PROPOSAL

PEMBUATAN CDI SEPEDA MOTOR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER IC AT89C51

Diajuin oleh :

Dedy Hermawan

06510003

Kepada

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMUKOMPUTER

UNIVERSITAS MERCU BUANA YOGYAKARTA

Desember, 2009


HALAMAN PENGESAHAN

PROPOSAL

PEMBUATAN CDI SEPEDA MOTOR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER IC AT89C51

diajukan oleh :

Dedy Hermawan

06510003

Diajukan sebagai salah satu syarat mencapai

Lulusnya mata kuliah metode penelitian

Pada Fakultas Teknik Dan Ilmu Komputer

Universitas Mercu Buana Yogyakarta

Telah disetujui oleh :

Pembimbing Utama

Nama Pembimbing tanggal …………………….

Pembimbing Pendamping

Nama Pembimbing tanggal ………………………

  1. 1. LATAR BELAKANG MASALAH

Energi bahan bakar dapat dikonversikan menjadi energi mekanis dengan menggunakan mesin konversi energi yang juga disebut sebagi motor termis. Mesin termis pada dasarnya dibagi menjadi dua macam yaitu :

Internal Combustion Engine (ICE) dan External Combustion Engine (ECE). Internal combustion engine adalah mesin dimana pembakaran bahan bakar terjadi di dalam suatu tempat yang disebut ruang pembakaran. Reaksi eksotermis bahan bakar dengan oksidator menghasilkan gas dengan temperatur dan tekanan yang tinggi, kemudian setelah digunakan gas tersebut dikeluarkan. Ciri utama dari internal combustion engine yaitu kerja yang digunakan terbentuk dari aksi secara langsung gas panas yang dikeluarkan sehingga menyebabkan gerakan komponen mesin dan menghasilkan tenaga, contohnya seperti : motor bakar torak (motor diesel dan motor bensin), mesin wankel dan turbin gas siklus tertutup. Berbeda dengan external combustion engine seperti mesin uap, turbin uap dan turbin gas siklus tertutup, dimana proses pembakaran digunakan untuk memanasi fluida kerja (secondary working fluid), fluida kerja ini kemudian digunakan untuk menggerakkan komponen mesin dihasilkan tenaga mekanis. Berdasarkan cara penyalaan, maka motor bakar torak ( reciprocating engine) dibedakan menjadi Compresion Ignition Engine ( CI engine ) atau mesin diesel dan Sp ark Ignition Engine (SI engine) atau motor bensin. Pada CI engine (mesin diesel) penyalaan campuran dan bahan bakar terjadi karena udara yang terkompresi sehingga temperaturnya melampaui titik nyala bahan bakar. Sedangkan pada SI engine (mesin bensin) penyalaan campuran menggunakan percikan api (spark) dari busi. Untuk proses pengapian harus dipilih waktu yang tepat sedemikian rupa ssehingga motor memberikan daya yang terbesar dan pembakarannya berlangsung tanpa adanya pukulan atau detonasi. Bila pengapian yang terjadi terlalu awal maka gas sisa yang belum terbakar, terpengaruh oleh pembakaran yang masih berlaku dan pemampatan yang masih berjalan, akan terbakar sendiri. Bila pengapian terjadi terlalu lambat beberapa pukulan berkurang, tetapi berarti juga menurunnya daya. Hal ini merupakan suatu kerugian bagi mesin. Saat pengapian untuk mencapai pembakaran tanpa pukulan dan daya motor sebesar mungkin, merupakan hal yang sangat mutlak, bukan hanya saat pengapian dasarnya tetapi juga jumlah derajat yang lebih awal pada frekuensi putar yang tinggi maupun penyesuaian pada putaran rendah. Untuk memperoleh daya yang maksimum dari suatu operasi hendaknya penyalaan diatur sedemikian rupa sehingga tekanan gas maksimum terjadi pada saat torak berada disekitar 15 sampai 20 derajat engkol sesudah TMA. Jadi penyalaan yang baik bergantung pada kecepatan perambatan nyala, jarak perambatan nyala maksimum, dan kecepatan poros engkol.

  1. PEMBATASAN MASALAH

Yang menjadi batasan masalah adalah pembuatan hardware dan software dan

untuk diujikan pada mesin dinotest. Sehingga terjadi performa yang maksimum.

  1. Hardware yang dirancang untuk dapat mengetahui besarnya putaran mesin dengan mengubah analog yang berasal dari sensor putaran untuk dikonversikan menjadi digital sehingga dapat diproses oleh mikrokontroler AT89S51 dan dapat membakar bahan bakar dengan memberikan arus pada busi sehingga terjadi percikan bunga api tepat sesuai dengan kebutuhan mesin.
  2. Software dirancang sedemikian rupa sehingga mampu mengolah sinyal dari sensor dan memberikan keluaran arus ke CDI sesuai dengan putaran mesin. Setelah masuk banyaknya sinyal yang ada dihitung dan diambil tiap satuan waktu untuk dijadikan dasar banyaknya delay yangdibutuhkan dan software yang digunakan untuk membuat suatu
  3. Program yang dikenali mikrokontroler AT89S51 serta mudah dipahami oleh pemakai program tersebut. Proses yang diolah oleh sinyal Mikrokontroler AT89S51 adalah sinyal yang berasal dari pulser (koil pulsa) yang digunakan untuk memberikan perlambatan dan tampikan dalam sevent segment.

