PEMODELAN DAN SIMULASI PENGARUH FREKUENSI PULSE WIDTH MODULATION (PWM) TERHADAP KECEPATAN MOTOR DC. Program Studi Teknik Elektro

(1)

i

PEMODELAN DAN SIMULASI PENGARUH FREKUENSI

PULSE WIDTH MODULATION (PWM) TERHADAP

KECEPATAN MOTOR DC

Tugas Akhir

Untuk memperoleh sebagian persyaratan Untuk mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Elektro

DISUSUN OLEH :

DODY WALUYO JATI

E11.2004.00106

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIAN NUSWANTORO

SEMARANG

(2)

ii

(3)

iii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Dody Waluyo Jati NIM : E11.2004.00106 Juruan : Teknik Elektro S1

Judul Skripsi : Pemodelan Dan Simulasi Pengaruh Frekuensi Pulse Width Modulation (PWM) terhadap Kecepatan Motor DC

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi berdasarkan hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari penulis sendiri, baik untuk naskah laporan maupun kegiatan yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini. Jika terdapat karya orang lain, penulis akan mencantumkan sumber secara jelas.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila dikemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidak benaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi lain sesuai dengan norma yang berlaku diperguruan tinggi ini.Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak manapun.

Semarang, 25 Juli 2014 Yang membuat pernyataan,

(4)

iv

ABSTRAK

Motor DC adalah motor yang digerakkan dengan arus searah (DC). Dalam pengaturan arah putaran menggunakan pengendali (controller). Dalam penelitian ini diuraikan bagaimana mengendalikan motor dengan PWM (Pulse Width Modulation), yang dilakukan dengan pendekatan pemodelan dan simulasi. PWM dalam penelitian ini dibangun dari blok pada simulink Matlab. Dengan menggunakan frekuensi yang berbeda menghasilkan amplitude dan pencapaian waktu yang berbeda pula. Dalam penelitian ini penulis memasukan frekuensi 1000Hz – 5000Hz untuk melihat pengaruh frekunsi pwm terhadap motor dc. Penggunaan nilai frekuensi yang berbeda pada simulasi PWM Motor DC menghasilkan selisih kecepatan dan waktu tidak signifikan karena hanya sedikit selisihnya.

(5)

v ABSTRAK

DC motor is a motor that is driven by direct current (DC). In setting the direction of rotation using the controller. In this study described how to control the motor with PWM (Pulse Width Modulation), which is performed by modeling and simulation approach. The PWM in this study was built from blocks in Matlab Simulink. By using different frequencies produce amplitude and the achievement of different times. In this study the authors include frequency of 25Hz - 150Hz to see the effect on the frequency of pwm dc motor. The use of different frequency values in the simulation of PWM DC motor generates speed and the time difference is not significant because only a little difference.

(6)

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan atas berkat, rahmat, dan penyertaannya-Nya, penyusunan skripsi yang berjudul “PEMODELAN DAN SIMULASI PENGARUH FREKUENSI PULSE WIDTH MODULATION (PWM) TERHADAP KECEPATAN MOTOR DC”dapat diselesaikan dengan baik.

Penulis menyadari bahwa dalam proses penulisan skripsi ini banyak mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai pihak sehingga kendala-kendala yang dihadapi tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada :

1. Bapak Dr. Ir. Edi Noersasongko, M.Kom, selaku Rektor Universitas Dian Nuswantoro Semarang

2. Bapak Dr. Eng. Yuliman, Dekan Fakultas Teknik Universitas Dian Nuswantoro Semarang

3. Ibu Dr. Ir Dian RetnoSawitri, MT,selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro S1 Universtas Dian Nuswantoro yang telah memberikan dorongan dan semangat untuk segera menyelesaikan penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Wisnu Adi.P, ST, M.Eng selaku dosen pembimbing

5. Bapak dan Ibu Dosen serta Staf di Fakultas Teknik yang telah memberi bekal ilmu pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dan menyelesaikan penulisan skripsi ini.

(7)

vii

7. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu yang telah membantu dalam penyelesaian penulisan skripsi ini.

Akhirnya, dengan segala kerendahan hati penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan-kekurangan, sehingga penulis mengharapkan adanya saran dan kritikyang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.

