5 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Generator
Generator pada PLTB dapat digunakan sebagai pengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik. Energi mekanik dipergunakan sebagai pememutar pada kumparan kawat di suatu medan magnet, dan sebaliknya sebagai pememutar magnet di antara kumparan konduktor. Turbin dilengkapi dengan generator sebagai pengubah energi mekanik ke energi listrik yaitu nilai tegangan dan arus. Sesuai spesifikasi turbin yang digunakan, ouput generator dapat dihasilkan AC ataupun DC [4].
Gambar 2.1 GGL Yang Dibangkitkan
Pada simulasi ini menggunakan generator permanen magnet dengan dc 12- 18V, Arus 15A, 500-1000 Rpm, dan daya max 270W, daya keluaran dari generator nantinya akan digunakan untuk mensuplay beban dc.
2.2 Motor DC (Direct Current)
Motor DC membutuhkan catu daya searah di kumparan medan dan kemudian mengubahnya menjadi energi mekanik. Bagian – bagian motor DC yaitu kumparan medan yang berperan dalam terbentuknya medan magnet dan kumparan jangkar
6 dalam menghasilkan gaya gerak listrik (GGL). Jika terjadi interaksi antara kumparan eksitasi dan medan magnet maka terjadi torsi yang memutar motor. Prinsip kerja motor DC ialah saat konduktor teraliri arus, lalu ditempatkan ke dalam medan magnet, terjadilah gaya di konduktor memiliki kecenderungan untuk berotasi [16].
Gambar 2.2 Gaya medan magnet arus pada konduktor
Dapat dilihat kumparan pada gambar, teraliri listrik ditempatkan pada medan magnet. Sehingga terjadi gaya pada kumparan di kedua sisi kumparan A dan B.
Ketentuan tangan kiri ini ditetapkan bahwa kumparan akan bergerak berlawanan arah jarum jam. Gaya tersebut berakhir hingga konduktor menjauhi medan magnet.
Konduktor yang digunakan banyak guna menghasilkan putaran yang berulang-ulang.
Sehingga apabila satu buah konduktor meninggalkan medan magnet terdapat konduktor lain yang menggantikan. Sesudah kumparan diputar 180 derajat, arah arus pada sisi A dan sisi B akan berganti arah. Oleh karena itu, memanfaatkan komutator untuk membalik arah arus pada kumparan [16].
Motor DC yang digunakan adalah tipe MY1016 dengan spesifikasi dan bentuk visualisasi ditunjukkan pada gambar 2.3.
• DC: 24V; P: 200W; Arus DC: 11,5A.
• Output speed: 1750 Rpm.
• Kondisi motor : Bekas
7
• Berat motor : 1750gr
Gambar 2.3 Motor DC MY1016
2.3 Generator Magnet Permanen
Mesin listrik dengan kemampuan mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik dengan menginduksi medan magnet ialah generator. Secara menyeluruh Generator Magnet Permanen dan generator sinkron hampir sama, dan biasanya mempunyai dua bagian yaitu rotor dan stator. Kumparan jangkar dan magnet di letakkan diantara bagian rotor (berputar) dan stator (diam).[6]
2.3.1 Prinsip kerja Generator Magnet Permanen
Menurut hukum Faraday, suatu kumparan dililitkan, lalu digulung jika ada magnet yang bergerak, dan sebaliknya. Karena gaya gerak listrik yang diinduksi, fluks magnet mengalir melalui kumparan. Ini disebut aliran fluks magnet. Selama gaya gerak listrik yang diinduksi, arus mengalir melalui kumparan. Itu berubah di kedua ujung kumparan melalui perbedaan potensial/ tegangan.[6] Laju perubahan fluks magnet yang melewati kumparan sebanding dengan gaya atau tegangan gerak listrik [16]. Adapun persamaan matematisnya adalah sebagai berikut:
(2.2)
8 Dengan:
Terdapat tiga hal yang menyebabkan Gaya Gerak Listrik (GGL), yaitu [16]:
