PERANCANGAN PENYEARAH JEMBATAN TERKONTROL PENUH TIGA FASA DENGAN MOTOR DC
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh : Arif Wibowo 201110130311061
JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb. Puji syukur atas kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan kekuatan dan petunjuk serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “PERANCANGAN PENYEARAH JEMBATAN TERKONTROL PENUH TIGA FASA DENGAN MOTOR DC”, dimana merupakan suatu persyaratan dalam menyelesaikan studi di jurusan teknik elektro fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Skripsi ini tidak akan terselesaikan dengan baik tanpa adanya bimbingan dan sumbangan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Allah SWT, yang telah memberikan petunjuk, kekuatan dan kelancaran selama proses pengerjaan tugas akhir ini. 2. Orang tua dan keluarga besar yang telah memberikan dukungan serta doa yang tiada hentihentinya. 3. Ibu Ir.Nur Alif M,.MT selaku ketua jurusan teknik elektro yang telah memberikan arahan dalam proses kuliah dan proses tugas akhir. 4. Bapak Ir.Diding Suhardi,.MT selaku dosen wali Elekro B 2011 dan ketua laboratorium elektro yang telah memberikan izin untuk menggunakan laboratorium elektro dalam proses pengerjaan tugas akhir. 5. Bapak Ir.Nurhadi,.MT dan bapak Khusnul Hidayat,.ST selaku dosen pembimbing 1 dan 2 yang telah membimbing saya dalam pengerjaan tugas akhir ini sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Dan Seluruh dosen di jurusan teknik elektro yang telah memberikan banyak ilmu kepada saya selama proses perkuliahan di teknik elektro. 7. Serta seluruh teman-teman baik teman-teman di jurusan teknik elektro maupun yang lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan dan semangatnya.
Diharapkan skripsi ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak. Pada penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Sehingga diharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak untuk membuat skripsi ini jauh lebih baik lagi.
Malang, 17 Agustus 2015
Penulis
DAFTAR ISI Halaman Judul…………………………………………………………. Lembar Persetujuan……………………………………………………. Lembar Pengesahan…………………………………………………… Lembar Pernyataan Keaslian………………………………………….. Abstract………………………………………………………………… Abstrak………………………………………………………………… Kata Pengantar…………………………………………………………. Daftar Isi……………………………………………………………….. Daftar Gambar…………………………………………………………. Daftar Tabel…………………………………………………………….
i ii iii iv v vi vii ix xiii xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang………………………………………………….. Tujuan…………………………………………………………… 1.2 1.3 Rumusan Masalah………………………………………………. 1.4 Batasan Masalah………………………………………………… 1.5 Metode Penulisan………………………………………………. 1.6 Sistematika Pembahasan………………………………………..
1 2 2 2 3 3
BAB II DASAR TEORI 2.1 Motor DC………………………………………………………. 2.1.1 Rumus Dasar…………………………………………... 2.1.2 Pengaturan Kecepatan Motor DC……………………… 2.2 Thyristor……………………………………………………….. 2.3 Penyearah Jembatan Terkontrol Tiga Fasa……………………. 2.4 Pulse Width Modulation………………………………………. 2.5 Kontroler PID…………………………………………………… 2.5.1 Kontroler Proposional…………………………………… 2.5.2 Kontroler Proposional Integral………………………….. 2.5.3 Kontroler Proposional Derivative………………………. 2.6 Bahasa Pemrograman Matlab…………………………………… 2.6.1 Real Time Windows Target…………………………….. 2.6.2 xPC Target……………………………………………… 2.7 Rotary Encoder…………………………………………………. Arduino Mega 2560…………………………………………….. 2.8 2.8.1 Spesifikasi Arduino Mega 2560………………………… 2.8.2 Arduino Mega 2560 Pin Mapping Table………………..
5 6 7 8 9 13 14 15 15 16 16 17 17 18 19 20 21
BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Prinsip Kerja Blok Diagram Sistem……………………………. 3.2 Perancangan Perangkat Lunak………………………………….. 3.2.1 Tujuan Perancangan Perangkat Lunak…………………. 3.2.2 Diagram Simulink……………………………………… 3.3 Perancangan simulasi Menggunakan Matlab Simulink…………
27 27 28 28 28
3.4
3.3.1 Perancangan Diagram Simulink Untuk Perangkat Keras Perancangan Perangkat Keras…………………………………. 3.4.1 Pin Input/Output Arduino Mega 2560…………………. 3.4.2 Perancangan Penyearah Jembatan Terkontrol Penuh Tiga 3.4.3 Perancangan Driver Motor............................................... 3.4.4 Perancangan Sensor Kecepatan…………………………. 3.4.5 Perancangan Zero Crossing Detector…………………….
