1. KURSI RODA MIKROKONTROLER ATMEGA 8535,1C,TEKNOLOGI RISC
(Okta dwika & Riski widodo) 27
KursiRodaElektrikMenggunakanJoystikBerbasisMikrokontroler
ATMEGA 8535
Oktadwika (5223093013)
Riski Widodo (5223093008)
Alumni Program Studi D3. Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta
Termasuk dalam kategori jurnal keteknikan.
PirhotJetroSimangunsong
Mahasiswa Program Studi D3. Teknik Elektronika, Jurusan Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta
No. Reg : 5223125013
ABSTRAK
Oktadwika, RiskiWidodo,KursiRodaElektrikMenggunakanJoystikBerbasisMikrokontroler
ATMEGA 8535, Tugas Akhir, Jakarta, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Negeri Jakarta, Desember 2012. Tugas Akhir dibuat dengan tujuan untuk membuat Kursi
Roda Elektrik menggunakan Joystick dengan kendali Mikrokontroler ATmega8535 dengan
didukung joystick sebagai modul input dan motor DC sebagai actuator . Pembuatan Tugas
Akhir dilakukan di ruang praktikum dan laboratorium , Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Negeri Jakarta yang dibuat terhitung dari bulan Agustus hingga
Desember 2012. Kursi roda merupakan salah satu alat bantu bagi penyandang cacat kaki dan
orang yang fisiknya lemah untuk dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Sering juga
dimaksudkan, bahwa kursi roda digunakan untuk meningkatkan kemampuan mobilitas bagi
orang yang memiliki kekurangan seperti orang yang cacat fisik, pasien rumah sakit yang
tidak diperbolehkan untuk melakukan banyak aktivitas fisik, orang tua (manula), dan orang -
orang yang memiliki resiko tinggi untuk terluka bila berjalan sendiri. Mikrokontroler adalah
IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya
digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Beberapa
tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama dalam pengontrolan robot .
seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan bahasa
pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and
Vegard’s Risc Processor) ATmega 8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce
Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan
satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program.
Kata Kunci : Kursiroda, Mikrokontroler ATMEGA 8535, IC, Teknologi RISC.
2. HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-3628
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam sejarahnya, penerapan ilmu dapat
dikembangkan dengan sejalannya tuntutan
masalah atau kasus kecil dalam rutinitas
kehidupan. Pencapaiannya dapat dilihat dari
berbagai pemikiran inovasi dan kreatifitas.
Ditambah lagi komunikasi yang sudah
melampaui batasannya, sehingga kita bisa
mendapatkan segala informasi dengan sangat
mudah dan cepat. Kreatifitas dan
ketekunan menjadi tuntutan dalam
pengembangan rumah sakit, persaingan dalam
hal hasil dan kecepatan proses kinerja
membuat pemikiran atas peningkatan sistem
kendali yang digunakan. Banyaknya bidang
alat kesehatan dalam rumah sakit yang mulai
menggunakan alat – alat modern, untuk
mendukung hasil yang lebih efisien. Rumah
sakit mulai menunjukan perannya dalam dunia
teknologi. Salah satunya, masih banyak rumah
sakit yang menggunakan kursi roda yang
proses kerjanya masih secara manual dan
hasilnya kurang efisien, terkadang
mendapatkan masalah atau kendala lainnya.
Untuk mengatasi hal tersebut, solusi yang
dapat dilakukan rumah sakit yakni mengubah
sebagian sistem operasi kerja yang ditangani
oleh tenaga kerja perawat dengan
menggunakan sistem robot, khususnya dalam
menangani pasien penyandang cacat. Tenaga
dan ketahanan tenaga kerja perawat yang
terbatas menyebabkan kursi roda berjalan
cukup lambat dan tidak efisien. Oleh karena
itu, dirancang suatu Kursi Roda Elektrik
menggunakan Joystick Berbasis ATmega8535
yang dapat membantu tenaga kerja perawat
khususnya dalam membantu pasien yang tidak
mampu berjalan dengan sistem kendali
joystick. Jika joystick di aktifkan maka kursi
roda ini akan bergerak kearah yang dituju
sesuai dengan arah mana yang diinginkan oleh
pengguna. Hal tersebut meringankan beban
para penderita penyandang cacat dan dapat
memperoleh hasil yang lebih bermanfaat.
