PENGONTROL KECEPATAN DAN ARAH PUTARAN MOTOR BERDASARKAN JARAK RINTANGAN

PENGONTROL KECEPATAN DAN ARAH PUTARAN MOTOR BERDASARKAN JARAK RINTANGAN Gustavi Dwi Cahyo1, Yosa Mega Nerilla2, Samuel BETA3 1Mahasiswa dan 2Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia E-mail :  gustavidwicahyo@gmail.com, yosameganerilla@gmail.com

Intisari --      Untuk mempermudah pengendalian mobil dibutuhkan system keamanan pada sebuah  mobil dalam proses pengamanan dan system pengereman  antara objek dengan bumper mobil karena itulah dibutuhkan alat atau sebuah system komplek secara otomatis. untuk melakukan system pengereman dan system keamanan saat parkir ,Maka dalam proyek ini dibuatlah aplikasi ARM (Advanced RISC Machine) menggunakan masukan sensor  ultrasonik HCSR-04 dan luaran Motor dc , Buzzer dan Led Bargraph. Sensor ultrasonik HCSR-04 digunakan untuk mengukur jarak aman antara bumper alat dengan objek yang berada didepan atau dibelakangnya dengan jarak antara objek dan alat 50 cm jarak aman serta sebagai input driver motor untuk proses pengereman . Led Bargraph dan buzzer digunakan untuk indikator dari masukan sensor ultrasonic tersebut. Driver Motor digunakan untuk mengontrol dan mengatur PWM (Pulse Width Modulation) pada motor Dc putar kanan dan putar kiri guna untuk system pengereman pada alat secara otomatis. Sedangkan ARM sebagai kontroler dan pemroses sinyal.

Kata Kunci : ARM, Sensor Ultrasonik HCSR-04,Led Bargraph , Buzzer, Motor DC.

Abstract – To simplify security system controlling the car takes on a car in the process of securing and braking system between objects with bumper cars because that needed a tool or a complex system automatically. to perform the braking system and the security system when parking, so this project was made applications ARM (Advanced RISC Machine) using an ultrasonic sensor inputs and outputs HCSR-04 Motor dc, Buzzer and Led Bargraph. HCSR-04 ultrasonic sensors are used to measure the distance between the bumper tool to secure objects that are in front or behind with a distance between the object and the instrument safe distance of 50 cm as well as motor driver input for the braking process. Led Bargraph and buzzer are used for the indicator of the ultrasonic sensor inputs. Driver Motor used to control and adjust the PWM (Pulse Width Modulation) on the Dc motors turn right and turn left in order for the braking system on the device automatically. While ARM as a controller and signal processing.

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem Keamanan  merupakan salah satu system yang dibutuhkan untuk mengamankan sebuah benda atau alat . kebutuhan akan system keamanan, harus ada dalam setiap alat yang dimana alat itu mengutamakan keselamatan penggunanya. Pada saat ini masih banyak alat-alat yang tidak mengutamakan keselamatan penggunanya , maka dari itu kami di proyek ARM membuat  alat untuk pengontrol kecepatan dan arah putaran motor berdasarkan jarak rintangan . dalam proyek ini memanfaatkan input dari sensor jarak untuk di proses guna untuk system keamanan dan system pengereman pada sebuah mobil anak elektrik. Di zaman yang serba cepat dan zaman serba otomatis seperti sekarang ini pemanfaatan system keamanan ini sangat dibutuhkan sekali karena dengan alat-alat yang semakin canggih dan semakin modern .

Kemudian untuk memudahkan pengaplikasian system ini dengan berbasis ARM untuk memudahkan penggunanya dalam mengoperasikan setiap alat ( contohnya : dalam mengasuh buah hati dengan mobil anak elektrik ) tidak perlu khawatir lagi karena Dengan menggunakan system keamanan otomatis berbasis ARM ini setiap pengguna tidak perlu lagi untuk gelisah akan keselamatan dalam menggunakan alat atau benda .

1.2   Tujuan

Tujuan pembuatan alat ini adalah :

1.       Sebagai modul pembelajaran

2.       Sebagai pengontrol kecepatan dan arah putaran motor berdasarkan jarak rintangan.

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan beberapa rumusan masalah, yaitu :

1.       Bagaimana cara merancang pengontrol kecepatan dan arah putaran motor  menggunakan sensor HC-SR 04?

2.       Bagaimana cara memprogram ARM agar dapat terhubung dengan sensor HC-SR04 sebagai pengontrol?

3.       Bagaimana proses pengontrol kecepatan dan arah putaran motor berdasarkan jarak rintangan menggunakan ARM?

1.4  Pembatasan Masalah

Adapun yang membatasi alat ini adalah :

1.     Bila sensor tidak bisa mendeteksi jarak rintangan dengan benar.

1.5  Metodologi

Target proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat. Langkah -  langkah pembuatan Proyek ARM dapat didefinisikan sebagai berikut :

1.     Studi pustaka alat dan bahan

2.     Perancangan perangkat lunak dan program

3.     Implementasi program

4.     Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras

5.     Analisa

6.     Laporan

2.     TINJAUAN PUSTAKA

Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.

