Modul 1

DAFTAR ISI

1. Tujuan
2. Alat dan Bahan
3. Dasar Teori
4.Percobaan

Mengatur Kecepatan Motor Stepper

      a. Prosedur Percobaan
      b. Hardware
      c. Rangkaian Simulasi
      d. Flowchart
      e. Listing Program
      f. Video
     g. Link Download

Modul I

Mikrokontroller AT MEGA 128 

1. Tujuan  [kembali]

a. Mempelajari aplikasi output pada mikrokontroller ATMEGA 128 

b. Mempelajari aplikasi input pada mikrokontroller ATMEGA 128 

c. Mempelajari aplikasi I/O pada mikrokontroller ATMEGA 128 

2. Alat dan Bahan  [kembali]

 a. Module AT MEGA 128 

 b. LED 

 c. Seven Segment 

 d. Jumper 

 e. LCD

 f. Motor Stepper

3. Dasar Teori  [kembali]

-Mikrokontroler ATMEGA 128 
Mikrokontroller ATMEGA 128 merupakan mikrokontroller keluarga AVR yang mempunyai kapasitas flash memori 128KB. AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan ATEMEL inc, berdasarkan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Secara umum, AVR dapat terbagi menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga AT-Mega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, bisa dikatakan hampir sama. Semua jenis AVR dilengkapi dengan flash memori sebagai memori program. Kapasitas dari flash memori ini berbeda antara chip yang satu dengan chip yang lain. Tergantung dari jenis IC yang digunakan. Untuk flash memori yang paling kecil adalah 1 kbytes (ATtiny11, ATtiny12, dan ATtiny15) dan paling besar adalah 128 kbytes (AT-Mega128). Berikut ini adalah spesifikasi Mikrokontroler AVR ATMega-128 dan konfigurasi pin ATMEGA 128. 

1. Saluran I/O sebanyak 56 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D, Port E, Port F dan Port G.
2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. 2 buah Timer/Counter 8 bit dan 2 buah Timer/Counter 16 bit.
4. Dua buah PWM 8 bit.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal.
6. Internal SRAM sebesar 4 kbyte.
7. Memori flash sebesar 128 kBytes.
8. Interupsi Eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 4 kbyte.
11. Real time counter.
12. 2 buah Port USART untuk komunikasi serial.
13. Enam kanal PWM.
14. Tegangan operasi sekitar 4,5 V sampai dengan 5,5V

- Motor Stepper

Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan pulsa-pulsa digital. Prinsip kerja motor stepperadalah bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit dimana motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor stepper tersebut.

Kelebihan Motor Stepper

Kelebihan motor stepper dibandingkan dengan motor DC biasa adalah :

1. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.
2. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak
3. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi
4. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran)
5. Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC
6. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya
7. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

Prinsip Kerja Motor Stepper

Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik.

Berikut ini adalah ilustrasi struktur motor stepper sederhana dan pulasa yang dibutuhkan untuk menggerakkannya :

Prinsip Kerja Motor Stepper

Gambar diatas memberikan ilustrasi dari pulsa keluaran pengendali motor stepper dan penerpan pulsa tersebut pada motor stepper untuk menghasilkan arah putaran yang bersesuaian dengan pulsa kendali.

Jenis-Jenis Motor Stepper

Berdasarkan struktur rotor dan stator pada motor stepper, maka motor stepper dapat dikategorikan dalam 3 jenis sebagai berikut :

Motor stepper Variable reluctance (VR)

Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR):

Motor stepper Permanent Magnet (PM)

Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan. Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,5⁰ hingga 15⁰ per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet :

Motor stepper Hybrid (HB)

Motor stepper tipe hibrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Motor stepper tipe hibrid memiliki gigi-gigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe ini paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik. Motor tipe hibrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,6⁰ hingga 0,9⁰ per langkah atau 100-400 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah penampang melintang dari motor stepper tipe hibrid :

Berdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu motor stepper unipolar dan motor stepper bipolar.

Motor Stepper Unipolar

Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dirancang karena hanya memerlukan satu switch / transistor setiap lilitannya. Untuk menjalankan dan menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan pulsa digital yang hanya terdiri atas tegangan positif dan nol (ground) pada salah satu terminal lilitan (wound) motor sementara terminal lainnya dicatu dengan tegangan positif konstan (VM) pada bagian tengah (center tap) dari lilitan seperti pada gambar berikut.