Indentifikasi Masalah
Dari latar belakang masalah yang telah
diuraikan di atas, maka dapat
diidentifikasi masalah sebagai berikut:
1. Bagaimana cara membuat dan merencanakan
alat berbasiskan Mikrokontroler ATmega 8535
yang dapat menggerakkan aktuasi dari joystick
?
2. Bagaimana prinsip kerja dari motor DC
sebagai penggerak pada kursi roda berjalan
dan aktuasi joystick ?
3. Bagaimana merancang suatu rangkaian input
dan output yang dapat dikendalikan melalui
Mikrokontroller ATMega8535?
4. Dapatkah sistem Mesin dikendalikan oleh
Mikrokontroller ATMega8535?
5. Bahasa pemrograman apakah yang dapat
dipergunakan dalam membuat program untuk
menggerakkan kursi roda elektrik tersebut?
1.1 Pembatasan Masalah
Dengan mempertimbangkan latar belakang
dan identifikasi masalah, dimana khususnya
pada alat kursi roda elektrik hanya dapat
bergerak mengikuti instruksi input joystick
yang akan menggerakkan motor DC sebagai
aktuator kursi roda elektrik dengan
menggunakan Mikrokontroler AVR Atmega
8535 sebagai pengendali.
1.2
1.3 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, indentifikasi
masalah serta pembatasan maalah, maka pada
Tugas Akhir, dirumuskan masalah ebagai
berikut:
”Bagaimana membuat kursi roda elektrik
berbasis Mikrokontroler AVR Atmega 8535
dan joystick sebagai pengendali?”
1.4
1.5 Tujuan
Berdasarkan hasil penelitian, maka tujuan
pembuatan Kursi Roda Elektrik menggunakan
Joystick Berbasis Mikrokontroller AVR
ATmega8535 adalah :
1. Tujuan dari penelitian Tugas Akhir adalah
untuk membuat Kursi Roda Elektrik
menggunakan Joystick dengan kendali
Mikrokontroler ATmega8535 dengan
didukung joystick sebagai modul input dan
motor DC sebagai actuator.
2. Untuk memenuhi mata kuliah Tugas Akhir
sebagai syarat kelulusan Program Studi
Diploma III Teknik Elektronika, Jurusan
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas
Negeri Jakarta dan memperoleh gelar Ahli
Madya.
3. ATMEGA 8535,1C,TEKNOLOGI RISC
(Okta dwika & Riski widodo)
29
3. Mengaplikasikan ilmu yang telah diperoleh
selama kuliah dalam perancangan Tugas
Akhir.
4. Memberikan ide dan inovasi baru dalam
bidang rumah sakit.
Manfaat
Berdasarkan hasil penelitian, maka manfaat
pembuatan Kursi Roda Elektrik menggunakan
Joystick Berbasis Mikrokontroler AVR
ATMega 8535 adalah :
1.Dapat di aplikasikan dalam bidang rumah sakit
untuk mempermudah orang penyandang cacat.
2.Dapat dijadikan media pembelajaran serta
meningkatkan kreativitas dalam
perkembangan teknologi otomasi dan
instrumen kendali.
3.Dapat di jadikan bahan penelitian atau
perbandingan oleh para peneliti atau akademisi
lainnya yang akan membuat atau
memodifikasi sistem otomasi dan kendali.
Kegunaan Penelitian
Kegunaan dari pembuatan TugasAkhir,
nantinya dapat diaplikasikan sebagai alat multi
fungsi sesuai aplikasi serta bidang yang
ditentukan. Selain itu, juga diharapkan dapat
dijadikan sebagai bahan referensi
pembelajaran guna menambah pengetahuan
dibidang robotika pada umumnya serta
mengakrabkan masyarakat dengan teknologi
khususnya sistem kontrol mikrokontroler.
