1
DESAIN KONTROL KECEPATAN MOTOR DC DENGAN MENGGUNAKAN DC CHOPPER
RAZAK 105 82 253 09
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR 2014
2
ABSTRAK
Razak dan Muhammad Fadhli, 2014. Desain Kontrol Kecepatan Motor DC Dengan Menggunakan DC Chopper.Skripsi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
Pembimbing I Rizal A Duyo, ST.,MT dan Pembimbing II Andi Faharuddin, ST.,MT. Penelitian ini bertujuan untuk : 1) Menganalisa cara mengendalikan Motor DC, 2) Mengetahui besar kecepatan yang dapat dihasilkan oleh Motor DC, 3) Mengetahui nilai PWM. Motor DC merupakan aktuator yang sangat lazim digunakan. Ada berbagai macam alas an mengapa Motor DC sangat popular digunakan. Salah satunya adalah sistem tenaga listrik DC masih umum digunakan pada industri, automobile, dan robotika. Dan meskipun tidak ada sumber tenaga listrik DC, rangkaian penyearah dan Chopper dapat digunakan untuk menghasilkan sumber listrik DC yang diinginkan. Motor DC juga digunakan karena kebutuhan akan variasi kecepatan Motor yang lebar.
Kata kunci : Motor DC, Chopper, PWM.
3
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, karena rahmat dan hidayah-Nyalah sehingga penulis dapat menyusun skripsi ini, dapat kami selesaikan dengan baik.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan akademik yang harus ditempuh dalam rangka menyelesaikan Program Studi pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar. Adapun judul tugas akhir kami adalah: “DESAIN KONTROL
KECEPATAN MOTOR DC DENGAN MENGGUNAKAN DC
CHOPPER”
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa di dalam penulisan sebagai manusia biasa tidak lepas dari kesalahan dan kekurangan baik itu ditinjau dari segi teknis penulisan maupun dari perhitungan-perhitungan. Oleh karena itu penulis menerima dengan ikhlas dan senang hati segala koreksi serta perbaikan guna penyempurnaan tulisan ini agar kelak dapat bermanfaat.
Skripsi ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, kami mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
1. Bapak Hamzah Al Imran, S.T., M.T. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar.
2. Bapak Umar Katu, S.T., M.T. sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Bapak Rizal A. Duyo, S.T., M.T. selaku pembimbing I yang telah memberikan petunjuk dan bimbingan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
4
4. Bapak Andi Faharuddin, S.T., M.T. selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan kepada penulis, sehingga skripsi ini dapat selesai.
5. Bapak dan ibu dosen serta staf pegawai pada Fakultas Teknik atas segala waktunya telah mendidik dan melayani penulis selama mengikuti proses belajar mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.
6. Ayahanda dan ibunda yang tercinta, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih saying, doa, dan pengorbanannya terutama dalam bentuk materi dalam menyelesaikan kuliah.
7. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik Jurusan Elektro Angkatan 2009 yang dengan keakraban dan persaudaraanya banyak membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dorongan, baik moril maupun materi selama penelitian dan perancangan berlangsung.
Semoga Allah SWT memberikan balasan atas jasa-jasa beliau yang telah membantu dan membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Akhir kata , tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi tambahan ilmu bagi yang membacanya.
Makassar, Mei 2014
penulis
5
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
ABSTRAK ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR SINGKATAN ... ix
BAB 1. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ...1
B. Rumusan Masalah ... 2
C. Batasan Masalah ... 3
D. Tujuan ... 3
E. Manfaat ... 3
F. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Motor DC ... 5
1. Bagian atau komponen utama motor DC ... 5
6
2. Prinsip kerja motor DC ... 7
3. Prinsip dasar cara kerja ... 7
4. Prinsip arah putaran motor ... 10
B. DC Chopper ... 11
C. Konversi daya ... 16
1. Komponen elektronika daya ... 18
2. Diode ... 19
3. Transistor daya... 21
a. Transistor sebagai saklar ... 21
4. Thyristor ... 23
D. Klasifikasi chopper... 34
E. Metode Pulse Width Modulation (PWM)... 26
BAB 111. METODE PENELITIAN A. Lokasi ... 27
B. Data/Parameter ... 27
C. Peralatan ... 27
D. Langkah-langkah penelitian ... 28
E. Diagram blok ... 29
F. Diagram blok system ... 30
G. Flowchart alur penelitian ... 31
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Umum ... 32
B. Realisasi ... 33
C. Data hasil pengujian ... 39
7
BAB V. PENUTUP
A. Kesimpulan ... 42
B. Saran ... 42
DAFTAR PUSTAKA ... 43
LAMPIRAN ... 44
8
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Motor DC ... 5
Gambar 2.2. Commutator ... 6
Gambar 2.3. Motor DC sederhana ... 7
Gambar 2.4. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ... 8
Gambar 2.5. Gambar reaksi garis fluks ... 8
Gambar 2.6. Prinsip kerja Motor DC ... 10
Gambar 2.7. Skema rangkaian PWM ... 11
Gambar 2.8. Cara kerja DC Chopper ... 13
Gambar 2.9. Rangkaian DC Chopper... 14
Gambar 2.10. DC Chopper dengan beban R (kondisi on/of) ... 14
