BAB III PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Pendahuluan Pada bab ini akan dibahas tentang perancangan dua buah inverter satu fasa untuk menggerakan motor listrik jenis hysteresis motor yang berbasis dspic33fj16gs502. Pada perancangan alat ini dibutuhkan beberapa komponen elektronika supaya alat ini dapat berfungsi sesuai yang kita harapkan. Adapun beberapa komponen yang dibutuhkan alat ini adalah catu daya, motor hysteresis, mikrokontroler dspic33fj16gs502 dan komponen komponen lain yang mendukung untuk pelaksanaan pembuatan alat ini. Skema perancangan sistem dua buah inverter satu fasa untuk mengendalikan motor hysteresis dapat dilihat dengan skema sebagai berikut. Gambar 3.1 skemaperancanganalat 24

2 Melihat pada skema perancangan alat diatas menunjukan dua buah inverter satu fasa yang digunakan sebagai konverter yang bertujuan untuk merubah sumber DC (tegangan searah) menjadi sumber AC (tegangan bolak balik) untuk menghidupkan motor hysteresis. Pada sistem pengendalian, kontrol yang digunakan menggunakan dspic33fj16gs502. Metode yang digunakan untuk mengendalikan dua buah inverter satu fasa ini, menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulations). Untuk menghasilkan sinyal digital dari PWM dari dspic33fj16gs502 ini menggunakan cara lookup table. 3.2 PerancanganCatuDaya Catu daya memiliki fungsi untuk mensuplai tegangan yang berbeda beda untuk rangkaian driver dan rangkaian kontroler. Rancangan catu daya ini terdiri dari dua jenis kegunaanya itu rangkaian catu daya driver, dan rangkaian catu daya kontroler dspic33fj16gs502. Pada rangkaian driver untuk tegangan masukan dibutuhkan tegangan 12 Volt. Dan untuk rangkaian kontroler dspic33fj16gs502 dan buffer membutuhkan tegangan masukkan sebesar 5 Volt. Karena pengoperasian dspic33fj16gs502 ini beroprasi pada tegangan 3,3 Volt, maka pada perancangan ditambahkan suatu regulator untuk menurunkan tegangan dari 5 Volt menjadi 3,3 Volt TrafoMultiwinding Trafo yang digunakan untuk perancangan alat ini adalah trafo multiwinding. Dan trafo multiwinding yang digunakan jenis step down, sehingga fungsi dari trafo ini untuk menurunkan tegangan dari 220 Volt menjadi tegangan yang dibutuhkan. Pada sisi bagian sekunder dari trafo merupakan tegangan AC dengan keluran yang lebih kecil. Kemudian proses keluaran trafo disearahkan dengan rectifier (dioda), kemudian agar keluaran tegangan DC menjadi rata dibutuhkan filter berupa kapasitor. Maka dari itu untuk mensuplai daya 25

3 menuju ke rangkaian driver dibutuhkan tegangan sebesar 12 volt diperlukan regulator LM 7812 untuk menurunkan tegangan keluaran 15 volt dari trafo sisi sekunder menjadi 12 Volt. Dan untuk mensuplai daya menuju ke rangkaian kontrol dspic33fj16gs502 sebesar 5 Volt memanfaatkan regulator LM 7805 untuk menurunkan tegangan keluaran 7,5 Volt dari trafo sisi sekunder menjadi 5 Volt. Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya 3.3 Perancangan Driver Fungsi dari sistem driver adalah untuk melakukan interfacing antara sistem kontrol yang bekerja pada tegangan dan arus yang kecil. Dan pada sistem daya yang beroperasi pada rating tegangan dan arus yang besar. Pada sistem driver dan kontrol memiliki level grounding yang berbeda (floating). Berikut ini perancangan rangkaian driver untuk pengoperasian motor hysteresis. 26

4 TLP 250 TLP 250 TLP 250 TLP 250 IR 2111 IR 2111 IR 2111 IR 2111 Gambar 3.4 Skema Driver TLP 250 TLP 250 ini merupakan Optocoupler yang digunakan sebagai pengirim sinyal keluaran dari dspic33fj16gs502 yang berupa pulsa pulsa digital, dari hasil keluaran tersebut akan diolah kembali oleh IR2111 untuk switching MOSFET dengan frekuensi tinggi dan tegangan tinggi. 1. N.C 2. Anoda 3. Katoda 4. N.C 5. Ground 6. Vo (output) 7. Vo 8. Vcc Gambar 3.5 TLP

5 Tabel 3.1 Fiturdankonfigurasi TLP 250 Fitur Spesifikasi / Karakteristik Switching time 1,5 us max Supply voltage V Output current 1,5 A max Insulation voltage 2500 Vrms Channel IR 2111 IC IR 2111 ini memiliki satu buah lengan yang dapat mengatur dua MOSFET sekaligus. Pada rangkaian driver IC IR 2111 membutuhkan tegangan 12 Volt untuk mensuplai seluruh optocoupler. IC IR 2111 tidak perlu menggunakan rangkaian deadtime, karena di dalamnya sudah terdapat internal deadtime. Hal ini yang dapat terhindar adanya shoot sircuit (hubungan arus pendek) pada saat proses switching berlangsung cepat dalam frekuensi hingga 1 MHz dengan deadtime sebesar 10% dan terdapat sistem proteksi di dalam IC IR 2111 ketika terjadi arus lebih dan undervoltage. Gambar 3.6 IC IR