Sistematik Penulisan
Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir
tersusun atas 6 bab dengan sistematika berikut
:
Kajian Teoritis
Definisi Kursi Roda
Kursi roda merupakan salah satu alat bantu
bagi penyandang cacat kaki dan orang yang
fisiknya lemah untuk dapat berpindah dari satu
tempat ke tempat lain. Sering juga
dimaksudkan, bahwa kursi roda digunakan
untuk meningkatkan kemampuan mobilitas
bagi orang yang memiliki kekurangan seperti
orang yang cacat fisik, pasien rumah sakit
yang tidak diperbolehkan untuk melakukan
banyak aktivitas fisik, orang tua (manula), dan
orang - orang yang memiliki resiko tinggi
untuk terluka bila berjalan sendiri.
Landasan Teori
Deskripsi Mikrokontroler ATmega 8535.
Gambar 2 Bentuk Mikrokontroler IC
ATmega 8535
Mikrokontroler adalah IC yang dapat
diprogram berulang kali, baik ditulis atau
dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya
digunakan untuk pengontrolan otomatis dan
manual pada perangkat elektronika. Beberapa
tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak
digunakan terutama dalam pengontrolan robot
.seiring perkembangan elektronika,
mikrokontroler dibuat semakin kompak
dengan bahasa pemrograman yang juga ikut
berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler
AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor)
ATmega 8535 yang menggunakan teknologi
RISC (Reduce Instruction Set Computing)
dimana program berjalan lebih cepat karena
hanya membutuhkan satu siklus clock untuk
mengeksekusi satu instruksi program.
Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah
dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM
internal, timer/counter, PWM, analog
comparator, dll (M.Ary Heryanto, 2008).
Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini
memungkinkan kita belajar mikrokontroler
keluarga AVR dengan lebih mudah efisien,
serta dapat mengembangkan kreativitas
penggunaan mikrokontroler ATmega 8535.
Diagram Blok Mikrokontroler
Perangkat input/output atau peripheral i/o
digunakan oleh processor untuk
berkomunikasi dengan dunia luar .
contohnya pemakaian perangkat i/o adalah
serial komunikasi pada keyboard, dan
paralel komunikasi pada printer. Perangkat
input dan output merupakan piranti
pengkondisi sinyal sebelum dapat diolah
oleh processor atau setelah diolah
processor sehingga dapat dikeluarkan
berupa output data digital.
Ada 3 cara input/output untuk
berkomunikasi dengan processor,
4. HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-3630
diantaranya sebagai berikut dan diperjelas
pada gambar 2.2:
1. Programmed i/o, processor mengirim dan
menerima data pada i/o sesuai instruksi.
2. Interrupt-driven i/o, sinyal dari luar mengatur
eksekusi intruksi processor. Sinyal luar akan
menghentikan eksekusi program yang
dijalankan saat itu, dan menjalankan fungsi
program interrupt.
3. Direct memory Acces (DMA), memungkinkan
transfer data langsung antara peripheral i/o
dan memori tanpa keterlibatan processor.
Biasanya digunakan pada sistem yang
membutuhkan transfer data cepat.
Gambar 1 Diagram Blok ATmega8535.
5. KURSI RODA ELEKTRIK MENGGUNAKAN JOYSTIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
(Okta Dwika & Riski Widodo)
3131
Pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan
kemasan 40 pin DIP ( Dual Inline Package)
dapat dilihat pada gambar 2.3 dari gambar
dibawah dapat dijelaskan fungsi dari masing-
masing pin Atmega8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai
masukan catu daya.
2. GND merupakan pin Ground.
3. Port A (Port A0 s.d, Port A7) merupakan pin
input/output dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B (Port B0 s.d. Port B7) merupakan pin
input/output dua arah dan pin fungsi khusus
yaitu Timer/Counter, komparator analog dan
SPI.
5. Port C (Port C0 s.d. Port C7) merupakan pin
input/output dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu TWI, komparator analog dan Timer
Oscillator.
6. Port D (Portn D0 s.d. Port D7) merupakan pin
input/output dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu komparator analog, interpurt eksterna
dan komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk
me-reset mikrokontroler.
8. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan pin masukan
clock external.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan
untuk ADC.
10.AREFF merupakan pin masukan tegangan
referensi ADC.