Semarang, 25 Juli 2014

(8)

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

SURAT KETERANGAN KEASLIAN SKRIPSI ... iii

ABSTRACT ... iv

KATA PENGANTAR ... v

DAFTAR ISI ... vii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Rumusan Masalahan ... 2 1.3 Tujuan penelitian ... 2 1.4 Batasan masalah ... 2 1.5 Metodologi penelitian ... 3 1.6 Manfaat penelitian ... 3 1.7 Sistematika penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI 1.1 Motor DC……… …. ... 6

1.2 Pulse Width Modulation (PWM) ... 8 BAB III PERANCANGAN MODEL SIMULASI

(9)

ix

3.1 Pemodelan Sistem ... 12

3.2 Pembuatan subsistem motor dc ... 18

3.3 Pembuatan model PWM sederhana ... 18

3.4 Pembuataan model PWM dengan motor dc ... 20

3.5 Simulasi dengan frekuensi pada model PWM dengan motor dc... 22

BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI 4.1 Simulasi Masukan Frekuensi 25 Hz ... 23

4.2 Simulasi Masukan Frekuensi 50 Hz ... 25

4.3 Simulasi Masukan Frekuensi 75 Hz ... 27

4.4 Simulasi Masukan Frekuensi 100 HZ ... 29

BAB IV 5.1. Kesimpulan ... 36

5.2. Saran ... 36

(10)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Motor DC banyak digunakan di berbagai bidang mulai dari peralatan industri sampai rumah tangga. Perkembangan teknologi elektronik memungkinkan dibuat perangkat kontrol dengan sederhana akan tetapi memiliki kemampuan dalam mengatur kecepatan motor DC dan keandalan serta efisiensi daya yang tinggi.

Aplikas pengaturan kecapan motor dc pada indusri adalah untuk mengatur kecepatan conveyor. Dimana kecepatan pada conveyor diatur supaya setabil apabila diberi beban yang dinamis. Namun perlu diperhatikan evesiensi daya dan perangkat-perangkat elektronika yang bisa meminimalisasi cost dalam pengendalian motor. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dibuatlah sistem kendali kecepatan motor DC berbasis PWM. Dimana efisiensi daya dapat ditingkatkan karena tidak ada daya ke pembungan transistor.

Keuntungan pengontrolan dengan PWM sebagai teknik pengendali dibandingkan dengan jenis-jenis lainya adalah rangkaian yang sederhana selain itu penggunaan PWM dapat mengurangi rugi-rugi daya. Proses pembangkitan sinyal PWM menjadi salah satu faktor penentu unjuk kerja sistem secara keseluruhan.

Selama ini pengendalian inverter PWM secara digital dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler atau DSP (Digital Signal Processing). Tuntutan akan kecepatan operasi dan unjuk kerja pengendali yang handal mendorong untuk mengimplementasikan sinyal PWM dalam bentuk rangkian logika perangkat keras (hardware logic). Operasi dalam bentuk perangkat keras ini mempunyai kecepatan lebih tinggi dibanding operasi yang dilakukan secara perangkat lunak oleh mikrokontroler, karena operasi dengan perangkat lunak membutuhkan waktu untuk menerjemahkan perintah-perintah pemrograman. Selain itu lebar data yang dapat diproses juga terbatas oleh kemampuan mikrokontroler.

(11)

2

Pengaturan lebar pulsa modulasi atau PWM merupakan salah satu teknik yang ampuh yang digunakan dalam sistem kendali (control system ) saat ini. Pengaturan lebar modulasi dipergunakan di berbagai bidang yang sangat luas, salah satu diantaranya adalah: speed control (kendali kecepatan), power control (kendali sistem tenaga), measurement and communication (pengukuran atau instrumentasi dan telekomunikasi).

Modulasi lebar pulas (PWM) dicapai/diperoleh dengan bantuan sebuah gelombang kotak yang mana siklus kerja ( duty cycle ) gelombang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan sebuah tegangan keluaran yang bervariasi yang merupakan nilai rata-rata dari gelombang tersebut.

1.2 Perumusan masalah

Bagaimana pengaruh frekuensi PWM terhadap kecepatan motor DC tanpa menggunakan hardware.

1.3 Tujuan penelitian

Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah mempelajari pengaruh frekuensi pwm berbasis fungsi transfer yang diaplikasikan terhadap kecepatan motor dc yang mampu mencapai kecepatan putaran sesuai dengan setting point (SP) yang diberkan.

