PROPOSAL SKRIPSI
PEMBUATAN CDI SEPEDA MOTOR
MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER IC AT89C51
DISUSUN :
Nama : Haris Afiatno
NIM : 5250402032
Program Studi : Teknik Mesin S1
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2006
ABSTRAK
Haris Afiatno, 2007. Pembuatan Cdi Sepeda Motor Menggunakan
Mikrokontroler IC AT89S51. Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri
Semarang.
Proses pengapian pada sepeda motor memerlukan waktu yang tepat
sehingga pemilihanan waktu pengapian harus dipilih yang sesuai sedemikian rupa
sehingga pembakaran bahan bakar sepeda motor memberikan daya yang terbesar
dan pembakarannya berlangsung tanpa adanya pukulan atau detonasi. Bila
pengapian yang terjadi adalah terlalu awal maka gas dari sisa pembakaran 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.
Menurut Wardan Suyanto (1989) sistem penyalaan (pengapian ) adalah
suatu sistem pada motor bakar yang menjamin motor dapat bekerja. Untuk sistem
penyalaan campuran udara dan bahan bakar diperlukan syarat-syarat bunga api
yang kuat, saat pengapian yang tepat dan ketahanan yang cukup. Dengan melihat
kelebihan mikrokontroler AT89S51 yang mudah diisi program dan dihapus maka
dapat digunakan sebagai pengatur sistem pengapian pada sepeda motor.
Pengambilan data dalm metodologi penelitian adalah bertujuan untuk
membandingkan CDI mikrokontroler AT89S51 dengan CDI standart, data yang
diambil adalah pemakaian bahan bakar dan timing yang terjadi.
Pengapian yang tepat adalah sesuai dengan kebutuhan putaran mesin untuk
mengatasi adanya delay ignition dari bahan bakar. Perhitungan dalam program
disederhanakan dengan menghitung rpm dalam rps. Lamanya penyalaan dapat
diatur dengan memperpanjang atau memperbesar angka yang disalin ke register1.
kecpatan yang terukur juga ditampilkan dalam seven segment, yang menunjukan
besarnya Rps.
Kecepatan motor bensin dikategorikan dalam rendah atau stasioner,
sedang dan tinggi. Menurut pengapian yang terjadi pada cdi standart, Pengapian
rendah memiliki timing ignition sebesar 150 sebelum TMA, sedang sebesar 200
sebelum TMA dan kecepatan tinggi berkisar 250 sebelum TMA. Sedangkan
timing mikro dapat diatur sesuai dengan perubahan kecepatan.
Untuk memperoleh pengapian yang baik diperlukan perhitungan delay
waktu yang tepatoleh karena itu delay waktu diukur dalam mikrosekon. Pengapian
yang sesuai dengan mesin stasioner adalah 150 – 200 sebelum TMA.
Perolehan data menunjukan bahwa CDI standart masih lebih baik dari CDI
mikrokontroler, Oleh karena itu diperlukan perhitungan waktu yang lebih cermat
dalam mengatur delay period. Untuk menghambat sinyal dari pulser.
ii
HALAMAN PENGESAHAN
PROPOSAL SKRIPSI
PEMBUATAN CDI SEPEDA MOTOR MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER IC AT89C51
Oleh :
HARIS AFIATNO
NIM. 525 040 2032
Proposal skripsi ini telah disetujui dan disahkan pada :
September 2006
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Samsul Kamal, M.Sc, Ph.dDrs. Wirawan Sumbodo, MT.
NIP.131411088NIP. 131876223
iii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL........................................................................................ i
ABSTRAK ....................................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv
KATA PENGANTAR ..................................................................................... v
DAFTAR ISI.................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix
DAFTAR TABEL............................................................................................ xii
DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
A. Latar Belakang Masalah........................................................... 1
B. Permasalahan ........................................................................... 3
C. Pembatasan Masalah ................................................................ 3
D. Penegasan Istilah...................................................................... 4
E. Tujuan Penelitian ..................................................................... .. 5
F. Manfaat Penelitian ................................................................... 6
G. Sistematika Penulisan ............................................................. 6
BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 8
A. Prinsip Kerja Motor Bensin ..................................................... 8
B. Mikrokontroler AT89S51 ........................................................ 20
C. Unit Rangkaian CDI................................................................. 28
BAB III METODELOGI PENELITIAN ......................................................... 34
iv
A. Bahan dan Alat Penelitian........................................................ 35
B. Variabel Penelitian ................................................................... 36
C. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 38
D. Desain Pelaksanaan.................................................................. 39
BAB IV. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT ............................. 46
A. Perencanaan.............................................................................. 42
B. Realisasi CDI Mikrokontroler AT89S51 ................................. 43
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 69
A. Simpulan ................................................................................. 69
B. Saran......................................................................................... 70
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
v
BAB I
PENDAHULUAN
A. 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
1
2
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.