Gambar 3 Konfigurasi pin ATmega 8535
(Data Sheet AVR)
Fitur-fitur
Fitur-fitur mikrokontroler ATmega 8535
adalah sebagai berikut:
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A,
port B, port C, dan port D.
b. ADC internal sebanyak 8 saluran.
c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan
pembandingan.
d. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
e. SRAM sebesar 512 byte.
f. Memori Flash sebesar 8kb dengan
kemampuan Read While Write.
g. Port antarmukaSPI.
h. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat
diprogram saat operasi.
i. Antarmuka komparator analog.
j. Port USART untuk komunikasi serial.
k. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC
dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
Konstruksi ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis
memori, yaitu memori program, memori data
dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki
ruang sendiri dan terpisah.
a. Memori program
ATmega8535 memiliki kapasitas memori
program sebesar 8 byte yang terpetakan dari
alamat 0000h s.d. 0FFFh dimana masing-
masing alamat memiliki lebar data 16 bit.
Memori program terbagi menjadi 2 bagian
yaitu bagian program boot dan bagian program
aplikasi.
b. Memori data
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data
sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3
bagian yaitu register serba guna, register I/O
dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte
register serba guna, 64 byte register I/O yang
dapat diakses sebagai bagian dari memori
RAM (menggunakan instruksi IN atau OUT),
dan 512 byte digunakan untuk memori data
SRAM.
c. Memori EEPROM
ATmega8535 memiliki memori EEPROM
sebesar 512 byte yang terpisah dari memori
program maupun memori data. Memori
6. HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-3632
EEPROM ini hanya dapat diakses dengan
menggunakan register-register I/O yaitu
register EEPROM Address, register EEPROM
Data, dan register EEPROM Control. Untuk
mengakses memori EEPROM ini diperlakukan
seperti mengakses data eksternal, sehingga
waktu eksekusinya relative lebih lama bila
dibandingkan dengan mengakses data dari
SRAM.
ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah
dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal
dengan fidelitas 8 bit. Dalam mode operasinya,
ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik
secara single ended input maupun differential
input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki
konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi,
mode operasi, dan kemampuan filter derau
yang amat fleksible, sehingga dengan mudah
disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu
sendiri. ATmega8535 memiliki 3 modul timer
yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan
1 buah timer/counter 16 bits. Ketiga modul
timer/counter ini dapat diatur dalam mode
yang berbeda secara individu dan tidak saling
mempengaruhi satu sama lain. Selain itu,
semua timer/counter juga dapat difungsikan
sebagai sumber interupsi. Masing-masing
timer/counter memiliki register tertentu yang
digunakan untuk mengatur mode dan cara
kerjanya. Serial peripheral Interface (SPI)
merupakan salah satu mode komunikasi serial
synchronous kecepatan tiinggi yang dimiliki
oleh ATmega8535. Universal Synchronous
and AsynchronousSerial Receiver and
Transmitter (USART) juga merupakan salah
satu mode komunikasi serial yang dimiliki
oleh ATmega8535. USART merupakan
komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi,
yang dapat digunakan untuk melakukan
transfer data baik antar mikrokontroler
maupun dengan modul-modul eksternal
termasuk PC yang memiliki fitur USART.
USART memungkinkan transmisi data baik
secara synchronous maupun asynchronous,
sehingga dengan memilki USART pasti
kompatibel dengan UART. Pada
ATmega8535, secara umum pengaturan mode
synchronous maupun asynchronous adalah
sama.. Perbedaanya hanyalah terletak pada
sumber clock saja. Jika pada mode
asynchronous masing-masing peripheral
memilki sumber clock sendiri, maka pada
mode synchronous hanya ada satu sumber
clock yang digunakan secara bersama-sama.
Dengan demikian, secara hardware untuk
mode asynchronous hanya membutuhkan 2 pin
yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode
synchronous harus 3 pin yaitu TXD, RXD dan
XCK.