1.4 Pembatasan masalah

1. Menggunakan program simulink matlab 2. Motor dc yang telah di tentukan

3. Penggunaan PWM pada rangkaian open loop dengan mengubah frekunsi PWM.

(12)

3

Penelitianyangdilakukan pada skripsi inimelaluipembuatanmodeldan simulasi,sertaanalisishasildarisimulasi.

1.6 Manfaat Penelitian

Penulis dalam hal ini membagi manfaat dari penulisan skripsi menjadi 3 bagian, yaitu:

1.6.1 Bagi Mahasiswa

a. Penyelenggara progam ini merupakan kegiatan ilmiah guna mempersiapkan mahasiswa menjadi kreatif, inovatif, serta produktif. Sehingga diharapkan dapat dihasilkan produk yang menjadi landasan, selanjtnya mahasiswa untuk berkarya kreatif setelah lulus dan berguna di masyarakat.

b. Membentuk mahasiswa yang trampil, propesional dan bertanggung jawab terhadap perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi serta dapat mengaplikasikan teori yang telah didapat di bangku perkuliahan.

1.6.2 Bagi instansi(Universitas Dian Nuswantoro)

a. Di harapkan penelitian ini dapat bermanfaat dan memberikan sumbangan pikiran bagi universitas

b. Penelitian ini semoga dapat bermanfaat untuk penelitian selanjutnya dalam

c. Segmen yang berbeda.

d. Diharapkan dapat bermanfaat buat mahasiswa lain sebagai bahan referensi

e. Dalam mengambil Tugas Akhir selanjutnya.

(13)

4

a. Membantu bagi para penguna yang ingin mengatur putaran posisi motor DC untuk membantu menyelesaikan kegiatan sehari hari b. Menumbuhkembangkan jiwa peneliti bagi masyarakat umum

terhadap berbagi berbagai macam perkembangan teknologi elektronika.

1.7Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan skripsi ini diantaranya adalah : BAB I : PENDAHULUAN

Berisi tentang penyusunan makalah mulai dari latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penulisan skripsi, dan sistematika penulisan skripsi.

BAB II : LANDASAN TEORI

Menjelaskan mengenai landasan teori yang digunakan dalam simulasi Model Motor DC PWM.

BAB III : PERANCANGAN MODEL SIMULASI

Berisi tentang perancangan dan penjelasan cara kerja rangkaian model Motor DC PWM yang menggunanakan jumlah frekuensi yang bervariasi.

BAB IV : ANALISIS HASIL SIMULASI

Berisi tentang analisa hasil simulasi model Motor DC PWM dengan frekuensi yang berbeda-beda.

(14)

5

Berisi kesimpulan beserta saran mengenai pembuatan Model Motor DC PWM.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Motor DC

Motor DC merupakan motor listrik yang disuplai dari catu daya tegangan searah atau tegangan DC. Motor DC merupakan suatu perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik dari motor ini seringkali digunakan di rumah - rumah pada penggunaan mixer, bor listrik, kipas angin, dll. Sedangkan pada industri, motor listrik digunakan untuk menggerakan kompresor, mengangkat material, dll. Motor listrik dalam dunia industri juga disebut “kuda kerja”, sebab penggunaan beban listriknnya yang cukup besar yaitu sekitar 70% dari penggunaan beban total.

Bagian- bagian motor DC berupa kumparan medan menerima energi listrik dari catu daya untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

(15)

6

Gambar 2.1. Motor DC Sederhana

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

Sebuah motor menghasilkan keluaran berupa tenaga putar atau torque yang dipengaruhi oleh kecepatan motor tersebut, atau yang disebut juga dengan beban motor. Adapun beberapa kategori beban diantaranya: 1. Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran

energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

2. Beban dengan variabel torqueadalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatn operasi. Contoh beban dengan variabel torqueadalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan).Peralatan Energi Listrik : Motor Listrik.

