Perbedaan Sepeda Listrik vs Motor Listrik

• Modul ini tentang Sistem Kontrol Display Sepeda Motor Listrik, ditujukan untuk Upskilling & Reskilling program keahlian Elektronika dan Informatika tahun 2025.
• Modul ini terdiri dari lima topik yang berkaitan dengan teknologi elektronika sebagai penunjang pelatihan Sistem Kontrol Display Sepeda Motor Listrik.
• Lima topik tersebut adalah: Pengantar Mikrokontroler, Pengenalan ESP32, Pengantar Sepeda Motor Listrik, Teknik Assembly Rangkaian Elektronika, dan Desain PCB menggunakan perangkat lunak.
• Tujuan modul ini adalah memberikan pemahaman dasar yang kuat dan relevan di dunia industri dan pendidikan teknik.

Konsep Dasar Mikrokontroler

• Mikrokontroler merupakan komponen utama dalam berbagai aplikasi teknologi modern, termasuk peralatan rumah tangga, perangkat medis, robotika, IoT, dan otomotif.
• Mikrokontroler memiliki berbagai fungsi, seperti mengatur waktu, penghitung, dan pengolah data.
• Keunggulan mikrokontroler antara lain biaya rendah, konsumsi daya rendah, ukuran kecil, dan kemampuan untuk bekerja berdasarkan program yang ditanamkan.
• Tujuan mempelajari dasar mikrokontroler adalah sebagai fondasi pengetahuan peserta pelatihan dalam perancangan sistem untuk aplikasi mikrokontroler.
• Mikrokontroler adalah chip atau perangkat elektronik yang mengintegrasikan prosesor, memori (RAM dan ROM), port komunikasi, dan input/output (I/O) dalam satu unit.
• Mikrokontroler dapat menjalankan program tertentu untuk mengendalikan berbagai fungsi perangkat elektronik, seperti membaca sensor, menggerakkan aktuator, atau berkomunikasi dengan perangkat lain.
• Contoh mikrokontroler populer adalah ATmega328 yang digunakan pada Development Board Arduino Uno
• Arsitektur mikrokontroler adalah desain dan struktur internal mikrokontroler yang menentukan bagaimana komponen internalnya saling berinteraksi untuk menjalankan fungsi tertentu.
• Sebuah mikrokontroler terdiri dari unit pemrosesan (CPU), memori, dan input/output (I/O) dalam satu chip untuk mengontrol perangkat elektronik lainnya.
• CPU adalah inti dari mikrokontroler yang bertugas mengeksekusi instruksi program.
  • CPU mencakup ALU (untuk operasi aritmatika dan logika), register (untuk penyimpanan data sementara), dan unit kontrol (untuk mengatur jalannya operasi).
• Memori dalam mikrokontroler terbagi menjadi RAM (untuk data sementara) dan ROM (untuk data permanen seperti firmware sistem).
  • Tiga kategori utama memori adalah Flash, RAM, dan EEPROM.
  • Memori flash merupakan bagian dari ROM, tempat penyimpanan firmware sistem untuk dieksekusi.
• Port I/O memungkinkan komunikasi dengan perangkat eksternal.
• Transfer data dapat dilakukan secara serial (satu bit berurutan) atau paralel (beberapa bit sekaligus).
• Protokol komunikasi terbagi menjadi Protokol Komunikasi Serial (CAN, ETHERNET, I2C, SPI, RS232, USB) dan Protokol Komunikasi Paralel (ISA, ATA, SCSI, PCI).
• Timer/Counter digunakan untuk menghitung waktu atau event tertentu.
• Timer bekerja dengan sinyal clock internal, sedangkan counter menghitung pulsa eksternal.
• ADC (Analog Digital Converter) mengonversi sinyal analog menjadi data digital yang dapat diproses oleh CPU.
• Resolusi ADC menentukan akurasi pengukuran.
• DAC (Digital Analog Converter) mengubah data digital menjadi sinyal analog.
• Oscillator Circuit menghasilkan sinyal clock untuk sinkronisasi operasi di dalam mikrokontroler.
• Jenis yang umum digunakan adalah crystal oscillator, menawarkan presisi tinggi dan stabilitas.
• Interrupt adalah mekanisme untuk menangani event mendesak secara real-time tanpa menunggu CPU menyelesaikan tugas lainnya.
  • CPU menghentikan sementara eksekusi program utama untuk menjalankan routine khusus yang disebut interrupt service routine (ISR).
• Special functional blocks adalah modul tambahan yang dirancang untuk mendukung fungsi spesifik, contohnya modul DMA, dan modul komunikasi seperti CAN.
• Watchdog Timer untuk mereset Mikrokontroller saat macet dan modul keamanan untuk melindungi data
• Mikroprosesor berfungsi sebagai pusat kendali dan pemrosesan dalam sistem komputer mikro, berbeda dengan mikrokontroler yang mengintegrasikan CPU, memori, dan I/O.

