Makalah Mikroprosesor "Parallel Interfacing"

MAKALAH SISTEM MIKROPROSESOR

PARALLEL INTERFACING

           Oleh Kelompok IV :

1.    Rieke Syochrani Zaef

(1611012008)

2.                        Viviean Anneesa

(1611011004)

3.                   Winda Wahyuni R

         (1611011013)

Dosen Pembimbing : Efrizon, SST, MT.

POLITEKNIK NEGERI PADANG

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI DIV ELEKTRONIKA INDUSTRI

TAHUN 2017

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.
Alhamdulillahirabbilalamin,

Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan banyak nikmat, rahmat, taufik, serta hidayah-Nya  sehingga kami dapat menyelesaikan makalah dengan judul ”PARALLEL INTERFACING”. Penulis berharap isi dari makalah ini bebas dari kekurangan dan kesalahan, maka dari itu penulis meminta maaf apabila dalam penulis masih ada kekurangan.  Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar makalah ini dapat lebih baik lagi. Akhir kata kami dari penulis berharap agar makalah ini bermanfaat bagi semua pembaca.

Semoga dalam penulisan makalah ini bisa memberikan informasi dan ilmu yang bisa bermanfaat.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb

Padang, 16 November 2017

Penulis

 

DAFTAR ISI

Cover Makalah.............................................................................................           

Kata Pengantar............................................................................... ............

Daftar Isi.......................................................................................... ............

BAB I PENDAHULUAN

      A.    Latar Belakang........................................................................... ..........

     

      B.     Rumusan Masalah...................................................................... ..........

      C.    Tujuan......................................................................................... ..........

BAB II PEMBAHASAN

A.     Pengertian Interfacing dan Stepper Motor............................................

B.     Prinsip Kerja Stepper Motor….............................................................

C.     Rangkaian Driver Stepper Motor.........................................................

D.     Eksperimen Robot Micromouse..........................................................

E.      Interfacing ke DAC dan Interfacing ke ADC...................................

BAB III PENUTUP

      A.    Kesimpulan................................................................................... ......

      B.     Saran............................................................................................ ......

DAFTAR PUSTAKA........................................................................... ....

BAB I
PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Interfacing adalah bagian dari disiplin ilmu komputer yang mempelajari yang mempelajari teknik-teknik menghubungkankomputer dengan perangkat alat elektronika lain.

Sistem komputer yang berpusat pada pemroses utama memiliki kemampuan yang besar dalam memecahkan masalah tetapi tidak ada manfaatnya tanpa menghubungkan dengan peralatan lainnya.

Kita tidak dapat langsung menghubungkan pemroses utama dengan peralatan tersebut, disebabkan oleh hal – hal berikut :

1. Terdapat beraneka ragam peralatan / piranti yang memiliki metode operasi beragam.

2. Laju transfer data dalam piranti seringkali lebih lambat dibandingkan dengan laju transfer data dengan pemroses utama (Mikroprosessor)

3. Piranti seringkali menggunakan format data yang berbeda dengan pemroses utama

Jadi tidaklah praktis untuk menghubungkan mikroprosessor secara langsung dengan piranti yang ingin dijalankannya. Diperlukan suatu teknik untuk mem”perantarakan”kan pemroses utama dengan dunia luar. Teknik ini dapat dijalankan melalui :

1. Perangkat lunak Berupa Program

Yaitu suatu prosedur tertentu untuk menjalankan piranti. Dalam dunia komputer program ini lebih dikenal dengan Drive / Installer.

2. Perangkat Keras Berupa IC, Chipsets- Onboard, Card

B.     Rumusan Masalah

a.       Bagaimana prinsip kerja stepper motor?

b.      Bagaimana rangkaian driver stepper motor?

c.       Seperti apa pemrograman stepper motor?

d.      Bagaimana eksperimen Robot Micromouse menggunakan penggerak stepper motor?

e.       Apa itu Interfacing ke DAC?

f.       Apa itu Interfacing ke ADC?

