STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 SKRIPSI

Transkripsi

1 STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains ABDULLAH DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 PERSETUJUAN Judul : STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 Kategori : SKRIPSI Nama : ABDULLAH Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Pembimbing DR. Marhaposan Situmorang DR. Marhaposan Situmorang NIP : NIP : ii

3 PERNYATAAN STUDI PENGONTROL TEMPERATUR MOTOR DC UNTUK MEMPERTAHANKAN KESTABILAN KECEPATAN MOTOR BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 SKRIPSI Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya Medan, ABDULLAH iii

4 PENGHARGAAN Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang maha pemurah dan maha penyayang, dengan limpahan karunia-nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan. Ucapan banyak terimakasih saya sampaikan kepada Bpk DR. Marhaposan Situmorang, selaku ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberi masukan serta koreksi kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs.Takdir Tamba M.Eng,Sc, Bpk Drs. Nasruddin M.Eng.Sc dan Bpk Drs. Bisman P, M.Eng.Sc, selaku dosen pembanding yang banyak memberikan masukan.ucapan terimakasih juga saya ajukan kepada Bpk Drs.Luhut Sihombing MS selaku dosen wali selama mengikuti perkuliahan dan terimakasih banyak juga kepada Ibu Dra. Yustinon,MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA, serta semua dosen dan Staf pada Departemen Fisika FMIPA USU. Teman temanku Gilang, Oki, Masthura dan rekan-rekan fisika semuanya khususnya Stambuk 05 terima kasih atas semangat, bantuan dan motivasinya.. Akhirnya tidak terlupakan dan yang teristimewa kepada Ayahanda Azharruddin, Ibunda Siti Ainun, Kakak-kakak ku Umi dan Erni. Terima kasih atas dukungan, bantuan dan semangat yang kalian berikan kepadaku selama ini. Semoga Allah SWT akan membalasnya. iv

5 ABSTRAK Telah dirancang sebuah alat pengukuran dan pengontrolan yang mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dengan menggunakan dua kipas yang diaktifkan secara otomatis, untuk mempertahankan kestabilan kecepatan putar dari sebuah motor dc. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi kecepatan putar dalam penelitian ini adalah sensor Optocoupler dan sensor yang digunakan untuk mengukur dan mengontrol temperatur motor dc adalah sensor LM35. Sementara yang menjadi pusat pengendalian dari seluruh alat ini digunakan mikrokontroler AT89S52, keseluruhan bagian dari alat ini merupakan gabungan dari empat buah blok dasar yaitu sensor Optocoupler, sensor LM 35, ADC dan mikrokontroller. Alat ini juga memiliki ketelitian yang cukup baik dalam hal mengukur dengan kesalahan sebesar 0,498 % (kecepatan putar) dan 0,841 % (temperatur). Adapun kelemahan dari perancangan ini adalah alat ini hanya mampu mengukur kecepatan putar dan temperatur motor dc serta mengontrol temperatur motor dc, suhu yang dapat diukur dari -55 ºC sampai +150 ºC (sesuai jangkauan maksimal sensor suhu LM35). v

6 ABSTRACT Had designed a control and measuring instrument who can measure rotation speed and temperature from a dc motor and also control temperature from a dc motor with use two fans who actived otomaticly for defend dc motor rotation speed stability. The sensor was used for detecting speed rotation in this research is Optocoupler sensor and the sensor was used for measuring and control dc motor temperatur is LM 35 sensor. And the main of control from all system is microcontroller type AT89S52. All the part from this research instrument are stand of from four basic of block that is Optocoupler sensor, LM35 sensor, ADC, and microcontroller. The instrument also have good carefullness in measuring with 0,498% error (speed rotation) and 0,841% error (temperature). The weakness of this instrument is instrument just can measure dan control rotation speed and temperature from a dc motor. Temperature who can be measured from -55 ºC to +150 ºC (from max range LM35 temperature sensor). vi

7 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Grafik Halaman ii iii iv v vi vii ix x xi Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Batasan masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Tempat penelitian Sistematika Penulisan 3 Bab 2 Tinjauan Pustaka 2.1 Motor Motor dc Jenis Jenis Motor dc Prinsip Kerja Motor dc Sensor Optocoupler Prinsip Kerja Optocoupler Sensor LM Prinsip Kerja LM ADC (Analog to Digital Converter) Mikrokontroler Mikrokontroler AT89S Instruksi Transfer Data Instruksi Aritmatik Instruksi Logika Instruksi Percabangan Liquid Crystal Display (LCD) Relay 27 vii

