i1

1

PROYEK AKHIR

RANCANG BANGUN INVERTER SATU FASA UNTUK FLOW

CONTROL BERBASIS PI FUZZY PADA POMPA AIR

(Subjudul : Hardware)

Nanang Malpiyan

NRP.7309.030.010

Dosen Pembimbing :

Ir. Yahya Chusna Arief, MT

NIP. 19600906.198903.1.002

Suhariningsih, S.ST,MT NIP. 19640404.198903.2.002

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2012

ii

PROYEK AKHIR

RANCANG BANGUN INVERTER SATU FASA UNTUK FLOW CONTROL BERBASIS PI FUZZY PADA POMPA AIR

(Subjudul : Hardware)

Nanang Malpiyan

NRP. 7309.030.010

Dosen Pembimbing :

Ir. Yahya Chusna Arief, MT

NIP. 19600906.198903.1.002

Suhariningsih, S.ST, MT

NIP. 19640404.198903.2.002

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2012

ii

Rancang Bangun Inverter Satu Fasa Untuk Flow

Control Berbasis PI Fuzzy Pada Pompa Air

(Hardware) Oleh:

Nanang Malpiyan

NRP.7309.030.010

Proyek Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Ahli Madya

Di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Disetujui oleh :

Tim Penguji Proyek Akhir Dosen Pembimbing

1. Arman Jaya, ST, MT.

NIP. 196602081989031002

1. Ir. Yahya Chusna Arif ,MT.

NIP. 196009061989031002

2. Ir. Hendik Eko Hadi S, MT

NIP. 196211221987011001

3. Ir. Sutedjo, MT

NIP. 196101071990031001

2. Suhariningsih ,SST,MT.

NIP. 196404041989032002

\

Mengetahui

Ketua Prodi D3 Teknik Elektro

Industri

Novie Ayub Windarko, ST, MT, Phd

NIP. 197511142000031001

ii

Abstrak

Pada saat ini di dalam kehidupan sehari-hari pasti tidak

akan pernah lepas dari suatu komponen utama berupa air. Dimana air

tersebut perlu didistribusikan untuk kehidupan sehari-hari. Salah satu

cara yang digunakan untuk proses pendistribusian yaitu dengan

memanfaatkan pompa air. Pemanfaatan pompa air untuk

pendistribusian pada saat sekarang ini masih belum efisien,

walaupun keluaran (tekanan ataupun debit air) dari pompa air itu

berubah-ubah tetapi pompa air membutuhkan energy yang konstan.

Apabila kerja pompa air tersebut dapat diatur menggunakan suatu

kontroler yang sesuai, yaitu suatu pengendali yang dapat

menyesuaikan antara tekanan dan debit (flow) air pada keluaran

pompa air dengan mengatur putaran motor penggeraknya dengan

cara menjaga tekanan air agar tetap konstan sebesar 5 Kg/cm3 maka

penggunaan energi listrik akan dapat direduksi serta kerugian daya

listrik akan semakin kecil. Dari pemikiran tersebut maka dibuatlah

modul flow control dari keluaran pompa air dengan cara mengatur

kecepatan putaran motor penggerak pompa air menggunakan

inverter sebagai drive yang dikendalikan oleh kontroler logika PI

Fuzzy.Tegangan masukan inverter sebesar 220 Volt dc, sedangkan

keluaran inverter senilai 220 Volt ac, switching inverter yang

digunakan yaitu gelombang PWM yang berasal dari microcontroller

dengan range frekuensi antara 35 Hz sampai 50 Hz. Hasil keluaran

dari sistem ini berupa debit air yang nantinya akan disensing untuk

pengontrolan, jika debit air yang terukur sebesar 19,68 L/min maka

tegangan keluaran inverter sebesar 219 V, dengan kecepatan putar

2914 rpm., jika nilai debit air yang terukur turun sebesar 5.24 L/min

maka keluaran inverter sebesar 180 V, dengan kecepatan putar motor

2845 rpm.

Kata kunci : PI fuzzy, Inverter, Motor induksi, Waterflow

sensor

ii

Abstrack

Now, in the life every days certain will not ever to free from

some eminent like to water . so the water it must to distribution in

every days. One of method that use to distribution water process

with benefit to water pump. Benefit of water pump to distribution

when now, is not yet efficient although output ( pressure or water

debit ) from water pump it have some kinds but water pump was

needed constant energy. If water pump process it can arrange to

some appropriate controller that is some controller which can

appropriated between pressure and water flow in water pump exit

with to arrange movement circle motor, with method keep water

pressure so constant permanent, than used electric energy can be

reducted and than disadvantage electric power will be can to small.

From the opinion it, so it made module flow control from output

water pump with arrange method swiftness circle motor activator by

water pump use to inverter as drive that controlled by logic PI Fuzzy

controller. Inverter input voltage of 220 volts dc with a voltage of

220 V ac output value, which is used the inverter switching PWM

wave from microcontroller with a range of frequencies between 35

Hz and 50 Hz. The output of this system in the form of discharge of

water that can be controlled by a variable value that if the inverter

output voltage is 220 volts worth of the flow of water worth 19.68

liters/minute, 2914 rpm motor rotation, the flow of water will change

if the inverter output voltage change is when the the output voltage

drops to 180 volts then the water level dropped to 5.24 liters/minute

and the water pump motor speed to 2845 rpm.

Key word : PI Fuzzy, Induction motor, Waterflow Sensor, Inverter.

iv

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT karena

berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan proyek

akhir yang berjudul :

“Rancang Bangun Inverter Satu Fasa untuk Flow Control

Berbasis PI Fuzzy Pada Pompa Air”

Pembuatan dan penyusunan proyek akhir ini diajukan sebagai

salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Diploma 3 (D3) dan

memperoleh gelar Ahli Madya (Amd) di jurusan Elektro Industri

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember Surabaya.

Penulis berusaha secara optimal dengan segala pengetahuan dan

informasi yang didapatkan dalam menyusun laporan proyek akhir

ini. Namun, penulis menyadari berbagai keterbatasannya, karena itu

penulis memohon maaf atas keterbatasan materi laporan proyek

akhir ini. Penulis sangat mengharapkan masukan berupa saran dan

kritik yang membangun demi kesempurnaan laporan proyek akhir

ini.

Demikian besar harapan penulis agar laporan proyek akhir ini

dapat bermanfaat bagi pembaca.

Surabaya, Juli 2012

Penulis

v

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan penuh rasa syukur kehadirat Allah S.W.T dan tanpa

menghilangkan rasa hormat yang mendalam, saya selaku penyusun

dan penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis untuk

menyelesaikan proyek akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih

kepada :

1. Untuk kedua orang tua dan keluarga tercinta yang selalu

memberi dukungan dan mendo’akan.

2. Bapak Dr. Ir. Dadet Pramadihanto, M.Eng selaku direktur

PENS-ITS.

3. Bapak Novie Ayub Windarko, ST, MT, Ph.D selaku ketua

jurusan Teknik Elektro Industri PENS-ITS.

4. Bapak Ir. Yahya Chusna Arif, MT dan Ibu Suhariningsih

S.ST selaku dosen pembimbing proyek akhir dari penulis.

5. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah membimbing dan

membekali ilmu kepada penulis selama menempuh pendidikan

di kampus tercinta, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya-ITS

(PENS-ITS).

6. Teman-teman D3 Elin’ 2009 yang telah membantu dan

memberikan dukungan langsung maupun tidak langsung atas

terselesainya proyek akhir ini.

7. Semua pihak yang telah membantu penulis hingga terselesainya

proyek akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan semua.

Semoga Allah S.W.T selalu memberikan perlindungan,

rahmat dan nikmat-Nya bagi kita semua. Amin!

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................... i

ABSTRAK ................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ................................................................. iii

UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................ iv

DAFTAR ISI ................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ................................................................... ix

DAFTAR TABEL ....................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Tujuan Proyek Akhir ...................................................... 2

1.3 PerumusanMasalah ........................................................ 2

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

1.5 Metodologi .................................................................... 3

1.5.1 StudiLiteratur ........................................................ 3

1.5.2 Perancangan Sistem ............................................... 4

1.5.3 Pembuatan Sistem ................................................. 4

1.5.4 Pengujian Alat yang Dibuat .................................. 5

1.5.5 Integrasi Sistem ..................................................... 5

1.5.6 Analisa Terhadap Kinerja Alat .............................. 6

ix

1.5.6 Analisa Terhadap Kinerja Alat .............................. 5

1.5.7 Pembuatan Buku dan Laporan Tugas akhir ............ 5

1.6 Sistematika Pembahasan ................................................ 5

1.7 Tinjauan Pustaka ............................................................ 7

BAB II TEORI PENUNJANG

2.1 Rectifier (Penyearah) ..................................................... 9

2.2 Opto Coupler ............................................................... 12

2.3 Single Phase Full Bridge Inverter ................................. 15

2.4 PWM (Pulsa Witdh Modulation) .................................. 16

2.5 Microcontroller ............................................................ 18

2.6 Motor Pompa Air ......................................................... 27

2.7 Water Flow Sensor ....................................................... 28

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Pendahuluan................................................................. 31

3.2 Perencanaan dan Pembuatan Rangkaian 1 fasa ............. 32

3.3 Perencanaan dan Pembuatan Rangkaian Inverter .......... 34

3.4 Perencanaan dan Pembuatan Water Flow Sensor .......... 37

3.5 Perencanaan dan Pembuatan Gelombang PWM dengan

Microcontroller .................................................................. 38

x

BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

4.1 Pengujian Rangkaian Rectifier .................................... 41

4.2 Pengujian Rangkaian Optocoupler ............................... 44

4.3 Metode Penyulutan Pada Single Phase Full Bridge inverter

.......................................................................................... 45

