rancang bangun pengendali kecepatan motor induksi satu...
Post on 07-Apr-2019
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
UNIVERSITAS INDONESIA
RANCANG BANGUN PENGENDALI KECEPATAN MOTOR INDUKSI SATU PHASE
SKRIPSI
Abdullah Reza 0706198934
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM SARJANA EKSTENSI DEPOK
JUNI 2010
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
Nama : Abdullah Reza
NPM : 0706198934
Tanda Tangan :
Tanggal : 7 Juli 2010
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh : Nama : Abdullah Reza NPM : 0706198934 Program Studi : Teknik Elektro Judul Skripsi : Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Induksi Satu Phase Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
DEWAN PENGUJI
Pembimbing : Dr. Ir. Arman Djohan Diponegoro, M.Eng ( )
NIP. 194811131985031001
Penguji : Ir. Aries Subiantoro, Msc ( )
NIP. 197003311995121001
Penguji : Prof. Drs. Benyamin Kusumoputro, M.Eng, Dr.Eng
NIP. 195711171987031001 ( )
Ditetapkan di : Depok Tanggal : 7 Juli 2010
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur saya panjatkan kepada ALLAH SWT, karena atas berkat dan rahmat-Nya, saya dapat
menyelesaikan tugas akhir ini. Penulisan tugas akhir ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat
untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Elektro pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Saya
menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada
penyusunan Tugas akhir ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Oleh karena itu,
saya mengucapkan terima kasih kepada:
(1) Dr. Ir. Ridwan Gunawan MT, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga,
dan pikiran untuk mengarahkan saya dalam penyusunan Tugas akhir ini;
(2) Deny ST, yang telah banyak memberikan bimbinga, pengarahan dan bantuannya;
(3) Orang tua, kakak-kakak dan adik-adik saya yang telah memberikan bantuan dukungan material
dan moral;
(4) Sahabat yang telah banyak membantu saya dalam menyelesaikan Tugas akhir ini.
Akhir kata, saya berharap ALLAH SWT berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah
membantu. Semoga tugas akhir ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu.
Depok, 15 Juni 2010
Penulis
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Abdullah Reza
NPM : 0706198934
Program Studi : Teknik Elektro
Departemen : Teknik Elektro
Fakultas : Teknik
Jenis karya : Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia
Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang
berjudul :
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Induksi Satu Phase
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas
Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia / formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data
(database), merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di : Depok
Pada tanggal : 7 juli 2010
Yang menyatakan
(Abdullah Reza)
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
vi Universitas Indonesia
ABSTRAK
Nama : Abdullah Reza Program study : Teknik Elektro Judul : Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Induksi Satu Phase Motor Induksi satu phase merupakan perangkat yang banyak digunakan sebagai penggerak pada peralatan rumah tangga dan industri yang menggunakan motor induksi satu phase misalnya: pompa air, kipas angin dan lain-lain. Motifasi yang mambawa keingin tahuan kita akan system pada pengendali penggerak-penggerak yang sehari-hari kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, dan adakah pengembangan untuk membuat system yang lebih baik dengan menggunakan motor induksi satu phase ini. Pada skripsi ini dirancang sebuah modul untuk mengendalikan kecepatan pada motor satu phase ini, dengan memperhatikan nilai batas pada kecepatan yang akan di kontrol. Penggunaan Modul sebagai pengontrol kecepatan ini tidak hanya dibuat tanpa ada suatu media bagi operator untuk mengendalikan. Disini juga di rancang software sebagai penghubung antara operator yang meminta kecepatan dengan modul yang mengendalikan motor induksi satu phasenya. Kata Kunci : Motor Induksi, Satu phase.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
vii Universitas Indonesia
ABSTRACK Name : Abdullah Reza Program study : Teknik Electric Title : Design Control of Single Phase Induction Motor Speed Single phase induction motor is a device that is widely used as a driver in the household and industrial equipment which uses a single phase induction motors for example: water pump, fan and others. The motivation is the desire of knowledge we will bring system on the drive controller-driver that we use everyday in everyday life, and is there any development to create a better system by using a single phase Induction motor of this. In this paper designed a module to control the motor speed in this phase one, with due regard to the speed limit value to be in control. Use this module as a speed controller not only made without a medium for the operator to control. Here also in the design of software as a liaison between the operator who requested the module that controls the speed with one phase induction motor. Key words : Induction Motor, Single Phase
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
viii Universitas Indonesia
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................................... ii PENGESAHAN .................................................................................................. iii UCAPAN TERIMA KASIH .............................................................................. iv PERNYATAAN PUBLIKASI ........................................................................... v ABSTRAK ......................................................................................................... vi DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ......................................................................... 2 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah .............................................................................. 2 1.5 Metodologi Penelitian ....................................................................... 3 1.6 Sistematika penulisan........................................................................ 3
BAB 2 DASAR TEORI .................................................................................... 4 2.1 Teori Dasar Sistem ........................................................................... 4 2.1.1 Komponen Dasar Sistem ............................................................... 4 2.1.2 Zero Crossing ................................................................................ 4 2.1.3 Optocoupler ................................................................................... 5 2.2 Mikrokontroller ATMega 8535 ....................................................... 6 2.2.1 Arsitektur ATMega 8535 ............................................................... 7 2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ...................................................... 7 2.2.3 Peta Memory ATMega 8535 ......................................................... 8 2.3 Driver Output .................................................................................... 10 2.4 Motor Induksi Satu Phase ................................................................. 10
BAB 3 PERANCANGAN ................................................................................ 13 3.1 Deskripsi Alat ................................................................................... 13 3.2 Spesifikasi Alat ................................................................................. 13 3.3 Block Diagram Sistem ...................................................................... 14 3.3.1 Controller ATMega 8535 ............................................................... 15
3.3.2 Sensor RPM .................................................................................. 18 3.3.3 Zero Crossing Detector .................................................................. 24
BAB 4 UJI COBA DAN ANALISIS ................................................................ 30 4.1 PengujianSistem dan Prosedur Pengujian ......................................... 30 4.1.1 Prosedur Pengujian Sub sistem Zero Crossing ………………….. 31 4.1.2 Prosedur Pengujian Sub sistem Mikrokontroller & Serial ………. 31 4.1.3 Prosedur Pengujian Sub sistem Opto Isolator ................................ 31 4.1.4 Prosedur Pengujian Sub sistem Driver Triac ................................. 31 4.2 Pengujian Sub Sistem ....................................................................... 32 4.2.1 Zero Crossing Sub Sistem .............................................................. 32 4.2.2 Mikrokontroller & Serial Sub Sistem ............................................ 34 4.2.3 OptoCoupler Sub Sistem................................................................ 36 4.2.4 Driver Triac Sub Sistem................................................................. 37 4.2.5 Program VB Pengendali Kecepatan Motor Sub Sistem ................ 39 4.3 Analisa Hasil Ujicoba ....................................................................... 39 4.3.1 Analisa Zero Crossing.................................................................... 39 4.3.2 Analisa Mikrokontroller & serial ................................................... 39
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
ix Universitas Indonesia
4.3.3 Analisa Opto Isolator ..................................................................... 40 4.3.4 Analisa Optocoupler ...................................................................... 41 4.3.5 Analisa Program VB ...................................................................... 41
BAB 5 KESIMPULAN ..................................................................................... 43
DAFTAR ACUAN ............................................................................................ 45
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
1 Universitas Indonesia
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kemajuan teknologi membawa dampak yang signifikan terhadap kehidupan masyarakat terbukti
semakin banyak peralatan rumah tangga dan industri yang menggunakan hasil pengembangan teknologi
berupa penggunaan motor induksi satu phasa misalnya: pompa air, kipas angin dan lain-lain.