3
B. PERMASALAHAN
Sesuai dengan judul dan alasan pemilihan judul diatas maka
permasalahan yang akan diteliti ini adalah : bagaimana merancang dan
membuat suatu perangkat alat yang dapat memberikan sinyal untuk membakar
bahan bakar yang ada di dalam silinder sesuai dengan kebutuhan mesin dari
sensor frekuensi putaran mesin untuk memperoleh performa yang maksimal .
C. 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
4
program yang dikenali mikrokontroler AT89S51 serta mudah dipahami
oleh pemakai program tersebut
3. 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.
D. PENEGASAN ISTILAH
Penegasan istilah merupakan penjelasan secara rinci dan tegas arti atau
makna suatu kata atau istilah yang terkandung dalam judul skripsi agar tidak
terjadi salah penafsiran oleh pembaca. Penegasan istilah berkenaan dengan judul
skripsi ini dapat diperinci sebagai berikut :
1. CDI (Capasitor discharge ignition ).
Merupakan alat yang digunakan untuk menginduksikan tegangan tinggi
pada kumparan sekunder dengan menginterupsikan arus yang mengalir ke primer
dari ” ignition ” melalui titik-titik kontak pemutus arus. Cdi disini menggunakan
capasitor sebagai penyimpan arus listrik.
2. Sepeda Motor.
Alat transportasi yang menggunakan dua roda dengan menggunakan bahan
bakar minyak (bensin) sebagai energi yang dikonversikan menjadi energi mekanik
berupa gerakan berputar roda.
3. Mikrokontroler
Merupakan kombinasi dari CPU, memori I/O dalam sebuah chip atau
sering juga disebut lingkungan chip mikrokontroler (SCM). CPU merupakan unit
5
pengolah pusat terdidi dari dua bagian yaitu unit pengendali control unit (CU)
serta unit aritmatik dan logika Aritmatik Logik Unit (ALU). Fungsi utama unit
pengendali adalah mengkode dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program
yang tersimpan dalam memori. Unit pengendali mengatur urutan operasi seluruh
sistem. Unit ini juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang
diperlukan untuk menyerempakan operasi dari instruksi program. Unit pengontrol
menendalikan aliran informasi pada bus data dan bus alamat. Dilanjutkan dengan
menafsirkan dan mengatur sinyal yang terdapat pada bus pengendali.
E. TUJUAN PENELITIAN
Berdasarkan dari permasalahan yang dikemukakan, maka tujuan
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Membuat dan merangkai suatu alat yang dapat membakar bahan bakar
dalam ruang bakar sesuai dengan waktu yang dibutuhkan oleh putaran
mesin.
2. Mencari daya yang maksimal pada motor bensin dengan bahan bakar
secara ekonomis.
3. Membuat alat yang dapat meyempurnakan sistem pembakaran pada motor
bensin.
F. MANFAAT PENELITIAN.
Berdasarkan hasil penelitian dan pembuatan alat yang telah dilakukan
diharapkan penelitian ini dapat diambil manfaatnya antara lain :
6
1. Pembuat : menambah ilmu pengetahuan dan lebih medalami ilmu
pengetahuan terutama bidang otomotif dan elektronika digital.
2. Masyarakat : menerapkan teknologi yang mudah diaplikasikan dalam
kehidupan bermasyarakat.
3. Lingkungan : penerapan teknologi yang lebih ramah lingkungan dengan
penghematan bahan bakar.
4. Pendidikan : mengembangkan ilmu pengetahuan yang diterapkan dalam
kegiatan praktek sehingga menambah pengetahuan baru tentang dunia
otomotif modern.
