## Prototype Sistem Elevator Menggunakan Motor Stepper Berbasis Atmega 16
Muhammad Jaka Wimbang Wicaksono 1 *, Diono 1 , Abdullah Sani 1 , Mohamad Alif Dzulfiqar 1 , Budiana 1 , Illa Aryeni 1 , Dessy Oktani 1 , Kamarudin 1 , Asrizal Deri Futra 1 , Aditya Gautama Darmoyono 1 , Rahmi Mahdaliza 1 , Hasnira 1 , Hana Mutialif Maulidiah 1 , Mu'thiana Gusnam 1
1 Batam State Polytechnic Electrical Engineering Department Jl Ahmad Yani, Batam Center Batam
* E-mail: jakawimbang@polibatam.ac.id

## Abstrak
Elevator merupakan salah satu transportasi yang penting saat ini. Elevator adalah penghubung pada suatu gedung tinggi  yang  memiliki  lantai  yang  banyak.  Peran  elevator  yang  selalu  di  pergunakan  masyarakat  memerlukan tingkat  ke  presisian  yang tinggi. Pada  penelitian ini peneliti  membuat  prototipe  sistem elevator  menggunakan motor stepper dan mendapatkan hasil pengujian dengan tingkat error paling tinggi 2% pada input elevator 10 cm dengan  menggunakan  penggaris.  Perbandingan  pengujian  menggunakan  penggaris  dan  menggunakan rotary encoder terbesar  adalah 0,2  cm  atau  2  mm  pada  input  elevator    40  cm.  Peningkatan  tingkat  kepresisian  pada prototipe elevator ini masih bisa dilakukan dengan penggunaan mode half step dalam mengontrol motor stepper.
Kata kunci: Elevator, Motor stepper

## Abstract
Elevator are one of the most important transportation these days. Elevator is a link in a tall building that has many floors. The role of the elevator which is always used by the public requires a high level of precision. In this study,  researchers  made  a  prototype  elevator  system  using  a  stepper  motor  and  obtained  test  results  with  a maximum error rate of 2% on the 10 cm elevator input using a ruler as a testing tool. The largest comparison of testing result using a ruler and using a rotary encoder is 0.2 cm or 2 mm at the 40 cm elevator input. The precision of the elevator prototype still can be improved by using half step mode when controlling the stepper motor.

## Keywords: Elevator, Stepper Motor

## 1. Introduction
Elevator adalah  transportasi  dengan  pergerakan vertikal untuk  mengangkut manusia ataupun barang.
[1] Elevator sering  kita  jumpai  di  bangunan  tinggi yang  memiliki  banyak  lantai,  seperti mall dan apartment .  Elevator  mempermudah  manusia  dalam memindahkan barang ataupun dirinya sendiri dari satu lantai  ke  lantai  yang  lain.  Tentu  saja  hal  ini  bisa terealisasi  berkat  insinyur  –  insinyur  handal  yang bekerja sama dengan sebuah perusahaan baik dari segi desain  ,  pemilihan  komponen  dan  juga  manajemen yang baik. Penelitian penelitian yang sudah dilakukan yang  merancang elevator sudah  dilakukan  oleh peneliti  sebelumnya.  Dalam    [1]  penelitian  ini membahas  prototipe elevator menggunakan  motor stepper berbasis PLC, motor stepper yang digunakan bersudut  7.5 o / step. pada  [2]  peneliti  menggunakan motor stepper berbasis  mikrokontroler  PIC16F84A.
pada [3] , [4] dan  [5] peneliti menggunakan motor DC yand dikontrol menggunakan arduino. Pada penelitian ini  membutuhkan  sensor  tambahan  seperti  sensor optocoupler  dan  limit  switch  sebagai  umpan  balik pada sistem tersebut.  Pada [6] peneliti menambahkan fitur  perintah  suara  sebagai  input  agar  sistem bergerak.  Penelitan  -  penelitian  yang  sudah  pernah dilakukan ini menjadi referensi penelitian baru yang dimana  pembuatan  prototipe  elevator  dengan menggunakan motor stepper berbasis mikrokontroller Atmega 16.  Pada penelitian ini motor stepper yang digunakan  di couple dengan  sensor rotary  encoder dan di kontrol menggunakan sistem open loop . Fungsi dari rotary  encoder ini  adalah  sebagai  pembanding keakuratan pergerakan motor stepper .