Penggunaan motor induksi satu phasa ini karena banyak kelebihan yang dimilikinya antara lain:
konstruksi yang sederhana, mudah dalam perawatan, harga lebih murah, mudah dalam perawatan.
Sedangkan kelemahan motor induksi adalah rotor slip (perbedaan kecepatan putar stator dengan
kecepatan putar rotor), sulit di kontrol kecepatannya (Chapman,2002) Oleh karena itu diperlukan suatu
peralatan untuk mengendalikan kecepatan putar motor sebagai salah satu metode untuk meningkatkan
efisiensi kerja dari motor induksi tersebut, dalam dunia industri pengendali kecepatan putar motor
induksi sangat dibutuhkan karena banyak jumlah motor induksi yang digunakan dalam proses produksi
dalam industri, dengan tercapainya efisiensi dari motor induksi ini akan memberi dampak yang
signifikan.
Dalam kebutuhan sebagai penggerak dalam Industri banyak sekali melibatkan motor induksi satu
Phase atau pun tiga Phase, Motor Induksi sebagai pilihan utama dalam berbagai aplikasi-aplikasi pada
dunia industri dan pemilihan ini didasari dari beberapa hal : mudahnya dalam perawatan, dapat banyak
ditemukan di Pasar & harganya yang lebih ekonomis.
Adapun pengendali dari Motor Induksi ini dapat di lakukan dengan 2 cara yaitu Open Loop atau
pun Close Loop. Open Loop disini yaitu dengan cara pengendali V/f konstan yang akan lebih mudah
dalam pengoperasian dan pemrogramannya. Cendrung untuk aplikasi ini Kecepatan yang di inginkan
memiliki range yang cukup besar terhadap kecepatan yang diinginkan dan hal ini juga akan berpengaruh
bila mana Motor mendapatkan torsi luar.
Jenis-jenis Inverter untuk Motor Induksi masih banyak di dominasi dengan konsep dasar PWM
(Pulse Width Modulation) dengan cara mengkonversi tegangan AC Input ke dalam DC sebelum
akhirnya di ubah kembali dalam keluaran frekuensi dan tegangan AC yang memberi catu daya bagi
Motor AC agar dapat bekerja dengan lebih fleksible & konstan. Kecendrungan jenis inverter PWM ini
lebih dapat tahan terhadap Noise ataupun efek derau dari luar.
Metode Space Vector PWM merupakan metode digital yang dapat mengkodean sinyal analog
menjadi sinyal pulse dan dapat memodulasinya menjadi indeks yang lebih tinggi. Dalam hal ini yaitu
indeks respon yang dapat menjangkau range sudut dalam putaran motor tersebut.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
2 Universitas Indonesia
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, terdapat beberapa permasalahan yang ditemui dalam perancangan ini, yaitu :
1.Bagaimana cara mengendalikan kecepatan pada motor induksi.
2.Menentukan penguatan yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan yang konstan bagi motor
induksi 1 phase.
3.Pembuatan program, agar motor dapat tetap dikendalikan pada suatu putaran yang diinginkan.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh suatu pengetahuan mengenai karakteristik putaran
motor induksi satu phase yang aplikasinya ini dapat ditemukan pada jalur-jalur produksi di dalam
industri dalam negeri.
Motor Induksi satu phase yang memerlukan pengendalian kecepatan akan sangat digunakan
dalam pengatur laju produksi yang menggunakan conveyor sebagai media transfer dalam produksinya.
1.4 Batasan Masalah
Pembatasan masalah disini dibatasi dari Rancang bangun sebagai pengendali kecepatan Motor
Induksi satu Phase yang di tambahkan Optocoupler sebagai pembaca kecepatan dan diproses oleh
Controller yang akan dilanjutkan dengan metode PWM sebagai modulasi dari pengubah sinyal pulsa
optocoupler dan hasil modulasi ini akan selalu menjadi control Close loop bagi motor agar dapat tetap
mempertahankan kecepatan agar tetap tegak lurus dengan frekuensi yang di berikan.
1.5 Metodologi Penelitian
RPM Hz
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
3 Universitas Indonesia
Metode penelitian yang akan dilakukan terdiri dari beberapa tahap, antara lain:
1. Studi Literatur
Metode ini digunakan untuk memperoleh informasi tentang teori-teori dasar sebagai sumber
penulisan tugas akhir. Informasi dan pustaka yang berkaitan dengan masalah ini diperoleh dari
literatur, penjelasan yang diberikan dosen pembimbing, rekan-rekan mahasiswa, internet, data sheet,
dan buku-buku yang berhubungan dengan tugas akhir ini.
2. Perancangan Sistem
Perancangan sistem merupakan tahap awal untuk mencoba memahami, menerapkan, dan
menggabungkan semua literatur yang diperoleh maupun yang telah dipelajari dan selanjutnya dapat
merealisasikan sistem sesuai dengan tujuan.
3. Uji Sistem
Uji sistem ini berkaitan dengan pengujian sistem (software) dan Putaran pada motor induksi satu
phase serta akan dilakukan penghitungan persen error dari sistem yang telah dibangun.
4. Metode Analisis
Metode ini merupakan pengamatan terhadap data yang diperoleh dari alat pengukur kecepatan
(Optocoupler) serta pengambilan data. Pengambilan data meliputi kecepatan memberikan perintah
sampai tanggapan sistem berupa ketepatan pengeksekusian perintah. Setelah itu dilakukan analisis
sehingga dapat ditarik kesimpulan dan saran-saran untuk pengembangan lebih lanjut.
1.6 Sistematika Penulisan
BAB Satu yang merupakan pendahuluan berisikan penjelasan mengenai latar belakang,
perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metodologi perancangan dan sistematika
penulisan, dan pada BAB Dua akan dijelaskan landasan teori mengenai Motor listrik, motor Induksi baik
yang satu phase ataupun yang 3 phase dengan aplikasi-aplikasinya serta pengetahuan tentang bagian2x
dari detail motor beserta tujuannya. Sedangkan pada BAB Tiga merupakan rancang bangun sistem,
memaparkan mengenai cara bekerjanya motor dengan perintah yang terkontrol dari kontroller dan
membuat konstannya kecepatan pada motor dengan inverter.
Uji coba dan analisis akan dijelaskan pada BAB Empat berupa data-data hasil analisa dan
simulasi test terhadap motor dengan input yang berbeda. Pengujian akhir dilakukan dengan menguji
pada kecepatan rendah hingga kecepatan tinggi dengan harapan kestabilan pada kecepatan yg dihasilkan.