Bahasa Pemprograman ATmega8535
Pemrograman mikrokontroler ATmega8535
dapat menggunakan low level language
(assembly) dan highlevel language (C, Basic,
Pascal, Java, dll) tergantung compiler yang
digunakan (Widodo Budiharto, 2006). Bahasa
Assembler mikrokontroler AVR memiliki
kesamaan instruksi, sehingga jika
pemrograman satu jenis mikrokontroler satu
jenis mikrokontroler AVR sudah dikuasai,
maka akan dengan mudah menguasai
pemrograman keseluruhan mikrokontroler
jenis mikrokontroler AVR. Namun bahasa
assembler relative lebih sulit dipelajari dari
pada bahasa C. Untuk pembuatan suatu
proyek yang besar akan memakan waktu yang
lama serta penulisan programnya akan
panjang. Sedangkan bahasa C memiliki
keunggulan dibanding bahasa assembler yaitu
independent terhadap hardware serta lebih
untuk menangani proyek yang besar. Bahasa C
memiliki keuntungan-untungan yang memiliki
bahasa assembler (bahasa mesin), hampir
semua operasi yang dapat dilakukan oleh
mesin, dapat dilakukan dengan bahasa C
dengan penyusunan program yang lebih
sederhana dan mudah. Bahasa C terletak
diantara bahasa pemrograman tingkat tinggi
dan assembly (Agus Bejo,2007).
Penggerak (actuator)
IC Driver Motor EMS
Embedded Module Series (EMS) 30 A H-
Bridge merupakan driver H-Bridge yang
didisain untuk menghasilkan drive 2 arah
dengan arus kontinyu sampai dengan 30 A
pada tegangan 5,5 Volt sampai 16 Volt. Modul
ini dilengkapi dengan rangkaian sensor arus
beban yang dapat digunakan sebagai umpan
balik ke pengendali. Modul ini mampu men-
drive beban-beban induktif seperti misalnya
relay, solenoida, motor DC, motor stepper, dan
berbagai macam beban lainnya.
7. KURSI RODA ELEKTRIK MENGGUNAKAN JOYSTIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
(Okta Dwika & Riski Widodo)
3333
Gambar 4 Ic Driver Motor EMS
Pengaturan kecepatan kedua motor
dilakukan dengan cara pengontrolan lama
pulsa aktif (mode PWM – Pulse width
Modulation) yang dikirimkan ke rangkaian
motor driver oleh pengendali (mikrokontroler
basic stamp).Duty cycle PWM yang
dikirimkan menentukan kecepatan putar motor
DC.
PWM (Pulse Width Modulation)
PWM (Pulse width Modulation), adalah
sebuah metode untuk pengaturan
kecepatan perputaran, dalam hal ini
adalah motor DC untuk gerak robot.
PWM dapat dihasilkan oleh empat
metode, sebagai berikut :
1) Metode analog
2) Metode digital
3) IC diskrit
4) Mikrokontroler
Pada robot ini, metode PWM
dikerjakan oleh mikrokontroler. Metode
PWM ini akan mengatur lebar atau
sempitnya periode pulsa aktif yang
dikirimkan oleh mikrokontroler ke driver
motor. Pada pengaturan kecepatan robot,
nilai PWM mulai dari 0-255. Secara
analog besaran PWM dihitung dalam
persentase, nilai ini didapat dari
perbandingan : T high / (T high + T low )
x 100%. DimanaT adalah periode atau
waktu tempuh untuk sebuah pulsa, yang
terbagi menjadi bagian puncak positif (T
high) dan puncak negatif (T low).
Gambar 5 gelombang PWM
8. HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-3634
Semakin rapat periode antar pulsa, maka
frekuensi yang dihasilkan akan semakin
tinggi, ini berarti kecepatan akan bertambah.
Semakin lebar jarak antar pulsa, maka
frekuensi semakin rendah ini berarti
kecepatan berkurang atau menurun.
Kondisi pemberian kecepatan harus
disesuaikan dengan kondisi track yang akan
dilewati oleh robot, misal pada saat jalan lurus,
naik atau turun harus mendapatkan nilai PWM
yang tepat.
Motor DC
Suatu rangkaian elektronika terutama yang
menjadikan mikrokontroler sebagai rangkaian
pemproses, banyak menggunakan beberapa
jenis motor dalam pengaplikasikan output.