4.4 Pengujian Rangkaian Inverter ...................................... 47

4.5 Pengujian Motor Pompa Air ......................................... 51

4.6 Pengujian Sensor Tekanan ........................................... 51

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................. 55

5.2 Saran ............................................................................ 55

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.5.2 Blok Diagram Sistem ..................................... 4

Gambar 2.1.1 rangkaian rectifier sa’at siklus positif ............. 9

Gambar 2.1.2. angkaian rectifier sa’at siklus negative ........ 10

Gambar 2.1.3. Grafik sinyal ............................................... 10

Gambar 2.1.4 Rangkaian rectifier menggunakan 2 dioada

siklus positif ...................................................................... 11

Gambar 2.1.5. Rangkaian rectifier menggunakan 2 dioda

siklus negative ................................................................... 11

Gambar 2.1.6. Grafik sinyal ............................................... 12

Gambar 2.2.1 Dasar rangkaian optocoupler ........................ 15

Gambar 2.3.1. Rangkaian Single Phase Full Bridge Inverter

dengan Penyulut PWM ...................................................... 16

Gambar 2.4.1 Konfigurasi PIN Atmega 16 ......................... 19

Gambar 2.4.2 Peta memori Flash ....................................... 21

Gambar 2.4.5 Code Vision AVR 1.24.0 ............................. 23

Gambar 2.4.6 Dialog box untuk membuat project baru....... 23

Gambar 2.4.7 Blok Penginisialisasian Program ................. 24

Gambar 2.4.8 Bagian Penulisan Program .......................... 25

Gambar 2.5.1 Interface ATMega 16 dengan LCD 20 x4 .... 26

Gambar 2.5.2 Blok Penginisialisasian LCD....................... 26

Gambar 2.6.1 Pompa Air ................................................... 27

xii

Gambar 2.7.1 Waterflow Sensor ........................................ 28

Gambar 3.1.1 gambar block diagram system ...................... 31

Gambar 3.2.1 Gambar penyearah gelombang penuh ........... 33

Gambar 3.2.2 gambar penyearah gelombang penuh ........... 33

Gambar 3.2.3 gambar gelombang rangakaian penyearah

gelombang penuh ............................................................... 34

Gambar 3.2.1 Rangkaian Driver Inverte ................................... 35

Gambar 3.3.1 Rangkaian Single Phase Full Bridge Inverter

dengan Penyulut PWM ...................................................... 36

Gambar 3.3.2 Gelombang output inverter………………………...37

Gambar 3.3.3 Gelombang output inverter integrasi…………..37

Gambar 3.5.1 Gelombang PWM dengan frekwensi 50 Hz .. 39

Gambar 4.1 gambar block diagram system ......................... 41

Gambar 4.1.1 Rangkaian penyearah .................................. 42

Gambar 4.1.2 hasil pembacaan avometer pada sisi input .... 42

Gambar 4.1.2 hasil pembacaan avometre pada sisi output .. 43

Gambar 4.2.1 Rangkaian Optocoupler................................ 44

Gambar 4.2.2 gelombang PWM untuk input rangkaian

optocoupler f = 50 Hz ........................................................ 45

Gambar 4.2.2 gelombang PWM untuk input rangkaian

optocoupler f = 40 Hz ........................................................ 45

Gambar 4.2.2 gelombang PWM untuk input rangkaian

optocoupler f = 30 Hz ........................................................ 44

xiii

Gambar 4.3.1 Rangkaian Full bridge inverter 1 phasa ........ 45

Gambar 4.4.1 rangkaian inverter dengan IGBT .................. 46

Gambar 4.4.2 gambar pengujian inverter dengan beban lampu

pijar ................................................................................... 46

Gambar 4.4.3 Gambar percobaan rangkaian inverter dengan

beban lampu TL ................................................................. 47

Gambar 4.5.1 motor pompa air........................................... 49

Gambar 4.6.2 Manometer .................................................. 50

xiv

DAFTAR TABEL

Table 4.1.1 data gasil percobaan rangkaian rectifier ........... 43

Tabel 4.3.1 Kondisi Penyulutan Untuk Rangkaian gambar . 47

Table 4.4.1 data hasil pengujian inverter dengan beban lampu

pijar ................................................................................... 49

Tabel 4.4.2 data hasil pengujian inverter dengan beban motor

pompa air ........................................................................... 50

Table 4.5.1 data hasil percobaan motor pompa air .............. 51

Table 4.6.1 data hasil pembacaan Waterflow Sensor .......... 52

Table 4.6.2 data hasil integrasi……………………………………………53

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari pasti tidak akan pernah lepas

dari suatu komponen utama berupa air. Salah satu cara yang

digunakan untuk proses pendistribusian air yaitu dengan

memanfaatkan pompa air.

Sistem pendistribusian air pada era sekarang ini masih

kurang baik, dimana dilihat dari sisi keluaran dari pompa air sendiri

sangat tidak efisien, walaupun debit air yang dikeluarkan itu besar

ataupun kecil tetapi energi yang digunakan motor pompa air

konstan, selain itu besar tekanan keluaran dari pompa air walupun

berbeda-beda (besar atau kecil) tetapi energi yang digunakan oleh

pompa air tetap konstan, tidak ada perbedaan energy ketika tekanan

bernilai kecil ataupun besar.

Apabila dilihat dari sistim pendistribusian PDAM, biasanya

konsumen sangat membutuhkan air pada pagi hari, tetapi pada

malam hari sedikit konsumen yang membutuhkan air. Dari hal inilah

apabila keluaran tekanan besar tetapi debit air yang dikeluarkan

kecil dengan energy yang konsatan dapat mengakibatkan pecahnya

pipa saluran itu sendiri.

Apabila kerja pompa air tersebut dapat disesuaikan antara

tekanan ataupun besarnya debit air tetapi energy yang dibutuhkan

oleh pompa air sesuai dengan kebutuhannya maka efisiensi dapat

meningkat.

Dari pemikiran tersebut maka dibuatlah pengaturan tekanan

air dari keluaran pompa air dengan cara mengatur kecepatan putaran

motor penggerak pompa air dengan menggunakan inverter sebagai

drive motor, dengan menggunakan inverter tegangan dapat diatur

berdasarkan frekwensi yang diberikan, frekwensi inilah yang

nantinya akan dikendalikan oleh kontroler PI Fuzzy, dengan

menggunakan controller PI Fuzzy, akan menghasilkan pengontrolan

2

dengan respon cepat dan akurat dalam setiap perubahannya, pada

umumya yang biasa digunakan untuk mengatur keluaran debit

ataupun tekanan air dengan mengatur buka tutup valve pada pompa

air. Tujuan dari pemanfaatan modul ini sendiri yaitu untuk

memaksimalkan efisiensi pada pompa air, sehingga diharapkan akan

menghasilkan efisiensi yang tinggi, sehingga motor pompa air

tersebut dapat bekerja sesuai dengan kebutuhan.

1.2. Tujuan

Tujuan utama dari pembuatan modul ini adalah untuk

memaksimalkan efisiensi daya pada pompa air, sehingga dapat

meminimalisasi pemakaian daya listrik. Pada proyek akhir ini,

inverter 1 fasa akan digunakan sebagai drive pada motor pompa air,

untuk mengatur kecepatan motor pompa air dengan memanfaatkan

sensor tekanan. Hasil yang diharapkan adalah motor pompa air

dapat menghasilkan daya keluaran yang maksimal, efisiensi yang

tinggi, serta kecepatan motor yang dapat diatur secara variabel.

1.3. Perumusan Masalah

Dari uraian singkat diatas, maka permasalahan yang akan

dibahas dalam penulisan ini dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Bagaimana pembacaan dari sensor tekanan yang

menyensing tekanan air pada pompa yang akan

dimasukkan pada ADC internal mikrokontroller sebagai

umpan balik bagi kontroller

2. Bagaimana cara pengaturan putaran motor pompa air untuk

mengatur kecepatan atau tekanan air sehingga tekanan air

selalu konstan atau tidak berubah.

3. Bagaimana cara membangkitkan gelombal kotak atau PWM

( Pulsa Widh Modulation ) untuk mentriger IGBT atau

MOSFET pada Inverter.

3

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah dari pengerjaan proyek akhir ini adalah:

1. Sumber yang digunakan berasal dari sumber PLN 1 phasa

dengan tegangan sebesar 220 Volt.

2. Menggunakan kontrol logika PIfuzzy sebagai metode

pengontrolan sistem.

3. Setting point yang digunakan adalah tetap dan ditentukan di

dalam program.

4. Parameter masukan kontroler yang digunakan adalah hasil

pembacaan dari level transmitter yang terbaca melalui

sensor tekanan, bukan diambil dariparameter kecepatan

motor.

5. Output yang dikeluarkan dari pompa air hanya 2 buah.

6. Metode penyulutan dengan menggunakan inverter PWM.

1.5. Metodologi

Dalam pengerjaan Proyek Akhir ini diperlukan suatu

metode untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Untuk itu,

penulis merencanakan suatu langkah-langkah yang dapat

memaksimalkan dalam pelaksanaan pengerjaan Tugas Akhir

ini. Rancangan metodologi Tugas Akhir yang akan dibuat

adalah sebagai berikut :

1.5.1 Studi Literatur

Pengambilan dan pengumpulan data – data serta dasar

teori yang digunakan sebagai acuan dalam penyelesaian

Proyek Akhir. Dalam proses perancangan sistem, studi

literatur digunakan untuk mendapatkan performa parameter

dari kontroller proporsional, kontroller integral, fuzzy logic

controller, serta microcontroller yang akan digunakan yaitu

AT mega 16. Perancangan dan pengujian. Literatur

4

didapatkan dari buku – buku, makalah-makalah, dan

beberapa forum diskusi di internet.