Perbandingan Mikrokontroler dan Mikroprosesor

• Mikrokontroler mengintegrasikan prosesor, memori, dan I/O dalam satu paket, mikroprosesor membutuhkan komponen tambahan
• Komponen Utama pada mikrokontroler CPU, RAM, ROM/Flash,GPIO, Timer, ADC, UART, dll.
• Komponen Utama pada mikroprosesor Hanya CPU; membutuhkan RAM, ROM,dan perangkat I/O secara eksternal.
• Kinerja mikrokontroler dirancang untuk tugas sederhana dan spesifik
• Kinerja mikroprosesor digunakan untuk tugas kompleks dan berat.
• Kecepatan Clock mikrokontroler 8 MHz – 100 MHz (umumnya lebih rendah), mikroprosesor 1 GHz atau lebih (umumnya lebih tinggi).
• Konsumsi Daya mikrokontroler Efisien, hemat daya, cocok untuk perangkat bertenaga baterai.
• Konsumsi Daya mikroprosesor Membutuhkan daya lebih besar karena mendukung multitasking berat.
• Aplikasi mikrokontroler Embedded systems seperti mesin cuci, remote control, mikrokontroler Arduino.
• Aplikasi mikroprosesor Komputer, laptop, smartphone, dan perangkat multitasking lainnya.
• Sistem Operasi mikrokontroler Tidak memerlukan sistem operasi, Program langsung dijalankan di hardware.
• Sistem Operasi mikroprosesor Membutuhkan sistem operasi seperti Windows, Linux, atau Android.
• Kemampuan Multitasking mikrokontroler Terbatas pada tugas spesifik.
• Kemampuan Multitasking mikroprosesor Mendukung multitasking untuk banyak aplikasi sekaligus.
• Contoh Produk mikrokontroler AVR (ATmega328), PIC, STM32, ESP32. Contoh Produk mikroprosesor Intel Core i3/i5/i7, AMD Ryzen, ARM Cortex-A.
• Harga mikrokontroler Relatif lebih murah, mikroprosesor relatif lebih mahal.
• Ukuran mikrokontroler lebih kecil, cocok untuk perangkat kecil. Ukuran mikroprosesor Lebih besar, memerlukan board tambahan.