G. SISTEMATIKA PENULISAN.
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,
7
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
LAMPIRAN
BAB II
LANDASAN TEORI
A. PRINSIP KERJA MOTOR BENSIN.
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 bensin
dan 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,
8
9
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
10
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.
11
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.
12
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.
13
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).
Pengapian terjadi sebelum torak Pengapian terjadi setelah torak
Mencapai TMA ( pengapian awal ) melewati TMA ( pengapian lambat )
14
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
d 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:
Derajat pengapian
60
40
Beban
20
2000 4000 (rpm mesin)
15
Gambar II.6 Perbandingan 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
16
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).
17
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.
18
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.
19
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.
20
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 on-
chip, yang dapat digunakan sebagai sumber detak (clock) ke CPU. Untuk
21
menggakannya, hubungkan sebuah resonator kristal atau keramik diantara
kaki-kaki XTAL1 dan XTAL2 pada mikrokontroler dan hubungkan
kapasitornya ke ground.
5. Sistem interupsi. AT89S51
Apabila 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 vektor
interupsi. CPU kemudian melaksanakan rutin pelayanan interupsi mulai
dari alamat kepelaksanaan program utama yang ditinggalkan.
Ada Permintaan Interuspi
Proses normal Berhenti sementara Proses normal
dilanjutkan
Proses interupsi
Gambar II.9 Sistem Interupsi
22
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 register-
register, 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.
23
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 pengontrolan-
pengontrolan.
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.
24
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
25
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.
26
sehingga seluruh energi listrik yang disimpan didalam kondensor dapat
dipakai menghasilkan bunga api dengan waktu yang lama.
Gambar 13 . Energi listrik dalam kondensor.
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.
27
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
28
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.
29
Sebagai sensor gerakan digunakan sebuah pulser untuk mengatur
waktu pengapian. Pulser banyak jenisnya diantaranya menggunakan sinar
infra merah dari transistor optic dan pulsa generator.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Dalam suatu penelitian, diperlukan suatu langkah-langkah yang benar
sesuai dengan tujuan penelitian, agar penelitian dapat dipertanggung jawabkan.
Adapun metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian
eksperimen jenis komparasi, yaitu suatu penelitian dimana peneliti sengaja
membangkitkan sesuatu kejadian atau keadaan, kemudian diteliti bagaimana
perbedaan dan akibatnya ( Suharsimi Arikunto, 1996: 4)
Penelitian adalah suatu proses mencari sesuatu secara sistematik dalam
waktu yang lama dengan metode ilmiah serta aturan-aturan yang berlaku. Untuk
menerapkan metode ilmiah dalam praktek penelitian maka diperlukan suatu
desain penelitian yang sesuai dengan kondisi, seimbang dengan dalam dangkalnya
penelitian yang akan dikerjakan.
Penelitian yang dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental,
maka perlu sekali diketahui desain-desain yang sering digunakan dalam penelitian
tersebut, desain penelitian yang sering digunakan adalah desain percobaan, desain
percobaan tidak lain dari semua proses yang diperlukan dalam merencanakan dan
melaksanakan penelitian.
Desain percobaan sangat diperlukan dalam melaksanakan penelitian
eksperimental. Guna dari desain percobaan adalah untuk memperoleh suatu
keterangan yang maksimum mengenai cara membuat percobaan dan bagaimana
proses perencanaan serta pelaksanaan percobaan akan dilakukan. Proses
perencanaan dan pelaksanaan percobaan perlu kita pikirkan dengan sungguh-
30
31
sungguh, peneliti harus lebih dahulu memikirkan langkah-langkah serta jenjang
dari percobaaan yang akan dilakukan.
A. Alat dan Bahan
Pada percobaan ini desain yang akan digunakan adalah desain One-shot
case study yaitu penelitian hanya mengadakan satu kali penelitian yang
langsung diambil data atau hasilnya (Suharsimi Arikunto 1998:83-84). Untuk
menghindari adanya keraguan validitas rancangan penelitian maka perlu
dilakukan beberapa pengontrolan terhadap jalannya eksperimen selama
penelitian dilakukan, yang meliputi :
1. Alat Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :
a. Tool set, digunakan sebagai alat bantu untuk bongkar pasang bagian-
bagian 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.
32
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.