1.5.2 Perancangan Sistem

Setelah mempelajari dan memahami literatur yang tersedia,

maka bisa dimulai dengan membuat perancangan sistem

dibawah ini :

UNCONTROLLED

RECTIFIER

AC SOURCE

SINGLE PHASE

INVERTER

MOTOR

POMPA AIR

SENSOR

TEKANAN

ADCPWM

WATER

RESERVOIR

SOURCE

MICRO

CONTROLLER

OUTPUT TEKANAN

FUZZY LOGIC

CONTROLLER

LCD

16 X 2

Gambar 7.2.1 Blok Diagram Sistem

1.5.3 Pembuatan Sistem

Pada tahap ini dilakukan analisa terhadap rangkain

rectifier, inverter, microkontroller, pressure transmiter

selanjutnya akan dimulai pembuatan hardware system pada

akhirnya juga akan di uji

Sensor

Flow

5

1.5.4 Pengujian Alat yang dibuat

Ketika peralatan yang dibuat telah selesai,

dibutuhkan adanya suatu pengujian untuk mengetahui

kekurangan dari sistem yang dibuat apakah sistem telah

mencapai kesempurnaan ataupun tidak sempurna.

1.5.5 Integrasi Sistem

Setelah pengujian dilakukan pada masing-masing

blok, dan hasil kerja sistem sesuai dengan hasil yang

diharapkan maka kemudian dilakukan penggabungan

(integrasi) untuk membentuk sistem yang lebih kompleks

sesuai dengan tujuan dari pembuatan proyek akhir ini.

1.5.6 Analisa Terhadap Kinerja Alat

Pada tahap ini membahas analisa pada setiap

percobaan perangkat keras. Setelah mengintegrasikan

seluruh sistem dan pengujian, kemudian berdasarkan data

hasil pengujian, dilakukan analisa terhadap kinerja

keseluruhan sistem.

1.5.7 Pembuatan Buku dan Laporan Tugas Akhir

Pembuatan buku laporan dilakukan untuk

menyusun sistematika dan proses pembuatan sistem yang

dibuat mulai dari awal sampai akhir. Buku laporan ini

berisi laporan mengenai semua yang dilakukan pada proyek

akhir ini dan tentang teori-teori yang mendukung dalam

pembuatan sistem.

1.6 Sistematika Pembahasan

Buku laporan proyek akhir ini tersusun atas beberapa

bab pembahasan. Sistematika pembahasan tersebut adalah

sebagai berikut:

6

BAB I

Pendahuluan, menguraikan secara singkat latar

belakang, tujuan, perumusan masalah, batasan masalah,

metodologi, sistematika pembahasan dan tinjauan pustaka.

BAB II

Teori Penunjang, yang berisi pembahasan secara garis

besar tentang rectifier, rangkaian full bridge inverter 1 phasa

dan sistem PWM.

BAB III

Perencanaan dan implementasi, memuat cara kerja

dalam proses kerja sistem, blok tipe sistem serta integrasi

keseluruhan sistem.

BAB IV

Pengujian dan Analisa, memuat hasil pengujian dan

analisa terhadap hasil yang didapat, memberikan analisa hasil

percobaan, kegagalan serta penyebabnya.

BAB V

Penutup, berisi kesimpulan yang diambil berdasarkan

analisa hal-hal penting, keunikan, kelebihan/kekurangan, serta

saran-saran untuk penyempurnaan dari proyek akhir yang

dibuat.

DAFTAR PUSTAKA

Pada bab daftar pustaka ini berisi referensi yang

digunakan dalam proses pembuatan proyek akhir ini.

7

1.7 Tinjauan Pustaka

Pada pengerjaan Proyek Akhir ini penulis

menggunakan beberapa literatur sebagai acuan.

1. Jun Yuan, Michael Ryan, James Power, ”Using Fuzzy

Logic”, London : Prentice Hall international.1994.

2. Imam Abadi, Aulia Siti Aisjah, Riftyanto N.S.,” Aplikasi

Metode Neuro-Fuzzy Pada Sistem Pengendalian

Antisurge Kompresor”. Jurnal Teknik Elektro Vol. 6,

No. 2, September 2006

3. Ismail, Baharuddin Bin. 2008. Design and Development

Of Unipolar SPWM Switching Pulses For Single Phase

Full Bridge Inverter Application. Thesis Master of

Science University Sains Malaysia.

4. Heres Deny Wasito, ”Pengaturan Tekanan Pompa Air

PDAM Untuk menjaga Kestabilan Pelayanan Konsumen

Dan Pengaruh Pada Manajemen Energi Listrik”, Proyek

Akhir PENS-ITS.2002.

5. Atmel ”Data Sheet 8-bit AVR Microcontroller AT mega

16”,

6. Atmel corporation, 2002.

7. Rashid, Muhammad H. 2001. Power Electronics

Circuits, Devices, and Application 2nd Edition. PT.

Prenhallindo. Jakarta.

8

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

9

BAB II

TEORI PENUNJANG

2.1 Rectifier (penyearah)

Saat digunakan sebagai penyearah gelombang penuh, dioda

secara bergantian menyearahkan tegangan AC pada saat siklus

positif dan negatif. Penyearah gelombang penuh ada 2 macam dan

penggunaannya disesuaikan dengan transformator yang dipakai.

Untuk transformator biasa digunakan jembatan dioda (dioda bridge)

sementara untuk transformator CT digunakan 2 dioda saja sebagai

penyearahnya.

A. Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda

bridge)

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang

menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC

sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada

saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda

bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.

Gambar 2.1.1 Rangkaian rectifier sa’at siklus positif

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda

B menuju beban dan kembali melalui dioda C. Pada saat yang

bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga

tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai

10

isolator.

Gambar 2.1.2.Rangkaian rectifier sa’at siklus negative

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus

mengalir melalui dioda D menuju beban dan kembali melalui dioda

A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak

dapat mengalir pada kedua dioda ini.

Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga

didapatkan tegangan beban yang berbentuk gelombang penuh yang

sudah disearahkan (tegangan DC). Grafik sinyal dari penyearah

gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)

ditunjukkan seperti pada gambar berikut :

Gambar 2.1.3. Grafik sinyal

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1

komponen saja atau pun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda

yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar

arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus

yang dilewatkan pada rangkaian.

11

a. gelombang penuh menggunakan 2 dioda

Seperti telah disebutkan diatas, penyearah gelombang penuh

menggunakan 2 dioda ini hanya bisa digunakan pada transformator

CT, dimana tegangan sekunder yang dihasilkan oleh trafo CT ini

adalah :

dimana V1=teg primer dan V2=teg sekunder

Cara kerja penyearah gelombang penuh jenis ini dapat dijelaskan

seperti berikut:

Gambar 2.1.4 Rangkaian rectifier menggunakan 2 dioada siklus positif

Pada artikel mengenai trafo diketahui bahwa pada bagian

sekunder trafo CT terdapat 2 sinyal output yang terjadi secara

bersamaan, mempunyai amplitudo yang sama namun berlawanan

fasa. Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus positif,

pada titik AO akan terjadi siklus positif sementara pada titik OB

akan terjadi siklus negatif. Akibatnya D1 akan mengalami panjaran

maju (forward bias) sedangkan D2 mengalami panjaran balik

(reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D1 menuju ke

beban dan kembali ke titik center tap.

12

Gambar 2.1.5. Rangkaian rectifier menggunakan 2 dioda siklus negative

Saat tegangan input (teg primer) berada pada siklus negatif,

pada titik AO akan terjadi siklus negatif sementara pada titik OB

akan terjadi siklus positif. Akibatnya D2 akan mengalami panjaran

maju (forward bias) sedangkan D1 mengalami panjaran balik

(reverse bias) sehingga arus akan mengalir melalui D2 menuju ke

beban dan kembali ke titik center tap.

Dari penjelasan cara kerja penyearah gelombang penuh jenis

ini terlihat bahwa tegangan yang terjadi pada beban mempunyai

polaritas yang sama tanpa memperdulikan dioda mana yang

menghantar karena arus mengalir melalui arah yang sama sehingga

akan terbentuk gelombang penuh yang disearahkan seperti

ditunjukkan pada grafik sinyal berikut.

Gambar 2.1.6. Grafik sinyal1

1 Rashid, Muhammad H. 2001. Power Electronics Circuits, Devices,

and Application 2nd Edition. PT. Prenhallindo. Jakarta.

13

2.2 Optocoupler

Optocoupler adalah suatu piranti yang terdiri dari 2 bagian

yaitu transmitter dan receiver, yaitu antara bagian cahaya dengan

bagian deteksi sumber cahaya terpisah. Biasanya optocoupler

digunakan sebagai saklar elektrik, yang bekerja secara otomatis.

Pada dasarnya Optocoupler adalah suatu komponen penghubung

(coupling)

yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic. Optocoupler terdiri dari

dua bagian yaitu:

1. Pada transmitter dibangun dari sebuah LED infra merah. Jika

dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED infra

merah memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal

tampak. Cahaya yang dipancarkan oleh LED infra merah

tidak terlihat oleh mata telanjang.

