan kaki noninverting.Supaya benar benar terjadi pengurangan maka nilai dibuat
seragam seperti gambar. Rumusnya adalah:
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 90
GambarM3.3.2.4 Rangkaian Pengurang dengan 1 Op-Amp.
Rangkaian pengurang dengan 2 op-amp tidak jauh berbeda dengan satu
opamp, yaitu salah satu input dikuatkan dulu kemudian dimasukkan ke rangkaian
pengurang, seperti gambar dibawah ini. Perhitungan rumus yang terjadi pada titik
Vz adalah :
Bila Rf=Ri maka persamaannyaakan menjadi :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 91
Gambar M3.3.2.5Rangkaian Pengurang dengan 2 Op-Amp
Rangkaian pengurang dengan 3 op-amp sangat lah beda dengan yang
lainnya. Ada 3macam proses yang terjadi disini seperti pada gambar dibawah ini.
GambarM3.3.2.6Rangkaian Pengurang dengan 3 Op-Amp
e. Differensiator
Rangkaian differensiator adalah rangkaian aplikasi dari rumusan
matematika yang dapat dimainkan (dipengaruhi) dari kerja kapasitor.Rangkaian
nya seperti pada gambar dengan rangkaian sederhana dari differensiator. Untuk
mendapatkan rumus differensiator, urutannya adalah sebagai bagai berikut : iC = iB
+ iFdan selama nilai iB = 0,maka iC = iFselisih dari inverting input dan
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 92
noninverting input (v1 dan v2) adalah nol dan penguatan tegangannya sangat
besar, maka didapat persamaan pengisian kapasitor sebagai berikut :
Gambar 3.3.2.7Rangkaian Diferensiator Op-Am
3.2.3Berikut adalah salah satu contoh dari jenis-jenis Op-Amp
Vin
Vout
Rf Ri
Dengan gambar di atas rangcanglah sebuah non-inverting amplifier jika
diketahui Vin = 1,2 mV dan Ri = 30Ω. Sumber tegangan ± 15 V. Tentukan harga
tegangan keluaran (Vout) saat :
a. Penguatan/gain (G) = 4 kali
b. Resistor feedback (Rf) = 120Ω
Maka untuk:
(a). = 4
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 93
dimana Vin = 1,2 mV
Vin = 0.0012 V
Vout = Vin x 4 kali
= 0,0012 x 4 kali
= 0.0048 kali
(b). = 1 +
Vout = (1 + ) Vin
= (1 + ) 0,0012
= (1 + 4) 0,0012
= 0,006 V
3.2.4 Contoh aplikasi operational amplifier dalam kehidupan sehari-hari.
Contoh aplikasi Op-Amp yagn paling sering atau paling banyak digunakan
dalam kehiupan sehari-hari adalah rangkaian inverter, non-inverter, integrator dan
differensiator.
Berikut contoh lain aplikasi Op-Amp :
1. Komparator (pembanding)
Komparator (pembanding) merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan
bati simpal terbuka (bahasa Inggris: open-loop gain) penguat operasional yang
sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan
semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional
lainnya dan umum disebut juga dengan komparator (bahasa Inggris:
comparator).
Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah
keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.
2. Penguat pembalik
Sebuah penguat pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk
membalik dan menguatkan sebuah tegangan. Resistor Rf melewatkan sebagian
sinyal keluaran kembali ke masukan. Karena keluaran taksefase sebesar 180°,
maka nilai keluaran tersebut secara efektif mengurangi besar masukan. Ini
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 94
mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik
negatif.
3. Penguat non-pembalik
Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum
bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan
pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai.
4. Penguat diferensial
Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang
telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi
yaitu sebesar R1.
3.3 METODOLOGI
3.3.1 Skema Alat
Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier
3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier
1. Buat rangkaian seperti gambar 1.
2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, Ri = 10Ω
3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya
4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin)
5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω,
Ri = 30Ω.
Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian InvertingAmplifier
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 94
mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik
negatif.
3. Penguat non-pembalik
Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum
bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan
pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai.
4. Penguat diferensial
Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang
telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi
yaitu sebesar R1.
3.3 METODOLOGI
3.3.1 Skema Alat
Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier
3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier
1. Buat rangkaian seperti gambar 1.
2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, Ri = 10Ω
3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya
4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin)
5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω,
Ri = 30Ω.
Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian InvertingAmplifier
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 94
mengurangi bati keseluruhan dari penguat dan disebut dengan umpan balik
negatif.
3. Penguat non-pembalik
Dengan demikian, penguat non-pembalik memiliki bati minimum
bernilai 1. Karena tegangan sinyal masukan terhubung langsung dengan masukan
pada penguat operasional maka impedansi masukan bernilai.
4. Penguat diferensial
Penguat diferensial digunakan untuk mencari selisih dari dua tegangan yang
telah dikalikan dengan konstanta tertentu yang ditentukan oleh nilai resistansi
yaitu sebesar R1.
3.3 METODOLOGI
3.3.1 Skema Alat
Gambar M3.3.3.1.1 Operational Amplifier
3.3.2 Percobaaan Inverting Amplifier
1. Buat rangkaian seperti gambar 1.
2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, Ri = 10Ω
3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya
4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin)
5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω,
Ri = 30Ω.
Gambar M3.3.3.2.1 Rangkaian InvertingAmplifier
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 95
TabelM3.3.3.2.1Percobaaan Inverting Amplifier
3.3.3 Percobaan Non-Inverting Amplifier
1. Buat rangkaian seperti gambar 1.
2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, Ri = 10Ω
3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya
4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin)
5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri = 20Ω,
Ri = 30Ω.
Gambar M3.3.3.3.1 Rangkaian Non Inverting Amplifier
TabelM3.3.3.3.1 Percobaan Non-Inverting Amplifier
Ω ΩVi/o Gain
Vout/VinPhasa
output Input
10.000
10 Ω
5 Ω
3,3 Ω
2,5 Ω
20 Ω
30 Ω
Ω ΩVi/o Gain
Vout/VinPhasa
output input
10.000
10K
5K
3,3K
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 96
3.3.4 Percobaan Summing amplifier
1. Buat rangkaian seperti gambar 1.
2. Berikan V1=10 mV dengan frekuensi 100 Hz, Rf = 10Ω, R1 = R2 = R3
= 10Ω
3. Lihat Vo pada oscilloscope, catat nilainya
4. Hitung dan catat besarmya penguatan (Vout/Vin)
5. Ulangi langkah 2 dan 3 dengan Ri =5Ω, Ri = 3,3Ω, Ri = 2,5Ω, Ri =
20Ω, Ri = 30Ω.
Gambar M3.3.3.4.1 Rangkaian Summing Amplifier
3.4 DATA DAN PEMBAHASAN
3.4.1 Perhitungan
a. Inverting Amplifier
Dik : Vin = 10 mV = 0,01 V
Ri = 10Ω
Rf = 5Ω, Rf = 3,3Ω, Rf = 2,5Ω, Rf = 20Ω, Rf = 30Ω
Dit : Vout
2,5K
20K
30K
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 97
=−Vout =− Vins
= − ΩΩ x 0,01
=−(0,5) x 0,01
=− 0,005 V
Tabel M3.3.4.1.1 Perhitungan Inverting Amplifier
b. Non-inverting amplifier
Dik : Vin = 10 mV = 0,01 V
Ri = 10Ω
Rf = 5Ω, Rf = 3,3Ω, Rf = 2,5Ω, Rf = 20Ω, Rf = 30Ω
Dit : Vout
=1 +Vout = 1 + x Vin
= 1 + ΩΩx 0,01 V
= 0,6 x 0,01 V
Ω ΩVi/o Gain
Vout/VinOutput Input
10 Ω
5 Ω - 0,005 V 0,01 V - 0,5 V
3,3 Ω - 0,0033 V 0,01 V - 0,33 V
2,5 Ω - 0,0025 V 0,01 V - 0,25 V
20 Ω - 0,02 V 0,01 V - 2 V
30 Ω - 0,03 V 0,01 V - 3 V
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 98
= 0,006 V
Tabel M3.3.4.1.2 Perhitungan Non Inverting Amplifier
c. Summing Amplifier
Diketahui : Vin = - 2 mV
Ri = 10 Ω R1 = R2 = R3 = Ri
Rf = 20 Ω
Jawab :
Vout = −(2 + 2 2 + 2 3 +⋯+ 2 ) . .= −(2 1 + 2 1 + 2 1 + 2 ) .( ).= - (8 + 4 + 2 + 1) – 0,5
= 7,5 mV
Vlsb =−(2 1) .( ).= 0,5 mV
Vmsb = −(2 1) .( ).= 4 mV
Vfs = 7,5 mV
Vmax = (2 − 1 )= 7,5 mV
Ω ΩVi/o Gain
Vout/VinOutput Input
10 Ω
5Ω 0,006 V 0,01 V 0,6 V
3,3 Ω 0,0043 V 0,01 V 0,43 V
2,5Ω 0,0035 V 0,01 V 0,35 V
20Ω 0,021 V 0,01 V 2,1 V
30Ω 0,031 V 0,01 V 3,1V
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 99
3.5 PENUTUP
3.5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut:
1. Op-Amp berguna sebagai penguat suatu tegangan.
2. Op-Amp banyak digunakan dalam elektronika yang berdaya rendah.
3. Pada Op-Amp ini kita dapat menghitung besar penguatan dari
tegangan.
4. Op-Amp terdiri dari beberapa jenis yang paling sering digunakan
a. Inverting amplifier
b. Non-inverting amplifier
c. Summing amplifier
3.5.2 Saran
Adapun saran yang harus diperhatikan oleh praktikan adalah sebagai
berikut:
1. Praktikan harus mematuhi peraturan yang ada pada laboratorium
mekatonika dan otomasi produksi.
2. Praktikan harus memahami materi yang akan diujikan.
3. Praktikan harus bertanya pada asisten apabila ada yang kurang
paham tentang materi yang diujikan.
M4
MIKROKONTROLER DAN INTERFACE
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 100
MODUL 4
MIKROKONTROLER DAN INTERFACE
4.1 Tujuan
1. Mengetahui prinsip kerja dari mikrokontroler
2. Mengetahui jenis-jenis mikrokontroler
3.Memahami tentang rangkaian sistem minimum suatu mikrokontroler
4. Dapat mambuat sebuah aplikasi sederhana dengan mikrokontroler
5. Memahami tentang interface serta pengaplikasiannya.
4.2 Teori Dasar
4.2.1 Defenisi Mikrokontroller
Mikrokontroller adalah piranti elektronikberupa IC ( Integrated Circuit)
yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu
urutan instruksi(program) yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus.
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah
chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil
RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.
Mikrokontroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan
secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote kontrol, mesin kantor,
peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran,
biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan
mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran
mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih
ekonomis.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 101
Gambar M4.4.2.1 Mikrokontroller
4.2.2 Jenis-Jenis Dan Bagian-Bagian Mikrokontroller
4.2.2.1 Jenis-Jenis Mikrokontroller
Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini
didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada
mikrokontroler tersebut.
Pembagian itu yaitu:
1. RISC
merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer.
Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.
Contohnya : AVR (Alv and Vegard’s Risc),
Mikrokontroler AVR (Alv and Vegard’s Risc prosessor)
Merupakan mikrokontroler dengan arsitektur modern atau
jenismikrokontroler yang paling sering dipakai bidang elektronika dan
instrumentasi.
Terdapat 3 macam mikrokontroler AVR, yaitu :
- Tiny AVR
- AVR atau Classic AVR
- Mega AVR
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 102
Perbedaan jenis-jenis tersebut terletak dari fasilitas, atau lebih dikenal
dengan fitur-fiturnya. Jenis Tiny AVR merupakan mikrokontroler dengan
jumlah pin yang terbatas dan sekaligus fitur-fiturnya juga terbatas dibandingkan
yang Mega AVR. Semua mikrokontroler AVR memiliki set instruksi
(assembly) dan organisasi memori yang sama.
Mikrokontroler AVR Prosessor merupakan mikrokontroler RISC 8 bit.
Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus
clock. Adapun bentuk fisik mikrokontroler tersebut dapat dilihat pada gambar
di bawah ini:
Gambar M4.4.2.2Mikrokontroler AVR ATmega
2. CISC
Kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Instruksi bisa
dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya. Contohnya : MCS51.
3. Mikrokontroler PIC
Mikrokontroler PIC adalah salah satu jenis mikrokontroler yang diproduksi
oleh microchip untuk mengontrol alat disekeliling, sehingga mengurangi beban
CPU utama PIC 18F452 yang memiliki fungsi kalkulasi dan memori serta
dikendalikan oleh software.
PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang
dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi
Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. Frekuensi kerja
maksimum clock untuk mikrokontroler PIC adalah sekitar 20 MHz dan
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 103
kapasitas memori untuk mengisikan program adalah sekitar 1 k sampai dengan
4 k. Frekuensi clock dapat menentukan kecepatan membaca suatu program dan
sebuah instruksi dieksekusi atau dijalankan. Bentuk fisik dapat dilihat pada
gambar di bawah ini:
Gambar M4.4.2.3 Bentuk fisik mikrokontroler PIC 18F452
4. Mikrokontroler ATMEL atau MCS-51
Mikrokontroler MCS-51 adalah mikrokontroler yang paling populer saat
ini. Keluarga ini diawali oleh intel yang mengenalkan IC Mikrokontroler type
8051 pada awal tahun 1980-an. Banyak pabrik IC besar lain ikut
memproduksinya karena termasuk sederhana dan harganya murah sehingga
banyak digemari. Sampai kini lebih 100 macam mikrokontroler turunan 8051
sehingga terbentuklah sebuah keluarga besar mikrokontroler dan biasa disebut
sebagai MCS-51.
Rangkaian Sistem Minimum Atmel 89S51 atau sistim mikrokontroler
adalah rangkaian elektronik minimum yang diperlukan untuk beroperasinya IC
mikrokontroler. Sismin ini kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain
untuk menjalankan fungsi tertentu. Suatu sismin bisa saja ditambahkan dengan
rangkaian pelengkap lainnya sehingga menjadi suatu sistem yang lebih lengkap
dan memiliki fungsi lebih banyak.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 104
Untuk membuat rangkaian sismin Atmel 89S diperlukan beberapakomponen yaitu:- IC mikrokontroler AT89S
- 1 XTAL 12 MHz atau 11.0592 MHz
- 2 kapasitor kertas 33 pF
- 1 kapasitor elektrolit 10 uF
- 1 resistor 10 Kohm
Selain itu tentunya diperlukan power suply yang bisa memberikan
tegangan 5V DC. Adapun bentuk fisik mikrokontroler tersebut dapat dilihat
pada gambar di bawah ini:
Gambar M4.4.2.4IC Mikrokontroler ATMEL
4.2.2.2 Bagian-Bagian Mikrokontroller
Bagian-bagian yang ada dalam mikrokontroller:
1. MemoriMemori adalah bagian microcontroller untuk menyimpan program dan
data. Ada 3 bagian utama sebuah memori yaitu alamat, data dan control baca
atau tulis (R/W).
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 105
Jenis memori antara lain :
a. RAM (Random Access Memory) : CPU bisa menulis/menyimpan dan
membaca kedalam memori ini , memori akan hilang jika power supply
dihilangkan.
Gambar M4.4.2.5 RAM
b. ROM(Read-Only Memory) : memori yang hanya bisa ditulis sekali saja dan
selanjutnya hanya bisa dibaca. Data tidak hilang jika power supply
dihilangkan.
Gambar M4.4.2.6ROM
c. EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory) : CPU bisa
menulis/menyimpan dan membaca kedalam memori, memori tidak hilang
jika power supply dihilangkan.Cara penulisan dengan cara tertentu/dengan
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 106
alat programmer, cara menghapus data dengan disinari cahaya ultra violet
atau bisa juga dengan sinar matahari beberapa menit.
Gambar M4.4.2.7 EPROM
2. Register
Mcu dalam memproses data memori , ia akan mengambil data di memori
dan menyimpan kedalam register didalam CPU setelah diproses hasil akan
dikirim kembali ke memori. Register di cpu biasanya terdiri dari 2 jenis yaitu
Akumulator dan index register.
Accumulators digunakan dlm perhitungan arithmetic operations, like
addition, subtraction, or performing logical and bit operations .Index registers
digunakan menujuk alamat data di memori.
3. Central Processing Unit /CPU
CPU adalah bagian utama sebuah microcontroller. Dialah yang
melaksanakan (mengeksekusi) program yang ada di memori dalam
melaksanakan tugasnya. Ia dibantu beberapa memori internal di dalam cpu
yang disebut register.
Dalam melakukan berbagai operasi perhitungan data yang ada di memori,
cpu mengambil data di memori dan menyimpan di register agar lebih efisien.
Misal operasi penjumlahan data di 2 lokasi memori lokasi data dilokasi
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 107
memori1 disimpan di register 1 data kedua dari lokasi memori disimpan di
register 2 hasilnya disimpan di register 3.
Gambar M4.4.2.8 CPU
4. Bus/jalur
Bus adalah nama untuk group koneksi-koneksi. Ada 2 jenis bus : bus data
dan bus alamat. Jalur data terdiri dari 8 bit,16 bit,32 bit tapi untuk
microcontroller yang kita pelajari terdiri dari 8 bit data (1byte) dan jalur alamat
jumlahnya variatif tergantung jenis microcontroller, jumlah jalur alamat
menunjukan banyaknya lokasi memori yang bisa diakses. Jadi jika bus alamat
ada 16 bit (A0~A15) maka jumlah alamat yang bisa diakses sebanyak 216 =
65536 lokasi memori.
Gambar M4.4.2.9Skema kerja Bus
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 108
5. Input-output unit
Untuk berhubungan dengan dunia luar seperti dengan relay, LED, sensor,
switch dan lain-lain microcontroller menggunalkan input/output port, jenis
port ada 3 yaitu port untuk mengambil sinyal dari luar (disebut input port) , port
untuk mengeluarkan sinyal (output port) dan ada port yang bisa untuk input
maupun output pada kaki yang sama 1 kaki / bidirectional . Cara
menulis/membaca persis seperti menulis/membaca memori, cuma alamatnya
bisa nomor port/pin microcontroller.
Gambar M4.4.2.10Bentuk fisik port CPU
6. Komunikasi Serial
Untuk berkomunikasi dengan microcontroller / pc lain salah satu
metoda yang populer adalah secara serial dan paralel misal microcontroller
akan mengirim 1 byte/huruf "A" (dalam biner 1110 1111) mengirim secara
paralel berarti satu clock dikirim sekaligus tapi butuh minimal 8 kabel/pin dan
secara serial ia dikirim satu persatu bit, jadi minimal 8 clock dibutuhkan untuk
mengirim "A" tapi hanya membutuhkan minimal 2 kabel/ pin, untuk
microcontroller biasanya menggunakan serial , jadi butuh hanya 2 pin untuk
mengirim dan menerima pada waktu yang sama dan ini disebut full duplex.
7. Timer unit
Untuk mengetahui waktu , panjang sinyal, frekwensi dan lain-lain, kita
membutuhkan timer. Dasarnya adalah timer free-run counter adalah sebuah
register counter yang nilainya bertambah satu mulai dari 0000 sampai ffff
kemudian kembali 0000 terus menerus berulang .
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 109
8. Watchdog
Kadang kadang karena berbagai sebab microcontroller mengalamai
program hang sama seperti sebuah pc , untuk pc biasanya kita mereset , tapi
untuk microcontroller agak sulit jika kita harus yang mereset sendiri karena
biasanya microcontroller biasanya bekerja pada peralatan 24 jam seperti sistem
alarm,ac dan lain-lain. Tidak mungkin kita ditunggu seharian. Untuk mengatasi
masalah ini dibuatlah sistem timer yang bisa mereset otomatis. Jika terjadi
program hang ,namanyawacthdog timer ,ia akan mereset program
microcontroller secara berkala, misal tiap 5 detik ia akan mereset program
microcontroller. lalu bila program tidak hang, ia tetap akan mereset CPU pada
detik ke 5 .
Jadi biar wacthdog timer tidak mereset cpu ketika keadaan normal kita
harus mereset watchdog timer maksimal tiap 4 detik jadi sebelum ia mereset
CPU , artinya pada detik ke 4 kita reset wacthdog timer, jadi sebelum watchdog
timer mereset cpu pd detik kelima sudah kita reset duluan watcdog timernya pd
detik ke 4, perintah mereset wacthdog timer ada didalam program. jadi ketika
program kita hang maka tidak ada lagi perintah yg mereset wachtdog timer
sehingga WDT akan mereset CPU.
Gambar M4.4.2.11 Skema kerja watchdog
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 110
9. Pengubah sinyal Analog ke Digital
Perlu diingat bahwa microcontroller bekerja pada sinyal digital 1 atau 0 ,
lalu bagaimana ia membaca sinyal analog , beberapa microcontroller
dilengkapi analog digital converter misalnya pada microcontroller mc68hc11
buatan motorola. Tugas adc merubah sinyal analog ke digital sehingga bisa
diproses microcontroller.
10. Program
Sebuah microcontroller tanpa diprogram tidak ada artinya apa-apa
sebelum bisa digunakan dia harus diberi perintah yang berupa program yang
disimpan/diisikan (download) ke dalam memorinya ,contoh kita akan
"menginstruksikan" microcontroller untuk mentransfer data dari port0 (P0) ke
register A, B dan lokasi memori 20H maka kita akan menuliskan urutan
instruksi yg disebut program, menggunakan bahasa assembler.
11. InterupsiSaat kakireset pada IC mikroprosesor/mikrokontroler menerima sinyal
reset( sinyal tersebut berupa sinyal ‘1’ sesaat, pada prosesor lain umumnya
merupakan sinyal ‘0’ sesaat), Program Counter diisi dengan sebuah nilai. Nilai
tersebut dinamakan sebagai vektor reset (reset vector), merupakan nomor awal
memori-program yang menampung program yang harus dijalankan.
Pembahasan di atas memberi gambaran bahwa proses reset merupakan
peristiwa perangkat keras (sinyal reset diumpankan ke kaki reset) yang dipakai
untuk mengatur kerja dari perangkat lunak, yakni menentukan aliran program
prosesor (mengisi Program Counter dengan vektor reset).Peristiwa perangkat
keras yang dipakai untuk mengatur kerja dari perangkat lunak, tidak hanya
terjadi pada proses reset, tapi terjadi pula dalam proses interupsi.
Dalam proses interupsi, terjadinya sesuatu pada perangkat keras tertentu
dicatat dalam flip-flop khusus, flip-flop tersebut sering disebut sebagai
‘petanda’ (flag), catatan dalam petanda tersebut diatur sedemikian rupa
sehingga bisa merupakan sinyal permintaan interupsi pada prosesor. Jika
permintaan interupsi ini dilayani prosesor, Program Counterakan diisi dengan
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 111
sebuah nilai. Nilai tersebut dinamakan sebagai vektor interupsi (interrupt
vector), yang merupakan nomor awal memori-program yang menampung
program yang dipakai untuk melayani permintaan interupsi tersebut.
Program yang dijalankan dengan cara interupsi, dinamakan sebagai
program layanan interupsi (ISR - Interrupt Service Routine). Saat prosesor
menjalankan ISR, pekerjaan yang sedang dikerjakan pada program utama
sementara ditinggalkan, selesai menjalankan ISR prosesor kembali
menjalankan program utama
Sebuah prosesor bisa mempunyai beberapa perangkat keras yang
merupakan sumber sinyal permintaan interupsi, masing-masing sumber
interupsi dilayani dengan ISR berlainan, dengan demikian prosesor mempunyai
beberapa vektor interupsi untuk memilih ISR mana yang dipakai melayani
permintaan interupsi dari berbagai sumber. Kadang kala sebuah vektor interupsi
dipakai oleh lebih dari satu sumber interupsi yang sejenis, dalam hal semacam
ini ISR bersangkutan harus menentukan sendiri sumber interupsi mana yang
harus dilayani saat itu.