Setelah perancangan berfungsi dengan baik maka dilanjutkan dengan perhitungan persen error untuk
memastikan perintah yang masuk dengan aktual yang dihasilkan pada putaran motor.
Sedangkan BAB Lima, Penutup, berisikan kesimpulan dari keseluruhan hasil perancangan yang
telah dilakukan.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
4 Universitas Indonesia
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
BAB 2
DASAR TEORI
2.1 TEORI DASAR SISTEM
2.1.1 Komponen Dasar Sistem
1. Zero Crossing
2. Optocoupler
Optocoupler
Gambar 2.1 Blok Diagram system closed loop
2.1.2 Zero Crossing
Zero Crossing adalah suatu rangkaian pendeteksi sinyal ”0” dalam siklus frekuensi supply.
Dalam hal ini rangkaian bekerja melalui input tegangan dari jala-jala listrik, untuk standart PLN
(Indonesia distribution power) menggunakan frekuensi 50Hz dengan input voltage 220V.
Cara kerja rangkaian Zero crossing ini adalah dengan mensample sinyal sinusoidal dari jala
listrik untuk marking pada setiap titik nol sinyal tersebut, dan pada rangkaian ini pula adanya
pengubahan sinyal tersebut dari bentuk half wave menjadi full wave.
Perhatikan gambar 2.2 dibawah ini adalah skema Sinyal dari frekuensi dan proses kerja deteksi Zero
Crossing.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
Gambar 2.2 Sinyal proses zero crossing
Dari input voltage 50Hz akan menghasilkan input sebesar 2x50Hz dengan toleransi +/- 5Hz.
Maka akan didapatkan hasil hitungan dengan interval waktu.
• 50Hz 1/50Hz = 0,02s ini adalah waktu proses untuk 1 Sinusoidal.
2.1.3 Optocoupler
Optocoupler adalah kombinasi gabungan komponen antara sumber cahaya Led dengan
Photosensitive deteksi, dimana setiap Led yang diterima oleh photosensitive detector merupakan
pembacaan satu bit terhadap integral waktu yang ditoleransikan.
: T itik deteksi o leh Zero C rossing
50Hz Half wave
50Hz Full wave
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
Modul ini juga menjadi sensor yang banyak digunakan dunia industri sebagai counter pada setiap
media yang dilewati. Dapat disimpulkan dengan semakin banyaknya bit yang diterima dalam interval
waktu yang semakin singkat akan menjadikan nilai penghitungan counter semakin cepatnya media yang
ingin diketahui kecepatannya.
2.2 MIKROKONTROLLER ATMEGA8535
Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemennya
dikemas dalam satu chip IC, sehingga disebut single chip microcomputer. Lebih lanjut, mikrokontroler
merupakan sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda
dengan PC yang memiliki beragam fungsi.perbedaan lainnya adalah perbandingan RAM dan ROM yang
sangat berbeda antara komputer dengan mikrokontroler. Dalam mikrokontroler, ROM jauh lebih besar
dibanding RAM, sedangkan dalam komputer atau PC RAM jauh lebih besar dibanding ROM.
Gambar 2.3 adalah salah satu contoh dari mikrokontroler. Mikrokontroller umumnya
dikelompokkan dalam satu keluarga. Berikut ini adalah contoh-contoh keluarga mikrokontroler:
1. Keluarga MCS-51
2. Keluarga MC68HC05
3. Keluarga MC68HC11
4. Keluarga AVR
5. Keluarga PIC 8
Gambar 2.3 Mikrokontroller keluarga MCS-51
ATMEGA 8535 merupakan mikrokontroller masuk dalam golongan keluarga AVR dengan
memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan
sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock. Dan ini sangat membedakan sekali
dengan instruksi MCS-51 (Berarsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah
Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex Instruction Set Computing.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
AVR dikelompokkan kedalam 4 kelas, yaitu ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan
keluarga AT86RFxx. Dari kesemua kelas yang membedakan satu sama lain adalah ukuran onboard
memori, on-board peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan mereka
bisa dikatakan hampir sama.
2.2.1 Arsitektur ATMega8535
• Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
• ADC 10 bit sebanyak 8 Channel
• Tiga buah timer atau counter
• 32 register
• Watchdog Timer dengan oscilator internal
• SRAM sebanyak 512 byte
• Memori Flash sebesar 8 kb
• Sumber Interrupt internal dan eksternal
• Port SPI (Serial Pheriperal Interface)
• EEPROM on board sebanyak 512 byte
• Komparator analog
• Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter) Fitur ATMega8535
• Sistem processor 8 bit berbasisRISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
• Ukuran memoryflash 8KB,SRAM sebesar 512 byte,EE PROM sebesar 512 byte.
• ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel
• Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps
• Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik
2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535
• VCC merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya
• GND merupakan PinG ro u n d
• Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
Gambar 2.4 Layout pin pada ATMega8535
• Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus
yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI
• Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus,
yaitu komparator analog dan Timer Oscillator
• Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt
eksternal serta komunikasi serial
• RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler
• XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukanclo ck eksternal
• AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC
• AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC
2.2.3 Peta Memory ATMega8535
ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah.
Memori data terbagi menjadi 3 bagian yaitu : 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte
SRAM internal.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
Register untuk keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu $00 sampai
$1F. Sementara itu register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler
menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 sampai $5F.
Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap
berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi fungsi I/O, dan
sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel dibawah. Alamat
memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.
Deskripsi untuk peta memory data pada ATMega 8535 dapat dilihat pada gambar 2.5 dibawah
ini:
Gambar 2.5 Memory data AVR ATMega 8535
Memori program yang terletak pada Flash Perom tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap
instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32bit. AVR ATMega8535 memiliki 4KByte x 16 Bit Flash Perom
dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter (PC)
sehingga mampu mengalamati isi Flash.
2.3 DRIVER OUTPUT
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
Pada rangkaian driver ini merupakan output arrangement yang di berikan dari mikrokontroller
Pin PB3 sebagai trigger lanjutan kepada triac untuk memberikan power terhadap media yang akan
dikendalikan dalam lanjutan rangkaian ini dapat dilihat gambar 2.6 untuk sinyal output yang akan
diberikan ke Driver output ini.
Gambar 2.6 Trigger output PB3
Trigger-trigger output diatas menggambarkan sinyal output yang diberikan mikrokontroller
kepada OptoIsolator sebagai driver output semakin lebih awal trigger itu didapat maka kecepatan yang
dihasilkan pada media akhir akan semakin cepat.
2.4 MOTOR INDUKSI SATU PHASE
Motor induksi satu phase memiliki bentuk kumparan yang berbeda-beda dalam berbagai aplikasi-
aplikasi pada dunia industri dan pemilihan ini didasari dari beberapa hal : mudahnya dalam perawatan,
dapat banyak ditemukan di Pasar & harganya yang lebih ekonomis.
Field ataupun rotor pada motor satu phase berhubungan langsung dengan sumber tegangan satu
phase, armature ataupun rotoe pada motor satu phase ini hampir sama dengan armature pada DC motor.
Dengan kumparan berhubungan langsung dengan commutator dan brush pada motor satu phase ini tidak
langsung berhubungan dengan sumber tegangan.
