UNIVERSITAS INDONESIA RANCANG BANGUN PENGENDALI KECEPATAN MOTOR INDUKSI SATU PHASE SKRIPSI. Abdullah Reza

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 NPM Program Studi Judul Skripsi

: : Abdullah Reza : 0706198934 : Teknik Elektro : 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


)

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


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)


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.

vi Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010

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

vii Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................................... PENGESAHAN .................................................................................................. UCAPAN TERIMA KASIH .............................................................................. PERNYATAAN PUBLIKASI ........................................................................... ABSTRAK ......................................................................................................... DAFTAR ISI ......................................................................................................

i ii iii iv v vi viii

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1.2 Perumusan Masalah ......................................................................... 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 1.4 Batasan Masalah .............................................................................. 1.5 Metodologi Penelitian ....................................................................... 1.6 Sistematika penulisan........................................................................

1 1 2 2 2 3 3

BAB 2 DASAR TEORI .................................................................................... 2.1 Teori Dasar Sistem ........................................................................... 2.1.1 Komponen Dasar Sistem ............................................................... 2.1.2 Zero Crossing ................................................................................ 2.1.3 Optocoupler ................................................................................... 2.2 Mikrokontroller ATMega 8535 ....................................................... 2.2.1 Arsitektur ATMega 8535 ............................................................... 2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ...................................................... 2.2.3 Peta Memory ATMega 8535 ......................................................... 2.3 Driver Output .................................................................................... 2.4 Motor Induksi Satu Phase ................................................................. BAB 3 PERANCANGAN ................................................................................ 3.1 Deskripsi Alat ................................................................................... 3.2 Spesifikasi Alat ................................................................................. 3.3 Block Diagram Sistem ...................................................................... 3.3.1 Controller ATMega 8535............................................................... 3.3.2 Sensor RPM .................................................................................. 3.3.3 Zero Crossing Detector .................................................................. BAB 4 UJI COBA DAN ANALISIS ................................................................ 4.1 PengujianSistem dan Prosedur Pengujian ......................................... 4.1.1 Prosedur Pengujian Sub sistem Zero Crossing ………………….. 4.1.2 Prosedur Pengujian Sub sistem Mikrokontroller & Serial ………. 4.1.3 Prosedur Pengujian Sub sistem Opto Isolator ................................ 4.1.4 Prosedur Pengujian Sub sistem Driver Triac ................................. 4.2 Pengujian Sub Sistem ....................................................................... 4.2.1 Zero Crossing Sub Sistem.............................................................. 4.2.2 Mikrokontroller & Serial Sub Sistem ............................................ 4.2.3 OptoCoupler Sub Sistem................................................................ 4.2.4 Driver Triac Sub Sistem................................................................. 4.2.5 Program VB Pengendali Kecepatan Motor Sub Sistem ................ 4.3 Analisa Hasil Ujicoba ....................................................................... 4.3.1 Analisa Zero Crossing.................................................................... 4.3.2 Analisa Mikrokontroller & serial ...................................................

4 4 4 4 5 6 7 7 8 10 10 13 13 13 14 15 18 24 30 30 31 31 31 31 32 32 34 36 37 39 39 39 39

viii Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


4.3.3 Analisa Opto Isolator ..................................................................... 4.3.4 Analisa Optocoupler ...................................................................... 4.3.5 Analisa Program VB ...................................................................... BAB 5 KESIMPULAN .....................................................................................

40 41 41 43

DAFTAR ACUAN ............................................................................................

45

ix Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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.

1 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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.

RPM

Hz

1.5 Metodologi Penelitian 2 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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. 3 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010




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. 5 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


50H z H a lf w av e

50H z F u ll w a ve

: T itik de te ksi o leh Z e ro C ro ssin g

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. 5 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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. 5 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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



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.



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 5 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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 aplikasiaplikasi 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.



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 5 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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



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



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.

PC (Visual Basic 6.0) (Serial) Inter

Zero Crossing Detector

Mikrokontroller

Driver Motor AC

Sensor RPM

Motor AC Load

Gambar 3.1 Diagram Block Sistem



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 15 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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.



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



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



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.

Driver Motor 1

TX

RX

Sensor 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



(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



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. 15 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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[].



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 : V

High ( 5V) Vsetpoint Low ( 0V) T 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



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



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.



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.



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.



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.



(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



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



Tabel4.1 Peralatan Pengujian Tools

Merk

VoltMeter

Fluke

Beban Kipas

-

Fungsi Mengukur Tegangan

Angin Osciloscope

Tipe

Tektronix

Motor Kipas

Mengukur perubahan kecepatan dari

Angin AC

kipas angin

-

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. 32 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


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

Test Pin 1 Test Pin 2 Test Pin 4 Test Pin 3

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

Test Pin 2

Test Pin 3

Test Pin 4

Zero Crossing

(VAC)

(VDC)

(VDC)

(VDC)

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



5

220

8.5

Pulse

Pulse

9.60

Sinyal input ac serta sinyal dari Zero crossing dapat dilihat pada gambar 4.3 dibawah ini. Sinyal AC Input

Sinyal Rectifier

Poin Zero Crossing

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.

Sinyal Zero Crossing

Gambar 4.3 Sinyal AC Input dan Sinyal Output Rectifier 32 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


4.2.2 Mikrokontroller dan Serial Sub Sistem Spesifikasi : •

Tegangan Input

: 5VD/1A

•

Fungsi

: Controller Sistem

Test Pin 1

Test Pin 2

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

Test Pin 2

(VDC)

(VDC)

1

4.8

Pulse

2

4.8

Pulse

3

4.8

Pulse

4

4.8

Pulse

5

4.8

Pulse



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



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

Test Pin 1

Test Pin 2

Receiver Blok

Transmitter Blok

Gambar 4.7 Konfigurasi Pengukuran Opto Isolator

Setelah menentukan titik point pengukuran maka didapatkan hasil sebagai berikut:



Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Test Pin Opto Isolator Kondisi

Test Pin 1

Test Pin 2

(VDC)

(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.

Test Pin 2 Test Pin 1

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 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

Triac Aktif Triac Non Aktif

Test Pin 1

Test Pin 2

Beban

(VDC)

(VAC)

5V

Bervariasi

Aktif

0

0

Non Aktif

Pada gambar 4.10 dapat kita lihat hasil output dari TRIAC terhadap beban.

Sinyal AC TRIAC Zero Crossing

Triac Trigger

Gambar 4.10 Sinyal Hasil Pengukuran Driver Triac

4.2.5 Program VB Pengendali Kecepatan Motor Spesifikasi : 32 Rancang bangun..., Abdullah Reza, FT UI, 2010


•

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



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.



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.



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.



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

43



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.

44



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

45



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.



LAMPIRAN

Gambar 5.1 Datasheet untuk batasan kerja Triac



UNIVERSITAS INDONESIA RANCANG BANGUN PENGENDALI KECEPATAN MOTOR INDUKSI SATU PHASE SKRIPSI. Abdullah Reza

Recommend Documents