Gambar 2.11. DC Chopper ... 15
Gambar 2.12. Pemanfaatan energi listrik ... 16
Gambar 2.13. Diagram blok converter daya ... 17
Gambar 2.14. Transistor daya ... 18
Gambar 2.15. Thyristor ... 19
Gambar 2.16. Simbol dioda ... 19
Gambar 2.17. Panjar maju dan panjar mundur ... 19
Gambar 2.18. Karakteristik dioda ... 20
Gambar 2.19. Karakteristik output transistor ... 21
9
Gambar 2.20. Transistor sebagai saklar ... 22
Gambar 2.21. Tegangan operasi transistor sebagai saklar ... 22
Gambar 2.22. Garis beban transistor ... 23
Gambar 2.23. Bentuk fisik dan simbol thyristor ... 24
Gambar 2.24. Pulse Width Modulation ... 26
Gambar 2.25. Diagram blok converter DC-DC (Chopper) ... 29
Gambar 2.26. Diagram blok sistem ... 30
Gambar 2.27. Flowchart alur penelitian ... 31
Gambar 2.28. Alat kontrol kecepatan Motor DC menggunakan Chopper 34 Gambar 2.29. Rangkaian kontrol ... 38
Gambar 2.30. Grafik kecepatan motor dengan frekwensi PWM ... 39
Gambar 2.31. Grafik kecepatan motor dengan input tegangan ... 40
Gambar 2.32. Pengujian alat sebelum dirancang ... 45
Gambar 2.33. Rangkaian control kecepatan motor DC menggunakan Chopper 45
Gambar 2.34. Pengujian alat tampilan dari dalam 46
Gambar 2.35. Pejuan alat tampilan dari luar 46
Gambar 2.36. Tampilan nilai PWM pada LCD 47
Gambar 2.37. Modul PWM 47
Gambar 2.38. Mosfet 48
Gambar 2.39. Dioda 48
Gambar 2.40. DC Power supplay 49
10
Gambar 2.41. Regulator 49
11
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Alat/bahan yang digunakan ... 27 Tabel 2. Pengukuran kecepatan motor ... 39 Tabel 3. Pengukuran kecepatan motor ... 40
12
DAFTAR SINGKATAN
DC : Direct Current
AC : Alternating Current
PWM : Pulse Width Modulation IRF : Internal Rear Focus
MOSFET : Metal Okxide Field effect Transistor SCR : Silicon Controlled Rectifier LCD : Liquid Cristal Display IC : Integrated Circuit
BJT : Bipolar Junction Transistor Diac : Dioda Alternating Current PNP : Positive negative positive NPN : Negative positive negative LED : Light Emitting Diode PLN : Perusahaan Listrik Negara
13
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Motor DC merupakan aktuator yang sangat lazim digunakan. Ada berbagai macam alasan mengapa motor DC sangat populer digunakan.
Salah satunya adalah sistem tenaga listrik DC masih umum digunakan pada industri, automobile, dan robotika. Dan meskipun tidak ada sumber tenaga listrik DC, rangkaian penyearah dan chopper dapat digunakan untuk menghasilkan sumber listrik DC yang diinginkan. Motor DC juga digunakan karena kebutuhan akan variasi kecepatan motor yang lebar.
Dalam dunia industri, pengendalian posisi dan kecepatan motor DC sangat penting.
Banyaknya aplikasi industri, diperlukan untuk mengubah sumber tegangan DC tetap menjadi sumber tegangan DC yang bersifat variable.
DC chopper mengubah secara langsung dari DC ke DC dan hal ini biasanya disebut converter DC ke DC. Chopper secara luas digunakan untuk control motor traksi pada automobile elektris, mobil trolly, kapal pengangkut, truk forklift, dan pekerja tambang. Chopper manghasilkan kecepatan yang baik dan efesiensi yang tinggi dan respon dinamik yang cepat. Selain itu dapat pula digunakan untuk pengereman regeneratif pada motor-motor DC untuk mengembalikan energi pada sumber, dan hal ini menghasilkan adanya penghematan energi untuk sistem transportasi dengan adanya pemberhentian yang sering dilakukan. Chopper digunakan pada regulator DC dan juga digunakan pada penghubung dengan induktor untuk membangkitkan sumber arus DC, terutama untuk pembalik sumber arus.
14
Karakteristik motor DC yang mempunyai torsi start yang tinggi menjadikan motor jenis ini banyak digunakan dalam berbagai industri terutama untuk traksi. Namun perubahan beban motor dapat menurunkan kecepatan sudut yang besar sehingga pengendalian kecepatan sudut motor DC memiliki peran yang sangat penting dalam penggunaannya.
Pengendalian kecepatan motor yang biasa digunakan adalah dengan DC Chopper. Di sisi lain, metode DC Chopper memiliki masalah dalam hal ripple arus yang ditimbulkan oleh DC Chopper itu sendiri. Untuk mengatasi masalah ripple ini digunakan sistem dengan frekuensi tinggi Sehingga sistem DC Chopper menggunakan Thyristor jenis mosfet yang mampu melakukan switching pada frekuensi tinggi. Dengan frekuensi tinggi, ripple yang ditimbulkan akan semakin kecil, sementara switching mosfet dilakukan oleh PWM, dengan mengatur frekuensi PWM maka bisa diperoleh frekuensi switching mosfet.
Dengan metode tersebut maka penulis tertarik untuk “Mendesain kontrol kecepatan motor DC dengan menggunakan DC Chopper”.
B. Rumusan Masalah
Sesuai dengan uraian diatas, perancangan ini berfokus pada masalah berikut :
- Bagaimana merealisasikan DC Chopper pada pengontrolan.
- Bagaimana performa dan hasil pengujian terhadap sistem yang didesain.
15
C. Batasan Masalah
Agar permasalahan tidak terlalu luas, maka penulis membatasi hanya pada hal-hal berikut :
- Metode kendali kecepatan motor DC dengan menggunakan DC Chopper.
- Menggunakan sinyal Pulse Width Modulation (PWM) sebagai pengatur kecepatan motor DC.