1. Jumlah lilitan kawat atau kumparan.
2. Kecepatan magnet dari kumparan induksi.
3. Intensitas magnet yang digunakan.
Penelitian ini menggunakan Generator Magnet Permanen dengan spesifikasi sebagai berikut:
• DC12-18V
• 15A
• 500-1000 RPM
• Daya: 270W (Max)
• Dimensi: 10,5 cm x 8,5 cm
• As: 12 mm
Gambar 2.4 Generator Magnet Permanen
2.4 MyRio
Mikrokontroller NI-MyRio sendiri merupakan perangkat keras yang dibuat berdasarkan peningkatkan sistem yang menggunakan FPGA dan mikroposeso
9 onboard, dengan mengatur kegunaan di dalam membuat sebuah sistem mengunakan 3 input/output penghubung, NI MyRio terdapat sejumlah perangkat yang mampu dimanfaatkan seperti wifi, LED, Acceerometer, push button, USB, analog input dan output, digital input dan output, MyRio memanfaatkan LabView untuk IDE. Secara garis besar NI MyRio adalah perangkat penghubung yang digunakan untuk menghubungkan perangkat keras dengan program perangkat lunak NI LabView, MyRio dapat dikonfigurasi ulang melalui utilitas lain sesuai dengan kode Labview.
[14].
Gambar 2.5 MyRio
2.4.1 LabView
LabView adalah (Laboratory Virtual Instrumention Engineering Workbench) merupakan salah satu perangkat lunak perancangan yang dibuat dengan konsep yang berbeda. Menggunakan bahasa pemograman yaitu C++, matlab atau visual basic, software ini juga memiliki manfaat dan peranan yang sama, terdapat perbedaan bahwa LabView memakai bahasa perancangan berdasar pada penggambaran visual atau blok diagram disisi lain bahasa pemrograman yang lain menggunakan dasar tulisan. Pada software, user diharuskan membuat user interface atau front panel dengan memanfaatkan control dan indikator, kontrol yaitu seperti knobs, dials dan
10 input lainnya, sedangkan indikatornya seperti graphs, LEDs dan input display lainnya. Sesudah mengatur user interface, kemudian menyusun blok diagram guna utuk mengontrol front panel. Software Labview memiliki tiga komponen utama, yaitu :
1. Front panel yaitu desain yang dapat digunakan untuk memberi masukan atau sebagai keluaran.
2. Block Diagram yaitu desain yang berisi grafis fungsi perhitungan yang digunakan dalam program.
3. Control dan Functions Paletters pada functions dan controls palettes terdapat semua grafis fungsi yang dimiliki oleh software yang bisa diaplikasikan pada front panel atau block diagram.[14]
Gambar 2.6 Controls and Function Palettes 2.5 Driver Motor
Driver motor adalah komponen utama untuk mengontrol kecepatan dan kekuatan motor dc secara presisi, sistem control untuk motor dc harus dapat melaksanakan tugas tersebut dengan cara menyesuaikan parameter-parameter yang dibutuhkan oleh motor dc. Pada penelitian ini menggunakan driver daya tinggi BTS7960 untuk mengendalikan satu motor DC dengan MyRio. Driver ini dipilih karena memiliki peak arus yang tinggi. Program dari MyRio memungkinkan untuk memgontrol kecepatan motor dan arah putaran motor.[17].
11
Output :10.2V-14.2VDC Dimension :19.8x10.9x5cm
2.5.1 Spesifikasi Driver
• Tegangan In : 6 ~ 27Vdc.
• Driver: Dual BTS7960 H Bridge Configuration.
• Arus Puncak : 43-Amp.
• PWM Kapasitas up to 25 kHz.
• Input Kontrol Level: 3.3-5V.
• Duty Cycle: 0 ~100%.
• Ukuran (LxWxH): 50mm x 50mm x 43mm.
Gambar 2.7 Driver motor 2.6 Power Supply
Switching Power Supply Trafo Adaptor AC 110V 220V to DC 12V , digunakan untuk mensupply tegangan ke motor dc, sehingga motor dapat berputar.