B. Variabel Penelitian
Dalam penelitian ini ada dua macam variable utama yang diteliti, variabel-
variabel tersebut adalah :
1. Variabel bebas
Variabel bebas adalah kondisi yang mempengaruhi munculnya suatu
gejala. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa variabel bebas merupakan
variabel yang sengaja dipelajari pengaruhnya terhadap variabel terikat.
Sedangkan variabel bebas dalam penelitian ini adalah CDI menggunakan
mikrokontroler AT89S51 dan CDI Standar Honda Supra X.
33
2. Variabel Terikat
Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula
sejumlah adspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi menerima atau
menyesuaikan diri dengan kondisi lain, yang disebut variabel bebas. Dengan
kata lain ada atau tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya
variabel bebas. Penelitian ini variabel terikatnya adalah daya dan konsumsi
bakan bakar sehingga diketahui performa masing-masing CDI.
3. Variabel Kontrol
Variabel control adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki
berbagai aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi untuk mengendalikan
agar variabel terikat yang muncul bukan karena variabel lain, tetapi benar-
benar karena variabel bebas tertentu. Pengendalian variabel ini dimaksudkan
agar tidak merubah atau menghilangkan variabel yang akan diungkap
pengaruhnya. Dengan kata lain control yang dilakukan terhadap variabel ini,
akan menghasilkan variabel terikat murni.
Penelitian ini variabel kontrolnya adalah :
a. Keadaan mesin tanpa beban.
b. Keadaan udara baik kelembapan maupun suhu dijaga agar tetap
sama atau tidak berubah dari semua pengambilan data.
c. Celah busi 0,8 mm
d. Tekanan kompresi 9-13 kg/cm2
e. Celah katup masuk 0,020 mm
f. Celah katup buang 0,030 mm
34
g. Suhu kerja mesin 800 C
h. Putaran mesin 1500, 2000, 25000, 3000, 3500, 4000,4500.
i. Bahan bakar premium diambil dari salah satu SPBU.
C. Diagram alir Penelitian
Tahap eksperimen dalam penelitian ini dapat digambarkan dengan
bagan aliran proses eksperimen sebagai berikut :
MESIN SEPEDA MOTOR BENSIN
HONDA SUPRA X MENGGUNAKAN HONDA SUPRA X
CDI STANDART MENGGUNAKAN CDI
MIKROKONTROLER AT89S51
Putaran mesin Putaran mesin
1500 1500
2500 2500
2000 2000
3000 3000
3500 3500
4000 4000
4500 4500
ANALISIS DATA ANALISIS DATA
PERHITUNGAN KONSUMSI DAYA DAN
KONSUMSI BAHAN BAKAR
PERBANDINGAN DATA CDI
KESIMPULAN
Gambar III.1. Diagram Penelitian
35
D. Desain Penelitian
Adapun urutan langkah eksperimennya sebagai berikut :
1. Menyiapkan sampel yang akan digunakan, yaitu mesin Honda supra X 110
dengan kondisi sesuai dengan variabel kontrol yang digunakan.
2. Menyiapkan dua buah CDI ( CDI standart Honda Supra X dengan CDI
menggunakan mikrokontroler AT89S51 ).
3. Menyiapkan tachometer untuk mengukur putaran mesin.
4. Menyiapkan gelas ukur dan mengisi bensin premium sebanyak 50ml.
5. Mengukur tekanan kompresi mesin dalam silinder sesuai standart yaitu 9-13
Kg/ cm 2.
6. Mengukur suhu ruangan dan kelembapan udara.
7. Menghidupkan mesin selama beberapa saat dengan CDI Standart Honda
Supra X. untuk mendapatkan suhu kerja mesin yang optimal, kemudian
dilakukan pengukuran Rpm dengan Tachometer pada Putaran mesin 1500,
2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500,. untuk mengambil data pada CDI
mikrokontroler AT89S51.
8. Matikan mesin dan ganti dengan CDI mikrokontroler AT89S51
9. Hidupkan mesin kembali beberapa menit untuk mencapai suhu optimal
dalam mesin, kemudian lakukan pengukuran dengan Tachometer pada
Putaran mesin 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, untuk mengambil
data pada CDI mikrokontroler AT89S51. Catat hasil penelitian dalam tabel
hasil pengukuran sebagai berikut:
36
Tabel III.1 Hasil Pengukuran.
a. Tabel Hasil Pengukuran Cdi standart Honda supra
Rpm Konsumsi Bahan Timing Daya
Bakar Ignition
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
b. Tabel Hasil Pengukuran Cdi mikrokontroler AT89S51
Rpm Konsumsi Bahan Timing Daya
Bakar Ignition
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
37
Untuk memperjelas hasil pengujian semua data dibentuk dalam grafik
Rpm Vs Konsumsi dan Rpm Vs Timing Ignition.