2. Pada bagian receiver dibangun dengan dasar komponen

Photodiode. Photodiode merupakan suatu transistor yang

peka terhadap tenaga cahaya. Suatu sumber cahaya

menghasilkan energi panas, begitu pula dengan spektrum

infra merah. Karena spekrum inframerah mempunyai efek

panas yang lebih besar dari cahaya tampak, maka Photodiode

lebih peka untuk menangkap radiasi dari sinar infra merah.

Oleh karena itu Optocoupler dapat dikatakan sebagai

gabungan dari LED infra merah dengan fototransistor yang

terbungkus menjadi satu chips. Cahaya infra merah termasuk dalam

gelombang elektromagnetik yang tidak tampak oleh mata telanjang.

Sinar ini tidak tampak oleh mata karena mempunyai panjang

gelombang , berkas cahaya yang terlalu panjang bagi tanggapan

mata manusia. Sinar infra merah mempunyai daerah frekuensi 1 x

1012 Hz sampai dengan 1 x 1014 GHz atau daerah frekuensi dengan

panjang gelombang 1μm – 1mm. LED infra merah ini merupakan

komponen elektronika yang memancarkan cahaya infra merah

dengan konsumsi daya sangat kecil. Jika diberi bias maju, LED infra

merah yang terdapat pada optocoupler akan mengeluarkan panjang

gelombang sekitar 0,9 mikrometer. Proses terjadinya pancaran

cahaya pada LED infra merah dalam optocoupler adalah sebagai

14

berikut. Saat dioda menghantarkan arus, elektron lepas dari

ikatannya karena memerlukan tenaga dari catu daya listrik. Setelah

elektron lepas, banyak elektron yang bergabung dengan lubang yang

ada di sekitarnya (memasuki lubang lain yang kosong). Pada saat

masuk lubang yang lain, elektron melepaskan tenaga yang akan

diradiasikan dalam bentuk cahaya, sehingga dioda akan menyala

atau memancarkan cahaya pada saat dilewati arus. Cahaya infra

merah yang terdapat pada optocoupler tidak perlu lensa untuk

memfokuskan cahaya karena dalam satu chip mempunyai jarak yang

dekat dengan penerimanya. Pada optocoupler yang bertugas sebagai

penerima cahaya infra merah adalah fototransistor. Fototransistor

merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai detektor

cahaya infra merah. Detektor cahaya ini mengubah efek cahaya

menjadi sinyal listrik, oleh sebab itu fototransistor termasuk dalam

golongan detektor optik. Fototransistor memiliki sambungan

kolektor–basis yang besar dengan cahaya infra merah, karena

cahaya ini dapat membangkitkan pasangan lubang elektron.

Dengan diberi bias maju, cahaya yang masuk akan

menimbulkan arus pada kolektor. Fototransistor memiliki bahan

utama yaitu germanium atau silikon yang sama dengan bahan

pembuat transistor. Tipe fototransistor juga sama dengan transistor

pada umumnya yaitu PNP dan NPN. Perbedaan transistor dengan

fototransistor hanya terletak pada dindingnya yang memungkinkan

cahaya infra merahmengaktifkan daerah basis, sedangkan transistor

biasa ditempatkan pada dinding logam yang tertutup.

Ditinjau dari penggunaanya, fisik optocoupler dapat

berbentuk bermacam-macam. Bila hanya digunakan untuk

mengisolasi level tegangan atau data pada sisi transmitter dan sisi

receiver, maka optocoupler ini biasanya dibuat dalam bentuk solid

(tidak ada ruang antara LED dan Photodiode). Sehingga sinyal

listrik yang ada pada input dan output akan terisolasi. Dengan kata

lain optocoupler ini digunakan sebagai optoisolator jenis IC.

Prinsip kerja dari optocoupler adalah :

a. Jika antara Photodiode dan LED terhalang maka

Photodiode tersebut akan off sehingga output dari kolektor

akan berlogika high.

b. Sebaliknya jika antara Photodiode dan LED tidak terhalang

maka Photodiode dan LED tidak terhalang maka

15

Photodiode tersebut akan on sehingga outputnya akan

berlogika low.

Sebagai piranti elektronika yang berfungsi sebagai pemisah

antara rangkaian power dengan rangkaian control. Komponen ini

merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar

sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti optic dan coupler berarti

pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler merupakan

suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic opto-

coupler termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu

transmitter dan receiver. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti

pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.2.1 Dasar rangkaian optocoupler

Sebagai pemancar atau transmitter dibangun dari sebuah

led infra merah untuk mendapatkan ketahanan yang lebih baik

daripada menggunakan led biasa.

2.3 Single Phase Full Bridge Inverter

Dalam hal ini, single phase full bridge inverter digunakan

untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC. Gambar

perencanaan inverter secara lengkap ditunjukan pada Gambar 3.1.

Pada single phase full bridge inverter menggunakan metode

switching SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation) yang

dibangkitkan dengan menggunkan mikrokontroller ATMEGA16 (

secara digital ). Drive switching dari mikrokontroller tidak langsung

disambungkan ke IGBT (inverter) tetapi melalui optocoupler dan

totempole. Optocoupler digunakan sebagai pemisah antara

Mikrokontroller dengan IGBT Single Phase Full Bridge Inverter.

Dengan rangkaian optorcoupler Mikrokontroller sebagai

16

pembangkit SPWM utama terhindar dari kerusakan , apabila

terdapat arus balik dari rangkaian Single Phase Full Bridge Inverter.

Rangkaian totempole digunakan untuk melakukan switching atau

perubahan kondisi dari low ke high dengan cepat. Inverter ini di

desain dengan frekuensi 50 Hz dan tegangan output inverter 220

Vac.

Gambar 2.3.1. Rangkaian Single Phase Full Bridge Inverter dengan

Penyulut PWM2

2.4 PWM (Pulsa Width Modulation)

Prinsip Dasar PWM

PWM adalah singkatan dari Pulse Width Modulation,

merupakan suatu metode yang digunakan untuk mengontrol daya

yang berkaitan dengan power supply, contohnya pada power supply

PC. Selain fungsi PWM yang digunakan untuk mengontrol daya

power supply, PWM juga dapat difungsikan sebagai pengatur gerak

perangkat elektronika, misalnya pada motor servo.

Sesuai dengan namanya Pulse Width Modulation, maka

dalam penerapannya sinyal tegangan-lah yang di rubah lebarnya.

Sistem pengontrolan dengan PWM ini merupakan sistem digital,

2 Ismail, Baharuddin Bin. 2008. Design and Development Of

Unipolar SPWM Switching Pulses For Single Phase Full Bridge

Inverter

17

yang jauh lebih efisien jika dibandingkan dengan sistem

konfensional.

Komponen yang biasa digunakan untuk membangkitkan

sinyal PWM adalah sejenis IC digital yaitu IC 555 atau

mikrokontroler.

Modulasi lebar pulas (PWM) dicapai/diperoleh dengan

bantuan sebuah gelombang kotak yang mana siklus kerja (duty

cycle) gelombang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan sebuah

tegangan keluaran yang bervariasi yang merupakan nilai rata-rata

dari gelombang tersebut.

Gambar 2.4.1 Gambar Gelombang PWM

Ton adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada

posisi tinggi (baca: high atau 1) dan,

Toff adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada

posisi rendah (baca: low atau 0).

Anggap Ttotal adalah waktu satu siklus atau penjumlahan

antara Ton dengan Toff , biasa dikenal dengan istilah “periode satu

gelombang”.

Rumus T-total

………………………………….(1)

Siklus kerja atau duty cycle sebuah gelombang di definisikan

sebagai,

18

…………………………(2)

Tegangan keluaran dapat bervariasi dengan duty-cycle dan

dapat dirumusan sebagai berikut,

……………………………………….(3)

Sehingga.

………………………………..(4)

Dari rumus diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa tegangan

keluaran dapat diubah-ubah secara langsung dengan mengubah nilai

Ton.

Apabila Ton adalah 0, Vout juga akan 0.

Apabila Ton adalah Ttotal maka Vout adalah Vin atau

katakanlah nilai maksimumnya.

2.5 Microcontroller

Dibawah ini merupakan penjelasan dari microcontroller.

Pengendali mikro (Inggris: microcontroller) adalah sistem

mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip.

Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang

digunakan dalam sebuah PC, karena sebuah mikrokontroler

umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal

mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O

Informasi Umum Microcontroller AVR

AVR merupakan seri microcontroller CMOS 8 bit buatan

Atmel, berbasis RISC ( Reduced Instruction Set Computer ).

Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR

mempunyai 32 register general – purpose, timer/counter fleksibel

dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART

programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa

diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga

mempunyai In-System Programmable Flash on – chip yang

19

mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem

menggunakan hubungan serial SPI.

1. AT Mega 16

Mikrokontroler ATMega 16 adalah mikrokontroler CMOS 8-

bit dan merupakan keluarga dari mikrokontroler AVR (AVR

Family’s) yang beraksitektur RISC. Hsl inilah yang membedakan

mikrokontroler ini dengan MCS-51 Beberapa fitur yang disediakan

oleh mikrokontroler ini adalah sebagai beikut : flash program

memory dengan kapabilitas Read-While-Write, 512 bytes

EEPROM, 1K byte SRAM, 32 jalur I/O, 32 register, a JTAG

interface for Boundary-scan, On-chip Debugging support dan

programming, 3 flexible Timer/Counters dengan compare modes,

Internal and External Interrupts, a serial programmable USART, a

byte oriented Two-wire Serial Interface, an 8-channel, 10-bit ADC

with optional differential input stage with programmable gain

(TQFP package only), a programmable Watchdog Timer with

Internal Oscillator, an SPI serial port.