  1. TUJUAN PENELITIAN

Berdasarkan dari permasalahan yang dikemukakan, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

  1. Membuat alat yang dapat meyempurnakan sistem pembakaran pada motor bensin.
  2. Mencari daya yang maksimal pada motor bensin dengan bahan bakar secara ekonomis.

  1. Landasan Teori

Motor bensin juga disebut spark ignition engine (SI engine) karena penyalaan (ignition) campuran bahan bakar udara dengan loncatan bunga api (spark) pada elektrode busi. Pada motor bensin pencampuran antara bensindan udara umumnya terjadi saat sebelum masuk ke dalam silinder, baik menggunakan karburator, atau sistem injeksi. Campuran akan terbentuk

dengan perbandingan udara dan bahan bakar yang sesuai sehingga mudah terbakar, kemudian mengalir ke dalam silinder. Di dalam silinder campuran ini dikompresi dan dinyalakan oleh loncatan bunga api busi pada saat menjelang titik mati atas (TMA). Gas panas yang dihasilkan dari proses pembakaran akan mendorong torak bergerak turun sehingga mesin menghasilkan daya. Daya yang dihasilkan dari proses pembakaran digunakan untuk menggerakkan komponen mesin yang lain.

1. Cara Kerja Mesin Empat Langkah (Otto)

a. Langkah hisap

Selama langkah hisap ini katup masuk akan terbuka, sedangkan katup buang menutup. Piston melakukan ekspansi dengan bergerak dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB). Campuran udara dan bahan bakar masuk ke dalam silinder melalui saluran masuk bahan bakar dan udara, katup hisap berfungsi untuk mengatur masuknya bahan bakar kedalam silinder.

Gambar II.1. Langkah Hisap

b. Langkah Kompresi

Saat kompresi posisi kedua katup tertutup. Piston bergerak TMB menuju TMA, akibat kompresi maka tekanan dan temperatur didalam silinder naik. Pada motor bensin tekanan dalam silinder tidak boleh melebihi 15 atm agar tidak terjadinya detonasi. Sesaat sebelum mencapai TMA, bunga api dari busi dipercikan sehingga terjadi pembakaran yang disertai ledakan. Perbandingan kompresi yang diijinkan pada motor bensin antara 7 – 11.

Gambar II.2 Langkah Kompresi

c. Langkah Tenaga

Akibat ledakan yang terjadi maka piston akan terdorong ke bawah. Energi akibat gerak dorong tersebut kemudian akan dipindahkan ke poros engkol melalui perantara batang penghubung (conecting rod). Di poros engkol gerak resiprok (gerak bolak-balik) piston diubah menjadi gerak rotasi mesin, sebagian energi ini untuk menggerakkan komponen mesin yang lain dan sebagian lagi disimpan dalam roda gila untuk proses selanjutnya.

Gambar II.3Langkah Tenaga

Motor pembakaran dalam (internal combustion engine) menghasilkan tenaga dengan jalan membakar campuran udara dan bahan bakar dalam silinder. Pada motor bensin, loncatan bunga api pada busi diperlukan untuk menyalakan campuran udara dan bahan bakar yang telah dikompresikan dengan tekanan yang tinggi sehingga menjadi sangat panas, dan bila bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder, akan terbakar secara serentak. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran di dalam silinder, dimana dengan pembakaran bahan bakar tersebut menghasilkan panas yang sekaligus akan mempengaruhi tekanan gas hasil pembakaran mengembang. Gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder, maka walaupun ingin megembang tidak ada ruangan, akibatnya tekanan dalam silinder naik, pada kondisi tersebut dibutuhkan bunga api yang dipercikan oleh busi sehingga terjadi pembakaran. Dari pembakaran tersebut, terjadi tekanan ke bawah torak, tekanan tersebut kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya meggerakkan motor. (Wardan Suyanto, 1989 : 20). Pembakaran diawali dengan loncatan bunga api busi pada akhir langkah kompresi atau pemampatan. Pada keadaan biasa kita mendapatkan pembakaran teratur dimana selalu terdapat dua tahapan yaitu bagian yang tidak terbakar dan bagian lain yang terbakar, keduanya dibatasi oleh pembakaran (front api). Suhu pembakarannya berkisar antara 2100K sampai 2500 K.

d. Langkah Buang

Pada langkah buang, posisi katup isap tertutup sedangkan katup buang terbuka. Piston bergerak dari TMB naik keatas menuju TMA mendorong gas sisa hasil pembakaran keluar melalui saluran buang. Dari TMA siklus berulang kembali sesuai urutan diatas.

Gambar II.4 Langkah Buang

2. Prinsip pengapian.

Menurut Wardan Suyanto (1989) sistem penyalaan (pengapian ) adalah suatu sistem pada motor bakar yang menjamin motor dapat bekerja. Motor pembakaran dalam dapat menghasilkan tenaga dengan jalan membakar campuran udara dan bahan bakar di dalam silinder. Untuk menyalakan campuran udara dan bahan bakar diperlukan syarat-syarat sebagai berikut :

a. Bunga api yang kuat.

Pembakaran normal bila seluruh campuran bahan bakar dan udara terbakar oleh nyala api yang berasal dari busi, sesuai dengan waktu yang telah ditentukan dan perbandingan campuran yang ideal. Untuk membakar seluruh campuran udara dan Bahan bakar dibutuhkan bunga api yang kuat.

b. Saat pengapian yang tepat.