Motor ini umumnya pecahan jenis “Horse power” (HP), meskipun ukuran tidak terpisahkan pada
umumnya tersedia untuk 10 hp. Jenis yang paling umum fase tunggal motor bor tangan, fase split,
capacitorstart, dan kapasitor split permanen.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
Gambar 2.7 - Lingkaran di motor berbayang-kutub mendistorsi bolak lapangan cukup untuk menyebabkan rotasi.
Gambar 2.8 - Split-fase gulungan di motor twopole. Mulai berliku dan berjalan berlilit dengan 90 degree terpisah.
Gambar 2.9 - Split-fase awal motor induksi
• Berbayang motor tiang memiliki loop tembaga terus menerus dililit sebagian kecil dari setiap
tiang, Gambar 2. loop tersebut menyebabkan medan magnet melalui bagian dikelilingi
ketinggalan lapangan di bagian unringed. Ini menghasilkan medan sedikit berputar di setiap
wajah tiang cukup untuk memutar rotor. Sebagai rotor mempercepat, meningkatkan torsi dan
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
5 Universitas Indonesia
kecepatan dinilai tercapai. motor kutub Berbayang memiliki torsi rendah mulai dan tersedia
hanya dalam ukuran dan daya kuda fraksional subfractional. Slip adalah sekitar 10%, atau lebih
pada beban rate.
• Fase motor Split, Gambar 3, gunakan baik memulai dan menjalankan berliku. The berliku mulai
dipindahkan 90 derajat listrik dari berjalan berkelok-kelok. Jalannya berliku telah banyak
berubah dari kawat dengan diameter besar luka di bagian bawah slot stator untuk mendapatkan
reaktansi tinggi. Oleh karena itu, saat ini di mulai berkelok-kelok memimpin saat ini dalam
menjalankan berkelok-kelok, menyebabkan lapangan berputar. Selama startup, kedua gulungan
terhubung ke baris, Gambar 7. Sebagai motor datang sampai dengan kecepatan (pada sekitar 25%
dari beban penuh kecepatan), saklar sentrifugal ditekan oleh rotor, atau sebuah saklar elektronik,
memutus hubungan mulai berkelok-kelok. Motor fase split dianggap rendah atau moderat
dikarenakan torsinya yang terbatas hanya 1/3 hp.
• Capacitor-start motor yang mirip dengan motor split fasa. Perbedaan utama adalah bahwa
kapasitor ditempatkan secara seri dengan gulungan pembantu, Gambar 4. Jenis motor yang lebih
besar menghasilkan terkunci rotor dan mempercepat torsi per ampere daripada motor split fasa.
Ukuran berkisar dari fraksional sampai 10 hp pada 900-3.600 rpm.
• Split-kapasitor motor juga memiliki berliku bantu dengan kapasitor, tapi mereka tetap terus
bersemangat dan bantuan dalam menghasilkan faktor daya yang lebih tinggi dibandingkan desain
kapasitor lainnya. Hal ini membuat mereka sangat cocok untuk aplikasi kecepatan variabel.
Gambar 2.10 Block diagram system pengendali motor AC satu phase
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
BAB 3
PERANCANGAN
3.1. DESKRIPSI ALAT
• Nama alat : Sistem Pengontrol Kecepatan Motor 1 Phasa
• Fungsi : Mengatur kecepatan motor 1 phase dengan
membandingkan feedback rpm motor dengan
nilai setting rpm.
3.2. SPESIFIKASI ALAT
• Tegangan
Mikrokontroller : 5VDC / 1A
Zero Crossing : 9VAC/1A – 5VDC/1A
Sensor RPM : 5V/1A
Driver Motor : 220V
• Sensor : Sensor RPM
• User Input : PC (dengan user interface Visual Basic 6.0)
• Mikrokontroller : ATMEGA8535
• Display : PC
• Beban Motor AC 1 Phase
Input : 220V / 50Hz
Kec Maks : 2000 rpm
Maks arus : 3,2 A
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
3.3. Blok Diagram Sistem
Pada rancangan pengontrol kecepatan motor 1 phasa dengan menggunakan teknik phase angle
firing, dibagi menjadi beberapa subsistem. Pertama adalah zero crossing detector berfungsi untuk
mendeteksi zero crossing atau titk 0 pada tegangan AC. PC merupakan user interface yang digunakan
sebagai tampilan ke user untuk mengatur kecepatan dan juga menampilkan hasil dari proses.
Mikrokontroller yang berfungsi untuk menerima perintah dari PC dan juga mengirimkan hasil proses.
Sensor RPM berfungsi untuk menghitung kecepatan actual dari motor AC. Driver motor AC berfungsi
untuk mengatur amplitudo dan phasa untuk mengerakkan beban. Secara lengkap blok diagram dapat
dilihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram Block Sistem
Mikrokontroller
PC (Visual Basic 6.0) (Serial)
Inter
Zero Crossing Detector
Sensor RPM
Driver Motor AC
Motor AC Load
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
3.3.1 Controller ATMEGA 8535
Spesifikasi :
• Tegangan Input : 5V/1A
• Jumlah Port : 32 I/O (Port A, B,C,D @ 8 I/O)
• Komponen :
- AVR Mikrokontroller 8535 befungsi untuk menerima perintah dan mengirimkan hasil
ke PC yang berupa data serial, menghitung kecepatan dari motor dengan
menggunakan counter eksternal dan juga mendeteksi zero crossing detector dengan
menggunakan interrupt external untuk mengetahui waktu yang tepat untuk
mengaktifkan TRIAC.
• Port Yang Digunakan dan beserta fungsinya dijelaskan pada table 3.1 dibawah ini.
Tabel 3.1 Port yang digunakan beserta fungsinya
Port Fungsi
PD.0 Untuk menerima data secara serial, mode yang digunakan
adalah interrupt sehingga setiap saat kecepatan motor
dapat dirubah.
PD.1 Untuk mengirim data secara serial ke PC, data yang
dikirimkan berupa hasil proses kecepatan.
PD.2 External Int 0 digunakan untuk mendeteksi zero crossing
yaitu titik 0 pada tegangan AC, input dari external
interrupt 0 diberikan oleh circuit zero crossing detector.
PD.3 Digunakan untuk mengON dan OFF kan TRIAC
PB.2 External Int 2 digunakan untuk mendeteksi input RPM
yang didapatkan dari rangkaian Sensor RPM.
Perancangan:
1. Nilai Crystal dan Capacitor untuk Menentukan Clock (Machine Cycle)
Microcontroller dirancang agar dapat beroperasi pada kecepatan clock yang sedang. Sesuai
dengan datasheet yang menyatakan bahwa throughput dari ATMEGA8535 mendekati 1MIPS
(Milion Instruction per Second), maka dirancanglah system minimum dengan menggunakan
crystal 8MHz. Sehingga setiap 1 clock/machincycle membutuhkan waktu :
1/Freq Xtal = 1 / 8 MHz = 0.125 106 s
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Gambar 3.2 Perancangan Crytal dan Capacitor untuk menentukan Clock
Untuk menentukan nilai C1 dan C2 yang terlihat pada gambar 3.3 dengan mengacu pada
datasheet untuk frekuensi diantara 3 MHz dan 8 MHz maka digunakan nilai C1 dan C2 yaitu
22pF sesuai dengan table 3.2 dibawah ini.