Beberapa tool atau software yang digunakan untuk

mensupport AtMega 16 adalah C Compiler, macro ,assembly

program debugge / simulator dan beberapa kits yang lain.

Beberapa keistimewaan dari AVR Atmega16:

• Advanced RISC Architecture

o 130 Powerful Instructions – Most Single

Clock Cycle Execution

o 32 x 8 General Purpose Working registers

o Fully Static Operation

o Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz

o On chip 2 cycle Multiplier

• Nonvolatile Program and Data Memories

o 8K Bytes of In-System Self programmable

Flash

o Optional Boot Code Section

o 512 Bytes EEPROM

o 512 Bytes Internal SRAM

o Programming Lock for Software Security

• Peripheral Features

o Two 8 bit Timer/Counters

20

Konfigurasi Pin-pin ATMega 16

Gambar 2.4.1 Konfigurasi PIN Atmega 163

Penjelasan dari gambar di atas sebagai berikut :

1. VCC

Sebagai tegangan penyuplai.

2. Ground

Sebagai ground.

3. Port A (PA7…PA0)

a. Port A sebagai input analog ke A/D konverter. Port A

juga sebagai 8-bit bi-directional port I/O, jika A/D

konverter tidak digunakan. Pin-pin port dapat

menyediakan resistor-resistor internal pull-up. Ketika

port PA0…PA7 digunakan sebagai input dan pull

eksternal yang rendah akan menjadi sumber arus jika

resistor-resistor pull-up diaktifkan. Pin-pin port A

adalah tri-state ketika kondisi reset menjadi aktif

sekalipun Port B (PB7…PB0)

b. Port B adalah port I/O 8-bit bi-directional dengan

resistor-resistor internal pull-up. Buffer output port B

mempunyai karaketristik drive yang simetris dengan

kemampuan keduanya sink dan source yang tinggi.

Sebagai input, port B yang mempunyai pull eksternal

yang rendah akan menjadi sumber arus jika resistor-

resistor pull-up diaktifkan. Pin-pin port B adalah tri-

state ketika kondisi reset menjadi aktif seklipun clock

tidak aktif.

3 Atmel corporation, 2002.

21

c. Port C (PC7…PC0)

Port C adalah port I/O 8-bit bi-directional dengan

resistor-resistor internal pull-up. Buffer output port C

mempunyai karaketristik drive yang simetris dengan

kemampuan keduanya sink dan source yang tinggi.

Sebagai input, port C yang mempunyai pull eksternal

yang rendah akan menjadi sumber arus jika resistor-

resistor pull-up diaktifkan. Pin-pin port C adalah tri-

state ketika kondisi reset menjadi aktif seklipun clock

tidak aktif. Jika antarmuka JTAG enable, resistor-

resistor pull-up pada pin-pin PC5(TDI), PC3(TMS),

PC2(TCK) akan diktifkan sekalipun terjadi reset.

d. Port D (PD7…PD0)

Port D adalah port I/O 8-bit bi-directional dengan

resistor-resistor internal pull-up. Buffer output port D

mempunyai karaketristik drive yang simetris dengan

kemampuan keduanya sink dan source yang tinggi.

Sebagai input, port D yang mempunyai pull eksternal

yang rendah akan menjadi sumber arus jika resistor-

resistor pull-up diaktifkan. Pin-pin port D adalah tri-

state ketika kondisi reset menjadi aktif seklipun clock

tidak aktif.

e. Reset

Input Reset, pulsa akan menjadi minimum sekalipun

clok bekerja

f. XTAL1

Input ke Inverting Oscillator Amplifier.

g. XTAL2

Output dari Inverting Oscillator

Amplifier.

h. AREF

AREF adalah referensi analog ke A/D

converter.

22

2. Flash Memori ATMega 16

ATmega16 memiliki 16K byte flash memori dengan lebar 16

atau 32 bit. Kapasitas memori itu sendiri terbagi manjadi dua bagian

yaitu bagian boot program dan bagian aplikasi program

Gambar 2.4.2 Peta memori Flash

Flash memori memiliki kemampuan mencapai 10.000 write

dan erase.

3. Memori SRAM ATMega 16

Penempatan memori data yang lebih rendah dari 1120

menunjukkan register, I/O memori, dan data internal SRAM. 96

alamat memori pertama untuk file register dan memori I/O, dan

1024 alamat memori berikutnya untuk data internal SRAM.

Lima mode pengalamatan yang berbeda pada data memori

yaitu direct, indirect, indirect dis-placement, indirect pre-decreament

dan indirect post-increament .Pada file register, mode indirect mulai

dari register R26-R31. Pengalamatan mode direct mencapai

keseuruhan kapasitas data. Pengalmatan mode indirect dis-

placement mencapai 63 alamat memori dari register X atau Y.

Ketika meggunakan mode pengalamatan indirect dengan pre-

decrement dan post increment register X, Y, dan Z akan di-

dicrement-kan atau di-increment-kan.

Pada ATMega 16(L) memiliki 32 register, 64 register I/O dan

1024 data internal SRAM yang dapat mengakses semua mode-mode

pengalamatan.

23

4. Port sebagai Analog Digital Converter (ADC)

ATmega16 mempunyai ADC (Analog to Digital Converter)

internal dengan fitur sebagai berikut (untuk lebih detil dapat

mengacu pada datasheet :

a. 10-bit Resolution

b. 65 - 260 μs Conversion Time

c. Up to 15 kSPS at Maximum Resolution

d. 8 Multiplexed Single Ended Input Channels

e. Optional Left Adjustment for ADC Result Readout

f. 0 - VCC ADC Input Voltage Range

g. Selectable 2.56V ADC Reference Voltage

h. Free Running or Single Conversion Mode

i. ADC Start Conversion by Auto Triggering on Interrupt

Sources

j. Interrupt on ADC Conversion Complete

k. Sleep Mode Noise Canceler

5. Code Vision AVR 1.24.0.1

Merupakan suatu software yang digunakan dalam pembuatan

program yang nantinya akan di download pada microcontroller

AVR ATMega16. Dapat dilihat seperti pada struktur program

dibawah ini:

Gambar 2.4.5 Code Vision AVR 1.24.0

24

Dalam penggunaan microcontroller AVR menggunakan

software CodeVision AVR. Seperti umumnya microcontroller,

CodeVision AVR merupakan software C-cross compiler, dimana

program dapat ditulis menggunakan bahasa-C. Dengan

menggunakan pemrograman bahasa-C diharapkan waktu desain

(deleloping time) akan menjadi lebih singkat. Setelah program

dalam bahasa-C ditulis dan dilakukan kompilasi tidak terdapat

kesalahan (error) maka proses download dapat dilakukan.

Microcontroller AVR mendukung sistem download secara ISP (In-

System Programming).

Untuk membuat project baru maka dipilih File New, maka

akan terlihat dialog box seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.4.6 Dialog box untuk membuat project baru.

Dalam menggunakan program ini terlebih dahulu diperlukan

inisialisasi chip yang digunakan, clock, I/O port, dan segala hal

diperlukan dalam mendesain suatu pemrograman pada umumnya.

Blok inisialisasi dapat dilihat pada gambar 6.5 di bawah ini.

25

Gambar 2.4.7 Blok Penginisialisasian Program

Setelah penginisialisasian chip maka selanjutnya “Generate,

Save and Exit”. Selanjutnya yaitu penulisan program pada blok

bagian yang telah tersedia, seperti ditunjukkan pada gambar 6.6

berikut:

26

Gambar 2.4.8 Bagian Penulisan Program

Pada software CodeVision AVR telah disediakan beberapa

rutin standar yang dapat langsung digunakan. Anda dapat melihat

lebih detail pada manual dari CodeVisionAVR.

2.6 LCD

LCD yang digunakan adalah LCD 20 x 4 produksi SEIKO

Electronics. Setelah kita memberikan input tegangan output tertentu,

maka angka tersebut akan dieksekusi sebagai besar dari sudut

penyulutan yang dikirimkan ke microcontroller. Interface antara

LCD dengan ATMega 16 sangatlah mudah jika dibandingkan

dengan microcontroller keluarga MCS 51. Karena dengan ATMega

128 ini hanya membutuhkan 7 I/O sebagai kontroller LCD.

27

Gambar 2.5.1 Interface ATMega 16 dengan LCD

20 x4 .

Gambar 2.5.2 Blok Penginisialisasian LCD4

4 Atmel ”Data Sheet 8-bit AVR Microcontroller AT mega 16”,

+5V

+5v

PA0/ADC040

PA1/ADC139

PA2/ADC238

PA3/ADC337

PA4/ADC436

PA5/ADC535

PA6/ADC634

PB0/XCK/T01

PB1/T12

PB2/INT2/AIN03

PB3/OC0/AIN14

PB4/SS5

PB5/MOSI6

PB6/MISO7

PB7/SCK8

PA7/ADC733

RESET9

XTAL113

XTAL212

PC0/SCL22

PC1/SDA23

PC2/TCK24

PC3/TMS25

PC4/TDO26

PC5/TDI27

PC6/TOSC128

PC7/TOSC229

PD0/RXD14

PD1/TXD15

PD2/INT016

PD3/INT117

PD4/OC1B18

PD5/OC1A19

PD6/ICP20

PD7/OC221

AVCC30

AREF32

U1

ATMEGA16

11.0592

22p

22p

10k10u D

714

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9D

18

D0

7

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM044L

28

2.6 Motor Pompa Air

Gambar 2.6.1 Pompa Air

Prinsip kerja motor pompa air terjadi ketika kutup-kutup dari

stator (bagian dari motor pompa air yang diam atau tidak bergerak

seperti kern, lilitan, isolator dan casing cover) dan rotor ( bagian

yang berputar pada pompa air) yang senama mendekat, sehingga

terjadilah peristiwa tolak-menolak dan rotor berputar. Kutup rotor

menghampiri kutup stator yang tidak sejenis, sehingga rotor tertarik.