C.     Tujuan

a.       Dapat mengenal dan memahami apa itu inerfacing.

b.      Dapat memahami bagaimana prinsip kerja dari stepper motor.

c.       Mengetahui dan memahami bentuk rangkaian driver stepper motor.

d.      Mengetahui bagaimana eksperimen robot micromouse menggunakan penggerak stepper motor.

e.       Memahami interfacing ke DAC dan interfacing ke ADC.

BAB II
PEMBAHASAN

A.   Apa itu Interfacing dan Stepper Motor?

Interfacing adalah bagian dari disiplin ilmu komputer yang mempelajari yang mempelajari teknik-teknik menghubungkankomputer dengan perangkat alat elektronika lain.

Motor stepper atau stepper motor adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkannya diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain 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.

B. Prinsip kerja motor stepper                                                                                                     

Motor stepper merupakan perangkat pengendali yang mengkonversikan bit-bit masukan menjadi posisi rotor. Bit-bit tersebut berasal dari terminal-terminal input yang ada pada motor stepper yang menjadi kutub-kutub magnet dalam motor. Bila salah satu terminal diberi sumber tegangan, terminal tersebut akan mengaktifkan kutub di dalam magnet sebagai kutub utara dan kutub yang tidak diberi tegangan sebagai kutub selatan. Dengan terdapatnya dua kutub di dalam motor ini, rotor di dalam motor yang memiliki kutub magnet permanen akan mengarah sesuai dengan kutub-kutub input. Kutub utara rotor akan mengarah ke kutub selatan stator sedangkan kutub selatan rotor akan mengarah ke kutub utara stator.

Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan tegangan DC untuk memperoleh medan magnet. Bila motor DC memiliki magnet tetap pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Adapun spesifikasi dari motor stepper adalah banyaknya fasa, besarnya nilai derajat per step, besarnya volt tegangan catu untuk setiap lilitan, dan besarnya arus yang dibutuhkan untuk setiap lilitan.

Motor stepper tidak dapat bergerak sendiri secara kontinyu, tetapi bergerak secara diskrit per-step sesuai dengan spesifikasinya. Untuk bergerak dari satu step ke step berikutnya diperlukan waktu dan menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Salah satu karakteristik motor stepper yang penting yaitu adanya torsi penahan, yang memungkinkan motor stepper menahan posisinya yang berguna untuk aplikasi motor stepper dalam yang memerlukan keadaan start dan stop.

Karakteristik motor stepper

• Tegangan

Tiap motor stepper mempunyai tegangan rata-rata yang tertulis pada tiap unitnya atau tercantum pada datasheet masing-masing motor stepper. Tegangan rata-rata ini harus diperhatikan dengan seksama karena bila melebihi dari tegangan rata-rata ini akan menimbulkan panas yang menyebabkan kinerja putarannya tidak maksimal atau bahkan motor stepper akan rusak dengan sendirinya

• Resistansi

Resistansi per lilitan adalah karakteristik yang lain dari motor stepper. Resistansi ini akan menentukan arus yang mengalir, selain itu juga akan mempengaruhi torsi dan kecepatan maksimum dan motor stepper.

• Derajat per step

Besarnya derajat putaran per step adalah parameter terpenting dalam pemilihan motor stepper karena akan menentukan ukuran langkah gerakan yang paling kecil (resolusi). Tiap-tiap motor stepper mempunyai spesifikasi masing-masing, antara lain 0.72° per step, 1.8° per step, 3.6° per step, 7.5° per step, 15° per step, dan bahkan ada yang 90° per step. Dalam pengoperasiannya kita dapat menggunakan 2 prinsip yaitu full step atau half step. Dengan full step berarti motor stepper berputar sesuai dengan spesifikasi derajat per stepnya, sedangkan half step berarti motor stepper berputar setengah derajat per step dari spesifikasi motor stepper tersebut.

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 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 i

Motor stepper

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 tipe permanent magnet (PM)

• 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 :

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 dengan lilitan unipolar

• 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.