Jika pada saat yang sama terjadi lebih dari satu permintaan interupsi,
prosesor akan melayani permintaan interupsi tersebut menurut perioritas yang
sudah ditentukan, selesai melayani permintaan interupsi perioritas yang lebih
tinggi, prosesor melayani permintaan interupsi berikutnya, baru setelah itu
kembali mengerjakan program utama.
Saat prosesor sedang mengerjakan ISR, bisa jadi terjadi permintaan
interupsi lain, jika permintaan interupsi yang datang belakangan ini
mempunyai perioritas lebih tinggi, ISR yang sedang dikerjakan ditinggal dulu,
prosesor melayani permintaan yang perioritas lebih tinggi, selesai melayani
interupsi perioritas tinggi prosesor meneruskan ISR semula, baru setelah itu
kembali mengerjakan program utama. Hal ini dikatakan sebagai interupsi
bertingkat (nested interrupt), tapi tidak semua prosesor mempunyai
kemampuan melayani interupsi secara ini.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 112
4.2.3 Mikrokontroller AT89S51
4.2.3.1 Fitur Mikrokontroller AT89S51
1. Mikrokontroller AT89S51
Gambar M4.4.2.12 Mikrokontroller AT89S51
Berikut ini adalah spesifikasi penting mikrokontroler AT89S51 :1) Kompatible dengan keluarga mikrokontroler MCS - 51.
2) 4 Kbyte In-System Programming (ISP) flash memory dengan kemampuan
1000 kali tulis dan hapus.
3) Tegangan kerja 4-5 V.
4) Bekerja dengan rentang frekuensi 0 – 33 MHz.
5) 128 x 8 bit RAM internal.
6) 32 jalur I/0 yang dapat diprogram.
7) Tiga buah 16 bit timer / counter.
8) Saluran Full-duplexserial 4UART.
9) Dual data pointer.
10) Mode pemrograman ISP yang fleksibel (byte dan page moda).
11) Tersedia dengan kemasan :
a. 40 – Pin DIP
b. 44 – Pin PICC
c. 44 – Pin PQFP.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 113
12) Hemat catu daya dan power down modes.
13) Watch dog timer.
14) 6 buah sumber Interupsi.
2. Konfigurasi Pin AT89S51
Gambar M4.4.2.13 Mikrokontroller AT89S51
Susunan pena-pena mikrokontroler AT89S51 seperti gambar 2.1 dapatdijelaskan sebagai berikut :a. Pin 1 sampai 8 adalah port 1, merupakan port parallel 8 bit dua arah
(bidirectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan.
b. Pin 9 (reset) adalah masukan reset (aktif tinggi). Pin ini di hubungkan
dengan rangkaian power on reset yang terdiri dari sebuah resistor dan
sebuah kapasitor.
c. Pin 10 sampai 17 (port 3) adalah port parallel 8 bit dua arah yang memiliki
fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TXD (Terminate data), RXD
(Receive data), Int 0 (Interupt 0), Int 1 (Interupt 1), T0 (timer 0), T1 (timer
1), WR (Write) dan RD (Read). Bila fungsi pengganti tidak dipakai, pena-
pena ini dapat digunakan sebagai port parallel 8 bit serbaguna.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 114
d. Pin 18 (X-TAL 1) adalah pena masukan kerangkaian osilator internal,
sebuah osilator kristal atau sumber osilator dapat digunakan.
e. Pin 19 (X-TAL 2) adalah pena keluar kerangkaian osilator internal. Pin ini
dipakai bila menggunakan osilator kristal.
f. Pin 20 (Ground) di hubungkan ke VSS atau ground.
g. Pin 21 sampai 28 (port 2) adalah paralel 8 bit dua arah (bidirectional). Port
2 ini mengirim byte alamat bila dilakukan pengaksesan memory external.
h. Pin 29 adalah pin PSEN (Program Store Enable) yang merupakan sinyal
pengontrolan yang membolehkan program memori external masuk ke
dalam bus selama proses pemberian / pengambilan instruksi.
i. Pin 30 adalah ALE (Address Latch Enable) yang digunakan untuk
menahan alamat memori external selama pelaksanaan instruksi.
j. Pin 31 (EA). Bila pena ini diberi logika tinggi (High) mikrokontroler
melaksanakan instruksi dari ROM / PEROM ketika isi program counter
kurang dari 4096. Bila diberi logika rendah (Low), mikrokontroler akan
melaksanakan seluruh instruksi dari memori program luar.
k. Pin 32 sampai 39 (port 0) adalah port paralel 8 bit (open drain) dua arah.
Bila digunakan untuk mengakses program luar port ini akan memultipleks
alamat memori dengan data.
l. Pin 40 merupakan VCC, dihubungkan ketegangan 4-5 V.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 115
4.2.3.2 Rangkaian Minimum
Rangkaian minimum merupakan rangkaian paling sedikit dimana
mikrokontroller aktif/dapat bekerja dan berfungsi.
Gambar M4.4.2.14 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51
Keterangan Gambar:
a. Pada pin 18 (Xtal 1), pin 19 (Xtal 2) dihubungkan dengan kapasitor 33 pf
dan diteruskan ke ground.
b. Pada pin 31 (EA/VP) dan VCC dihubungkan dengan tegangan 5 volt
c. Pada pin 20 (Reset) dan ground dihubungkan dengan resistor 10 K, kemudian
dihubungkan dengan kapasitor 10 µF dan dihubungkan dengan tegangan 5 volt.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 116
3. Rangkaian Reset
Jika sebuah sinyal LOWdiaplikasikan pada pin ini, maka mikrokontroler
akan direset. Peresetan sistem dilakukan dengan tujuan:
1. Untuk ‘melepas’ semua pin (kecuali pin-pin XTAL) untuk masuk ke
keadaan tri-state, menginisialisasi semua Register I/O, dan mereset
program counter (PC=0).
2. Untuk memasuki mode pemrograman paralel.
Gambar M4.4.2.15 Rangkaian Reset Mikrokontroller AT89S51
4. Rangkaian Xtal
Osilator didalam mikrokontroler digunakan sebagai pembangkit pulsa
clock, atau detak, karena mikro merupakan mesin sinkron, yang semua derap
mesinnya dikomandani oleh pulsa clock, osilator yang rangkaiannya ada
didalam mikro ini memerlukan tank-circuit atau rangkaian resonator yang
ditempatkan diluar chip, pada mikro kuno anda harus membuat sebuah osilator
beserta tank-circuit-nya, mikro modern rangkaian osilator ada didalam chip,
resonator diluar, berupa kristal atau rangkaian LC saja.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 117
Kristal adalah resonator mekanik yang bergetar menstabilkan getaran
elektronis, kristal stabil karena memiliki ‘inersia’ yang relatif besar, jika anda
mempunyai benda yang masa-nya besar, kan akan lebih stabil jika diam atau
berputar, contoh; bumi yang berputar terus ber-tahun2, putarannya stabil.
Gambar M4.4.2.16 Rangkaian Kristal Mikrokontroller AT89S51
5. Rangkaian VCC
Pada dasarnya, ada dua koneksi daya untuk mikrokontroler ataupun
rangkaian terpadu yang lain yakni VCC dan GND. VCC Ini adalah tanda untuk
tegangan positif. Bagi anda yang baru dan tidak memiliki basic elektronika
mungkin kedengarannya asing, tapi yakinlah, nanti anda akan terbiasa GND
adalah singkatan dari ground. Semua arus listrik memerlukan jalur kembali ke
ground. Ini biasa dipanggil common namun lebih sering diberi tanda GND
Ada ribuan jenis mikrokontroler yang berbeda, tetapi 5V adalah nilai
standar untuk VCC, 3,3 Volt sebenarnya juga ada, namun ada juga 2,8V dan
1,8V VCC untuk beberapa mikrokontroler yang aneh. Namun sekarang, hanya
berpikirlah tentang 5V dan GND
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 118
Gambar M4.4.2.17 Rangkaian VCC Mikrokontroller AT89S51
4.2.3.3 Aplikasi
1. Rangkaian Flip-Flop AT89S51
Rangkaian minimum untuk menghidupkan 8 LED melalui Port 0
ditunjukan pada gambar dibawah ini, yang perlu diperhatikan adalah
konfigurasi rangkaian LED yaitu Common Anode (CA) artinya untuk
menghidupkan LED pada Port 3, port 3 harus dikirim atau diberi logika ‘0’.
Jika LED terhubung secara Common Katode, maka untuk menyalakan LED
harus dikirim atau diberi logika ‘1’, menyebabkan Port 0 menjadi masukan
berimpedansi, sehingga tidak dapat menyalakan LED karena ordenya μA.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 119
Gambar M4.4.2.18 Rangkaian Flip-Flop AT89S51
Flip-flop adalah rangkaian digital yang digunakan untuk menyimpan satu
bit secara semi permanen sampai ada suatu perintah untuk menghapus atau
mengganti isi dari bit yang disimpan. Prinsip dasar dari flip-flop adalah suatu
komponen elektronika dasar seperti transistor, resistor dan dioda yang di
rangkai menjadi suatu gerbang logika yang dapat bekerja secara sekuensial.
D Flip-flop
Flip-flop D (lihat Gambar ) hanya memiliki input data tunggal (D) dan
input detak (CK). Flip-flop D sering kali disebut juga sebagai flip-flop tunda.
Nama ini menggambarkan operasi unit ini. Apapun bentuk input pada input
data (D), input tersebut akan tertunda selama satu pulsa detak untuk mencapai
output normal (Q). Data dipindahkan ke output pada transisi detak Low ke
High.
C310u
C630p
RSTRST
R24K7
X1
11,0592MHz
RESET
RST
U1
AT89S51
9
1819
2930
31
12345678
2122232425262728
1011121314151617
3938373635343332
RST
XTAL2XTAL1
PSENALE/PROG
EA/VPP
P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7
P2.0/A8P2.1/A9
P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15
P3.0/RXDP3.1/TXD
P3.2/INT0P3.3/INT1
P3.4/T0P3.5/T1
P3.6/WRP3.7/RD
P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7
VCC
C730p
D3
1N4002
AC
VCC
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 120
Gambar M4.4.2.19 Flip-flop
RS Flip Flop
Flip-flop RS pada simbol ini memiliki input aktiflow/nol yang
ditunjukkan dengan adanya gelembung-gelembung kecil pada input R dan S.
Tidak seperti gerbang logika, flip-flop memiliki dua output komplementer.
Output tersebut diberi label Q dan Q. Output Q dianggap merupakan output
normal, dan dalam kondisi normal kedua output selalu merupakan
komplementer. Karena fungsi flip-flop memegang data sementara, maka flip-
flop ini sering disebut RS Latch Flip-Flop. Contoh gambar rankaian diatas:
Gambar M4.4.2.20 RS Flip Flop
JK Flip Flop
Flip-flop ini dapat dianggap sebagai flip-flop universal, karena flip-flop
jenis lain dapat dibuat dari flip-flop JK. Simbol logika pada Gambar 7
mengilustrasikan tiga input sinkron (J, K dan CK). Input J dan K merupakan
input data, dan input clock memindahkan data dari input ke output. Diperlukan
keseluruhan pulsa (bukan sekedar transisi low ke high atau high ke low saja)
untuk memindahkan data dari input ke output.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 121
Gambar M4.4.2.21 JK Flip Flop
2. Program
a. Pemograman Menyalakan LED
Setelah rangkaian LED dibuat dan dihubungkan dengan port pararel
mikrokontroller, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang
digunakan untuk menghidupkan LED tersebut.