Seperti robot atau elektronika lainnya. Jenis
Motor DC adalah salah satu alternative yang
sangat familiar utuk digunakan. Motor DC
merupakan arus motor searah. Pengertian dari
motor arus searah adalah suatu bentuk mesin
listrik yang dapat mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik, yaitu dalam suatu
bentuk tenaga gerak putar atau rotasi.
Sehingga merupakan suatu bentuk rangkaian
motor yang dapat merubah suatu besaran
listrik menjadi suatu bentuk system gerak atau
mekanik dan dapat mengatur secara luas
putaran motor tersebut. Pada motor DC
diperlukan sumber listrik secara searah agar
dapat mengkonversi dalam bentuk gerak atau
mekanik. Pada motor DC kumparan medan
disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang
berputar). Bentuk fisik dan konstruksi motor
DC dapat gambar 2.6(a)dan (b).
(a) (b)
Gambar 6 (a) Bentuk Fisik Motor DC (b) Konstruksi Motor DC
Pada prinsipnya cara kerja dari motor searah
adalah sama dengan generator arus searah,
yang membedakan adalah pada generator arus
searah tenaga mekanik dapat menghasilkan
tenaga listrik, sebaliknya dengan prinsip kerja
motor DC yakni ketika daerah kumparan
medan yang dialiri arus listrik akan
menghasilkan medan magnet yang melingkupi
kumparan jangkar dengan arah tertentu.
Konversi dari energi listrik menjadi energi
mekanik (motor) atau pun sebaliknya
berlangsung melalui medan magnet, maka
medan magnet selain berfungsi sebagai tempat
untuk menyimpan energi, sekaligus berfungsi
sebagai tempat berlangsungnya proses
perubahan energi.
Dengan mengacu pada hukum kekekalan
energi yakni :
“Energi tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan”
Proses energi listrik = energi mekanik +
energi panas+ energi didalam medan magnet
Agar pada proses perubahan energi mekanik
berlangsung secara sempurna, tegangan
sumber harus lebih besar dari pada tegangan
gerak yang disebabkan oleh reaksi lawan.
Dengan memberikan arus pada kumparan
jangkar yang terlindungi oleh medan maka
akan menimbulkan perputaran pada motor.
Pada saat mesin arus searah dialiri arus listrik
pada kumparan medan terjadi penguatan, akan
timbul gaya Lorentz pada setiap sisi kumparan
jangkar tersebut. Arah gaya Lorentz ditentukan
berdasarkan kaidah tangan kiri yakni:
a. Ibu jari menunjukkan arah gaya.
b. Jari telunjuk menentukan arah medan (dari
kutub utara ke kutub selatan).
c. Jari tengah menunjukkan arah tegangan atau
arus.
Prinsip dasar motor arus searah ialah pada
saat sebuah kawat berarus diletakkan diantara
kutub magnet utara dan selatan, maka pada
kawat akan timbul gaya yang menggerakkan
kawat. Arah gerak kawat tersebut dapat
ditentukan dengan kaidah tangan kiri yang
berbunyi apabila tangan kiri terbuka dan
diletakkan antara kutub U dan S, sehingga
garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara
9. KURSI RODA ELEKTRIK MENGGUNAKAN JOYSTIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
(Okta Dwika & Riski Widodo)
3535
menembus telapak tangan kiri dan arus
didalam kawat mengalir searah dengan
keempat jari, maka kawat tersebut akan
mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan
arah ibu jari.
Lihat gambar 7 berikut:
Gambar 7. Gambar kaidah tangan Kiri
(azzahratunnisa.wordpress.com)
Gaya padakawatberarus yang
beradadalammedan magnet
disebutgayalorentz, yang besarnyaadalah :
F = B L I Sin teta Newton
Keterangan :
B adalahkerapatanfluk magnet dalamsatuan
weber
L adalahpajangpenghantardalamsatuan meter
I adalaharuslistrik yang
mengalirdalamsatuan ampere
Teta adalahsudut yang
terbentukdiantaraarahmedan magnet
denganaraharus yang
mengalirpadakawatdalamsatuanderajat (°).