Ketika kutup dari rotor dan stator yang berlainan mulai mendekat,

ini akan mengakibatkan perubahan arus. Arus yang semula negatif

akan berobah menjadi positif, begitu juga sebaliknya. Perubahan ini

akan mengakibatkan perubahan kutup-kutup magnet pada stator.

Kutup yang berbeda dengan rotor, berubah menjadi kutup yang

sama dengan rotor, sehingga akan menjadi tolak-menolak, dan rotor

akan menjadi berputar kearah yang berlainan. Peristiwa ini akan

menyebabkan rotor berputar secara terus menerus yang sangat cepat

sehingga rotor akan terus berputar.5

5 Heres Deny Wasito, ”Pengaturan Tekanan Pompa Air PDAM

Untuk menjaga Kestabilan Pelayanan Konsumen Dan Pengaruh

Pada Manajemen Energi Listrik”, Proyek Akhir PENS-ITS.2002.

29

2.7 Waterflow Sensor

Gambar 2.7.1 Waterflow Sensor

Sensor aliran ini terbuat dari plastic dimana didalamnya

terdapat rotor dan sensor hall effect. Saat air mengalir melewati

rotor, rotor akan berputar. Kecepatan putaran ini akan tergantung

dengan kedepatan aliran air. Hall effect sensor akan mengeluarkan

output pulsa sesuai dengan besarnya aliran air.

Spesifikasi :

Working Voltage 5V-24V

Maximum current 15 mA (DC 5V)

Weight 43 gr

External diameters 20 mm

Flow Rate Range 1~30 L/min

Operating Temperature 0oC-80

oC

Liquid Temperature <120oC

Opearting Humidity 35%~90%RH O

Operating Pressure under 1.2Mpa

Store Temperature -25oC~+80

oC

30

Karakteristik Sinyal :

Ouput pulse high level signal voltage>4.5 V (input DC 5 V)

Ouput pulse low level signal voltage<0.5 V (input DC 5 V)

Precision 3% (Flow Rate from 1L/min to 10L/min)

Output Sinyal Dutycycle 40%~60%

Untuk mendapatkan nilai aliran dalam L/menit bisa didapat dengan

rumusan sebagai berikut :

Q=(jumlah pulsa permenit)/7.5

Jika diambil sampling waktu 1 detik setiap pembacaan pulsa, maka

hasil pembacaan pulsa dikalikan 60 dan seterusnya.6

6 Imam Abadi, Aulia Siti Aisjah, Riftyanto N.S.,” Aplikasi Metode

Neuro-Fuzzy Pada Sistem Pengendalian Antisurge Kompresor”.

Jurnal Teknik Elektro Vol. 6, No. 2, September 2006

31

BAB III

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN

PERANGKAT KERAS

3.1. Pendahuluan

Pada perencanaan dan pembuatan perangkat keras rancang

bangun inverter 1 phasa berbasis PI Fuzzy pada pompa air mengacu

pada gambar block diagram di bawah ini :

RANGKAIAN

PENYEARAH

1 FASA

SUMBER AC

(220 V)

INVERTER SATU

FASA

MOTOR

POMPA AIR

SENSOR

TEKANAN

ADCSPWM

TANDON

PENAMPUNG

AIR

MICRO

CONTROLLER

AT Mega 16

KELUARAN TEKANAN

KONTROL

LOGIKA PI

FUZZY

LCD

16 X 2

Gambar 3.1.1 Gambar block diagram system

Tugas akhir rancang bangun inverter 1 phasa berbasis PI

Fuzzy pada pompa air ini bertujuan untuk memperbaiki system

pompa air sekarang yang kurang efisien dalam segi penggunaanya,

tugas akhir ini dilengkapi dengan sesor pressure transmite yang

digunakan untuk mendeteksi besarnya tekanan air pada pompa air,

output dari sensor pressure transmite akan diumpankan pada

mikrokontroller, dalam mikrokontroller akan memroses pembuatan

gelombang SPWM, tampilan LCD, dan PI Fuzzy. SPWM sendiri

merupakan suatu metode yang digunakan untuk mentriger Mosfet

Sensor

Flow

32

inverter, sedangkan inverter sendiri digunakan untuk mendrive

motor sehingga motor dapat berputar secara variable sesuai sensor

pressure transmite.

Berdasarkan Gambar 3.1 perencanaan dan pembuatan

perangkat keras pada Tugas Akhir ini meliputi:

1) Perencanaan dan pembuatan rangkaian penyearah 1 fasa.

2) Perencanaan dan pembuatan rangkaian driver inverter 1 fasa.

3) Perencanaan dan pembuatan inverter 1 fasa.

4) Perencanaan dan pembuatan sensor pressure transmite.

5) Perencanaan dan pembuatan gelombang SPWM pada

mikrokontroller.

3.2 Perencanaan dan pembuatan rangkaian penyearah 1

fasa

Saat digunakan sebagai penyearah gelombang penuh, dioda

secara bergantian menyearahkan tegangan AC pada saat siklus

positif dan negatif. Penyearah gelombang penuh ada 2 macam dan

penggunaannya disesuaikan dengan transformator yang dipakai.

Untuk transformator biasa digunakan jembatan dioda (dioda bridge)

sementara untuk transformator CT digunakan 2 dioda saja sebagai

penyearahnya.

a. Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda

(dioda bridge)

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang

menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan AC

sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada

saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja diode

bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.

33

Gambar 3.2.1 Gambar penyearah gelombang penuh

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda

B menuju beban dan kembali melalui dioda C. Pada saat yang

bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias sehingga

tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai

isolator.

Gambar 3.2.2 gambar penyearah gelombang penuh

Sedangkan pada saat siklus negatif tegangan AC, arus

mengalir melalui dioda D menuju beban dan kembali melalui dioda

A. Karena dioda B dan C mengalami reverse bias maka arus tidak

dapat mengalir pada kedua dioda ini.

Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga

didapatkan tegangan beban yang berbentuk gelombang penuh yang

sudah disearahkan (tegangan DC). Grafik sinyal dari penyearah

34

gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)

ditunjukkan seperti pada gambar berikut

Gambar 3.2.3 Gambar gelombang rangakaian penyearah gelombang

penuh

Jembatan dioda (dioda bridge) tersedia dalam bentuk 1

komponen saja atau pun bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda

yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah besar

arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus

yang dilewatkan pada rangkaian.

3.3 perencanaan dan pembuatan rangkaian driver inverter

Rangkaian driver ini terdiri dari rangkaian optocoupler,

rangkaian penguat dan rangkaian totem pole. Rangkaian driver ini

terdiri dari beberapa komponen utama yaitu : optocoupler, 4N25,

TR9013, TR139 dan TR140. Gambar 3.17merupakan gambar dari

keseluruhan rangkaian driver inverter.

Rangkaian Optocoupler berfungsi sebagai pemisah

rangkaian pembangkit pulsa pada sisi masukan dengan rangkaian

keluaran. Sehingga jika terjadi gangguan pada rangkaian keluaran

tidak berpengaruh pada rangkaian pembangkit pulsa. Tipe IC 4N25

juga dapat digantikan dengan tipe IC 4N26 yang juga memiliki

fungsi dan kaki-kaki yang sama dengan tipe IC 4N25.

35

Untuk rangkaian Optocoupler supplai tegangan harus beda

antara masukan dan keluaran rangkaian, sehingga mempunyai

supplai tegangan sendiri. Sedangkan untuk ground pada kaki nomor

2 dan ground pada kaki nomor 4 harus dipisahkan. Hal-hal tersebut

dimaksudkan agar fungsi Optocoupler sebagai isolator electric dapat

berfungsi. Karena pulsa yang dihasilkan oleh pembangkit pulsa ada

dealapan maka optocoupler yang dibutuhkan juga delapan

rangkaian.

A1

C2

3NC

B

C

E

6

5

44N25

330

1000

5 Vcc

1000

C9013

1000

BD140

BD 139

1000

100

To Gate

Mosfet

To Source

Mosfet

Optocoupler

A1

C2

3NC

B

C

E

6

5

44N25

330

1000

5 Vcc

1000

C9013

1000

BD140

BD 139

1000

100

To Gate

Mosfet

To Source

Mosfet

Optocoupler

A1

C2

3NC

B

C

E

6

5

44N25

330

1000

5 Vcc

1000

C9013

1000

BD140

BD 139

1000

100

To Gate

Mosfet

To Source

Mosfet

Optocoupler

Input dari

komparatorA

1

C2

3NC

B

C

E

6

5

44N25

330

1000

5 Vcc

1000

C9013

1000

BD140

BD 139

1000

100

To Gate

Mosfet

To Source

Mosfet

Optocoupler

A

B

C

D

E

F

G

H

Input dari

komparator

Input dari

komparator

Input dari

komparator

Gambar 3.2.1 Rangkaian Driver Inverter

36

3.4 Perencanaan dan pembuatan inverter 1 fasa

Dalam hal ini, single phase full bridge inverter digunakan

untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC. Gambar

perencanaan inverter secara lengkap ditunjukan pada Gambar 3.1.