Untuk memperoleh pembakaran campuran bahan bakar dan udara yang paling baik, harus dilengkapi beberapa peralatan tambahan yang dapat mengubah-ubah saat pengapian sesuai dengan rpm dan beban motor. Setelah campuran bahan bakar dibakar oleh bunga api, maka diperlukan waktu tertentu bagi bunga api untuk merambat di dalam ruang bakar. Oleh sebab itu akan terjadi sedikit kelambatan antara awal pembakaran dengan pencapaian tekanan pembakaran maksimum. Dengan demikian, agar diperoleh output maksimum pada engine dengan tekanan pembakaran mencapai titik tertinggi (sekitar 10o setelah TMA), periode perlambatan api harus diperhitungkan pada saat menentukan saat pengapian (ignition timing) untuk memperoleh output mesin yang semaksimal mungkin, maka tekanan pembakaran maksimum harus tercapai pada sekitar 10o setelah TMA. Akan tetapi karena diperlukan waktu untuk perambatan api, maka campuran udara-bahan bakar harus dibakar sebelum TMA. Saat ini disebut dengan saat pengapian (ignition timing).

Gambar II.5 Timing Pengapian.

c. Ketahanan yang cukup.

Apabila sistem pengapian tidak bekerja, maka motor akan mati. Oleh karena itu sistem pengapian harus mempunyai ketahanan yang cukup untuk menahan getaran dan panas yang dibangkitkan oleh motor. Demikian juga tegangan tinggi yang dibangkitkan oleh sistem pengapian itu sendiri.

3. Kecepatan Mesin.

Mesin memiliki sudut derajat pengapian yang dapat diumpamakan P dan kecepatan mesin beroperasi adalah N rpm. Maka waktu pembakaran adalah :

d/360 N min

Jika kecepatan mesin meningkat menjadi 2N, maka diwaktu yang sama dibutuhkan untuk pembakaran pengapian adalah 2d derajat [Ganesan V: 1995:287]. Perbandingan antara derjat pengapian dan kecepatan dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar II.6Perbandingan Sudut Pengapian

B. Mikrokontroler AT89S51

1. Mikrokontroler AT89S51 memiliki sejumlah keistimewaan yaitu sebagai berikut:

a. Sebuah CPU 8bit yang termasuk dalam keluarga MCS-51.

b. Osilator internal dan rangkaian pewaktu

c. RAM internal 128 byte (on chip)

d. Empat buah programmable port I/O, masing-masing terdiri dari 8 buah jalur I/O.

e. Dua buah timer/ counter 16 bit.

f. Enam buah jalur interupsi.

g. Sebuah port serial dengan control serial full duplex UART. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian, dan operasi Boolean (bit).

h. Kecepatan pelaksanaan intstruksi persiklus 1 mikro detik pada frekuensi clock 24 MHz. Dengan keistimewaan tersebut diatas pembuatan alat menggunakan AT89S51 menjadi sederhana dan tidak memerlukan IC pendukung yang banyak. Boleh dikatakan mikrokontroler ini mempunyai keistimewaan dari segi perangkat keras.

2. Pena-Pena mikrokontroler AT89S51 Susunan pena-pena mikrokontroler AT89S51 diperlihatkan pada gambar dibawah. Penjelasan dari masing-masing pena adalah sebagai berikut:

Gambar II.7 Susunan pena mikrokontroler AT89S51

a. Pena 1 sampai 8 (port 1) merupakan port parallel 8 bit dua arah yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan (general purpose).

b. Pena 9 (reset ) adalah masukan reset (aktif tinggi) yang digunakan untuk mereset program counter sehingga program dilaksanakan mulai dari addres 0000H.

c. Pena 10 sampai 17 ( port3 ) adalah parallel port 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TxD (transmit data), RxD (receiver data), Int 0 ( interrupt 0 ), int1 (interrupt 1), T0 (timer 0), T1 (timer 1), WR (write) dan RD (read). Bila fungsi pengganti tidak dipakai pena-pena ini dapat digunakan sebagai port parallel serba guna.

d.Pena 18 (Xtal 2) adalah pena keluaran ke rangkaian osilator internal. Pena ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.

e. Pena 19 (XTAL 1) adalah pena masukan ke rangkaian osilator internal sebuah isolator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.

f.  Pena 20 (ground) dihubungkan ke Vss atau Ground.

g. Pena 21 sampai 28 adalah port parallel 2 (port 2) selebar 8 bit dua arah. Port 2 ini mengirim byte alamat bila dilakukan pengaksesan memori eksternal.

h. Pena 29 adalah pena PSEN (program store enable) yang merupakan sinyal pengontrol yang membolehkan program memori eksternal masuk kedalam bus selama proses pemberian/ pengambilan instruksi (fetching).

i. Pena 30 adalah ALE (address latch enable ) yang digunakan untuk menahan alamat memori eksternal selama pelaksanaan instruksi.

j. Pena 31 (EA). External Access Enable harus slalu dihubungkan ke ground, jika mikrokontroler AT89S51 akan mengeksekusi program dari memori eksternal lokasi 0000h hingga FFFFh. Selain itu EA harus dihubungkan ke Vcc agar mikrokontroler mengakses program secara internal.

k. Pena 32 sampai 39 (port 0) merupakan port parallel 8 bit open drain dua arah. Bila digunakan untuk mengakses memori luar, port ini akan memultiplek alamat memori dengan data.

l. Pena 40 (Vcc) dihubungkan ke Vcc ( +5 volt).

