SISTEM PENGGENDALI KECEPATAN PUTARAN MOTOR AC PHASA SATU MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S8252

Transkripsi

1 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : SISTEM PENGGENDALI KECEPATAN PUTARAN MOTOR AC PHASA SATU MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S8252 A. Sofwan dan Rudie S. Baqo Teknik Elekto, Fakulta Teknologi Induti Intitut Sain Dan Teknologi Naional, Jakata mtm-itn@indo.net.id HP: Abtak Pengatuan kecepatan Moto AC Phaa Satu banyak dilakukan dengan bebagai caa, epeti dengan kontakto, elay, dan modulai leba pula. Pengendali kecepatan moto dalam teknologi elektonika menggunakan teknik pengopeaian modulai leba pula dengan mengendalikan penyulutan udut phaa litik, dapat mempemudah pengendalian kecepatan putaan moto. Dengan tejadinya peubahan penyulutan udut phaa, maka tejadi peubahan tegangan. Peubahan teebut mengakibatkan peubahan kecepatan putaan moto. Sehingga dihaapkan menghailkan poduki yang optimal. Pengatuan kecepatan putaan moto yang edehana dapat dilakukan dengan angkaian Analog Contolle Inteface yang diopeaikan dengan bantuan item Mikokontolle. Dengan item pengendalian ini kita dapat mengatu kecepatan putaan yang diinginkan.dalam makalah ini akan diuaikan uatu ytem pengendalian kecepatan putaan moto dengan bantuan peanan mikokontole jeni AT89S8252. Kata Kunci: Pengatu Kecepatan, Micocontolle, phae Satu and Moto AC.. Pendahuluan Pada ea induti moden aat ini, kebutuhan tehadap alat poduki yang tepat guna angat dipelukan dapat meningkatkan effeieni waktu dan biaya. Sebagian bea alat induti menggunakan tenaga litik ebagai enegi penggeak utamanya, dan ebagian bea dai pealatan mein-mein teebut maih mempegunakan caa-caa manual, teutama dalam hal untuk memindah-mindahkan kecepatan. Dengan demikian maka diaakan angat pelu untuk meningkatkan keandalan dai meinmein teebut dilengkapi dengan uatu item pengendali yang mampu mengatu item ecaa keeluuhan. Dalam hal ini maka peanan pealatan elektonika daya ebagai penunjang kelancaan poe otomatiai poduki angat menentukan. Dihaapkan dengan melakukan item otomatiai dapat mempemudah pekejaan yang dilakukan manuia. Teutama hal teebut dibutuhkan dalam jeni pekejaan yang menuntut uatu ketelitian, keutinitaan, kekuatan dan kemampuan untuk melakukan pekejaan dalam waktu yang lama. Di bebagai peindutian banyak menggunakan mein-mein dengan penggeak uatamanya adalah Moto AC Phaa Satu. Yang mana pada umumnya digunakan pada mein poduki epeti mein bubut, mein bo, dan ebagainya. Dalam aplikai yang ebenanya di induti, bukan hanya jeni moto litik itu aja yang menjadi petimbangan, tetapi juga ytem pengatuan kecepatannya. Kemampuan pengatuan beanya uatu kecepatan putaan moto tegantung pada bentuk dan kontuki moto eta angkaian ytem pengendali kecepatan putaan moto. Pengatuan kecepatan putaan moto yang edehana dapat dilakukan dengan bantuan dai uatu angkaian Analog Contolle Inteface yang diopeaikan dengan bantuan item Mikokontolle. Dengan item pengendalian kecepatan teebut akan dapat diatu kecepatan putaan yang euai dengan yang diinginkan. Hal teebut dapat dilakukan hanya dengan caa menekan tombol yang ada diinginkan pada ytem teebut. Sedangkan ytem penyettingan yang dilakukan dapat dilihat pada tampilan (diplay) yang akan menampilkan dalam bilangan hexadecimal. 708 Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At898252