(16)

7

3. Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

2.2 Pulse Width Modulation (PWM)

Pulse Width Modulation(PWM)adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Istilah penting yang berhubungan dengan PWM adalah priode (T) dimana waktu yang dibutuhkan dalam satu silkus, frekuensi(f) adalah banyaknya siklus yang tejadi dalam kurun waktu per detik (Hz) sedangkan duty cycle merupakan perbandingkan antara durasi pulsa ( ) dengan priode (T). Umumnya PWM digunakan dalam industry. Banyak sistem kontrol otomotif menggunakan PWM yang secara efektif mengatur tegangan batrai yang diterapkan pada actuator. Penggunaan PWM yang sederhana dan biaya redah dibandingkan dengan solusi regulator tegangan secara hardware, membuatnya menjadi pilihan menarik untuk mengendalikan actuator. Pada mikrokontroler PWM biasanya diaplikasikan pengendalian kecepatan motor atau pun pengendalian Motor Servo dan jenis motor yang lain. Salah satu jenis motor yang sering digunakan sebagai penggerak adalah motor DC yang secara luas diaplikasika dengan kecepatan yang bervariasi dengan respon yang dinamis dan keadaan setabil. Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi dasar yang tetap, namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar Pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi.Artinya, Sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0% hingga 100%).

Duty cycle adalah perbandingan antara durasi pulsa ( ) dengan priode (T) dari sebuah sinyal, dimana D adalah duty cycle(%).

(17)

8

Gambar 2.2. Sinyal PWM

PWM dalam kontrol motor akan mempengaruhi besarnya tegangan yang diberikan oleh suplai dengan merata-rata tegangan suplai motor. Dimana pada saat Ton motor akan mendapatkan suplai arus atau tegangan

langsung sedangkan pada saat Toff motor tidak mendapatkan suplai

tegangan atau arus. Semakin besar Duty cycle maka semakin lama logika high sehingga motor semakin besar suplai motor. Sehingga jika Duty cycle 100% diberikan pada motor, maka motor akan berputar dengan kecepatan maksikmal. Dari Gambar 2.2 dapat di cari besarnya duty cycle sebagai persamaan (1). Duty cycle = off on on t T T  (2.4)

Gambar 2.3 Sinyal PWM dengan variasi duty cycle

Pada Gambar 2.3 menunjukan sinyal PWM dengan beberapa variasi yaitu PWM dengan siklus 10%, 50% dan 90%. Dari ketiga variasi

(18)

9

sinyal PWM akan menyediakan tiga nilai tegangan yang berbeda pada motor.

Misalkan bila motor diberikan tegangan sumber sebesar 100V dengan sinyal PWM sebesar 50% maka tegangan yang diberikan sebesar pada motor sebesar 50% dari tegangan sumber. Untuk melakukan perhitungan tegangan output motor dengan metode PWM, dimana untuk mendapatkan tegangan yang dihasilkan PWM dapat di cari dengan persamaan (2). Average Voltage = off on on t T T  x Vref (2.5) Dimana Vref adalah tegangan maksimal sumber yang diberikan pada motor.

Average voltage merupakan tegangan rata-rata output yang dihasilkan oleh sinyal PWM.

V+ V0 V+ V0 V+ V0 Average Voltage Average Voltage Average Voltage

Gambar 2.4Average voltagesinyal PWM dengan variasi duty cycle

Sinyal PWM dapat dibangkitkan dengan metode analog, menggunakan rankaian op-amp. Seperti yang telah dijelaskan pada penulis sebelumnya, proses pembangkitan sinyal PWM dilakukan dengan cara membandingkan sinyal sinusoidal dengan sinyal referensi gelomang segitiga yang membentuk sinyal kotak.

(19)

10 +

-Op-amp

Gambar 2.5 PWM analog dengan Op-amp

Gambar 2.6 pembentukan sinyal PWM Sumber : help matlab

Cara kerja dari Gambar 2.5 adalah membandingkan gelombang sinyal gergaji dengan sinyal referensi seperti yang terlihat pada Gambar 2.6. Pada saat nilai tegangan referensi lebih besar dari tegangan carrier (gigi gergaji) maka output comparator akan bernilai high. Namun saat tegangan referensi bernilai lebih kecil dari tegangan carrier, maka output comparator akan bernilai low.