6 Tabel 3.2 fiturdanspesifikasi IC IR 2111 Fitur V offset Rating tegangankerja Tegangankeluaranke Gate Internal deadtime Spesifikasi 600 Vdc max V V 650 ns 3.4 PerancanganMikrokontroler Perancangan untuk mikrokontroler ini menggunakan dspic33fj16gs502 yang berbasis digital. dspic33fj16gs502 ini sangat mendukung dalam implementasi program Look Up table untuk memperoleh sinyal PWM. RESET MCLR AN0/VREF+/CN2/RA0 AVDD AVSS I/O ADC PORT Eksternal Clock AN1/VREF-/CN3/RA1 PGED1/AN2/C2IN-/RP0(1)/ CN4/RB0 PGEC1/ AN3/C2IN+/RP1(1)/ CN5/RB1 AN4/C1IN-/RP2(1)/CN6/RB2 AN5/C1IN+/RP3(1)/CN7/ RB3 VSS OSC1/CLKI/CN30/RA2 OSC2/CLKO/CN29/PMA0/ RA3 SOSCI/RP4(1)/CN1/PMBE/ RB4 SOSCO/T1CK/CN0/PMA1/ RA4 VDD PGED3/ASDA1/RP5(1)/ CN27/PMD7/RB5 dspic33fj16gs502 PWM1L1/RP15(1)/CN11/ PMCS1/RB15 PWM1H1/RTCC/RP14(1)/ CN12/PMWR/RB14 PWM1L2/RP13(1)/CN13/ PMRD/RB13 PWM1H2/RP12(1)/CN14/ PMD0/RB12 PGEC2/TMS/PWM1L3/ RP11(1)/CN15/PMD1/RB11 PGED2/TDI/PWM1H3/ RP10(1)/CN16/PMD2/RB10 VCAP/VDDCORE VSS TDO/PWM2L1/SDA1/ RP9(1)/CN21/PMD3/RB9 TCK/PWM2H1/SCL1/RP8(1)/ CN22/PMD4/RB8 INT0/RP7(1)/CN23/PMD5/ RB7 PGEC3/ASCL1/RP6(1)/CN24/ PMD6/RB6 I/O PORT V Capasitor Daya 3,3Volt Gambar 3.7 dspic33fj16gs502 29

7 3.4.1 Lookup Table Lookup table iniadalah cara untuk membuat sinyal berbentuk sinusoidal melalui table dengan bantuan Microsoft excel. Data yang dibuat melalui tabel di Microsoft excel nantinya diimplementasikan di dspic33fj16gs502. Berikut langkah langkah membuat gelombang sinus menggunakancara Lookup table dari Microsoft excel: Memasukkan nilai derajat yang diinginkan, seperti contoh darisudut 360 itu diambil sampel data sebanyak 100 data, jadi kenaikan nilai derajatnya 3,6. Kemudian langkah selanjutnya merubah hasil derajat tadi menjadi nilai sinus yang diinginkan dengan rumus: x + x sin (3.1) Hasil dari rumus tadi kemudian dimasukkan ke dalam bentuk sinyal sinus pada Microsoft excel. Berikut tabel dan sinyal sinus hasil dari rumus diatas: Tabel 3.3 Lookup table 100 data DATA SUDUT SINUS DATA SUDUT SINUS , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

8 13 46, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

9 48 172, , , , sinusoidal Gambar 3.8 hasil gelombang sinosidal Lookup Table 32

10 MULAI SIAPKAN REGISTER DENGAN ALAMAT TABEL SINUSOIDAL INISIALISASI TMR / COUNTER JIKA TIMER OVERFLOW N BACA INPUT SAKLAR Y CNT = 0 SAKLAR 0 0 N SAKLAR 1 0 N SAKLAR 1 1 N Y Y Y KELUARKAN TABEL A PORT B KELUARKAN TABEL B PORT B KELUARKAN TABEL C PORT B Gambar 3.9 Flowchart program 3.5 Motor Hysteresis Motor hysteresis merupakan jenis motor AC sinkron. Motor ini menggunakan rotor dengan bahan silinder baja kobalt dengan nilai koersivitas yang tinggi. Dengan ada sifat koersivitas yang tinggi serta desain motor yang khusus, medan magnet berputar pada stator sehingga tercipta medan magnet pada rotor motor hysteresis dengan kutub yang berlawanan. 33

11 Dengan demikian akan terjadi gaya tarik menarik antara kutub rotor dengan kutub dari stator motor hysteresis. Gambar 3.9 rotor dan stator dari motor hysteresis [ Pada perancangan alat ini menggunakan motor hysteresis karena motor jenis ini memiliki keuntungan sebagai berikut: Pada bagian rotor tidak memiliki gigi. Motor beroperasi dengan tenang dan tidak menimbulkan suara. Tidak adanya bilitan dan tidak ada getaran mekanis saat beroperasi. Kecepatan yang dihasilkan konstan. 34