2 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : Moto Induki Phaa Satu Gamba. Kontuki moto induki atu faa Kontuki moto induki atu faa tedii ata dua komponen yaitu tato dan oto. Stato adalah bagian dai moto yang tidak begeak dan oto adalah bagian yang begeak yang betumpu pada bantalan poo tehadap tato. Moto induki tedii ata kumpaan-kumpaan tato dan oto yang befungi membangkitkan gaya geak litik akibat dai adanya au litik bolak-balik atu faa yang melewati kumpaan-kumpaan teebut ehingga tejadi uatu inteaki induki medan magnet antaa tato dan oto. Bentuk dan kontuki moto teebut digambakan pada gamba. 2. Rangkaian Ekivalen Moto Induki Phaa Satu Moto induki atu faa tedii kumpaan tato dan kumpaan oto. Kumpaan tato dan oto maing-maing tedii dai paamete eitani R, eaktani jx dan lilitan penguat N. angkaian ekivalen dai moto induki atu faa dapat dilihat pada gamba di bawah ini. Gamba 2. Rangkaian ekivalen moto induki edehana. Gamba 3. Rangkaian pengganti moto induki atu faa. Nilai au ube bolak-balik atu faa dapat diumukan ebagai beikut : I I Ø + I 2 () Beanya au pemaknitan I Ø yang timbul akibat adanya induki yang tejadi antaa medan tato dan oto adalah : I Ø I + I m (2) Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At

3 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : Ggl yang dihailkan akibat inteaki induki medan magnet antaa tato dan oto yang maingmaing ebea E dan E 2 adalah : E I 2 (R +jx ) (3) R E2 I2 + jx S (4) Impedani pada kumpaan moto tato dan oto maing-maing adalah : jx jω L (5) jx jω L (6) 2.2 Pinip Keja Moto Induki Phaa Satu Apabila kumpaan-kumpaan moto induki atu faa dialii au bolak-balik atu faa, maka pada celah udaa akan dibangkitkan medan yang beputa dengan kecepatan putaan ebea dengan menggunakan umu : atau, 20. f putaan n [ ppm] p menit (7) f ω 2π p (8) Medan magnet beputa begeak memotong lilitan oto ehingga mengindukikan tegangan litik pada kumpaan-kumpaan teebut. Biaanya lilitan oto beada dalam hubung ingkat. Akibatnya lilitan oto akan mengali au litik yang beanya tegantung pada beanya tegangan induki dan impedani oto. Au litik yang mengali pada oto akan mengakibatkan medan magnet oto dengan kecepatan ama dengan kecepatan medan puta tato (n ). intekai medan tato dan oto akan membangkitkan toi yang menggeakkan oto beputa eaah dengan aah medan puta tato. Inteaki medan tato dan oto juga menyebabkan tejadinya ggl induki yang diebabkan oleh kumpaan-kumpaan tato dan oto. Rumuan matemati gaya geak litik yang tejadi pada moto induki atu faa dengan umu ebagai beikut: φ (t) d ε N (9) dt Dimana nilai dai Ф (t) untuk fluki makimum akibat dai penyebaan keapatan fluk yang melewati lilitan dengan umu : Ф (t) Ф max. coωt (0) Adanya pebedaan medan puta tato dan medan puta oto atau yang diebut lip pada moto induki atu faa pada umu ebagai beikut: ω ω ω atau n n n () 70 Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At898252

4 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : Hubungan Toi dan Slip pada Moto Beubah-ubahnya kecepatan moto induki (n ) akan mengakibatkan haga lip dai 00% pada aat tat hingga 0% pada aat moto diam (n -n ). toi yang dihailkan elama moto induki atu faa beputa tegantung pada peubahan lip dan peubahan dalam Newton.mete. Peubahan pembebanan dapat tejadi dengan naiknya nilai tegangan dan au pada oto. Hubungan toi (T d ) tehadap paamete impedani tato, impedani oto, au oto, tegangan umbe dan kecepatan udut ecaa umum dapat diumukan ebagai beikut : Au oto (I ) yang dihailkan pada moto induki atu faa pada umu : I V (2) 2 [( R / ) ( ) ] / 2 + R S + X + X I ω R. V 2 2 [( R + R / S) + ( X + X ) ] 2 (3) Kaakteitik toi tehadap peubahan lip aat 00% pada aat tat hingga 0% pada aat moto diam (n n ) pada moto induki atu faa dapat dilihat pada gamba dibawah ini. T/T mak Moto Geneato Gamba 4. kaakteitik T d f() dan n/n f() 3. Peancangan dan Pembahaan 3. Peancangan Peangkat Kea Pada gamba ditunjukan diagam ytem, dimana blok diagam ytem teebut tedii dai : Diplay 7 Segment Stat Stop Up Mikokontole DAC 0808 Analog Voltage Contolled Phae Angle Fied Dive Moto Moto AC Down ADC F to V Seno Optik Gamba 5. Blok Diagam Rangkaian Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At

5 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : Caa Keja Adapun caa keja dai ytem teebut diuakan ecaa umum ebagai beikut: Minimum item AT89C5 befungi untuk menejemahkan peintah yang dimaukan melalui keyped. 2. Rangkaian analoge contolled phae-angel fied yang befungi menejemahkan peintah yang dikeluakan oleh item mikokontolle. 3. Moto befungi memuta piingan yang dihubungkan memlaui poo pemuta. 4. Input et point (p) beupa keyped yang befungi untuk memaukan data kecepatan puta moto yang diinginkan. 5. Rangkaian ADC yang befungi meneima peena value(pu) dai kecepatan putaan moto yang tedeteki oleh eno optic 6. Rangkaian DAC yang mengubah data-data digital ke dalam inyal analog contolle paheangle fied ehingga inyal ini dapat langung mengendalikan moto. 7. Rangkaian F/V yang mengkonveikan fekueni yang dihailkan oleh eno optic ke tegangan yang meupakan peent value yang diteima oleh ADC. 8. Diplay befungi untuk menampilkan data et (SP) dan kecepatan puta piingan. 3.2 Rangkaian Analog Voltage Contoled Phae Angle Fied Powe Inteface Gamba 6 menggambakan tentang kema penguku udut phaa, dimana udut phaa kondukinya dikendalikan ebuah input tegangan analog. Gamba teebut dibagi menjadi 4 bagian utama, yaitu: Geneato pula, linta nol, (U a dan U b ) geneato amp teinkoniai (U 2a ) pengkondii inyal Zea pan (U 2b ) dan kompaato dengan penyulut (U c dan U 3 ). Gamba 6. Analog Votage Contolled Phae Angle Fied Powe Inteface Penyulut analog teendah inihau diinkoniai tehadap tegangan linta nol jala-jala. Iniadalah kegunaan dai tanfome, kompaato U a dan U b, pembentuk gelombang dengan menggunakan RC dan bebeapa dioda. Kedua kompaato menghailkan gelombang kotak 30Vpp yang beganti-ganti ebagaimana tegangan jala-jala melintai nol. Jika alah atu kompaato dihubungkan ecaa inveting dan lainnya non-inveting menghailkan gelombang kotak dengan polaita yang belawanan. Jaingan RC membentuk gelombang kotak teebut pada kejutan poitif dan negative ekkita 00µ detik. Dioda melewatkan hanya pula poitif atu pada linta nol dai Ua dan linta nol lainnya dai Ub kaena adanya feedback negative infut inveting op-amp ditahan pada gound emu. Kontanta aunya adalah: 72 Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At898252

6 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : V I (4) R amp _ ate Yang mengalil dai output amp, melalui kapaito dan R amp_ate menuju -5 V. elama aunya contant kapaito akan mengii pada haga yang kontant yang menghailakn ebuah amp pengatu : R amp_ate 37,7 kω Yang menghailkan au pengiian 5V I 398µ A 37,7kΩ Mengii 0,33 µf dengan ebea 398 µa menghailkan R dv _ ate : I C 5) dt amp R v I 298µ A : t C 0,33µ F amp _ ate 206 V Pada etiap linta nol pula dai Ua atau Ub menatuai Q. hal ini akan menghubungkan ingkat kapaito amp. Memaka untuk mengoongkan ecaa cepat. Jadi pada etiap linta nol pada jala-jala amp diulang lagi. Tanjakan ini bekeinambungan untuk ebuah etengah iklu dai jala-jala 8,3m/ ia akan menanjak naik. v (amp_ate) t 6) v ( 206V/)(8,3m) 0v U2 menghailkan amp yang dimulai pada 0V dan meningkatkan ecaa linie ke 0 V elama 8,3 milidetik dai etengah ilu jala-jala. Amfilfie zeo pan mempunyai peamaan : Dengan 0k 0k V Ω Ω a V in ( 5v) Rpan 4,7K Rzeo 0k (7) + Ω + Ω R pan 5,3 kω R zeo 5 kω V out -Vin + 0 V Hal ini akan menginvet ecaa linie dan mengoffet tegangan input. Selama amp dibawah Va output dai kelompok Uc akan tebuka dan tiac dalam keadaan mati, tetapi elama amp meningkat, data Va output dan Uc akan tehubung ingkat ke -5 V. ehingga akan menjalankan led pada MOC304 dan menghidupkan tiac. Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At