Tabel 3.2 Tabel Pengunaan External Crystal pada ATMEGA8535
2. Komunikasi Serial antara Microcontroller dengan PC
Komunikasi antara Microcontroller dengan PC membutuhkan sebuah IC Konversi untuk
mengubah format TTL (0-5V) ke dalam format RS-232. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar
3.3. IC Max 232 dipilih untuk mengkonversi antara TTL ke RS-232 dan sebaliknya. Dalam
menggunakan IC MAX 232 hal penting yang perlu diperhatikan adalah proses pemilihan
capacitor.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Gambar 3.3 Komunikasi Serial Antara Mikrokontroller dengan PC
Sesuai dengan datasheet MAX 232, yang terdapat pada gambar 3.4 maka capacitor yang
digunakan adalah capacitor polar dengan nilai 1uF/16V.
Gambar 3.4 Refrensi pemilihan Capacitor dan Tipikal application dari max 232
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Sesuai dengan fungsi yang telah dijelaskan pada table 3.1, dan perencanaan dari machine cycle
dan komunikasi serial, skematik lengkap dapat dilihat pada gambar 3.5
Gambar 3.5 Schematic Microcontroller
3.3.2 Sensor RPM
Spesifikasi :
• Tegangan Input : 5V/1A
• Komponen :
- Sensor Photo Dioda digunakan untuk mendeteksi sinyal infra red yang dikirimkan oleh
pemancar. Konfigurasi photo diode yang digunakan adalah reverse bias
- Comparator (OPAMP) digunakan untuk membandingkan antara set point (tegangan
refrensi dengan tegangan sensor photo diode)
• Output : High (5V) jika tidak terhalang
Low (0V) apabila terhalang
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Perancangan :
1. Penempatan Sensor RPM
Penempatan sensor RPM sangat penting dicermati, karena kesalahan dalam penempatan
akan mengakibatkan akurasi dan sensitivitas sensor menjadi tidak baik. Motor AC 1
Phasa yang digunakan adalah motor kipas angin, sehingga sensor RPM akan mendeteksi
baling – baling yang terdapat pada kipas angin. Banyaknya baling- baling pada kipas
angin akana menentukan konstanta untuk menghitung jumlah baling - baling dalam satu
putaran. Hal ini dapat kita tinjau lebih jauh pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Schematic Microcontroller Lengkap
2. Pengirim / Transmitter
Pada sensor RPM infra red digunakan sebagai transmitter. Infra red dipilih karena
memiliki beberapa kelebihan :
a. Infrared berada pada panjang gelombang 750 nM sehingga infrared tidak
terpengaruh oleh cahaya sekitarnya, berbeda dengan LED yang maksimal panjang
gelombangnya hanya 680 nM.
b. Infrared memiliki pola pancaran yang lebih jauh dibandingkan dengan LED.
Kedua perbandingan ini dapat dilihat pada gambar 3.7
Driver Motor 1
Sensor
TX RX
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
(a)
(b1) (b2)
Gambar 3.7 (a) Panjang Gelombang Infra Red dibandingkan dengan cahaya tampak; (b1) Pola pancaran
LED; (b2) Pola pancaran Infra Red
Untuk Infrared yang digunakan sebagai transmitter, maka arah bias adalah forward dan untuk
memaksimalkan pola pancaran, maka nilai resistansi yang diberikan untuk infra red harus disesuaikan
dengan grafik perbandingan antara arus dengan intensitas yang dapat kita amati pada gambar 3.8.
(a) (b)
Gambar 3.8 (a) Skema Forward bias Infra Red (b) Grafik perbandingan antara arus dengan
intensitas infra red
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Sesuai dengan grafik untuk mendapatkan radiasi dengan intensitas maksimum, maka arus
yang mengalir pada infra red adalah 100mA.
Dengan tegangan sumber adalah 5V maka resistor yang dibutuhkan adalah :
Rin1 = Vsumber / I infrared
Rin1 = 5V/100mA
Rin1 = 50 Ω
PR1 = I infrared2 * Rin1
PR1 = 100ma 2 * 50
PR1 = 0.5 W
Sehingga dipilih resistor 50 Ω / 0.5 Watt
3. Photo Dioda
Panjang gelombang dari cahaya yang dideteksi merupakan parameter yang penting untuk
menentukan material yang digunakan untuk perangkat optoelektronik. Spectral response
dari beberapa bahan silicon sebagai pembentuk semikonduktor ditunjukkan oleh gambar
3.9.
Gambar 3.9 Spektral Response untuk Silicon, Germanium dan Selenium
Seperti telah dijelaskan pada dasar teori bahwa photo diode adalah bahan semiconductor
yang daerah operasinya dibatasi pada daerah reverse bias seperi pada gambar 3.10.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Gambar 3.10 Skema Reverse Bias untuk Photo Dioda
Ketika photo dioda diberikan tegangan reverse, dan photo dioda tidak mendapatkan
cahaya maka Vout sensor akan sama dengan 0 V (I dark current yang mengalir orde
micro ampre) atau dengan kata lain photo dioda tidak konduksi. Sedangkan pada saat
photo dioda mendapatkan intensitas cahaya maka Vsensor akan sama dengan 5V[].
Hubungan antara arus reverse dengan intensitas cahaya yang diberika pada photo diode
adalah linear seperti terlihat pada gambar 3.11[].
Gambar 3.11 Skema Reverse Bias untuk Photo Dioda
Kita dapat mengasumsikan bahwa arus reverse sama dengan nol ketika tidak ada
intensitas cahaya. Karena rise dan fall times sangat kecil untuk photo diode maka photo
diode dapat digunakan untuk high speed counting dan switching[].
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
4. Comparator :
Comparator digunakan untuk membandinkan antara tegangan refrensi dengan tegangan
input, dimana tegangan input adalah tegangan sensor.
Komponen utama comparator adalah Operational Amplifier yang dirancang untuk
menjadi comparator seperti ditunjukkan gambar 3.12.
Gambar 3.12 Applikasi Opamp untuk Comparator
Gambar 3.13 adalah grafik kerja dari comparator :
Gambar 3.13 Grafik Vout terhadap Vsetpoint dan time
Jika Vinput > Vrefrensi(setpoint) => Output = VCC
Jika Vinput < Vrefrensi (setpoint) => Output = 0V
Rancangan Keseluruhan untuk sensor RPM dapat dilihat pada gambar 3.14
T
Vsetpoint Low ( 0V)
High ( 5V)
V
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Gambar 3.14 Rancangan Sensor RPM Total
3.3.3 Zero Crossing Detector
Spesifikasi :
• Tegangan Input : 9VAC/1A
• Komponen :
- Trafo Step Down berfungsi untuk menurunkan tegangan AC 220V menjadi tegangan
7.5 – 9 VAC, sehingga tegangan ini dapat diproses.
- Penyearah Gelombang Penuh berfungsi untuk mengubah signal AC yang akan dideteksi
menjadi sinal DC agar dapat diproses.
