Upload
aima-rahmadani
View
29
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Pengendali Motor DC
Citation preview
PENGENDALI MOTOR DC
JOBSHEET
UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH
Praktikum Sistem Kendali
Yang dibina oleh H. Ahmad Fahmi, S.T., M.T
Nama : Aima Rahmadani
NIM : 130534608380
Offering : S1 PTL B 13
Tanggal Praktikum : 6 Januari 2015
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
JANUARI 2015
A. TUJUAN
1. Mahasiswa mampu membuat rangkaian pengendali motor DC
2. Mahasiswa mengerti baaimana cara kerja pengendali motor DC
B. DASAR TEORI
Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap
satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga
atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Di dalam dunia industri,
dituntut suatu proses kerja yang aman dan berefisiensi tinggi untuk menghasilkan
produk dengan kualitas dan kuantitas yang baik serta dengan waktu yang telah
ditentukan. Otomatisasi sangat membantu dalam hal kelancaran operasional,
keamanan (investasi, lingkungan), ekonomi (biaya produksi), mutu produk, dll.
Ada banyak proses yang harus dilakukan untuk menghasilkan suatu produk
sesuai standar, sehingga terdapat parameter yang harus dikontrol atau di kendalikan
antara lain tekanan (pressure), aliran (flow), suhu (temperature), ketinggian (level),
kerapatan (intensity), dll. Gabungan kerja dari berbagai alat-alat kontrol dalam
proses produksi dinamakan sistem pengontrolan proses (process control system).
Sedangkan semua peralatan yang membentuk sistem pengontrolan disebut
pengontrolan instrumentasi proses (process control instrumentation). Dalam istilah
ilmu kendali, kedua hal tersebut berhubungan erat, namun keduanya sangat berbeda
hakikatnya. Pembahasan disiplin ilmu Process Control Instrumentation lebih
kepada pemahaman tentang kerja alat instrumentasi, sedangkan disiplin ilmu
Process Control System mengenai sistem kerja suatu proses produksi.
Prinsip Pengontrolan Proses
Ada 3 parameter yang harus diperhatikan sebagai tinjauan pada suatu sistem
kontrol proses yaitu :
- cara kerja sistem kontrol
- keterbatasan pengetahuan operator dalam pengontrolan proses
- peran instrumentasi dalam membantu operator pada pengontrolan proses
Empat langkah yang harus dikerjakan operator yaitu mengukur,
membandingkan, menghitung, mengkoreksi. Pada waktu operator mengamati
ketinggian level, yang dikerjakan sebenarnya adalah mengukur process variable
(besaran parameter proses yang dikendalikan).
Contohnya proses pengontrolan temperatur line fuel gas secara manual,
proses variabelnya adalah suhu. Lalu operator membandingkan apakah hasil
pengukuran tersebut sesuai dengan apa yang diinginkan. Besar proses variabel yang
diinginkan tadi disebut desired set point. Perbedaan antara process variabel dan
desired set point disebut error. Dalam sistem kontrol suhu di atas dapat dirumuskan
secara matematis:
Error = Set Point Process Variabel
Process variabel bisa lebih besar atau bisa juga lebih kecil daripada desired
set point. Oleh karena itu error bisa diartikan negatif dan juga bisa positif.
Sistem Kontrol Otomatis
Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi
mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis). Ada dua
sistem kontrol pada sistem kendali/kontrol otomatis yaitu :
Open Loop (Loop Terbuka)
Suatu sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi
pengontrolan. Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di
umpan-balikkan ke parameter pengendalian.
Gambar 1. Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka
Close Loop (Loop Tertutup)
Suatu sistem kontrol yang sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung
terhadap aksi pengendalian yang dilakukan. Sinyal error yang merupakan selisih
dari sinyal masukan dan sinyal umpan balik (feedback), lalu diumpankan pada
komponen pengendalian (controller) untuk memperkecil kesalahan sehingga nilai
keluaran sistem semakin mendekati harga yang diinginkan.