3. Organisasi Memori

Memori merupakan piranti yang digunakan mikroprosesor atau mikrokontroler maupun computer untuk tempat penyimpanan program / data. Pada mikrokontroler, tempat menyimpan program adalah ROM / EPROM sedangkan pada PC program disimpan pada disket/hard disk.

Ada beberapa tingkatan memori, diantaranya adalah register internal, memori utama dan memori missal ( mass memori ). Register internal adalah memori dalam ALU. Waktu akses register sangat cepat, umumnya kurang dari 100 ns. Memori utama adalah memori suatu system yang ukurannya berkisar antara 4 Kbyte sampai 64 Kbyte. Waktu aksesnya lebih lambat dari pada register internal antara 200ns sampai 1000ns. Memori missl dipakai untuk menyimpan berkapasitas tinggi, biasanya berbentuk disket, pita magnetic, atau kaset. Mikrokontroler AT89S51 memiliki pembagian ruang alamat (address space) untuk program dan data. Pemisahan memori program dan memori data membolehkan memori data untuk diakses oleh alamat 8 bit. Sekalipun demikian, alamat dan memori 16 bit dihasilkan melaui register DPTR (Data Pointer Register).

Memori program hanya dapat dibaca, tidak dapat ditulis ( karena disimpan dalam EPROM ). Sinyal yang membolehkan pembacaan dari memori program eksternal adalah dari PSEN (program store enable ). Maka data terletak pada ruang alamat terpisah dari memori program. RAM eksternal 64 Kbyte dapat dialamati dalam ruang memori data eksternal. CPU menghasilkan sinyal read dan write selama menghubungi data eksternal. Mikrokontroler AT89S51 memiliki lima buah ruang alamat,yaitu :

a. Ruang alamat kode ( code address space ) sebanyak 64 Kbyte, yang seluruhnya merupakan ruang alamat kode eksternal (off-chip).

b. Ruang alamat data internal yang dapat dialamati secara langsung, yang terdiri atas :

1). RAM (Random Acces Memori ) sebanyak 128 Byte.

2). Hardware register 128 Byte.

c. Ruang alamat data internal yang dialamati secara tidak langsung sebanyak 128 byte seluruhnya diakses dengan pengalamatan tidak langsung.

d. Ruang alamat data eksternal sebanyak 64 Kbyte (off-chip) yang dapat ditambah oleh pemakai.

e. Ruang alamat bit dapat diakses dengan pengalamatan langsung.

4. Pewaktu CPU

Mikrokontroler AT89S51 memililki osilator internal (on chip osilator) yang dapat digunakan sebagai sumber clock bagai CPU. Untuk menggunakan osilator internal diperlukan sebuah kristal atau resonator keramik antara pena XTAL 1 dan XTAL 2 dan sebuah kapasitor ke

ground.

Gambar II.8 Rangkaian pewaktu kristal.

Untuk kristal dapat digunakan frekuensi dari 1 sampai 24 MHz. Sedangkan untuk kapasitor dapat bernilai antara 27 pF sampai 33 pF. Untuk semua jenis mikrokontroler 51 Atmel memiliki osilator onchip, yang dapat digunakan sebagai sumber detak (clock) ke CPU. Untuk menggakannya, hubungkan sebuah resonator kristal atau keramik diantara kaki-kaki XTAL1 dan XTAL2 pada mikrokontroler dan hubungkan kapasitornya ke ground.

5. Sistem interupsi. AT89S51Apabila CPU pada mikrokontroler AT89S51 sedang melaksanakan suatu program kita dapat menghentikan pelaksanan program tersebut

secara sementara dengan meminta interupsi. Interupsi adalah sebuah proses yang dilakukan segera setelah adanya oermintaan untuk menjalankan proses tersebut. Proses apapun yang sedang dikerjakan akan dihentikan untuk sementara, dan memberikan proses interupsi untuk

dikerjkan terlebih dahulu. Proses yang terhenti tersebut akan dilanjutkan jika proses interupsi telah selesai dikerjakan. Apabila CPU mendapat permintaan interupsi. Program counter (PC) akan diisi alamat dari vektorinterupsi. CPU kemudian melaksanakan rutin pelayanan interupsi mulai dari alamat kepelaksanaan program utama yang ditinggalkan.

Gambar II.9 Sistem Interupsi

Pada Mikrokontroler AT89S51 terdapat beberapa saluran interupsi. Interupsi pada AT89S51 dibedakan dalam dua jenis yaitu :

a. Interupsi yang tidak dapat dihalangi oleh perangkat lunak (non Maskable Interupt), misalnya reset.

b. Interupsi yang dapat dihalangi perangkat lunak (maskable interrupt ), seperti contoh interupsi jenis ini adalah INT0 dan INT1 ( eksternal serta timer counter 0, timer counter 1 dan interupsi dari port serial (internal).