- Opto Isolator digunakan untuk perubah level tegangan, dari signal DC menjadi level
tegangan TTL yang dapat diumpankan ke IC Digital.
- Not Gate berfungsi untuk merubah output dari Opto Isolator agar sesuai dengan Signal
DC.
- Comparator (OPAMP) digunakan untuk membandingkan antara set
• Output : High (5V) Pada saat Signal DC diatas 0.7 V.
Low (0V) pada saat signal DC dibawah 0.7V.
Perancangan :
1. Trafo Step Down
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Trafo pada prinsip digunakan untuk 2 tujuan. Pertama adalah untuk mengkonversi energi
dari sisi primer mejadi level energy tegangan yang berbeda pada sisi sekunder atau
disebut power transformator. Yang kedua adalah untuk mengisolasi energy sumber
terhadap energy tujuan, hal ini dimaksudkan untuk safety atapun memungkin untuk offset
tegangan antara sumber dengan beban atau disebut signal transformator. Yang digunakan
pada rancangan ini adalah trafo signal.
Skema rancangan trafo dapat dilihat pada gambar 3.15. Trafo Step Down yang digunakan
adalah trafo dengan Input 220 Vac dan outputnya adalah 7.5 Vac sampai 9VAC dengan
arus output maksimum trafo adalah 1A.
Gambar 3.15 Skema Rancangan Trafo Signal
2. Penyearah Gelombang Penuh
Penyearah gelombang penuh dirancang dengan menggunakan 4 dioda dengan konfigurasi
bridge yang dapat dilihat pada gambar 3.16.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Gambar 3.16 Skema Dioda Bridge untuk Penyearah Gelombang Penuh
Tegangan yang dihasilkan dari penyearah gelombang penuh untuk phase positif dan
phase negative dari tegangan input dapat dilihat pada gambar 3.17.
Gambar 3.17 Hasil Penyearah Gelombang Penuh
Tegangan yang dihasilkan dari trafo sekunder adalah tegangan rms (Vrms), untuk dapat
menghitung teganagan DC yanh dihasilkan maka kita harus menghitung Vmax.
Vmax = Vrms/0.308 (untuk full wave)[]
Vmax = 7.5V/ 0.308 = 24.351 V
Setelah mendapatkan Vmax kita dapat menghitung tegangan DC yang dihasilkan setelah
melewati penyearah gelombang penuh.
Vdc = 0.636 (Vmax – 2Vdiode)[]
Vdc = 0.636 (24.351V – 2 * 0.7 V)
Vdc = 14.596 V
3. Opto isolator dan Gerbang Not
Optoisolator berfungsi untuk mengisolasi antara tegangan Vdc dari penyearah gelombang
penuh dengan tegangan TTL(0-5V) yang akan masuk ke dalam gerbang NOT. Rangakaian
dari opto isolator dapat dilihat pada gambar 3.18.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Gambar 3.18 Rangkaian Dalam IC Opto Isolator
Skema untuk Opto isolator dapat dilihat pada gambar 3.19
Gambar 3.19 Skema Opto Isolator
Untuk menentukan Ropto agar dapat menghasilkan arus maksimum pada untuk tegangang yang
bervariasi dari 0V – 14.5V. Dengan mengacu pada transfer karekteristik dari opto isolator pada
gambar 3.20, maka kita assumsikan bahwa arus opto isolator max adalah 60mA.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
Gambar 3.20 Transfer Karekterisitk daro Opto Isolator
Maka Ropto :
Ropto = Vdcmax / Imax
Ropto = 14.5V/60mA
Ropto = 241Ω
Daya Ropto = 241 Ω * (60 mA)2 = 0.8676 W
Sehingga dipilih Ropto = 250 Ω / 1 Watt dan Rpull = 1K / 0.5 Watt
Tegangan TTL yang telah dihasilkan dari opto isolator akan masuk ke dalam gerbang NOT agar
hasil Zero Crossing yang diperoleh sesuai dengan signal AC input, hal ini dapat dilihat dari hasil
simulasi menggunakan proteus pada gambar 3.21. Sinyal yang digambarkan pada digital
osciloscope dibagi menjadi 4. Untuk sinyal Vac input berwarna kuning, Vdc(output dari
pernyearah gelombang penuh) berwarna biru, Vttl(output isolator) berwarna merah dan output
dari gerbang NOT berwarna hijau.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
15 Universitas Indonesia
(a). Skema Opto Isolator dan Not gate
(b). Hasil Vac dan Vdc (c). Hasil Vdc dan Vttl
(b). Hasil Vdc, Vttl dan Vzero (d). Hasil Vac dan Vzero Crossing
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
BAB 4 UJI COBA DAN ANALISIS
Uji coba dilakukan untuk menguji tingkat akurasi sistem pengendali kecepatan motor ac dengan
mengunakan metode phase angle firing. Metode ini bertujuan untuk mengatur waktu pemicu TRIAC
agar tegangan dapat diatur waktu mulai on dan off. Untuk menguji sistem yang telah dibuat, sistem akan
dipecah menjadi beberapa bagian untuk memudahkan proses pengujian serta analisis. Tampilan program
untuk mengatur kecepatan motor ac dengan menggunakan visual basic dapat dilihat pada gambar 4.1
dibawah ini.
Gambar 4.1 Program Pengendali Kecepatan Motor AC dengan Visual Basic
Pada tampilan program pada gambar 4.1 terdapat beberapa komponen seperti komponen grafik
untuk menunjukkan kenaikkan putaran dengan mengambil data opto yang dikirim dari mikrokontroller.
Kemudian terdapat textbox untuk mengatur setpoint yaitu set point pulsa yang diterima oleh program
tiap satuan waktu, dan terdapat textbox untuk menampilkan data actual, tombol start untuk memulai
proses pengaturan.
4.1 Pengujian Sistem dan Prosedur Pengujian
Sebelum dilakukan pengujian, sebelumnya dijelaskan alat – alat yang digunakan dalam
pengukuran dan juga prosedur – prosedur dalam melakukan pengujian untuk mengambil data yang valid.
Untuk pengujian dibutuhkan beberapa alat ukur yaitu AVO meter digital untuk mengukur tegangan dan
arus dan juga osciloscope untuk menagkap bentuk sinyal. Peralatan untuk melakukan pengujian dapat
dilihat pada table 4.1
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Tabel4.1 Peralatan Pengujian
Tools Merk Tipe Fungsi
VoltMeter Fluke Mengukur Tegangan
Beban Kipas
Angin
- Motor Kipas
Angin AC
Mengukur perubahan kecepatan dari
kipas angin
Osciloscope Tektronix - Untuk mengambil bentuk
gelombang AC input, output, dan
sinyal ac hasil dari trigger Triac
4.1.1 Prosedur Pengujian Sub Sistem Zero Crossing
1. Prosedur pengukuran dilakukan pada saat sistem berjalan.
2. Rangkaian zero crossing diberikan tegangan supply 5VAC, tegangan input 9VAC
3. Pengukuran dilakukan pada beberapa titik :
- Input Full Wave Rectifier
- Output Full Wave Rectifier
- Output rangkaian Opam
4. Signal tegangan direkam dengan Osciloscope
4.1.2 Prosedur Pengujian Sub Sistem Mikrokontroller dan Serial
1. Prosedur pengukuran dilakukan pada saat system berjalaan
2. Tegangan Supply microcontroller dan serial adalah 5V
3. Mikrokontroller mengirimkan data ke PC dan PC menerima data tersebut pada hyperterminal
4.1.3 Prosedur Pengujian Sub Sistem Opto Isolator
1. Prosedur pengukuran dilakukan pada saat system berjalaan
2. Rangkaian opto isolator ditest dengan cara memutar baling – baling dari
Motor kipas angin dan melihat respon dari rangkaian opto isolator.