Jenis Mikrokontroler

• Diklasifikasikan berdasarkan arsitektur dan ukuran register-nya menjadi 8-bit, 16-bit, dan 32-bit.
• Pemilihan jenis mikrokontroler tergantung pada kapasitas pemrosesan, kecepatan, konsumsi daya, dan aplikasi yang cocok.
• Mikrokontroler 8-bit memiliki lebar register, bus data, dan ALU sebesar 8-bit, cocok untuk tugas sederhana dengan konsumsi daya rendah. Contohnya mencakup Intel 8051, ATmega 328 dan PIC18F4620
• Mikrokontroler 16-bit memiliki lebar register dan bus data sebesar 16-bit, cocok untuk pemrosesan sinyal sederhana dan kontrol motor.
• Contohnya meliputi ATMega 16, PIC16 dan MSP430.
• Mikrokontroler 32-bit memiliki lebar register dan bus data sebesar 32-bit, cocok untuk sistem tertanam canggih seperti IoT, pemrosesan sinyal digital, dan robotik.
• Contohnya meliputi STM32, Atmel SAMD21 dan ESP32.
• Selain itu mikrokontroler sering dibedakan berdasarkan keluarga / manufaktur.
• Keluarga MCS-51 (Intel, 1980)
• Merupakan mikrokontroler 8-bit dengan set instruksi CISC yang sangat populer digunakan dalam aplikasi industri dan alat ukur.
• Contoh: AT89C51, DS89C450, intel 8051
• Keluarga AVR (Atmel/Microchip) yang menggunakan arsitektur RISC 8-bit, 16-bit, dan 32-bit, menawarkan eksekusi instruksi yang efisien dan cepat.
• Sangat populer untuk platform Arduino.
• Contoh: ATmega328, ATmega2560, ATtiny85
• Keluarga PIC (Microchip Technology), dengan varian 8-bit, 16-bit dan 32-bit, terkenal dengan kemudahan penggunaan, konsumsi daya rendah, dan fleksibilitas yang tinggi.
• Contoh: IC16F877A, PIC18F4550, dsPIC33
• Keluarga ARM, arsitektur prosesor 32-bit RISC yang dilisensikan kepada berbagai perusahaan seperti STMicroelectronics, NXP, dan Texas Instruments.
• Contoh: STM32 (STMicroelectronics)
• Espressif ESP Series: Mikrokontroler ESP8266 dan ESP32 dari Espressif berbasis 32-bit dan memiliki kemampuan Wi-Fi dan Bluetooth terintegrasi,menjadikannya pilihan utama untuk aplikasi loT dan smart home.
• Sistem minimum adalah rangkaian dasar yang diperlukan agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi dengan baik seperti suplai daya, osilator, dan elemen pendukung lainnya
• Komponen-komponen minimum untuk mikrokontroler: Catu Daya, Kristal Osilator (Clock), Resistor Pull-up/Pull-down, Tombol Reset, Kapasitor Bypass atau Decoupling, Pin I/O, Programmer atau Interface Pemrograman

Embedded System

• Bootloader adalah program kecil yang berfungsi sebagai jembatan antara perangkat keras dan program utama pada mikrokontroler atau komputer
• Embedded System (Sistem Tertanam) menggunakan mikrokontroler untuk menjalankan fungsi spesifik sesuai kebutuhan perangkat.
• Sistem ini terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak yang bekerja secara terpadu untuk mengontrol, memantau, atau menjalankan operasi tertentu pada perangkat elektronik.
• Instruksi yang digunakan harus dalam Firmware.
• Analogi : Embedded Sistem seperti Restoran otomatis; Koki (Mikrokontroler) menerima (Input), mengolah data, dan menyajikan (Output).
• Kesimpulan analogi Embedded Sistem keseluruhan system perpaduan hardware & software. Firmware atur Mikronteroller dalam embedded system, hardware + logika software

Pengenalan ESP32

• Pada Era Industri 4.0 teknologi yang muncul tersusun dari teknologi baru yang berkembang dengan sangat pesat seperti
  • Internet of Things (IoT)
  • Artificial Intellegence of Things (AIoT)
  • Cyber Physical Systems (CPS)
• System-on-Chip (SoC) adalah salah satu inovasi terbesar dalam dunia elektronik dan teknologi semikonduktor yang merevolusi cara perangkat elektronik dirancang dan berfungsi.
• ESP32 bukan hanya sekedar mikrokontroler akan tetapi juga SoC
• Pada kegiatan pembelajaran pengenalan ESP32 diharapkan dapat mengetahui jenis-jenis ESP32, mempelajari fitur-fitur yang terdapat pada ESP32 dan menganalisis ESP32 sesuai dengan kebutuhan pengembangan system.