Program sebagai berikut ini
//Program LED 1. LED Menyala
/* deklarasi register AT89c51 */#include <at89x51.h> //jika menggunakan AT89C51
/* Program utama */void main()char a; a=0x000;while(1)
P0 = a; //menyalakan Led semuanya
b. Pemograman LED Berkedip
Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED,
maka sekarang saatnya Anda membuat program kedua yang digunakan untuk
menghidupkan LED berkedip.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 122
Program sebagai berikut ini
//Program LED 2. LED Berkedip
/*------deklarasi register AT89c51---------*/#include <at89x51.h> //jika menggunakan AT89C51
/*---fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira)--*/void tunda1ms()int i;for(i=0;i<150;i++);
/*--------fungsi tunda n milidetik--------*/void tunda(int n)int i;for (i=0; i<n;i++)tunda1ms();
/*-------------Program utama-------------*/void main()char a; char b;a=0x000; b=0x0FF;
while(1)
P0= a; //menyalakan Led semuanyatunda(500); //memanggil fungsi tundaP0= b; //mematikan semua Ledtunda(500); //memanggil fungsi tunda
c. Pemograman LED Flip-Flop 1
Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED
berkedip, maka sekarang saatnya Anda membuat program ketiga yang
digunakan untuk menghidupkan LED flip-flop 1.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 123
Program sebagai berikut ini
//Program LED 3 LED Flip-Flop
/*----------deklarasi register AT89c51---------*/#include <at89x51.h>
/*----fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira)----*/void tunda()
_asm
mov r0, #0x0f501$: mov r1, #0x0ff02$: mov r2, #0
djnz r1, 02$djnz r0, 01$
_endasm;
/*--------------Program utama-----------------*/void main()char a;char b;a=0x00f;b=0x0f0;while(1)
P0= a; //menyalakan Led port0 - port3 yangtunda(); //memanggil fungsi tundaP0= b; //menyalakan Led port4 - port7 yangtunda(); //memanggil fungsi tunda
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 124
d.Pemograman LED Flip-Flop 2
Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED flip-
flop pada pemrograman flip-flop 1, maka sekarang saatnya Anda membuat
program keempat yang digunakan untuk menghidupkan LED flip-flop 2.
Program LED flip-flop 2 ini berbeda dengan LED flip-flop 1. Program ini akan
menyalakan LED flip-flop genap dan ganjil pada port 0.
Program sebagai berikut ini
//Program LED 4 Flip-Flop genap dan ganjil
/* deklarasi register AT89c51 */#include <at89x51.h>
/*-----------------fungsi tunda-----------------*/void tunda()
_asm
mov r0, #0x0f501$: mov r1, #0x0ff02$: mov r2, #0
djnz r1, 02$djnz r0, 01$
_endasm;
/*--------------Program utama-------------------*/void main()char a;char b;a=0x55;b=0xAA;
while(1)
P0= a; //menyalakan Led port genap yang lainmati
tunda(); //memanggil fungsi tundaP0= b; //menyalakan Led port ganjil yang lain
matitunda(); //memanggil fungsi tunda
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 125
e. Pemograman LED Berjalan ke Kanan
Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu LED flip-
flop, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang digunakan untuk
menghidupkan LED berjalan kanan. Program LED berjalan kekanan ini
dijalankan pada hardware nyala led berlogika tinggi atau logika 1. jika
menggunakan logika rendah maka LED bukan menyala tetapi akan mati.
Program LED berjalan kekanan menggunakan operasi geser kanan. Operasi
geser kiri akan menggeser bit-bit kekanan sehingga bit 0 akan berpindah ke bit
1 dan bit 1 akan berpindah ke bit 2 dan seterusnya.
Program sebagai berikut ini
//Program LED 6 LED berjalan Kekanan
/* deklarasi register AT89c51 */#include <at89x51.h>
/* fungsi tunda 1 *//*------------------------------------------*//* fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira) *//*------------------------------------------*/void tunda1ms()int i;for(i=0;i<150;i++);
/*--------------------------------------------*//* fungsi tunda n milidetik *//*--------------------------------------------*/void tunda(int n)int i;for (i=0; i<n;i++)tunda1ms();
/* Program utama */void main()
volatile unsigned char a=0x01;while(1)
a=((a>>7) | (a<<1)); //putar ke kanan 1 bit, bitke 0 akan
tunda(1000); //sehingga efeknya seperti LEDberjalan
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 126
P0=a; // mengisi bit ke 7 dst
f. Pemograman LED Berjalan ke Kiri
Setelah membuat dan menjalankan program menyalakan lampu
LEDberjalan kekanan, maka sekarang saatnya Anda membuat program yang
digunakan untuk menghidupkan LED berjalan kekiri. Program LED berjalan
kekanan menggunakan operasi geser kiri. Operasi geser kiri akan menggeser
bit-bit kekanan sehingga bit 7 akan berpindah ke bit 6 dan bit 6 akan berpindah
ke bit 5 dan seterusnya.
Program sebagai berikut ini
//Program LED 6 LED Berputar kekiri
/* deklarasi register AT89c51 */#include <at89x51.h>
/* fungsi tunda 1 */
/*------------------------------------------*//* fungsi tunda 1 milidetik (kira-kira) *//*------------------------------------------*/void tunda1ms()int i;for(i=0;i<150;i++);
/*--------------------------------------------*//* fungsi tunda n milidetik *//*--------------------------------------------*/void tunda(int n)int i;for (i=0; i<n;i++)tunda1ms();
/* Program utama */void main()
volatile unsigned char a=0x01;while(1)
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 127
a=((a<<7) | (a>>1)); //putar ke kanan 1 bit, bit ke 0
akantunda(1000); //sehingga efeknya seperti LED
berjalanP0=a; // mengisi bit ke 7 dst
4.2.4 Arduino
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang.
4.2.4.1 Fitur Ardunio
Dengan mengambil contoh sebuah papan Arduino tipe USB, bagian-bagiannya
dapat dijelaskan sebagai berikut.
Gambar M4.4.2.22 Arduino UNO
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 128
Keterangan :
1. 14 pin input/output digital (0-13)
Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program.
Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi
sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur.
Nilai sebuah pin output analog dapat deprogram antara 0 – 255,
dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.
2. USB
Berfungsi untuk:
- Memuat program dari komputer ke dalam papan
- Komunikasi serial antara papan dan komputer
- Memberi daya listrik kepada papan
3. Sambungan SV1
Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan, apakah
dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak
diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan
sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.
4. Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator)
Jika microcontroller dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal
adalah jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak
yang dikirim kepada microcontroller agar melakukan sebuah operasi
untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali
per detik (16MHz).
5. Tombol Reset S1
Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal.
Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program
atau mengosongkan microcontroller.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 129
6. In-Circuit Serial Programming (ICSP)
Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram
microcontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader.
Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP
tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.
7. IC 1 – Microcontroller Atmega
Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU,
ROM dan RAM.
8. X1 – sumber daya eksternal
Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino
dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.
9. 6 pin input analog (0-5)
Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh
sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai
sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai
tegangan 0 – 5V.
4.2.4.2 Rangkaian Minimum Arduino
Gambar M4.4.2.23Rangkaian Minimum Arduino UNO
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 130
4.2.4.3 Aplikasi Arduino UNO
Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 131
Gambar M4.4.2.24 Program Sensor Jarak Dengan Arduino UNO
4.2.5 Interface
4..2.5.1 Definisi Interface
Interface merupakan salah satu media yang digunakan komputer untuk
berkomunikasi dengan manusia. Pengertian ( interface) adalah salah satu
layanan yang disediakan sistem operasi sebagai sarana interaksi antara
pengguna dengan sistem operasi. Interface merupakan komponen sistem
operasi yang bersentuhan langsung dengan pengguna.
Gambar M4.4.2.25Interface System
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 132
4.2.5.2 Jenis-JenisInterface
Dalam perangkat keras, interface dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu
serialinterface paralel interface.
1. Paralel Interface
Pengiriman data secara paralel adalah pengiriman dimana data satu frame
data dikirimkan secara bersamaan secara paralel, misalkan data satu framenya
terdiri dari 8 bit, maka data 8 bit tersebut akan dikirimkan secara bersamaan
dalam waktu bersamaan pula. Contoh aplikasi seperti ini misalnya kita akan
mendapatkan pada printer yang memakai LPT1 untuk koneksi ke komputer
nya.
Gambar M4.4.2.26Paralel Interface
2. Serial Interface
Pengiriman data secara serial adalah pengiriman dimana satu frame data
yang terdiri dari dari 8 bit, ini akan dikirimkan secara bit per bit, jadi
dikirimkan nya per bit. Sistem seperti ini dapat ditemukan pada sistem COM
serial pada komputer.
Gambar M4.4.2.27Serial Interface
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 133
4.2.5.3Jenis-Jenis Port pada Komputer
Gambar M4.4.2.28Jenis-Jenis Port pada Komputer
Port merupakan colokan yang terpasang di bagian belakang case yang
berfungsi sebagai penghubung antara komponen di dalam unit system dengan
piranti diluar, sebagai contoh, port untuk menghubungkan camera digital,
monitor, mouse.
Port dibagi menjadi 2, yaitu :
1. Port fisik, adalah soket atau slot atau colokan yang ada di belakang CPU
sebagai penghubung peralatan input-output komputer, misalnya
Mouse,keyboard,printer.Yang termasuk dalam Port Fisik yaitu :
Port Serial
Biasa digunakan untuk melakukan tranmisi data yang beroreintasi pada
pengiriman sebuah bit per waktu, kareana sifatnya demikian pegiriman data
berjalan agak lambat, biasanya digunakan untuk mengoneksi piranti seperti :
printer, mouse, modem, PLC (programmable Logic controller), pembaca kartu
maknetik dan pembaca barcode. Port ini sering dinyatakan dengan nama COM.
Konektor yang digunakan adalah RS-232C dengan 9 pin atau 25 pin.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 134
Gambar M4.4.2.29Port Serial
Port Parallel
Port Parallel atau sering disebut port LPT bekerja atas dasar 8 bit
perwaktu, cocok untuk pengiriman data dengan cepat, tetapi dengan kabel yang
pendek (tidak lebih dari 15 kaki). Umumnya digunakan untuk printer parallel,
hard disk eksternal dan zip drive. Konektor yang digunakan adalah DB-25 yang
terdiri dari 25 pin.
Gambar M4.4.2.30Port Paralel
Port USB
Port USB merupakan port yang akhir-akhir ini sangat populer
digunakan, yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai piranti
seperti camera digital, printer, scanner, zip drive dan sebagainya, port ini
mempunyai kecepatan tinggi bila dibandingkan dengan port serial maupun port
paralel.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 135
Gambar M4.4.2.31Port USB
Port SCSI
Port SCSI adalah Small Compter System Interface yang merupakan
jenis port yang memungkinkan koneksi antar piranti dalam bentuk sambung
menyambung. Port mempunyai kecepatan tinggi, dengan kecepatan tranfernya
32 bit per waktu, biasa digunakan untuk menghubunkan hard drive, scanner,
printer dan tape drive, konektor yang digunakan adalah DB-25 dan 50 pin
Centronics SCSI.
Gambar M4.4.2.32Port SCSI
Port Infra Merah
Port ini digunakan untuk mendukung hubungan tanpa kabel, misalnya
untuk menghubungkan mouse yang menggunakan infra merah sebagai media
tranmisi, mengirim data dari ponsel, dan sebagainya.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 136
Gambar M4.4.2.33Port Infra Merah
2. Port Logika (non fisik),adalah port yang di gunakan oleh Software sebagai
jalur untuk melakukan koneksi dengan komputer lain, tentunya termasuk
koneksi internet. Yang termasuk dalam Port Non Fisik :
Port 80, Web Server
Port ini biasanya digunakan untuk web server, jadi ketika user
mengetikan alamat IP atau hostname di web broeser maka web browser akan
melihat IP tsb pada port 80,
Port 81, Web Server Alternatif
Ketika port 80 diblok maka port 81 akan digunakan sebagai port
altenatif hosting website
Port 21, FTP Server
Ketika seseorang mengakses FTP server, maka ftp client secara default
akan melakukan koneksi melalui port 21 dengan ftp server
Port 22, SSH Secure Shell
Port 23, Telnet
Jika anda menjalankan server telnet maka port ini digunakan client
telnet untuk hubungan dengan server telnet
Port 25, SMTP(Simple Mail Transport Protokol)
Ketika seseorang mengirim email ke server SMTP anda, maka port yg
digunakan adalah port 25
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 137
Port 2525 SMTP Alternate Server
Port 2525 adalah port alternatifi aktif dari TZO untuk menservice
forwarding email. Port ini bukan standard port, namun dapat diguunakan
apabila port smtp terkena blok.