Motor stepper dengan lilitan bipolar

D.    Rangkaian driver/kontrol motor stepper

semua tipe mempunyai kemiripan yaitu dalam hal aktivasinya. Namun yang paling membedakan adalah dalam hal urutan pemberian data aktivasi setiap lilitan pada motor stepper. Motor stepper merupakan motor listrik yang tidak mempunyai komutator, di mana semua lilitannya merupakan bagian dari stator. Dan pada rotornya hanya merupakan magnet permanen. Semua komutasi setiap lilitan harus di kontrol secara eksternal sehingga motor stepper ini dapat dikontrol sehingga dapat berhenti pada posisi yang diinginkan atau bahkan berputar ke arah yang berlawanan.

Pada bagaian ini akan dibahas mengenai bagaian terakhir dari rangkaian penggerak motor stepper. Rangkaian ini pada dasarnya hanya merupakan rangkaian switching arus yang mengaliri lilitan pada motor stepper. Urutan pemberian data pada motor stepper ini dapat mengontrol arah putaran dari motor stepper ini. Penambahan kecepatan pada motor stepper dapat dilakukan dengan cara meningkatkan frekuensi pemberian data pada rangkaian switching arus.

Rangkaian kontrol motor stepper ini nantinya terhubung langsung dengan lilitan pada motor, rangkaian power supplai, dan rangkaian yang dikontrol secara digital yang pada akhirnya menentukan kapan lilitan yang diinginkan dalam kondisi off atau on. Selain hanya menggunakan transistor switching ar, saat ini sudah tersedia driver motor yang memang diperuntukkan bagi motor stepper, yang lebih dikenal dengan H-Bridge. Komponen ini   biasanya digunakan pada motor stepper tipe bipolar, walaupun demikian tidak menutup kemungkinan digunakan pada motor stepper tipe yang lain.

Rangkaian Driver Variabel Reluctance Motor Stepper

Kontrol Pada Varibel Reluctance Motor Stepper

Di dalam gambar diatas tersebut terdapat sebuah 3 blok dimana masing-masing mengatur sebuah kumparan motor stepper. Blok tersebut terdiri dari saklar arus yang dikontrol secara digital. Blok ini berperan penting di dalam pengontrolan arus yang akan melewati kumparan motor tertentu. Pengontrollan blok ini dapat dilakukan oleh sebuah rangkaian digital sederhana atau bahkan sebuah komputer melalui printer port. Dengan menggunakan komputer maka diperlukan perangkat lunak yang nantinya akan mengatur pemberian data dengan suatu urut-urutan tertentu kepada komponen saklar di dalam blok.

Kumparan pada motor stepper mempunyai karakteristik yang sama dengan karakteristik beban induktif lainnya. Oleh sebab itu ketika terdapat arus yang melalui kumparan motor, tidak dapat dimatikan dengan seketika tanpa menghasilkan tegangan transien yang sangat tinggi. Kondisi ini biasanya nampak dengan timbulnya percikan bunga api (ketika menggunakan motor DC dengan daya yang besar). Hal ini sangat tidak diinginkan karena dapat merusak saklar sehingga perlu diberikan rangkaian tambahan untuk membatasi tegangan transien yang muncul. Sebaliknya ketika saklar tertutup maka terdapat arus yang mengalir ke kumparan motor dan akan menghasilkan kenaikan tegangan secara perlahan.

Untuk membatasi tegangan spike yang muncul maka ada dua alternatif penyelesaiannya yaitu dengan memparalel pada kumparan motor dengan dioda dan alternatif yang kedua adalah dengan menggunakan kapasitor yang dipasang paralel dengan kumparan motor stepper.

Spike Voltage Reducer

Diode yang yang terpasang paralel tersebut harus mampu melewatkan arus balik yang terjadi ketika saklar terbuka. Dioda yang digunakan dapat berupa dioda yang umum dipakai seperti 1N4001 atau 1N4002. Jika digunakan dioda yang mempunyai karakteristik ‘fast switch’ maka perlu diberikan penambahan kapasitor yang dipasang secara paralel pada dioda.