Konsumsi BB
Rpm
Grafik Konsumsi BB Vs Rpm
Timing Inition Gambar. III.2. Contoh grafik Rpm Vs Konsumsi BB
Rpm
Grafik Timing Ignition Vs Rpm
Gambar. III.3 Contoh grafik Rpm Vs Timing Ignition
BAB IV
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Dalam bagian bab ini akan dibahas mengenai : software dan hardware
mikrokontroler AT89S51. Perancangan hardware mengenai rangkaian CDI,
Pulser, Penampil sevent segment. Perancangan software dibuat dengan
pemrograman IC Mikrokontroler AT89S51 dalam bahasa assembly.
A. 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.
38
39
B. 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.
Rangkaian CDI
SENSOR Mikrokontroler
AT89S51
Display sevent
segmen
Gambar IV.1 Blok 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.
Lilitan
Magnet
40
Gambar IV.2 koil pulser
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
41
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.
IC 7805 +
Accu
_
Gambar IV.5 Rangkaian pengkonversi 12V menjadi 9 volt.
c. Rangkaian CDI
Gambar IV.6 Rangkaian CDI
Rangkaian CDI yang dibuat merupakan dasar dari sebuah
sirkuit CDI dan telah digabungkan dengan dengan koil pulser.
42
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
43
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
44
konfigurasi seperti ini maka harus mengatur register TMOD (timer Mode)
sebagai berikut:
GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
7 6 5 4 3 2 1 0
TIMER1 TIMER0
Gambar IV.8 Susunan Bit dalam register TMOD
• 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.
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
7 6 5 4 3 2 1 0
TIMER1 TIMER0
45
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
46
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 4x4 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 sebagai
pembanding.
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.
47
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.
48
• Membersihkan PCB dengan air agar terbentuk gambar PCB yang
baik dan bagus.
• Mengeringkan rangkaian elektronika supaya bersih dari tembaga
dan dikeringkan.
BAB V
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. HASIL PENELITIAN
Setelah dilakukan pembuatan CDI dari gambar perancangan, maka
perlu dilakukan pengujian untuk mengetahui tingkat kualitas alat tersebut.
Pengujian alat dibagi menjadi dua yaitu pengujian software atau program
dan pengujian cdi atau hardware. Pengujian software dilakukan melalui
program yang dapat menampilkan simulasi mikrokontroler, sedangkan
pengujian hardware dilakukan dengan pemasangan secara langsung pada
kendaraan sepada motor Honda SupraX. Pengujian ini ditujukan sebagai
pembanding sebelum menggunakan dan sesudah menggunakan
mikrokontroler AT89C51.
Kabel-kabel CDI dihubungkan sesuai dengan keterangan,
kemudian mikrokontroler dihubungkan dengan tegangan catu 12 volt,
sebagai pembanding kecepatan digunakan tachometer manual yang
mengukur arus dari keluaran atau sinyal CDI menuju kekoil. Untuk
mempermudah penunjukan waktu pengapian, maka pada magnet yang
terletak di sebelah kiri mesin, diberi tanda berupa angka dan huruf. Setelah
persiapan selesai maka mikrokontroler siap digunakan dan siap dilakukan
pengambilan data. Pembuatan grafik prestasi hasil penelitian dalam
berbagai variabel dibuat diperoleh secara langsung dari pengujian
menggunakan dynamometer. Yang menampilkan torsi, daya dan kecepatan
49
50
putaran mesin. Untuk watu pengapian diukur secara langsung
menggunakan timing light.
1. Pengujian Software.
Software yang dimaksud adalah serangkaian program yang mengisi IC
Mikrokontroler AT89S51. dalam program tersebut waktu pengapian
atau delay ignition dibagi menjadi beberapa 6 bagian atau 6 mode.