Port 110, POP Server
Jika anda menggunakan Mail server, user jika log ke dalam mesin
tersebut via POP3 (Post Office Protokol) atau IMAP4 (Internet Message Access
Protocol) untuk menerima emailnya, POP3 merupakan protokol untuk
mengakses mail box
4.3 Metodologi Percobaan
4.3.1 Skema Alat
Gambar M4.4.3.34 Skema Alat Arduino UNO
4.3.2 Prosedur Percobaan
1. Alat dan Bahan
a. LED
b. Transistor
c. Mikrokontroler arduino uno
d. Kabel konektor USB jack
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 138
e. Computer/laptop
2. Prosedur percobaan
a. Buat rangkainaan LED mikrokontroler dengan menggunakan
transistor
b. Hubungkan mikrokontroler dengan computer memalui kabel
USB
c. Sketsa pemprograman untuk menghidupkan dan mematikan
LED berdasarkan waktu (program blink) pada software arduino
uno di computer
d. Download program ke mikrokontroler
e. Perhatikan apakah LED hidup atau mati
4.4 Data dan Pembahasan
4.4.1 Data
GambarM4.4.4.35 Pengamatan 1
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 139
GambarM4.4.4.36 Pengamatan 2
GambarM4.4.4.37 Pengamatan 3
4.4.2 Pembahasan
Dari percobaan kali ini praktikan menggunakan arduino uno sebagai
mikrokontroler. Dara praktikan yang telah dilakukan, praktikan mengamati
fenomena yang terjadi pada arduino uno dengan mengunakan lampu LED
sebagai output dari rangkain.Dimana dari pengamatan yang telah dilakukan
diketahui bahwa lampu LED yang telah dirakit pada arduino uno terutama pada
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 140
pin 13dengan melakukan pengaturan pada program arduino diperoleh bahwa
LED akan berkedip dengan selang waktu tertentu. Pada praktikum kali ini
praktikan menggunakan delay 1000 artinya lampu LED akan hidup atau pun
mati selama selang waktu 1 detik ( delay 1000 = 1 detik ). Lama hidup atau pun
matinya LED tergantung dari pengaturan delay yang diinputkan pada program
semakin besar delay yang diberikan maka semakin lama LED akan hidup atau
mati akan tetapi jika delay yang diinputkan semakin kecil maka lampu LED
akan hidup atau mati dengan cepat bahkan jika terlalu kecil lampu LED akan
hidup.
4.5 Penutup
4.5.1 Kesimpulan
Dari praktikum yang telah dilakukan maka praktikan dapat menyimpulkan
bahwa :
1. Mikrokontroller adalah piranti elektronikberupa IC ( Integrated Circuit)
yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan
suatu urutan instruksi(program) yang bisa ditulis dan dihapus dengan
cara khusus.
2. Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-
source, diturunkan dari wiring platform, dirancang untuk memudahkan
penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.
3. Interface adalah salah satu layanan yang disediakan sistem operasi
sebagai sarana interaksi antara pengguna dengan sistem operasi.
4. Semakin besar delay yang diberikan maka semakin lama lampu LED
akan hidup atau mati akan tetapi sebaliknya jika delay yang diinputkan
semakin kecil maka lampu LED akan hidup atau mati dengan cepat
bahkan jika terlalu kecil lampu LED akan hidup.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 141
4.5.2 Saran
Dari praktikum yang telah dilakukan, praktikan dapat menyarankan
sebelum melakukan praktikum, praktikan harus terlebih dahulu memahami
objek yang akan dipraktikumkan agar praktikum dapat berjalan dengan lancar.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 142
LAMPIRAN
1. Perbedaan Microcontroller dengan Microprocessor
Microcontroller digunakan khusus untuk mengontrol peralatan
tertentu, tidak bisa digunakan untuk tugas-tugas lain, microcontroller otak dari
sebuah peralatan otomatis seperti; AC, mesin cuci, TV, remote control dan
lain-lain.
GambarMicrocontroller
Microprocessor digunakan untuk memprosesberbagai macam tugas,
contoh penggunaan microprosesor antara lain pada komputer/pc ia bisa
digunakan untuk berbagai macam tugas seperti; pengolah kata, games, design
grafik,multimedia dan lain-lain, microprosessor membutuhkan memori
luar atau komponen untuk mengirim dan menerima data.
Gambar Microprocessor
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 143
Keluarga Mikrokontroler
A. Mikrokontroler AVR
IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda.
Namun pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan.
Gambar salah satu bentuk IC seri mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat
dilihat berikut.
GambarMikrokontroler AVR
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki.
Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal
pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus
20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction
Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A
digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan
pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
Port B
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 144
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal
pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus
20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction
Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B
digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga
memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam
tabel berikut.
Port Pin Fungsi Khusus
PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input
PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input
PB2 AIN0 = analog comparator positive input
PB3 AIN1 = analog comparator negative input
PB4 SS = SPI slave select input
PB5 MOSI = SPI bus master output / slave input
PB6 MISO = SPI bus master input / slave output
PB7 SCK = SPI bus serial clock
Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal
pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus
20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction
Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C
digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin
port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk
timer/counter 2.
Port D
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 145
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal
pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus
20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction
Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D
digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin
port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat
dilihat dalam tabel berikut.
Port Pin Fungsi Khusus
PD0 RDX (UART input line)
PD1 TDX (UART output line)
PD2 INT0 ( external interrupt 0 input )
PD3 INT1 ( external interrupt 1 input )
PD4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output)
PD5 OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output)
PD6 ICP (Timer/Counter1 input capture pin)
PD7 OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)
RESET
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan
low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.
XTAL1
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal
clock operating circuit.
XTAL2
XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.
AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara
eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 146
AREF
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk
operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus
dibeikan ke kaki ini.
AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali
jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.
B. Mikrokontroler MCS-51
IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun
pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah
satu bentuk IC seri mikrokontroler MCS-51 dapat dilihat berikut.
GambarMikrokontroler MCS-51
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 147
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki yang biasa ada pada seri
mikrokontroler MCS-51.
Port 0
Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada desain
yang minimum (sederhana) digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Pada
desain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan
sebagai data dan address yang di-multiplex. Port 0 terdapat pada pin 32-39.
Port 1
Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O, kecuali pada IC 89S52
yang menggunakan P1.0 dan P1.1 sebagai input eksternal untuk timer ketiga
(T3). Port 1 terdapat pada pin 1-8.
Port 2
Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port
I/O. Pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address. Port 2
terdapat pada pin 21-28.
Port 3
Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O juga mempunyai fungsi
khusus yang ditunjukkan pada tabel berikut.
PIN FUNGSI KHUSUS
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD ( serial input port )
TXD ( serial output port )
_INT0 ( external interrupt 0 )
_INT1 ( external interrupt 1 )
T0 ( timer 0 external input )
T1 ( timer 1 external input )
_WR ( external data memory write
strobe )
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 148
_RD ( external data memory read
strobe )
PSEN (Program Store Enable)
PSEN adalah kontrol sinyal yang mengijinkan untuk mengakses program
(code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari
EPROM. Sinyal PSEN akan 0 pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN
akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori internal. PSEN
terdapat pada pin 29.
ALE (Address Latch Enable)
ALE digunakan untuk men-demultiplex address dan data bus. Ketika
menggunakan program memori eksternal port 0 akan berfungsi sebagai address
dan data bus. Pada setengah paruh pertama memory cycle ALE akan bernilai 1
sehingga mengijinkan penulisan alamat pada register eksternal dan pada
setengah paruh berikutnya akan bernilai satu sehingga port 0 dapat digunakan
sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.
EA (External Access)
Jika EA diberi masukan 1 maka mikrokontroler menjalankan program memori
internal saja. Jika EA diberi masukan 0 (ground) maka mikrokontroler hanya
akan menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai 0). EA
terdapat pada pin 31.
RST (Reset)
RST pada pin 9 merupakan pin reset. Jika pada pin ini diberi masukan 1 selama
minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset dan register-register
internal akan berisi nilai default tertentu dan program kembali mengeksekusi
dari alamat paling awal.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 149
On-Chip Oscillator
Mikrokontroler MCS-51 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja
jika di-drive menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk
menstabilkan sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada 89S51/89S52
adalah sekitar 12 MHz, dan maksimum sampai 24 MHz. On-chip oscillator
tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tapi juga dapat
digunakan TTL oscillator.
Koneksi Power
Mikrokontroler biasanya beroperasi pada tegangan 3.3 volt atau 5 volt
(tergantung serinya). Pin Vcc terdapat pada pin 40 sedangkan Vss (ground)
terdapat pada pin 20.
C. Mikrokontroler PIC16F877A
Mikrokontroler PIC16F877A merupakan salah satu mikrokontroler dari
keluarga MicroPIC, dan karena penggunaannya yang mudah maka sangat
banyak digunakan oleh baik itu para hobbiest maupun oleh para profesional.
GambarMikrokontroler PIC16F877A
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 150
keterangan untuk setiap pin yang ada:
1. mclr : Master clear/Reset aktif rendah.
2. vpp : Tegangan catu pada saat memprogram mikrokontroler.
3. GND : Pertanahan berfungsi sebagai jalur catu negatif atau disebut juga
ground.
4. VCC : Berfungsi sebagai jalur catu daya positif 5V untuk
mikrokontroler.
5. RST : Jalur reset mikrokontroler dengan transisi rendah ke tinggi.
6. VREF : Tegangan referensi ADC yang digunakan mengatur tegangan
input pada vi+ dan vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah
dari tegangan input maksimal.
7. OSC1/CLK1 : Oscilator Cristal Input/Pemberian waktu dengan input
melalui koding.
8. OSC2/CLKOUT : Keluaran oscilator. Dengan CLKOUT maka
keluarannya itu adalah 1/4 dari frekuaensi pada OSC input.
9. RA5/SS/AN4 : RA5 bisa menerima masukan analog dan berfungsi
sebagai input. juga sebagai slave select untuk synchronous serial port.
10. PSP : Parallel Select Port (artinya didalamya ada fungsi untuk paralel
port dimana ini akan dibutuhkan pada saat koneksi dengan
microproccessor bus.)
11. TX/CK : Dapat digunakan untuk USART Asynchronous Transmit dan
Synchronous Clock.
12. RX/DT : Dapat digunakan untuk USART Asynchronous Receive dan
Synchronous Data.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 151
2. Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 152
Gambar Program Sensor Jarak Menggunakan Arduino UNO
M5
PLC & RANGKAIAN LOGIKA
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 153
MODUL 5
RANGKAIAN LOGIKA DAN PLC
5.1 Tujuan Praktikum
1. Mampu memahami dasar-dasar unit rancang bangun PLC
2. Mampu membuat dan menjalankan program dasar di PLC
3. Mampu membuat program atau diagram ladder dari suatu masalah
sederhana pada PLC
4. Mengetahui prinsip dasar gerbang logika
5. Mengetahui kombinasi gerbang logika
6. Mengetahui aplikasi gerbang logika
5.2 Teori Dasar
5.2.1 Rangkaian Logika
Rangkaian logika terbentuk dari hubungan beberapa gerbang (gate) logika.
Rangkaian logika bekerja secara digital. Output dari suatu rangkaian logika
ditentukan oleh karakterisitik dan hubungan dari gerbang-gerbang yang digunakan.
Berikut ini akan dibahas gerbang logika yang umum digunakan di dalam suatu
rangkaian logika.
1. Gerbang NOT
Gerbang NOT disebut juga inverter, gerbang ini hanya mempunyai satu
input dan satu output. Persamaan logika aljabar Boole untuk output gerbang
NOT adalah Y = A. Jadi output gerbang NOT selalu merupakan kebalikan dari
input-nya.
Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 153
MODUL 5
RANGKAIAN LOGIKA DAN PLC
5.1 Tujuan Praktikum
1. Mampu memahami dasar-dasar unit rancang bangun PLC
2. Mampu membuat dan menjalankan program dasar di PLC
3. Mampu membuat program atau diagram ladder dari suatu masalah
sederhana pada PLC
4. Mengetahui prinsip dasar gerbang logika
5. Mengetahui kombinasi gerbang logika
6. Mengetahui aplikasi gerbang logika
5.2 Teori Dasar
5.2.1 Rangkaian Logika
Rangkaian logika terbentuk dari hubungan beberapa gerbang (gate) logika.
Rangkaian logika bekerja secara digital. Output dari suatu rangkaian logika
ditentukan oleh karakterisitik dan hubungan dari gerbang-gerbang yang digunakan.
Berikut ini akan dibahas gerbang logika yang umum digunakan di dalam suatu
rangkaian logika.
1. Gerbang NOT
Gerbang NOT disebut juga inverter, gerbang ini hanya mempunyai satu
input dan satu output. Persamaan logika aljabar Boole untuk output gerbang
NOT adalah Y = A. Jadi output gerbang NOT selalu merupakan kebalikan dari
input-nya.
Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 153
MODUL 5
RANGKAIAN LOGIKA DAN PLC
5.1 Tujuan Praktikum
1. Mampu memahami dasar-dasar unit rancang bangun PLC
2. Mampu membuat dan menjalankan program dasar di PLC
3. Mampu membuat program atau diagram ladder dari suatu masalah
sederhana pada PLC
4. Mengetahui prinsip dasar gerbang logika
5. Mengetahui kombinasi gerbang logika
6. Mengetahui aplikasi gerbang logika
5.2 Teori Dasar
5.2.1 Rangkaian Logika
Rangkaian logika terbentuk dari hubungan beberapa gerbang (gate) logika.
Rangkaian logika bekerja secara digital. Output dari suatu rangkaian logika
ditentukan oleh karakterisitik dan hubungan dari gerbang-gerbang yang digunakan.
Berikut ini akan dibahas gerbang logika yang umum digunakan di dalam suatu
rangkaian logika.
1. Gerbang NOT
Gerbang NOT disebut juga inverter, gerbang ini hanya mempunyai satu
input dan satu output. Persamaan logika aljabar Boole untuk output gerbang
NOT adalah Y = A. Jadi output gerbang NOT selalu merupakan kebalikan dari
input-nya.
Gambar M5.5.2.1 Gerbang NOT
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 154
Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT
2. Gerbang AND
Gerbang AND adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya pernilai positif, jika salah satu saja atau nilai inputnya negatif
maka nilai otputnya akan bernilai negatif. Gerbang AND ini dapat dianalogikan
sebagai pengali.
Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND
Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND
3. Gerbang NAND
Gerbang NAND adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika
kedua inputnya bernilai positif dimana merupakan kebalikan dari gerbang AND.
Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 154
Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT
2. Gerbang AND
Gerbang AND adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya pernilai positif, jika salah satu saja atau nilai inputnya negatif
maka nilai otputnya akan bernilai negatif. Gerbang AND ini dapat dianalogikan
sebagai pengali.
Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND
Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND
3. Gerbang NAND
Gerbang NAND adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika
kedua inputnya bernilai positif dimana merupakan kebalikan dari gerbang AND.
Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 154
Tabel M5.5.2.1 Tabel Kebenaran Gerbang NOT
2. Gerbang AND
Gerbang AND adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya pernilai positif, jika salah satu saja atau nilai inputnya negatif
maka nilai otputnya akan bernilai negatif. Gerbang AND ini dapat dianalogikan
sebagai pengali.
Gambar M5.5.2.2 Gerbang AND
Tabel M5.5.2.2 Tabel Kebenaran Gerbang AND
3. Gerbang NAND
Gerbang NAND adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika
kedua inputnya bernilai positif dimana merupakan kebalikan dari gerbang AND.
Gambar M5.5.2.3 Gerbang NAND
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 155
Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND
4. Gerbang OR
Gerbang OR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif bila
kedua inputnya positif. Jika salah satu inputnya bernilai positif maka nilainya
akan positif.
Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR
Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR
5. Gerbang NOR
Gerbang NOR adalah Gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya bernilai negatif.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 155
Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND
4. Gerbang OR
Gerbang OR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif bila
kedua inputnya positif. Jika salah satu inputnya bernilai positif maka nilainya
akan positif.
Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR
Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR
5. Gerbang NOR
Gerbang NOR adalah Gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya bernilai negatif.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 155
Tabel M5.5.2.3 Tabel Kebenaran Gerbang NAND
4. Gerbang OR
Gerbang OR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif bila
kedua inputnya positif. Jika salah satu inputnya bernilai positif maka nilainya
akan positif.
Gambar M5.5.2.4 Gerbang OR
Tabel M5.5.2.4 Tabel Kebenaran Gerbang OR
5. Gerbang NOR
Gerbang NOR adalah Gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya bernilai negatif.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 156
Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR
Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR
6. Gerbang XOR
Gerbang XOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika
kedua inputnya sama.
.
Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR
Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 156
Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR
Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR
6. Gerbang XOR
Gerbang XOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika
kedua inputnya sama.
.
Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR
Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 156
Gambar M5.5.2.5 Gerbang NOR
Tabel M5.5.2.5 Tabel Kebenaran Gerbang NOR
6. Gerbang XOR
Gerbang XOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output negatif jika
kedua inputnya sama.
.
Gambar M5.5.2.6 Gerbang XOR
Tabel M5.5.2.6 Tabel Kebenaran Gerbang XOR
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 157
7. Gerbang XNOR
Gerbang XNOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya sama.
Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR
Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR
Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 157
7. Gerbang XNOR
Gerbang XNOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya sama.
Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR
Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR
Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 157
7. Gerbang XNOR
Gerbang XNOR adalah gerbang logika yang menghasilkan output positif jika
kedua inputnya sama.
Gambar M5.5.2.7 Gerbang XNOR
Tabel M5.5.2.7 Tabel Kebenaran Gerbang XNOR
Tabel M5.5.2.8 Tabel Macam-Macam Simbol Gerbang Logika
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 158
5.2.2Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet -nya
1. Gerbang NOT
Gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya
akan bernilai terbalik dengan inputannya.
Gambar M5.5.2.8DatasheetIC7404
2. Gerbang AND
Gerbang AND akan berlogika 1 atau keluarannya akan berlogika 1 apabila
semua masukan/inputannya berlogika 1, namun apabila semua atau salah satu
masukannya berlogika 0 maka outputnya akan berlogika 0.
Gambar M5.5.2.9DatasheetIC7408
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 158
5.2.2Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet -nya
1. Gerbang NOT
Gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya
akan bernilai terbalik dengan inputannya.
Gambar M5.5.2.8DatasheetIC7404
2. Gerbang AND
Gerbang AND akan berlogika 1 atau keluarannya akan berlogika 1 apabila
semua masukan/inputannya berlogika 1, namun apabila semua atau salah satu
masukannya berlogika 0 maka outputnya akan berlogika 0.
Gambar M5.5.2.9DatasheetIC7408
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 158
5.2.2Prinsip Kerja Gerbang Logika dan Datasheet -nya
1. Gerbang NOT
Gerbang NOT berfungsi sebagai pembalik (Inverter), yang mana outputnya
akan bernilai terbalik dengan inputannya.
Gambar M5.5.2.8DatasheetIC7404
2. Gerbang AND
Gerbang AND akan berlogika 1 atau keluarannya akan berlogika 1 apabila
semua masukan/inputannya berlogika 1, namun apabila semua atau salah satu
masukannya berlogika 0 maka outputnya akan berlogika 0.
Gambar M5.5.2.9DatasheetIC7408
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 159
3. Gerbang NAND
Gerbang NAND akan bernilai / outputnya akan berlogika 0 apabila semua
inputannya bernilai 1 dan outpunya akan berlogika 1 apabila semua atau salah
satu inputannya bernilai 0.
Gambar M5.5.2.10Datasheet IC7400
4. Gerbang OR
Gerbang OR akan berlogika 1 apabila salah satu atau semua inputan yang
dimasukkan bernilai 1 dan apabila keluaran yang di inginkan berlogika 0 maka
inputan yang dimasukkan harus bernilai 0 semua.
Gambar M5.5.2.11DatasheetIC7432
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 159
3. Gerbang NAND
Gerbang NAND akan bernilai / outputnya akan berlogika 0 apabila semua
inputannya bernilai 1 dan outpunya akan berlogika 1 apabila semua atau salah
satu inputannya bernilai 0.
Gambar M5.5.2.10Datasheet IC7400
4. Gerbang OR
Gerbang OR akan berlogika 1 apabila salah satu atau semua inputan yang
dimasukkan bernilai 1 dan apabila keluaran yang di inginkan berlogika 0 maka
inputan yang dimasukkan harus bernilai 0 semua.
Gambar M5.5.2.11DatasheetIC7432
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 159
3. Gerbang NAND
Gerbang NAND akan bernilai / outputnya akan berlogika 0 apabila semua
inputannya bernilai 1 dan outpunya akan berlogika 1 apabila semua atau salah
satu inputannya bernilai 0.
Gambar M5.5.2.10Datasheet IC7400
4. Gerbang OR
Gerbang OR akan berlogika 1 apabila salah satu atau semua inputan yang
dimasukkan bernilai 1 dan apabila keluaran yang di inginkan berlogika 0 maka
inputan yang dimasukkan harus bernilai 0 semua.
Gambar M5.5.2.11DatasheetIC7432
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 160
5. Gerbang NOR
Gerbang NOR merupakan gerbang logika yang outputnya akan berlogika 1
apabila semua inputannya bernilai 0, dan outpunya akan berlogika 0 apabila
semua atau salah satu inputannya inputannya berlogika 1.
Gambar M5.5.2.12Datasheet IC7402
6. Gerbang XOR
Gerbang XOR merupakan kepanjangan dari Exclusive OR yang mana
keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya berbeda, namun apabila
inputannya sama maka akan memberikan output berlogika 0.
.
Gambar M5.5.2.13DatasheetIC7486
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 160
5. Gerbang NOR
Gerbang NOR merupakan gerbang logika yang outputnya akan berlogika 1
apabila semua inputannya bernilai 0, dan outpunya akan berlogika 0 apabila
semua atau salah satu inputannya inputannya berlogika 1.
Gambar M5.5.2.12Datasheet IC7402
6. Gerbang XOR
Gerbang XOR merupakan kepanjangan dari Exclusive OR yang mana
keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya berbeda, namun apabila
inputannya sama maka akan memberikan output berlogika 0.
.
Gambar M5.5.2.13DatasheetIC7486
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 160
5. Gerbang NOR
Gerbang NOR merupakan gerbang logika yang outputnya akan berlogika 1
apabila semua inputannya bernilai 0, dan outpunya akan berlogika 0 apabila
semua atau salah satu inputannya inputannya berlogika 1.
Gambar M5.5.2.12Datasheet IC7402
6. Gerbang XOR
Gerbang XOR merupakan kepanjangan dari Exclusive OR yang mana
keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya berbeda, namun apabila
inputannya sama maka akan memberikan output berlogika 0.
.
Gambar M5.5.2.13DatasheetIC7486
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 161
7. Gerbang XNOR
Gerbang XNOR merupakan kepanjangan dari Exclusive NOR yang mana
keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya sama, namun apabila
inputannya berbeda maka akan memberikan output berlogika 0.
.
Gambar M5.5.2.14DatasheetIC74266
5.2.3Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler
1. Prinsip Kerja PLC
Data berupa sinyal dari peralatan input luar diterima oleh sebuah PLC dari
sistem yang dikontrol. Peralatan input luar misalnya: saklar, sensor, tombol dan lain-
lain. Data akan diubah oleh modul input A/D analog to digital input module menjadi
sinyal digital. Selanjutnya oleh unit prosesor sentral atau CPU yang ada di dalam
PLC sinyal digital dan disimpan di dalam ingatan (memory). CPU memerintah yang
diperoleh diberikan melalui modul output D/A (digital to analog output module)
sinyal digital itu bila perlu diubah kembali menjadi menggerakkan peralatan output
luar (external output device) dari sistem yang dikontrol seperti antara lain berupa
relay, solenoid dalarm dimana nantinya dapat untuk mengoperasikan secara otomatis
sistem proses kerja yang dikontrol tersebut.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 161
7. Gerbang XNOR
Gerbang XNOR merupakan kepanjangan dari Exclusive NOR yang mana
keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya sama, namun apabila
inputannya berbeda maka akan memberikan output berlogika 0.