Pemasangan kapasitor paralel dengan kumparan motor dapat menyebabkan spike yang ditimbulkan akan menyebabkan kapasitor tersebut charge sehingga tegangan spike yang terjadi tidak akan keluar tetapi diredam oleh kapasitor ini. Tetapi yang paling penting adalah kapasitor ini harus mampu menahan surge current pada saat terjadi spike. Surge current adalah arus tiba-tiba yang sangat besar yang muncul bersamaan dengan tegangan spike. Nilai kapasitor harus dipilih pada kondisi dimana nilai induktansi dari kumparan motor stepper paling besar. Inilah karakteristik motor stepper dengan tipe variabel reluctance dimana nilai induktansinya berubah-ubah tergantung dari sudut putaran pada poros rotor. Penambahan kapasitor sehingga tepat akan membentuk sebuah rangkaian resonansi yang dapat menyebabkan peningkatan torsi pada motor dengan tipe ini.

Rangkaian Driver Unipolar Permanent Magnet And Hybrid Motor Stepper

Kontrol Pada Unipolar Permanent Magnet Motor

Rangkaian kontrol untuk mengendalikan motor stepper dengan tipe unipolar ini hampira samadengan rangkaian kontrol pada motor tipe variabel reluctance. Perbedaanya hanya pada struktur kumparan motornya saja.

Spike Voltage Reducer Untuk Unipolar Stepper Motor

Walaupun demikian karena bebanya merupakan beban induktif maka selalu ada tegangan spike yang muncul ketika saklar terbuka. Oleh sebab itu perlu penambahan dioda yang terpasang paralel dengan kumparan motor stepper seperti terlihat pada gambar diatas.

Dua buah dioda tambahan diperlukan karena kumparan motor bukanlah kumparan yang independen tetapi sebuah kumparan yang mempunyai tap di tengah-tengah kumparan seperti struktur pada autotransformer. Ketika salah satu saklar dibuka maka tegangan spike muncul di kedua ujung kumparan motor tersebut dan di clamp oleh dua buah dioda ke supplay motor. Tetapi jika salah satu ujung kumparan motor tersebut tidak floating terhadap supplai motor maka tegangan spike ini akan lebih negatif daripada referensi ground. Jika saklar yang digunakan berupa relay, kondisi ini bukan menjadi masalah. Kondisi ini baru menjadi masalah ketika saklar yang digunakan adalah saklar semikonduktor seperti transistor atau FET.

Untuk membatasi level tegangan spike dapat pula digunakan kapasitor yang terpasang seperti pada gambar berikut.

Pemberian Kapasitor Pembatas Tegangan Spike

Rangkaian Praktis Pengendali/Driver Motor Stepper

Jika rangkaian kontrol yang mengendalikan rangakaian motor driver ini berupa mikrokontroller atau komponen digital maka ada baiknya agar setiap port yang mengontrol rangkaian driver motor stepper ini diberi buffer terlebih dahulu agar tidak membebani port mikrokontroller yang digunakan. Seperti pada gambar 3, pin control_0, control_1, control_2 dan control_3 ini dapat dikontrol secara digital dengan menggunakan mikrokontroller dengan memberi komponen yang berfungsi sebagai buffer seperti pada gambar berikut.

Rangkaian Sederhana Penggerak Motor Stepper

Pada gambar diatas hanya ditampilkan satu bagian untuk mengontrol satu buah kumparan motor stepper. Ada dua alternatif yaitu dengan menggunakan buffer terlebuh dahulu atau menggunakan FET, yang mempunyai impedansi input yang sangat tinggi, sebagai komponen saklarnya. Tegangan Vmotor tidaklah harus selalu sama dengan tegangan VCC pada mikrokontroller. Oleh sebab itu digunakan sebuah komponen buffer yang mempunyai outputopen collector sehingga outputnya dapat di pull-up ke tegangan yang diinginkan.

