PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR BRUSHLESS DIRECT CURRENT (MOTOR BLDC)

(1)

PENGENDALIAN KECEPATAN

MOTOR BRUSHLESS DIRECT CURRENT

(MOTOR BLDC)

LAPORAN TUGAS AKHIR

OLEH :

VINCENTIUS ANDHIKA P. R 03.50.0016

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan Tugas Akhir dengan judul : “ PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR BRUSHLESS DIRECT CURRENT (MOTOR BLDC ” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar sarjana

Teknik Elektro pada program studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri

Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal …. Juli 2011.

Semarang, Juli 2011

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. NPP: 058.1.1992.110

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknologi Industri

(3)

ABSTRAK

Motor Brushless Direct Current( BLDC) adalah salah satu jenis motor

yang cepat populer. BLDC motor digunakan di dunia industri seperti Permobilan,

Atmosphere, Konsumen, Otomasi Medis, Industri dan Peralatan Instrumentasi.

Sesuai dengan namanya, BLDC motor tidak menggunakan sikat atau Brush untuk

pergantian medan magnet(komutasi), tetapi dilakukan secara elektronis

commutated. Motor BLDC mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul

“PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR BRUSHLESS DIRECT CURRENT (MOTOR BLDC)” dapat terselesaikan dengan baik.

Laporan Tugas Akhir ini disusun dan diajukan untuk memenuhi

sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada

Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik

Soegijapranata Semarang.

Dalam pelaksanaan Tugas Akhir sampai tersusunnya laporan ini, penulis

telah mendapat banyak bantuan dan dukungan baik moril maupun materiil dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih dan

penghargaan sebesar – besarnya kepada :

1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu setia menjaga serta selalu memberi jalan

keluar ketika anak-Mu ini mengalami kesusahan, karena ku tahu kasihMu

selalu ada buatku, thnx GOD.

2. Mami dan papi ku yang tersayang serta adik – adikku tersayang.yang telah

mendukungku dan mendoakanku setiap saat. I Luv U all.

3. Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi

Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

4. Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT, selaku Dosen Pembimbing mata kuliah

(5)

5. Buat dosen-dosen Elektro yang turut serta membantu, terutama pak Leo,

buat semangat dalam mengerjakan TA ini sehingga bisa mengejar wisuda

dibulan Agustus.

6. Mas Agung yang selalu mengajari dan membimbing dalam pembuatan

Tugas Akhir ini.

7. Mas Achmad yang juga dísela-sela kesibukannya turut mengajari tentang

dasar-dasar kadang aku lupa, thnx ya mas.

8. Buat pacarku tersayang Ina, akhirnya sesuai target kita berdua bahwa

tahun ini kita bisa menyelesaikan studi bersama-sama, trimakasih buat rasa

sayang mu yang tak pernah surut buatku, serta trimakasih buat doa serta

semangat yang selalu ada buatku dalam pembuatan Tugas Akhir ini, thnx

ya sayang. I Luv U always…..

9. Buat cik Ika (mueng & meme) dan tante, makasih buat semua bantuannya,

support serta doa-doanya, makasih juga buat rumah terindah yang boleh

aku tempati selama ini.

10.Buat Catur, Albert yang sudah membantu melilit motor, thnx buat

bantuannya, buat Galang yang selalu mengajari diriku dalam mengerjakan

TA ini, buat temen seangkatan Avid, Hohok, Yongsenk, Wisnu, akhirnya

kita bisa wisuda bersama, akan ku nantikan waktu-waktu berkumpul

bersama, buat Tedy thnx buat supportnya. Tak lupa juga buat Aji, Aswin,

Ucup yang capek-capek juga mengerjakan TA, akhirnya kita bisa wisuda

juga. Buat Robert yang akhirnya juga bisa mengejar wisuda bareng-bareng

(6)

11.Buat teman - teman yang seneng main di Lab Ryan, Afif, Cisu, Mbahe,

Andika “The Rock”, Nying2, serta teman - teman dan semua pihak yang

tidak bisa disebutin satu persatu TERIMA KASIH smuanya.

12.Buat CV 3 Sahabat, semoga sukses dalam perjuangan dikemudian hari ya,

selalu lah ingat jaman-jaman deposit mepet kita selalu berbagi jualan

pulsa, perjuangan ini tak akan aku lupakan.

Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu

penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir

kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan

manfaat bagi rekan – rekan mahasiwa dan semua orang.