.
Gambar M5.5.2.14DatasheetIC74266
5.2.3Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler
1. Prinsip Kerja PLC
Data berupa sinyal dari peralatan input luar diterima oleh sebuah PLC dari
sistem yang dikontrol. Peralatan input luar misalnya: saklar, sensor, tombol dan lain-
lain. Data akan diubah oleh modul input A/D analog to digital input module menjadi
sinyal digital. Selanjutnya oleh unit prosesor sentral atau CPU yang ada di dalam
PLC sinyal digital dan disimpan di dalam ingatan (memory). CPU memerintah yang
diperoleh diberikan melalui modul output D/A (digital to analog output module)
sinyal digital itu bila perlu diubah kembali menjadi menggerakkan peralatan output
luar (external output device) dari sistem yang dikontrol seperti antara lain berupa
relay, solenoid dalarm dimana nantinya dapat untuk mengoperasikan secara otomatis
sistem proses kerja yang dikontrol tersebut.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 161
7. Gerbang XNOR
Gerbang XNOR merupakan kepanjangan dari Exclusive NOR yang mana
keluarannya akan berlogika 1 apabila semua inputannya sama, namun apabila
inputannya berbeda maka akan memberikan output berlogika 0.
.
Gambar M5.5.2.14DatasheetIC74266
5.2.3Prinsip Kerja PLC, Relay, dan Mikrokontroler
1. Prinsip Kerja PLC
Data berupa sinyal dari peralatan input luar diterima oleh sebuah PLC dari
sistem yang dikontrol. Peralatan input luar misalnya: saklar, sensor, tombol dan lain-
lain. Data akan diubah oleh modul input A/D analog to digital input module menjadi
sinyal digital. Selanjutnya oleh unit prosesor sentral atau CPU yang ada di dalam
PLC sinyal digital dan disimpan di dalam ingatan (memory). CPU memerintah yang
diperoleh diberikan melalui modul output D/A (digital to analog output module)
sinyal digital itu bila perlu diubah kembali menjadi menggerakkan peralatan output
luar (external output device) dari sistem yang dikontrol seperti antara lain berupa
relay, solenoid dalarm dimana nantinya dapat untuk mengoperasikan secara otomatis
sistem proses kerja yang dikontrol tersebut.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 162
Gambar M5.5.2.15 CPU PLC (OMRON CPM1A)
2. Prinsip Kerja Relay
Relayterdiri dari coil dan contact. Perhatikan Gambar M5.5.2.16, coil adalah
gulungan kawatyang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang
pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis
:Normally Open (kondisiawal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed
(kondisi awal sebelum diaktifkan close).Secara sederhana berikut ini prinsip kerja
dari relay: ketika Coil mendapat energilistrik (energized), akan timbul gaya
elektromagnet yang akan menarik armature yangberpegas, dan contact akan
menutup.
Gambar M5.5.2.16Skema RelayElektromekanik
Selain berfungsi sebagai komponen elektronik, relayjuga mempunyai fungsi
sebagaipengendali sistem. Sehingga relaymempunyai 2 macam simbol yang
digunakan pada :
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 163
Rangkaian listrik (hardware)
Program (software)
Berikut ini simbol yang digunakan :
Gambar M5.5.2.17 Rangkaian dan Simbol Logika Relay
3. Prinsip Kerja Mikrokontroler
Mikrokontroler pada dasarnya adalah sebuah komputer yang
dirancanguntukmelakukan tugas-tugas kontrol. Secara fungsional, PLC
clanmikrokontroler ini hampir sama, tetapi secara teknis pengontrolan mesin atau
plant dengan mikrokontroler relatif lebih sulit. Hal ini terkait dengan perangkatkcras
clan perangkat lunak dari mikrokontroler tersebut. Dalam hal ini,pengontrolan mesin
atau plant dengan mikrokontroler memerlukanperancangan pengondisi sinyal
tambahan pada port input/output-nya,danumumnya pemrograman mikrokontroler ini
dilakukan dengan menggunakanbahasa assembler yang relatif sulit dipelajari.
Gambar M5.5.2.18 Mikrokontroler
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 164
5.2.4PLC
5.2.4.1 Pengertian PLC
PLC adalah suatu perangkat elektronik digital yang dapat diprogram untuk
melakukan operasi logik, sekuensial, aritmatik, timing, dan counting untuk
mengontrol mesin atau proses. PLC tersebut pada awalnya dipakai untuk
menggantikan peran relay dan control timer dalam mengontrol sistem.
PLC atau Programmable Logic Controller adalah suatu kontroler yang dapat
dikontrol dengan deretan logika. Programmable, menunjukkan kemampuannya yang
dapat dengan mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya
dalam hal memori program yang telah dibuat. Logic : menunjukkan kemampuannya
dalam memproses input secara aritmetik (ALU), yaitu melakukan operasi
membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi dan
negasi.Controller : menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur
proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
5.2.4.2 Konstruksi PLC
Kontruksi PLC secara umum adalah :
1. Central processing unit (CPU).
Bagian ini merupakan otak atau jantung PLC, karena bagian ini merupakan
bagian yang melakukan operasi / pemrosesan program yang tersimpan dalam
PLC. Disamping itu CPU juga melakukan pengawasan atas semua operasional
kerja PLC, transfer informasi melalui internal bus antara PLC, memory dan unit
I/O.
Bagian CPU ini antara lain adalah :
Power Supply, power supply mengubah suplai masukan listrik menjadi
suplai listrik yang sesuai dengan CPU dan seluruh komputer.
Alterable Memory, terdiri dari banyak bagian, intinya bagian ini berupa
chip yang isinya di letakkan pada chip RAM (Random Access Memory),
tetapi isinya dapat diubah dan dihapus oleh pengguna / pemrogram. Bila
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 165
tidak ada supplai listrik ke CPU maka isinya akan hilang, oleh sebab itu
bagian ini disebut bersifat volatile, tetapi ada juga bagian yang tidak
bersifat volatile.
Fixed Memory, berisi program yang sudah diset oleh pembuat PLC, dibuat
dalam bentuk chip khusus yang dinamakan ROM (Read Only Memory),
dan tidak dapat diubah atau dihapus selama operasi CPU, karena itu
bagian ini sering dinamakan memori non-volatile yang tidak akan
terhapus isinya walaupun tidak ada listrik yang masuk ke dalam CPU.
Selain itu dapat juga ditambahkan modul EEPROM atau Electrically
Erasable Programmable Read Only Memory yang ditujukan untuk back up
program utama RAM prosesor sehingga prosesor dapat diprogram untuk
meload program EEPROM ke RAM jika program di RAM hilang atau rusak.
Processor, adalah bagian yang mengontrol supaya informasi tetap jalan
dari bagian yang satu ke bagian yang lain, bagian ini berisi rangkaian
clock, sehingga masing-masing transfer informasi ke tempat lain tepat
sampai pada waktunya
Battery Backup, umumnya CPU memiliki bagian ini. Bagian ini berfungsi
menjaga agar tidak ada kehilangan program yang telah dimasukkan ke
dalam RAM PLC jika catu daya ke PLC tiba-tiba terputus.
2. Input / Output (I/O).
Input merupakan bagian PLC yang menerima sinyal elektrik dari sensor atau
komponen lain dan sinyal itu dialirkan ke PLC untuk diproses. Ada banyak jenis
modul input yang dapat dipilih dan jenisnya tergantung dari input yang akan
digunakan. Jika input adalah limit switches dan pushbutton dapat dipilih kartu
input DC. Modul input analog adalah kartu input khusus yang menggunakan
ADC (Analog to Digital Conversion) dimana kartu ini digunakan untuk input yang
berupa variable seperti temperatur, kecepatan, tekanan dan posisi. Pada umumnya ada
8-32 input point setiap modul inputnya. Setiap point akan ditandai sebagai alamat
yang unik oleh prosesor.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 166
Output adalah bagian PLC yang menyalurkan sinyal elektrik hasil
pemrosesan PLC ke peralatan output. Besaran informasi / sinyal elektrik itu
dinyatakan dengan tegangan listrik antara 5 - 15 volt DC dengan informasi
diluar sistem tegangan yang bervariasi antara 24 - 240 volt DC mapun AC. Kartu
output biasanya mempunyai 6-32 output point dalam sebuah single module.
Kartu output analog adalah tipe khusus dari modul output yang menggunakan
DAC (Digital to Analog Conversion). Modul output analog dapat mengambil nilai
dalam 12 bit dan mengubahnya ke dalam signal analog. Biasanya signal ini 0-10 volts
DC atau 4-20 mA. Signal Analog biasanya digunakan pada peralatan seperti motor
yang mengoperasikan katup dan pneumatic position control devices.
Bila dibutuhkan, suatu sistem elektronik dapat ditambahkan untuk
menghubungkan modul ini ke tempat yang jauh. Proses operasi sebenarnya di
bawah kendali PLC mungkin saja jaraknya jauh, dapat saja ribuan meter.
3. Memori
Memori merupakan tempat penyimpan data sementara dan tempat menyimpan
program yang harus dijalankan, dimana program tersebut merupakan hasil terjemahan
dari ladder diagram yang dibuat oleh user. Sistem memori pada PLC juga mengarah
pada teknologi flash memory. Dengan menggunakan flash memory maka akan
sangat mudah bagi pengguna untuk melakukan programming maupun
reprogramming secara berulang-ulang. Selain itu pada flash memory juga
terdapat EPROM yang dapat dihapus berulang-ulang.
Sistem memori dibagi dalam blok-blok dimana masing-masing blok memiliki
fungsi sendiri-sendiri. Beberapa bagian dari memori digunakan untuk menyimpan
status dari input dan output, sementara bagian memori yang lain digunakan untuk
menyimpan variable yang digunakan pada program seperti nilai timer dan counter.
4. Power Supply
Power supply (catu daya) digunakan untuk memberikan tegangan pada PLC.
Tegangan masukan pada PLC biasanya sekitar 24 VDC atau 220 VAC. Pada PLC
yang besar, catu daya biasanya diletakkan terpisah.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 167
Catu daya tidak digunakan untuk memberikan daya secara langsung ke input
maupun output, yang berarti input dan output murni merupakan saklar. Jadi pengguna
harus menyediakan sendiri catu daya untuk input dan output pada PLC. Dengan cara
ini maka PLC itu tidak akan mudah rusak.
5. Penambahan I/O
Setiap PLC pasti memiliki jumlah I/O yang terbatas, yang ditentukan berdasarkan
tipe PLC. Namun dalam Aplikasi seringkali I/O yang ada pada PLC tidak mencukupi.
Oleh sebab itu diperlukan perangkat tambahan untuk menambah jumlah I/O yang
tersedia.
5.2.4.3 Jenis-Jenis PLC
Gambar M5.5.2.19 Bagan jenis-Jenis PLC
Secara umum PLC dibagi menjadi dua yaitu.
1. Tipe compact
Ciri – ciri PLC jenis ini ialah :
a. Seluruh komponen (power supply, CPU, modul input – output, modul
komunikasi) menjadi satu.
b. Umumnya berukuran kecil (compact)
c. Mempunyai jumlah input/output relatif sedikit dan tidak dapat diexpand
d. Tidak dapat ditambah modul – modul khusus
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 168
Gambar M5.5.2.20 PLC Tipe compact
2. Tipe modular
Ciri – ciri PLC jenis ini ialah :
a. Komponen – komponennya terpisah ke dalam modul – modul
b. Berukuran besar
c. Memungkinkan untuk ekspansi jumlah input /output
d. Memungkinkan penambahan modul – modul khusus
Gambar M5.5.2.21 PLC Tipe Modular
Berdasarkan jumlah input/output yang dimilikinya ini. secara umum PLC
dapat dibagi menjadi tiga kelompok besar :
1. PLC mikro.
PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini kurang
dari 32 terminal.
