SISTEM KENDALI PUTARAN MOTOR DC MENGGUNAKAN ARM NUC 120

SISTEM KENDALI PUTARAN MOTOR DC MENGGUNAKAN ARM NUC 120 Imam Fakhrurrozi Hidayat1, Novia Nilam Anggraini2, Samuel BETA.3 Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, Indonesia E-mail : imamfahrul7@gmail.com 1, novia.27anggraini@gmail.com2, sambetak2@gmail.com3 Intisari – Pada proses pembelajaran sekarang ini tidak hanya cukup dikelas. Tetapi membutuhkan alat peraga yang digunakan untuk praktik agar lebih mudah dalam memahami dalam pembelajaran kendali putaran motor DC. Sehingga pada proyek ini, dibuat alat peraga kendali putaran motor DC. Pada proyek ini dibuat aplikasi ARM NUC120 menggunakan LCD 16x2 sebagai penampil data. Mikrokontroler ARM NUC120 tipe ini memiliki cortex M0 12 MHz, 8KB RAM,  64KB memori program (APROM), 4KB memori data (data flash), 45 pin I/O (GPIO), 8 channel ADC 12 bit, 3 serial UART dengan 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V compatible, programmable via USB Data didapat dengan memberikan masukan nilai menggunakan tuas kendali. Data akan diproses sehingga motor DC dengan encoder akan bergerak sesuai dengan nilai yang dimasukkan . Kata Kunci : ARM NUC120, Tuas Kendali, LCD 16x2, Motor DC, Encoder Abstract — In the current learning process not only in class. But it requires teaching aids that are used to practice to make it easy to understand in learning DC motor rotation control. So that on this project, a DC motor rotation control device was made. In this project ARM NUC120 application was made using LCD 16x2 as a data viewer. This type of ARM NUC120 microcontroller has a 12 MHz cortex, 8KB RAM, 64KB program memory (APROM), 4KB data memory (data flash), 45 pin I / O (GPIO), 8 12 bit ADC channels, 3 UART serial with 1 USB & 1 RS485, 3.3V & 5V compatible, programmable via USB Data obtained by giving input values using a joystick. Data will be processed so that the DC motor with the encoder will move according to the value entered. Keyword : ARM NUC120, Joystick, LCD 16X2, Motor DC, Encoder. I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam proses pembelajaran dilaboratorium memerlukan alat peraga ketika sedang praktik. Alat peraga ini digunakan agar lebih mudah untuk memahami pembelajaran yang didapat khususnya kendali putaran motor DC. Kondisi modul yang ada pada laboratorium sudah usang dan jarang digunakan sehingga kondisi ini menimbulkan terbatasnya alat peraga kendali putaran motor DC. Kendali putaran merupakan kecepatan yang memiliki parameter tertentu yang dapat dikendalikan.  Dari uraian diatas  maka dibuatlah proyek alat kendali putaran motor DC menggunakan ARM NUC120. B. Tujuan Tujuan pembuatan alat ini adalah : 1.    Untuk mengendalikan putaran motor DC 2.    Untuk alat pembelajaran kendali putaran motor DC dengan menggunakan ARM  NUC120    C. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan beberapa rumusan masalah, yaitu : 1. Bagaimana merancang alat kendali putaran motor DC ? 2. Bagaimana cara kerja alat kendali putaran motor DC menggunakan Mikrokontroller ARM NUC120? 3. Bagaimana respon yang didapat pada alat Kendali putaran motor DC saat nilai masukan dan dikurang? D. Pembatasan Masalah Adapun yang membatasi alat ini adalah : 1. Bagaimana membuat sistem kendali putaran motor DC menggunakan ARM NUC 120? 2. Bagaimana cara kerja pengatur putaran motor DC menggunakan ARM NUC 120? 3. Bagaimana respon yang didapat saat nilai masukan ditambah maupun dikurang? E.    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 II. 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. Tuas Kendali Tuas Kendali merupakan alat masukan komputer yang berwujud tuas atau tongkat yang dapat bergerak ke segala arah, Alat ini dapat mentransmisikan arah sebesar dua atau tiga dimensi ke komputer.  Joystick merupakan sebuah tuas kendali yang umumnya dikonfigurasi sehingga memindahkan gerakan sinyal tongkat kiri atau kanan sepanjang sumbu X, dan bergerak ke depan (atas) atau belakang (bawah) gerakan sinyal sepanjang sumbu Y. Gambar 2.1 Tuas Kendali B. Motor DC dengan Encoder Motor Motor DC adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Sedangkan rotary encoder adalah divais elektromekanik yang dapat memonitor gerakan dan posisi. Pada rotary encoder terdapat dua buah sensor optis (Channel A dan B) pendeteksi “hitam dan putih” digunakan acuan untuk menentukan arah gerakan. Searah jarum jam (clock-wise, CW) atau (counter clock-wise, CCW). Sedangkan jumlah pulsa (baik A atau B) dapat dihitung (menggunakan prinsip counter) sebagai banyak langkah yang ditempuh. Dengan demikian arah gerakan dan posisi dapat dideteksi.  