Keuntungan sistem loop tertutup adalah adanya pemanfaatan nilai umpan
balik yang dapat membuat respon sistem kurang peka terhadap gangguan ksternal
dan perubahan internal pada parameter sistem.
Kerugiannya adalah tidak dapat mengambil aksi perbaikan terhadap suatu
gangguan sebelum gangguan tersebut mempengaruhi nilai prosesnya.
Gambar 2. Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup
Untuk motor DC yaitu motor yang dioperasikan pada tegangan bolak-balik. Motor
jenis ini menawarkan suatu pemakaian yang luas dalam ukuran-ukuran yang lebih
kecil,terutama untuk pemakaian di lingkungan domestik dan komersial. Motor DC berputar
sesuai dengan pembebanan, karena dengan pembebanan ringan motor berputar dengan cepat
dan , menghasilkan kopel yang kecil tetapi pada keadaan pembebanan yang berat maka
motornya berputar secara perlahan-lahan dengan kopel yang besar. Meskipun demikian pada
pemakaian tertentu diperlukan adanya pengaturan kecepatan.
Untuk mendapatkan pengaturan kecepatan dan torsi dari motor seri, tegangan bolak-
balik (DC) dapat diberikan secara seri dengan thyristor yang mengatur tegangan, yang diberikan
pada motor.
Dalam sistem pengaturan kecepatan motor, thyristor dapat digunakan karena berkapasitas
daya yang besar sehingga untuk pengaturan kecepatan motor yang berdaya besar dapat
menggunakan rangkaian elektronika. Dalam pengaturan kecepatan motor thyristor membawa
beberapa keuntungan sebab dapat menghasilkan pengaturan yang halus dan kontinu, kerugian
daya yang kecil dan untuk pemeliharaan yang sederhana.
Motor DC terdiri dari sebuah rotor yang biasa disebut armatur atau jangkar, dengan lilitan
kumparan sekelilingnya, dan diujung poros diletakkan komutator yang dibagi atas beberapa
lamel. Pada permukaan komutator diletakan sikat karbon yang berfungsi untuk mengalir arus dari
sumber luar ke dalam jangkar motor. Saat arus mengalir kedalam jangkar, maka di jangkar
akan timbul medan magnit, sehingga jangkar akan berputar diantara kutub magnit yang berada
di stator motor. Hampir semua motor DC memiliki kipas pendingin di bagian ujung poros-nya.
Seperti pada gambar 3.
Gambar 3. Konstruksi Motor DC
Motor DC banyak digunakan pada peralatan listrik dengan ukuran kecil dan sedang,
seperti pengisap debu, mesin jahit dan sejenisnya. Motor DC bisa dioperasikan dengan sumber arus
searah atau bolak-balik. Kecepatan motor bisa diatur dengan menggunakan rheostat, penyearah,
atau perubahan kedudukan sikat karbon yang melewati jangkar motor.
Karakteristik Motor DC
Motor DC mempunyai karakteristik motor seri karena berputar pada kecepatan rata-
rata bila bebannya juga rata-rata, dan apabila bebannya dikurangi maka kecepatannya akan naik.
Motor ini mempunyai sifat-sifat yang sama seperti motor dc seri. Pada pembebanan ringan motor
berputar dengan cepat dan menghasilkan kopel yang kecil. Tetapi pada keadaan pembebanan yang
berat, maka motornya berputar secara perlahan-lahan dengan torsi yang besar. Jadi,
motormengatur kecepatannya sesuai dengan beban yang dihubungkan kepadanya. Motor jenis
ini banyak ditemui antara lain pada: blower, dinamo mesin jahit rumah, mesin bor, dan mixer
(Cyne and Martin, 1987). Putaran motor DC biasanya tinggi, apalagi dalam keadaan tanpa beban.
Maka dari itu,biasanya motor DC dihubungkan langsung dengan beban sehingga putaran motor
yang tinggi bisa berkurang dengan pembebanan tersebut.