ESP32

• ESP32 dibuat oleh Espressif System dengan System on a Chip (SoC) dan modul berbiaya rendah, konsumsi daya rendah.
• Merupakan penerus dari ESP8266 atau Board NodeMCU.
• Memiliki koneksi WiFi dan Bluetooth sekaligus
• ESP32 menggunakan Mikroprosesor Xtensa LX6 32-bit Tensilica, frequency hingga 240Mhz
• Di lengkapi komponen RF terintegrasi seperti Power Amplifier, Low-Noise Receive Amplifier, Antena Switch, Filter dan Power Management Module, memudahkan perancangan hardware nya

Fitur Utama dan Spesifikasi ESP32

• Meliputi konektivitas nirkabel, pemrosesan dengan kecepatan tinggi, konsumsi daya yang rendah, memori yang luas, dan keamanan internal

Penjelasan Blok Fungsional ESP32 SOC.

• Konektivitas Nirkabel
• Kompatibel dengan standard 802.11 b/g/n pada pita 2.4GHz, kecepatan hingga 150 Mbps
• Bluetooth Low Energy (BLE)
• Core Processor yaitu Tensilica Xtensa 32-bit LX6 berdaya rendah dual core.
  • prosesor sinyal digital hingga frekuensi 240Mhz, atau 15 kali lebih cepat dari Board Arduino UNO.
• Memori yaitu Flash Memori/memori program, SRAM Memori, dan EEPROM(berbeda dari Arduino) dapat diklasifikasikan internal dan eksternal
  • ROM (448 KiB): hanya dapat ditulis (tidak dapat memprogram ulang). kode yang menangani tumpukan Bluetooth, Wifi Physical Layer Control, Bootloader
  • SRAM internal (520 KiB): menyimpan data dan instruksi.
  • RTC SRAM (16 KiB): digunakan oleh co-prosesor ketika perangkat beroperasi dalam mode “tidur nyenyak” (Deep Sleep).
  • Efuse (1 Kilobit): 256bit dari memori ini digunakan oleh sistem itu sendiri dan 768bit sisanya dicadangkan untuk aplikasi lain data kritis dan melakukan konfigurasi chip.
• Encryption hardware accelerators sistem, akselerator algoritma yang ditujukan untuk enkripsi, seperti AES , SHA, RSA, dan DLL, dan sistem terlindungi dari kemungkinan serangan peretasan mendapatkan kode yang disimpan.

ESP32 Package atau bentuk

• Bentuk Chip: Chip kecil yang terintegrasi yang berisi mikrokontroler, konektivitas nirkabel, dan komponen lain
  • chip digunakan untuk developer, desain PCB khusus, memerlukan komponen eksternal seperti regulator daya, antena, memori flash, dan osilator kristal
• Bentuk Module: Chip dengan komponen pendukung seperti antena, osilator kristal, regulator daya, dan memori flash terintegrasi
• Bentuk "Development Board"(Board)平台 lengkap yang menggabungkan modul ESP32 bersama antarmuka USB, pengatur tegangan, antena, sensor onboard, pin header, led indkator, push button
• Cara tercepat buat perangkat, development board adalah untuk mempermudah pengembangan dan prototyping

Peripheral pada ESP32 Board.

• Pilih Board tergantung kebutuhan proyek.
• ESP32 DevKit V1 menggunakan modul ESP32-WROOM-32 memiliki antena, chip serial communication, regulator.

Komponen Utama ESP32 Devkit V1 yaitu:

• Antena PCB(Printed Circuit Board) untuk menangkap dan mengirimkan Wi-Fi (2.4 GHz) dan Bluetooth (Bluetooth 4.2/BLE)
• Modul yaitu ESP32-WROOM-32 ter masuk varian dari series keluarga module ESP32 dan series yang beragam: H Series, ESP32-S Series, ESP32-C Series dan ESP32-P Series.
• Voltage Regulator mengubah tegangan input menjadi 3.3V. Menggunakan regulator AMS1117
• Reset/En & Boot , mengulang proses Booting & masukan ESP32 flashing firmware
• Usb Input, Suplai Daya (USB 2.0 5 Volt 500mA )
• CP2102 Chip, perangkat Bridge Controller yang menghubungkanCP2102 dengan platform Arduino IDE
• ESP32 Board, menyediakan 30 pinout

ESP32 Fitur Peripheral, terdiri dari

• 10x Capacitive sensing GPIOs
• 18x Analog-to-Digital Converter (ADC) channels
• 3x UART interfaces
• 4x SPI interfaces
• 2x 12C interfaces
• 16x PWM (Pulsa Width Modulation) output channels
• 2x Digital-to-Analog Converters (DAC)
• 2x I2S interfaces

Penjelasan detail peripheral ESP32 antara lain

• GPIO( General Purpose Input/Output) , menghubungkan ESP32 dengan sensor dan lainnya VCC, GND, dan EN, termasuk DAC, PWM, I2C, SPI.
• Capacitive sensing GPIO, sentuhan/ubah kapasitansi konduktif ke pin tersebut seperti tombol sentuh, slider.
• ADC( Analog to Digital Converter), membaca analog dan mengubah ke data digital, 18 Channel berbeda yang Board DevKit V1 versi 30 pin hanya 15 channel.
• DAC (Digital to Analog Converter) 0V* hingga 3,3 V sinyak data digital ke analog
• PWM (Pulsa Width Modulation), Sinyal digital simulasi analog dan frekuensi, PWM berdasar LEDC, sampai 16 bit.
• UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter).
• Modul komunikasi serial microkontroller - peripheral tanpa sinyal external clock dengan sensor,
• SPI (Serial Peripheral Interface).,
• data antara mikrokontroler - peripheral ,sensor, modul tampilan (OLED)
• I2C(Inter Integrated Circuit)* menghubung berbagai hardware yang sama yang bisa di dapat dalam sebuah sistem kabel dalam sebuah system, Serial Data Line ,Clock Line

Beberapa Bahasa program pada ESP32:

• C/C++: Bahasa populer di Embedded System
• Python: MicroPython dan CircuitPython ESP32
• JavaScript: Espruino di ESP32
• LUA : NodeMCU, di ESP32
• Rust: Pengembang banyak resource

Beberapa Integrated Development Environment (IDE)

• Arduino IDE
• PlatformIO, ( VS Code)
• Espressif IDF
• Espruino web IDE
• Eclipse Plugin
• Wokwi simulate, belajar prototype

KONSEP DASAR SEPEDA MOTOR LISTRIK

• Sepeda Motor listrik menjadi tren global, transisi energi bersih dan transportasi berkelanjutan.
• sepeda motor Listrik menjadi sangat penting bagi individu yang ingin berkontribusi dalam industri.
• memahami konsep sepeda motor Listrik dari pengertian komponen penyusun hingga cara kerjanya
• Tujuannya menciptakan inovasi yang relevan kebutuhan pasar, teknologi kendaraan listrik
• Sepeda Motor Listrik termasuk kategori EV (Electric Vehicle) roda dua, motor listrik pengganti mesin bensin, tenaga baterai (tidak ada emisi gas buang), senyap, hemat energi merawat.
• Sepeda Listrik E-bike, powerbike, pakai motor listrik, memiliki pedal.
• Baterai isi ulang tenaga motor listrik penggerak. Motor yang digunakan tersebut adalah jenis Motor DC penggerak dan alternatif bersepeda.