- Menggunakan motor DC 12 V, 0,8 A, 10 W
D. Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam perancangan kontrol motor DC dengan menggunakan kontrol DC Chopper ini adalah sebagai berikut :
- Merealisasi/merancang kontrol motor DC menggunakan sinyal Pulse Widht Modulation (PWM) sebagai pengatur kecepatan motor DC.
- Mendapatkan hasil dari pengujian perancangan kontrol motor DC dengan menggunakan kontrol DC Chopper.
E. Manfaat
- Memberikan pengetahuan yang lebih luas mengenai kontol motor DC Chopper dan mempermudah dalam hal ini menghasilkan sumber listrik DC yang di inginkan.
- Motor DC sebagai penggerak untuk kendaraan/mobil listrik.
- Dapat dijadikan sebagai bahan pembelajaran dalam perkuliahan dalam hal pengendalian kecepatan motor arus searah atau motor DC.
16
F. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
Bab I. Pendahuluan, berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisan.
Bab II. Tinjauan Pustaka, berisi tentang pembahasan atau teori tentang perancangan kontrol kecepatan motor DC dengan menggunakan kontrol DC Chopper.
Bab III. Metode Penelitian, berisi tentang tahap pengumpulan data, tahap perancangan alat yang akan dibuat, blok diagram, alat, dan bahan.
Bab IV. Hasil dan Pembahasan, pada bab ini akan dibahas tentang tujuan pengujian, alat yang digunakan, metode pengukuran, hasil pengukuran dan analisa.
Bab V. Penutup, Berisikan kesimpulan dari keseluruhan pembahasan dan saran – saran sehubungan dengan pengembangan dalam tulisan ini.
17
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA A. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).
Motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC memiliki 3 bagian atau komponen utama untuk dapat berputar sebagai berikut.
Gambar 2.1 : Motor DC
1. Bagian atau komponen utama motor DC a. Kutub medan
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan, kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi ruang terbuka diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.
18
b. Current elektromagnet atau dinamo
Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi.
c. Commutator
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.
Kegunaannya adalah untuk transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.
Gambar 2.2 : Commutator
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur :
Tegangan dinamo - meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
Arus medan - menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
19
2. Prinsip kerja motor DC
Motor DC memerlukan supply tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Bagian utama motor DC adalah rotor dan stator dimana kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.
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.
Gambar 2.3 : Motor DC Sederhana
3. Prinsip dasar cara kerja
Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor dapat dilihat pada gambar berikut.
20
Gambar 2.4 : Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar diatas menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U. Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada konduktor tersebut.
Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub utara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub.
Gambar 2.5 : Gambar reaksi garis fluks
21
Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B. Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor. Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.
Jika kawat yang membawa arus di bengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan.
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan
22
magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.6 : Prinsip kerja motor DC
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.
4. Prinsip arah putaran motor
Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah Flamming tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang besarnya sama dengan F.
Prinsip motor aliran arus di dalam penghantar yang berada di dalam pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya
23
gaya pada penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.
B. DC Chopper
Sesuai dengan kata aslinya, Chopper dalam bahasa indonesia mempunyai arti “pemotong”. Bila diartikan secara kamus DC Chopper dapat diartikan sebagai “pemotong arus searah”. Dan arti DC Chopper sebenarnya tidak begitu jauh dari pengertiannya sebagai pemotong arus searah.
Variabel yang diubah besarnya oleh DC Chopper adalah tegangan DC yang keluar dari penyearah gelombang penuh dan juga arus yang lewat pada saklar, dimana saklar disini adalah sebuah transistor. Bila besarnya Va
berubah maka besarnya ia juga akan berubah. Untuk mengubah Vo melalui DC Chopper dapat dilakukan dengan mengubah lamanya on atau off dari komponen Chopper.
Hal ini dapat dilakukan dengan cara : constan frequency operation.
Frekuensi f (periode T) dijaga konstan dan lamanya on dari t1 dibuat bervariasi. Ini dikenal dengan pengaturan lebar pulsa atau PWM.
Gambar 2.7 : Skema rangkaian PWM
24
Motor arus searah merupakan jenis motor yang sering digunakan dalam berbagai sistem penggerak karena jenis motor ini relatif mudah untuk dikendalikan. Salah satu cara pengendalian kecepatan motor arus searah yang sering digunakan adalah dc chopper. Pengendalian dilakukan untuk mengatur tegangan terminal yang mencat motor. Hubungan antara kecepatan motor dengan tegangan terminal adalah berbanding lurus, sehingga semakin kecil tegangan maka kecepatan motor akan menurun. Hal ini juga didukung dengan adanya kemajuan teknologi semikonduktor yang memungkinkan penggunaan panyaklaran dc chopper dengan frekuensi tinggi. Dari referensi [ Ridho,2014]. Pengendalian kecepatan motor arus searah (N) dapat dirumuskan dengan persamaan dibawah ini:
N = VTM - Ia . Ra / KФ ( rpm ) Dengan :
VTM : tegangan terminal Ia : arus jangkar motor
Ra : hambatan jangkar motor
K : konstanta motor
Ф : fluks magnet yang terbentuk pada motor.
Dalam kasus pengendalian kecepatan putar motor arus searah, tegangan terminal motor VTM adalah variable yang diatur untuk mendapatkan kecepatan putar motor yang dikehendaki. Pengaturan dengan teknik dc chopper, sehingga didapatkan rumusan:
N = Ton/ T . VTM – Ia . Ra / KФ ( rpm )
25
Dari persamaan di atas tegangan terminal motor diatur menggunakan dc chopper. Besarnya tegangan terminal dapat ditentukan dengan mengatur waktu penyalaan Ton. Jika nilai Ton semakin besar maka tegangan terminal rata-rata juga akan semakin besar begitu juga sebaliknya.
Jika waktu penyalaan Ton semakin kecil maka tegangan terminal rata-rata juga akan semakin mengecil. Gambar berikut menunjukkan cara kerja dc chopper.
Gambar 2.8 : Cara kerja DC Chopper Keterangan :
Vs : Tegangan sumber
Ve : Tegangan gate
Vo : Tegangan keluaran dc chopper.
ton : waktu hidup toff : waktu mati
26
Gambar 2.9 : Rangkaian DC Chopper .
Komponen Chopper dapat diimplementasikan dengan menggunakan : 1. Power transistor
2. Power Mosfet 3. GTO
4. Komutasi paksa Thryristor
Gambar 2.10 : DC Chopper dengan beban R (kondisi on dan off)
27
Keterangan :
Vs : Tegengan keluaran rectifier R0 : Beban resistif
Va : Tegangan pada R0 Dm : Dioda freewheel
Blok rangkaian daya menggunakan DC Chopper memungkinkan fungsi pengaturan tegangan terminal motor DC dapat terlaksana. DC Chopper berfungsi mengubah tegangan DC masukan yang bersifat tetap menjadi tegangan DC keluaran yang bersifat variabel dimana besar tegangan keluaran tergantung pada kondisi on-off (duty cycle) sinyal pemicuan pada rangkaian kendali.
DC Chopper merupakan suatu peralatan pengkonversi daya yang mengubah tegangan DC tetap menjadi tegangan DC variabel dengan magnitudo keluaran lebih kecil atau mendekati magnitudo masukannya dan memiliki polaritas tegangan keluaran sesuai dengan polaritas tegangan masukan. Referensi [Kusuma,2011].
Gambar 2.11 : DC Chopper
28
C. Konversi Daya
Ada empat tipe konversi daya atau ada empat jenis pemanfaatan energi yang berbeda-beda Gambar 2.12 Pertama dari listrik PLN 220 V melalui penyearah yang mengubah listrik AC menjadi listrik DC yang dibebani motor DC. Kedua mobil dengan sumber akumulator 12 V dengan inverter yang mengubah listrik DC menjadi listrik AC dihasilkan tegangan AC 220 V dibebani PC. Ketiga dari sumber PLN 220 V dengan AC konverter diubah tegangannya menjadi 180 V untuk menyalakan lampu.
Keempat dari sumber akumulator truk 24 V dengan DC konverter diubah tegangan 12 V untuk pesawat CB transmitter.
Gambar 2.12 : Pemanfaatan energi listrik
Pada Gambar 2,12 dijelaskan ada empat konverter daya yang terbagi dalam empat kuadran.
1. Kuadran 1 disebut penyearah fungsinya menyearahkan listrik arus bolak-balik menjadi listrik arus searah. Energi mengalir dari sistem listrik AC satu arah ke sistem DC.
Contoh: Listrik AC 220 V/50 Hz diturunkan melewati trafo menjadi 12V AC dan kemudian disearahkan oleh diode menjadi tegangan DC 12V.
29
2. Kuadran 2 disebut DC Chopper atau dikenal juga dengan istilah DC- DC konverter. Listrik arus searah diubah dalam menjadi arus searah dengan besaran yang berbeda.
Contoh: Listrik DC 15V dengan komponen elektronika diubah menjadi
listrik DC 5V.
3. Kuadran 3 disebut inverter yaitu mengubah listrik arus searah menjadi listrik arus bolak-balik pada tegangan dan frekuensi yang dapat diatur.
Contoh: Listrik DC 12 V dari akumulator dengan perangkat inverter diubah menjadi listrik tegangan AC 220V, frekuensi 50 Hz.
4. Kuadran 4 disebut AC-AC konverter yaitu mengubah energi listrik arus bolak-balik dengan tegangan dan frekuensi tertentu menjadi arus bolak-balik dengan tegangan dan frekuensi yang lain. Ada dua jenis konverter AC, yaitu pengatur tegangan AC (tegangan berubah, frekuensi konstan) dan cycloconverter (tegangan dan frekuensi dapat diatur).
Contoh: tegangan AC 220 V dan frekuensi 50 Hz menjadi tegangan AC
110 V dan frekuensi yang baru 100 Hz.
Rancangan konverter daya paling sedikit mengandung lima elemen gambar 2, yaitu (1) sumber energi, (2) komponen daya, (3) piranti pengaman monitoring, (4) sistem kontrol loop tertutup, dan (5) beban.
Gambar 2.13 : Diagram blok konverter daya
30
1. Komponen elektronika daya
Bahan konduktor memiliki sifat menghantar listrik yang tinggi, bahan konduktor dipakai sebagai konduktor listrik, seperti kawat tembaga, aluminium, besi, baja, dan sebagainya. Bahan semikonduktor memiliki sifat bisa menjadi penghantar atau bisa juga memiliki sifat menghambat arus listrik tergantung kondisi tegangan eksternal yang diberikan. Ketika diberikan tegangan bias maju, maka semikonduktor akan berfungsi sebagai konduktor. Tetapi ketika diberikan bias mundur, bahan semikonduktor memiliki sifat sebagai isolator. Beberapa komponen elektronika daya meliputi: Diode, Transistor, Thyristor, Triac, IGBT dan sebagainya. Diode yang dipakai elektronika daya memiliki syarat menahan tegangan anoda- katode (VAK) besar, dapat melewatkan arus anoda (IA) yang besar, kemampuan menahan perubahan arus sesaat di/dt serta kemampuan menahan perubahan tegangan sesaat dv/dt. Komponen transistor daya (Gambar 3) harus memenuhi persyaratan memiliki tegangan kolektor- emiter (VCEO) yang besar, arus kolektor (IC) terpenuhi, penguatan DC (β ) yang besar, mampu menahan perubahan tegangan sesaat dv/dt. Demikian juga dengan komponen thyristor (gambar 2.15) mampu menahan tegangan anoda-katoda (VAK), mengalirkan arus anoda yang besar (IA), menahan perubahan arus sesaat di/dt, dan mampu menahan perubahan tegangan sesaat dv/dt.