Pengaturan Kecepatan Motor DC
Pengaturan kecepatan motor DC adalah dengancara mengatur besar tegangan yang diberikan
kepada motor. Motor DC merupakan motor yang dapat bekerja dengansumber tegangan DC maupun
dc, sehingga pengaturan tegangannya pun dapat dilakukan dengan dua macam yaitu pengaturan
dalam bentuk sumber tegangan DC dan pengaturan dalam bentuk sumber tegangan dc. Semakin
besar tegangan yang diberikan kepada motor DC ini,maka semakin besar pula kecepatan putarnya.
Sebaliknya, semakin kecil tegangan yang diberikan kepadanya, maka semakin kecil pula
kecepatannya.
C. ALAT & BAHAN
Power Supply DC (1 buah)
Multimeter (1 buah)
Project Board (1 buah)
Motor DC (1 buah)
Resistor 330 ohm (4 buah)
SPDT Relay (2 buah) {Simulasi}
Kabel jumper secukupnya
D. LANGKAH KERJA & GAMBAR
1. Memperhatikan gambar 4 lalu mencermati dan membuat rangkaian pada
project board
M
SW1
SW2
330
330
330
330
12 V12 V
Gambar 4. Rangkaian Percobaan 1
2. Memberi tegangan sebesar 12VDC dengan cara menghubungkan vcc dan
ground power supply ke vcc dan ground menggunakan kabel penghubung yang
sudah disediakan.
3. Mensimulasikan kembali rangkaian pada Circuit Wizard
4. Mencatat kondisi nyala lampu led pada subab hasil
5. Membuat rangkaian pengendali Motor DC
Gambar 5. Datasheet TIP41
E. HASIL
Saat Switch 1 di sambungkan dengan Tegangan VCC, switch 2
disambungkan dengan ground maka motor DC akan berputar ke arah kanan,
Sebaliknya saat Switch 2 di sambungkan ke tegangan VCC dan switch 1
disambungkan ke ground, motor DC akan berputar ke arah kiri dan saat kedua
switch disambungkan ke ke VCC maka motor DC akan mengalami pengereman.
Simulasi rangkaian
Gambar 6. Rangkaian Percobaan Switch 1 dan 2 tidak terhubung VCC
Gambar 7. Switch 1 terhubung dengan VCC motor berputar ke kanan
Gambar 8. Switch 2 terhubung dengan VCC motor berputar ke kiri
Gambar 9. Kedua Switch terhubung dengan VCC dan terjadi pengereman pada motor DC
Rangkaian simulasi Pengendalian Motor DC dengan Simulasi Circuit Wizard
Gambar 10. Rangkaian Pengendali Motor DC dengan Relay
Gambar 11. Motor DC berputar ke arah kiri ketika Switch tersambung
F. ANALISIS
Dari praktikum yang dicoba hasil sama dengan apa yang di simulasikan,
Pergerakan Motor. Putaran pada motor DC tergantung pada switch yang terhubung
antara ground dan VCC.
Driver motor DC tipe H-bridge menggunakan power driver berupa
transistor. Rangkaian driver motor DC H-brige transistor ini dapat mengendalikan
arah putaran motor DC dalam 2 arah dan dapat dikontrol dengan sinyal logika dasar
TTL (High) dan (Low).
G. KESIMPULAN
Motor DC adalah aktuator listrik yang menggunakan tegangan input seagai
variabel pengendali.
Rangkaian sistem pengontrolan kecepatan motor DC dengan
menggunakan transistor dapat digunakan sebagai pengatur kecepatan motor
secara universal
Semakin besar tegangan yang dinaikkan, besar arus juga semakin besar,
dan sebaliknya semakin kecil tegangan yang diberikan maka semakin kecil
pula arus yang mengalir.
H. DAFTAR PUSTAKA
A. Kadir, Teknologi Instalasi Listrik, Penerbit LP3ES, Lembaga Penelitian
Dan Penerapan Ekonomi Sosial Jakarta.
Eugene C.L, Mesin Dan Rangkaian Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta,
1989.
Filzgerald. A.E,Mesin-mesin Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1986