Untuk dasar pemilihan transistornya adalah pada karakteristik I_C (arus kolektor). Transistor ini harus merupakan transistor power yang mampu melewatkan arus sesuai dengan arus yang diperlukan oleh kumparan motor stepper ini. Jika arus yang ditarik oleh kumparan motor stepper ternyata lebih besar daripada kemampuan transistor maka transistor akan cepat panas dan dapat menyebabkan rusaknya transistor tersebut.

R pull-up sebesar 470 akan memberikan arus sebesar 10 mA ke basis transistor Q1. Jika Q1 mempunyai gain sebesar 1000 maka   arus yang dapat diliewatkan adalah sekitar beberapa ampere, tergantung dari besar arus yang ditarik oleh kumparan motor stepper tersebut. Arus ini harus lebih kecil dari arus I_C yang diperbolehkan.

Untuk komponen FET dapat digunakan komponen IRL540 yang dapat mengalirkan arus sampai 20 A dan mampu menahan tegangan balik sampai 100V. Hal ini disebabkan oleh karena FET ini mampu menyerap tegangan spike tanpa perlindungan dioda. Tetapi komponen ini memerlukan heat sink yang besar dan harus cukup baik dalam hal penyerapan panasnya. Ada baiknya jika digunakan kapasitor untuk menekan level tegangan spike yang ditimbulkan dari transisi saklar dari on ke off pada rangkaian driver motor stepper.

Pemrograman Motor Stepper dengan

Menggunakan Bahasa Pemrograman C

Flowchart sistem untuk proses menggerakkan motor stepper kiri-kanan

#include <mega8535.h>

void tunda (unsigned char i);

void putar_kiri (void);

void putar_kanan (void);

unsigned char w_tunda;

void main (void)

{

char arah = 0;

//inisialisasi port A

PORTA = 0xFF;

DDRA = 0x00;

//inisialisasi port B

PORTB = 0x00;

DDRB = 0x00;

//inisialisasi port C

PORTC = 0x00;

DDRC = 0x0F;

//inisialisasi port D

PORTD = 0x00;

DDRD = 0x00;

//inisialisasi timer counter 0

TCCR0 = 0x00;

TCNT0 = 0x00;

OCR0 = 0x00;

//inisialisasi timer counter 1

TCCR1A = 0x00;

TCCR1B = 0x00;

TCNT1H = 0x00;

TCNT1L = 0x00;

OCR1AH = 0x00;

OCR1AL = 0x00;

OCR1BH = 0x00;

OCR1BL = 0x00;

//inisialisasi timer counter 2

ASSR = 0x00;

TCCR2 = 0x00;

TCNT2 = 0x00;

OCR2 = 0x00;

//inisialisasi interupsi eksternal

MCUCR = 0x00;

MCUCSR = 0x00;

//inisialisasi Interupsi Timer/Counter

TIMSK = 0x00;

//inisialisasi pembanding analog

ACSR = 0x80;

SFIOR = 0x00;

w_tunda = 10;

while (1)

{

if (PINA.0 == 0) {arah = 1;};

if (PINA.1 == 0) {arah = 2;};

switch (arah)

{

case 1:

putar_kiri();

break;

case 2:

putar_kanan();

break;

}

}

//prosedur putar kiri

void putar_kiri (void)

{

PORTC = 0x01;

tunda (w_tunda);

PORTC = 0x02;

tunda (w_tunda);

PORTC = 0x04;

tunda (w_tunda);

PORTC = 0x08;

tunda (w_tunda);

}

//prosedur putar kanan

void putar_kanan (void)

{

PORTC = 0x08;

tunda (w_tunda);

PORTC = 0x04;

tunda (w_tunda);

PORTC = 0x02;

tunda (w_tunda);

PORTC = 0x01;

tunda (w_tunda);

}

//prosedur tunda

void tunda (unsigned char k)

{

unsigned char j, i;

j = 0;

while (j < k)

{

j = j + 1;

i = 5;

while (i--)