Perbandingan Sepeda Listrik dan Sepeda Motor Listrik

• Listrik populer adalah Motor BLCD (Brushless Direct Power)

• MotorBLDC magnet permanen di rotor dan lilitan pada stator

• Rotor magnet yang akan didorong gaya elektromagnet stater karena driver

• Motor DC sikat (sebagai komutasi pengubah magnet)-Motor BLDC tidak

• BLDC motor juga berbeda dengan motor AC - Pemberian siklus daya pengatur PWM

• BLDC (Brushless Direct Current) motor merupakan motor sinkron yang menggunakan permanen magnet pada rotor serta lilitan pada stator sebagai medan magnet nya

• Bekerja karena permanen magnet rotor ditarik gaya electromagnet stator yang driver motor. Berbeda dari motor DC yang menggunakan sikat mekanis komutasi kutub magnet stator. BLDC motor ,AC siklus pemberian daya sebagai pengatur kecepatannya. torsi tinggi dan gaya gesek komutasi menghasilkan efisiensi yang tinggi dibanding motor DC.

• Controller BLDC mengatur nilai arus kumparan stator.

• Kontroller juga tugas motor dc dan penggantian kerja komutasi. Magnet pada stator BLDC 3 kumparan fase dan magnet rotornya.

• Pendeteksi posisi rotor BLDC sensorless dan sensored. Sensorless deteksi pembacaan nilai back EMF motor, sensored

• Sensor hall effect informasi driver motor kecepatan penyalaan stator oleh PWM power control.

• Handle gas: komponen kecepatan laju

• Handle gas pada motor : gas tarik dan thumb throttle

• Handlerem pada System switch elektrik memutus listrik yang masuk ke dinamo.

KEGIATAM PEMBELAJARAN 4 : TEKNIK ASSEMBLY RANGKAIAN ELEKTRONIKA

• Komponen penting pada pengembangan produk elektronika PCB (Printed Circuit Board) - Tempat Komponen elektronika & jalur penghantar listrik
• Mater ini membantu memahami cara kerja PCB & kemampuannya dalam mendukung system elektronik, merancag & memahami peran PCB
• PCB (Printed Circuit Board) papan yang secara mekanik & elektrik menghubungkan komponen elektronik yang diukir dari lapisan tembaga pada substrat Konduktif.
• PCB memaksimalkan , terstruktur, ringkas, dan efisien dengan metode perakitan manual
• PCB, mulai dari mainan hingga teknologi canggih: komputer, ponsel, & peralatan medis.
• Awal PCB 1903 Oleh Albert Hanson
• Mematenkan metode, membuat jalur listrik ke papan isolasi menggunakan tinta konduktif
• Perang dunia II, Penggunaan PCB Peralatan Militer
• Paul Eisler, radio dengan PCB tahun tahun 1943,
• 1947-1970 PCB maksimal, Khususnya 1956 Angkatan Darat AS, Merilis paten “Pemrosesan Perakitan Sirkuit Listrik”

PCB Layers bermaterial Layer konduktif

1. Single -ayer PCB: satu lapisan konduktif bagian atatuatasas
2. Double-layyer PC:apisan konduktif dikedau kedua sisi
3. Multilayer PC: memiliki layers konduktif lebih dari dua yang disahkaankan lisis

• Jenis lapisan PCB selalu 4, substrate yang dapat Conductive : lapisan tipis untuk mengalirkan listrik atau tembaga
• Solder Mask : pelindung non conductive untuk member area warna hijo , lapisan isolator
• Silkscreen Label yang ditetapkan PCB.
• Pda sisi sisi

Bahan PCB

• FR -4 (Flame Retardant 4) bahan fiberglass, resin epoxielectrical listrik, tahan tahan
• CEM-1(Composite Epoxy Material 1), berasal dari eritas dan epoxielectrical rendahnya rendah murah ,
• CEM -3 (Composite Epoxy Material 3),mirip FR-4
• Aluminium Core PCB(Al-PCB),Pencahayaan dan yang daya tinggi
• Paper Phenolic (FR-1&FR-2), Kertas dengan resiphenol

Pelajari perbedaan utama antara sepeda listrik dan motor listrik, termasuk tenaga penggerak, popularitas, dan jenis motor yang digunakan. Temukan mengapa sepeda listrik ideal untuk keterbatasan fisik dan manula. Pahami implikasi baterai yang lebih besar pada motor listrik.