Pada single phase full bridge inverter menggunakan metode

switching SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation) yang

dibangkitkan dengan menggunkan mikrokontroller ATMEGA16 (

secara digital ). Drive switching dari mikrokontroller tidak langsung

disambungkan ke IGBT (inverter) tetapi melalui optocoupler dan

totempole. Optocoupler digunakan sebagai pemisah antara

Mikrokontroller dengan IGBT Single Phase Full Bridge Inverter.

Dengan rangkaian optorcoupler Mikrokontroller sebagai

pembangkit SPWM utama terhindar dari kerusakan , apabila

terdapat arus balik dari rangkaian Single Phase Full Bridge Inverter.

Rangkaian totempole digunakan untuk melakukan switching atau

perubahan kondisi dari low ke high dengan cepat. Inverter ini di

desain dengan frekuensi 50 Hz dan tegangan output inverter 220

Vac.

Gambar 3.3.1 Rangkaian Single Phase Full Bridge

Inverter dengan Penyulut PWM

37

Berikut merupakan gambar output dari inverter.

Gambar 3.3.2 Gelombang output inverter

Berikut merupakan gambar output dari inverter dengan di

integrasikan dengan rangkaian rectifier.

Gambar 3.3.3 Gelombang output inverter integrasi

3.5 Perencanaan dan pembuatan water flow sensor

Saat air mengalir melewati rotor, rotor akan berputar.

Kecepatan putaran ini akan tergantung dengan kedepatan aliran

air. Hall effect sensor akan mengeluarkan output pulsa sesuai

dengan besarnya aliran air.

Spesifikasi :

Working Voltage 5V-24V

Maximum current 15 mA (DC 5V)

Weight 43 gr

External diameters 20 mm

Flow Rate Range 1~30 L/min

Operating Temperature 0oC-80

oC

Liquid Temperature <120oC

Opearting Humidity 35%~90%RH O

38

Operating Pressure under 1.2Mpa

Store Temperature -25oC~+80

oC

Karakteristik Sinyal :

Ouput pulse high level signal voltage>4.5 V (input DC 5 V)

Ouput pulse low level signal voltage<0.5 V (input DC 5 V)

Precision 3% (Flow Rate from 1L/min to 10L/min)

Output Sinyal Dutycycle 40%~60%

Untuk mendapatkan nilai aliran dalam L/menit bisa didapat

dengan rumusan sebagai berikut :

Q=(jumlah pulsa permenit)/7.5

Jika diambil sampling waktu 1 detik setiap pembacaan pulsa,

maka hasil pembacaan pulsa dikalikan 60 dan seterusnya.

3.6 Perencanaan dan pembuatan gelombang PWM pada

mikrokontroller.

PWM adalah singkatan dari Pulse Width Modulation,

merupakan suatu metode yang digunakan untuk mengontrol

daya yang berkaitan dengan power supply, contohnya pada

power supply PC. Selain fungsi PWM yang digunakan untuk

mengontrol daya power supply, PWM juga dapat difungsikan

sebagai pengatur gerak perangkat elektronika, misalnya pada

motor servo.

Sesuai dengan namanya Pulse Width Modulation, maka

dalam penerapannya sinyal tegangan-lah yang di rubah

lebarnya. Sistem pengontrolan dengan PWM ini merupakan

sistem digital, yang jauh lebih efisien jika dibandingkan dengan

sistem konfensional.

Modulasi lebar pulas (PWM) dicapai/diperoleh dengan

bantuan sebuah gelombang kotak yang mana siklus kerja (duty

cycle) gelombang dapat diubah-ubah untuk mendapatkan

sebuah tegangan keluaran yang bervariasi yang merupakan nilai

rata-rata dari gelombang tersebut.

39

Ton adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada

posisi tinggi (baca: high atau 1) dan,

Toff adalah waktu dimana tegangan keluaran berada pada

posisi rendah (baca: low atau 0).

Anggap Ttotal adalah waktu satu siklus atau penjumlahan

antara Ton dengan Toff , biasa dikenal dengan istilah “periode

satu gelombang”.

Berikut merupakan gelombang PWM dengan frekwensi 50

Hz.

Gambar 3.6.1 Gelombang PWM dengan frekwensi 50Hz

40

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

41

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

Dalam bab ini akan dijelaskan tentang proses pengujian alat

beserta analisa dari sitem yang telah dibuat.

RANGKAIAN

PENYEARAH

1 FASA

SUMBER AC

(220 V)

INVERTER SATU

FASA

MOTOR

POMPA AIR

SENSOR

TEKANAN

ADCSPWM

TANDON

PENAMPUNG

AIR

MICRO

CONTROLLER

AT Mega 16

KELUARAN TEKANAN

KONTROL

LOGIKA PI

FUZZY

LCD

16 X 2

gambar 4.1 Gambar block diagram system

4.1 Pengujian Rangkaian Rectifier

Pada pengujian power supply yang terlihat pada gambar

4.1.1 ini akan diperlihatkan hasil tegangan keluaran dari rangkaian

rectifier. Pada pembahasan sebelumnya sudah dijelaskan bahwa

pada proyek akhir ini langsung menggunakan sumber dari PLN (220

Vac), dengan tujuan agar memperoleh tegangan keluaran DC yang

besar sesuai dengan kebutuhan untuk dimasukkan pada rangkaian

Sensor Flow

42

inverter dan inverter dapat menjalankan motor pompa air. Berikut

gambar dari rangkaian rectifier.

Gambar 4.1.1 Rangkaian penyearah

Pada gambar dibawah ini merupakan hasil percobaan

dengan menggunakan alat ukur Avometer, berikut gambar dari

pegukuran pada sisi input :

Gambar 4.1.2 Hasil pembacaan avometer pada sisi input

Pada gambar dibawah ini merupakan hasil pembacaan

ranngkaian rectifier pada sisi output :

43

Gambar 4.1.2 Hasil pembacaan avometre pada sisi output

Berikut merupakan data hasil percobaan rangkaian rectifier:

Table 4.1.1 Data gasil percobaan rangkaian rectifier

No Input Tegangan AC (V) Output Tegangan DC

1 10 Volt 13.7

2 30 Volt 41.7

3 50 Volt 68.8

4 70 Volt 99.6

5 100 Volt 139.5

6 120 Volt 167.6

7 150 Volt 209.4

8 170 Volt 236.9

9 200 Volt 279.4

10 220 Volt 306.4

44

4.2 Pengujian Rangkaian Optocoupler

Pada pengujian rangkaian optocoupler akan ditampilkan

pada gambar 4.2.1 sebagai hasil output dari rangkaian optocoupler.

Gambar 4.2.1 Rangkaian Optocoupler

Berikut merupakan gambar gelombang PWM yang akan

dijadikan input rangkaian optocoupler yang dibangkitkan dengan

menggunakan mikrokontroller.

45

a. Berikut merupakan gelombang PWM dengan frekwensi 50

Hz

Gambar 4.2.2 Gelombang PWM untuk input rangkaian optocoupler f =

50 Hz

b. Berikut merupakan gelombang PWM dengan frekwensi 40

Hz

Gambar 4.2.2 Gelombang PWM untuk input rangkaian

optocoupler f = 40 Hz

46

c. Berikut merupakan gelombang PWM dengan frekwensi 30

Hz

Gambar 4.2.2 Gelombang PWM untuk input rangkaian

optocoupler f = 30 Hz

Rangkaian optocoupler pada Gambar 4.17. menggunakan

IC 4N25. Ground pada sisi masukan harus dipisahkan dengan

ground pada sisi keluaran. Pemisahan ground terkait dengan sifat

dasar dari optocoupler yang berfungsi mengisolasi rangkaian

masukan dengan rangkaian keluaran. Untuk pemisahan gronding

dapat dipisahkan dengan menggunakan 3 buah transpormator.

Pada saat pengujian optocoupler diberikan masukan sinyal

PWM yang dibangkitkan dari rangkaian mikrokontroller, dengan

Vcc untuk IC 4N25 adalah 12 volt, maka magnitude keluaran juga

sama dengan masukannya.

47

4.3 Metode Penyulutan Pada Single Phase Full Bridge

Inverter

Pada proses switching pada inverter single phase full

bridge inverter terlihat pada tabel kondisi switching pada gate (

mosfet ) untuk inverter berdasarkan gambar 4.21 rangkaian Single

Phase Full Bridge Inverter

Gambar 4.3.1 Rangkaian Full bridge inverter 1 phasa

Tabel 4.3.1 Kondisi Penylutan Untuk Rangkaian gambar 4.22

State Vout put

Q(mosfet) 1,4 ON dan Q(mosfet) 2,3 OFF Vs

Q (mosfet)1,4 OFF dan Q(mosfet) 2,3 ON - Vs

Penyulutan IGGBT atau MOSFET terdapat 2 kondisi, pada

kondisi positif IGBT atau MOSFET 1 dan 4 akan menyala bersama,

sedangkan pada kondisi negatif IGBT atau MOSFET 2 dan 3 akan

menyala, hal ini sesuai dengan tabel 4.3.1

4.4 pengujian rangkaian inverter

Pada tugas akhir ini inverter merupakan komponen yang

paling utama, dimana inverter digunakan untuk mendrive motor,

motor

48

inverter digunakan untuk merubah tegangan DC menjadi AC,

rangkaian inverter di drive langsung dengan rangkaian optocoupler,

sedangakan input optocoupler dapat input gelombang PWM yang

disulut langsung dengan menggunakan rangkaian mikrokontroller.

Pada tugas akhir ini rangkaian inverter menggunakan komponen

IGBT. Berikut merupakan gambar rangkaian inverter dengan IGBT.

Gambar 4.4.1 Rangkaian inverter dengan IGBT

Berikut merupakan gambar pengujian inverter dengan

menggunakan lampu pijar.

Gambar 4.4.2 Gambar pengujian inverter dengan beban lampu pijar

49

Berikut merupakan hasil pengukuran dari percobaan

rangkaian inverter dengan beban lampu pijar

Table 4.4.1 Data hasil pengujian inverter dengan beban lampu pijar

No Tegangan Input

(V)

Arus Input

(A)

Tegangan Output (V)

1 20 Volt 0.2 Ampere 20.56 Volt

2 40 Volt 0.3 Ampere 40.7 Volt

3 60 Volt 0.4 Ampere 50.8 Volt

4 80 Volt 0.42 Ampere 70.3 Volt

5 100 Volt 0.5 Ampere 93 Volt

6 120 Volt 0.58 Ampere 110 Volt

7 140 Volt 0.6 Ampere 133 Volt

8 160 Volt 0.6 Ampere 153 Volt

9 180 Volt 0.63 Ampere 172 Volt

10 200 Volt 0.7 Ampere 191 Volt

11 220 Volt 0.72 Ampere 217 Volt

Berikut merupakan gambar percobaan rangkain inverter

dengan menggunakan beban lampu TL.

Gambar 4.4.3 Gambar percobaan rangkaian inverter dengan beban

lampu TL

50

Pada saat percobaan inverter dengan menggunakan beban

lampu TL ini input tegangan DC diberikan tegangan sebesar 223.6

Volt, sedangkan arus input yang terukur sebesar 0.4 Ampere, dan

tegangan output yang terukur sebesar 220 Volt.

Berikut merupakan hasil pengukuran dari rangkaian inverter

dengan beban motor pompa air.

Tabel 4.4.2 Data hasil pengujian inverter dengan beban motor pompa air.

No I In (A) V Out (V) P In (W) I Out (V) V Out (V) P Out (W)

1 0.6 129.8 77.88 0.5 140 70

2 0.62 140 86.8 0.52 150 78

3 0.62 148 91.76 0.54 160 86.4

4 0.7 153.5 107.45 0.64 170 108.8

5 1 160.6 160.6 0.68 180 122.4

6 1.1 176 193.6 0.71 190 134.9

7 1.3 185 240.5 0.76 200 152

8 1.4 198 277.2 0.8 210 168

9 1.5 207 310.5 0.9 220 198

51

4.5 Pengujian motor pompa air

Pada tugas akhir ini, pompa air digunakan sebagai beban

dari rangkaian inverter, dimanna fungsi dari motor pompa air sendiri

digunakan untuk memompa air hingga airnya naik. Berikut

merupakan table dari hasil percobaan motor pompa air.

Gambar 4.5.1 Motor pompa air

Table 4.5.1 Data hasil percobaan motor pompa air

No Frekwensi (Hz) Tegangan (V) Kecepatan (RPM)

1 30 171 2823

2 35 182 2845

3 40 190 2867

4 45 211 2888

5 50 219 2914

4.6 Pengujian Water Flow Sensor

Sensor water flow pada tugas akhir ini merupakan suatu

komponen yang sangat penting, dimana pembacaan dari sensor akan

digunakan untuk pengontrolan pada switching inverter, data dari

pembacaan sensor akan dimasukkan kedalam ADC mikrokontroller,

didalam mikrokontroller akan diolah dengan menggunakan metode

PI Fuzzy, keluaran dari mikrokontrollerakan berupa PWM,

sedangkan PWM sendiri digunakan untuk switching inverter.

52

Bentuk water sensor dapat dilihat pada gambar 2.7.1

Untuk alat ukur dari tekanan sendiri dapat menggunakan

Manometer, berikut merupakan gambar dari manometer.

Gambar 4.6.1 Manometer

Berikut merupakan data hasil dari percobaan sensor tekanan.

Table 4.6.1 Data hasil pembacaan water flow sensor

No Tekanan (Kg/cm3) V out sensor Flow (L/min)

1 0 0.013 0.104

2 1.2 0.32 2.56

3 1.1 0.68 5.44

4 1.0 0.94 7.52

5 0.9 1.19 9.32

6 0.8 1.38 11.04

7 0.7 1.62 12.96

8 0.6 1.87 14.96

9 0.5 2.12 19.36

53

Berikut merupakan hasil dari integrasi system

Table 4.6.2 Data hasil integrasi

No Frekwensi

(Hz)

V Dc

(V)

V Out

(Volt)

Kecepatan

(Rpm)

Flow

(L/min)

1 30 220 171 2823 5.44

2 35 220 182 2845 7.52

3 40 220 190 2867 9.32

4 45 220 211 2888 12.96

5 50 220 219 2914 19.36

54

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

55

BAB V

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Setelah dilakukan proses perencanaan, pembuatan dan

pengujian alat serta dari data yang didapat dari perencanaan dan

pembuatan rangkaian inverter full bridge 1 phasa dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut:

1. Besarnya frekwensi PWM yang digunakan untuk penyulutan

inverter dapat mempengaruhi besarnya tegangan keluaran.

2. Sistem ini hanya dapat bekerja pada range pengaturan frekwensi

putaran motor antara 35 Hz sampai dengan 50Hz. Pada saat

frekwensi 35 Hz flow bernilai 5.44 (L/min) dan ketika

frekwensi 50 Hz flow bernilai 16.96 (L/min). Hal ini

dikarenakan pada frekwensi dibawah nilai tersebut motor tidak

dapat bekerja secara maksimal, sehingga pompa air tidak bisa

menaikkan air.

3. Dengan menggunakan metode penyulutan dengan PWM maka

menghasilkan torsi yang kecil, yang dikarenakan harmonisa

keluaran dari inverter besar, THDi bernilai 29.39% dan THDv

bernilai 43.45%, harmonisa besar dikarenakan bentuk

gelombang keluaran dari inverter berbentuk kotak, tidak sinus

murni.

4. Besarnya tekanan berbanding terbalik dengan flow, pada saat

valve dibuka sedikit maka tekanan yang terukur sebesar 1.2

Kg/cm3 dan nilai flow yang terbaca sebesar 2.56 L/min, ketika

valve dibuka secara penuh dan tekanan yang terukur sebesar 0.5

Kg/cm3 dan nilai flow yang terbaca sebesar 19.36 L/min.

5.2 SARAN-SARAN

Dalam pengerjaan dan penyelesaian Proyek Akhir ini tentu

tidak lepas dari berbagai macam kekurangan dan kelemahan, baik

56

itu pada sistem maupun pada peralatan yang telah dibuat. Untuk

memperbaiki kekurangan-kekurangan dari peralatan, maka perlu

melakukan hal-hal sebagai berikut:

1. Diharapkan nantinya lanjut alat ini dapat dikembangkan menjadi

inverter satu fase yang dikombinasikan atau dibandingkan

dengan metode switching SPWM dan yang lainnya.

2. Dalam penelitian yang lebih lanjut, diharapkan alat ini memiliki

kontrol otomatis dalam menghasilkan arus kompensasi sehingga

hasil yang didapat bisa maksimal

DAFTAR PUSTAKA

[1] Jun Yuan, Michael Ryan, James Power, ”Using Fuzzy Logic”,

London : Prentice Hall international.1994.

[2] Imam Abadi, Aulia Siti Aisjah, Riftyanto N.S.,” Aplikasi

Metode Neuro-Fuzzy Pada Sistem Pengendalian Antisurge Kompresor”.

Jurnal Teknik Elektro Vol. 6, No. 2, September 2006

[3] Ismail, Baharuddin Bin. 2008. Design and Development Of

Unipolar SPWM Switching Pulses For Single Phase Full Bridge Inverter

Application. Thesis Master of Science University Sains Malaysia.

[4] Heres Deny Wasito, ”Pengaturan Tekanan Pompa Air PDAM

Untuk menjaga Kestabilan Pelayanan Konsumen Dan Pengaruh Pada

Manajemen Energi Listrik”, Proyek Akhir PENS-ITS.2002.

[5] Atmel ”Data Sheet 8-bit AVR Microcontroller AT mega 16”,

[6] Atmel corporation, 2002.

[7] Rashid, Muhammad H. 2001. Power Electronics Circuits,

Devices, and Application 2nd Edition. PT. Prenhallindo. Jakarta.

PROFIL PENULIS

Penulis dilahirkan di kota Banyuwangi tanggal

29 April 1991. Dia merupakan anak kedua dari

2 bersaudara. Penulis masuk di PENS-ITS

pada jurusan D3 Elektro Industri pada tahun

2009.

Nama : Nanang Malpiyan

Panggilan : Nanang

TTL : Surabaya, 29 April 1991

Alamat : Watukebo-Rogojampi-Banyuwangi, Indonesia

HP : 085232370270

Email : rock_well_laros@yahoo.com

Pendidikan : SDN Watukebo 1 (1997-2003)

SMPN 1 Rogojampi (2003-2006)

SMKN 1 Glagah Banyuwangi (2006-2009)

Motto : Kegagalan merupakan suatu pembelajaran untuk

menambah pengalaman dan ilmu.

Organisasi di PENS:

BEM PENS-ITS Anggota Ristek (2010-2011)