7 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : DAC (Digital Analog Convete) Rangkaian pengubah digital ke analog (DAC) dapat dilihat pada gamba 7 dibawah ini : Gamba 7. Rangkaian Digital to Analog Convete Jika diketahui : V ef 5 Vdc, R 4 R 5 kω, R 0 2kΩ Maka bea Vo : Vef A A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Vo Ro (8) R Menyeuaikan V ef, R 4, atau R o juga V o dengan emua digit input level tinggi ama dengan 9,96 Volt. Input DAC 0808 dihubungkan pot AT89S8252 dan V o -nya dihubungkan ke V in Analog Voltage Contolled Phae Angel Fied Inteface. DAC 0808 mengkonvei au yang memauki input menjadi tegangan pada outputnya. 3.4 Pengubah Fekueni Ke Tegangan Keluaan tegangan yang akan dihailkan adalah 5 Volt untuk kecepatan puta makimum moto 2850 Rpm 47,5 Hz, kaena lubang pada piingan bejumlah 8 maka dimana fekueni makimum yang didapat dai eno optic adalah 8 x 47,8 380 Hz. Kemudian menentukan nilai Rt dan Ct. f m 2850 pm 47,5 Hz 8 f m 8 x 47,5 380 Hz 8 fm,. Rt. Ct, ditentukan : C t 0, µf (9) Rt,.8 f. C (20) m t Dengan menubituikan beaan diata maka didapat R t ebea 24 KΩ 74 Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At898252

8 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : Tegangan yang diinginkan 5 Volt pada aat fekueni Maximum 380 Hz, maka dengan demikian dipeoleh: R f (2) t V Ave 2V.,. Rt. Ct.. R in RL 5V 2V (2) 380 RS RL 5 V 2V. ditentukan R L 00 KΩ (22) R S Maka didapatkan bea R S yang dinginkan adalah: 40KΩ 3.5 ADC (Analog to Digital) Gamba 8 Rangkaian Pengubah Fekueni ke Tegangan Untuk mempeoleh jangkaun input 0-5 Volt, input V ef /2 dihubungkan tegangan 2,5 volt. V ef R2 /2. Vcc R + R2 2K.5V 2,5volt 2K + 2K FekueniJam: F,. R. C 3 4,.0.40x hz 650KHz t 2 Gamba 9 Rangkaian Analog to Digital Convete Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At

9 Poceeding, Kompute dan Sitem Intelijen (KOMMIT2004) Auditoium Univeita Gunadama, Jakata, Agutu 2004 ISSN : Seno Optik Seno optik meupakan tandue kecepatan yang meubah kecepatan puta moto menjadi pula peiodic. Hal ini dapat dicapai dengan bantuan umbe cahaya dengan menggunakan infa meah, phototanito dan ebuah IC SN743 nand gate chimitt tigge, epeti telihat pada gamba dibawah ini. Gamba 0. Seno Optik Diini phototanito akan meneima cahaya pada LED tepat beada pada ppoii atu gai dengan lubang dan phototanito. Bila phototanito meneima cahaya, maka ia akan bekeja dan au mengali dai Vcc ke R dan phototanito, ehingga kaki 9 dai IC SN743 beada pada logika 0 dan output kaki 3 akan menuju logic. Begitu juga ebaliknya, bila piingan menutupi cahaya, maka emua input NAND gate beada pada logika dan output kaki 8 menuju logika 0. Kejadian teebut diata akan beulang kembali elama piingan beputa, ehingga pada output NAND gate chimitt tigge akan dipeoleh bentuk pula peiodic yang ekivalen dengan kecepatan puta moto. 4. Keimpulan Dai uaaian teebut diata maka dapat ditaik keimpulan bahwa: Alat ini angat memungkinkan digunakan untuk mengendalikan moto ac phaa atu ecaa otomati ehingga dapat membei kemudahan dalam poe pengatuan kecepatan moto ac phaa atu dengan menggunakan teknologi elektonika bebai mikokontole AT89S Dafta Putaka [] Michael,Jacob J, Indutial Contol Elektonic Aplication Deign, Pentice Hall Intenaional, Engle, Wood Cliff, New Jeeey, [2] Kaee, Joe, Electical Powe Moto, Contol, Geneato, Tanfome, The Good Heaten Willcox Company, Inc, South Holand, 99. [3]. Zuhal, Daa Teknik Tenaga Litik dan Elektonika Daya, Edii kelima, Gamedia, Jakata, 995 [4]. Lite, Eugene C, Mein Dan Rangkaian Litik, Elangga, Jakata,984. [5]. B.L.THERAJA, A Text-Book of Electical Technologi, Volume II AC&DC, Publication Diviion of Nija Contuction & Development CO. (P) Ltd, RAM Naga, New Delhi, 99. [6]. Albbet Paul Malvino, Ph.D, Elektonika Kompute Digital, Penganta Mikokompute, Edii Kedua, Elangga, Jakata, Sitem Penggendali Kecepatan Putaan Moto Ac Phaa Satu Menggunakan Mikokontolle At898252