{

#asm

nop

nop

#endasm

};

};

}

}

 

5. Eksperimen Robot Micromouse Menggunakan Penggerak Stepper Motor

Robot Micromouse adalah robot cerdas yang dapat bergerak bebas di dalam

sebuah labirin(maze) tanpa menyentuh objek sekitarnya, robot mengetahui ke arah mana harus bergerak, berapa derajat harus berputar jika menemui jalan buntu pada area labirin. Robot Micromouseini termasuk ke dalam jenis Robot

Mobileyaitu Autonomous Mobile Robot. Autonomous.Mobile Robot adalah pengendalian gerakan dari robot yang berdasarkan program kemudi yang diberikan sehingga seolah -olah robot tersebut bergerak sendiri. Robot ini dibangun atau dibuat dengan menggunakan mikrokontroler ATMEGA 128 sebagai pengendali, tiga buah sensor inframerah GP2D12 buatan SHARP untuk mendeteksi adanya tembok atau tidak adanya tembok, dua buah drivermotor yaitu SPC Stepper Motordan dua buah stepper motoryang sumber tegangannyaberasal dari satu buah baterai Lithium Polymer. Robot Micromouse memiliki dua mode yaitu mode eksplorasi dan mode hafalan. Mode eksplorasi robot akan melalui semua jalan yang ada pada labirin sedangkan mode hafalan robot akan bergerak sesuai dengan data yang tersimpan pada Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory(EEPROM) mikrokontroler yang diperoleh dari mode eksplorasi. Robot ini menggunakan algoritma Depth-First Search untuk mencari jalan keluar dalam suatu labirin. Bahasa pemograman yang digunakan adalah bahasa C. Hasil pengujian, menunjukkan bahwa robot dapat menemui jalan keluarnya sendiri dengan beragam konfigurasi labirin, dengan asumsi titik mulai dan titik akhir tetap. (Syafidtri, 2010).

E. INTERFACING ADC DAN DAC

1. Interfacing Analog to Digital Converter (ADC)

          ADC adalah kepanjangan dari  Analog To Digital Converter yang berfungsi untuk mengubah input analog menjadi kode – kode digital. ADC banyak digunakan sebagai Pengatur proses industri, komunikasi digitaldan rangkaian pengukuran/atau pengujian.Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan atau berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital (komputer).

      Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran D/A merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai regiser SAR.

Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru.

Blok diagram ADC

Jenis-jenis dari ADC dan fungsi dari masing-masing jenisnya

      Tipe Tracking Tipe tracking menggunakan prinsip up down counter (pencacah naik dan turun). Fungsinya adalah : Binary counter (pencacah biner) akan mendapat masukan clock secara kontinyu dan hitungan akan bertambah atau berkurang tergantung pada kontrol dari pencacah apakah sedang naik (up counter) atau sedang turun (down counter).

             Tipe flash / paralel Tipe ini dapat menunjukkan konversi secara lengkap pada kecepatan 100 MHz dengan rangkaian kerja yang sederhana. Berfungsi untuk mengatur masukan inverting dari tiap-tiap konverter menuju tegangan yang lebih tinggi dari konverter sebelumnya, jadi untuk tegangan masukan Vin, dengan full scale range, komparator dengan bias dibawah Vin akan mempunyai keluaran rendah.

        Tipe successive approximation Tipe successive approximation merupakan suatu konverter yang paling sering ditemui dalam desain perangkat keras yang menggunakan ADC. Tipe ini memiliki kecepatan konversi yang cukup tinggi, meskipun dari segi harga relatif mahal. Prinsip kerja konverter tipe ini adalah, dengan membangkitkan pertanyaan-pertanyaan yang pada intinya berupa tebakan nilai digital terhadap nilai tegangan analog yang dikonversikan.

     Tipe Integrating, menawarkan resolusi tertinggi dengan biaya terendah. ADC tipe ini tidak dibutuhkan rangkaian sample hold. Tipe ini memiliki kelemahan yaitu waktu konversi yang agak lama, biasanya beberapa milidetik.