Gambar 2.2 Motor DC dengan Encoder C. Mikrokontroler ARM NUC120 ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB. Gambar 2.3 ARM NUC120 Spesifikasi : • Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0). • Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz. • Terintegrasi dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock RTC. • Memiliki 1x Port USB. • Memiliki 1 port RS-485. • Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC. • Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal. • Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming. • Memiliki 45 jalur GPIO. • Terintegrasi dengan sensor suhu internal. • Memiliki port input 8 kanal ADC 12-bit. • Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA. • Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC. D. LCD 16x2 LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Pada postingan aplikasi LCD yang digunakan ialah LCD dengan jumlah karakter 16x2. LCD berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Gambar 2.4 LCD 16x2 III. PERANCANGAN ALAT A. Alat 1. Bor PCB 2. Solder 3. Tenol 4. Tang Potong 5. Gergaji 6. Kabel USB 7. Alumunium 8. Box/papan (tepat meletakkan alat) 9. Setrika 10. Larutan FeCl3 B. Bahan 1. Board ARM Nuvoton NUC120 2. Tuas kendali 3. Motor DC dengan rotary encoder 4. LCD 16x2 5. Rangkaian Connector 6. Box 7. Kabel jumper C. Blok Diagram Hubungan Komponen Utama Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Kendali Putaran Motor DC menggunakan ARM NUC120 Berikut keterangan singkat dari gambar blok diagram di atas : 1. Tuas Kendali untuk mengatur nilai masukan. 2. Enkode Rotasi untuk Pembacaan data putaran 3. Mikrokontroler ARM NUC 120 sebagai modul pemrograman untuk menjalankan alat sesuai perintah. 4. LCD untuk menampilkan informasi berupa huruf, angka dan tulisan. 5. Motor DC untuk memproses kecepatan sesuai nilai yang dimasukkan. D. Gambar Rangkaian 3.2 Gambar Rangkaian  E. Diagram Alir  Gambar 3.3 Diagram Alir F. Diagram Pengawatan  Gambar 3.4 Diagram Pengawatan Keseluruhan Gambar 3.5 Diagram Pengawatan Luar Gambar 3.6 Diagram Pengawatan Dalam G. Pembuatan Alat Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu: 1. Membuat perencanaan bagan alat 2. Membuat skema pengawatan  3. Menyusun rangkaian sesuai skema pengawatan  4. Membuat program untuk ARM 5. Pembuatan kerangka alat 6. Pemasangan rangkaian pada kerangka alat IV. Cara Kerja Alat Alat ini mempunyai masukan yang berasal dari Tuas kendali. Tuas Kendali dikendalakan dengan sumbu y yaitu keatas maupun kebawah. Nilai yang telah dimasukkan akan dikirimkan ke ARM Nuvuton NUC120. ARM Nuvuton NUC120 merupakan sebagai pemroses data yang dimasukkan. Kemudian Data yang sudah diproses akan ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display). Data yang diproses akan ARM Nuvuton NUC120 akan menggerakkan Motor DC . Apabilan nilai masukkan ditambah maka motor akan berputar cepat dan jika nilai masukkan dikurangi maka motor DC akan berputar lambat. LCD ini juga menampilkan kata yang diinginkan seperti nama pembuat proyek dan judul proyek. V. PENGUJIAN ALAT Dalam proyek yanng kami buat, perlu diuji untuk menentukan kesesuaian alat sebagai alat display penampil teks, adapun langkah - langkah cara pengujian yang akan kami lakukan adalah : 1. Mengupload program ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan  yang diinginkan atau belum. 2. Menguji alat sesuai cara kerja VI. KESIMPULAN Setelah melakukan perancangan, pembuatan dan uji coba alat, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut: 1. LCD 16x2 berfungsi untuk menampilkan informasi berupa teks sesuai yang telah dituliskan dalam program dan nilai kecepatan yang dimasukkan. 2. Tuas Kendali digunakan sebagai masukan untuk mengatur kecepatan motor. DAFTAR PUSTAKA [1]         M. Susanto Gumay, “Pengendali Motor DC dengan Kontrol Joystick Berbasis ATMEGA 164 Pada Robot Pengangkat Barang,” Politeknik Negeri Sriwijaya, 2014. [2]         Q. Hidayati, “Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Menggunakan Mikrokontroler Atmega 8535,” JIP ( J. Ilm. Politek. ), vol. 4, no. 1, pp. 1–5, 2012. [3]         T. Suhendra, A. Uperiati, D. A. Purnamasari, and A. H. Yunianto, “Jurnal Sustainable : Jurnal Hasil Penelitian dan Industri Terapan Kendali Kecepatan Motor DC dengan Metode Pulse Width Modulation menggunakan N-channel Mosfet,” J. Sustain. J. Has. Penelit. dan Ind. Terap., vol. 07, no. 02, pp. 78–85, 2018. [4]         D. A. Silalahi, “Pengendalian Kecepatan Putar (Rpm) Motor DC dengan Metode PID Berbasis Mikrokontroller Atmega328 Menggunakan Bahasa Pemrograman Code Vision Avr,” Universitas Sumatera Utara, 2017. LAMPIRAN 1. PPT,  klik disini 2. Jurnal, klik disini 3. Program, pdf klik disini ... Coide + Pustaka klik disini 4. Skematik, klik disini 5. Pengawatan, Keseluruhan klik disini  ...Dalam klik disini   ...Luar klik disini 6. Diagram Alir, klik disini 7. Diagram Blok, klik disini 8. Video Simulasi, klik disini BIODATA Imam Fakhrurrozi Hidayat. Penulis dilahirkan di Kediri, tanggal 21 April 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N 1 Dukuh, SMP N 1 Ngadiluwih, dan SMK N 1 Kediri. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2016 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. 3.32.16.3.11. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email. Novia Nilam Anggraini. Penulis dilahirkan di Kudus, 27 November 1998. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD N 4 Piji Kudus, SMP N 1 Bae Kudus, dan SMA N 1 Bae kudus. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2016 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. 3.32.16.3.17. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email . Nama pengajar Samuel BETA. Dosen pengampu mata kuliah Laboratorium Mikrokontroler program studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang.