SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 109
Descargar para leer sin conexión
SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK
MOTOR DC MAGNET PERMANEN TERHADAP PEMBEBANAN
                 BERBASIS LABVIEW 8.2




                         SKRIPSI


     Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
              Gelar Sarjana Teknik Program S-1
         Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
                  Universitas Gadjah Mada




                           Oleh:


               ANGGORO PRIMADIANTO
                    05/187823/TK/31023




    JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
             UNIVERSITAS GADJAH MADA
                      YOGYAKARTA
                            2009

                              i
HALAMAN PENGESAHAN




                          SKRIPSI


          SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK
MOTOR DC MAGNET PERMANEN TERHADAP PEMBEBANAN
                 BERBASIS LABVIEW 8.2




     Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
              Gelar Sarjana Teknik Program S-1
         Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
                  Universitas Gadjah Mada




                            Oleh:


               ANGGORO PRIMADIANTO
                  05/187823/TK/31023



                 Yogyakarta, 2 Oktober 2009
              Telah diperiksa dan disetujui oleh:


   Dosen Pembimbing I                     Dosen Pembimbing II




     Ir. Tiyono, M.T.               Dr. Eng. Suharyanto, S.T., M.Eng.
      NIP 131792960                          NIP 132232020

                              ii
HALAMAN PERSEMBAHAN




“Demi matahari dan cahayanya di pagi hari, dan bulan apabila mengiringinya, dan siang 
     apabila menampakkannya, dan malam apabila menutupinya, dan langit serta 
pembinaannya, dan bumi serta penghamparannya, dan jiwa serta penyempurnaannya, 
maka Allah mengilhamkan kepada jiwa itu kefasikan dan ketakwaannya, sesungguhnya 
beruntunglah orang yang mensucikan jiwa itu, dan sesungguhnya merugilah orang yang 
                                   mengotorinya”
                              (QS Asy Syams 91 : 1‐10) 




          Untuk ALLAH SWT pemberi seluruh daya
                                                                         upaya,
                                               untuk        mama & papa,
                                               dan untuk INDONESIA

                                         iii
KATA PENGANTAR




       Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah S.W.T., Rob semesta alam,

pelindung seluruh umat, dan pemberi rizki seluruh makhluk. Tiada daya, upaya,

dan pertolongan selain dari Allah. Dengan ridho dan kemurahan-Nya, penulis

dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Sistem Penguji Karakteristik Motor

DC Terhadap Pembebanan” ini. Tujuan penulisan skripsi ini adalah salah satu

syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik Program S-1, Jurusan Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.


       Penulis merasa bahwa keberhasilan penyelesaian tugas akhir ini tidak

lepas dari bantuan berbagai pihak berupa masukan, saran, motivasi maupun

bantuan dalam bentuk lainnya. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada:


   1. Bapak Dr. Ir. Tumiran, M.Eng., Dekan Fakultas Teknik Universitas

       Gadjah Mada Yogyakarta atas segala wawasan dan inspirasi yang

       diberikan.

   2. Bapak Ir. Lukito Edi Nugroho M.Sc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik

       Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada




                                       iv
3. Bapak Ir. Tiyono MT. selaku dosen pembimbing I atas segala bimbingan

   dan masukan yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi

   ini.

4. Bapak Dr.Eng. Suharyanto ST., M.Eng. selaku PPJ Akademik dan dosen

   pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan dan solusi kepada

   penulis.

5. Bapak Sarjiya, ST, M.Sc., Ph.D selaku Kepala Laboratorium Teknik

   Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

   Gadjah Mada yang telah memberi izin kepada penulis untuk melakukan

   penelitian di Laboratorium.

6. Mas Nandar dan Bapak Dono, selaku laboran Laboratorium Teknik

   Tenaga Listrik yang telah banyak memberikan masukan yang sangat

   bermanfaat bagi penulis

7. Mama, Papa, dan Adik – adikku tercinta yang telah memberi dukungan

   kepada penulis.

8. Ma Petite Soleil, Diahyani Putri atas segala pengertian dan dukungannya.

9. Rangga ST selaku “pembimbing III” atas segala ilmu dan inspirasi.

10. Teman – teman elektro : Desi, Ali, Cahyo, Raja, Hakim - Hakim, Heru,

   Firman, Bolang, Dani, Galang, Emon, Simbah, Hanata, Dika, Bimbim,

   Holy, Putut, Ari, Kutu, Angling, Adib, Imam, Mas Irfan, Brian, Danto dan

   banyak lagi.

11. Teman – teman kontrakan : Pundhi, Gobank, Aam, Balbul, Ubay, cupu,

   bolang, gundala, dan neny.

                                   v
12. Temen-temen KKN-PPM Unit 32 Sendangagung.



   13. Temen-temen Teknik Elektro Angkatan 2005, serta kakak angkatan dan

      adik angkatan.

   14. Semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak bisa disebutkan satu

      per satu.



      Pada skripsi ini masih terdapat banyak kelemahan dan kekurangan

dikarenakan keterbatasan penulis, sehingga kritik dan saran yang membangun

sangat diharapkan penulis. Kesempurnaan hanya milik Allah S.W.T.


      Penulis berharap skripsi ini mampu memberikan kontribusi positif bagi

kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di lingkungan akademika Teknik

Elektro Universitas Gadjah Mada pada khususnya dan Indonesia pada umumnya.




                                               Yogyakarta, 2 Oktober 2009




                                                  Anggoro Primadianto,

                                                         Penulis




                                     vi
DAFTAR ISI


 
HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. ii 

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ iii 

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv 

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii 

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii 

Intisari ................................................................................................................ xxvi 

Abstract ............................................................................................................. xxvii 

BAB I     PENDAHULUAN 

               1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................... 1 

               1.2 Maksud dan Tujuan .......................................................................... 2 

               1.3 Rumusan Masalah ............................................................................ 3 

               1.4 Batasan Masalah ............................................................................... 3 

               1.5 Metode Penelitian ............................................................................. 4 

               1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................... 4 

BAB II          DASAR TEORI 

               2.1 Motor DC......................................................................................... 6 

                      2.1.1 Prinsip Kerja Motor DC ....................................................... 6 

                      2.1.2   Rangkaian Ekivalen Motor DC ............................................. 8 

                                                             vii
2.1.3   Jenis Motor DC ................................................................... 11 

             2.1.4   Pengaturan Kecepatan Motor DC ....................................... 18 

       2.2 LabVIEW 8.2 Student Edition....................................................... 23 

       2.3  NI-DAQ USB 6008 ....................................................................... 25 

       2.4  Optocoupler ................................................................................... 26 

       2.5  MOSFET........................................................................................ 27 

       2.6  Pengendali PID .............................................................................. 29 

             2.6.1   Pengendali Proporsional ..................................................... 30 

             2.6.2   Pengendali Integral ............................................................. 31 

             2.6.3   Pengendali Derivatif ........................................................... 31 

BAB III    PERANCANGAN SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK 

       MOTOR DC TERHADAP PEMBEBANAN

       3.1  Pendahuluan ................................................................................... 33 

       3.2  Sensor Kecepatan Putaran Motor .................................................. 35 

             3.2.1   Rangkaian Optocoupler ...................................................... 36 

             3.2.2   NI DAQ 6008 Sebagai Counter .......................................... 38 

             3.2.3   Program Penghitung Kecepatan Motor ............................... 39 

       3.3   Pengendali Kecepatan Motor DC ................................................. 41 

             3.3.1  Rangkaian Chopper ............................................................ 42 



                                                viii
3.3.2 DAQ 6008 Sebagai Pengendali Duty Cycle Masukan Gate

                      Mosfet ................................................................................ 44 

            3.3.3   Program Pengendali Kecepatan Motor DC dengan

                      Labview 8.2 ....................................................................... 46 

       3.4  Program Monitoring Karakteristik Motor DC Terhadap

            Pembebanan ................................................................................... 49 

            3.4.1   Arus Jangkar ...................................................................... 49 

            3.4.2   Tegangan Jangkar .............................................................. 50 

            3.4.3   Torsi ................................................................................... 51 

            3.4.4  Penampil Grafik ................................................................. 52 

            3.4.5   Penyimpanan Data ............................................................. 54 

            3.4.6   Alarm Beban Lebih ........................................................... 58 

       3.5   Tampilan Depan Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Terhadap

            Pembebanan ................................................................................... 59 

            3.5.1  Cara Pengoperasian Sistem Penguji Karakteristik Motor DC

                      Terhadap Pembebanan ....................................................... 60 

BAB IV    METODE PENELITIAN 

       4.1  Teknik Pengambilan Data ............................................................ 61 

            4.2       Teknik Penyajian Data....................................................... 63 

            4.3       Metode Analisis ................................................................. 63 


                                                 ix
4.4        Teknik Penyimpulan ......................................................... 63 

BAB V   HASIL DAN PEMBAHASAN 

        5.1  Karakteristik Motor DC Tanpa Beban .......................................... 65 

             5.1.1   Grafik Kecepatan Fungsi Waktu ....................................... 65 

             5.1.2  Grafik Tegangan Jangkar Fungsi Waktu ........................... 66 

             5.1.3  Grafik Arus Jangkar Fungsi Waktu ................................... 67 

             5.1.4  Grafik Torsi Fungsi Waktu ................................................ 67 

             5.1.5   Grafik Kecepatan Fungsi Tegangan Jangkar ..................... 68 

             5.1.6   Grafik Kecepatan Fungsi Torsi.......................................... 69 

        5.2  Karakteristik Motor DC Tanpa Kendali Proporsional Dengan

             Variasi Pembebanan ...................................................................... 70 

             5.2.1   Grafik Kecepatan dan Beban Fungsi Waktu dan Kecepatan

                       Fungsi Beban... .................................................................. 71 

             5.2.2  Grafik Tegangan Fungsi Waktu ....................................... 72 

             5.2.3  Grafik Arus Jangkar Fungsi Waktu ................................... 72 

             5.2.4   Grafik Torsi Fungsi Waktu ................................................ 73 

             5.2.5  Grafik Kecepatan Fungsi Torsi.......................................... 74 

        5.3   Karakteristik Motor DC Kendali Proporsional Dengan Variasi

             Pembebanan ................................................................................... 74 

             5.3.1   Grafik Kecepatan dan Beban Fungsi Waktu ..................... 75 

                                                  x
5.3.2   Grafik Tegangan Jangkar Fungsi Waktu ........................... 76 

                     5.3.3   Grafik Arus Jangkar Fungsi Waktu ................................... 77 

                     5.3.4   Grafik Torsi Fungsi Waktu ................................................ 77 

                     5.3.5   Grafik Kecepatan Fungsi Tegangan Jangkar ..................... 78 

                     5.3.6   Grafik Kecepatan Fungsi Torsi.......................................... 79 

BAB VI    KESIMPULAN DAN SARAN 

              6.1   Kesimpulan .................................................................................... 80 

              6.2   Saran .............................................................................................. 81

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................81


LAMPIRAN .......................................................................................................... 82 




                                                           xi
DAFTAR GAMBAR




Gambar 2. 1. Konstruksi motor dc .......................................................................... 8

Gambar 2. 2. (a) rangkaian ekuivalen motor dc. (b) rangkaian ekivalen motor dc

                 yang disederhanakan dengan mengabaikan drop tegangan sikat dan

                 menggabungkan Radj dengan resistansi medan .............................. 10

Gambar 2. 3. Motor DC berpenguatan terpisah .................................................... 12

Gambar 2. 4. Motor DC shunt............................................................................... 13

Gambar 2. 5. (a) Karakteristik torsi - kecepatan motor dc shunt dengan lilitan

                 kompensasi untuk menghilangkan efek reaksi jangkar (b)

                 Karakteristik torsi - kecepatan motor dc shunt dengan adanya reaksi

                 jangkar ............................................................................................. 14

Gambar 2. 6. Motor DC seri ................................................................................. 16

Gambar 2. 7. Karakteristik torsi - kecepaan motor dc seri.................................... 17

Gambar 2. 8. Motor DC majemuk ........................................................................ 17

Gambar 2. 9. Metode jangkar shunt dari pengaturan kecepatam pada

                 (a) motor dc seri dan (b) motor dc shunt ......................................... 20

Gambar 2. 10. Diagram kerja chopper sederhana ................................................. 21

Gambar 2. 11. Prinsip pemotongan tegangan pada chopper ................................. 21

Gambar 2.12 Front Panel LabVIEW ..................................................................... 23

Gambar 2.13 Block Diagram pada LabVIEW ...................................................... 24

Gambar 2.14 Controls dan Function Palletes........................................................ 25

Gambar 2.15 NI DAQ 6008 .................................................................................. 25
                                                         xii
Gambar 2.16 Port Input dan Output NI-DAQ 6008.............................................. 26

Gambar 2. 17. Optocoupler dan Schematic kaki optocoupler .............................. 27

Gambar 2. 18. Konstruksi semikonduktor dan diagram skema rangkaian mosfet.28

Gambar 2. 19. karakteristik arus - tegangan mosfet.............................................. 29

Gambar 2. 20. Blok diagram pengendali PID ....................................................... 30

Gambar 2. 21. Diagram blok pengendali proporsional ......................................... 30

Gambar 2. 22. Diagram blok pengendali integral ................................................. 31




Gambar 3. 1. Blok diagram alur kerja sistem penguji karakteristik motor dc

                 terhadap pembebanan ...................................................................... 34 

Gambar 3. 2. Sensor kecepatan putaran motor ..................................................... 35 

Gambar 3. 3. Hubungan kerja rangkaian optocoupler, NI DAQ, dan program

                 Labview 8.2. .................................................................................... 36 

Gambar 3. 4. Phototransistor H21A3 .................................................................... 36 

Gambar 3. 5. Skema rangkaian optocoupler sensor kecepatan ............................. 37 

Gambar 3. 6. Pengaturan NI DAQ 6008 sebagai counter ..................................... 38 

Gambar 3. 7. Flowchart program penghitung kecepatan putaran motor............... 39 

Gambar 3. 8. Blok diagram program penghitung kecepatan motor dc ................. 40 

Gambar 3. 9. Tampilan keluaran nilai kecepatan purtaran motor dalam rpm....... 41 

Gambar 3. 10. Skema pengendalian kecepatan motor dc ..................................... 42 

Gambar 3. 11. Rangkaian chopper pengendali keccepatan motor dc ................... 42 

Gambar 3. 12. Rangkaian pengendali kecepatan motor dc dengan metode

                   chopper .......................................................................................... 44 
                                                        xiii
Gambar 3. 13. Pengaturan NI DAQ 6008 sebagai penghasil gelombang kotak ... 45 

Gambar 3. 15. Blok diagram program penghasil gelombang kotak ..................... 47 

Gambar 3. 16. Blok diagram program pengendali kecepatan motor dc dengan

                     metode proporsional ...................................................................... 48 

Gambar 3. 17. Blok diagram program pengukuran arus jangkar .......................... 50 

Gambar 3. 18. Grafik tegangan fungsi duty cycle ................................................ 51 

Gambar 3. 19. Blok diagram program penghitung tegangan jangkar ................... 51 

Gambar 3. 20. Blok diagram program penghitung torsi ....................................... 52 

Gambar 3. 21. Blok diagram program penampil grafik ........................................ 54 

Gambar 3. 22. Icon fungsi tab control .................................................................. 54 

Gambar 3. 23. Tampilan push button penyimpan data dan control masukan

                     alamat file ...................................................................................... 55 

Gambar 3. 24. Icon fungsi concatenate strings ..................................................... 55 

Gambar 3. 25. Blok diagram penyimpan data....................................................... 56 

Gambar 3. 26. Icon fungsi Write To Spreadsheet File.......................................... 56 

Gambar 3. 27. Cara menyimpan data dengan fungsi Import Simplified Image ... 57 

Gambar 3. 28. Jendela untuk memasukkan alamat file......................................... 58 

Gambar 3. 29. Blok diagram fitur alarm peringatan beban lebih.......................... 58 

Gambar 3. 30. Icon fungsi Play Sound File .......................................................... 59 




Gambar 4. 1 Skema Pembebanan Motor DC ....................................................... 62 

Gambar 4.2. Contoh tampilan data yang disimpan dengan fungsi Export

Simplified Image ................................................................................................... 63 
                                                          xiv
Gambar 5. 1. Kecepatan - waktu dengan masukan 3000 rpm............................... 65 

Gambar 5. 2. Tegangan jangkar - waktu dengan masukan 3000 rpm ................... 66 

Gambar 5. 3. Arus Jangkar (A) – waktu (detik) dengan masukan 3000 rpm ....... 67 

Gambar 5. 4. Torsi - waktu dengan masukan 3000 rpm ....................................... 68 

Gambar 5. 5. Kecepatan - Ea pada masukan 3000 rpm ........................................ 69 

Gambar 5. 6. Kecepatan - torsi pada masukan 0 - 4000 rpm ................................ 70 

Gambar 5. 7. Kecepatan (rpm) dan beban (mg) - waktu pada duty cycle = 1 ...... 71 

Gambar 5. 8. Kecepatan - beban pada duty cycle = 1 .......................................... 71 

Gambar 5. 9. Tegangan jangkar - waktu pada duty cycle = 1............................... 72 

Gambar 5. 10. Arus jangkar (A) - waktu pada duty cycle = 1 .............................. 72 

Gambar 5. 11. Torsi - waktu pada duty cycle = 1 ................................................. 73 

Gambar 5. 12. Kecepatan - torsi pada duty cycle = 1 ........................................... 74 

Gambar 5. 13. Kecepatan dan beban - waktu........................................................ 76 

Gambar 5. 14. Tegangan jangkar - waktu ............................................................. 76 

Gambar 5. 15. Arus jangkar (ampere) – waktu (detik) ......................................... 77 

Gambar 5. 16. Torsi – waktu ................................................................................. 78 

Gambar 5. 17. Kecepatan - tegangan jangkar ....................................................... 78 

Gambar 5. 18. Kecepatan – torsi ........................................................................... 79 




                                                      xv
Intisari



       Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap
Pembebanan Berbasis LabVIEW 8.2 bertujuan untuk mengamati perubahan nilai
besaran – besaran listrik dan mekanik yang berkaitan dengan motor dc selama
dilakukan skenario pembebanan. Terdapat tiga komponen utama dalam sistem,
yaitu motor dc, sistem kendali kecepatan yang menggunakan metode pemotong
tegangan, dan program monitoring motor dc berbasis Labview 8.2.
      Dalam mengamati karakteristik pembebanan motor dc, sistem dapat
menampilkan arus jangkar, tegangan jangkar, torsi, dan kecepatan. Dalam
program monitoring, data ditampilkan dalam bentuk nominal dan grafik yang
menunjukkan hubungan antar besaran - besaran tersebut.
        Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa nilai torsi sebanding dengan
berat beban. Untuk menghasilkan torsi yang lebih besar, motor memerlukan arus
jangkar yang lebih besar pula. Nilai torsi maksimal saat motor tidak lagi dapat
berputar karena beban yang terlalu berat disebut stall torque. Motor dc 15 V yang
dijadikan objek pengujian diketahui memiliki nilai stall torque 0,5 Nm, dengan
arus jangkar 2,5 Ampere.
       Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap
Pembebanan Berbasis Labview 8.2 sangat bermanfaat untuk menguji kemampuan
motor dc dalam memutar beban dengan berat tertentu karena dapat menampilkan
besaran – besaran motor listrik dengan tampilan yang mudah dimengerti dan
dilengkapi dengan fitur penyimpanan data yang memudahkan pengguna dalam
menganalisis hasil pengujian.


Kata Kunci : Motor dc, karakteristik pembebanan, LabVIEW 8.2.




                                      xvi
Abstract



       The main idea of this research is designing DC Motor Load Testing
System that aim to monitor the change of dc motor variables value during loading
scenario. There are three main parts of the system, those are dc motor, motor
speed control system using voltage chopping method, and monitoring program
using Labview 8.2.
       In monitoring the loading characteristic of dc motor, system can provide
user with the value of armature current, armature voltage, motor speed, and
motor torque. The data of those variable is available in numerical and graphical
form that show the relationship between variables.
        According to the test result it is known that motor torque is proportional
with the load weight. The dc motor need more armature current to produce more
torque. The maximum torque which is produced by dc motor when the output
rotational speed is zero is called stall torque. The research object (15 V dc motor)
known to have 0,5 Nm of stall torque. That torque value is produced with 2,5 A
armature current.
        DC Motor Load Testing System is useful to test dc motor capability,
because it is able to provide user with the user friendy front panel equipped with
the data saving feature that is helpful when further analysis is needed.


Key Words : Dc motor, loading characteristic, Labview 8.2.




                                        xvii
BAB I

                               PENDAHULUAN




1.1     Latar Belakang Masalah

        Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang

mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan

untuk, misalnya, memutar impeller pompa, kipas angin atau blower, menggerakan

kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Pemahaman akan motor listrik

menjadi sangat penting karena memiliki penggunaannya yang sangat luas, bahkan

diperkirakan bahwa     motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di

industri.

        Secara umum, motor listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu Motor AC dan

Motor DC. Lebih jauh, Motor DC terbagi lagi menjadi Separately Excited dan Self

Excited.

        Pada saat dimana persaingan terjadi dengan sangat ketat seperti saat ini,

efisiensi dan efektivitas merupakan isu yang sangat penting. Dalam kaitannya

dengan aplikasi penggunaan motor adalah bahwa pengguna yang ingin

mengoptimalkan efisiensi dan efektivitas dari suatu proses yang didukung motor

listrik harus dapat menentukan jenis motor yang tepat yang akan digunakannya.

Hal ini karena setiap jenis motor listrik memiliki karakteristik yang berbeda satu

sama lain.

        Salah satu aspek penting yang menentukan pemilihan jenis motor listrik

adalah karateristik motor tersebut dalam pembebanan. Oleh karena itu, diperlukan



                                        1
2




suatu sistem penguji karakteristik motor terhadap pembebanan yang dapat

menampilkan perubahan besaran - besaran dari suatu motor sehingga dapat

mempermudah analisis lebih lanjut.




1.2      Maksud dan Tujuan

         Penulisan skripsi dengan judul “Sistem Penguji Karakteristik Motor DC

Magnet Permanen Terhadap Pembebanan Berbasis LabVIEW 8.2” ini ditujukan

sebagai syarat kelengkapan kelulusan program sarjana Jurusan Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.


         Tujuan penulisan skripsi ini adalah :


      1. Merancang Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen

         Terhadap Pembebanan berbasis personal computer dengan Labview 8.2

         dan NI-DAQ 6008 sebagai perangkat akuisisi data.

      2. Membuat sistem yang dapat menampilkan besaran-besaran listrik dan

         mekanik yang terkait dengan karakteristik motor dc terhadap pembebanan

         secara real time dalam bentuk gelombang dan nominal, serta

         melengkapinya dengan fasilitas penyimpanan data.

      3. Memberi tambahan pengetahuan kepada penulis dan pada pembaca

         mengenai karakteristik motor dc terhadap pembebanan.
3




1.3   Rumusan Masalah

      Secara umum, perumusan masalah skripsi ini adalah


      1. Bagaimana merancang sistem penguji karakteristik motor dc magnet

         permanen terhadap pembebanan dengan bantuan perangkat keras NI-

         DAQ 6008 dengan perangkat lunak Labview 8.2.

      2. Sistem yang dirancang harus mampu menampilkan data besaran-

         besaran listrik dan mekanis saat dilakukan pembebanan pada motor dc.




1.4   Batasan Masalah

      Batasan masalah dalam penulisan skripsi ini adalah :

      1. Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap

         Pembebanan berfungsi untuk memonitor nilai besaran – besaran listrik

         dan mekanik dari motor dc secara langung, dan menampilkannya

         dalam bentuk grafik dan nominal.

      2. Keluaran yang dihasilkan dari data masukan arus, tegangan, beban,

         dan kecepatan motor adalah gelombang arus, tegangan, kecepatan, dan

         torsi sebagai fungsi waktu, kecepatan fungsi tegangan, kecepatan

         fungsi torsi, dan kecepatan fungsi beban.

      3. Perancangan sistem dititikberatkan pada penggalian potensi Labview

         8.2 yang didukung dengan NI DAQ 6008 untuk seoptimal mungkin

         menyediakan     fasilitas   yang   mempermudah      analisis   pengujian

         karakteristik motor dc terhadap pembebanan. Ketelitian dalam setiap

         fiturnya merupakan topik yang menarik untuk diteliti lebih lanjut.
4




1.5    Metode Penelitian

       Metode penelitian yang dilakukan dalam merancang sistem Penguji

Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan ini adalah :

           1. Studi Pustaka

           2. Perancangan rangkaian elektronika dan pengkondisi isyarat

               sebelum diakuisisi

           3. Pembuatan perangkat lunak dan rangkaian elektronika

           4. Pengujian sistem Penguji Karakteristik Motor DC Terhadap

               Pembebanan




1.6    Sistematika Penulisan


       Penulisan skripsi ini terdiri dari beberapa bab dan memiliki sistematika

seperti di bawah ini :

BAB I          Pendahuluan


               Berisi pembahasan mengenai latar belakang masalah, perumusan

               masalah, pembatasan masalah, metode penelitian, dan sistematika

               penulisan.


BAB II         Dasar Teori


               Berisi pembahasan mengenai latar belakang masalah, perumusan

               masalah,     pembatasan   masalah,   metode   perancangan,   dan

               sistematika penulisan.
5




BAB III   Perancangan Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet

          Permanen Terhadap Pembebanan


          Berisi tahapan perancangan perangkat lunak dan perangkat keras.


BAB IV    Metode Penelitian


          Menjelaskan teknik pengambilan data, penyajian data, metode

          analisis, dan teknik penyimpulan.


BAB V     Hasil dan Pembahasan


          Berisi   data   dan   analisis   hasil   pengujian   sistem   Penguji

          Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan.


BAB VI    Kesimpulan dan Saran


          Berisi kesimpulan dan saran.
BAB II

                                DASAR TEORI



2.1    Motor DC

       Mesin listrik adalah suatu perangkat yang mengubah energi mekanik

menjadi energi listrik, atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat

yang digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut

generator, dan alat yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik disebut motor. Motor listrik dapat dibedakan menjadi motor ac dan

motor dc berdasarkan arah aliran daya yang melewati motor tersebut.


       Karena sistem kelistrikan yang pertama kali digunakan adalah listrik arus

searah (dc), maka pada saat itu motor dc pun lebih banyak digunakan. Akan tetapi

seiring dengan meningkatnya penggunaan sistem listrik arus bolak – balik,

penggunaan motor dc banyak digantikan dengan motor induksi yang

membutuhkan perawatan yang lebih sederhana. Meskipun demikian, motor dc

sampai saat ini masih memiliki beberapa keunggulan seperti memilki wilayah

pengaturan kecepatan yang luas. Motor dc juga banyak digunakan pada kendaraan

yang memang lebih banyak menggunakan catu daya dc.


2.1.1 Prinsip Kerja Motor DC

       Daerah kumparan medan yang 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




                                       6
7




berlangsung melalui interaksi medan magnet yang dihasikan kumparan jangkar

dan kumparan medan.


       Dengan adanya medan magnet dengan kerapatan fluks (B) dan arus (i)

serta panjang konduktor (L), maka diperoleh gaya sebesar (F), dengan persamaan

sebagai berikut :


                                                                               (2-1)


       Arah dari gaya ini ditentukan oleh aturan kaidah tangan kanan, adapun

kaidah tangan kiri yaitu ibu jari sebagai arah gaya ( F ), jari tengah sebagai fluks (

B ), dan telunjuk sebagai arus ( i ). Putaran rotor dihasilkan dengan cara

mengubah-ubah kutub kumparan jangkar sehingga tolak-menolak dengan

kumparan medan. Perubahan kutub jangkar dimungkinkan dengan adanya

komutator yang dihubungkan dengan rangkaian jangkar dengan melalui sikat.


       Skema berikut menampilkan bagian – bagian penting dari motor dc.

Jangkar motor terletak pada rotor (bagian ini yang dialiri arus listrik), dimana arus

dialirkan ke bagian ini melalui sikat dan komutator. Interaksi medan magnet

dimungkinkan dengan adanya kumparan medan pada stator. Medan magnet

permanen dapat digunakan pada bagian ini.


       Stator memiliki kutub yang menonjol dan diteral oleh satu atau lebih

kumparan medan. Pembagian fluks celah udara yang dihasilkan oleh lilitan medan

secara simetris berada di sekitar garis tengah kutub medan. Sumbu ini dinamakan

sumbu medan.
8




       Sikat ditempatka sedemiki rupa seh
           t          an       ian      hingga komu
                                                  utasi terjadi pada saat
                                                              i

sisi
s kumpar berada di daerah n
       ran                netral, yaitu di tengah-
                                      u          -tengah kutu medan.
                                                            ub

Dengan dem
D        mikian sumb dari gelom
                   bu         mbang agm-
                                       -armatur ter
                                                  rletak 90 der
                                                              rajat listrik

dari
d sumbu kutub meda yaitu pa sumbu k
                 an,      ada     kuadratur. P
                                             Pada Gamba 2.1 sikat
                                                      ar

tampak pada sumbu ku
t         a        uadratur kare di situla keduduka dari kump
                               ena       ah       an        paran yang

dihubungkan
d         nnya. Sehin
                    ngga gelomb
                              bang agm-a
                                       armatur terle
                                                   etak sepanja
                                                              ang sumbu

sikat seperti tergambar.
s




                           Gambar 2. 1 Konstruks motor dc
                                     1.        si

2.1.2 Rang
2        gkaian Ekiv
                   valen Motor DC
                             r

       Rang
          gkaian ekiva
                     alen pada G
                               Gambar 2.2 menunjukk rangkaia jangkar
                                                  kan      an

yang direpresentasikan oleh sumbe tegangan ideal EA d resistor RA. Jatuh
y                               er       n          dan

tegangan pa sikat dir
t         ada       representasik oleh bat
                                kan      terai kecil Vbrush yang berlawanan
                                                                 b

arah dengan aliran aru pada mot
a         n          us       tor. Lilitan medan, yan menghasi
                                                    ng       ilkan fluks

magnet pada motor, dir
m         a          representasik oleh ind
                                 kan      duktor LF da resistor RF. Resistor
                                                     an

terpisah
t          Radj   merepre
                        esentasikan   resistor   variabel
                                                 v          di
                                                             i   luar   mo
                                                                         otor   yang

mengendalik besarnya arus yang m
m         kan      a           mengalir pad rangkaian medan.
                                          da        n
9




       Terdapat beberapa macam penyederhanaan dari rangkaian ekivalen dasar

motor dc tersebut. Jatuh tegangan sikat biasanya sangat rendah bila dibandingkan

dengan tegangan yang dicatu kepada motor. Oleh karena itu, jatuh tegangan pada

sikat dapat diabaikan, atau dapat dianggap telah tercakup pada nilai tahanan RA.

Demikian pula dengan tahanan dalam rangkaian medan yang dapat digabungkan

dengan tahanan variabel, dan jumlahnya disebut RF. (Chapman, 1985)


Tegangan jangkar motor dapat dinyatakan dengan persamaan :

                                                                          (2-2)

       EA = tegangan jangkar (V)

       K = konstanta motor

         = flux (W)

          = kecepatan motor (rpm)
10




                                                Vbrush    RA    IA 

          Radj             RF

                                           EA
                           LF



                                                          RA    IA 

                           RF

                                           EA
                           LF




 Gambar 2. 2. (a) rangkaian ekivalen motor dc. (b) rangkaian ekivalen motor dc
     yang disederhanakan dengan mengabaikan drop tegangan sikat dan
                menggabungkan Radj dengan resistansi medan

       Dengan demikian, diketahui bahwa tegangan jangkar pada motor dc

sebanding dengan flux dan kecepatan putaran motor. Dari persamaan di atas dapat

diperoleh persamaan 2.3:


                                                                         (2-3)


       Dari persamaan (2-3) dapat diketahui bahwa pengaturan kecepatan putaran

motor dc dapat dilakukan dengan cara mengubah nilai tegangan dan flux.


Adapun nilai torsi motor dc dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut


                                                                         (2-4)
11




       T = Torsi motor (Nm)

       K = konstanta motor

          = flux (W)

       IA = arus jangkar (A)



2.1.3 Jenis Motor DC

       Merupakan suatu keunggulan dari motor dc karena memiliki karakteristik

kerja yang beragam yang dapat diperoleh dari pemilihan metode penguatan

kumparan medan. Lilitan medan dapat diberi penguat secara terpisah dari sumber

dc luar, atau dapat diberi penguat – diri, yaitu motor dapat menyediakan catu

untuk penguatannya sendiri. (Fitzgerald, Charles Kingsley, & Umans, 1997)


       Terdapat lima jenis utama motor dc yang sering digunakan berdasarkan

sumber penguat lilitan medannya: (Fitzgerald, Charles Kingsley, & Umans, 1997)


     1.   Motor dc penguatan terpisah


            Skema hubungan motor dc yang diteral        terpisah   tampak pada

     Gambar 2.3. Arus medan yang dibutuhkan hanya merupakan bagian yang

     sangat kecil dari arus jangkar - nilainya sekitar 1 sampai dengan 3 persen

     dari motor jenis lain. Motor penguat terpisah digunakan pada beban relatif

     konstan dan tidak berubah secara drastis. (Fitzgerald, Charles Kingsley, &

     Umans, 1997)
12




           Gambar 2. 3. Motor DC berpenguatan terpisah

        Sejumlah kecil daya pada rangkaian medan dapat mengatur daya

yang relatif besar pada rangkaian jangkarnya. Motor dc penguatan terpisah

sering digunakan pada sistem pengaturan umpan balik jika diperlukan

rentang pengaturan kecepatan putaran motor yang lebar.


        Saat beban pada poros motor bertambah, torsi beban Tload akan

melebihi nilai torsi induksi Tind pada motor, kemudian motor akan

melambat. Saat motor melambat, tegangan internal EA = K              turun,

sehingga nilai arus IA = (VT - EA) / RA naik. Dengan naiknya nilai arus

jangkar, maka torsi induksi pada motor akan naik (Tind = K      IA), hingga

pada akhirnya torsi induksi bernilai sama dengan torsi beban pada kecepatan

putaran motor   yang lebih rendah.


     2. Motor dc shunt

        Lilitan medan dari motor dc yang diberi penguatan diri dapat diberi

catu melalui tiga cara berbeda, yaitu secara shunt, seri, maupun gabungan

shunt dan seri yang disebut dengan sistem majemuk.Tegangan pada motor

dc shunt sedikit menurun dengan adanya pertambahan beban, meskipun

dalam banyak aplikasi pemakaian hal ini masih dalam rentang toleransi.
13




                   Gambar 2. 4. Motor DC shunt


         Karakteristik keluaran motor dc shunt dapat diturunkan dari

persamaan torsi induksi dan tegangan motor, serta hukum tegangan

Kirchoff. Dengan VT merupakan tegangan sumber dalam volt, hukum

tegangan Kirchoff untuk motor dc shunt adalah


                                                               (2-5)


VT = tegangan sumber (V)
EA = tegangan jangkar (V)
IA = arus jangkar (A)
RA = tahanan jangkar (ohm)

tegangan jangkar pada motor adalah              , sehingga


                                                               (2-6)


Karena           , arus IA dapat dinyatakan dengan


                                                               (2-7)


Dari persamaan di atas dapat diperoleh
14




                                                 .                         (2-8)


             Dengan demikian, di
                               idapat persa
                                          amaan kece
                                                   epatan moto sebagai
                                                             or

   beriku
        ut


                                                                           (2-9)




Gambar 2. 5. (a) Kara
       2            akteristik tor - kecepata motor dc shunt denga lilitan
                                 rsi        an         c            an
kompensa untuk me
       asi          enghilangkan efek reaksi jangkar (b) Karakteristik torsi -
                                 n           i         )
         kecepatan motor dc sh   hunt dengan adanya reak jangkar
                                                       ksi

                      ntuk disada bahwa u
             Penting un         ari     untuk meng
                                                 gubah tegang
                                                            gan motor

   secara linear terha
        a            adap torsi, p
                                 parameterr lain dari pe
                                            l          ersamaan di atas harus

   bernila tetap / k
         ai        konstan, ka          tidak maka akan mem
                             arena jika t                 mpengaruhi
15




karakteristik hubungan dan mengubah bentuk grafik hubungan torsi –

kecepatan motor.


       Efek internal yang biasanya terjadi dan dirasa cukup mempengaruhi

karakteristik motor adalah efek reaksi jangkar. Jika suatu motor mengalami

reaksi jangkar, maka akan timbul fluks yang melemahkan fluks medan.

Pada Gambar 2.5 ditampilkan grafik hubungan torsi dan kecepatan motor dc

shunt dengan dan tanpa adanya efek reaksi jangkar.


3.   Motor dc magnet permanen


       Motor dc magnet permanen adalah jenis motor dc yang kutub –

kutubnya terbuat dari magnet permanen. Jenis motor ini pada dasarnya

adalah motor dc shunt yang rangkaian medannya diganti dengan mangnet

permanen. Motor dc magnet permanen sering digunakan pada aplikasi untuk

beban yang relatif kecil, karena strukturnya yang lebih sederhana.

(Chapman, 1985)


       Dari pengertiannya, flux yang dihasilkan motor dc magnet permanen

bernilai konstan, oleh karena itu maka kecepatan motor tidak dapat

dikendalikan dengan mengubah arus medan atau flux. Metode yang dapat

digunakan dalam pengaturan kecepatan motor dc magnet permanen adalah

dengan cara mengubah-ubah nilai tegangan jangkar dan tahanan jangkar.
16




        4. Motor dc seri


                                        Ia
                           Rf


                 DC




                      Gambar 2. 6. Motor DC seri

           Arus medan pada motor dc seri besarnya sama dengan arus beban,

begitu pula dengan fluks yang dihasilkan, sehingga nilainya sangat

bergantung pada perubahan beban. Dengan RS adalah tahanan seri dalam

ohm, hubungan torsi – kecepatan motor dc seri dinyatakan dengan :


                                    1                               (2-10)
                                √

         Dari persamaan tersebut, dapat dilihat kelemahan motor dc seri,

yaitu saat torsi bernilai nol, maka kecepatan akan menjadi tidak terhingga,

meskipun dalam keadaan sebenarnya torsi tidak akan bernilai benar benar

nol, karena adanya rugi-rugi mekanik, inti, dan lain-lain. Bagaimanapun,

saat motor sedang dijalankan dalam keadaan tanpa beban, kecepatan dapat

bernilai cukup tinggi sehingga menyebabkan kerusakan. Gambar berikut

menampilkan karakteristik hubungan torsi dan kecepatan pada motor dc

seri.
17




       Gambar 2. 7. Karakteristik torsi - kecepaan motor dc seri
                                          k

5.   Motor dc majemuk
     M


       Motor dc m
                majemuk me
                         erupakan pe
                                   enggabungan dua karakt
                                             n          teristik dari

motor dc seri dan motor dc s
                n          shunt, biasan dihubun
                                       nya     ngkan sedem
                                                         mikian rupa

sehing
     gga lilitan seri membu fluks tia kutub be
                 s        uat       ap       ertambah be
                                                       esar sesuai

bebann mengak
     nya,   kibatkan nila tegangan yang relatif t
                        ai         y            tetap.


                                  Ia          IL
                            Rf1


                DC
                 C
                                        Rf
                                         f2




                     Gambar 2. 8 Motor DC majemuk
                               8.       C

         Selain ko
                 onfigurasi da seperti y
                             asar      yang telah d
                                                  dijelaskan se
                                                              ebelumnya,

                        kemungkinan yang ad jika ditambahkan
masih terdapat beberapa k         n       da

sepera
     angkat sikat sehingga d
                           diperoleh tegangan lain dari komu
                                                 n         utator. Jadi

pilihan pemakaian dari sistem motor dc d kemudah pemasan
      n         n           m          dan     han     ngan sistem

pengat
     turan merupakan sifat-si
                            ifatnya yang menonjol.
                                       g
18




2.1.4 Pengaturan Kecepatan Motor DC

       Motor dc pada dasarnya lebih sesuai untuk keperluan penggunaan yang

memutuhkan kecepatan yang dapat diatur dibandingkan dengan motor ac. Hal ini

karena kecepatan kerja motor dc mudah diatur dalam rentang kecepatan yang

lebar, di samping banyaknya metode yang dapat digunakan.


       Tiga jenis metode yang sering digunakan dalam pengaturan kecepatan

adalah pengaturan arus medan (field current control), pengaturan tahanan jangkar

(armature circuit resistance control), dan pengaturan tegangan terminal jangkar

(aarmature terminal voltage control).


   •   Pengaturan arus medan


           Metode pengaturan arus medan biasanya digunakan pada jenis motor

    dc shunt. Pengaturan arus medan, yang berarti mengatur fluks dan

    kecepatannya dengan cara mengatur tahanan dari rangkaian medan shunt,

    merupakan cara yang mudah dikerjakan, murah, dan tanpa banyak

    mengakibatkan perubahan pada rugi-rugi motor.


           Kecepatan terendah yang dicapai dibatasi oleh arus medan terbesar,

    sedangkan kecepatan tertinggi dibatasi oleh reaksi jangkar yang disebabkan

    oleh adanya medan yang lemah sehingga motor menjadi tidak mantap, dan

    proses komutasinya menjadi tidak baik. Dengan menambah suatu lilitan

    pemantap (stabilizing winding), rentang pengaturan kecepatan dapat

    dinaikkan dengan cukup besar, dan dengan tambahan lain berupa lilitan

    pemampas, rentang kecepatan dapat dinaikan lagi. Adanya lilitan pemantap
19




dapat menjamin diperolehnya karakteristik beban – kecepatan yang baik

meskipun pada arus medan shunt yang lemah dan beban yang berat.


•    Pengaturan tahanan jangkar


           Pengaturan tahanan jangkar berupa pengaturan kecepatan dengan

    cara memasukkan tahanan seri ke dalam rangkaian jangkar. Cara ini dapat

    diterapkan pada motor seri, shunt, dan majemuk. Bagi motor shunt dan

    majemuk, tahanan seri harus dipasang diantara medan shunt dan jangkar.


           Untuk tahanan jangkar seri yang bernilai tetap, didapat perubahan

    kecepatan yang lebar karena perubahan beban, karena besar kecepatan

    tergantung pada jatuh tegangan pada tahanan tersebut yang juga berarti

    tergantung pada arus jangkar yang dibutuhkan untuk memutar beban.


           Pada tehanan luar terdapat kerugian daya yang besar, terutama pada

    saat kecepatannya banyak berkurang. Pada kenyataannya, pada suatu torsi

    yang tetap, masukan daya pada motor dan tahanan juga tetap, sedangkan

    keluaran daya ke beban berkurang sebanding dengan kecepatannya. Tidak

    seperti pengaturan medan shunt, pengaturan tahanan jangkar memberikan

    suatu penggerak torsi tetap karena baik fluks maupun arus jangkar berniali

    tetap saat kecepatannya berubah.


           Berikut adalah ragam skema metode jangkar shunt yang dapat

    digunakan pada motor seri dan motor shunt.
20




Gambar 2. 9. Metode jangkar shunt dari pengaturan kecepatan pada (a)motor seri
                             dan (b)motor shunt

  •   Pengaturan tegangan jangkar


             Pengaturan tegangan terninal jangkar memanfaatkan kenyataan

      bahwa suatu perubahan pada tegangan terminal jangkar suatu motor shunt

      pada keadaan mantap diikuti oleh suatu perubahan kecepatan yang dapat

      dianggap sama, dan dengan fluks motor yang tetap, menyebabkan suatu

      perubahan kecepatan yang sebanding. Biasanya, daya yang tersedia

      merupaka sumber tegangan ac, sehingga diperlukan peralatan tambahan

      berupa penyearah (rectifier) atau sejumlah generator sehingga dapat

      memberikan tegangan jangkar yang dapat diatur bagi motor. Dengan

      berkembangnya penyearah zadat (solid state) yang dapat diatur, yang

      mampu menangani daya dalam satuan kW secara luas telah membuka

      suatu lapangan penerapan baru dimana pengaturan kecepatan motor

      diperlukan. Salah satu metode pengaturan kecepatan dengan tegangan

      terminal jangkar adalah dengan metode chopper / pemotong tegangan.
21




   o Pengendalian kecepatan motor dc dengan chopper / pemotong


Prinsip kerja chopper


       Dalam pengendalian kecepatan motor dc, chopper sering

digunakan saat tegangan sumber yang tersedia merupakan sumber dc, atau

sumber ac yang telah disearahkan. Pengendalian kecepatan dilakukan

dengan mengubah-ubah nilai tegangan jangkar, dengan cara “memotong”

tegangan input. Pemotongan dilakukan dengan pengaturan on-off saklar

dalam frekuensi dan “duty cycle” tertentu. Dalam hal ini, yang digunakan

sebagai saklar dapat berupa transistor, MOSFET, maupun IGBT.




         Gambar 2. 10. Diagram kerja chopper sederhana




    Gambar 2. 11. Prinsip pemotongan tegangan pada chopper
22




       Skema di atas merupakan gambaran dari prinsip kerja chopper. Chopper

on pada ton dan off saat toff. Dengan T adalah periode gelombang dalam detik,

frekuensi (Hz) gelombang keluaran adalah


                                         1     1
                                                                      (2-11)


      dan duty cycle dinyatakan dengan


                                                                      (2-12)


              Tegangan keluaran pada jangkar motor nilainya sama dengan

      perbedaan tegangan sumber dengan jatuh tegangan pada saklar. Dengan

      mengasumsikan bahwa saklar yang digunakan adalah ideal dengan jatuh

      tegangan sama dengan nol, nilai Vdc adalah


                                                   ,                  (2-13)


      dengan Vs adalah sumber tegangan (V) dan Vdc adalah tegangan keluaran

      dc.


              Dari persamaan di atas, diketahui bahwa dengan mengubah duty

      cycle dapat mengendalikan nilai tegangan keluaran dc yang dihasilkan.

      Pengendalian duty cycle biasanya digunakan dengan cara mengubah waktu

      on saklar. Semakin lama waktu on saklar, maka tegangan yang dihasilkan

      pun akan menjadi lebih tinggi.
23




2.2    LabVIEW 8.2 Student Edition

       LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)

adalah software pemrograman visual yang dikembangkan oleh National

Instrument dimana pengguna program cukup memasukkan logic berupa icon-icon

yang dirangkai sesuai alur logika pemrograman. Selain menggunakan icon, syntax

berupa teks juga dapat digunakan untuk memprogram dengan standard

pemrograman Mathscript Language.


       Labview memiliki 2 komponen utama yaitu front panel (Gambar 2.12),

dan block diagram (Gambar 2.13). Front panel adalah komponen tampilan

Labview, sedangkan block diagram adalah komponen logika yang akan

dieksekusi.




                     Gambar 2.12 Front Panel LabVIEW
24




                    Gambar 2.13 Block Diagram pada LabVIEW




        Fungsi-fungsi yang dapat dilakukan oleh LabVIEW terlihat pada controls

palette dan function pallete (Gambar 2.14) yang terdapat pada kedua komponen

utama LabVIEW. Pada front panel, fungsi yang dapat dilakukan adalah fungsi-

fungsi tampilan seperti grafik, indikator numeris, array, string, kontrol numeris

dan lain-lain. Sedangkan pada block diagram, fungsi yang dapat dilakukan adalah

fungsi-fungsi pemrograman seperti struktur, matematis, file I/O, probabilitas,

analisis sinyal dan lain-lain.
25




                  Gambar 2.14 Controls dan Function Palletes

2.3    NI-DAQ USB 6008

       Untuk memperoleh nilai-nilai besaran fisik yang diukur ke dalam

komputer, maka diperlukan perangkat akuisisi data yang berfungsi sebagai Analog

to Digital Converter (ADC). National Instruments memiliki banyak jenis alat

untuk melakukan akusisi data. Salah satu perangkat dari National Instruments

untuk akuisisi data adalah NI-DAQ 6008. NI-DAQ 6008 berkomunikasi dengan

PC menggunakan koneksi USB (Universal Serial Bus).




                          Gambar 2.15 NI DAQ 6008
26




       NI-DAQ USB 6008 (Gambar 2.15 dan 2.16) memiliki terminal-terminal

ADC yang digunakan sebagai terminal input analog. Alat ini memiliki 8 terminal

input analog dan 2 terminal output analog. Sedangkan di sisi yang lain terdapat 12

terminal input dan output digital. Seluruh terminal tersebut dapat melakukan

akuisisi data dalam waktu yang bersamaan dengan syarat total dari seluruh

pengukuran yang dilakukan lebih kecil atau sama dengan 10.000 pencuplikan

(sampling) dalam satu detik. Pengukuran yang akan dilakukan adalah mengukur

suatu isyarat analog sehingga terminal yang digunakan adalah terminal input

analog. Rentang tegangan yang dapat diukur oleh NI-DAQ USB 6008 adalah

+10V sampai -10V.




               Gambar 2.16 Port Input dan Output NI-DAQ 6008

2.4    Optocoupler

       Optocoupler adalah alat yang biasanya dipakai sebagai penghubung antara

sistem bertegangan rendah dengan sistem yang bertegangan tinggi. Optocoupler

dapat juga digunakan sebagai sensor dari suatu counter. Optocoupler terdiri dari

dioda pemancar infra merah dari bahan gallium arsenide dengan phototransistor

silikon yang ditempatkan pada housing berbahan plastik. Konstruksi yang kompak

dirancang untuk memberikan reolusi mekanis yang optimal, efisiensi coupling,
27




dan ambient light rejection (tidak terpengaruh oleh pancaran cahaya sekitar).

Celah pada housing dimaksudkan untuk memutus sinyal dengan menggunakan

benda gelap, sehingga melakukan switching keluaran dari keadaan ON menjadi

OFF.




             Gambar 2. 17. Optocoupler dan schematic kaki optocoupler

2.5    MOSFET

       Metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) adalah salah

satu jenis transistor efek medan. Dalam keadaan polaritas positif pada VDD

mosfet, dan dengan VGs = 0, komponen berlaku seperti transistor npn dalam

keadaan drain-gate yang reverse bias, sehingga tidak ada arus yang mengalir.

       Saat diberi tegangan VGS, gate menjadi lebih positif terhadap source, dan

muatan positif terakumulasi pada permukaan logam gate, sehingga medan listrik

timbul pada lapisan oxide. Di sisi lain, muatan negatif terakumulasi pada

permukaan struktur p yang bersebelahan dengan lapisan oxide. Muatan negatif ini

menolak “hole” pada struktur p, sehingga elektron mengalir dari source menuju

drain, dalam keadaan seperti ini dinyatakan bahwa arus telah mengalir dari drain

ke source.
28




                                          ID




                                                            VDD
                     VGS




                                              ID




                                        VDS

                                                      VDD

                     VGS




Gambar 2. 18. Konstruksi semikonduktor dan diagram skema rangkaian mosfet
29




               Gambar 2. 19. Karakteristik arus - tegangan mosfet

       Untuk mengalirkan arus drain ke source mosfet, dibutuhkan tegangan VGS

yang melebihi batas tegangan VT, dan karakteristik hubungan tegangan VDS

dengan arus ID akan berbeda dengan tegangan VGS yang berbeda.



2.6    Pengendali PID


       PID (dari singkatan bahasa Inggris: Proportional–Integral–Derivative

controller) merupakan pengendali untuk menentukan presisi suatu sistem dengan

dengan metode umpan balik.


       Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proporsional,

Integral dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai secara bersamaan maupun secara

terpisah, tergantung dari respon yang diinginkan terhadap suatu plant.
30




                  Gamb 2. 20. Bl diagram pengendali P
                     bar       lok                  PID

2.6.1 Peng
2        gendali Prop
                    porsional

           amaan matematis untuk kontrol pro
       Persa                   k           oporsional a
                                                      adalah u(t) = KP . e(t),

dengan Kp adalah konst
d         a          tanta propors
                                 sional dalam Laplace.
                                            m




             Gambar 2 21. Diagra blok peng
                    2.         am        gendali prop
                                                    porsional

       Kp b
          bekerja seba
                     agai Gain (p
                                penguat) saja tanpa mem
                                            a         mberikan efe dinamik
                                                                 ek

kepada kine kontrole Pengguna kontrol P memiliki berbagai ke
k         erja     er.      aan                            eterbatasan

karena sifat kontrol ya tidak di
k          t          ang      inamik. Wal
                                         laupun dem
                                                  mikian, dalam aplikasi-
                                                              m

aplikasi men
a          ndasar yang sederhana kontrol P c
                     g                     cukup mamp untuk me
                                                    pu       emperbaiki

respon trans
r          sien yang ba khususny untuk rise time dan s
                      aik,     ya         e          settling time. Kontrol P
                                                                  .

juga dapat mengurangi (
j          m          (bukan meng
                                ghilangkan) error steady state.
                                                       y
31




2.6.2 Peng
2        gendali Inte
                    egral

                                                                           t
       Persa
           amaan mate                                 dalah u (t ) = K i ∫ e(t )dt ,
                    ematis untuk Pengendali integral ad
                               k          i
                                                                           0


dengan Ki adalah konsta proporsional dalam Laplace.
d                     anta




                Gamba 2. 22. Diag
                    ar          gram blok pe
                                           engendali in
                                                      ntegral

      Jika e(t) mendek konstan (bukan nol maka u(t) akan menj
                     kati    n          l)        )         jadi sangat

besar sehing diharapk dapat me
b          gga      kan      emperbaiki e
                                        error. Jika e( mendekat nol maka
                                                     (t)      ti

efek pengen
e         ndali I sem
                    makin kecil. Pengendali I dapat m
                                          i         memperbaiki sekaligus
                                                              i

menghilangk respon s
m         kan      steady-state, namun pem
                                         milihan Ki y
                                                    yang tidak t
                                                               tepat dapat

menyebabka respon transien y
m        an                yang tinggi sehingga dapat me
                                     i                 enyebabkan

ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang te
k                                          erlalu tinggi dapat me
                                                                enyebabkan

output beros
o          silasi karena menambah orde sistem


2.6.3 Peng
2        gendali Deri
                    ivatif


      Sinya u yang d
          al       dihasilkan o
                              oleh pengen
                                        ndali D dapat dinyataka sebagai
                                                              an

              . Dari pe
                      ersamaan ter
                                 rsebut tampa bahwa si dari pen
                                            ak       ifat     ngendali D

dalam konte "kecepat
d         eks      tan" atau ra dari erro Dengan k
                              ate       or.      karakteristik demikian,
                                                             k

pengendali D dapat d
p                  digunakan u
                             untuk memp
                                      perbaiki res
                                                 spon transie dengan
                                                            en

memprediks error yang akan terjad Pengend Derivativ hanya be
m        si         g           di.     dali      ve       erubah saat
32




ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal

ini pula yang menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat digunakan secara

terpisah.
BAB III

         PERANCANGAN SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK

                 MOTOR DC TERHADAP PEMBEBANAN



3.1    Pendahuluan

       Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap

Pembebanan akan menghasilkan keluaran berupa grafik – grafik, yaitu :


           1. Kecepatan fungsi waktu
           2. Tegangan jangkar fungsi waktu
           3. Arus jangkar fungsi waktu
           4. Torsi fungsi waktu
           5. Kecepatan fungsi tegangan
           6. Kecepatan fungsi torsi
           7. Kecepatan fungsi beban
           8. Kecepatan dan beban fungsi waktu

       Selain keluaran berupa grafik, terdapat pula tampilan nilai nominal

besaran – besaran seperti arus jangkar, tegangan jangkar, torsi, kecepatan, duty

cycle, dan durasi program.


       Sebelum merancang program yang dapat menampilkan grafik – grafik dan

besaran di atas, terlebih dahulu dibuat suatu sistem pengendali kecepatan motor dc

sederhana, yang terdiri dari motor dc magnet permanen 24 V, rangkaian

optocoupler sebagai penghitung kecepatan putaran motor, dan rangkaian chopper

yang dilengkapi mosfet dan dioda flywheel. Berikut adalah blok diagram yang




                                       33
34




menjelaskan proses kerja dan alur data dari sistem penguji karakteristik motor dc

terhadap pembebanan.




   Gambar 3. 1. Blok diagram alur kerja sistem penguji karakteristik motor dc
                   magnet permanen terhadap pembebanan

       Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk memanfaatkan secara

maksimal fasilitas yang terdapat pada Labview 8.2. untuk mengendalikan

kecepatan motor dc dan mengamati karakteristik kecepatan motor dc terhadap

pembebanan. Adapun ketelitian dari setiap fitur yang ditampilkan masih dapat

dikembangkan lebih lanjut, dan merupakan topik penelitian lanjutan yang

menarik.
35




3.2
3      Sens Kecepatan Putaran Motor
          sor

       Sens kecepata putaran motor diperlukan, kare
          sor      an                             ena untuk pengaturan
                                                            p

kecepatan m
k         motor dc me
                    emerlukan m
                              masukan dat kecepatan motor. Dal
                                        ta        n          lam sensor

putaran yang dirancang, terdapat tig bagian pen
p          g                       ga         nyusun, yaitu :
                                                          u

           •     Rangkaia optocoupl
                        an        ler

           •     NI DAQ 6008 yang d
                                  difungsikan sebagai coun
                                                         nter

           •     Program penghitung kecepatan putaran moto pada Labv
                                              p          or        view 8.2




                    Gamb 3. 2. Sensor kecepata putaran m
                       bar                   an        motor

       Berik adalah blok diagra yang da
           kut                am      apat menjela
                                                 askan hubun
                                                           ngan kerja

antara rangk
a          kaian optoco
                      oupler, NI D
                                 DAQ 6008, d program penghitung kecepatan
                                           dan     m          g

putaran moto
p          or.
36




                                                                     
            Rangkaian 
                                        NI DAQ 6008             Labview 
           optocoupler                   (counter) 



  Gambar 3. 3. Hubungan kerja rangkaian optocoupler, NI DAQ, dan program
                                Labview 8.2.

       Poros motor DC sebelumnya diberi piringan yang sisinya diberi warna

gelap / terang yang kemudian akan mengubah kondisi ON/OFF           rangkaian

optocoupler, yang selanjutnya dihitung oleh NI DAQ 6008 yang berfungsi sebagai

counter. Hasil perhitungan NI DAQ kemudian diolah program penghitung

kecepatan sehingga menghasilkan keluaran berupa besaran kecepatan motor

dalam satuan RPM.


3.2.1 Rangkaian Optocoupler

       Komponen penyusun rangkaian optocoupler terdiri dari :

           •   Phototransistor H21A3
           •   Diode
           •   Resistor 1 kΩ
           •   Catu daya dc 5V




                          Gambar 3. 4. Phototransistor H21A3
37




       Rangkaian optocoupler dirancang dengan berbasis phototransistor H21A3

yang terdiri dari pemancar dan penerima infra merah. Pemilihan phototransistor

H21A3 didasarkan pada keandalannya karena mampu mengabaikan cahaya dari

lingkungan sekitar. Tegangan Vcc sebesar 5 Volt didapat dari terminal USB

komputer, sehingga tegangan yang didapatkan cukup stabil dan tidak

membutuhkan peralatan tambahan.


                                    Output
                Vcc 5V              ke DAQ




                                  Phototransistor
                                  H21A3




           Gambar 3. 5. Skema rangkaian optocoupler sensor kecepatan

       Saat phototransistor menangkap infra merah, maka arus akan mengalir

dari kolekor ke emitor, sehingga terminal output akan mendapat 0 volt dan LED

tidak akan menyala. Sebaliknya, saat infra merah terhalang, maka arus tidak

mengalir ke emitor, akan tetapi mengalir ke terminal output, dan led akan

menyala.


       Terminal output dari rangkaian di atas kemudian dihubungkan dengan

DAQ, dan jumlah perubahan nilai tegangan pada terminal output dihitung oleh

counter DAQ, dan lebih jauh kemudian dikonversi menjadi kecepatan putaran
38




motor denga satuan rp oleh pro
m         an        pm       ogram yang dirancang m
                                                  menggunaka Labview
                                                           an

8.2.
8


3.2.2 NI D
3        DAQ 6008 Sebagai Cou
                            unter

       Pada sensor pu
          a         utaran moto antarmuk akuisisi data NI D
                              or,      ka                 DAQ 6008

difungsikan sebagai co
d                    ounter yang menghitu
                               g        ung perubah
                                                  han keadaan keluaran
                                                            n

rangkaian o
r         optocoupler. Untuk fung counter, terminal yang digunak adalah
                                gsi                            kan

PFIO yang dihubungk
P       g         kan dengan output ra
                           n                   ptocoupler, sementara
                                     angkaian op

pentanahan NI DAQ dig
p          N        gabungkan d
                              dengan penta
                                         anahan optoc
                                                    coupler.


       NI D
          DAQ menghi
                   itung dengan cara mend
                              n         deteksi fallin edge sinya keluaran
                                                     ng         al

rangkaian o
r         optocoupler. Dengan me
                               enggunakan NI DAQ 6
                                                 6008 sebaga counter,
                                                           ai

diperoleh ke
d          emudahan yaitu tidak m
                                memerlukan tambahan IC schmidt tr
                                           t         C          rigger pada

rangkaian op
r          ptocoupler, karena dete
                                 eksi sinyal keluaran opt
                                             k          tocoupler su
                                                                   udah cukup

baik. Beriku adalah pen
b          ut         ngaturan NI D
                                  DAQ 6008 s
                                           sebagai coun :
                                                      nter




            Gambar 3. 6. Pengatura NI DAQ 6008 sebaga counter
                                 an                 ai
39




3.2.3 Program Penghitung Kecepatan Motor

       Program penghitung kecepatan motor berfungsi untuk mengolah data dari

NI DAQ sebagai counter sehingga menghasilkan keluaran berupa besaran

kecepatan motor dalam satuan RPM. Flowchart program yang dirancang adalah

sebagai berikut.




      Gambar 3. 7. Flowchart program penghitung kecepatan putaran motor
40




Setelah flowchart dirancang, program dibuat pada Labview 8.2. Berikut ini adalah

blok diagram dari program penghitung kecepatan motor.




      Gambar 3. 8. Blok diagram program penghitung kecepatan motor dc

       Dari blok diagran pada Gambar 3.8, terlihat bahwa data hitungan counter

dikalikan 10. Hal ini dilakukan agar didapatkan data kecepatan dalam satuan rpm.

Sebelum data ditampilkan, hasil perhitungan tersebut terlebih dahulu dibulatkan

ke bilangan integer terdekat agar data yang ditampilkan dalam bilangan bulat,

sehingga diharapkan menjadi lebih informatif bagi pengguna.

       Sementara itu, tunda waktu selama 0,1 detik bertujuan untuk memperkecil

kesalahan dalam perhitungan kecepatan motor. Tunda waktu perhitungan yang

lebih lama akan semakin memperkecil kemungkinan kesalahan dalam proses

perhitungan.

       Program penghitung kecepatan motor memiliki satu keluaran tunggal

berupa nilai kecepatan putaran motor. Nilai kecepatan ini ditampilkan dalam

satuan rpm.
41




      Gambar 3. 9. Tampilan keluaran nilai kecepatan purtaran motor dala rpm
                                   n                        n          am

3.3
3         Peng
             gendali Kecepatan Mot DC
                                 tor

          Peng
             gendali kecep
                         patan motor dc diperluk untuk m
                                   r           kan     menghasilkan kecepatan
                                                                  n

motor yang sesuai de
m        g         engan perm         ngguna. Pad sistem pengendali
                            mintaan pen         da

kecepatan, nilai putara motor d
k                     an      diinputkan pengguna m
                                         p        melalui Lab
                                                            bview, dan

kemudian pr
k         rogram akan mengenda
                    n        alikan duty cycle masuk gate mo
                                         c         kan     osfet sesuai

dengan kece
d         epatan yang diminta. D
                    g          Duty cycle masukan ga mosfet kemuadian
                                                   ate

akan menen
a        ntukan besar nilai tegan
                    r                     diumpankan ke motor dc melalui
                                ngan yang d        n

mosfet, seh
m         hingga nilai kecepatan motor be
                     i         n        erubah sesuai dengan perubahan

tegangannya
t         a.


          Siste pengendali kecepata motor m
              em                  an      memiliki tiga komponen penyusun
                                                      a        n

utama, yaitu :
u          u


      •   Rang
             gkaian chopp
                        per

      •   DAQ 6008 sebag pengenda duty cycl masukan g mosfet
            Q          gai      ali       le        gate

      •   Prog
             gram pengendali kecepat motor dc berbasis La
                                   tan                  abview 8.2

          Berik adalah blok diagra yang da
              kut                am      apat menjela
                                                    askan hubun
                                                              ngan kerja

antara hardw
a                    aian choppe NI DAQ 6008, dan program pengendali
           ware rangka         er,    Q         n

kecepatan L
k         Labview 8.2 yang diban dengan masukan d
                    2          ntu              dari sensor penghitung
                                                            p

kecepatan m
k         motor.
42




   Komputer dengan Labv
                      view 8.2




                                      Rangkaian          error
          NI
          N DAQ 6008                                                  Motor DC
                                             r
                                       Chopper




                                                                    sen
                                                                      nsor kecepatan

              Gambar 3. 10. Skema p
                                  pengendalian kecepatan motor dc
                                             n


3.3.1 Rang
3        gkaian Chop
                   pper




      Gam
        mbar 3. 11. R
                    Rangkaian ch
                               hopper penge
                                          endali kecce
                                                     epatan motor dc
                                                                r

      Kom
        mponen peny
                  yusun rangka chopper terdiri dari :
                             aian    r

          •    Diode 6A
                      A
          •    Mosfet IR
                       RF830
          •    Heat sink
                       k
          •    Motor dc 24 Volt
                      c
          •    Catu daya dc 15 Volt
                                  t
          •    Resistor 1Ω 5W
43




       Untuk lebih memperjelas cara kerja rangkaian, berikut ini adalah diagram

rangkaian chopper yang dibuat. Pada rangkaian chopper, NI DAQ 6008

menghasilkan kelauran gelombang kotak yang memiliki duty cycle yang dapat

diatur. Semakin tinggi duty cycle maka tegangan pada gate – source VGS akan

semakin tinggi. Tegangan VGS yang semakin tinggi kemudian menyebabkan

tegangan jangkar yang dirasakan motor semakin tinggi. Kemudian, berdasarkan

persamaan (2-3)


                                               ,


maka kecepatan putaran motor sebanding dengan nilai tegangan jangkarnya.

Maka, dapat disimpulkan bahwa nilai duty cycle dari gelombang masukan gate

mosfet bernilai sebanding dengan kecepatan putaran motor.

       Saat duty cycle bernilai 1, tegangan maksimal motor bernilai 15 Volt.

Hubungan antara duty cycle dan tegangan jangkar motor adalah sebanding, akan

tetapi tidak linier. Resistor 1Ω yang digunakan pada rangkaian chopper berfungsi

sebagai sensor arus. Sensor arus ini bekerja berdasarkan hukum ohm,


                                                                          (3-1)



dan karena resistor bernilai 1Ω, maka     .
44




Gambar 3. 12. Rangkaian pengendali kecepatan motor dc dengan metode chopper




       Diode 6A pada rangkaian chopper berfungsi untuk mengalirkan ggl balik

dari motor, sehingga tidak merusak mosfet dan DAQ yang rentan mengalami

kerusakan saat terkena ggl balik yang cukup besar.


3.3.2 DAQ 6008 Sebagai Pengendali Duty Cycle Masukan Gate Mosfet

       Pada sistem pengendali kecepatan motor, NI DAQ 6008 difungsikan

sebagai penghasil gelombang kotak yang frekuensi dan duty cycle dari gelombang

tersebut dapat diatur. Program yang dirancang mengeluarkan gelombang kotak

dengan frekuensi 1 kHz dan duty cycle yang dapat diatur.


       Terminal NI DAQ yang digunakan untuk menghasilkan gelombang kotak

adalah PO.0 yang berfungsi untuk menghasilkan keluaran data digital. Gelombang

kotak dihasilkan dengan cara mengeluarkan nilai 0 dan nilai 1 sedemikian rupa

sehingga   menghasilkan     keluaran    yang    berbentuk   gelombang   kotak.
45




Penyambung
P        gan dilakuk
                   kan dengan menghubu
                                     ungkan PO.0 dengan k
                                               0        kaski gate

mosfet dan t
m          terminal grou NI DAQ dihubungk dengan k source mosfet.
                       und    Q         kan      kaki     m


       Kare NI DAQ 6800 hany dapat men
          ena    Q         ya        nghasilkan k
                                                keluaran mak
                                                           ksimal 5V,

maka kawas pengatur VGS mos pun dilak
m        san      ran     sfet      kukan pada kawasan 0 – 5V, yaitu

pada nilai du cycle 0 – 1.
p           uty


                              gaturan NI DAQ 600 sebagai penghasil
           kut adalah cara peng
       Berik                                   08

gelombang kotak dengan meggunak fasilitas DAQ Assista pada Lab
g         k          n        kan         D         ant      bview 8.2 :




  Gambar 3. 13. Pengat
         3           turan NI DA 6008 seba penghasil gelomban kotak
                               AQ        agai               ng
46




3.3.3 Program Pengendali Kecepatan Motor DC dengan Labview 8.2

       Program pengendali kecepatan motor dc berfungsi untuk menjaga nilai

kecepatan motor sesuai dengan nilai yang diinginkan, baik saat motor

dioperasikan dengan beban mekanis maupun saat motor beroperasi tanpa beban.


       Program yang dirancang akan terus berjalan dan membandingkan variabel

RPM_IN dengan RPM_OUT. RPM_IN adalah nilai kecepatan motor yang

diinginkan pengguna, sementara RPM_OUT adalah nilai kecepatan aktual dari

putaran motor dc. Berikut adalah flowchart program pengendali kecepatan motor.




         Gambar 3. 14. Flowchart program pengendali kecepatan motor




       Setelah merancang flowchart, dibuat program pada Labview 8.2. Program

pengendali kecepatan motor dc pada Labview 8.2 terdiri dari dua bagian, yaitu

bagian yang berfungsi menghasilkan keluaran gelombang kotak dan bagian yang
47




mengendalikan nilai duty cycle gelombang kotak dengan metode proporsional

(tanpa intergral dan derivatif). Berikut adalah blok diagram dari program

pengendali kecepatan motor dc.


       Blok penghasil gelombang kotak bekerja dengan cara menghasilkan sinyal

digital. Keluaran sinyal digital yang bernilai 0 (0 volt) dan 1 (5 volt). Untuk

menghasilkan sinyal kotak, program mengeluarkan serangkaian keluaran 0 dan 1

secara simultan dengan perbandingan yang sesuai dengan nilai duty cycle. Tunda

waktu 1 ms pada program menyeabkan gelombang kotak yang dihasilkan

memiliki frekuensi 1 kHz.




        Gambar 3. 15. Blok diagram program penghasil gelombang kotak

       Blok pengendali nilai duty cycle bekerja dengan cara membandingkan

RPM_IN dan RPM_OUT secara terus menerus setiap 50 ms. Saat nilai

RPM_OUT lebih kecil dari RPM_IN, program akan secara otomatis menambah

nilai duty cycle sebesar 0,001 setiap 50 ms, dan saat nilai RPM_OUT lebih besar
48




dari RPM_IN, program akan secara otomatis mengurangi nilai duty cycle sehingga

memperlambat kecepatan putaran motor dc.




  Gambar 3. 16. Blok diagram program pengendali kecepatan motor dc dengan
                            metode proporsional

       Nilai duty cycle dianggap telah sesuai saat RPM_OUT bernilai

                  RPM_IN + 50 ≥ RPM_OUT ≥ RPM_IN – 50,

atau dengan kata lain program pengendali kecepatan memiliki toleransi sebesar

±50 rpm. Pengurangan toleransi dapat mengakibatkan keluaran kecepatan menjadi

lebih tidak stabil (berosilasi) dan dibatasi oleh ketelitian sensor kecepatan,

sedangkan menaikkan nilai toleransi akan mengakibatkan pengaturan kecepatan

menjadi tidak akurat.


       Besaran lain yang menentukan akurasi program adalah waktu tunda. Pada

program yang dirancang, waktu tunda bernilai 50 ms. Akurasi program dapat

ditingkatkan dengan mengurangi waktu tunda, tetapi akan menyebabkan beban
49




komputasi bertambah berat. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, tunda waktu

50 ms telah dapat menghasilkan keluaran yang cukup baik.


3.4    Program Monitoring Karakteristik Motor DC Magnet

       PermanenTerhadap Pembebanan

       Pada sistem penguji karakteristik motor dc magnet permanen terhadap

pembebanan, program monitoring merupakan bagian yang berfungsi untuk

mnghasilkan keluaran berupa grafik – grafik dan nominal nilai besaran – besaran

listrik dan mekanik. Terdapat tiga metode yang digunakan untuk mendapatkan

besaran – besaran pada motor, yaitu dengan pengukuran, perhitungan, dan

masukan langsung dari pengguna program. Besaran yang didapat melalui

pengukuran adalah arus jangkar dan kecepatan motor. Besaran yang didapatkan

melalui perhitungan adalah tegangan jangkar dan torsi, sedangkan besaran yang

didapat melalui masukan langsung adalah beban motor.


3.4.1 Arus Jangkar

       Nilai arus jangkar didapatkan dengan menggunakan sensor arus yang

terdiri dari resistor yang dirangkai seri dengan motor dc. resistor yang digunakan

bernilai 1Ω, sehingga berdasarkan hukum Ohm pada persamaan (3-1),




nilai arus sama dengan hasil pengukuran tegangan karena nilai R = 1Ω.
50




          Gambar 3. 17. Blok diagram program pengukuran arus jangkar

       Setelah didapatkan besaran arus dengan fungsi DAQ Assistant, sinyal

dilewatkan ke fungsi Averaged DC-RMS, karena keluaran DAQ Assistant

memiliki sebaran yang luas dan berosilasi, yang disebabkan oleh pengaplikasian

teknik chopping pada pengaturan kecepatan motor. Dengan dilewatkan ke fungsi

Averaged DC-RMS, didapat keluaran yang lebih merepresentasikan besaran aktual

dari arus jangkar.


       Sementara itu fungsi Convert to Dynamis Data Type berfungsi untuk

mengubah sinyal keluaran DAQ Assistant menjadi tipe data dinamik agar

kemudian dapat ditampilkan dalam bentuk grafik.


3.4.2 Tegangan Jangkar

       Nilai tegangan jangkar sebanding dengan duty cycle secara tidak linier.

Berikut adalah grafik tegangan jangkar terhadap duty cycle yang didapatkan dari

hasil pengujian. Terlihat dari grafik bahwa hubungan tegangan dan duty cycle

tidak linier, dan dari fungsi trendline Microsoft Excel didapat persmamaan


                     Ea = 0,025dc3 – 0,551dc2 + 4,307dc + 2,030


       Persamaan tersebut kemudian digunakan dalam perhitungan tegangan

jangkar pada program Labview 8.2.
51




                                                 Tegangan fungsi Duty Cycle
                              16.0
                              14.0
       Tegangan jangkar (V)   12.0
                              10.0
                               8.0
                               6.0               y = 0,025x3 ‐ 0,551x2 + 4,307x + 2,030
                                                                                                       Va
                               4.0
                               2.0
                               0.0
                                     0.1   0.2    0.3   0.4    0.5   0.6    0.7    0.8   0.9   1.0
                                                               Duty cycle




                                     Gambar 3. 18. Grafik tegangan fungsi duty cycle

Berikut adalah blok diagram penghitung tegangan jangkar pada Labview 8.2.




           Gambar 3. 19. Blok diagram program penghitung tegangan jangkar

          Nilai tegangan jangkar (Ea) akan bernilai nol saat duty cycle bernilai nol.

Saat duty cycle tidak bernilai nol, Ea akan dihitung berdasarkan persamaan seperti

hasil trendline Microsoft Excel di atas.


3.4.3 Torsi

          Berdasarkan persamaan (2-4)                                             , diperlukan nilai        untuk

mendapatkan nilai torsi. Nilai                                didapatkan dengan persamaan (2-3)                 ,

karena nilai tegangan dan kecepatan telah diketahui. Dengan cara perhitungan
52




seperti demikian, maka nilai         diasumsikan bernilai konstan dalam berbagai

keadaan.


        Berikut adalah blok diagram penghitung torsi pada Labview 8.2.

Perhitungan pada Labview sesuai dengan perumusan torsi dengan persamaan di

atas.




              Gambar 3. 20. Blok diagram program penghitung torsi

3.4.4 Penampil Grafik

        Grafik yang ditampilkan pada sistem penguji karakteristik motor dc

magnet permanen terhadap pembebanan terdiri dari :


        •   Kecepatan fungsi waktu
        •   Tegangan jangkar fungsi waktu
        •   Arus jangkar fungsi waktu
        •   Torsi fungsi waktu
        •   Kecepatan fungsi tegangan
        •   Kecepatan fungsi torsi
        •   Kecepatan fungsi beban
        •   Kecepatan dan beban fungsi waktu

        Semua grafik yang menyajikan data suatu besaran terhadap waktu

menggunakan fungsi Waveform Chart pada Labview 8.2, sementara grafik yang

menyajikan data suatu besaran sebagai fungsi besaran lain selain waktu
53




menggunakan fungsi XY Graph. Berikut adalah blok diagram penampil grafik

pada Labview 8.2.


       Pada grafik kecepatan, tegangan jangkar, arus jangkar, torsi, dan

kecepatan dan beban fungsi waktu, nilai dari besaran langsung dihubungkan ke

fungsi Waveform Chart. Terdapat tambahan pada grafik kecepatan dan beban

fungsi waktu yaitu nilai beban dikalikan 1000 sebelum dimasukkan ke dalam

grafik. Hal ini bertujuan untuk mendekati nilai kecepatan motor yang berkisar

pada 0 – 4000 rpm. Sementara pada grafik kecepatan fungsi tegangan, kecepatan

fungsi torsi, dan kecepatan fungsi beban, nilai besaran perlu dilewatkan ke fungsi

Bundle untuk membentuk cluster, kemudian dilewatkan ke fungsi XY Chart

Buffer sehingga keluaran pada grafik tidak hanya berupa titik, akan tetapi berupa

garis yang menghubungkan titik – titik yang jumlahnya tergantung dari nilai

Chart Length yang dimasukkan ke dalam fungsi XY Chart Buffer.
54




             Gambar 3. 21. Blok diagram prog
                                           gram penamp grafik
                                                     pil

       Pada penampil grafik ditam
          a                     mbahkan fun
                                          ngsi Tab C
                                                   Control untu memilih
                                                              uk

grafik yang akan ditamp
g                     pilkan, sehingga tampilan program m
                                              n         menjadi lebih kompak.
                                                                    h




                     Gambar 3. 22 Icon fungs tab control
                     G          2.         si          l

3.4.5 Peny
3        yimpanan D
                  Data

           em penguji karakterist
       Siste                    tik motor dc magnet permanen terhadap
                                                  t        n

pembebanan dirancang sedemikian rupa sehing data nilai besaran aru jangkar,
p        n                                gga                    us

tegangan ja
t         angkar, torsi kecepatan dan grafik kecepatan dan beban terhadap
                      i,        n,                   n         n
55




waktu dapa disimpan dengan du metode. Metode pe
w        at                 ua                ertama adalah dengan

menyimpan data tersebu ke dalam format .xls. Caranya ad
m                    ut                    .          dalah dengan menekan
                                                                 n

tombol Save Data pada front panel Labview da memasukk alamat d
t         e                                an       kan      dimana file

– file data te
             ersebut ingin disimpan.
                         n




    Gambar 3. 23. Tamp
                     pilan push bu
                                 utton penyimmpan data da control masukan
                                                        an        m
                                 alamat file

       File akan disimp dengan nama sesuai dengan ala
                      pan                i          amat yang d
                                                              dimasukkan

pengguna d
p        dengan tam
                  mbahan sesu dengan pengaturan pada blok diagram
                            uai               n         k

Labview. Co
L         ontohnya ad
                    dalah file yan memuat d torsi pad gambar di atas akan
                                 ng       data      da       d

disimpan dengan alamat C:lab view
d                    t           wreport_tors
                                             si.xls.




                   Gamb 3. 24. Ico fungsi con
                      bar        on         ncatenate str
                                                        rings

          ambahan nam pada ala
       Pena         ma       amat dilaku
                                       ukan dengan menggunak fungsi
                                                 n         kan

Concatenate Strings yan berfungs untuk men
C         e           ng       si        nggabungkan input strin menjadi
                                                   n           ng

satu
s masuka berdasarka urutan inp yang dim
       an         an         put      masukkan.


       Berik adalah blok diagram penyimpanan data pada Labview 8.2.
           kut                 m                     a
56




                 Gambar 3. 25. Blok diagram penyimpan data

       Penyimpanan data menjadi format .xls dilakukan dengan fungsi Write To

Spreadsheet File.vi. Sebelum data dimasukkan ke fungsi Write To Spreadsheet

File, terlebih dulu perlu dilewatkan ke fungsi Convert from Dynamis Data untuk

mengubah jenis data menjadi array.




              Gambar 3. 26. Icon fungsi Write To Spreadsheet File
57




       Terminal Append To File pada fungsi Write To Spreadsheet File

dihubungkan dengan boolean True, agar data yang masuk tidak menghilangkan

data sebelumnya.


       Metode kedua yang dapat dilakukan untuk menyimpan data grafik adalah

dengan cara memanfaatkan fungsi Export Simplified Image pada Front Panel

Labview. Caranya adalah dengan klik kanan mouse tepat pada grafik > pilih Data

Operation > Export Simplified Image. Setelah itu kemudian akan muncul jendela

yang memerintahkan pengguna untuk memilih alamat dimana file gambar dengan

format .bmp ingin disimpan.




  Gambar 3. 27. Cara menyimpan data dengan fungsi Import Simplified Image
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi
Skripsi

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

PELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'S
PELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'SPELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'S
PELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'SAngga Adi
 
2013 07-15-14-33-42 istrik
2013 07-15-14-33-42 istrik2013 07-15-14-33-42 istrik
2013 07-15-14-33-42 istrikAHADI ARIF
 
Rangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhani
Rangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhaniRangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhani
Rangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhaniRinanda S
 
Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...
Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...
Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...Indri Sukmawati Rahayu
 
Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008
Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008
Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008Bunay Orgenes
 
PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...
PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...
PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...Uofa_Unsada
 

La actualidad más candente (9)

Ac rlc
Ac rlcAc rlc
Ac rlc
 
Laporan kerja praktek
Laporan kerja praktekLaporan kerja praktek
Laporan kerja praktek
 
PELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'S
PELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'SPELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'S
PELAKSANAAN PROGRAM PELATIHAN HQS SENIOR TECHNICIAN'S
 
2 rangkaian listrik
2 rangkaian listrik2 rangkaian listrik
2 rangkaian listrik
 
2013 07-15-14-33-42 istrik
2013 07-15-14-33-42 istrik2013 07-15-14-33-42 istrik
2013 07-15-14-33-42 istrik
 
Rangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhani
Rangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhaniRangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhani
Rangkaian listrik ( revisi) mohamad ramdhani
 
Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...
Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...
Proposal Automatic Street Light Using LDR (Proposal Lampu Jalan Otomatis Meng...
 
Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008
Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008
Alat ukur dan_teknik_pengukuran_jilid_1_kelas_10_sri_waluyanti_2008
 
PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...
PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...
PROTOTYPE SMART HOME DENGAN KONSEP INTERNET OF THING (IOT) MENGGUNAKAN ARDUIN...
 

Destacado

Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pentanahan
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - PentanahanLaporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pentanahan
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pentanahanbernadus lokaputra
 
12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arrester12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arresteradiskurnia std
 
Sistem kendali otomatis
Sistem kendali otomatis Sistem kendali otomatis
Sistem kendali otomatis Puti Andini
 
Modul praktikum kendali lanjut
Modul praktikum kendali lanjutModul praktikum kendali lanjut
Modul praktikum kendali lanjutPressa Surya
 
Transformator
TransformatorTransformator
Transformatorlukman_sn
 
PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT
PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLATPEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT
PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLATPoliteknik Negeri Ujung Pandang
 
K3 peralatan tenaga daya 1
K3 peralatan tenaga daya 1K3 peralatan tenaga daya 1
K3 peralatan tenaga daya 1ichsan2102
 
Lightning arrester dan gejala petir
Lightning arrester dan gejala petirLightning arrester dan gejala petir
Lightning arrester dan gejala petirrezon arif
 
Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1
Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1
Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1Faizin Pass
 
Chemical pipe earthing
Chemical pipe earthingChemical pipe earthing
Chemical pipe earthingVINSENT PAUL
 
pemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendah
pemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendahpemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendah
pemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendahtesha saputra
 
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit Breaker
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit BreakerLaporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit Breaker
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit Breakerbernadus lokaputra
 
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan Isolasi
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan IsolasiLaporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan Isolasi
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan Isolasibernadus lokaputra
 

Destacado (20)

Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pentanahan
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - PentanahanLaporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pentanahan
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pentanahan
 
12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arrester12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arrester
 
Sistem kendali otomatis
Sistem kendali otomatis Sistem kendali otomatis
Sistem kendali otomatis
 
9 Sistem Pentanahan
9 Sistem Pentanahan9 Sistem Pentanahan
9 Sistem Pentanahan
 
Modul praktikum kendali lanjut
Modul praktikum kendali lanjutModul praktikum kendali lanjut
Modul praktikum kendali lanjut
 
Transformator
TransformatorTransformator
Transformator
 
PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT
PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLATPEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT
PEMBUATAN PENANGKAL PETIR DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM PENTANAHAN BATANG DAN PLAT
 
Pentanahan netral
Pentanahan netralPentanahan netral
Pentanahan netral
 
K3 peralatan tenaga daya 1
K3 peralatan tenaga daya 1K3 peralatan tenaga daya 1
K3 peralatan tenaga daya 1
 
Sistem kontrol proses
Sistem kontrol proses Sistem kontrol proses
Sistem kontrol proses
 
235810675 210725848-proteksi-jtr-dan-gardu-distribusi
235810675 210725848-proteksi-jtr-dan-gardu-distribusi235810675 210725848-proteksi-jtr-dan-gardu-distribusi
235810675 210725848-proteksi-jtr-dan-gardu-distribusi
 
Lightning arrester dan gejala petir
Lightning arrester dan gejala petirLightning arrester dan gejala petir
Lightning arrester dan gejala petir
 
JARINGAN DISTRIBUSI PRIMER
JARINGAN DISTRIBUSI PRIMERJARINGAN DISTRIBUSI PRIMER
JARINGAN DISTRIBUSI PRIMER
 
Menggambar listrik
Menggambar listrik Menggambar listrik
Menggambar listrik
 
Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1
Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1
Analisa sistem tenaga(sistem per unit)-1
 
Chemical pipe earthing
Chemical pipe earthingChemical pipe earthing
Chemical pipe earthing
 
pemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendah
pemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendahpemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendah
pemasangan-perangkat-hubung-bagi-tegangan-rendah
 
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit Breaker
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit BreakerLaporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit Breaker
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Circuit Breaker
 
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan Isolasi
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan IsolasiLaporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan Isolasi
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik - Pengukuran Pentanahan Isolasi
 
SISTEM PROTEKSI
SISTEM PROTEKSI SISTEM PROTEKSI
SISTEM PROTEKSI
 

Similar a Skripsi

123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...
123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...
123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...Agung Fitrahadi
 
membuat anak dengan visual basic
membuat anak dengan visual basicmembuat anak dengan visual basic
membuat anak dengan visual basicwhereisindra
 
Prosedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegara
Prosedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegaraProsedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegara
Prosedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegaraMas Niban
 
e-learning berbasis web menggunakan cms open source
e-learning berbasis web menggunakan cms open sourcee-learning berbasis web menggunakan cms open source
e-learning berbasis web menggunakan cms open sourcelamone41
 
Tugas Akhir Dengan Metode Kansei Engineering
Tugas Akhir Dengan Metode Kansei EngineeringTugas Akhir Dengan Metode Kansei Engineering
Tugas Akhir Dengan Metode Kansei Engineeringhendry123456
 
Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2
Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2
Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2saitama182
 
86656891 study-recloser-unnes
86656891 study-recloser-unnes86656891 study-recloser-unnes
86656891 study-recloser-unnesrandy_wiyarga
 
The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...
The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...
The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...Mahadiputra S
 
Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...
Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...
Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...Uofa_Unsada
 
09 e00033
09 e0003309 e00033
09 e00033ardha44
 
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docxLaporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docxArifHasga
 
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docxLaporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docxArifHasga
 
Karya ilmiah kontaktor
Karya ilmiah kontaktorKarya ilmiah kontaktor
Karya ilmiah kontaktorSteinerPailah
 

Similar a Skripsi (20)

Bab i
Bab iBab i
Bab i
 
123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...
123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...
123dok analisis keandalan_sistem_jaringan_distribusi_udara_20kv_aplikasi_di_g...
 
membuat anak dengan visual basic
membuat anak dengan visual basicmembuat anak dengan visual basic
membuat anak dengan visual basic
 
10629
1062910629
10629
 
Prosedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegara
Prosedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegaraProsedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegara
Prosedur perizinan pembuatan pltmh di kabupaten banjarnegara
 
e-learning berbasis web menggunakan cms open source
e-learning berbasis web menggunakan cms open sourcee-learning berbasis web menggunakan cms open source
e-learning berbasis web menggunakan cms open source
 
12346929 2
12346929 212346929 2
12346929 2
 
Tugas Akhir Dengan Metode Kansei Engineering
Tugas Akhir Dengan Metode Kansei EngineeringTugas Akhir Dengan Metode Kansei Engineering
Tugas Akhir Dengan Metode Kansei Engineering
 
Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2
Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2
Teknik transmisi tenaga listrik jilid 2
 
“SINYAL ELECTROOCULOGRAPHY SEBAGAI KONTROL MOTOR SERVO”
“SINYAL ELECTROOCULOGRAPHY SEBAGAI KONTROL MOTOR SERVO”“SINYAL ELECTROOCULOGRAPHY SEBAGAI KONTROL MOTOR SERVO”
“SINYAL ELECTROOCULOGRAPHY SEBAGAI KONTROL MOTOR SERVO”
 
78034924.pdf
78034924.pdf78034924.pdf
78034924.pdf
 
Teknik listrik jilid 2
Teknik listrik jilid 2Teknik listrik jilid 2
Teknik listrik jilid 2
 
86656891 study-recloser-unnes
86656891 study-recloser-unnes86656891 study-recloser-unnes
86656891 study-recloser-unnes
 
The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...
The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...
The 2nd National Conference on Industrial Electrical and Electronics (NCIEE 2...
 
Sistem kendali
Sistem kendaliSistem kendali
Sistem kendali
 
Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...
Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...
Perancangan Antena Mikrostrip Pada Frekuensi 2,3 Ghz Untuk Aplikasi LTE (Long...
 
09 e00033
09 e0003309 e00033
09 e00033
 
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docxLaporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docx
 
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docxLaporan PKL Ichwanul Akbar.docx
Laporan PKL Ichwanul Akbar.docx
 
Karya ilmiah kontaktor
Karya ilmiah kontaktorKarya ilmiah kontaktor
Karya ilmiah kontaktor
 

Skripsi

  • 1. SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK MOTOR DC MAGNET PERMANEN TERHADAP PEMBEBANAN BERBASIS LABVIEW 8.2 SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program S-1 Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Oleh: ANGGORO PRIMADIANTO 05/187823/TK/31023 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2009 i
  • 2. HALAMAN PENGESAHAN SKRIPSI SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK MOTOR DC MAGNET PERMANEN TERHADAP PEMBEBANAN BERBASIS LABVIEW 8.2 Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program S-1 Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Oleh: ANGGORO PRIMADIANTO 05/187823/TK/31023 Yogyakarta, 2 Oktober 2009 Telah diperiksa dan disetujui oleh: Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Ir. Tiyono, M.T. Dr. Eng. Suharyanto, S.T., M.Eng. NIP 131792960 NIP 132232020 ii
  • 3. HALAMAN PERSEMBAHAN “Demi matahari dan cahayanya di pagi hari, dan bulan apabila mengiringinya, dan siang  apabila menampakkannya, dan malam apabila menutupinya, dan langit serta  pembinaannya, dan bumi serta penghamparannya, dan jiwa serta penyempurnaannya,  maka Allah mengilhamkan kepada jiwa itu kefasikan dan ketakwaannya, sesungguhnya  beruntunglah orang yang mensucikan jiwa itu, dan sesungguhnya merugilah orang yang  mengotorinya” (QS Asy Syams 91 : 1‐10)  Untuk ALLAH SWT pemberi seluruh daya upaya, untuk mama & papa, dan untuk INDONESIA iii
  • 4. KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah S.W.T., Rob semesta alam, pelindung seluruh umat, dan pemberi rizki seluruh makhluk. Tiada daya, upaya, dan pertolongan selain dari Allah. Dengan ridho dan kemurahan-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Terhadap Pembebanan” ini. Tujuan penulisan skripsi ini adalah salah satu syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik Program S-1, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Penulis merasa bahwa keberhasilan penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak berupa masukan, saran, motivasi maupun bantuan dalam bentuk lainnya. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ir. Tumiran, M.Eng., Dekan Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta atas segala wawasan dan inspirasi yang diberikan. 2. Bapak Ir. Lukito Edi Nugroho M.Sc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada iv
  • 5. 3. Bapak Ir. Tiyono MT. selaku dosen pembimbing I atas segala bimbingan dan masukan yang sangat berarti bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 4. Bapak Dr.Eng. Suharyanto ST., M.Eng. selaku PPJ Akademik dan dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan dan solusi kepada penulis. 5. Bapak Sarjiya, ST, M.Sc., Ph.D selaku Kepala Laboratorium Teknik Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada yang telah memberi izin kepada penulis untuk melakukan penelitian di Laboratorium. 6. Mas Nandar dan Bapak Dono, selaku laboran Laboratorium Teknik Tenaga Listrik yang telah banyak memberikan masukan yang sangat bermanfaat bagi penulis 7. Mama, Papa, dan Adik – adikku tercinta yang telah memberi dukungan kepada penulis. 8. Ma Petite Soleil, Diahyani Putri atas segala pengertian dan dukungannya. 9. Rangga ST selaku “pembimbing III” atas segala ilmu dan inspirasi. 10. Teman – teman elektro : Desi, Ali, Cahyo, Raja, Hakim - Hakim, Heru, Firman, Bolang, Dani, Galang, Emon, Simbah, Hanata, Dika, Bimbim, Holy, Putut, Ari, Kutu, Angling, Adib, Imam, Mas Irfan, Brian, Danto dan banyak lagi. 11. Teman – teman kontrakan : Pundhi, Gobank, Aam, Balbul, Ubay, cupu, bolang, gundala, dan neny. v
  • 6. 12. Temen-temen KKN-PPM Unit 32 Sendangagung. 13. Temen-temen Teknik Elektro Angkatan 2005, serta kakak angkatan dan adik angkatan. 14. Semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak bisa disebutkan satu per satu. Pada skripsi ini masih terdapat banyak kelemahan dan kekurangan dikarenakan keterbatasan penulis, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan penulis. Kesempurnaan hanya milik Allah S.W.T. Penulis berharap skripsi ini mampu memberikan kontribusi positif bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di lingkungan akademika Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada pada khususnya dan Indonesia pada umumnya. Yogyakarta, 2 Oktober 2009 Anggoro Primadianto, Penulis vi
  • 7. DAFTAR ISI   HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. ii  HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ iii  KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv  DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii  DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii  Intisari ................................................................................................................ xxvi  Abstract ............................................................................................................. xxvii  BAB I     PENDAHULUAN  1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................... 1  1.2 Maksud dan Tujuan .......................................................................... 2  1.3 Rumusan Masalah ............................................................................ 3  1.4 Batasan Masalah ............................................................................... 3  1.5 Metode Penelitian ............................................................................. 4  1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................... 4  BAB II DASAR TEORI  2.1 Motor DC......................................................................................... 6  2.1.1 Prinsip Kerja Motor DC ....................................................... 6  2.1.2   Rangkaian Ekivalen Motor DC ............................................. 8  vii
  • 8. 2.1.3   Jenis Motor DC ................................................................... 11  2.1.4   Pengaturan Kecepatan Motor DC ....................................... 18  2.2 LabVIEW 8.2 Student Edition....................................................... 23  2.3  NI-DAQ USB 6008 ....................................................................... 25  2.4  Optocoupler ................................................................................... 26  2.5  MOSFET........................................................................................ 27  2.6  Pengendali PID .............................................................................. 29  2.6.1   Pengendali Proporsional ..................................................... 30  2.6.2   Pengendali Integral ............................................................. 31  2.6.3   Pengendali Derivatif ........................................................... 31  BAB III    PERANCANGAN SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK  MOTOR DC TERHADAP PEMBEBANAN 3.1  Pendahuluan ................................................................................... 33  3.2  Sensor Kecepatan Putaran Motor .................................................. 35  3.2.1   Rangkaian Optocoupler ...................................................... 36  3.2.2   NI DAQ 6008 Sebagai Counter .......................................... 38  3.2.3   Program Penghitung Kecepatan Motor ............................... 39  3.3   Pengendali Kecepatan Motor DC ................................................. 41  3.3.1  Rangkaian Chopper ............................................................ 42  viii
  • 9. 3.3.2 DAQ 6008 Sebagai Pengendali Duty Cycle Masukan Gate Mosfet ................................................................................ 44  3.3.3   Program Pengendali Kecepatan Motor DC dengan Labview 8.2 ....................................................................... 46  3.4  Program Monitoring Karakteristik Motor DC Terhadap Pembebanan ................................................................................... 49  3.4.1   Arus Jangkar ...................................................................... 49  3.4.2   Tegangan Jangkar .............................................................. 50  3.4.3   Torsi ................................................................................... 51  3.4.4  Penampil Grafik ................................................................. 52  3.4.5   Penyimpanan Data ............................................................. 54  3.4.6   Alarm Beban Lebih ........................................................... 58  3.5   Tampilan Depan Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Terhadap Pembebanan ................................................................................... 59  3.5.1  Cara Pengoperasian Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Terhadap Pembebanan ....................................................... 60  BAB IV    METODE PENELITIAN  4.1  Teknik Pengambilan Data ............................................................ 61  4.2   Teknik Penyajian Data....................................................... 63  4.3   Metode Analisis ................................................................. 63  ix
  • 10. 4.4   Teknik Penyimpulan ......................................................... 63  BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN  5.1  Karakteristik Motor DC Tanpa Beban .......................................... 65  5.1.1   Grafik Kecepatan Fungsi Waktu ....................................... 65  5.1.2  Grafik Tegangan Jangkar Fungsi Waktu ........................... 66  5.1.3  Grafik Arus Jangkar Fungsi Waktu ................................... 67  5.1.4  Grafik Torsi Fungsi Waktu ................................................ 67  5.1.5   Grafik Kecepatan Fungsi Tegangan Jangkar ..................... 68  5.1.6   Grafik Kecepatan Fungsi Torsi.......................................... 69  5.2  Karakteristik Motor DC Tanpa Kendali Proporsional Dengan Variasi Pembebanan ...................................................................... 70  5.2.1   Grafik Kecepatan dan Beban Fungsi Waktu dan Kecepatan Fungsi Beban... .................................................................. 71  5.2.2  Grafik Tegangan Fungsi Waktu ....................................... 72  5.2.3  Grafik Arus Jangkar Fungsi Waktu ................................... 72  5.2.4   Grafik Torsi Fungsi Waktu ................................................ 73  5.2.5  Grafik Kecepatan Fungsi Torsi.......................................... 74  5.3   Karakteristik Motor DC Kendali Proporsional Dengan Variasi Pembebanan ................................................................................... 74  5.3.1   Grafik Kecepatan dan Beban Fungsi Waktu ..................... 75  x
  • 11. 5.3.2   Grafik Tegangan Jangkar Fungsi Waktu ........................... 76  5.3.3   Grafik Arus Jangkar Fungsi Waktu ................................... 77  5.3.4   Grafik Torsi Fungsi Waktu ................................................ 77  5.3.5   Grafik Kecepatan Fungsi Tegangan Jangkar ..................... 78  5.3.6   Grafik Kecepatan Fungsi Torsi.......................................... 79  BAB VI    KESIMPULAN DAN SARAN  6.1   Kesimpulan .................................................................................... 80  6.2   Saran .............................................................................................. 81 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................81 LAMPIRAN .......................................................................................................... 82  xi
  • 12. DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1. Konstruksi motor dc .......................................................................... 8 Gambar 2. 2. (a) rangkaian ekuivalen motor dc. (b) rangkaian ekivalen motor dc yang disederhanakan dengan mengabaikan drop tegangan sikat dan menggabungkan Radj dengan resistansi medan .............................. 10 Gambar 2. 3. Motor DC berpenguatan terpisah .................................................... 12 Gambar 2. 4. Motor DC shunt............................................................................... 13 Gambar 2. 5. (a) Karakteristik torsi - kecepatan motor dc shunt dengan lilitan kompensasi untuk menghilangkan efek reaksi jangkar (b) Karakteristik torsi - kecepatan motor dc shunt dengan adanya reaksi jangkar ............................................................................................. 14 Gambar 2. 6. Motor DC seri ................................................................................. 16 Gambar 2. 7. Karakteristik torsi - kecepaan motor dc seri.................................... 17 Gambar 2. 8. Motor DC majemuk ........................................................................ 17 Gambar 2. 9. Metode jangkar shunt dari pengaturan kecepatam pada (a) motor dc seri dan (b) motor dc shunt ......................................... 20 Gambar 2. 10. Diagram kerja chopper sederhana ................................................. 21 Gambar 2. 11. Prinsip pemotongan tegangan pada chopper ................................. 21 Gambar 2.12 Front Panel LabVIEW ..................................................................... 23 Gambar 2.13 Block Diagram pada LabVIEW ...................................................... 24 Gambar 2.14 Controls dan Function Palletes........................................................ 25 Gambar 2.15 NI DAQ 6008 .................................................................................. 25 xii
  • 13. Gambar 2.16 Port Input dan Output NI-DAQ 6008.............................................. 26 Gambar 2. 17. Optocoupler dan Schematic kaki optocoupler .............................. 27 Gambar 2. 18. Konstruksi semikonduktor dan diagram skema rangkaian mosfet.28 Gambar 2. 19. karakteristik arus - tegangan mosfet.............................................. 29 Gambar 2. 20. Blok diagram pengendali PID ....................................................... 30 Gambar 2. 21. Diagram blok pengendali proporsional ......................................... 30 Gambar 2. 22. Diagram blok pengendali integral ................................................. 31 Gambar 3. 1. Blok diagram alur kerja sistem penguji karakteristik motor dc terhadap pembebanan ...................................................................... 34  Gambar 3. 2. Sensor kecepatan putaran motor ..................................................... 35  Gambar 3. 3. Hubungan kerja rangkaian optocoupler, NI DAQ, dan program Labview 8.2. .................................................................................... 36  Gambar 3. 4. Phototransistor H21A3 .................................................................... 36  Gambar 3. 5. Skema rangkaian optocoupler sensor kecepatan ............................. 37  Gambar 3. 6. Pengaturan NI DAQ 6008 sebagai counter ..................................... 38  Gambar 3. 7. Flowchart program penghitung kecepatan putaran motor............... 39  Gambar 3. 8. Blok diagram program penghitung kecepatan motor dc ................. 40  Gambar 3. 9. Tampilan keluaran nilai kecepatan purtaran motor dalam rpm....... 41  Gambar 3. 10. Skema pengendalian kecepatan motor dc ..................................... 42  Gambar 3. 11. Rangkaian chopper pengendali keccepatan motor dc ................... 42  Gambar 3. 12. Rangkaian pengendali kecepatan motor dc dengan metode chopper .......................................................................................... 44  xiii
  • 14. Gambar 3. 13. Pengaturan NI DAQ 6008 sebagai penghasil gelombang kotak ... 45  Gambar 3. 15. Blok diagram program penghasil gelombang kotak ..................... 47  Gambar 3. 16. Blok diagram program pengendali kecepatan motor dc dengan metode proporsional ...................................................................... 48  Gambar 3. 17. Blok diagram program pengukuran arus jangkar .......................... 50  Gambar 3. 18. Grafik tegangan fungsi duty cycle ................................................ 51  Gambar 3. 19. Blok diagram program penghitung tegangan jangkar ................... 51  Gambar 3. 20. Blok diagram program penghitung torsi ....................................... 52  Gambar 3. 21. Blok diagram program penampil grafik ........................................ 54  Gambar 3. 22. Icon fungsi tab control .................................................................. 54  Gambar 3. 23. Tampilan push button penyimpan data dan control masukan alamat file ...................................................................................... 55  Gambar 3. 24. Icon fungsi concatenate strings ..................................................... 55  Gambar 3. 25. Blok diagram penyimpan data....................................................... 56  Gambar 3. 26. Icon fungsi Write To Spreadsheet File.......................................... 56  Gambar 3. 27. Cara menyimpan data dengan fungsi Import Simplified Image ... 57  Gambar 3. 28. Jendela untuk memasukkan alamat file......................................... 58  Gambar 3. 29. Blok diagram fitur alarm peringatan beban lebih.......................... 58  Gambar 3. 30. Icon fungsi Play Sound File .......................................................... 59  Gambar 4. 1 Skema Pembebanan Motor DC ....................................................... 62  Gambar 4.2. Contoh tampilan data yang disimpan dengan fungsi Export Simplified Image ................................................................................................... 63  xiv
  • 15. Gambar 5. 1. Kecepatan - waktu dengan masukan 3000 rpm............................... 65  Gambar 5. 2. Tegangan jangkar - waktu dengan masukan 3000 rpm ................... 66  Gambar 5. 3. Arus Jangkar (A) – waktu (detik) dengan masukan 3000 rpm ....... 67  Gambar 5. 4. Torsi - waktu dengan masukan 3000 rpm ....................................... 68  Gambar 5. 5. Kecepatan - Ea pada masukan 3000 rpm ........................................ 69  Gambar 5. 6. Kecepatan - torsi pada masukan 0 - 4000 rpm ................................ 70  Gambar 5. 7. Kecepatan (rpm) dan beban (mg) - waktu pada duty cycle = 1 ...... 71  Gambar 5. 8. Kecepatan - beban pada duty cycle = 1 .......................................... 71  Gambar 5. 9. Tegangan jangkar - waktu pada duty cycle = 1............................... 72  Gambar 5. 10. Arus jangkar (A) - waktu pada duty cycle = 1 .............................. 72  Gambar 5. 11. Torsi - waktu pada duty cycle = 1 ................................................. 73  Gambar 5. 12. Kecepatan - torsi pada duty cycle = 1 ........................................... 74  Gambar 5. 13. Kecepatan dan beban - waktu........................................................ 76  Gambar 5. 14. Tegangan jangkar - waktu ............................................................. 76  Gambar 5. 15. Arus jangkar (ampere) – waktu (detik) ......................................... 77  Gambar 5. 16. Torsi – waktu ................................................................................. 78  Gambar 5. 17. Kecepatan - tegangan jangkar ....................................................... 78  Gambar 5. 18. Kecepatan – torsi ........................................................................... 79  xv
  • 16. Intisari Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan Berbasis LabVIEW 8.2 bertujuan untuk mengamati perubahan nilai besaran – besaran listrik dan mekanik yang berkaitan dengan motor dc selama dilakukan skenario pembebanan. Terdapat tiga komponen utama dalam sistem, yaitu motor dc, sistem kendali kecepatan yang menggunakan metode pemotong tegangan, dan program monitoring motor dc berbasis Labview 8.2. Dalam mengamati karakteristik pembebanan motor dc, sistem dapat menampilkan arus jangkar, tegangan jangkar, torsi, dan kecepatan. Dalam program monitoring, data ditampilkan dalam bentuk nominal dan grafik yang menunjukkan hubungan antar besaran - besaran tersebut. Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa nilai torsi sebanding dengan berat beban. Untuk menghasilkan torsi yang lebih besar, motor memerlukan arus jangkar yang lebih besar pula. Nilai torsi maksimal saat motor tidak lagi dapat berputar karena beban yang terlalu berat disebut stall torque. Motor dc 15 V yang dijadikan objek pengujian diketahui memiliki nilai stall torque 0,5 Nm, dengan arus jangkar 2,5 Ampere. Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan Berbasis Labview 8.2 sangat bermanfaat untuk menguji kemampuan motor dc dalam memutar beban dengan berat tertentu karena dapat menampilkan besaran – besaran motor listrik dengan tampilan yang mudah dimengerti dan dilengkapi dengan fitur penyimpanan data yang memudahkan pengguna dalam menganalisis hasil pengujian. Kata Kunci : Motor dc, karakteristik pembebanan, LabVIEW 8.2. xvi
  • 17. Abstract The main idea of this research is designing DC Motor Load Testing System that aim to monitor the change of dc motor variables value during loading scenario. There are three main parts of the system, those are dc motor, motor speed control system using voltage chopping method, and monitoring program using Labview 8.2. In monitoring the loading characteristic of dc motor, system can provide user with the value of armature current, armature voltage, motor speed, and motor torque. The data of those variable is available in numerical and graphical form that show the relationship between variables. According to the test result it is known that motor torque is proportional with the load weight. The dc motor need more armature current to produce more torque. The maximum torque which is produced by dc motor when the output rotational speed is zero is called stall torque. The research object (15 V dc motor) known to have 0,5 Nm of stall torque. That torque value is produced with 2,5 A armature current. DC Motor Load Testing System is useful to test dc motor capability, because it is able to provide user with the user friendy front panel equipped with the data saving feature that is helpful when further analysis is needed. Key Words : Dc motor, loading characteristic, Labview 8.2. xvii
  • 18. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, kipas angin atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Pemahaman akan motor listrik menjadi sangat penting karena memiliki penggunaannya yang sangat luas, bahkan diperkirakan bahwa motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Secara umum, motor listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu Motor AC dan Motor DC. Lebih jauh, Motor DC terbagi lagi menjadi Separately Excited dan Self Excited. Pada saat dimana persaingan terjadi dengan sangat ketat seperti saat ini, efisiensi dan efektivitas merupakan isu yang sangat penting. Dalam kaitannya dengan aplikasi penggunaan motor adalah bahwa pengguna yang ingin mengoptimalkan efisiensi dan efektivitas dari suatu proses yang didukung motor listrik harus dapat menentukan jenis motor yang tepat yang akan digunakannya. Hal ini karena setiap jenis motor listrik memiliki karakteristik yang berbeda satu sama lain. Salah satu aspek penting yang menentukan pemilihan jenis motor listrik adalah karateristik motor tersebut dalam pembebanan. Oleh karena itu, diperlukan 1
  • 19. 2 suatu sistem penguji karakteristik motor terhadap pembebanan yang dapat menampilkan perubahan besaran - besaran dari suatu motor sehingga dapat mempermudah analisis lebih lanjut. 1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan skripsi dengan judul “Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan Berbasis LabVIEW 8.2” ini ditujukan sebagai syarat kelengkapan kelulusan program sarjana Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Tujuan penulisan skripsi ini adalah : 1. Merancang Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan berbasis personal computer dengan Labview 8.2 dan NI-DAQ 6008 sebagai perangkat akuisisi data. 2. Membuat sistem yang dapat menampilkan besaran-besaran listrik dan mekanik yang terkait dengan karakteristik motor dc terhadap pembebanan secara real time dalam bentuk gelombang dan nominal, serta melengkapinya dengan fasilitas penyimpanan data. 3. Memberi tambahan pengetahuan kepada penulis dan pada pembaca mengenai karakteristik motor dc terhadap pembebanan.
  • 20. 3 1.3 Rumusan Masalah Secara umum, perumusan masalah skripsi ini adalah 1. Bagaimana merancang sistem penguji karakteristik motor dc magnet permanen terhadap pembebanan dengan bantuan perangkat keras NI- DAQ 6008 dengan perangkat lunak Labview 8.2. 2. Sistem yang dirancang harus mampu menampilkan data besaran- besaran listrik dan mekanis saat dilakukan pembebanan pada motor dc. 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penulisan skripsi ini adalah : 1. Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan berfungsi untuk memonitor nilai besaran – besaran listrik dan mekanik dari motor dc secara langung, dan menampilkannya dalam bentuk grafik dan nominal. 2. Keluaran yang dihasilkan dari data masukan arus, tegangan, beban, dan kecepatan motor adalah gelombang arus, tegangan, kecepatan, dan torsi sebagai fungsi waktu, kecepatan fungsi tegangan, kecepatan fungsi torsi, dan kecepatan fungsi beban. 3. Perancangan sistem dititikberatkan pada penggalian potensi Labview 8.2 yang didukung dengan NI DAQ 6008 untuk seoptimal mungkin menyediakan fasilitas yang mempermudah analisis pengujian karakteristik motor dc terhadap pembebanan. Ketelitian dalam setiap fiturnya merupakan topik yang menarik untuk diteliti lebih lanjut.
  • 21. 4 1.5 Metode Penelitian Metode penelitian yang dilakukan dalam merancang sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan ini adalah : 1. Studi Pustaka 2. Perancangan rangkaian elektronika dan pengkondisi isyarat sebelum diakuisisi 3. Pembuatan perangkat lunak dan rangkaian elektronika 4. Pengujian sistem Penguji Karakteristik Motor DC Terhadap Pembebanan 1.6 Sistematika Penulisan Penulisan skripsi ini terdiri dari beberapa bab dan memiliki sistematika seperti di bawah ini : BAB I Pendahuluan Berisi pembahasan mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II Dasar Teori Berisi pembahasan mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, metode perancangan, dan sistematika penulisan.
  • 22. 5 BAB III Perancangan Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan Berisi tahapan perancangan perangkat lunak dan perangkat keras. BAB IV Metode Penelitian Menjelaskan teknik pengambilan data, penyajian data, metode analisis, dan teknik penyimpulan. BAB V Hasil dan Pembahasan Berisi data dan analisis hasil pengujian sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan. BAB VI Kesimpulan dan Saran Berisi kesimpulan dan saran.
  • 23. BAB II DASAR TEORI 2.1 Motor DC Mesin listrik adalah suatu perangkat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator, dan alat yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik disebut motor. Motor listrik dapat dibedakan menjadi motor ac dan motor dc berdasarkan arah aliran daya yang melewati motor tersebut. Karena sistem kelistrikan yang pertama kali digunakan adalah listrik arus searah (dc), maka pada saat itu motor dc pun lebih banyak digunakan. Akan tetapi seiring dengan meningkatnya penggunaan sistem listrik arus bolak – balik, penggunaan motor dc banyak digantikan dengan motor induksi yang membutuhkan perawatan yang lebih sederhana. Meskipun demikian, motor dc sampai saat ini masih memiliki beberapa keunggulan seperti memilki wilayah pengaturan kecepatan yang luas. Motor dc juga banyak digunakan pada kendaraan yang memang lebih banyak menggunakan catu daya dc. 2.1.1 Prinsip Kerja Motor DC Daerah kumparan medan yang 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 6
  • 24. 7 berlangsung melalui interaksi medan magnet yang dihasikan kumparan jangkar dan kumparan medan. Dengan adanya medan magnet dengan kerapatan fluks (B) dan arus (i) serta panjang konduktor (L), maka diperoleh gaya sebesar (F), dengan persamaan sebagai berikut : (2-1) Arah dari gaya ini ditentukan oleh aturan kaidah tangan kanan, adapun kaidah tangan kiri yaitu ibu jari sebagai arah gaya ( F ), jari tengah sebagai fluks ( B ), dan telunjuk sebagai arus ( i ). Putaran rotor dihasilkan dengan cara mengubah-ubah kutub kumparan jangkar sehingga tolak-menolak dengan kumparan medan. Perubahan kutub jangkar dimungkinkan dengan adanya komutator yang dihubungkan dengan rangkaian jangkar dengan melalui sikat. Skema berikut menampilkan bagian – bagian penting dari motor dc. Jangkar motor terletak pada rotor (bagian ini yang dialiri arus listrik), dimana arus dialirkan ke bagian ini melalui sikat dan komutator. Interaksi medan magnet dimungkinkan dengan adanya kumparan medan pada stator. Medan magnet permanen dapat digunakan pada bagian ini. Stator memiliki kutub yang menonjol dan diteral oleh satu atau lebih kumparan medan. Pembagian fluks celah udara yang dihasilkan oleh lilitan medan secara simetris berada di sekitar garis tengah kutub medan. Sumbu ini dinamakan sumbu medan.
  • 25. 8 Sikat ditempatka sedemiki rupa seh t an ian hingga komu utasi terjadi pada saat i sisi s kumpar berada di daerah n ran netral, yaitu di tengah- u -tengah kutu medan. ub Dengan dem D mikian sumb dari gelom bu mbang agm- -armatur ter rletak 90 der rajat listrik dari d sumbu kutub meda yaitu pa sumbu k an, ada kuadratur. P Pada Gamba 2.1 sikat ar tampak pada sumbu ku t a uadratur kare di situla keduduka dari kump ena ah an paran yang dihubungkan d nnya. Sehin ngga gelomb bang agm-a armatur terle etak sepanja ang sumbu sikat seperti tergambar. s Gambar 2. 1 Konstruks motor dc 1. si 2.1.2 Rang 2 gkaian Ekiv valen Motor DC r Rang gkaian ekiva alen pada G Gambar 2.2 menunjukk rangkaia jangkar kan an yang direpresentasikan oleh sumbe tegangan ideal EA d resistor RA. Jatuh y er n dan tegangan pa sikat dir t ada representasik oleh bat kan terai kecil Vbrush yang berlawanan b arah dengan aliran aru pada mot a n us tor. Lilitan medan, yan menghasi ng ilkan fluks magnet pada motor, dir m a representasik oleh ind kan duktor LF da resistor RF. Resistor an terpisah t Radj merepre esentasikan resistor variabel v di i luar mo otor yang mengendalik besarnya arus yang m m kan a mengalir pad rangkaian medan. da n
  • 26. 9 Terdapat beberapa macam penyederhanaan dari rangkaian ekivalen dasar motor dc tersebut. Jatuh tegangan sikat biasanya sangat rendah bila dibandingkan dengan tegangan yang dicatu kepada motor. Oleh karena itu, jatuh tegangan pada sikat dapat diabaikan, atau dapat dianggap telah tercakup pada nilai tahanan RA. Demikian pula dengan tahanan dalam rangkaian medan yang dapat digabungkan dengan tahanan variabel, dan jumlahnya disebut RF. (Chapman, 1985) Tegangan jangkar motor dapat dinyatakan dengan persamaan : (2-2) EA = tegangan jangkar (V) K = konstanta motor = flux (W) = kecepatan motor (rpm)
  • 27. 10   Vbrush RA IA  Radj  RF EA LF RA IA  RF EA LF Gambar 2. 2. (a) rangkaian ekivalen motor dc. (b) rangkaian ekivalen motor dc yang disederhanakan dengan mengabaikan drop tegangan sikat dan menggabungkan Radj dengan resistansi medan Dengan demikian, diketahui bahwa tegangan jangkar pada motor dc sebanding dengan flux dan kecepatan putaran motor. Dari persamaan di atas dapat diperoleh persamaan 2.3: (2-3) Dari persamaan (2-3) dapat diketahui bahwa pengaturan kecepatan putaran motor dc dapat dilakukan dengan cara mengubah nilai tegangan dan flux. Adapun nilai torsi motor dc dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut (2-4)
  • 28. 11 T = Torsi motor (Nm) K = konstanta motor = flux (W) IA = arus jangkar (A) 2.1.3 Jenis Motor DC Merupakan suatu keunggulan dari motor dc karena memiliki karakteristik kerja yang beragam yang dapat diperoleh dari pemilihan metode penguatan kumparan medan. Lilitan medan dapat diberi penguat secara terpisah dari sumber dc luar, atau dapat diberi penguat – diri, yaitu motor dapat menyediakan catu untuk penguatannya sendiri. (Fitzgerald, Charles Kingsley, & Umans, 1997) Terdapat lima jenis utama motor dc yang sering digunakan berdasarkan sumber penguat lilitan medannya: (Fitzgerald, Charles Kingsley, & Umans, 1997) 1. Motor dc penguatan terpisah Skema hubungan motor dc yang diteral terpisah tampak pada Gambar 2.3. Arus medan yang dibutuhkan hanya merupakan bagian yang sangat kecil dari arus jangkar - nilainya sekitar 1 sampai dengan 3 persen dari motor jenis lain. Motor penguat terpisah digunakan pada beban relatif konstan dan tidak berubah secara drastis. (Fitzgerald, Charles Kingsley, & Umans, 1997)
  • 29. 12 Gambar 2. 3. Motor DC berpenguatan terpisah Sejumlah kecil daya pada rangkaian medan dapat mengatur daya yang relatif besar pada rangkaian jangkarnya. Motor dc penguatan terpisah sering digunakan pada sistem pengaturan umpan balik jika diperlukan rentang pengaturan kecepatan putaran motor yang lebar. Saat beban pada poros motor bertambah, torsi beban Tload akan melebihi nilai torsi induksi Tind pada motor, kemudian motor akan melambat. Saat motor melambat, tegangan internal EA = K turun, sehingga nilai arus IA = (VT - EA) / RA naik. Dengan naiknya nilai arus jangkar, maka torsi induksi pada motor akan naik (Tind = K IA), hingga pada akhirnya torsi induksi bernilai sama dengan torsi beban pada kecepatan putaran motor yang lebih rendah. 2. Motor dc shunt Lilitan medan dari motor dc yang diberi penguatan diri dapat diberi catu melalui tiga cara berbeda, yaitu secara shunt, seri, maupun gabungan shunt dan seri yang disebut dengan sistem majemuk.Tegangan pada motor dc shunt sedikit menurun dengan adanya pertambahan beban, meskipun dalam banyak aplikasi pemakaian hal ini masih dalam rentang toleransi.
  • 30. 13 Gambar 2. 4. Motor DC shunt Karakteristik keluaran motor dc shunt dapat diturunkan dari persamaan torsi induksi dan tegangan motor, serta hukum tegangan Kirchoff. Dengan VT merupakan tegangan sumber dalam volt, hukum tegangan Kirchoff untuk motor dc shunt adalah (2-5) VT = tegangan sumber (V) EA = tegangan jangkar (V) IA = arus jangkar (A) RA = tahanan jangkar (ohm) tegangan jangkar pada motor adalah , sehingga (2-6) Karena , arus IA dapat dinyatakan dengan (2-7) Dari persamaan di atas dapat diperoleh
  • 31. 14 . (2-8) Dengan demikian, di idapat persa amaan kece epatan moto sebagai or beriku ut (2-9) Gambar 2. 5. (a) Kara 2 akteristik tor - kecepata motor dc shunt denga lilitan rsi an c an kompensa untuk me asi enghilangkan efek reaksi jangkar (b) Karakteristik torsi - n i ) kecepatan motor dc sh hunt dengan adanya reak jangkar ksi ntuk disada bahwa u Penting un ari untuk meng gubah tegang gan motor secara linear terha a adap torsi, p parameterr lain dari pe l ersamaan di atas harus bernila tetap / k ai konstan, ka tidak maka akan mem arena jika t mpengaruhi
  • 32. 15 karakteristik hubungan dan mengubah bentuk grafik hubungan torsi – kecepatan motor. Efek internal yang biasanya terjadi dan dirasa cukup mempengaruhi karakteristik motor adalah efek reaksi jangkar. Jika suatu motor mengalami reaksi jangkar, maka akan timbul fluks yang melemahkan fluks medan. Pada Gambar 2.5 ditampilkan grafik hubungan torsi dan kecepatan motor dc shunt dengan dan tanpa adanya efek reaksi jangkar. 3. Motor dc magnet permanen Motor dc magnet permanen adalah jenis motor dc yang kutub – kutubnya terbuat dari magnet permanen. Jenis motor ini pada dasarnya adalah motor dc shunt yang rangkaian medannya diganti dengan mangnet permanen. Motor dc magnet permanen sering digunakan pada aplikasi untuk beban yang relatif kecil, karena strukturnya yang lebih sederhana. (Chapman, 1985) Dari pengertiannya, flux yang dihasilkan motor dc magnet permanen bernilai konstan, oleh karena itu maka kecepatan motor tidak dapat dikendalikan dengan mengubah arus medan atau flux. Metode yang dapat digunakan dalam pengaturan kecepatan motor dc magnet permanen adalah dengan cara mengubah-ubah nilai tegangan jangkar dan tahanan jangkar.
  • 33. 16 4. Motor dc seri Ia Rf DC Gambar 2. 6. Motor DC seri Arus medan pada motor dc seri besarnya sama dengan arus beban, begitu pula dengan fluks yang dihasilkan, sehingga nilainya sangat bergantung pada perubahan beban. Dengan RS adalah tahanan seri dalam ohm, hubungan torsi – kecepatan motor dc seri dinyatakan dengan : 1 (2-10) √ Dari persamaan tersebut, dapat dilihat kelemahan motor dc seri, yaitu saat torsi bernilai nol, maka kecepatan akan menjadi tidak terhingga, meskipun dalam keadaan sebenarnya torsi tidak akan bernilai benar benar nol, karena adanya rugi-rugi mekanik, inti, dan lain-lain. Bagaimanapun, saat motor sedang dijalankan dalam keadaan tanpa beban, kecepatan dapat bernilai cukup tinggi sehingga menyebabkan kerusakan. Gambar berikut menampilkan karakteristik hubungan torsi dan kecepatan pada motor dc seri.
  • 34. 17 Gambar 2. 7. Karakteristik torsi - kecepaan motor dc seri k 5. Motor dc majemuk M Motor dc m majemuk me erupakan pe enggabungan dua karakt n teristik dari motor dc seri dan motor dc s n shunt, biasan dihubun nya ngkan sedem mikian rupa sehing gga lilitan seri membu fluks tia kutub be s uat ap ertambah be esar sesuai bebann mengak nya, kibatkan nila tegangan yang relatif t ai y tetap. Ia IL Rf1 DC C Rf f2 Gambar 2. 8 Motor DC majemuk 8. C Selain ko onfigurasi da seperti y asar yang telah d dijelaskan se ebelumnya, kemungkinan yang ad jika ditambahkan masih terdapat beberapa k n da sepera angkat sikat sehingga d diperoleh tegangan lain dari komu n utator. Jadi pilihan pemakaian dari sistem motor dc d kemudah pemasan n n m dan han ngan sistem pengat turan merupakan sifat-si ifatnya yang menonjol. g
  • 35. 18 2.1.4 Pengaturan Kecepatan Motor DC Motor dc pada dasarnya lebih sesuai untuk keperluan penggunaan yang memutuhkan kecepatan yang dapat diatur dibandingkan dengan motor ac. Hal ini karena kecepatan kerja motor dc mudah diatur dalam rentang kecepatan yang lebar, di samping banyaknya metode yang dapat digunakan. Tiga jenis metode yang sering digunakan dalam pengaturan kecepatan adalah pengaturan arus medan (field current control), pengaturan tahanan jangkar (armature circuit resistance control), dan pengaturan tegangan terminal jangkar (aarmature terminal voltage control). • Pengaturan arus medan Metode pengaturan arus medan biasanya digunakan pada jenis motor dc shunt. Pengaturan arus medan, yang berarti mengatur fluks dan kecepatannya dengan cara mengatur tahanan dari rangkaian medan shunt, merupakan cara yang mudah dikerjakan, murah, dan tanpa banyak mengakibatkan perubahan pada rugi-rugi motor. Kecepatan terendah yang dicapai dibatasi oleh arus medan terbesar, sedangkan kecepatan tertinggi dibatasi oleh reaksi jangkar yang disebabkan oleh adanya medan yang lemah sehingga motor menjadi tidak mantap, dan proses komutasinya menjadi tidak baik. Dengan menambah suatu lilitan pemantap (stabilizing winding), rentang pengaturan kecepatan dapat dinaikkan dengan cukup besar, dan dengan tambahan lain berupa lilitan pemampas, rentang kecepatan dapat dinaikan lagi. Adanya lilitan pemantap
  • 36. 19 dapat menjamin diperolehnya karakteristik beban – kecepatan yang baik meskipun pada arus medan shunt yang lemah dan beban yang berat. • Pengaturan tahanan jangkar Pengaturan tahanan jangkar berupa pengaturan kecepatan dengan cara memasukkan tahanan seri ke dalam rangkaian jangkar. Cara ini dapat diterapkan pada motor seri, shunt, dan majemuk. Bagi motor shunt dan majemuk, tahanan seri harus dipasang diantara medan shunt dan jangkar. Untuk tahanan jangkar seri yang bernilai tetap, didapat perubahan kecepatan yang lebar karena perubahan beban, karena besar kecepatan tergantung pada jatuh tegangan pada tahanan tersebut yang juga berarti tergantung pada arus jangkar yang dibutuhkan untuk memutar beban. Pada tehanan luar terdapat kerugian daya yang besar, terutama pada saat kecepatannya banyak berkurang. Pada kenyataannya, pada suatu torsi yang tetap, masukan daya pada motor dan tahanan juga tetap, sedangkan keluaran daya ke beban berkurang sebanding dengan kecepatannya. Tidak seperti pengaturan medan shunt, pengaturan tahanan jangkar memberikan suatu penggerak torsi tetap karena baik fluks maupun arus jangkar berniali tetap saat kecepatannya berubah. Berikut adalah ragam skema metode jangkar shunt yang dapat digunakan pada motor seri dan motor shunt.
  • 37. 20 Gambar 2. 9. Metode jangkar shunt dari pengaturan kecepatan pada (a)motor seri dan (b)motor shunt • Pengaturan tegangan jangkar Pengaturan tegangan terninal jangkar memanfaatkan kenyataan bahwa suatu perubahan pada tegangan terminal jangkar suatu motor shunt pada keadaan mantap diikuti oleh suatu perubahan kecepatan yang dapat dianggap sama, dan dengan fluks motor yang tetap, menyebabkan suatu perubahan kecepatan yang sebanding. Biasanya, daya yang tersedia merupaka sumber tegangan ac, sehingga diperlukan peralatan tambahan berupa penyearah (rectifier) atau sejumlah generator sehingga dapat memberikan tegangan jangkar yang dapat diatur bagi motor. Dengan berkembangnya penyearah zadat (solid state) yang dapat diatur, yang mampu menangani daya dalam satuan kW secara luas telah membuka suatu lapangan penerapan baru dimana pengaturan kecepatan motor diperlukan. Salah satu metode pengaturan kecepatan dengan tegangan terminal jangkar adalah dengan metode chopper / pemotong tegangan.
  • 38. 21 o Pengendalian kecepatan motor dc dengan chopper / pemotong Prinsip kerja chopper Dalam pengendalian kecepatan motor dc, chopper sering digunakan saat tegangan sumber yang tersedia merupakan sumber dc, atau sumber ac yang telah disearahkan. Pengendalian kecepatan dilakukan dengan mengubah-ubah nilai tegangan jangkar, dengan cara “memotong” tegangan input. Pemotongan dilakukan dengan pengaturan on-off saklar dalam frekuensi dan “duty cycle” tertentu. Dalam hal ini, yang digunakan sebagai saklar dapat berupa transistor, MOSFET, maupun IGBT. Gambar 2. 10. Diagram kerja chopper sederhana Gambar 2. 11. Prinsip pemotongan tegangan pada chopper
  • 39. 22 Skema di atas merupakan gambaran dari prinsip kerja chopper. Chopper on pada ton dan off saat toff. Dengan T adalah periode gelombang dalam detik, frekuensi (Hz) gelombang keluaran adalah 1 1 (2-11) dan duty cycle dinyatakan dengan (2-12) Tegangan keluaran pada jangkar motor nilainya sama dengan perbedaan tegangan sumber dengan jatuh tegangan pada saklar. Dengan mengasumsikan bahwa saklar yang digunakan adalah ideal dengan jatuh tegangan sama dengan nol, nilai Vdc adalah , (2-13) dengan Vs adalah sumber tegangan (V) dan Vdc adalah tegangan keluaran dc. Dari persamaan di atas, diketahui bahwa dengan mengubah duty cycle dapat mengendalikan nilai tegangan keluaran dc yang dihasilkan. Pengendalian duty cycle biasanya digunakan dengan cara mengubah waktu on saklar. Semakin lama waktu on saklar, maka tegangan yang dihasilkan pun akan menjadi lebih tinggi.
  • 40. 23 2.2 LabVIEW 8.2 Student Edition LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) adalah software pemrograman visual yang dikembangkan oleh National Instrument dimana pengguna program cukup memasukkan logic berupa icon-icon yang dirangkai sesuai alur logika pemrograman. Selain menggunakan icon, syntax berupa teks juga dapat digunakan untuk memprogram dengan standard pemrograman Mathscript Language. Labview memiliki 2 komponen utama yaitu front panel (Gambar 2.12), dan block diagram (Gambar 2.13). Front panel adalah komponen tampilan Labview, sedangkan block diagram adalah komponen logika yang akan dieksekusi. Gambar 2.12 Front Panel LabVIEW
  • 41. 24 Gambar 2.13 Block Diagram pada LabVIEW Fungsi-fungsi yang dapat dilakukan oleh LabVIEW terlihat pada controls palette dan function pallete (Gambar 2.14) yang terdapat pada kedua komponen utama LabVIEW. Pada front panel, fungsi yang dapat dilakukan adalah fungsi- fungsi tampilan seperti grafik, indikator numeris, array, string, kontrol numeris dan lain-lain. Sedangkan pada block diagram, fungsi yang dapat dilakukan adalah fungsi-fungsi pemrograman seperti struktur, matematis, file I/O, probabilitas, analisis sinyal dan lain-lain.
  • 42. 25 Gambar 2.14 Controls dan Function Palletes 2.3 NI-DAQ USB 6008 Untuk memperoleh nilai-nilai besaran fisik yang diukur ke dalam komputer, maka diperlukan perangkat akuisisi data yang berfungsi sebagai Analog to Digital Converter (ADC). National Instruments memiliki banyak jenis alat untuk melakukan akusisi data. Salah satu perangkat dari National Instruments untuk akuisisi data adalah NI-DAQ 6008. NI-DAQ 6008 berkomunikasi dengan PC menggunakan koneksi USB (Universal Serial Bus). Gambar 2.15 NI DAQ 6008
  • 43. 26 NI-DAQ USB 6008 (Gambar 2.15 dan 2.16) memiliki terminal-terminal ADC yang digunakan sebagai terminal input analog. Alat ini memiliki 8 terminal input analog dan 2 terminal output analog. Sedangkan di sisi yang lain terdapat 12 terminal input dan output digital. Seluruh terminal tersebut dapat melakukan akuisisi data dalam waktu yang bersamaan dengan syarat total dari seluruh pengukuran yang dilakukan lebih kecil atau sama dengan 10.000 pencuplikan (sampling) dalam satu detik. Pengukuran yang akan dilakukan adalah mengukur suatu isyarat analog sehingga terminal yang digunakan adalah terminal input analog. Rentang tegangan yang dapat diukur oleh NI-DAQ USB 6008 adalah +10V sampai -10V. Gambar 2.16 Port Input dan Output NI-DAQ 6008 2.4 Optocoupler Optocoupler adalah alat yang biasanya dipakai sebagai penghubung antara sistem bertegangan rendah dengan sistem yang bertegangan tinggi. Optocoupler dapat juga digunakan sebagai sensor dari suatu counter. Optocoupler terdiri dari dioda pemancar infra merah dari bahan gallium arsenide dengan phototransistor silikon yang ditempatkan pada housing berbahan plastik. Konstruksi yang kompak dirancang untuk memberikan reolusi mekanis yang optimal, efisiensi coupling,
  • 44. 27 dan ambient light rejection (tidak terpengaruh oleh pancaran cahaya sekitar). Celah pada housing dimaksudkan untuk memutus sinyal dengan menggunakan benda gelap, sehingga melakukan switching keluaran dari keadaan ON menjadi OFF. Gambar 2. 17. Optocoupler dan schematic kaki optocoupler 2.5 MOSFET Metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) adalah salah satu jenis transistor efek medan. Dalam keadaan polaritas positif pada VDD mosfet, dan dengan VGs = 0, komponen berlaku seperti transistor npn dalam keadaan drain-gate yang reverse bias, sehingga tidak ada arus yang mengalir. Saat diberi tegangan VGS, gate menjadi lebih positif terhadap source, dan muatan positif terakumulasi pada permukaan logam gate, sehingga medan listrik timbul pada lapisan oxide. Di sisi lain, muatan negatif terakumulasi pada permukaan struktur p yang bersebelahan dengan lapisan oxide. Muatan negatif ini menolak “hole” pada struktur p, sehingga elektron mengalir dari source menuju drain, dalam keadaan seperti ini dinyatakan bahwa arus telah mengalir dari drain ke source.
  • 45. 28 ID VDD VGS ID VDS VDD VGS Gambar 2. 18. Konstruksi semikonduktor dan diagram skema rangkaian mosfet
  • 46. 29 Gambar 2. 19. Karakteristik arus - tegangan mosfet Untuk mengalirkan arus drain ke source mosfet, dibutuhkan tegangan VGS yang melebihi batas tegangan VT, dan karakteristik hubungan tegangan VDS dengan arus ID akan berbeda dengan tegangan VGS yang berbeda. 2.6 Pengendali PID PID (dari singkatan bahasa Inggris: Proportional–Integral–Derivative controller) merupakan pengendali untuk menentukan presisi suatu sistem dengan dengan metode umpan balik. Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proporsional, Integral dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai secara bersamaan maupun secara terpisah, tergantung dari respon yang diinginkan terhadap suatu plant.
  • 47. 30 Gamb 2. 20. Bl diagram pengendali P bar lok PID 2.6.1 Peng 2 gendali Prop porsional amaan matematis untuk kontrol pro Persa k oporsional a adalah u(t) = KP . e(t), dengan Kp adalah konst d a tanta propors sional dalam Laplace. m Gambar 2 21. Diagra blok peng 2. am gendali prop porsional Kp b bekerja seba agai Gain (p penguat) saja tanpa mem a mberikan efe dinamik ek kepada kine kontrole Pengguna kontrol P memiliki berbagai ke k erja er. aan eterbatasan karena sifat kontrol ya tidak di k t ang inamik. Wal laupun dem mikian, dalam aplikasi- m aplikasi men a ndasar yang sederhana kontrol P c g cukup mamp untuk me pu emperbaiki respon trans r sien yang ba khususny untuk rise time dan s aik, ya e settling time. Kontrol P . juga dapat mengurangi ( j m (bukan meng ghilangkan) error steady state. y
  • 48. 31 2.6.2 Peng 2 gendali Inte egral t Persa amaan mate dalah u (t ) = K i ∫ e(t )dt , ematis untuk Pengendali integral ad k i 0 dengan Ki adalah konsta proporsional dalam Laplace. d anta Gamba 2. 22. Diag ar gram blok pe engendali in ntegral Jika e(t) mendek konstan (bukan nol maka u(t) akan menj kati n l) ) jadi sangat besar sehing diharapk dapat me b gga kan emperbaiki e error. Jika e( mendekat nol maka (t) ti efek pengen e ndali I sem makin kecil. Pengendali I dapat m i memperbaiki sekaligus i menghilangk respon s m kan steady-state, namun pem milihan Ki y yang tidak t tepat dapat menyebabka respon transien y m an yang tinggi sehingga dapat me i enyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang te k erlalu tinggi dapat me enyebabkan output beros o silasi karena menambah orde sistem 2.6.3 Peng 2 gendali Deri ivatif Sinya u yang d al dihasilkan o oleh pengen ndali D dapat dinyataka sebagai an . Dari pe ersamaan ter rsebut tampa bahwa si dari pen ak ifat ngendali D dalam konte "kecepat d eks tan" atau ra dari erro Dengan k ate or. karakteristik demikian, k pengendali D dapat d p digunakan u untuk memp perbaiki res spon transie dengan en memprediks error yang akan terjad Pengend Derivativ hanya be m si g di. dali ve erubah saat
  • 49. 32 ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat digunakan secara terpisah.
  • 50. BAB III PERANCANGAN SISTEM PENGUJI KARAKTERISTIK MOTOR DC TERHADAP PEMBEBANAN 3.1 Pendahuluan Sistem Penguji Karakteristik Motor DC Magnet Permanen Terhadap Pembebanan akan menghasilkan keluaran berupa grafik – grafik, yaitu : 1. Kecepatan fungsi waktu 2. Tegangan jangkar fungsi waktu 3. Arus jangkar fungsi waktu 4. Torsi fungsi waktu 5. Kecepatan fungsi tegangan 6. Kecepatan fungsi torsi 7. Kecepatan fungsi beban 8. Kecepatan dan beban fungsi waktu Selain keluaran berupa grafik, terdapat pula tampilan nilai nominal besaran – besaran seperti arus jangkar, tegangan jangkar, torsi, kecepatan, duty cycle, dan durasi program. Sebelum merancang program yang dapat menampilkan grafik – grafik dan besaran di atas, terlebih dahulu dibuat suatu sistem pengendali kecepatan motor dc sederhana, yang terdiri dari motor dc magnet permanen 24 V, rangkaian optocoupler sebagai penghitung kecepatan putaran motor, dan rangkaian chopper yang dilengkapi mosfet dan dioda flywheel. Berikut adalah blok diagram yang 33
  • 51. 34 menjelaskan proses kerja dan alur data dari sistem penguji karakteristik motor dc terhadap pembebanan. Gambar 3. 1. Blok diagram alur kerja sistem penguji karakteristik motor dc magnet permanen terhadap pembebanan Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk memanfaatkan secara maksimal fasilitas yang terdapat pada Labview 8.2. untuk mengendalikan kecepatan motor dc dan mengamati karakteristik kecepatan motor dc terhadap pembebanan. Adapun ketelitian dari setiap fitur yang ditampilkan masih dapat dikembangkan lebih lanjut, dan merupakan topik penelitian lanjutan yang menarik.
  • 52. 35 3.2 3 Sens Kecepatan Putaran Motor sor Sens kecepata putaran motor diperlukan, kare sor an ena untuk pengaturan p kecepatan m k motor dc me emerlukan m masukan dat kecepatan motor. Dal ta n lam sensor putaran yang dirancang, terdapat tig bagian pen p g ga nyusun, yaitu : u • Rangkaia optocoupl an ler • NI DAQ 6008 yang d difungsikan sebagai coun nter • Program penghitung kecepatan putaran moto pada Labv p or view 8.2 Gamb 3. 2. Sensor kecepata putaran m bar an motor Berik adalah blok diagra yang da kut am apat menjela askan hubun ngan kerja antara rangk a kaian optoco oupler, NI D DAQ 6008, d program penghitung kecepatan dan m g putaran moto p or.
  • 53. 36     Rangkaian  NI DAQ 6008  Labview  optocoupler  (counter)  Gambar 3. 3. Hubungan kerja rangkaian optocoupler, NI DAQ, dan program Labview 8.2. Poros motor DC sebelumnya diberi piringan yang sisinya diberi warna gelap / terang yang kemudian akan mengubah kondisi ON/OFF rangkaian optocoupler, yang selanjutnya dihitung oleh NI DAQ 6008 yang berfungsi sebagai counter. Hasil perhitungan NI DAQ kemudian diolah program penghitung kecepatan sehingga menghasilkan keluaran berupa besaran kecepatan motor dalam satuan RPM. 3.2.1 Rangkaian Optocoupler Komponen penyusun rangkaian optocoupler terdiri dari : • Phototransistor H21A3 • Diode • Resistor 1 kΩ • Catu daya dc 5V Gambar 3. 4. Phototransistor H21A3
  • 54. 37 Rangkaian optocoupler dirancang dengan berbasis phototransistor H21A3 yang terdiri dari pemancar dan penerima infra merah. Pemilihan phototransistor H21A3 didasarkan pada keandalannya karena mampu mengabaikan cahaya dari lingkungan sekitar. Tegangan Vcc sebesar 5 Volt didapat dari terminal USB komputer, sehingga tegangan yang didapatkan cukup stabil dan tidak membutuhkan peralatan tambahan. Output Vcc 5V ke DAQ Phototransistor H21A3 Gambar 3. 5. Skema rangkaian optocoupler sensor kecepatan Saat phototransistor menangkap infra merah, maka arus akan mengalir dari kolekor ke emitor, sehingga terminal output akan mendapat 0 volt dan LED tidak akan menyala. Sebaliknya, saat infra merah terhalang, maka arus tidak mengalir ke emitor, akan tetapi mengalir ke terminal output, dan led akan menyala. Terminal output dari rangkaian di atas kemudian dihubungkan dengan DAQ, dan jumlah perubahan nilai tegangan pada terminal output dihitung oleh counter DAQ, dan lebih jauh kemudian dikonversi menjadi kecepatan putaran
  • 55. 38 motor denga satuan rp oleh pro m an pm ogram yang dirancang m menggunaka Labview an 8.2. 8 3.2.2 NI D 3 DAQ 6008 Sebagai Cou unter Pada sensor pu a utaran moto antarmuk akuisisi data NI D or, ka DAQ 6008 difungsikan sebagai co d ounter yang menghitu g ung perubah han keadaan keluaran n rangkaian o r optocoupler. Untuk fung counter, terminal yang digunak adalah gsi kan PFIO yang dihubungk P g kan dengan output ra n ptocoupler, sementara angkaian op pentanahan NI DAQ dig p N gabungkan d dengan penta anahan optoc coupler. NI D DAQ menghi itung dengan cara mend n deteksi fallin edge sinya keluaran ng al rangkaian o r optocoupler. Dengan me enggunakan NI DAQ 6 6008 sebaga counter, ai diperoleh ke d emudahan yaitu tidak m memerlukan tambahan IC schmidt tr t C rigger pada rangkaian op r ptocoupler, karena dete eksi sinyal keluaran opt k tocoupler su udah cukup baik. Beriku adalah pen b ut ngaturan NI D DAQ 6008 s sebagai coun : nter Gambar 3. 6. Pengatura NI DAQ 6008 sebaga counter an ai
  • 56. 39 3.2.3 Program Penghitung Kecepatan Motor Program penghitung kecepatan motor berfungsi untuk mengolah data dari NI DAQ sebagai counter sehingga menghasilkan keluaran berupa besaran kecepatan motor dalam satuan RPM. Flowchart program yang dirancang adalah sebagai berikut. Gambar 3. 7. Flowchart program penghitung kecepatan putaran motor
  • 57. 40 Setelah flowchart dirancang, program dibuat pada Labview 8.2. Berikut ini adalah blok diagram dari program penghitung kecepatan motor. Gambar 3. 8. Blok diagram program penghitung kecepatan motor dc Dari blok diagran pada Gambar 3.8, terlihat bahwa data hitungan counter dikalikan 10. Hal ini dilakukan agar didapatkan data kecepatan dalam satuan rpm. Sebelum data ditampilkan, hasil perhitungan tersebut terlebih dahulu dibulatkan ke bilangan integer terdekat agar data yang ditampilkan dalam bilangan bulat, sehingga diharapkan menjadi lebih informatif bagi pengguna. Sementara itu, tunda waktu selama 0,1 detik bertujuan untuk memperkecil kesalahan dalam perhitungan kecepatan motor. Tunda waktu perhitungan yang lebih lama akan semakin memperkecil kemungkinan kesalahan dalam proses perhitungan. Program penghitung kecepatan motor memiliki satu keluaran tunggal berupa nilai kecepatan putaran motor. Nilai kecepatan ini ditampilkan dalam satuan rpm.
  • 58. 41 Gambar 3. 9. Tampilan keluaran nilai kecepatan purtaran motor dala rpm n n am 3.3 3 Peng gendali Kecepatan Mot DC tor Peng gendali kecep patan motor dc diperluk untuk m r kan menghasilkan kecepatan n motor yang sesuai de m g engan perm ngguna. Pad sistem pengendali mintaan pen da kecepatan, nilai putara motor d k an diinputkan pengguna m p melalui Lab bview, dan kemudian pr k rogram akan mengenda n alikan duty cycle masuk gate mo c kan osfet sesuai dengan kece d epatan yang diminta. D g Duty cycle masukan ga mosfet kemuadian ate akan menen a ntukan besar nilai tegan r diumpankan ke motor dc melalui ngan yang d n mosfet, seh m hingga nilai kecepatan motor be i n erubah sesuai dengan perubahan tegangannya t a. Siste pengendali kecepata motor m em an memiliki tiga komponen penyusun a n utama, yaitu : u u • Rang gkaian chopp per • DAQ 6008 sebag pengenda duty cycl masukan g mosfet Q gai ali le gate • Prog gram pengendali kecepat motor dc berbasis La tan abview 8.2 Berik adalah blok diagra yang da kut am apat menjela askan hubun ngan kerja antara hardw a aian choppe NI DAQ 6008, dan program pengendali ware rangka er, Q n kecepatan L k Labview 8.2 yang diban dengan masukan d 2 ntu dari sensor penghitung p kecepatan m k motor.
  • 59. 42 Komputer dengan Labv view 8.2 Rangkaian error NI N DAQ 6008 Motor DC r Chopper sen nsor kecepatan Gambar 3. 10. Skema p pengendalian kecepatan motor dc n 3.3.1 Rang 3 gkaian Chop pper Gam mbar 3. 11. R Rangkaian ch hopper penge endali kecce epatan motor dc r Kom mponen peny yusun rangka chopper terdiri dari : aian r • Diode 6A A • Mosfet IR RF830 • Heat sink k • Motor dc 24 Volt c • Catu daya dc 15 Volt t • Resistor 1Ω 5W
  • 60. 43 Untuk lebih memperjelas cara kerja rangkaian, berikut ini adalah diagram rangkaian chopper yang dibuat. Pada rangkaian chopper, NI DAQ 6008 menghasilkan kelauran gelombang kotak yang memiliki duty cycle yang dapat diatur. Semakin tinggi duty cycle maka tegangan pada gate – source VGS akan semakin tinggi. Tegangan VGS yang semakin tinggi kemudian menyebabkan tegangan jangkar yang dirasakan motor semakin tinggi. Kemudian, berdasarkan persamaan (2-3) , maka kecepatan putaran motor sebanding dengan nilai tegangan jangkarnya. Maka, dapat disimpulkan bahwa nilai duty cycle dari gelombang masukan gate mosfet bernilai sebanding dengan kecepatan putaran motor. Saat duty cycle bernilai 1, tegangan maksimal motor bernilai 15 Volt. Hubungan antara duty cycle dan tegangan jangkar motor adalah sebanding, akan tetapi tidak linier. Resistor 1Ω yang digunakan pada rangkaian chopper berfungsi sebagai sensor arus. Sensor arus ini bekerja berdasarkan hukum ohm, (3-1) dan karena resistor bernilai 1Ω, maka .
  • 61. 44 Gambar 3. 12. Rangkaian pengendali kecepatan motor dc dengan metode chopper Diode 6A pada rangkaian chopper berfungsi untuk mengalirkan ggl balik dari motor, sehingga tidak merusak mosfet dan DAQ yang rentan mengalami kerusakan saat terkena ggl balik yang cukup besar. 3.3.2 DAQ 6008 Sebagai Pengendali Duty Cycle Masukan Gate Mosfet Pada sistem pengendali kecepatan motor, NI DAQ 6008 difungsikan sebagai penghasil gelombang kotak yang frekuensi dan duty cycle dari gelombang tersebut dapat diatur. Program yang dirancang mengeluarkan gelombang kotak dengan frekuensi 1 kHz dan duty cycle yang dapat diatur. Terminal NI DAQ yang digunakan untuk menghasilkan gelombang kotak adalah PO.0 yang berfungsi untuk menghasilkan keluaran data digital. Gelombang kotak dihasilkan dengan cara mengeluarkan nilai 0 dan nilai 1 sedemikian rupa sehingga menghasilkan keluaran yang berbentuk gelombang kotak.
  • 62. 45 Penyambung P gan dilakuk kan dengan menghubu ungkan PO.0 dengan k 0 kaski gate mosfet dan t m terminal grou NI DAQ dihubungk dengan k source mosfet. und Q kan kaki m Kare NI DAQ 6800 hany dapat men ena Q ya nghasilkan k keluaran mak ksimal 5V, maka kawas pengatur VGS mos pun dilak m san ran sfet kukan pada kawasan 0 – 5V, yaitu pada nilai du cycle 0 – 1. p uty gaturan NI DAQ 600 sebagai penghasil kut adalah cara peng Berik 08 gelombang kotak dengan meggunak fasilitas DAQ Assista pada Lab g k n kan D ant bview 8.2 : Gambar 3. 13. Pengat 3 turan NI DA 6008 seba penghasil gelomban kotak AQ agai ng
  • 63. 46 3.3.3 Program Pengendali Kecepatan Motor DC dengan Labview 8.2 Program pengendali kecepatan motor dc berfungsi untuk menjaga nilai kecepatan motor sesuai dengan nilai yang diinginkan, baik saat motor dioperasikan dengan beban mekanis maupun saat motor beroperasi tanpa beban. Program yang dirancang akan terus berjalan dan membandingkan variabel RPM_IN dengan RPM_OUT. RPM_IN adalah nilai kecepatan motor yang diinginkan pengguna, sementara RPM_OUT adalah nilai kecepatan aktual dari putaran motor dc. Berikut adalah flowchart program pengendali kecepatan motor. Gambar 3. 14. Flowchart program pengendali kecepatan motor Setelah merancang flowchart, dibuat program pada Labview 8.2. Program pengendali kecepatan motor dc pada Labview 8.2 terdiri dari dua bagian, yaitu bagian yang berfungsi menghasilkan keluaran gelombang kotak dan bagian yang
  • 64. 47 mengendalikan nilai duty cycle gelombang kotak dengan metode proporsional (tanpa intergral dan derivatif). Berikut adalah blok diagram dari program pengendali kecepatan motor dc. Blok penghasil gelombang kotak bekerja dengan cara menghasilkan sinyal digital. Keluaran sinyal digital yang bernilai 0 (0 volt) dan 1 (5 volt). Untuk menghasilkan sinyal kotak, program mengeluarkan serangkaian keluaran 0 dan 1 secara simultan dengan perbandingan yang sesuai dengan nilai duty cycle. Tunda waktu 1 ms pada program menyeabkan gelombang kotak yang dihasilkan memiliki frekuensi 1 kHz. Gambar 3. 15. Blok diagram program penghasil gelombang kotak Blok pengendali nilai duty cycle bekerja dengan cara membandingkan RPM_IN dan RPM_OUT secara terus menerus setiap 50 ms. Saat nilai RPM_OUT lebih kecil dari RPM_IN, program akan secara otomatis menambah nilai duty cycle sebesar 0,001 setiap 50 ms, dan saat nilai RPM_OUT lebih besar
  • 65. 48 dari RPM_IN, program akan secara otomatis mengurangi nilai duty cycle sehingga memperlambat kecepatan putaran motor dc. Gambar 3. 16. Blok diagram program pengendali kecepatan motor dc dengan metode proporsional Nilai duty cycle dianggap telah sesuai saat RPM_OUT bernilai RPM_IN + 50 ≥ RPM_OUT ≥ RPM_IN – 50, atau dengan kata lain program pengendali kecepatan memiliki toleransi sebesar ±50 rpm. Pengurangan toleransi dapat mengakibatkan keluaran kecepatan menjadi lebih tidak stabil (berosilasi) dan dibatasi oleh ketelitian sensor kecepatan, sedangkan menaikkan nilai toleransi akan mengakibatkan pengaturan kecepatan menjadi tidak akurat. Besaran lain yang menentukan akurasi program adalah waktu tunda. Pada program yang dirancang, waktu tunda bernilai 50 ms. Akurasi program dapat ditingkatkan dengan mengurangi waktu tunda, tetapi akan menyebabkan beban
  • 66. 49 komputasi bertambah berat. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, tunda waktu 50 ms telah dapat menghasilkan keluaran yang cukup baik. 3.4 Program Monitoring Karakteristik Motor DC Magnet PermanenTerhadap Pembebanan Pada sistem penguji karakteristik motor dc magnet permanen terhadap pembebanan, program monitoring merupakan bagian yang berfungsi untuk mnghasilkan keluaran berupa grafik – grafik dan nominal nilai besaran – besaran listrik dan mekanik. Terdapat tiga metode yang digunakan untuk mendapatkan besaran – besaran pada motor, yaitu dengan pengukuran, perhitungan, dan masukan langsung dari pengguna program. Besaran yang didapat melalui pengukuran adalah arus jangkar dan kecepatan motor. Besaran yang didapatkan melalui perhitungan adalah tegangan jangkar dan torsi, sedangkan besaran yang didapat melalui masukan langsung adalah beban motor. 3.4.1 Arus Jangkar Nilai arus jangkar didapatkan dengan menggunakan sensor arus yang terdiri dari resistor yang dirangkai seri dengan motor dc. resistor yang digunakan bernilai 1Ω, sehingga berdasarkan hukum Ohm pada persamaan (3-1), nilai arus sama dengan hasil pengukuran tegangan karena nilai R = 1Ω.
  • 67. 50 Gambar 3. 17. Blok diagram program pengukuran arus jangkar Setelah didapatkan besaran arus dengan fungsi DAQ Assistant, sinyal dilewatkan ke fungsi Averaged DC-RMS, karena keluaran DAQ Assistant memiliki sebaran yang luas dan berosilasi, yang disebabkan oleh pengaplikasian teknik chopping pada pengaturan kecepatan motor. Dengan dilewatkan ke fungsi Averaged DC-RMS, didapat keluaran yang lebih merepresentasikan besaran aktual dari arus jangkar. Sementara itu fungsi Convert to Dynamis Data Type berfungsi untuk mengubah sinyal keluaran DAQ Assistant menjadi tipe data dinamik agar kemudian dapat ditampilkan dalam bentuk grafik. 3.4.2 Tegangan Jangkar Nilai tegangan jangkar sebanding dengan duty cycle secara tidak linier. Berikut adalah grafik tegangan jangkar terhadap duty cycle yang didapatkan dari hasil pengujian. Terlihat dari grafik bahwa hubungan tegangan dan duty cycle tidak linier, dan dari fungsi trendline Microsoft Excel didapat persmamaan Ea = 0,025dc3 – 0,551dc2 + 4,307dc + 2,030 Persamaan tersebut kemudian digunakan dalam perhitungan tegangan jangkar pada program Labview 8.2.
  • 68. 51 Tegangan fungsi Duty Cycle 16.0 14.0 Tegangan jangkar (V) 12.0 10.0 8.0 6.0 y = 0,025x3 ‐ 0,551x2 + 4,307x + 2,030 Va 4.0 2.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Duty cycle Gambar 3. 18. Grafik tegangan fungsi duty cycle Berikut adalah blok diagram penghitung tegangan jangkar pada Labview 8.2. Gambar 3. 19. Blok diagram program penghitung tegangan jangkar Nilai tegangan jangkar (Ea) akan bernilai nol saat duty cycle bernilai nol. Saat duty cycle tidak bernilai nol, Ea akan dihitung berdasarkan persamaan seperti hasil trendline Microsoft Excel di atas. 3.4.3 Torsi Berdasarkan persamaan (2-4) , diperlukan nilai untuk mendapatkan nilai torsi. Nilai didapatkan dengan persamaan (2-3) , karena nilai tegangan dan kecepatan telah diketahui. Dengan cara perhitungan
  • 69. 52 seperti demikian, maka nilai diasumsikan bernilai konstan dalam berbagai keadaan. Berikut adalah blok diagram penghitung torsi pada Labview 8.2. Perhitungan pada Labview sesuai dengan perumusan torsi dengan persamaan di atas. Gambar 3. 20. Blok diagram program penghitung torsi 3.4.4 Penampil Grafik Grafik yang ditampilkan pada sistem penguji karakteristik motor dc magnet permanen terhadap pembebanan terdiri dari : • Kecepatan fungsi waktu • Tegangan jangkar fungsi waktu • Arus jangkar fungsi waktu • Torsi fungsi waktu • Kecepatan fungsi tegangan • Kecepatan fungsi torsi • Kecepatan fungsi beban • Kecepatan dan beban fungsi waktu Semua grafik yang menyajikan data suatu besaran terhadap waktu menggunakan fungsi Waveform Chart pada Labview 8.2, sementara grafik yang menyajikan data suatu besaran sebagai fungsi besaran lain selain waktu
  • 70. 53 menggunakan fungsi XY Graph. Berikut adalah blok diagram penampil grafik pada Labview 8.2. Pada grafik kecepatan, tegangan jangkar, arus jangkar, torsi, dan kecepatan dan beban fungsi waktu, nilai dari besaran langsung dihubungkan ke fungsi Waveform Chart. Terdapat tambahan pada grafik kecepatan dan beban fungsi waktu yaitu nilai beban dikalikan 1000 sebelum dimasukkan ke dalam grafik. Hal ini bertujuan untuk mendekati nilai kecepatan motor yang berkisar pada 0 – 4000 rpm. Sementara pada grafik kecepatan fungsi tegangan, kecepatan fungsi torsi, dan kecepatan fungsi beban, nilai besaran perlu dilewatkan ke fungsi Bundle untuk membentuk cluster, kemudian dilewatkan ke fungsi XY Chart Buffer sehingga keluaran pada grafik tidak hanya berupa titik, akan tetapi berupa garis yang menghubungkan titik – titik yang jumlahnya tergantung dari nilai Chart Length yang dimasukkan ke dalam fungsi XY Chart Buffer.
  • 71. 54 Gambar 3. 21. Blok diagram prog gram penamp grafik pil Pada penampil grafik ditam a mbahkan fun ngsi Tab C Control untu memilih uk grafik yang akan ditamp g pilkan, sehingga tampilan program m n menjadi lebih kompak. h Gambar 3. 22 Icon fungs tab control G 2. si l 3.4.5 Peny 3 yimpanan D Data em penguji karakterist Siste tik motor dc magnet permanen terhadap t n pembebanan dirancang sedemikian rupa sehing data nilai besaran aru jangkar, p n gga us tegangan ja t angkar, torsi kecepatan dan grafik kecepatan dan beban terhadap i, n, n n
  • 72. 55 waktu dapa disimpan dengan du metode. Metode pe w at ua ertama adalah dengan menyimpan data tersebu ke dalam format .xls. Caranya ad m ut . dalah dengan menekan n tombol Save Data pada front panel Labview da memasukk alamat d t e an kan dimana file – file data te ersebut ingin disimpan. n Gambar 3. 23. Tamp pilan push bu utton penyimmpan data da control masukan an m alamat file File akan disimp dengan nama sesuai dengan ala pan i amat yang d dimasukkan pengguna d p dengan tam mbahan sesu dengan pengaturan pada blok diagram uai n k Labview. Co L ontohnya ad dalah file yan memuat d torsi pad gambar di atas akan ng data da d disimpan dengan alamat C:lab view d t wreport_tors si.xls. Gamb 3. 24. Ico fungsi con bar on ncatenate str rings ambahan nam pada ala Pena ma amat dilaku ukan dengan menggunak fungsi n kan Concatenate Strings yan berfungs untuk men C e ng si nggabungkan input strin menjadi n ng satu s masuka berdasarka urutan inp yang dim an an put masukkan. Berik adalah blok diagram penyimpanan data pada Labview 8.2. kut m a
  • 73. 56 Gambar 3. 25. Blok diagram penyimpan data Penyimpanan data menjadi format .xls dilakukan dengan fungsi Write To Spreadsheet File.vi. Sebelum data dimasukkan ke fungsi Write To Spreadsheet File, terlebih dulu perlu dilewatkan ke fungsi Convert from Dynamis Data untuk mengubah jenis data menjadi array. Gambar 3. 26. Icon fungsi Write To Spreadsheet File
  • 74. 57 Terminal Append To File pada fungsi Write To Spreadsheet File dihubungkan dengan boolean True, agar data yang masuk tidak menghilangkan data sebelumnya. Metode kedua yang dapat dilakukan untuk menyimpan data grafik adalah dengan cara memanfaatkan fungsi Export Simplified Image pada Front Panel Labview. Caranya adalah dengan klik kanan mouse tepat pada grafik > pilih Data Operation > Export Simplified Image. Setelah itu kemudian akan muncul jendela yang memerintahkan pengguna untuk memilih alamat dimana file gambar dengan format .bmp ingin disimpan. Gambar 3. 27. Cara menyimpan data dengan fungsi Import Simplified Image