## 2. Metode
Perancangan  sistem  elevator  di  tunjukkan  pada gambar  1.  Input  akan  dimasukkan  dari  keypad  dan
e -ISSN: 2548-9828
terhubung  dengan  mikrokontroller Atmega  16.  LCD akan  menampilkan  data  input  dari  keypad  beserta pembacaan  posisi  dari rotary  encoder .  Dalam mengontrol  motor stepper di butuhkan driver L297. Driver ini dapat mengatur pulsa yang di butuhkan oleh motor stepper agar  dapat  berputar  searah  maupun bolak  balik.  Disaat  motor stepper berputar  maka elevator  akan  menuju  tempat  tujuan  sesuai  dengan input yang diberikan.

## Gambar 1 Perancangan Sistem Elevator

## 2.1 Mekanik
Sistem  mekanik  dapat  dilihat  pada  gambar  2  dan  3, sistem  yang  digunakan  di  rancang  menggunakan bahan  alumunium  pada  tiang  utama  dengan  ukuran 25x25  mm.  pada elevator nya  menggunakan alumunium  berukuran  12x12  mm.  stepper  motor  di pasang  pada  bagian  bawah  tepat  di  atas  base  pada sistem elevator. Pada motor stepper di pasangkan gear dan rantai yang digunakan untuk menghubungkan elevator dengan sistem katrol. Pada shaft belakang motor  stepper  di  couple  dengan  rotary  encoder. Rotary  encoder ini  akan  berputar  searah  dengan perputaran  motor stepper .  Pada  tiang  utama  akan dipasang  penggaris  dengan  satuan  cm  dan  skala terkecilnya 1 mm.
Gambar 2 Mekanik pada Sistem Elevator
Gambar 3 Mekanik Sistem Elevator Tampak Dekat
2.2 Elektrikal

## 2.2.1 Driver Motor
Untuk mengontrol motor stepper dibutuhkan driver, driver ini memudahkan peneliti dalam mengontrol motor  stepper.  Gambar  4  memperlihatkan rangkaian driver motor stepper dengan IC1 adalah inti  dari  driver  motor  stepper.  IC1  adalah  L297 dimana  IC  ini  akan  mengeluarkan  4  sinyal  pulsa berbentuk kotak secara periodik. 4 sinyal pulsa ini berada pada port A , B , C dan D. 4 Port ini akan menghasilkan  tegangan  dengan  range  0-5V sehingga di butuhkan transistor  NPN dengan tipe TIP41C  agar  arus  yang  dihasilkan  lebih  besar daripada  hanya  mengandalkan  arus  keluaran  dari L297 saja.
Gambar 4 Driver Motor dengan IC L297

## 2.2.2 Mikrokontroller Atmega 16
Dalam pengontrolan sistem elevator ini menggunakan  rangkaian  minimum  sistem  dari Atmega 16. pada Atmega 16 terdapat 4 port yang bisa  di  atur  sebagai  masukan  atau  keluaran  yaitu Port /Pin A, B,C dan D. Port yang digunakan pada perancangan  ini  adalah  pin  A  yang  digunakan sebagai  input  dari keypad .  Pin  B  yang  digunakan
sebagai  pembangkit  pulsa  CLK  untuk  driver  dan mode half / full driver motor. Pin C digunakan untuk tampilan LCD. Pin D digunakan untuk input rotary Encoder .  Rangkaian  minimum  sistem Atmega  16 dapat diliahat pada gambar 5 berikut.

## Gambar 5 Rangkaian Minimum Sistem Atmega 16

## 2.3 Perangkat Lunak
Perangkat lunak adalah instruksi yang diberikat pada mikrokontroller  Atmega  16  dalam  bentuk  listing program.  Program  yang  dijalankan  adalah  sebagai berikut  dimana  dapat  di  gambarkan  pada  flowchart gambar 6, program dimulai dengan membaca keypad yang  di  input  dan  di  tampilkan  pada  LCD. Mikrokontroller  akan  membaca  apakah  data  yang input  adalah  baru,  jika  baru  maka  akan  dilakukan proses perhitungan pulsa agar menjadi perintah pada motor stepper untuk berputar. Putaran ini akan dibaca oleh sensor rotary encoder. Dalam perhitungan pulsa untuk  memutar  motor  stepper  dapat  dijelaskan  oleh persamaan 1. Pada penelitian ini menggunakan mode full  step dimana  tiap  pulsanya  akan  memutar  motor stepper sejauh 1,8 o .
𝑃𝑒𝑟𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟  = 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑃𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑥 (1)
Dimana :
𝑥 = 1,8 𝑜 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑚𝑜𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑙𝑙 𝑠𝑡𝑒𝑝 = 0,9 𝑜 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑚𝑜𝑑𝑒 ℎ𝑎𝑙𝑓 𝑠𝑡𝑒𝑝
MULAI BACA KEYPAD DATA BARU SELESAI T Y PROSES PERHITUNGAN JUMLAH PULSA PERINTAH MOTOR STEPPER BACA ROTARY TAMPILKAN LCD