6. Perangkat lunak mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 memiliki 256 perangkat intrusksi. Seluruh instruksi dapat dikelompokan dalam 4 bagian yang meliputi intruksi 1 byte sampai 4 byte. Apabila frekuensi clock mikrokontroler AT89S51 yang digunakan adalah 12 MHz, kecepatan pelaksanaan instruksi akan bervariasi dari 1 hingga 4 mikrodetik. Perangkat instruksi mikrokontroler dapat dibagi menjadi lima kelompok yaitu :

a. Instruksi transfer data, instruksi ini memindahkan data anatara registerregister, memori-memori, register-memori, antar muka register dan antar muka-memori.

b. Instruksi aritmatika, ini melaksanakan operasi aritmatika yang meliputi penjumlahan, pengurangan, penambahan satu (inkremen), pengurangan satu (dekremen), perkalian dan pembagian.

c. Instruksi logika dan manipulasi bit, instruksi ini akan melakukan operasi logika AND, OR, XOR, perbandingan (compare), pergeseran dan complement data.

d. Instruksi percabangan, instruksi ini mengubah urutan normal suatu program.

e. Instruksi stack, I/O dan control, Instruksi ini mengatur penggunaan stack, membaca atau menulis port I/O, serta pengontrolanpengontrolan. Untuk memasukan program, data ditulis dalam format bahasa assembly yang mengubah berkas objek menjadi heksa dengan OH serta menjalankan simulasi program menggunakan Emulator TS Control 8051. Sedangkan untuk memasukan program menggunakan software Prog85. Penulisan menggunakan software ALDS.

Gambar II.10 Halaman muka software ALDS.

Gambar II.11 Halaman muka software PROG89S

C. Unit Rangkaian CDI (Capasitor Discharge Ignition)

Rangkaian CDI dimaksudkan untuk memperbaiki sistem pengapian konvensional tanpa mengurangi komponen yang ada. CDI atau pengosongan kapasitif yang merupakan penyempurnaan sistem pengapian magnet konvensional dengan kontak platina. Penyampurnaan terletak pada penggantian titik kontak dengan unit CDI. Penggantian titik kontak dengan unit CDI dimaksudkan untuk menghindari motor sulit hidupkan karena

pada titik kontak  mudah sekali teroksidasi, aus, dan sensitive terhadap air. Bila titik kontak platina terjadi hal-hal tersebut maka akan mempengaruhi kinerja dari sepeda motor. Dengan penggantian titik kontak dengan unit CDI maka kemungkinan kerusakan dan gangguan akan dapat diminimalkan, sehingga akan diperoleh sistem pengapian yang lebih baik.

Bila sistem pengapian baik maka motor akan mudah untuk dihidupkan.

1. Prinsip kerja CDI

Gambar diatas memperlihatkan sirkuit dasar CDI. Arus yang dihasilkan oleh koil eksitasi pada magneto CDI mengalir melalui diode (D1) kedalam kondensor (C) dimana arus tersebut disimpan. Berikutnya, sinyal “ ignition dari koil pulsa membuat thrysistor (SCR) menjadi konduktor dank arena itu, muatan listrik yang disimpan didalam kondensor dikeluarkan melalui thrysistor ke koil ignition. Voltase yang diinduksikan dikumparan primer dinaikkan didalam kumparan skunder, dan dihasilkan bunga api melintasi celah busi. Diode2 (D2) menarik voltase negative yang dihasilkan koil eksitasi untuk melindungi thrysistor.

Diode (3) adalah untuk memperpanjang lamanya bunga api dari busi. Tanpa D3 arus akan mengalir seperti terlihat pad gambar dibawah no (1). Dan kondensor akan diisi lagi dengan arus balik setelah pengeluaran (discharge). Jadi, tidak ada arus mengalir ke kumparan primer dari koil ignition . D3 menghindari arus mengalir kedalam kondensor. Berarti, arus mengalir melaluiD3 dan bergerak seperti pada gambar dibawah no2. Sehingga seluruh energi listrik yang disimpan didalam kondensor dapat dipakai menghasilkan bunga api dengan waktu yang lama. Dengan kata lain bila magnit yang ditetapkan pada rotor melewati koil pulser maka arus akan mengalir ke koil pengapian untuk kemudian bunga api dihasilkan oleh busi. Dari hal tersebut dapat diketahui bahwa timing dari pengapian ditentukan oleh penetapan posisi dari koil pulsa. Ini berarti bahwa sistem CDI tidak memerlukan penyetelan timing dari pengapian. Sistem CDI mempunyai banyak keunggulan yang membuatnya masih digunakan sampai sekarang ini. Sifat-sifat dari sistem CDI yaitu sebagai berikut :

a. Mogoknya motor karena titik-titik kontak dapat dihindarkan.

b. Tidak terjadi loncatan bunga api yang melintasi celah titik-titik kontak seperti pada platina, dan karenanya voltase skeunder stabil sehingga start dan performa yang sangat baik pada kecepatan rendah terjamin.

Gambar 13 . Energi listrik dalam kondensor.

c. Saat putaran tinggi bunga api yang dihasilkan oleh busi lebih stabil sehingga mesin akan bekerja secara optimal.

d. Pemeliharaan mudah karena tidak ada persoalan aus pada titik-titik kontak dan pada “ breaker arm hell”.

e. Tidak memerlukan adanya penyetelan ignition karena tidak memakai titik-titik kontak dan cam.

f. Busi tidak mudah kotor karena voltase sekunder yang lebih tinggi.

g. Sirkuit yang ada didalam sistem CDI dibungkus dalam cetakan plastik, sehingga lebih tahan air dan kejutan.