Mode diperoleh dari besarnya kecepatan mesin yang terukur. Adapun
besarnya kecepatan yang menjadi patokan diukur dalam satuan rotasi
perdetik dan sesuai dengan tabel sebagai berikut:
Tabel V.1 Mode Pengapian
Kecepatan Mesin
Mode Delay Ignition
RPM RPS
Mode0 < 1500 < 25 111μs
Mode1 1500 – 2000 25 – 33 84μs
Mode2 2000 – 2500 33 – 41 67μs
Mode3 2500 – 3000 41 – 50 56μs
Mode4 3000 – 3500 50 – 58 47μs
Mode5 3500 – 4000 58 – 66 42μs
Mode6 4000 < 66 < 37μs
Mikrokontroler ON setelah memperoleh catu daya dan akan langsung
mengaktifkan program penghitungan kecepatan, dan perintah interupsi
timer akan datang jika telah menghitung tepat dalam waktu satu detik.
Namun setiap ada sinyal datang dari pulser , maka diangap sebagai
51
perintah interupsi untuk menyulut SCR dan menyampingkan
penghitungan waktu terlebih dahulu.
2. Pengujian Hardware.
Dari hasil percobaan ini didapat data konsumsi bahan bakar disertai
dengan timing ignition yang terjadi. Adapun perolehan Timing didapat
dengan melihat tanda yang terdapat pada fly whell atau magnet yang
dihubungkan dengan poros engkol.
Magnet diberi tanda strip yang jarak intervalnya adalah 5mm atau
0,5 cm. sedangkan keliling dari magnet tersebut adalah 35,5 cm. maka
360 / 35.5 sama dengan 10,1. jadi satu strip mewakili 50. adapun data
yang diperoleh adalah sebagai berikut:
Tabel V.1 Hasil Penelitian Menggunakan CDI Standart
RPM Konsumsi BB/cc Timing Ignition
1500 32,57 s 3
2000 22,86 s 3
2500 20,84 s 4
3000 17,58 s 5
3500 12,90 s 5
4000 11,32 s 5
4500 10,96 s 5
52
Tabel V.2 Hasil Penelitian Menggunakan CDI Mikrokontroler
RPM Konsumsi BB/cc Timing Ignition
1500 42.19 s 3
2000 35,78 s 3,5
2500 33,33 s 3
3000 34,56 s 4
3500 28,01 s 11
4000 19,56 s 5
4500 10,98 s *K
*Catatan: K mewakili garis yang telah melewti titik TMA
B. Pembahasan
Sesuai dengan tujuan penelitian maka pembahasan hasil penelitian dapat
peneliti sajikan sebagai berikut:
Kecepatan motor bensin dapat dikategorikan dalam kecepatan rendah
atau Stasioner, kecepatan sedang, dan kecepatan tinggi. Semakin tinggi
kecepatan maka konsumsi bahan bakar akan semakin meningkat. Disertai
53
dengan daya dan torsi ikut meningkat. Dan timing ignition akan semakin
bertambah seiring dengan kecepatan sampai level tertentu
Untuk kecepatan stasioner, timing ignition CDI standar jatuh pada angka
tiga. Maka 3 x 5 = 150. jadi pembakaran terjadi 15 derajat sebelum pengapian.
Waktu kecepatan sedang timing terjadi pada angka empat. Maka 4 x 5 = 200 ,
yang berarti bahwa pengapian CDI Standart mengalami pemajuan sebesar 50
dari waktu stasioner. Kecepatan sedang terjadi antara 2000 – 2500 rpm,
langkah ini menunjukan adanya langkah transisi. Begitu pula pada keadaan
kecepatan tinggi terjadi waktu pemajuan timing sebesar 50, yang berarti terjadi
25 0 sebelum waktu TMA.
Melihat dari waktu pengapian setelah melewati kecepatan sedang adalah
tetap. Maka dapat dikatakan bahwa pulsa teratas telah mencapai puncak, atau
bisa dikatakan bahwa CDI standart mengandung pembatas arus atau Limiter.
Pembatasan arus ini untuk mencegah putaran yang terus bertambah an
penghematan bahan bakar.