Spesifikasi:
Input :110V-220VAC Product weight :620gr
RatedPower :240W
Maxoutput :20A
Dimension :19.8x10.9x5cm
12 Gambar 2.8 Switching Power Supply Trafo Adaptor
2.7 Sensor Proximity
Sensor Proximity merupakan sensor atau saklar otomatis yang menangkap sinyal logam menurut jarak yang didapatkannya, karena peran dari sensor ini menangkap objek yang cukup dekat dengan satuan milimeter, jarak deteksinya seperti 5,7,10,12, dan 20 mm sesuai dari tipe sensor yang dipakai. Proximity berperan saat terdapat objek logam yang mendekat kepadanya dengan jarak yang sangat dekat 5mm misalnya, maka sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, sensor ini memiliki tegangan kerja diantara 10-30 Vdc.[18].
Sensor Proximity ada dua macam, yaitu: a. Proximity induktif memiliki fungsi yaitu mendeteksi obyek besi/metal. b. Proximity kapasitif memiliki fungsi yaitu mendeteksi semua obyek yang ada dalam jarak jangkauannya baik metal maupun non-metal.[18].
Gambar 2.9 Sensor Proximity
13 2.8 Sensor Tegangan
Sensor tegangan memiliki fungsi untuk menafsirkan nilai tegangan pada sebuah rangkaian, MyRio mampu menafsirkan nilai tegangan melalui pemanfaatan pin analog, apabila jarak tegangan yang dideteksi 0-5v dapat langsung menggunakan pin analog, sedangkan apabila jarak tegangan >5v maka harus memakai rangkaian tambahan pembagi tegangan, karena pin pada MyRio maksimal mendapat tegangan 5V. Model rangakaian ini mampu menurunkan input tegangan hingga 5 kali dari tegangan asli, rangkaian dapat diberi masukan tidak lebih dari 5x5v atau sebesar 25v.
Gambar 2.10 Sensor Tegangan 2.9 Sensor Arus ACS 712
Sensor ini dimanfaatkan sebagai pendeteksi besarnya arus yang mengalir pada terminal blok, sensor mampu menghitung arus positif dan negatif mulai dari 5A sampai -5A, modul ACS 712 20A dengan sensitifitas tegangan 100mV/A, jangkauan pembacaannya mulai dai 0 (pada input tegangan 0V) sampai pada 1023 (pada input tegangan 5V) dan resolusinya sebesar 0,0049V, modul ini dapat menafsirkan arus dengan ketelitian yang lumayan tinggi, karena terdapat rangkaian low offset linear hall.
14 Gambar 2.11 Sensor Arus
2.10 Relay
Relay ini digunakan untuk saklar otomatis, ketika saat tegangan output generator tinggi maka relay akan bekerja menghubungkan kontak ke koil, sehingga teegangan dan kecepatan dapat turun, vin 12,8V, dan daya 23 watt.
Gambar 2.12 Relay
15 2.11 Koil
Koil terdiri dari kawat tembaga email 0,3mm yang dililitkan ke baut, fungsi dari koil ini adalah sebagai saklar elektro magnet untuk switching.
Gambar 2.13 Koil
2.12 Kontrol PID
Dalam sebuah sistem control kita mengetahui beberapa macam tipe control, diantaranya yaitu control proporsional, control integral dan control derivative.
Masing-masing control memiliki kelebihan pada rise time yang cepat, control integral memiliki keutamaan untuk memperkecil error, dan control derivative memiliki keutamaan untuk memperkecil error atau meredam overshoot/undershoot [16].
16 Tabel 2.1 Pengaruh PID saat waktu naik, overshoot, waktu turun dan kesalahan keadaan tunak.
Loop Tertutup Waktu naik Overshoot Waktu turun Kesalahan keadaan tunak
Proportional (Kp) Menurun Meningkat Perubahan
Kecil Menurun
Integral (Ki) Menurun Meningkat Meningkat Hilang
Derivative (Kd) Perubahan
Kecil Menurun Menurun Perubahan Kecil