Gambar 2.14 : Transistor daya
31
Gambar 2.15: Thyristor 2. Diode
Diode memiliki dua kaki, yaitu anoda dan katoda. Perhatikan Gambar 2.16 Diode hanya dapat melewatkan arus listrik dari satu arah saja, yaitu dari anode ke katoda yang disebut posisi panjar maju (forward).
Sebaliknya diode akan menahan aliran arus atau memblok arus yang berasal dari katode ke anoda, yang disebut panjar mundur (reverse). Perhatikan Gambar 6. Namun diode memiliki keterbatasan menahan tegangan panjar mundur yang disebut tegangan break down. Jika tegangan ini dilewati maka diode dikatakan rusak dan harus diganti yang baru.
Gambar 2.16 : Simbol diode
Gambar 2.17 : Panjar maju (forward) dan panjar mundur (reverse)
32
Pada kondisi panjar maju (forward) diode mengalirkan arus DC dapat diamati dari penunjukan ampermeter dengan arus If, untuk tegangan disebut tegangan maju Uf (forward). Diode silikon akan mulai forward ketika telah dicapai tegangan cut-in sebesar 0,7 Volt, untuk diode germanium tegangan cut-in 0,3 Volt. Pada kondisi panjar mundur (reverse) diode dalam posisi memblok arus, kondisi ini disebut posisi mundur (reverse). Karakteristik sebuah diode digambarkan oleh sumbu horizontal untuk tegangan (Volt). Sumbu vertikal untuk menunjukkan arus (mA sampai Ampere). Tegangan positif (forward) dihitung dari sumbu nol ke arah kanan. Tegangan negatif (reverse) dimulai sumbu negatif ke arah kiri.
Gambar 2.18 : Karakteristik diode
Dari pengamatan visual karakteristik diode di atas dapat dilihat beberapa parameter penting, yaitu: tegangan cut-in besarnya 0,6V tegangan reverse maksimum yang diizinkan sebesar 50V, tegangan breakdown terjadi pada tegangan mendekati 75V. Jika tegangan breakdown ini terlewati dipastikan diode akan terbakar dan rusak permanen.
33
3. Transistor daya
Transistor memiliki dua kemampuan, pertama sebagai penguatan dan kedua sebagai sakelar elektronik. Dalam aplikasi elektronika daya, transistor banyak digunakan sebagai sakelar elektronika. Misalnya dalam teknik switching power supply, transistor berfungsi bekerja sebagai sakelar yang bekerja ON/OFF pada kecepatan yang sangat tinggi dalam orde mikro detik.
Karakteristik output transistor BD 135 yang diperlihatkan pada Gambar 2.19 ada sepuluh perubahan arus basis IB, yaitu dimulai dari terkecil IB= 0,2 mA, 0,5 mA, 1,0 mA, 1,5 mA sampai 4,0 mA dan terbesar 4,5 mA. Tampak perubahan arus kolektor IC terkecil 50 mA, 100 mA, 150 mA sampai 370 mA dan arus kolektor IC terbesar 400 mA.
Gambar 2.19 : Karakteristik output transistor
a. Transistor sebagai saklar
Transistor dapat difungsikan sebagai sakelar elektronik, yaitu dengan mengatur arus basis IB dapat menghasilkan arus kolektor IC yang dapat menghidupkan lampu P1 dan mematikan lampu. Dengan tegangan suplai UB = 12V dan pada tegangan basis U1, akan mengalir arus basis IB
yang membuat transistor cut- in dan menghantarkan arus kolektor IC,
34
sehingga lampu P1 menyala. Jika tegangan basis U1 dimatikan dan arus basis IB = 0, dengan sendirinya transistor kembali mati dan lampu P1
akan mati. Dengan pengaturan arus basis IB Transistor dapat difungsikan sebagai sakelar elektronik dalam posisi ON atau OFF. Ketika transistor sebagai sakelar kita akan lihat tegangan kolektor terhadap emitor UCE. Ada dua kondisi, yaitu ketika transistor kondisi ON, dan Transistor kondisi OFF. Saat transistor kondisi ON tegangan UCE saturasi. Arus basis IB dan arus kolektor maksimum dan tahanan kolektor emitor RCE
mendekati nol, terjadi antara 0 sampai 50 mdetik. Ketika transistor kondisi OFF, tegangan UCE mendekati tegangan UB dan arus basis IB dan arus kolektor IC mendekati nol, pada saat tersebut tahanan RCE tak terhingga, lihat Gambar 2.21
Gambar 2.20 : Transistor sebagai saklar
Gambar 2.21 : Tegangan operasi transistor sebagai saklar
35
Karakteristik output transistor memperlihatkan garis kerja transistor dalam tiga kondisi. Pertama transistor kondisi sebagai sakelar ON terjadi ketika tegangan UCE saturasi, terjadi saat arus basis IB maksimum pada titik A3. Kedua transistor berfungsi sebagai penguat sinyal input ketika arus basis IB berada di antara arus kerjanya A2 sampai A1. Ketiga ketika arus basis IB mendekati nol, transistor kondisi OFF ketika tegangan UCE sama dengan tegangan suplai UB titik A1, lihat Gambar 2.22
Gambar 2.22 : Garis beban transistor
4. Thyristor
Thyristor dikembangkan oleh Bell Laboratories tahun 1950 -an dan mulai digunakan secara komersial oleh General Electric tahun 1960-an.