Dari segi konsumsi bahan bakar, CDI standart masih jauh lebih irit
dibandingkan dengan CDI mikrokontroler. Hal ini disebabkan karena CDI
Mikrokontroler mengelami pengapian dibusi yang terkadang menghilang. (
tidak menyala secara kontinu) sehingga bahan bakar yang sudah tercampur
tidak jadi terbakar dan akhirnya terbuang. Pengapian CDI mikrokontroler juga
terkadang mengalami perubahan titik pengapian sehingga sering terjadi
knocking. Hal ini disebabkan sensor yang ada kurang tepat bila masih
menggunakan pulser. Namun disisi lain bunga api yang terjadi lebih besar.
54
Pada sistem CDI, induktansi Primer dan sekundernya rendah dan arus
yang besar mengalir pada belitan primer. Karena itu jumalah belitan primer
dibuat sangat kecil (10 lilitan ). Walaupun dengan Ns/Np yang masih tinggi
(166). Akan diperoleh jumlah lilitan pada sekunder yang masih kecil sekitar
10% jumlah lilitan sistem konvernsional. Dengan demikian induktansi
maupun kapasitansi rangkaian sekunder juga kecil sehingga rise time nya
kecil.
Pada CDI mikrokontroler, Kapasitor yang digunakan adalah 105, yang
berarti 1000.000pF atau sebesar 1μF.
Grafik V.1 Grafik Konsumsi Bahan Bakar Vs Rpm CDI standart
Grafik Konsumsi Bahan Bakar
35
32,57
Konsumsi Bahan Bakar
30
25
22,86
20 20,84
17,8
15
12,9
10 11,32 10,96
5
0
1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
RPM
Grafik V.2 Grafik Konsumsi Bahan Bakar Vs Rpm CDI Mikrokontroler
55
Grafik Konsumsi Bahan Bakar
45
42,19
Konsumsi Bahan Bakar
40
35 35,78
33,33 34,56
30
28,01
25
20 19,56
15
10 10,98
5
0
1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
RPM
Grafik V.3 Grafik Timing Ignition Vs Rpm CDI Mikrokontroler
Grafik Timing Ignition
12
10
8
6
4
2
0
1500 2000 2500 3000 3500 4000
Grafik V.4 Grafik Timing Ignition Vs Rpm CDI Standart
56
Grafik Timing Ignition
6
5
4
Ttiming
3
2
1
0
1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
RPM
BAB VI
SIMPULAN DAN SARAN
A. SIMPULAN
Dari hasil penelitian “Pembuatan Cdi Sepeda Motor Menggunakan
Mikrokontroler IC AT89S51”, peneliti dapat menarik kesimpulan sebagai
berikut :
1. Pemakaian sensor CDI yang menggunakan Pulser kurang tepat dalam
pemakaian untuk digital. Karena arus yang keluar berubah – ubah
bentuk voltase nya bila dilihat dari osiloskop. Hal ini menyebabkan
kurang sempurnanya arus yang dapat dideteksi oleh mikrokontroler.
2. Konsumsi Bahan bakar CDI standart masih lebih baik dari pada
konsumsi bahan bakar CDI mikrokontroler. Karena CDI
mikrokontroler sering mengalami Hang yang menyebabkan ada
tidaknya pengapian yang terjadi.
3. CDI mikrokontroler terkadang mati karena disebabkan oleh adanya
induksi balik dari kumparan sekunder, sehingga ground atau
pertanahan yang digunakan kurang sempurna.
4. Waktu pengambilan data pada mikrokontroler adalah satu detik,
sehingga banyak terjadi kelambatan.
5. CDI mikrokontroler menggunakan IC AT89S51 dapat digunakan
sebagai pengatur waktu pengapian dengan perhitungan delay period
yang sangat tepat.
57
58
B. SARAN
1. Untuk memperoleh pengapian yang baik diperlukan bunga api yang
besar dan waktu yang tepat. Untuk CDI mikrokontroler dibutuhkan
perhitungan yang lebih akurat.
2. Perhitungan program mengambil data tiap satu detik sehingga perlu
diadakan perubahan yaitu pengambilan data tiap kali ada sinyal datang.
3. Sensor yang digunakan pada CDI perlu dibedakan untuk keperluan
analog dan keperluan digital sehingga pulser perlu diganti dengan
rangkaian yang lebih baik.
4. CDI mikrokontroler kurang kuat menahan getaran, untuk mengatasi
nya dibutuhkan pengemasan rangkaian CDI yang lebih komplek dalam
menangani getaran maupun goncangan.
59
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.