Dalam program Simulink pada Matlab, PWM dapat disimulasikan dengan menggunakan komponen pada Matlab. Selain dengan memanfaatkan library bawaan pada Matlab,PWM dapat di buat dengan komonen yang tersedia di Simulink. Gambar 2.7 menunjukan PWM sederhana dengan menggunakan Simulink

(20)

11

(21)

12

BAB III

PERANCANGAN MODEL SIMULASI

3.1 Pemodelan Sistem

Dalam perencanaan sistem ini akan dibahas tentang kebutuhan-kebutuhan yang harus dipenuhi agar alat ini dapat bekerja sesuai dengan apa yang direncanakan, yaitu melihat pengaruh perubahan frekuensi PWM terhadap kecepatan Motor DC. Yang menjadi permasalahan adalah bagaimana menghubungkan antara PWM dan Motor DC dalam sebuah simulasi, maka dari itu digunakan software MatLab R2010a.Software MatLab dipilih karena mudah dalam memanipulasi struktur matriks dan perhitungan berbagai operasi matriks yang meliputi penjumlahan, pengurangan, perkalian, invers, dan fungsi matriks lainnya. MatLab juga menyediakan fasilitas untuk memplot struktur gambar. Berikut ini akan dijelaskan secara rinci bagaimana proses pembuatan simulink Motor DC, subsistem, dan pengontrol (PWM).

A. Model fisik motor dc

Gambar 3.1 : Model Fisik Motor DC

Motor DC mengubah tenaga listrik menjadi energi mekanik.oleh karena itu, motor ini membutuhkan suplai berupa tegangan listrik agar bisa

(22)

13

bekerja. Bagian- bagian dari motor DC itu sendiri ada dua yaitu stator dan rotor.

- stator adalah bagian yang tidak berputar. di bagian inilah, kumparan medan terjadi.

- rotor adalah bagian yang berputar dan sering disebut sebagai kumparan jangkar.

B. Model matematis

- Torka motor T berbanding lurus dengan arus armatur i dan konstanta Kt

- Medan magnet (emf) berhubungan dengan kecepatan putar

Membangun Model

- Memodelkan integral dari percepatan rotasi dan perubahan arus armature

- Sisipkan model integrator dlm simulink sesuai persamaan matematika

Membangun Model

- Aplikasi Hukum Newton dan Kirchoff dalam sistem motor - Percepatan sudut = 1/J * dua term(1 pos, 1 neg)

(23)

14 C. Pembuatan Simulink Motor DC

Simulink Motor DC adalah simulasi pembuatan rangkaian Motor DC. Adapun proses pembuatannya adalah yang pertama membuka aplikasi MatLab R2010a, gambar seperti di bawah ini:

Gambar 3. 2 : MatLab R2010a

Setelah aplikasi terbuka, selanjutnya klik simulink pada menu toolbar maka akan tampil gambar seperti di bawah ini:

(24)

15

Gambar 3.3 : Simulink Library Browser

Setelah tampil menu library simulink, maka langkah selanjutnya adalah klik new model untuk membuat rangkaian Motor DC. Maka akan tampil gambar seperti berikut:

Gambar 3.4 : New Model

Langakah selanjutnya pada menu new model dibuat rangkaian Motor DC. Masukan In1 didapat dari source library, Sum dan Gain kita ambil dari Math Operations library, sedangkan Transfer function dan Integrator kita dapat dari Continuous library. Pada transfer function Armature kita rubah numerator coefficients dengan huruf K dan ubah denominator coefficients dengan huruf L dan R, sedangkan pada transfer function load kita hanya merubah denominator

(25)

16

coefficients dengan huruf J dan b. Sedangkan keluaran Out1 kita dapat dari sinks library. Seperti ditunjukan pada gambar

Gambar 3.5 : Model Motor DC

Untuk mengetahui rangkaian simulink ada yang salah (error), pada bagan tool bar klik gambar segitiga hitam / RUN. Dari proses RUN akan ditunjukkan letak error pada rangkaian model motor DC sehingga memudahkan penyelesaian secara benar dalam pembuatan rangkaian. Setelah selasai pembuatan kemudian file di simpan dengan format .mdl

(26)

17 3.2 Pembuatan Subsistem Motor DC

Gambar 3.6 : Simulink Library Browser Subsystem

Proses pembuatan Subsistem Motor DC dilakukan dengan cara mencari icon subsistem Motor DC dari simulink library kemudian drag (tarik) ke dalam new model selanjutnya copy file Motor DC yang sebelumnya sudah disimpan lalu paste ke dalam icon subsistem.