4.1.4 Prosedur Pengujian Sub Sistem Driver Triac
1. Pengujian Dilakukan pada saat sistem berjalan
2. Dengan memvariasikan waktu untuk mentrigger triac kita dapat melihat perubahan kecepatan
dari motor kipas angin.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
4.2 Pengujian Sub Sistem
Untuk menguji dan menganalisa system pengatur kecepatan motor AC, maka system dipecah
menjadi beberapa bagian.
4.2.1 Zero Crossing Sub Sistem
Spesifikasi :
• Tegangan Input : 9VAC/1A
• Tegangan Output : Pulsa 5VDC
• Fungsi : Mendeteksi titik 0 pada tegangan AC
Gambar 4.2 Konfigurasi pengambilan data zero crossing
Setelah menentukan titik point pengukuran maka didapatkan hasil sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Test Pin Zero Crossing
No Test Pin 1
(VAC)
Test Pin 2
(VDC)
Test Pin 3
(VDC)
Test Pin 4
(VDC)
Zero Crossing
Time (ms)
1 220 8.5 Pulse Pulse 9.37
2 220 8.4 Pulse Pulse 9.46
3 220 8.5 Pulse Pulse 9.52
4 220 8.4 Pulse Pulse 9.38
Test Pin 2 Test Pin 1
Test Pin 3 Test Pin 4
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
5 220 8.5 Pulse Pulse 9.60
Sinyal input ac serta sinyal dari Zero crossing dapat dilihat pada gambar 4.3 dibawah ini.
Gambar 4.3 Sinyal AC Input dan Sinyal Output Rectifier
Output dari sinyal rectifier kemudian dideteksi oleh rangkaian zero crossing untuk mengetahui titik –
titik 0 pada sinyal DC tersebut. Gambar 4.3 menjelaskan hasil pendeteksian zero crossing terhadap snyal
output rectifier.
Gambar 4.3
Sinyal AC Input dan Sinyal Output Rectifier
Sinyal AC Input
Sinyal Rectifier
Poin Zero Crossing
Sinyal Zero Crossing
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
4.2.2 Mikrokontroller dan Serial Sub Sistem
Spesifikasi :
• Tegangan Input : 5VD/1A
• Fungsi : Controller Sistem
Gambar 4.3 Konfigurasi pengujian mikrokontroller
Setelah menentukan titik point pengukuran maka didapatkan hasil sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Test Pin Mikrokontroller
No Test Pin 1
(VDC)
Test Pin 2
(VDC)
1 4.8 Pulse
2 4.8 Pulse
3 4.8 Pulse
4 4.8 Pulse
5 4.8 Pulse
Test Pin 1
Test Pin 2
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Untuk menguji komunikasi serial antara mikrokontroller dengan PC, maka perlu dilakukan setting pada
hyper terminal. Gambar 4.4 menampilkan setting untuk berkomunikasi antara PC dengan
mikrokontroller.
Gambar 4.4 Konfigurasi Setting Komunikasi Serial antara PC dengan Mikrokontroller
Untuk menguji apakah data yang diterima oleh PC sesuai dengan data yang dikirimkan oleh
mikrokontroller, maka dapat dilihat pada gambar 4.5 virtual terminal dan gambar 4.6 menampilkan
sinyal serial yang dikirimkan dari mikrokontroller.
Gambar 4.5 Hasil pengiriman data dari mikrokontroler ke PC
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Gambar 4.6 Sinyal Serial yang dikirimkan oleh mikrokontroller.
4.2.3 Optocoupler Sub Sistem
Spesifikasi :
• Tegangan Input : 5VDC
• Tegangan Output : Pulsa 5VDC
• Fungsi : Mendeteksi putaran dari motor
Gambar 4.7 Konfigurasi Pengukuran Opto Isolator
Setelah menentukan titik point pengukuran maka didapatkan hasil sebagai berikut:
Transmitter Blok Receiver Blok
Test Pin 1
Test Pin 2
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Test Pin Opto Isolator
Kondisi Test Pin 1
(VDC)
Test Pin 2
(VDC)
Ada Penghalang 5 0
Tidak ada penghalang 0 5
Pada gambar 4.8 dapat kita lihat bahwa terjadi perbedaan bentuk sinyal antar test pin 1 dengan test pin 2
yang saling berkebalikan. Hal ini dapat dilihat pada gambar 4.8.
Gambar 4.8 Sinyal Test pin 1 dan Test pin 2 Opto Isolator Sub Sistem
4.2.4 Driver Triac Sub Sistem
Spesifikasi :
• Tegangan Input : 220 VDC
• Tegangan Output : Bervarias
• Fungsi : Mengatur Tegangan AC yang masuk ke
Motor
Test Pin 1
Test Pin 2
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Gambar 4.9 Konfigurasi Pengukuran Rangkaian Driver Triac
Setelah menentukan titik point pengukuran maka didapatkan hasil sebagai berikut:
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Test Pin MOC 3021
Kondisi Test Pin 1
(VDC)
Test Pin 2
(VAC)
Beban
Triac Aktif 5V Bervariasi Aktif
Triac Non Aktif 0 0 Non Aktif
Pada gambar 4.10 dapat kita lihat hasil output dari TRIAC terhadap beban.
Gambar 4.10 Sinyal Hasil Pengukuran Driver Triac
4.2.5 Program VB Pengendali Kecepatan Motor
Spesifikasi :
Test Pin 1
Test Pin 2
Sinyal AC TRIAC
Zero Crossing
Triac Trigger
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
• Component : Grafik, Text Bot, MSCOMM
• Fungsi : Untuk setting set point putaran rpm motor dan menampilkan data actual
dari kecepatan motor.
Gambar 4.11 Tampilan Program Pengendali Kecepatan Motor AC
4.3 Analisa Hasil Uji Coba
Setelah dilakukan pengujian dan pengambilan data dari masing – masing sub system pengendali
kecepatan motor AC, maka dapat diperoleh bahwa uji coba untuk masing – masing sub system
berjalan sesuai dengan perencanaan.
4.3.1 Analisa Zero Crossing
Sesuai dengan frekuensi dari sinyal AC yaitu 50 Hz, yang berarti bahwa perioda tiap 1 sinyal
AC adalah 10 ms ataupun titik 0 dari sinyal AC. Zero Crossing dapat mendeteksi titik 0
bervariasi dari 9.3 – 9.6 ms. Hal ini terjadi perbedaan dikarenakan sinyal AC yang dideteksi
mengalami beberapa proses yaitu melalui rectifier full wave kemudian baru diproses oleh
rangkaian op amp atau OptoIsolator dengan menggunakan MOC3021.