Selain keunggulan diatas sistem CDI juga mempunyai perbedaan dengan sistem konvensional dalam hal pemajuan waktu pengapian. Pemajuan waktu pengapian pada sistem pengapian magnet konvensional mengandalkan gaya sentrifugal yang terjadi pada bobot governor disaat

mesin berputar. Gaya sentrifugal yang bekerja pada bobot governor tersebut akan membuatnya terlempar keluar dan menyebabkan cam governor bergerak untuk memajukan waktu pengapian. Sedangkan pada sistem pengapian CDI, pemajuan waktu pengapian dilakukan dengan jalan mengubah waktu yang dibutuhkan untuk membangun voltase yang

dihasilkan koil pulsa. Seperti pada gambar di bawah, voltase koil pulsa bertambah bila kecepatan rotor naik. Pada saat yang sama voltase naik lebih cepat. Ini berarti bahwa voltase mencapai “ gate trigger level “ dari thyristor lebih cepat dengan perbedaan sudut engkol. Pada gambar dibawah ini menunjukan posisi (a) adalah keadaan saat mesin pada posisi stasioner (800-900 rpm), (b) saat mesin pada kecepatan sedang (±4000rpm) dan posisi (c) adalah saat mesin pada kecepatan tinggi (±7000) rpm).

Gambar II.14 Prinsip Spark Advance pada sistem pengapian CDI

2. Pulser

Prinsip CDI adalah membebaskan arus listrik dalam voltase yang sangat tinggi untuk menyalakan Bahan bakar melalui elektroda busi dicapai dengan menyimpan energi listrik dalam suatu kapasitor yang digunakan. Pengapian diatur waktunya untuk membangkitkan arus listrik digunakan sebuah thyristor untuk membebaskan arus listrik pada kondensator melalui koil pengapian. Sebagai sensor gerakan digunakan sebuah pulser untuk mengatur

waktu pengapian. Pulser banyak jenisnya diantaranya menggunakan sinar infra merah dari transistor optic dan pulsa generator.

5. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

A. Alat dan Bahan

1. Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

a. Tool set, digunakan sebagai alat bantu untuk bongkar pasang bagianbagian yang diperlukan.

b. Tachometer, digunakan untuk mengukur putaran mesin dalam rpm sesuai yang dibutuhkan.

c. Stop Watch, digunakan untuk mengetahui banyaknya waktu yang diperlukan untuk menghabiskan bahan bakar sesuai dengan ketentuan.

d. Gelas ukur, digunakan untuk mengetahui konsumsi bahan bakar dalam ukuran millimeter perdetik.

e. Higrometer, digunakan untuk mengukur kelembapan udara.

f. Osiloskop, digunakan untuk mengukur tegangan dan waktu pada komponen elektronik.

g. Selang bahan bakar untuk menyalurkan bahan bakar dari gelas ukur ke karburasi.

h. Timing light, untuk mengetahui besarnya derajat pengapian.

i. Seperangkat computer, untuk pembuatan program dalam IC

j. Lembar observasi, digunakan untuk mencatat hasil penelitian atau data yang diperoleh.

2. Bahan penelitian

Bahan dalam penelitian ini adalah :

a. Mesin Honda Supra X 110cc.

b. Bensin premium.

c. CDI standar Honda Supra X

d. CDI dengan menggunakan Mikrokontroler.

e. Minyak pelumas.

C. Diagram alir Penelitian

Tahap eksperimen dalam penelitian ini dapat digambarkan dengan bagan aliran proses eksperimen sebagai berikut :

D. PERENCANAAN.

Perencanaan alat adalah pemilihan dan rancangan komponen baik untuk software dan hardware yang diperlukan untuk menghasilkan sinyal pulsa dari sensor, yang dapat digunakan sebagai pulsa untuk membebaskan arus listrik dalam kapasitor dan memberikan tampilan dalam sevent segment. Sesuai dengan tujuan penelitian ini untuk merancang CDI Mikrokontroler AT89S51 dengan memanfaatkan sinyal pulsa, maka model penelitian yang digunakan untuk pengumpulan data adalah model penelitian eksperimen. Model penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan dengan mengadakan manipulasi terhadap obyek penelitian serta adanya control (M. Nazir, 1983 : 74). Jadi eksperimen dibawah kondisi buatan ( artificial Condition), dimana kondisi tersebut dibuat dan diatur oleh peneliti. Dalam kasus ini yang diatur sedemikian rupa adalah kondisi timing pengapian melalui program yang terdapat dalam mikrokontroler AT89S51.

E. REALISASI CDI MIKROKONTROLER AT89S51

Pembuatan cdi Mikrokontroler AT89S51 dibagi menjadi dua bagian yaitu hardware dan software.

1. Pembuatan Hardware

Rangkaian CDI ini terdiri dari 4 bagian penting yang saling mendukung satu dengan yang lain. Dibawah ini merupakan blok rancangan awal dari rangkaian CDI.

a. Sensor

Sebagai ujung pendeteksi putaran mesin adalah berupa sensor, sensor yang digunakan berupa sebuah koil eksitasi atau yang biasa disebut pulser yang terdapat banyak dipasaran. Pulser yang digunakan masih standar dari sepeda motor sehingga tidak banyak perubahan pada pembuatan rangkaian dan perubahan.

Signal generator (Pulser) adalah sejenis generator AC yang berfungsi untuk menghidupkan power transistor di dalam CDI untuk memutuskan arus primer koil pengapian yang tepat. Signal generator terdiri dari magnet permanen yang memberi magnet pada pick up koil. Pick up koil berfungsi untuk membangkitkan arus bolak-balik (AC) dan signal rotor menginduksi tegangan AC didalam pick up koil sesuai dengan saat pengapian.

b. Mikrokontroler

Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 yang dibuat merupakan sistem minimum yang komplek yang terdiri dari sebuah kristal keramik 11,0592 MHz, dua buah keramik 30pf. Sebuah resistor 10 KΩ. Delapan buah resistor 330Ω, sebuah elco 10μf.