                                                

      contoh Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang diaplikasiakn pada komponen digital misalkan pada mikrokontroller AT89S51. Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-). ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter.

            V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi (+) dan Vi (-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Frekuensi clock dari ADC dapat diatur dengan komponen R dan C eksternal pada pin Rclk dan Cclk dengan ketentuan :

Fclk = 1 / (1,1 RC)

           Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low. Write berfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data outputan digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka decimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0-DB7 mempunyai sifat latching.

Gambar : Konfigurasi Pin ADC 0804

Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804 :

• WR, pulsa transisi high to low pada input input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Kode 8 bit data akan ditransfer ke output lacht flip – flop.
• INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR.
• CS, agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high.
• RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low.
• Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC.
• Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin / 2.

Vresolusi = Vin max / 255.

• CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternaldapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger

Resolusi dari converter menandakan nilai angka diskret yang menghasilkan range nilai analog, biasanya ditulis dalam biner dalam bit-bit. Contoh ADC dengan resolusi 8 bit dapat mengenkode masukan analog ke 256 (2⁸=256), yang merepresentasikan range dari 0 sampai 255 (unsigned integer) atau dari -128 ke 127 (signed integer) tergantung pada aplikasi.Resolusi juga dapat didefinisikan secara elektris dan diekspresikan dalam volt. Resolusi tegangan ADC sama dengan range pengukuran tegangan dibagi dengan jumlah interval diskret, sebagaimana ditunjukkan berikut;

           Dimana Q merupakan resolusi dalam volt per step (volt per kode keluaran), E_FSR merupakan skala penuh range tegangan = V_RefHi – V_refLow, M merupakan resolusi ADC dalam bit dan N merupakan jumlah interval yang diberikan oleh kode keluaran dimana N=2^M.

            Pada prakteknya, resolusi dari converter dibatasi oleh signal-to-noise ratio terbaik yang dapat dicapai untuk digitized signal. ADC dapat menghasilkan sinyal dengan resolusi bit angka tertentu yang disebut “effective number of bits” (ENOB). Satu resolusi bit saja dapat merubah signal-to-noise ratio dari digitized signal oleh 6dB, jika resolusi dibatasi oleh ADC. Jika preamplifier digunakan pada konversi A/D makaamplifier akan berkontribusi pada hasil SNR (Signal-to-Noise Ratio).

2. Interfacing Digital to Analog Converter (DAC)

             DAC (Digital to Analog Converter) adalah perangkat untuk mengkonversikan  sinyal masukan dalam bentuk digital menjadi sinyal keluaran dalam bentuk analog (tegangan, arus, muatan electrik).Tegangan keluaran yang dihasilkan DAC sebanding dengan nilai digital yang masuk ke dalam DAC.Sinyal mudah di simpan dan di transmisikan dalam bentuk digital, tapi DAC diperlukkan untu sinyal utuk diakui oleh indera manusia atau non-sistem digital.

    contohnya pada DAC0808, sebuah digital to analog converter 8-bit monolothic yang mempunyai waktu settling sekitar 150 ns. Tidak diperlukan setting arus referensi (I_REF)dalam berbagai penerapan. Pada pengaturan skala penuh arus output yang dikeluarakan umumnya 255 (I_REF/256). Arus power supply dari DAC0808 tidak bergantung pada kode bit dan akan menunjukkan karakteristik DAC yang tetap konstan pada keseluruhan jangkauan tegangan. DAC0808 mempunyai jangkauan tegangan power supply: ±4,5V sampai ±18V dengan konsumsi daya berkisar 33 mW pada tegangan ±5V. Untuk penggunaan interface ADC0808 dapat dihubungkan langsung ke level logika CMOS, TTL dan DTL.