Semarang, Juli 2011

(7)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

ABSTRAK ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vii

1.5. Metodologi Penelitian ... 2

1.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II ... 5

DASAR TEORI ... 5

2.1. Buck Konverter ... 5

2.2. MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor FET ) ... 6

2.3. Pembentuk Gelombang Segitiga ... 9

2.4. Opto Coupler TLP 250 ... 10

2.5. Penguat Operasi (Op- Amp) ... 11

2.5.1. Op Amp sebagai Penguat Membalik ( Inverting ) ... 11

(8)

BAB III ... 15

PERANCANGAN DC – DC KONVERTER SEBAGAI SUMBER TEGANGAN MOTOR BLDC ... 15

3.1. Chopper Step Down atau DC-DC Converter tipe buck... 19

3.1.1. Chopper Step Down dengan Beban RL ... 21

3.2. PWM ( Pulse Width Modulation ) ... 25

3.3. Pembangkit Gelombang Segitiga ... 27

3.4. Rangkaian dc offset ... 28

3.5. Rangkaian Penguat Segitiga ... 28

3.6. Rangkaian driver ... 29

3.7. Hall Effect Sensor ... 31

BAB IV ... 35

ANALISA ... 35

4.1. Realisasi Motor BLDC ... 35

4.1.1. Blok diagram Pengendalian Kecepatan Motor BLDC ... 36

4.2. Hasil pengukuran ... 36

4.2.1. Pengujian pembangkit gelombang segitiga ... 36

4.2.2. Pengujian rangkaian dc offset gelombang segitiga ... 38

4.2.3. Pengujian rangkaian penguat gelombang segitiga ... 39

4.2.4. Pengujian PWM ... 40

4.2.5. Hasil Analisa PWM dengan R dan L tetap ... 41

4.2.6. Kontruksi Motor BLDC ... 46

(9)

KESIMPULAN dan SARAN ... 49

5.1. Kesimpulan ... 49

5.2. Saran ... 49

DAFTAR PUSTAKA ... 50

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gb-2.1. Rangkaian Buck converter ... 5

Gb-2.2 Rangkaian Ekivalen untuk Transfer Energi Buck Konverter ... 6

Gb-2.3 MOSFET tipe deplesi kanal n ... 8

Gb-2.4 MOSFET tipe deplesi kanal p ... 8

Gb-2.5 MOSFET tipe enhancement kanal n ... 9

Gb-2.6 MOSFET tipe enhancement kanal p ... 9

Gb-2.7Rangkaian pembangkit Gelombang segitiga. ... 10

Gb-2.8. Kontruksi Opto Coupler TLP 250 ... 11

Gb-2.9 Penguat Membalik (Inverting) ... 12

Gb-2.10 Op Amp sebagai Komparator ... 13

Gb-3.1 Topologi Dc – Dc converter tipe buck ... 16

Gb-3.2 Diagram blok DC - DC converter tipe buck ... 17

Gb-3.3 Hasil simulasi tegangan keluaran dc-dc converter tipe buck ... 17

Gb-3.4 Chopper step down dengan beban resitif ... 20

Gb-3.5 Chopper dengan beban RL (a) rangkaian ekivalen ... 23

(b) bentuk gelombang ... 23

Gb-3.6 Rangkaian Penghasil Pulsa PWM ... 25

Gb-3.7Pulse Width Modulation ... 26

Gb-3.8 Pembangkit gelombang segitiga ... 27

(11)

Gb-3.10. Rangkaian dc offset ... 28

Gb-3.11. Penguat Gelombang Segitiga ... 29

Gb-3.12. Optocoupler TLP 250 ... 29

Gb-3.13. Rangkaian driver ... 30

Gb-3.14. Hall Effect Sensor ... 31

Gb-3.15. Hall Effect SensorAH276Q ... 33

Gb-3.16. Diagram block AH276Q ... 34

Gb-3.17. Aplikasi AH276Q dalam rangkaian fan BLDC ... 34

Gb-4.1 Realisasi Motor BLDC Tampak Depan ... 35

Gb-4.2 Realisasi Motor BLDC Tampak Samping ... 36

Gb-4.3. Diagram Blok Rangkaian Motor BLDC ... 36

Gb-4.4. Pengukuran gelombang segitiga XR-2206 ... 37

Gb-4.5. dc offset gelombang segitiga ... 39

Gb-4.6. Penguatan gelombang segitiga ... 40

Gb-4.7. Sinyal PWM ... 41

Gb-4.8. keluaran gelombang PWM dengan Duty Cycle 93,5% ... 42

Gb-4.10 keluaran gelombang PWM dengan Duty Cycle 84,83% ... 43

Gb-4.13. keluaran gelombang PWM dengan Duty Cycle 55,73 % ... 46

Gb-4.14 keluaran gelombang PWM dengan Duty Cycle 46,34 % ... 46

(12)

Gb-4.16 keluaran gelombang PWM dengan Duty Cycle 15,32 % ... 48

Gb-4.17 Kontruksi Motor BLDC yang ada dipasaran ... 49