Gambar IV.3 Rangkaian sistem minimum Mikrokontroler AT89S51

Tegangan yang dibutuhkan Mikrokontroler AT89S51 sebesar 9volt sedangkan pada sepeda motor menggunakan energi listrik yang bersumber dari aki sehingga perlu diturunkan terlebih dahulu. Untuk menurunkan tegangan aki dari 12 volt menjadi 9 volt dibutuhkan IC 7805.

c. Rangkaian CDI

Rangkaian CDI yang dibuat merupakan dasar dari sebuah sirkuit CDI dan telah digabungkan dengan dengan koil pulser. Rangkaian ini terdiri dari : kondensator 400 volt sebagai penyimpan arus dari koil eksitasi, 4 dioda seri 4007 dan SCR. Untuk elco dipakai tegangan 16 volt.

d. Display sevent segment.

Sevent segmen merupakan penampil yang terdiri dari tujuh buah Led sebagai pembentuk karakter dan satu led untuk nyala titik (point). Jika diberikan bias maju ( forward bias). Yaitu tegangan anoda lebih positif dari katoda. Pada sevent segment common anoda untuk menyalakan setiap led supaya membentuk satu karakter, pada katoda di groundkan sedangkan pada anoda jadi satu dan diberi tegangan skunder.

Gambar IV.7 Rangkaian Seven Segment

2. Pembuatan software.

a). Alur Program

Sebelum software dibuat, pemrograman CDI Mikrokontroler AT89S51 dibuat dalam alur kerja program utama sebagai berikut:

  1. Pada saat kunci kontak pada posisi ON, arus baterai / aki mengaktifkan Mikrokontroler AT89S51,dan siap menjalankan perintah / program.
  2. Rangkaian CDI Mikrokontroler AT89S51 aktif ditandai dengan nyala lampu led dan rangkaian sevent segment menyala .
  3. Periksa apakah ada sinyal yang masuk pada Mikrokontroler AT89S51, jika ada sinyal = 1, maka aktifkan SCR untuk meberikan arus ke kumparan primer dan terbentuk bunga api pada busi.
  4. Jalankan program interupsi timer/counter untuk menghitung rpm dan hasil ditampilkan pada display seven segment.
  5. Bandingkan data rpm dengan mode pemajuan timing ignition.
  6. Program diulang dari 3 sampai dengan 5 dan program selesai.

b). Pengukur Waktu

Untuk mengukur kecepatan putar mesin diperlukan suatu waktu yang mengukur tepat dalam waktu sekian detik atau frekuensi putar tersebut. Dalam kasus ini kita membutuhkan sebuah timer dan counter. Counter digunakan sebagai penghitung jumlah putaran, dan timer

digunakan sebagai basis waktu. Dalam mikrokontroler AT89S51 menggunakan register TL1 dan TH1 sebagi counter. sedangkan register yang digunakan sebagai timer adalah TL0 dan TH0. Untuk mendapatkan konfigurasi seperti ini maka harus mengatur register TMOD (timer Mode) sebagai berikut:

• Nibble atas, yaitu bagian yang mengatur timer/counter 1, diatur agar berfungsi sebagai counter. Dengan demikian bit2 dalam nibble tersebut (bit 6 dalam byte) di-set.

• Karena counter kapasitas counter cukup besar, counter diatur dalam ukuran 16 bit. Maka dipilih mode1. dengan demikian bit pembentuk mode pada nibble dibentuk angka 1. bit pembentuk mode adalah bit0 dan bit1 dalam bit tersebut. Dengan demikian bit0 dan bit1 disusun sebagai 01b.

• Dari dua poin diatas didapat bilangan untuk nibble atas sebagai 101b atau 0101b.

• Nibble bawah diatur agar menjadi timer. Dan karena diinginkan waktu yang akurat maka dipilih mode 1. Maka didapat perhitungan untuk nibble bawah sebagai 0001b.

Gambar IV.9 Susunan Bit dalam register TCON

• Hasil akhir didapatkan angka untuk register TMOD sebagai 01010001b. Selain register TMOD, masih ada register TCON yang perlu disetting. Register TCON. Untuk membuat counter berjalan, maka flag TR (TR0 maupun TR1) harus diset. Setelah nilai TMOD didapat, selanjutnya pangaturan register IE (interrupt Enable). Interupsi yang akan di enable yang ada adalah interupsi timer 0. dengan demikian flag ET0 dan flag EA harus diset. Bilangan yang harus diisikan adalah 10000011b.

c). Konfigurasi interupsi timer 1

Untuk mendapatkan format yang bisa dipahami oleh mikro, maka dalam mode auto reload timer 1 pengisian TH1 dalam timer 1 diisi dengan 256 – 100=156. Dengan demikian setiap terjadi limpahan 100 dari counter TL1. Karena jumlah digit yang tersedia hanya empat maka angka terbesar yang dapat ditampilkan adalah [9999], maka disimpan dalam empat variabel,

Variable tingkat 0 disimpan dalam SATUAN dan variabel tingkat 2 disimpan dalam puluhuan dan seterusnya.

d). Prosedur isi buffer

Prosedur isi buffer merupakan langkah untuk memindahkan nilai suatu variabel untuk ditampilkan dalam seven segment. Jumlah digit seven segment ada empat yang digunakan untuk menampilkan rpm. Sedangkan variable yang akan ditampilkan sebesar 16 bit, atau sama dengan 4×4 bit, atau sama dengan 4nibble. Dengan demikian jumlah digit seven segment sama dengan jumlah digit nibble yang akan ditampilkan. Dengan mengambil sebagian perintah (MOV) digunakan untuk mengisi Ram internal berlabel (SIMPAN) sebagai pembanding kecepatan yang terjadi. Isi dari Ram tersebut berupa angka yang digunakan sebagaipembanding.