2. PLC mini.
PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini antara
32 sampai 128 terminal.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 169
3. PLC large.
PLC dapat dikategorikan mikro jika jumlah input/ output pada PLC ini lebih
dari 128 terminal.
5.2.5 Konstruksi PLC CPM1A
Gambar M5.5.2.22PLC Omron CPM1A
Gambar M5.5.2.23Konstruksi PLC Omron CPM1A
Sebagaimana terlihat pada gambar, selain adanya indikator keluaran dan
masukan, terlihat juga adanya 4 macam lampu indicator, yaitu PWR, RUN,
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 170
ERR/ALM, danCOMM.Arti masing-masing lampu indicator tersebut ditunjukkan
pada table di bawah ini.
Tabel M5.5.2.9 Macam-Macam Lampu Indikator
Struktur CPU PLC Omron CPM1A :
Struktur internal dari unit CPU terdiri atas beberapa bagian seperti memori
I/O, program, rangkaian masukan, rangkaian keluaran dan lain sebagainya.
Gambar M5.5.2.24Struktur Internal Unit CPU PLC
1. Memori I/O
Program akan membaca dan menulis data pada area memori ini selama eksekusi.
Beberapa bagian dari memori merupakan bit yang mewakili status masukan dan
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 171
keluaran PLC. Beberapa bagian dari memori I/O akan dihapus saat PLC dihidupkan
dan beberapa bagian lainnya tidak berubah (karena ada dukungan baterai).
2. Program
Merupakan program yang ditulis oleh pengguna. CPM1A menjalankan program
secara siklus. Program itu sendiri dapat dibagi dua bagian : bagian ‘program utama’
yang dijalankan secara siklus dan bagian ‘program interupsi’ yang akan dijalankan
saat terjadi interupsi yang bersangkutan.
3. Setup PC
Setup PC mengandung berbagai macam parameter awalan (startup) dan
operasional. Parameter tersebut hanya dapat diubah melalui piranti pemrograman
saja, tidak dapat diubah melalui program. Beberapa parameter dapat diakses hanya
pada saat PLC dihidupkan, sedangkan beberapa parameter yang lain dapat diakses
secara rutin walaupun PLC dimatikan.
4. Interface
Interface menentukan apakah port peripheral dan RS-232C yang bekerja dengan
pengaturan komunikasi yang ada di dalam setup PC.
5.2.6 Instruksi DasarPLC
1. Instruksi LD/LDI
Intruksi ini digunakan diawal program dan atau percabangan, jika instruksi ini
bertemu dengan kontak NC, maka ditambahkan dengan perintah Inverse.
Gambar M5.5.2.25Instruksi LOAD/LOAD Inverse PLC
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 172
2. Instruksi OUT
Instruksi ini digunakan untuk menyatakan Output dari PLC.
Gambar M5.5.2.26Intruksi OUT PLC
5.2.7 Diagram Ladder dari Instruksi Logika
Berikut ini adalah beberapa contoh konversi dari gerbang logika dasar dalam
diagram ladder dimana contoh yang diberikan memiliki 2 input dan 1 output.
1. Logika AND
Tabel kebenaran logika AND adalah sebagai berikut.
Gambar M5.5.2.27 Tabel Logika AND
Konversi ke Ladder Diagram.
Gambar M5.5.2.28 Ladder Diagram AND
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 173
2. Logika OR
Tabel kebenaran logika OR adalah sebagai berikut.
Gambar M5.5.2.29 Tabel Logika OR
Konversi ke Ladder Diagram
Gambar M5.5.2.30 Ladder Diagram OR
3. Logika NOT
Tabel kebenaran logika NOT adalah sebagai berikut
Gambar M5.5.2.31 Tabel Logika NOT
Konversi ke Ladder Diagram
Gambar M5.5.2.32 Ladder Diagram NOT
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 174
4. Logika NAND
Logika NAND merupakan pengembangan dari logika AND, OR, dan NOT.Tabel
kebenaran adalah sebagai berikut.
Gambar M5.5.2.33 Tabel Logika NAND
Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut. O = (AB) '= A' + B '. Jadi
konversi ke Ladder Diagram.
Gambar M5.5.2.34 Ladder Diagram NAND
5. Logika NOR
Logika ini juga merupakan pengembangan dari logika AND, OR dan NOT.Tabel
kebenaran adalah sebagai berikut.
Gambar M5.5.2.35Tabel Logika NOR
Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut.
O = (A + B) '= A'. B ' Jadi konversi ke Ladder Diagram.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 175
Gambar M5.5.2.36Ladder Diagram NOR
6. Logika XOR
Demikian pula, logika yang sebelumnya. Logika ini juga merupakan
pengembangan dari AND, OR dan NOT. Logika ini banyak digunakan dalam
menyimpulkan untai (Adder). Tabel kebenaran adalah sebagai berikut
Gambar M5.5.2.37 Tabel Logika XOR
Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut
O = A o B = A '. B + A. B '
Jadi konversi ke Ladder Diagram
Gambar M5.5.2.38Ladder Diagram XOR
7. Logika XNOR
Sama seperti logika XOR,logika XNOR ini juga merupakan pengembangan dari
AND, OR dan NOT. Tabel kebenaran adalah sebagai berikut.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 176
Gambar M5.5.2.39 Tabel Logika XNOR
Tabel kebenaran di atas memiliki persamaan berikut
O = A o B = A. B + A '. B '
Jadi konversi ke Ladder Diagram
Gambar M5.5.2.40 Ladder Diagram XNOR
5.3 Metodologi
5.3.1. Skema Alat
Gambar M5.5.3.1Skema Alat
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 177
5.3.2. Prosedur Percobaan
1. Fenomena KIT Gerbang Logika
a. Siapkan KIT Gerbang Logika
b. Lakukan percobaan sesuai tabel kebenaran masing-masing gerbang
c. Buka software PLC pada PC
d. Buat program sederhana gerbang logika pada software pemograman
PLC dan cek kesesuaian program dengan KIT
2. Fenomena Alat
a. Siapkan alat pengisian material otomatis
b. Aktifkan alat dan lihat langkah proses dari alat pengisian material
otomatis
5.4 Data dan Pembahasan
5.4.1 Data
Gambar M5.5.4.1 Gerbang Logika AND
Gambar M5.5.4.2 Gerbang Logika NAND
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 178
Gambar M5.5.4.3 Gerbang Logika OR
Gambar M5.5.4.4 Gerbang Logika XOR
Gambar M5.5.4.5 Gerbang Logika NOR
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 179
Gambar M5.5.4.6 Gerbang Logika NOT
Gambar M5.5.4.7Gerbang Logika Gabungan
Gambar M5.5.4.8PLC Mitsubishi (1)
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 180
Gambar M5.5.4.9PLC Mitsubishi (2)
5.4.2 Pembahasan
Pada Gambar M5.5.4.1, jika kedua input dialiri arus listrik maka LED
menyala. Sebaliknya jika salah satu input atau kedua inputnya tidak dialiri arus listrik
maka LED mati. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika AND.
Pada Gambar M5.5.4.2, jika kedua input dialiri arus listrik maka LED mati.
Sebaliknya jika hanya satu input atau kedua inputnya tidak dialiri arus listrik maka
LED menyala. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika NAND.
Pada Gambar M5.5.4.3, jika hanya satu input atau kedua inputnya dialiri arus
listrik maka LED menyala. Sebaliknya jika kedua inputnya tidak dialiri arus listrik
maka LED mati. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika OR.
Pada Gambar M5.5.4.4, jika kedua input tidak dialiri arus listrik maka LED
mati. Sebaliknya jika hanya satu input tidak dialiri arus listrik maka LED menyala,
tetapi saat kedua input dialiri listrik LED malah menyala. Hal ini tidak sesuai dengan
tabel kebenaran gerbang logika XOR, karena seharusnya LED mati ketika kedua
input dialiri listrik.
Pada Gambar M5.5.4.5, jika hanya satu input atau kedua input dialiri arus
listrik maka LED mati. Sebaliknya jika kedua input tidak dialiri arus listrik maka
LED menyala. Hal ini sesuai dengan tabel kebenaran gerbang logika NOR.
Pada Gambar M5.5.4.6, jika input dialiri arus listrik maka LED menyala.
Sebaliknya jika input tidak dialiri arus listrik maka LED mati. Hal ini sesuai dengan
tabel kebenaran gerbang logika NOT.
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 181
Pada Gambar M5.5.4.7, merupakan gerbang logika gabungan yang terdiri dari
gerbang logika OR dimana salah satu inputnya terhubung dengan gerbang logika
AND. Ketika satu input atau kedua input dialiri arus listrik maka LED menyala dan
LED mati jika tidak ada arus listrik dari kedua inputnya. Output dari gerbang logika
AND akan mengalirkan arus listrik jika kedua inputnya dialiri arus listrik dan
sebaliknya output tidak akan mengalirkan arus listrik jika satu atau kedua inputnya
tidak dialiri arus listrik.
Pada Gambar M5.5.4.8, di baris pertama merupakan diagram ladder LD, baris
kedua adalah diagram ladder ANI, baris ketiga adalah diagram ladder ORI, baris
keempat adalah diagram ladder XOR.
Pada Gambar M5.5.4.9, di baris pertama merupakan diagram ladder ANI,
baris kedua adalah diagram ladder XOR, dan baris ketiga adalah diagram ladder
XNOR.
5.5 Penutup
5.5.1. Kesimpulan
- Pada umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC yaitu
pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list
- Gerbang logika dapat mengkondisikan input-input yang masuk dan
menjadikannya sebuah output yang sesuai dengan apa yang ditentukan
olehnya
5.5.2. Saran
- Praktikan harus memahami teori yang medasari praktikum sebelum
melakukan praktikum
- Praktikan harus berhati-hati dalam menggunakan alat praktikum karena
alat elektronik yang bersifat sensitif
- Praktikan harus mendengarkan perkataan asisten
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 182
Lampiran
TUGAS TAMBAHAN
Perbedaan PLC Mitsubishi dan Omron
1. Instruksi PLC-nya
2. Hardware dan interface
3. Pengalamatan I/O PLC
a. PLC Mitsubishi
Pengalaman I/O menggunakan bilangan hexadecimal
(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F). Misalnya I/O yang terletak di sebelah
kanan CPU Mitsubishi merupakan input module yang mempunyai 16 line /
PRAKTIKUM 2015/2016 LABORATORIUM MEKATRONIKA
Kelompok XX 183
chanel, maka pengalamatannya adalah X00 ~ X0F. Karakter X merupakan
penanda sebagai inputan, sedangkan 0 sampai dengan 0F merupakan urutan
pengalamatan inputan yang terhubung ke input module.
b. PLC Omron
Pengalaman I/O menggunakan konsep bilangan hexadecimal, tetapi untuk
bilangan di atas 9 di tulis dengan angka 10 ~15, bukan karakter A ~ F.
Misalnya I/O yang terletak di sebelah kanan CPU Mitsubishi merupakan input
module yang mempunyai 16 line, maka pengalamatannya adalah 00.00 ~
00.15.
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto Eko Putra . 2010 . BELAJAR MIKROKONTROLER . Gava Media : Yogyakarta.
Agung Nugroho. 2010 . MEKATRONIKA . Graha Ilmu : Yogyakarta.
Frank D Petruzella . 2005 . PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS THIRD EDITION.McGraw Hill : New York.
Gustina Eka Putri . 2011 . JENIS-JENIS KOMPONEN ELEKTRONIKA . Karya Cipta :Bandung.
Irwan Sucipto . 2009 . MOTOR-MOTOR LISTRIK (TEORI DAN APLIKASI) . InstitutTeknologi Bandung : Bandung.
Surya Saputra . 2013 . BASIC OPERATIONAL AMPLIFIER FOR ENGINEERING . Mc GrawHill : New York.