29 30 30 31 32 33 34
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN SIMULASI 4.1 Pengujian Pada Simulasi…………………………………………. 36 4.1.1 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 50 Rpm…... 36 4.1.2 Hasil Pengujian…………………………………………... 36 4.1.3 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 75 Rpm…… 37 4.1.4 Hasil Pengujian…………………………………………… 38 4.1.5 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 100 Rpm…. 39 4.1.6 Hasil Pengujian…………………………………………… 39 4.1.7 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 125 Rpm…. 40 4.1.8 Hasil Pengujian…………………………………………… 40 4.1.9 Analisa Hasil Pengujian………………………………….. 41 4.2 Pengujian Perangkat Lunak Dan Perangkat Keras……………….. 43 4.2.1 Tujuan Pengujian…………………………………………. 43 4.2.2 Cara Pengujian Port Pada Arduino Mega………………… 43 4.2.3 Hasil Pengujian…………………………………………… 44 4.3 Pengujian Rangkaian Zero Crossing Detector…………………… 45 4.3.1 Tujuan……………………………………………………. 45 4.3.2 Alat Yang Digunakan…………………………………….. 45 4.3.3 Langkah Pengujian……………………………………….. 45 4.3.4 Hasil Pengujian…………………………………………… 46 4.4 Pengujian Driver Motor, Motor DC, Dan Sensor Kecepatan…….. 47 4.4.1 Tujuan…………………………………………………….. 47 4.4.2 Alat Yang Digunakan…………………………………….. 48 4.4.3 Langkah Pengujian……………………………………….. 48 4.4.4 Hasil Pengujian…………………………………………… 49 4.5 Pengujian Perangkat Lunak Pemicu SCR………………………… 50 4.5.1 Tujuan…………………………………………………….. 50 4.5.2 Alat Yang Digunakan……………………………………… 50 4.5.3 Langkah Pengujian………………………………………… 50 4.5.4 Hasil Pengujian……………………………………………. 51 4.6 Pengujian Penyearah Jembatan Terkontrol Penuh Tiga Fasa Dengan Sistem Lup Terbuka……………………………………………………….. 53 4.6.1 Tujuan…………………………………………………….. 53 4.6.2 Alat Yang Digunakan…………………………………….. 53 4.6.3 Langkah Pengujian……………………………………….. 53 4.6.4 Hasil Pengujian……………………………………………. 54 4.7 Analisa Hasil Pengujian Perangkat Keras………………………… 55
BAB V PENUTUP Kesimpulan……………………………………………………….. 57 5.1 5.2 Saran……………………………………………………………… 58 Daftar Pustaka……………………………………………………………. 59 Lampiran
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17
Motor DC Sederhana…………………………………………… 6 Posisi Kaki Thyristor…………………………………………… 8 Rangkaian Thyristor Dan Karakteristik V-I……………………. 9 Rangkaian Penyearah Terkontrol Tiga Fasa……………………. 11 Bentuk Gelombang…………………………………………….. 12 Gelombang Sinyal PWM………………………………………. 13 Gambar Tegangan Rata-Rata Suatu PWM…………………….. 13 Pembangkitan PWM…………………………………………… 14 Piringan Rotari Encoder………………………………………… 18 Rangkaian Sensor Rotari Encoder……………………………… 19 Arduino Mega 2560…………………………………………….. 20 Blok Diagram Perencanaan Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa Dengan Beban Induktif…………………………………………. 26 Rangkaian Simulasi Menggunakan Simulink………………….. 29 Diagram Simulink Untuk Hardware……………………………. 30 Pin Arduino Yang Digunakan…………………………………. 31 Rangkaian Penyearah Terkontrol Tiga Fasa……………………. 32 Rangkaian Driver Motor……………………………………….. 32 Rangkaian Sensor Kecepatan………………………………….. 33 Rangkaian Zero Crossing Detector……………………………. 34 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan Kecepatan 50 Rpm…………………………….. 37 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan Kecepatan 75 Rpm…………………………….. 38 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan Kecepatan 100 Rpm…………………………….. 39 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan Kecepatan 125 Rpm…………………………….. 