Gambar : Konfigutasi Pin DAC0808

1. A1-A8, input digital 8 bit, data inputan yang akan dikonversikan ke besaran tegangan analog.
2. V_REF(-), V_REF(+) input tegangan referensi yang digunakan untuk mengatur levelouput tegangan analog.
3. Compensation, pin compensation dihubungkan dengan menggunakan capasitor ke V_EE atau ground untuk mempertahankan batas fase yang bersesuaian.

Gambar : Koneksi rangkaian DAC dan konverter arus ke tegangan

            Pengubahan besaran analog ke digital ditentukan oleh besar tegangan input maksimum yang diukur dalam Volt, mVolt atau uVolt, sedang nilai konversi digitalnya juga bebas ditentukan hal ini tergantung berapa bita yang digunakan untuk mengkonversinya. Begitu pula untuk pengubah digital ke analog juga sama dan hasil konversi tergantung pula pada besar tegangan referensinya.

Bila kita gunakan tegangan tertinggi untuk konversi 15 volt maka setiap kenaikan nilai konversi adalah 1 volt jadi bila nilai digital 0100 hasil konversinya adalah 4x1volt = 4 volt. Seandainya nilai tertinggi dibuat 4,5 volt maka setiap kenaikan adalah 0,3 volt sehingga bila nilai digital 0100 hasil konversinya adalah 4×0,3volt = 1,2 volt.

Gambar : Pengubah digital ke analog (DAC) 4 bit

            Dari penjelasan diatas dapat ditentukan jumlah harga tegangan atau aplitudo sebagai hasil konversi adalah tergantung pada jumlah bit digital yang dikonversikan, dan besar kecilnya harga analog hasil konversi juga ditentukan oleh besar kecilnya tegangan referensi.

            Makin banyak jumlah bit yang digunakan untuk konversi maka akan semakin banyak jumlah harga amplitudo yang di dapat, dan dengan semakin banyaknya jumlah tersebut akan menyebabkan tingkat kehalusan konversi semakin tinggi. Sebagai contoh untuk konversi tegangan analog 10 volt dengan menggunakan jumlah bit 10, maka akan didapatkan jumlah harga amplitudo 1024 dengan demikian akan diperoleh perbedaan setiap tingkat konversi adalah 10volt dibagi (1024-1) yaitu sama dengan 9,77 milivolt dan bila digunakan 8 bit maka perbedaan setiap tingkat konversi adalah 39,21 milivolt.

BAB III
PENUTUP

A.      KESIMPULAN

1.    Interfacing adalah bagian dari disiplin ilmu komputer yang mempelajari yang mempelajari teknik-teknik menghubungkankomputer dengan perangkat alat elektronika lain.

2.    Motor stepper atau stepper motor adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkannya diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik.

3.    Prinsip kerja stepper motor sama dengan DC motor, yaitu pembangkitan medan magnet untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya lawan dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/kumparannya.

B.      SARAN

Dengan adanya Makalah ini penulis mengharapkan isi makalah dapat di pelajari dan di aplikasikan, serta Penulis mengharapkan dapat di beri saran dalam penulisan makalah karena masih banyak kekurangan dan kesalahan yang terdapat di dalam makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

Heryanto, M. Ary, dkk, ”Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA8535”, 2008, Yogyakarta, CV.

Andi Offset. Moh. Ibnu Malik & Anistardi, ”Bereksperimen dengan Mikrokontroller 8031”, 1999, PT Elex Media Komputindo.

Nalwan, PA 2003, “Teknik Antar Muka dan Pemograman Mikrokontroller

AT89C51”, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.

Schuler, CA & McName, WL 1993, ”Modern Industrial Electronics”, McGraw Hill,

New York

https://www.google.com/search?q=PRINSIP+KERJA+STEPPER+MOTOR+UNTUK+GERAKAN+FULL+STEP&client=firefox-b&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiV0JDzlMPXAhXEgbwKHVJpADYQ_AUICigB&biw=1366&bih=659#imgrc=rEDtFdA1j30fHM:

http://www.expertcore.org/viewforum.php?style=4&f=18&sid=5886c9938ec5c2ad93c2316bf5d6c342