MOV R2,SATUAN

MOV R3,PULUHAN

MOV R4,RATUSAN

MOV R5,RIBUAN

Perbandingan tersebut yang akan digunakan pada interupsi berikutnya yaitu interupsi external 0.

e). Prosedur Interupt external 0.

Interupsi external 0 digunakan untuk menyalakan busi tepat dengan keadaan yang dibutuhkan mesin. Prosedur interupsi ext0 diaktifkan dengan memberi logika 1 pada bendera TCON.1 dengan perintah setb EX0. Dan memulai dijalankan dengan mengeset 1 bendera IE. Hal ini dilakukan pada inisialisasi program . Setelah dilakukan pengaktifa bendera IE maka interupsi akan dijalankan setiap ada sinyal yang masuk pada kaki Port.3.2. Setelah adanya sinyal 1 dari pulser. Maka langkah berikutnya membandingkan dengan bagian mode. Kecepatan atau rotasi mesin yang telah diukur kemudian dicocokan dengan variabel mode yang sesuai pada bagian bawah diberi perintah ekskusi SETB SCR untuk penyalaan busi

3. Pembuatan PCB.

Langkah-langkah yang dilakukan untuk membuat layout pada PCB adalah sebagai berikut :

• Menyiapkan PCB secukupnya dan disesuaikan dengan gambar yang akan dibuat.

• Menggambar jalur PCB sesuai dengan gambar rencana menggunakan pena tebal snowman permanent dengan ukuran M atau cetak sablon.

• Melubangi PCB sebagai tempat berdirinya komponen-komponen elektronika.

• Meneliti jalur pada PCB apakah telah sesuai dengan gambar rencana yang telah disusun.

• Melarutkan rangkaian-rangkaian tadi kedalam larutan Ferri Clorit (FECL2) dengan menggunakan loyang plastic.

• Rendam dan goyang-goyangkan selama 30 menit untuk mendapatkan jalur yang baik dan menghilangkan tembaga pada PCB.

• Membersihkan PCB dengan air agar terbentuk gambar PCB yang baik dan bagus.

• Mengeringkan rangkaian elektronika supaya bersih dari tembaga dan dikeringkan.

6. SISTEMATIKA PENULISAN.

Secara sistematis skripsi ini terdiri dari 6 bab dengan susunan sebagai berikut:

BAB I Pendahuluan

Bertujuan mengantarkan pembaca untuk memahami gambaran permasalahan yang akan dibahas, dalam bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika skripsi.

BAB II Landasan Teori

landasan teori membahas teori-teori yang dipergunakan sebagai acuan atau pedoman untuk melakukan penelitian, teori-teori dalam bab ini yang akan dibahas yaitu mengenai latar belakang masalah, pengertian motor besin empat langkah, prinsip pengapian, Mikrokontroler AT89S51, CDI.

BAB III Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian menjelaskan mengenai langkah-langkah penelitian, waktu dan tempat penelitian, pelaksanaan penelitian, variable penelitian, metode pengambilan data, analisis data dan diagram alir penelitian.

BAB IV Perancangan Dan Pembuatan

Dalam bagian bab ini akan dibahas mengenai : hardware dan software mikrokontroler AT89S51, Rangkain CDI, Pulser, Penampil sevent segment serta bagaimana merangkai alat-alat tersebut.

BAB V Hasil Penelitian Dan Pembahasan

Dalam hasil penelitian dan pembahasan akan dipaparkan hasil dari penelitian, analisi data hasil pengujian terhadap komsumsi bahan bakar serta performa mesin.

BAB VI Penutup

Dalam bab ini akan dibahas mengenai kesimpulan dan saran – saran setelah penelitian selesai dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

Pakpahan Abigain. 1998. Motor Otomotif I. Bandung : Angksa. Arend, BPM & Berenschot. H. 1980. Motor Bensin. Jakarta : Erlangga.

Arikunto Suharsimi. 1992. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta : PT Rieneka Cipta.

Sudjana. 1991. Desain Dan Analisis Eksperimen. Bandung : Tarsito 1992. Service Auto Mobil. Bandung : Pustaka Setia.

Wardan Suyanto. 1989. Teori Motor Bensin. Jakarta : Depdikbud Wiranto Aris Munandar. 1988. Penggerak Mula Motor Bakar. Bandung : ITB Pers.

Eko Putra Agfianto. 2002. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55. Yogyakarta.

Gava Media. Setiawan Sulhan. 2006. Mudah dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroler. Yogyakarta : C.V. Andi Offset. Boentarto, Drs. 2005. Menghemat Bensin Sepeda Motor. Semarang : Effhar & Dahara Prize.

Suganda Hadi & Kageyama Katsumi. 1993. Pedoman Perawatan Sepeda Motor. Jakarta : Pradnya Paramita.

About these ads