Motor Stepper Bipolar

Untuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Jadi pada setiap terminal lilitan (A & B) harus dihubungkan dengan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan sebaliknya. Karena itu dibutuhkan rangkaian pengendali yang agak lebih kompleks daripada rangkaian pengendali untuk motor unipolar. Motor stepper bipolar memiliki keunggulan dibandingkan dengan motor stepper unipolar dalam hal torsi yang lebih besar untuk ukuran yang sama.

4. Percobaan  [kembali] 
a. Prosedur Percobaan:   [kembali] 
1. Pastikan semua supply dalam keadaan off
2. Hubungkan jumper seperti rangkaian dibawah
3. Buatlah listing program yang telah ada pada modul
4. periksakan rangkaian kepada asisten yang mengawas
5. Hidupkan semua supply
6. Upload program dari laptop ke modul
7. Tekan tombol Reset
8. Amati percobaan, jika tidak sesuai perbaiki rangkaian atau program
9. Jika sesuai, maka selesai dan demokan pada asisten yang mengawas
10.Jelaskan prinsip kerja + program dan hubungan keduanya kepada asisten
11.Demokan ke pembimbing praktikum
12.Matikan supply

  
b. Hardware   [kembali] 

c. Rangkaian Simulasi   [kembali] 

Rangkaian terdiri dari LCD, driver motor L293D, keypad, dan 1 switch dengan menggunakan mikrokontroller Atmega 128. Dimana LCD terhubung pada PORT A, switch terhubung pada PORT B dengan switch 1 pada pin 0. Dan juga driver motor terhubung pada PORT D. Untuk menjalankan simulasi klik tombol PLAY. untuk memulai operasi maka ditekan tombol RESET terlebih daulu. setelah itu, apabila switch 1 ditekan, maka motor stepper akan berputar ke kanan dan apabila tulisan di LCD bergerak dari kiri ke kanan dengan tulisan "Putar" dan "Kanan"

d. Flowchart   [kembali] 

e. Listing Program  [kembali] 

#include                        // Library atmega 128
#include                              // Libaray delay
#include                                // Library LCD
int pin[]={8,4,2,1};                             // Deklarasi pin digunakan
int i;
char x =0;                                                // Deklarasi nilai I;

void putar()                                         // Fungsi putar
{
    for( i=4;i>0;i--)                                // Perulangan
         {
         lcd_gotoxy(1,1);                        // Posisi tulisan pada LCD
         lcd_putsf("Putar");                     // Mencetak tulisan pada LCD
         delay_ms(10);                            // Delay selama 50 ms
         lcd_clear();                                 // Membersihkan /reset LCD
         PORTD= pin[i];                         // Menjalankan motor sesuai biner
         }
}
void sswitch()
{
delay_ms(1);                                       // Delay selama 1 ms
if (PINB.0 == 1)                                 // Jika PINE.4 ditekan dengan aktif low
  {
                            // Menjalankan motor sesuai biner
    for (x=0;x<12 br="" x="">    {  
     lcd_gotoxy(x,0);                             // Posisi kata yang tampil pada LCD
     lcd_putsf("Kanan");            // Menulis kata pada LCD
     delay_ms(10);
     lcd_clear();
     putar();                                            // Memanggil fungsi putar
   }
  }
}

void main(void)                                  // Fungsi utama dalam program
{ 
    PORTD=0x00;                                // PORTD dengan kondisi awal aktif low
    DDRD=0xff;                                  // PORTD ditetapkan sebagai ouput
    PORTF=0x00;                                // PORTF dengan kondisi awal aktif low
    DDRF=0x00;                                  // PORTF ditetapkan sebagai input                       
    lcd_init(16);                                    // Inisialisasi tipe LCD yang digunakan     
    PORTB=0x00;
    DDRB=0x00;

    while(1)                                           // Looping dalam program
    {
     sswitch();
    }

}

f. Video  [kembali] [kembali]

g. Link Download  [kembali] 
 Motor Stepper -  Kondisi 9