Jikasebatangkawatterletakdiantarakutub U – S
dengangaris-garisgaya yang homogen,
sedangkandidalamkawatmengaliraruslistrik
yang arahnyamenjauh (+),
makadisebelahkanankawatgarisgayakutub
magnet
dangarisgayaaruslistriksamaarahnyadandisebel
ahkirikawatarahnyaberlawanan,
sehinggabentukmedan magnet akanberubah.
Lihatgambar 2.8.
(a) Sebelum Perubahan (b) Sesudah Perubahan
Gambar 8 Perubahan garis gaya di sekitar kawat berarus
Jikasebuahlilitanterletakpadamedan magnet
yang homogen,
dankeduasisililitanmempunyaiarus yang
arahnyaberlawanan,
sehinggaarahgerakanseperti yang
ditunjukanpadaperumusanmasalahditekankanp
adabagiangambar 2.9. berikut :
Gambar 9 Lilitan Arus yang terletak dalam medan magnet
Rotorpada motor
arussearahmemilikijumlahkumparantidakhany
asatu.
Rotornyaterdiridarikumparandankomutator
yang
berjumlahbanyakuntukmendapatkanmomenga
ya yang secaraterusmenerus (continue),
lihatgambar 2.10.
10. HAD3ELKA, Vol 096, No: 1 April 2012: 27-3636
Gambar 10Momen gaya total pada mesin berkutup empat
Besaranmomengayapadarotoradalah :
Keterangan :
Padalahjumlahkutup.
Aadalahjumlahcabang parallel lilitanpada
motor.
Z
adalahjumlahkawatpenghantarpadakumparanli
litan rotor(sisikumparan).
Iaadalaharus yang mengalirpadarotor .
Untuk dapat membalik arah putaran motor DC
dilakukan dengan cara membalik arah arus
jangkar. Motor DC magnet permanen adalah
jenis motor DC yang digunakan pada
penelitian. Motor bergerak dengan
dikendalikan oleh suatu rangkaian yang
mempunyai dua masukan, sehingga motor
dapat merubah arah putaran secara bergantian.
Gambar 11. menunjukkan simbol dari motor
listrik.
Gambar 11. Simbol Motor DC
Power Supply
Lead-acid Battery Accu/Aki
Dari awal ditemukan tahun 1880, terjadi
perubahan pada bentuk ke masan, bahan
kemasan dan sistem produksi, sehingga batere
lebih meningkat daya simpan listriknya,
memperpanjang umurnya dan lebih bisa
diandalkan, te tapi prinsip kerja baterai sampai
sekarang masih tetap sama dengan ketika
pertama kali ditemukan. Baterai kering yang
sekarang mulai populer, sebenarnya tidak
benar-benar kering, karena listrik yang timbul
pada batere adalah karena terjadinya reaksi
kimia. Lihat gambar 2.12.
Gambar 12Accu Kering /Aki Kering.
Ditemukan pada pertengahan tahun 1970,
cairan electrolyte pada baterai biasa di baterai
kering dibuat menjadi gel yang tidak akan
terjadi tumpahan cairan electrolyte, beda
dengan baterai basah yang harus tetap tegak
supaya cairan tidak tumpah. Baterai kering
ukuran besar untuk mobil nama teknisnya.
Rangkaian Pengisi Aki Otomatis
Rangkaian Pengisi Aki Otomatis adalah
rangkaian yang berfungsi untuk mengisi aki
secara otomatis. Rangkaian ini akan
memberikan arus pengisian ke aki secara
konstan, kemudian setelah muatan terisi penuh
maka rangkaian pendeteksi tegangan penuh
akan memutus arus pengisian secara
otomatis.lihat gambar 13.
Rangkaian ini tidak menggunakan relay
sebagai pemutus arusnya, tetapi menggunakan
SCR sehingga memiliki ketahanan yang lebih
baik. Rangkaian Automatic Lead Acid
Battery Charger ini dapat digunakan untuk
mengisi aki 6, 12 dan 24 volt, tergantung dari
seting pada trimport VR. Kapasitas accu yang
bisa diisi maksimal adalah 60Ah, jika
menginginkan kapasitas yang lebih besar maka
komponen SCR BT151 dapat diganti dengan
tipe yang lebih besar.