Thyristor atau SCR (Silicon Controlled Rectifier) termasuk dalam
komponen elektronik yang banyak dipakai dalam aplikasi listrik industri, salah satu alasannya adalah memiliki kemampuan untuk bekerja dalam tegangan dan arus yang besar. Thyristor memiliki tiga kaki, yaitu anoda, katoda dan gate. Juga dikenal ada dua jenis Thyristor dengan P-gate dan N- gate, perhatikan Gambar 2.23.
36
Gambar 2.23 : Bentuk fisik dan simbol thyristor
D. Klasifikasi Chopper
Step-down chopper hanya dimungkinkan aliran daya dari sumber ke beban, chopper ini termasuk chopper klas A. Tergantung dari aliran arus dan tegangan, chopper dapat diklasifikasikan menjadi 5 tipe :
Chopper class A. Arus beban mengalir ke beban. Tegangan beban dan arus beban keduanya adalag positif.
Chopper class B. Arus beban mengalir keluar beban. Tegangan beban positif, tetapi arus beban negatif.
37
Chopper class C. Arus beban dapat positif maupun negatif. Chopper ini dikenal sebagai chopper dua-kuadran. Chopper class A dan class B dapat dikombinasikan untuk membentuk chopper class C.
Chopper class D. Arus beban selalu positif. Tegangan beban bisa positif atau negatif.
Chopper class E. Arus beban bisa positif maupun negatif, tegangan beban juga bisa positif ataupun negatif. Chopper ini dinamakan chopper empat-kuadran. Dua chopper klas C dikombinasikan untuk membentuk chopper klas E.
38
E. Metode Pulse Width Modulation (PWM)
Metode dalam pengaturan kecepatan putaran motor DC salah satunya yang populer adalah dengan teknik Pulse Width Modulation (PWM). Dengan metode PWM ini motor DC diberikan sumber tegangan yang stabil dengan frekuensi kerja yang sama tetapi ton duty cycle pulsa kontrol kecepatan motor DC yang bervariasi. Konsep PWM pada driver motor DC adalah mengatur lebar sisi positif dan negatif pulsa kontrol.
Gambar 2.24 : Pulse Width Modulation (PWM)
39
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Lokasi
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknik Elektro Universitas Hasanuddin Makassar, dengan rencana waktu penelitian selama satu bulan.
B. Data/Parameter
Pada perancangan kontrol kecepatan Motor DC dengan menggunakan DC Chopper mempunyai data parameter, sebagai berikut :
- Kecepatan putaran motor - Tegangan
- Frekuensi PWM
C. Peralatan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada perancangan kontrol kecepatan Motor DC dengan menggunakan DC Chopper, sebagai berikut :
Tabel 1. Alat/bahan yang digunakan
Alat/Bahan Jumlah
Motor DC 1 buah
ATmega8 1 buah
Relay 1 buah
IC regulator tegangan 2 buah
Dioda 1 buah
Pushbutton 1 buah
Capasitor 470 uf 1 buah
40
Xtall (cristal) 1 buah
Capasitor 22 pF 2 buah
Capasitor 100 pF 2 buah
LED 1 buah
Resistor 4 buah
IRF 540 (mosfet) 1 buah
Transistor Tip 122 2 buah
Potensiometer 1 buah
LCD 2x16 1 buah
D. Cara kerja
1. Studi Pustaka
Mempelajari teori mengenai bagian pada Desain Kontrol Kecepatan Motor DC Dengan Menggunakan DC Chopper
2. Tahap Perancangan
a) Menganalisa kebutuhan berdasarkan observasi yang dilakukan.
b) Membuat skema/diagram blok sistem kontrol kecepatan Motor DC dengan menggunakan DC Chopper.
c) Perancangan kontrol kecepatan motor DC dengan menggunakan DC Chopper berdasarkan perancangan dan skema.
d) Pengujian terhadap perancangan untuk memastikan tidak ada kesalahan pada penyambungan dari alat satu ke alat yang lain, Jika ditemukan kesalahan pada letak atau kesalahan pada sambungan, dilakukan perbaikan dan pada akhirnya dilakukan pengujian kembali hingga aplikasi dinyatakan sesuai dengan kebutuhan.
e) Seminar / Ujian.
41
E. Diagram blok
DC konstan DC variabel
Gambar 2.25. Diagram blok konverter DC-DC (Chopper)
Prinsip kerja dari diagram blok dapat di jelaskan sebagai berikut : 1. DC konstan
Tegangan DC masukan yang bersifat tetap 2. Konverter DC – DC (DC Chopper)
DC Chopper berfungsi mengubah tegangan DC masukan yang bersifat tetap menjadi tegangan DC keluaran yang bersifat variabel 3. Kontrol PWM DC – DC
Konsep PWM pada driver motor DC adalah mengatur lebar pulsa.
Semakin lebar pulsa maka semakin tinggi kecepatan putaran motor DC dan semakin kecil pulsa maka semakin rendah kecepatan putaran motor DC.