3.3 Pembuatan Model PWM Sederhana

Membuat model PWM sederhana sama seperti dengan pembuatan motor Dc dengan mencari icon – icon yang dibutuhkan pada library. Sepeti yang ditunjukan pada Gambar 3.7

(27)

18

Gambar 3.7 Contoh icon pada library

Setelah pengambilan icon-icon yang dibutuhkan, seperti in, sum, repeting sequence, mux, relay, out dan scope. Kemudian semua icon di rangkai satu persatu dengan menarik jalur, sehingga terbentukseperti Gambar 3.8

Gambar 3.8 PWM Sederhana 3.4 Pembuatan model PWM dengan motor dc

(28)

19

Sama seperti dengan motor dc pwm sederhana ini kita masukan kedalam subsystem dengan mengcopy rangkaian dan mempaste didalam subsystem. Setelah itu subsystem motor dc dan subsystem pwm sederhana dirangkai menjadi satu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Model PWM Sederhana dengan Motor Dc

Untuk menjalankan Simulasi pemodelan dari motor DC dengan PWM di atas harus menginputkan nilai dari J, R, K, B, dan L pada command window. Nilai yang akan diinputkan adalah J = 0,2,R = 1,Kw = 1,Kt = 1, B =0.1,L = 0,04, TL = 0.Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10

Gambar 3.10 : Command History

Pada proses selanjutnya yang harus dilakukan adalah memberi inputan frekuensi pada PWM dengan klik dua kali pada icon PWM, jika semua sudah diselesaikan, pada model motor DC dengan PWM di klik tombol segitiga hitam

(29)

20

atau run pada tool bar

Gambar 3.11 Simulasi Run

Setelah berjalan dengan normal dapat dilihat hasil dari kinerja simulasi dari motor DC yang berupa sinyal pulse pada scope.

Gambar 3.12 : Simulasi Sinyal Pulse dari Scope 3.5 Simulasi dengan Frekuensi pada Model PWM Motor DC

(30)

21

PengaturandarimodelMotor DCyangdigunakandilakukanmelalui sebuahblokparameter. Penulis dalam hal ini akan melakukan 5 simulasi PWM sederhana dengan mengubah frequensi.

3.5.1 Simulasi Model PWM Motor DC

Berikut ini akan dijelaskan bagaimana proses mensimulasikan frekuensi pada model PWM Motor DC, yaitu:

- Double klik pada block PWM, akan muncul parameter block - Masukkan nilai frekuensi

- Klik OK

- Klik run dengan tanda segitiga hitam di menu toolbar - Klik scope untuk mengetahui hasilnya

(31)

22 BAB IV

ANALISIS HASIL SIMULASI

Simulasipadaskripsiini dilakukandengancara memasukkan 5 macam frekuensi yaitu 25Hz, 50Hz, 75Hz, 100Hz, 125Hz dan 150Hz dengan menggunakan model PWM Motor DC dengan masukan sinus. Nilai-nilai yang akan dianalisis pada simulasi ini adalah kecepatanputarrotor dan waktu putar serta melihat pengaruh dari frekuensi PWM terhadap Motor DC.

Terdapat lima percobaan yang dilakukan dalam simulasi Model PWM Motor DC pada skripsi ini. Untuk mempermudah proses analisis, pembahasan akan dilakukan secara terpisah untuk setiap percobaan sesuai den gan frekuen sin ya yang kemudian juga akan dilakukan analisisberdasarkan masing – masing masukan frekuensi simulasi.

4.1 Simulasi Masukan Frekuensi25Hz Model PWM Motor DC

Pada simulasi masukan frekuensi 25Hz dengan penggunaan Model PWM Motor DC. Hasil yang didapatkan dari loop adalah seperti gambar 4.1

(32)

23

Gambar 4.2 Rise time motor frekuensi 25Hz

Gambar 4.3Stady state motor frekuensi 25Hz

Dari gambar 4.2hasil simulasi yang menggunakan frekuensi 25Hz dapat dianalisakan kecepatan putar motor saat start dari 0 rpm hingga rise time membutuhkan waktu 1,7s, lalu stedy state pada waktu 2,7s seperti ditunjukkan

(33)

24 pada Gambar 4.3.