## Gambar 6 Flowchart Perangkat Lunak

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pengujian sistem dilakukan secara keseluruhan mulai dari  memberikan  input  pada  keypad.  Proses penginputan akan di tampilkan pada LCD. Kemudian lift akan bergerak sesuai dengan input yang diberikan.
Data  pengujian  dapat  dilihat  pada  tabel  1  dan  2 berikut.
Pada  tabel  1  dapat  dijelaskan  pada  pemberian  input pada  elevator  dengan  input  tiap  10  cm  sampai maksimal 40 cm. Dengan pengujian sebanyak 3 kali di  dapatkan  error  paling  besar  yaitu  2%  pada  input elevator  10  cm.  pada  Tabel  2  didapatkan  data pengujian  elevator  dengan  menggunakan  rotary encoder, pada pembacaan rotary encoder didapatkan error paling besar yaitu 1,33% pada input elevator 10 cm.  Perbandingan  Pengujian  pergerakan  elevator dengan  menggunakan  penggaris  dan  rotary  encoder dapat  dilihat  pada  grafik  di  gambar  7  dimana  hasil yang di dapatkan memiliki perbedaan paling besar 0,2 cm atau 2 mm pada input elevator  40 cm.
Pada  penelitian  ini  hasil  yang  di  dapatkan  dapat  di tingkatkan lagi dengan mengatur mode putaran motor stepper, dimana sebelumnya menggunakan mode full step menjadi mode half step . Mode half step ini akan membuat  perputaran  motor stepper lebih  presisi dengan tingkat ke presisian 0,9 o / pulsa.
Tabel 1 Pengujian Pergerakan Elevator Menggunakan Penggaris
INPUT ELEVATO R (cm) PENGGARIS (cm) Pengujia n 1 Pengujia n 2 Pengujia n 3 RATA - RATA Error 10 9,8 9,8 9,8 9,8 2,00 % 20 20 20 20 20 0,00 % 30 29,9 29,9 29,9 29,9 0,33 % 40 39,8 39,8 39,8 39,8 0,50 %
Tabel 2 Pengujian Pergerakan Elevator Menggunakan Rotary Encoder
INPUT ELEVAT OR (cm) ROTARY ENCODER (cm) Penguj ian 1 Penguji an 2 Penguji an 3 RATA- RATA ERRO R 10 9,8 9,9 9,9 9,867 1,33% 20 19,8 19,8 19,8 19,8 1,00% 30 29,8 30 29,9 29,9 0,33% 40 40,1 40 39,9 40 0,00%

## Gambar 7 Data Pengujian Sistem Elevator

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan. Sistem elevator mempunyai tingkat error paling tinggi 2% pada input elevator 10 cm dengan menggunakan penggaris.  Perbandingan  pengujian  menggunakan penggaris dan menggunakan rotary encoder terbesar adalah 0,2 cm atau 2 mm pada input elevator 40 cm. Peningkatan  tingkat  kepresisian  motor stepper bisa dilakukan dengan menggunakan mode half step .

## References
[1] A. D. Sapto, “Perancangan dan analisis sistem penggerak  prototipe  lift  gerak  vertikal
horizontal  skala  1:10,” Jurnal  Teknik  Mesin Indonesia, pp. 69-74, 2021.
[2]  Sabran,  “Rancangan  Simulator  Elevator Berbasis Mikrokontroler,” Makasar, 2013.
[3]  G.  Musyahar,  “Prototype  Pembelajaran  Lift Tiga  Lantai  Berbasis  Arduino,” JURNAL CAHAYA BAGASKARA, vol. 1, pp. 18-21, 2017.
[4]  M.  N. Alfat,  “Rancang  Bangun  Lift  Prototype Berbasi  Microcontroller,”  Politeknik  Ilmu Pelayaran, Semarang, 2021.
[5]  A.  R.  Ramanti,  "Analisi  Karakteristik  Listrik dan  Konsumsi  Energi  Motor  Pergerakan Prototype Lift,"
UNIVERSITAS
PENDIDIKAN INDONESIA, Bandung, 2021.
[6]  G.  N.  Prakasa,  “Prototipe  Kunci  Pintu Menggunakan Motor Stepper Berbasis Arduino Mega  2560  dengan  Perintah  Suara  pada Android,”  Universitas  Lampung,  Lampung, 2017.
9,87 19,8 29,9 40 9,8 20 29,9 39,8 0 10 20 30 40 50 10 20 30 40 Ou tp u t Sis tem (c m ) Input Elevator (cm) Data Pengujian Sistem Elevator ROTARY ENCODER (cm)
PENGGARIS (cm)