4.3.2 Analisa Mikrokontroller dan serial
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Mikrokontroller pada system ini menggunakan ATMega 8535 dengan 3 port yang digunakan
yaitu :
- PD2 : Input dari pembacaan atau hasil deteksi dari Zero Crossing
- PB2 : Input dari pembacaan kecepatan oleh Optocoupler
- PB3 : Output trigger yang berikan ke Driver Output (MOC3021)
PB2 terkait langsung dengan hasil output pada PB3, dengan pembacaan dari optocoupler (PB2)
akan mereferensikan perbandingan dengan data yang diminta sehingga Trigger yang
dikeluarkan akan menjadi pemicu bagi kestabilan kecepatan yang diminta dengan actual
pembacaan.
Komunikasi serial port yang digunakan sebagai sarana komunikasi antara PC pemberi comment
ke Mikrokontroller dengan baudrate 9600 dengan PC berbasiskan software Visual basic.
4.3.3 Analisa Opto Isolator (Driver Triac)
Opto Isolator pada rangkaian ini menggunakan komponen utama Driver Output MOC3021 yang
akan mendrive motor satu phase berbasiskan pulse half wave yang sudah ditransmisikan dan
hanya dengan trigger dari mikrokontroller maka akan membuat power dikeluarkan untuk motor
AC satu phase hingga pulse berakhir di titik zero kembali.
Pada Driver Triac ini akan mengahasilkan sinyal untuk di berikan kepada motor induksi seperti
pada gambar 4.12 dibawah ini.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Gambar 4.12 Sinyal kirim dari Triac ke Beban Motor AC
4.3.4 Analisa Optocoupler
Optocoupler mempunyai peranan sebagai kecepatan control yang membaca dari putaran motor
untuk langsung di inputkan ke mikrokontroller. Pembacaan ini memiliki rasio untuk
mendapatkan actual kecepatan.
1 putaran motor = 3 pulse sinyal optocoupler
Pemotongan sinyal pada trigger yang dikirim oleh Mikrokontroller adalah 1/0,4s. maka untuk
mendapatkan speed actual dalam satuan RPM adalah:
Sample Set point : 21 Putaran motor : 21/3=7 dalam satuan /0,4s
Maka kecepatan actual : (7/0,4) x 60 = 1050 RPM
Sensor optocoupler adalah komponen yang menkontrol kecepatan motor agar dapat sesuai
dengan permintaan.
4.3.5 Analisa Program VB
Program Visual Basic 6.0 digunakan sebagai pengontrol untuk perintah yang disampaikan ke
Mikrokontroller agar didapatkan hasil yang sesuai dengan perintah pada PC.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
32 Universitas Indonesia
Gambar 4.13 Flow Chart Program PC
Gambar diatas adalah ilustrasi flowchart sebagai pengirim data ke Mikrokontroller via serial
port, dalam hal ini perintah mikrokontroller sebagai pengirim trigger diperintahkan oleh aplikasi
ini berdasarkan data opto yang diterima.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
43 Universitas Indonesia
BAB 5
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil uji coba dan analisa dari sistem yang telah dibuat maka
diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Sistem pengendali dengan Zero Crossing yang digunakan untuk acuan
awal trigger merupakan salah satu pengendali yang menggunakan sumber
tegangan sebagai pengacu pada frekuensi yang digunakan dan akan
memberikan trigger disetiap sinyal frekuensi yang diterima.
2. Motor induksi satu phase dengan menggunakan driver output (Triac)
sebagai driver penguat memberikan hasil yang cenderung kurang stabil
dalam proses signal trigger dikarenakan delay proses yang terdapat pada
komponen triac nya .
3. Counter kecepatan yang menggunakan Optocoupler adalah salah satu
bentuk digital pulsa dalam mendeteksi media yang di lalui, gejala
peletakan sensor yang salah dapat mengakibatkan pembacaan yang keliru
bahkan kecepatan yang diminta tidak akan tercapai.
4. Pembatasan trigger dari PC sebagai comment untuk mendrive motor
dibatasi pada nilai 140 pulse per second. Hal ini dibatasi dengan melihat
specifikasi motor induksi yang digunakan akan overload bila diberikan
melebihi nilai diatas.
5. Pengendali kecepatan pada modul ini dibatasi dengan kesalahan +/-5%,
hal ini dengan memperhatikan tahapan-tahapan cara kerja software :
• Pengubahan orde waktu untuk pengecekan nilai speed yang
diminta terhadap nilai actual.
Nilai sebelumnya 0,2S ditingkatkan menjadi 10mS
• Proses timer pada Mikrokontroller yang dibatasi pada orde 0,2S
menjadi 10mS
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
44 Universitas Indonesia
6. Nilai toleransi kesalahan pada modul ini dibatasi oleh kemampuan dari
modul inverter ataupun spesifikasi Triac yang hanya dapat memproses
trigger per 20mS, terlampir data dari komponen Triac yang digunakan.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
45 Universitas Indonesia
DAFTAR ACUAN
[1] . Penjelasa Alat ICP. Diakses tanggal 03 Mei 2009 dari cee.vt.edu
http://www.cee.vt.edu/ewr/environmental/teach/smprimer/icp/icp.html
[2] Penjelasan Alat AAS. Diakses tanggal 4 Mei 2009 dari Wikipedia.org
http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_absorption_spectroscopy
[3] Penjelasa Alat UV-Vis Spectrometer. Diakses tanggal 4 Mei 2009 dari
Wikipedia.org
http://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet-visible_spectroscopy
[4] Logam. Diakses tanggal 5 Mei 2009 dari Wikipedia.org
http://en.wikipedia.org/wiki/Metal
[5] Bahaya Pencemaran logam. Diakses tanggal 10 Mei 2009 dari
hanggaline.com
http://www.hanggarline.com
[6] Tony Owen . Fundamental Analysis of UV-Vis Spectroscopy, Penerbit
Agilent Technology, Germany, 2000.
[7] Henry, Arthur., MT, Suryadi., & Yanuar, Array. (2002). Analisis
Spektrofotometri UV-Vis Pada Obat Influenza Dengan Menggunakan
Aplikasi Sistem Persamaan Linier. Jurnal Program Spesialis Apoteker,
A2-A3.
[8] Drs. Jong Jek Siang, M.Sc., “Jaringan Syaraf Tiruan dan
Pemrogramannya Menggunakan MATLAB”. Penerbit Andi, Yogyakarta,
2005.
[9] Prinsip Dasar JST. Diakses tanggal 15 Mei 2009 dari www.backprop.com
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
43 Universitas Indonesia
DAFTAR PUSTAKA
[1] J. Michael Jacob, Industial Control Electronics Application and Design , PEnerbit Prentice Hall , New Jersey, 1988
[2] Robert Boylestad, Louis Nashelsky, Electronic Device and Circuit Theory, Penerbit Prentice
Hall, New Jersey, 1996.
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
44 Universitas Indonesia
LAMPIRAN
Gambar 5.1 Datasheet untuk batasan kerja Triac
Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010
top related