A.     Sensor HC-SR04

Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).

  

Gambar 1. Sensor HC-SR04

Sensor HC SR-04 merupakan sensor ultrasonik yang dapat digunakan untuk mengatur kecepatan putaran motor dc berdasarkan jarak rintangan.

B.     Motor DC

Motor dc adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional.
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.

                   

 Gambar 2. Motor DC

C.     ARM CortexM0

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32­bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.

Gambar 3. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor­-prosesor di keluarga seri Cortex­M telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM Cortex­M0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8­/16­bit dengan tipe ARM NUC120

ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikrokontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 4. DT-ARM NUC120RDBN

Spesifikasi             :

1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
5. Mendukung Peripheral DMA mode.
6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I²C.
11. Memiliki 1 channel I²C.
12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
18. Tersedia rangkaian reset manual.
19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

D.     Buzzer

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm)

Gambar 5. Piezo Buzzer

D.     Led Bargraph

Pada proyek Arduino ini, digunakan LED Bargraph sebagai luaran.LED Bargraph adalah susunan dari beberapa LED (Light Emitting Diode) yang disusun satu baris dalam satu kemasan khusus. LED bargraph yang digunakan adalah jenis LED bargraph yang mempunyai 10 segmen, yaitu rangkaian 10 buah LED yang disusun berurutan dalam sebuah kemasan.
      LEDbargraph dihubungkan ke perangkat Arduino, yangdifungsikan sebagai luaran. Ada dua jenis LED bargraph yang digunakan dalam rangkaian variasi LED bargraph ini, yaitu satu buah LED bargraph aktif tinggi dan satu buah LED bargraph aktif rendah. LEDbargraph aktif tinggi akan menyala jika diberi logika rendah ‘1’, dan LEDbargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘0’.LED bargraph aktif rendah akan menyala jika diberi logika rendah ‘0’, dan LED bargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘1’.

Gambar 6. LED Bargraph

3.       METODE PEMBUATAN ALAT

Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan yaitu :

1.       Sensor HC-SR04

2.       Motor DC

3.       Buzzer

4.       LED Bargraph

Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Blok diagram aplikasi ARM menggunakan masukan sensor jarak dengan luaran motor dc, buzzer dan led bargraph dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 7. Blok Diagram Komponen Utama

F.     Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi ARM menggunakan masukan sensor ultrasonic.

Gambar 8. Diagram Alir

II.     Pengujian Alat

A.     Pengujian Sensor  Ultrasonic HCSR-04

Pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai tegangan output dari sensor jarak  yang  berupa pulsa kemudian dijadikan  dan dikonversi sebagai bit masukan pada pengkondisian sinyal untuk pengaturan kecepatan motor. Yang menggunakan sensor yang dibuat untuk sistem pengereman pada pengontrol kecepatan dan arah putaran motor berdasarkan jarak rintangan.

III.     KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1.     ARM dapat memudahkan kita dalam kehidupan sehari-hari terutama untuk instrumentasi sebagai  mikrokontroler yang canggih.

2.     Manfaat sensor ultrasonic banyak sekali, salah satunya yaitu sebagai sensor pendeteksi jarak dengan menangkap sinyal berbentuk suara ultrasonik.

3.     Pengontrol kecepatan dan arah putaraan motor berdaarkan jarak rintangan berbasis ARM ini  memudahkan pengguna alat ini untuk pengaplikasian alat sebagai system keamanan., dengan menggunakan pengontrol kecepatan dan arah putaran motor berdasarkan jarak rintangan berbasis ARM ini tidak perlu lagi khawatir lagi karena alat atau system sudah dilengkapi system pengereman dan system keamanan.

4.       DAFTAR PUSTAKA

[1[ http://ilmubawang.blogspot.com/2012/11/sensor-ultrasonik-hc-sr04.html

[2]http://www.kelas-mikrokontrol.com/e-learning/mikrokontroler/mengenal-arm-cortex%C2%ADm0.html

[3]Manual DT-ARM NUC120 Board.pdf

5.       BIODATA

Nama penulis: Gustavi Dwi Cahyo. Penulis dilahirkan di Semarang, 22 Maret 1996. Penulis telah menempuh   pendidikan formal di SDN Srondol Wetan 3, SMPN 12 Semarang, dan SMK Pelita Nusantara 2 Semarang. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.1.06. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email: gustavidwicahyo@gmail.com.

Nama penulis: Yosa Mega Nerilla. Penulis dilahirkan di Semarang, 21 Juli 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Bulusan 01-02, SMPN 27 Semarang, dan SMAN 9 Semarang. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.1.19. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email: yosameganerilla@gmail.com.

 LAMPIRAN :

1.  Download Laporan ARM Di sini
2.  Download Datasheet ARM  Di sini
3.  Download Program ARM Di sini atau lihat.pdf di sini
4.  Download Jurnal ARM  Di sini
5.  Download Pengawatan ARM Di sini
6. Download  PowerPoint ARM Di sini
7. Gambar Rangkaian dalam driver Motor L298N di sini
8. Datasheet NUC120xx di sini
9. Gambar Rangkaian Alat di sini