40 Diagram Pengujian Port Arduino……………………………….. 43 Merubah Mode Simulink Menjadi Mode External……………... 44 Pemilihan Target Hardware…………………………………….. 44 Diagram Blok Pengujian Zero Crossing Detector……………… 46 Diagram Simulink Pengujian Zero Crossing Detector…………. 46 Respon Keluaran Zero Crossing Detector Pada Fasa R, S, T…. 47 Diagram Blok Pengujian Driver Motor, Motor DC, Dan Sensor Kecepatan………………………………………………………. 48 Diagram Simulink Pengujian Driver Motor Dan Sensor Kecepatan 49 Respon Sinyal Keluaran Sensor Kecepatan…………………….. 49 Blok Diagram Pengujian Perangkat Lunak Pemicuan SCR……. 50 Diagram Simulink Pemicuan SCR……………………………… 51 Hasil Respon Keluaran Pemicuan SCR…………………………. 52 Blok Diagram Pengujian Penyearah Tiga Fasa Dengan Sistem Lup Terbuka…………………………………………………………. 53
Gambar 4.18 Diagram Simulink Untuk Pemicuan SCR Dengan Sitem Lup Terbuka…………………………………………………………. 54 Gambar 4.19 Respon Tegangan Keluaran Penyearah Jembatan Terkontrol Tiga Fasa Dengan Sistem Lup Terbuka…………………………………… 55
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3
Tabel Mapping Arduino Mega 2560………………………….. Urutan Konduksi SCR………………………………………… Hasil Pengujian Keseluruhan…………………………………. Hasil Pengujian Port Arduino…………………………………. Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran Sensor Kecepatan…….
21 32 41 45 50
DAFTAR PUSTAKA
Diktat Elektronika Daya
Ir.Sulasno, Teknik Tenaga Listrik, Penerbit Satya wacana, Semarang.
Bagus Setiawan, Makalah Seminar Tugas Ahir, Analisis Penyearah Jembatan Terkontrol Penuh Satu Fasa Dengan Beban Induktif. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang.
Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1995.
Ali, muhammad. Pembelajaran Perancangan Sistem Kontrol PID Dengan Software Mathlab. Dosen Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik. Universitas Negri Yogyakarta.
Ekawati, Estiyanti.2006. Simulator Untuk Pengajaran Sistem Kontrol. Center For Instrumentation Technology and Automation ITB.
Hakim, Ermanu Azizul. 2010. Sistem Kontrol. UMM Press. Malang
Jurnal Slamet, M.B,.FT UI 2009
Ogata, Katsuhiko : Teknik Kontrol Automatik-Terjemahan: Ir.Edi Laksono, Erlangga, Jakarta, 1991
http://www.elektroindonesia.com/elektro/tutor12.html
elektronika-dasar.web.id
sekilas rotary encoder, Arwindra Rizqiawan (Sekilas Rotary Encoder _ Konversi ITB.htm)http://konversi.wordpress.com
Skripsi Muhammad Nafan, Aplikasi MF624 Pengontrolan RC Servo Berbasis Matlab
staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/dcmotorpaperandaqa.pdf
http://www.mathwork.com
http://depokinstruments.com/?s=DI-REV1
http://www.academia.edu/6212921/Topik_10_Motor_DC_PWM diakses pada :11 januari 2015
http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?example=MotorSpeed§ion=SimulinkModeli ng diakses pada : 11 januari 2015
http://hades.mech.northwestern.edu diakses pada : 22 januari 2015
http://rade.stikom-bali.ac.id/id/2014/07/memprogram-arduino-menggunakan-matlabsimulink.html diakses pada :12 february 2015
http://arduino.cc/en/Hacking/PinMapping2560 diakses pada : 16 february 2015
http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/528/jbptunikompp-gdl-syamsulsya-26361-3-unikom_s-i.pdf diakses pada :17 february 2015
http://www.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/synchronized6pulsegenerator.html? searchHighlight=6-pulse%20block diakses pada :13 maret 2015