4.2 Simulasi Masukan Frekuensi 50Hz Model PWM Motor DC

Pada simulasi masukan frekuensi 50Hz, dengan penggunaan model PWM Motor DC. Hasil yang didapatkan dari loop adalah seperti gambar 4.4

(34)

25

Gambar 4.5Rise time motor frekuensi 50Hz

Dari gambar 4.5hasil simulasi yang menggunakan frekuensi 50Hz dapat dianalisakan kecepatan putar motor saat start dari 0 rpm hingga rise time

(35)

26

membutuhkan waktu 1,7s, lalu stedy state pada waktu 2,8s seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6.

(36)

27

(37)

28

dapat dianalisakan kecepatanputar motor saat start dari 0 rpm hingga rise time membutuhkan waktu 1,5s, lalu stedy state pada waktu 2,6s seperti ditunjukkanpada Gambar 4.9.

Pada simulasi masukan frekuensi 100 Hz, dengan penggunaan model PWM Motor DC. Hasil yang didapatkan dari loop adalah seperti gambar 4.10

(38)

29

Analisa gambar 4.11hasilsimulasi yang menggunakan frekuensi 100Hz dapat dianalisakan kecepatanputar motor saat start dari 0 rpm hingga rise time

(39)

30

membutuhkan waktu 1,6s, lalu stedy state pada waktu 2,6s seperti ditunjukkan pada Gambar 4.12.

(40)

31

Dari gambar 4.14hasil simulasi yang menggunakan frekuensi 125Hz dapat dianalisakan kecepatanputar motor saat start dari 0 rpm hingga rise time membutuhkan waktu 1,5s,lalu stedy state pada waktu 2,6s seperti ditunjukkan

(41)

32 pada Gambar 4.15.

(42)

33

Gambar 4.18 Stady state motor frekuensi 150Hz

Dari gambar 4.14 hasil simulasi yang menggunakan frekuensi 150Hz dapat dianalisakan kecepatanputar motor saat start dari 0 rpm hingga rise time membutuhkan waktu1,4s, lalu stedy state pada waktu 2,5s seperti ditunjukkan pada Gambar 4.18.

Tabel 4.1hasil simulasi pengaruh frekuensi Pwm terhadap

motor

Rise time Stady state

25Hz 1,7s 2,7s

50Hz 1,7s 2,8s

75Hz 1,5s 2,6s

(43)

34

125Hz 1,5s 2,6s

150Hz 1,4s 2,5s

Seperti yang ditunjukkan pada table 4.1 dimana semakin tinggi frekuensi semakin cepat rise time yang dibutuhkan begitu juga dengan steady state yang semakin besar frekuensi waktu stedy state juga lebih cepat

(44)

35

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis pada kegiatan simulasi Model PWM Motor DC menggunakan 6 frekuensi yang berbeda, maka penulis dapat menyimpulkan:

1. Dari keenam simulasi dengan mengubah nilai frekuensi rise time rata – rata 1,5s

2. Dari keenam simulasi dengan mengubah nilai frekuensi waktu untuk stady state rata – rata membutuhkan waktu 2,6s.

3. Dengan menggunakan frekuensi kecepatan motor yang berbeda 25Hz, 50Hz, 75Hz, 100Hz, 125Hz, dan 150Hz menghasilkan kecepatan yang hampir sama.

4. Penggunaan nilai frekuensi yang berbeda pada simulasi PWMMotor DC menghasilkan selisih kecepatan dan waktu tidak signifikan karena hanya sedikit selisihnya.

5.2 Saran

Percobaan dengan Simulasi mengatur kecepatan motor DC dengan PWM dalam memberikan inputan nilai frekuensi lebih baik menggunakan perbandingan nilai yang besar agar lebih detail mengetahui perbedaan nilai kecepatan dan waktu putaran motor DC.

(45)

36 Daftar Pustaka

[1] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta: Gramedia, 1998.

[3] Rudito Prayogo, “PENGATURAN PWM (Pulse Width Modulation) Dengan PLC.”

[4] Wenbo Zhang and Wei Zhan, “Sensitivity Analysis of Motor PWM Control,” IAENG Int. Assoc. Eng. 2008.

[4] J. M. Patel, H. V. Hirvaniya, and M. Rathod, “Simulation and Analysis of Brushless DC Motor Based on Sinusoidal PWM Control,” Int. J. Innov. Res. Electr. Electron. Instrum. CONTROL Eng., vol. 2, no. 3, pp. 1237 – 1238,