4. DC variabel
Tegangan DC keluaran yang bersifat variabel CHOPPER
Kontrol PWM DC-DC
42
F. Diagram blok sistem
Gambar 2.26. Diagram blok sistem POWER
SUPPLAY
DC CHOPPER BEBAN
MOTOR
PWM
43
G. Flowchart alur penelitian
Gambar 2.27. Flowchart alur penelitian Mulai
Studi literature
Persiapan alat dan bahan penelitian
Desain kontrol kecepatan motor DC dengan menggunakan DC Chopper
Uji alat/simulasi
Pengamatan dan pengambilan data
Analisa data
Selesai
Tidak
Iya
44
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Umum
Banyaknya aplikasi industri diperlukan untuk mengubah sumber tegangan DC tetap menjadi sumber tegangan DC yang bersifat variable.
DC chopper mengubah secara langsung dari DC ke DC dan hal ini biasanya disebut converter DC ke DC. Chopper secara luas digunakan untuk control motor traksi pada automobile elektris, mobil trolly, kapal pengangkut, truk forklift, dan pekerja tambang. Chopper manghasilkan kecepatan yang baik dan efesiensi yang tinggi dan respon dinamik yang cepat. Selain itu dapat pula digunakan untuk pengereman regeneratif pada motor-motor DC untuk mengembalikan energi pada sumber, dan hal ini menghasilkan adanya penghematan energi untuk sistem transportasi dengan adanya pemberhentian yang sering dilakukan. Chopper digunakan pada regulator DC dan juga digunakan pada penghubung dengan induktor untuk membangkitkan sumber arus DC, terutama untuk pembalik sumber arus.
Karakteristik motor DC yang mempunyai torsi start yang tinggi menjadikan motor jenis ini banyak digunakan dalam berbagai industri terutama untuk traksi. Namun perubahan beban motor dapat menurunkan kecepatan sudut yang besar sehingga pengendalian kecepatan sudut motor DC memiliki peran yang sangat penting dalam penggunaannya. Pengendalian kecepatan motor yang biasa digunakan adalah dengan DC Chopper.
45
B. Realisasi
Desain kontrol kecepatan Motor DC dengan menggunakan DC Chopper menggunakan beberapa alat kendali dan alat penggerak seperti PWM, IRF (Mosfet), Motor DC dan Potensiometer, dimana alat tersebut dibuat dalam satu rangkaian.
Keterangan gambar :
1. Motor DC 2. LCD
3. Potensiometer
Gambar a. Tampak luar
1
2
3
46
Gambar 2.28. Alat kontrol kecepatan Motor DC menggunakan Chopper
Keterangan gambar : 4. IRF (Mosfet)
5. Relay 6. ATmega8 7. Trafo
8. IC regulator tegangan
Gambar b. Tampak dalam
9. Transistor 10. Kapasitor
4
3 5
8 10 6
7
9
47
Pada rangakaian ini menggunakan komponen dan peralatan antara lain :
1. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan supply tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).
Motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional.
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur :
Tegangan dinamo - meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
Arus medan - menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
2. LCD
Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroler, LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk menampilakan suatu nilai hasil sensor, menampilakan teks, atau menampilakan menu pada aplikasi mikrokontroler. M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris pixel terakhir adalah kursor).
3. Potensiometer
Potensiometer merupakan resistor yang menggunakan tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan yang dapat disetel. Biasanya perangkat elektronika ini juga ada yang menggunakan dua
48
terminal, sehingga nantinya salah satu terminal tetap dan terminal geser.
Komponen yang satu ini berperan sebagai resistor variabel atau rheostat.
4. IRF (Mosfet)
Mosfet merupakan komponen yang dikendalikan oleh tegangan dan memerlukan arus masukan yang kecil. Kecepatan switching sangat tinggi dan waktu switching memiliki orde nanodetik. Mosfet daya akan banyak diterapkan pada persoalan-persoalan converter frekuensi tinggi daya rendah. Mosfet tidak memiliki masalah breakdown kedua seperti pada BJT.
Akan tetapi, mosfet relatif lebih sulit diproteksi terhadap kondisi hubung singkat.
5. Relay
Relay adalah saklar mekanik yang dikendalikan atau dikontrol secara elektronik (elektro magnetik). Saklar pada relay akan terjadi perubahan posisi OFF ke ON pada saat diberikan energi elektromagnetik pada armatur relay tersebut. Relay pada dasarnya terdiri dari 2 bagian utama yaitu saklar mekanik dan sistem pembangkit elektromagnetik (induktor inti besi). saklar atau kontaktor relay dikendalikan menggunakan tegangan listrik yang diberikan ke induktor pembangkit magnet untuk menarik armatur tuas saklar atau kontaktor relay.
6. ATmega8
Mikrokontroler ATmega8 terdiri dari 3 rangkaian utama yaitu rangkaian Input, rangkaian pemroses dan rangkaian Output. Rangkaian Input terdiri dari rangkaian sensor tegangan, rangkain sensor arus, serta rangkaian pembaca faktor daya. Rangkaian pemproses terdiri dari rangkaian sistem minimum ATmega8. Rangkaian output terdiri dari rangkaian penampil berupa LCD teks 16 x 2. Perangkat lunak Wattmeter Digital AC Berbasis Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian: Definisi prosesor, Penyertaan fungsi, Definisi Port, Mode ADC, Mode Interrupt dan mode Timer, Deklarasi variabel serta Fungsi. Besarnya prosentasi kesalahan ukur
49
yaitu sebesar 6.64 % untuk beban resistif, 3.39 % untuk beban kapasitif, dan 23.2 % untuk beban Induktif.
7. Transformator (trafo)
Komponen yang berfungsi untuk mentransfer sumber energy atau tenaga dari suatu rangkaian AC ke rangkaian lainnya. Perpindahan/transfer energy tersebut bisa menaikkan atau menurunkan energy yang ditransfer, hal ini disesuaikan dengan kebutuhan. Untuk menaikkan tegangan dibutuhkan trafo step-up sedangkan untuk menurunkan tegangan dibutuhkan trafo step-down.