8 Bab 3 Perancangan Dan Kerja Alat 3.1 Diagram Balok Flowchart Sensor Optocoupler Sensor LM Rangkaian ADC Rangkaian Mikrokontroler AT89S Rangkaian Relay Display LCD Character 2x Teknik analisa data 42 Bab 4 Hasil dan Pembahasan 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S Interfacing LCD 2x Pengujian Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ) Pengujian Sensor LM Pengujian Rangkaian Relay Hasil Pengukuran Alat Pengukuran kecepatan putar (rps) Pengukuran temperatur( o C) Analisa Ketelitian Alat Hasil Pengontrolan Alat 63 Bab 5 Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 69 Daftar Pustaka 70 Lampiran viii

9 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port 3 21 Tabel 3.1 Fungsi Pin LCD Character 2x16 41 Tabel 3.2 Pengamatan Nilai Kecepatan Putar Pada Motor DC 45 Tabel 3.3 Pengamatan Perbandingan Nilai Kecepatan Putar Alat Rancangan 45 Dengan Nilai Kecepatan Putar Menggunakan Multimeter Tabel 3.4 Pengamatan Perbandingan Nilai Temperatur Yang Terukur Pada Alat 46 Dengan Temperatur Yang Terukur Pada Termometer Tabel 3.5 Pengamatan Tegangan, Suhu, Kecepatan Putar Serta Keadaan Kipas 46 Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian ADC 54 Tabel 4.2 Data Konversi ke Bilangan Digital dari Output Sensor 56 Tabel 4.3 Pengukuran Kecepatan Putar 61 Tabel 4.4 Pengukuran Temperatur 62 Tabel 4.5 Penyimpangan Dan % Kesalahan Pada Pengukuran Kecepatan Putar 63 Motor DC Tabel 4.6 Penyimpangan dan % kesalahan pada pengukuran suhu 64 Tabel 4.7 Data Pengontrolan Motor 66 Tabel 4.8 Data Pengontrolan Motor 68 Tabel 4.9 Data Pengontrolan Motor 70 ix

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Bagian bagian Motor DC 5 Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor DC 8 Gambar 2.3 Kaidah Tangan Kiri 8 Gambar 2.4 (a) Skematik Optocoupler 9 (b) Bentuk Fisik Optocoupler Gambar 2.5 LED Inframerah 10 Gambar 2.6 Fototransistor 11 Gambar 2.7 (a) Bentuk Fisik Sensor LM35 13 (b) Konfigurasi Pin LM35 Dilihat Dari Bagian Bawah (c) Spesifikasi Sensor LM35 Gambar 2.8 Karakteristik Sensor LM35 13 Gambar 2.9 Konfigurasi Pin IC ADC Gambar 2.10 Diagram ADC Secara Umum 17 Gambar 2.11 Blok Diagram Fungsional AT89S52 19 Gambar 2.12 Konfigurasi Pin AT89S52 20 Gambar 2.13 Tampilan M-IDE Studio MCS 51 sebagai 8051 Editor Menulis 26 Program Gambar 2.14 ISP- Flash Programmer 3.a 27 Gambar 2.15 Diagram blok Tampilan Kristal cair (LCD) 28 Gambar 2.16 Relay 29 Gambar 2.17 Susunan Relay Sederhana 29 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 31 Gambar 3.2 Rangkaian Penguat Sinyal Optocoupler 35 Gambar 3.3 Penempatan Posisi Optocoupler Pada Piringan 35 Gambar 3.4 Sensor LM35 36 Gambar 3.5 Rangkaian ADC 37 Gambar 3.6 Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52 38 Gambar 3.7 Rangkaian Relay Pengendali Kipas 39 Gambar 3.8 LCD Character 2x16 41 Gambar 3.9 Peta memory LCD character 2x16 44 Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 48 Gambar 4.2 Interfacing LCD 2x16 Dengan Mikrokontroller AT89S52 50 Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian ADC Gambar 4.4 Rangkaian Pengujian Sensor 50 Gambar 4.5 Pengukuran Sensor Kecepatan Putar Menggunakan Multimeter 60 x

11 DAFTAR GRAFIK Halaman Grafik 4.1 Hubungan Data Out ADC Dengan Tegangan Input 54 Grafik 4.2 Hubungan Output LM35 Dengan Temperatur 57 Grafik 4.3 Hubungan Tegangan Dengan Kec.Putar Yang Tedrukur Pada Alat 61 & Kecepatan Putar Yang Terukur Pada Multimeter Grafik 4.4 Hubungan Antara Waktu Dan Temperatur 66 Grafik 4.5 Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc 67 Grafik 4.6 Hubungan Antara waktu Dan Temperatur Motor 68 Grafik 4.7 Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc 69 Grafik 4.8 Hubungan Antara Waktu Dan Temperatur Motor 71 Grafik 4.9 Hubungan Antara Temperatur Dan Kecepatan Putar Motor dc 71 Xi