8. IC regulator tegangan
IC jenis ini digunakan sebagai komponen utama pada rangkaian power adaptor pada sub-rangkaian regulator. Fungsi dari IC jenis ini adalah untuk menstabilkan tegangan atau voltase.
9. Transistor
Transistor adalah komponen semikonduktor yang sangat penting, FET (Field Effect Transistor), Transistor FET dibagi menjadi dua macam, yaitu Junction FET (JFET) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau semiconductor) FET (MOSFET).
Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah diode denga kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Dari sisi fungsi, hal ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid- state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah diode antara grid dan katode.
10. Kondensator (kapasitor)
Kondensator atau biasa disebut sebagai kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi didalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.
Kondensator memiliki satuan yang disebut farad, ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867).
50
Gambar 2.29. Rangkaian control
51
C. Data hasil pengujian
Setelah kami melakukan pengujian terhadap pengontrolan kecepatan motor DC dengan menggunakan DC Chopper, maka hasil yang didapat adalah
Tabel 2. Pengukuran kecepatan motor
PWM Kecepatan motor
(Rpm)
20 379
40 579
60 950
80 1979
100 2170
120 2222
140 3167
160 3250
180 3335
200 3350
249 3500
Gambar 2.30. Grafik Kecepatan Motor dengan frekuensi PWM
, 3500
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
PWM 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 249
Kecepatan motor (Rpm)
52
Tabel 3. Pengukuran kecepatan motor Tegangan
(VDC.input motor)
Kecepatan motor (Rpm)
0,48 379
0,8 579
1,02 950
1,3 1979
1,68 2170
1,76 2222
1,91 3167
2,04 3250
2,12 3335
2,47 3350
2,59 3500
Gambar 2.31. Grafik kecepatan motor dengan input tegangan
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Kecepatan motor (Rpm)
53
Pada pengujian dihasilkan kecepatan motor (Rpm) bertambah pada saat frekuensi PWM-nya juga ditambah/dinaikkan, ini dapat dilihat dari Tabel 2 dan grafik yang ditunjukkan pada gambar 2.31, dimana lebar pulsa keluaran dari PWM mulai dari 20, maka kecepatan yang diperoleh sebesar 379 rpm kemudian kecepatannya akan maksimal ketika frekuensi PWM yang diberikan sebesar 249. Selanjutnya pengaturan kecepatan motor berdasarkan input tegangan yang diberikan, ini dapat dilihat dari table 3 dan grafik yang ditunjukkan pada Gambar 2.32, dimana tegangan output dari potensiometer adalah 0,48 VDC, maka kecepatan yang diperoleh 379 Rpm dan kemudian kecepatannya akan maksimal ketika diberi input tegangan sebesar 2,59 VDC.
54
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan
Setelah melakukan perancangan dan pembahasan dalam penyelesaian tugas akhir ini, maka dapat disimpulkan :
1. Pada saat motor diberikan tegangan 0,48 VDC maka kecepatan motor minimum sebesar 379 rpm.
2. Pada saat motor diberikan tegangan 2,59 VDC maka kecepatan motor maksimal sebesar 3500 rpm.
3. Motor dapat dioperasikan dan diatur putarannya antara 379 sampai dengan 3500 rpm
4. Alat dapat dipakai sebagai alat praktikum dan digunakan untuk mengendalikan kecepatan putaran Motor DC menggunakan Chopper.
B. Saran
Adapun saran-saran yang dapat diberikan yaitu:
1. Perlunya pengembangan penelitian dalam hal pengaturan kecepatan motor listrik lebih lanjut.
2. Pada penelitian selanjutnya diharapkan menggunakan rangkaian elektronika yang lebih efesien agar kecepatan putar dapat disetel satu kali saja, selanjutnya rangkaian elektronika yang mengatur kecepatan yang sudah ditetapkan.
3. Perlunya komponen yang murah dan terjangkau pada pengontrolan motor, tetapi tetap efesien dalam pengoperasiannya.
55
DAFTAR PUSTAKA
Dhanang Rosid Ridlo, Pengendalian kecepatan motor arus searah seri dengan DC Chopper, 04/02/2014.
http://dunia listrik.blogspot.com/2008/11/Pengendalian kecepatan motor DC.
http://rasdu.blogspot.com/2012/01/ Elektronika daya, 15/02/2014
Jurnal Reka Elkomika, 2337-439X Perancangan dan realisasi DC Chopper Boost untuk aplikasi Motor DC, 04/02/2014
Okki Doku, Hal-hal praktis dalam perancangan DC Chopper,05/02/2014 Refi Aulia Krisida, Chopper DC,03/02/2014
Wijaya Kusuma, Jurnal ELTEK, Volume 09 Nomor 02, Oktober 2011 ISSN 1693-4024, Sistem pengaturan kecepatan motor induksi rotor belitan menggunakan DC Chopper, 04/02/2014.
56
57
Gambar 2.32. Pengujian alat sebelum dirancang
Gambar 2.33. Rangkain kontrol kecepatan Motor DC menggunakan Chopper
58
Gambar 2.34. Pengujian alat tampilan dari dalam
Gambar 2.35. Pengujian alat tampilan dari luar
59
Gambar 2.36. Tampilan nilai PWM pada LCD
Gambar 2.37. Modul PWM
60
Gambar 2.38. Modul Mosfet
Gambar 2.39. Modul Dioda
61
Gambar 2.40. DC power supplay
Gambar 2.41. Regulator
