RANCANG BANGUN SOFT STARTER MOTOR DC SHUNT 0.1 kw/ 220 V BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN SOFT STARTER MOTOR DC SHUNT 0.1 kw/ 220 V BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16 DESIGN AND IMPLEMENTATION OF SOFT STARTER DC SHUNT MOTOR 0.1 kw/ 220 V BASED MICROCONTROLLER ATMEGA 16 PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro Oleh: COSMAS MARIONES GALLA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 KATA PENGANTAR Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan nikmat, rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Proyek Akhir ini dengan judul : Rancang Bangun Soft Starter Motor DC Shunt 0.1 kw/ 220 V Berbasis Mikrokontroler ATMega 16. Terima kasih pula kepada kedua orang tuaku tercinta, ayahanda Musa Tandikapang dan ibunda Yustina Galla, yang selalu memberi dukungan, nasehat serta kasih sayang tanpa batas, kakak serta adikku tersayang, Angela Noviyanti Galla dan Imanuel Anderson Galla, yang selalu mendukung serta memberi motivasi kepada penulis. Laporan Akhir ini ditulis sebagai salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tanpa adanya bantuan berupa materi, semangat, motivasi, saran, bimbingan dan doa dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung, maka laporan ini tidak dapat diselesaikan sesuai dengan harapan penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus dan ikhlas kepada: 1) Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. 2) Bapak Sunarto, ST. M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Bandung. 3) Bapak Drs. Baisrum, SST., M.Eng., selaku dosen pembimbing utama yang telah senantiasa membimbing, memberi ilmu, arahan, dan wejangan kepada Penulis. 4) Bapak Asikin S. Y., ST., selaku dosen pembimbing pendamping yang telah memberikan judul serta arahan kepada penulis. 5) Bapak-bapak dosen panitia Proyek Akhir 2012.

4 Terima kasih pula penulis haturkan kepada para dosen penguji, dosen serta staf pengajar, para teknisi, rekan-rekan di Listrik 3A secara khusus dan mahasiswa teknik Listrik angkatan 2009, serta seluruh pihak yang telah membantu dalam pengerjaan Proyek Akhir ini dan tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atsa jasa-jasanya. Semoga Allah selalu melimpahkan rahmat, hidayah dan karunia-nya atas segala bantuan yang diberikan kepada penulis. Akhir kata, penulis memanjatkan syukur yang sebesar-besarnya atas selesainya Laporan Proyek Akhir ini dan berharap semoga Laporan Proyek Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi diri penulis khususnya, maupun bagi semua orang yang mengerti akan sebuah hasil karya. Bandung, Juli 2012 Penulis

5 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama : Cosmas Mariones Galla Tempat, tanggal lahir : Kendari, Agama : Katholik Alamat : Jl. Mekar Soraya II No. 5, Kadia, Kendari, mariones_galla@yahoo.com No. Telp. : PENDIDIKAN FORMAL SD Katolik Pelangi, Kendari ( ) SMP Frater, Kendari ( ) SMA Katolik Cendrawasih, Makassar ( ) SMA Negeri 1, Kendari ( ) Politeknik Negeri Bandung, Teknik Listrik ( ) HOBI Membaca, traveling, bermain bola PENGALAMAN BERORGANISASI Ketua Divisi Olahraga Organisasi Intra Sekolah (OSIS) Wakil Ketua Gabungan Siswa Katolik (GASIKA) SMA Negeri 1 Kendari Ketua Divisi Humas Keluarga Mahasiswa Katolik (KMK) MOTTO HIDUP AGE QOUD AGIS (Lakukanlah apa yang sedang kamu lakukan)

6 KATA MUTIARA Hidup memerlukan pengorbanan. pengorbanan memerlukan perjuangan. Perjuangan memerlukan ketabahan. ketabahan memerlukan keyakinan. keyakinan pula menentukan kejayaan. kejayaan pula akan menentukan kebahagiaan Jangan biarkan harimu berlalu tanpa sesuatu yang berarti AGE QOUD AGIS (Lakukanlah apa yang sedang kamu lakukan) Dalam hal kehidupan melihatlah ke bawah, namun dalam hal pendidikan melihatlah ke atas Orang-orang yang berhenti belajar akan menjadi pemilik masa lalu. Orang-orang yang masih terus belajar, akan menjadi pemilik masa depan (Mario Teguh)

7 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR RIWAYAT HIDUP... v KATA MUTIARA... vi ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Tujuan Rumusan Masalah Batasan Masalah Metodologi Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI Motor DC Shunt Pendahuluan Rangkaian dan persamaan Karakteristik Karakteristik putaran Karakteristik torsi Karakteristik mekanis Pengasutan Pengasutan Direct On Line (DOL)... 9

8 Pengasutan soft starter Power Supply Transformator Dioda bridge Kapasitor Komponen Switching (MOSFET) Rangkaian Kontrol Sismin (sistem minimum) mikrokontroler ATMega Pulse Width Modulation (PWM) AVR ATMega Konfigurasi pin AVR ATMega Arsitektur ATMega Serial pada ATMega Sistem minimum ATMega Optocoupler BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT Perancangan Tujuan Perancangan Langkah Perancangan Perancangan Power Supply MCB 1 fasa Transformator Dioda bridge Kapasitor Perancangan Komponen Switching (MOSFET) Perancangan Rangkaian Kontrol Perancangan rangkaian optocoupler TLP Rangkaian catu daya Rangkaian optocoupler TLP Pembuatan Printed Circuit Board (PCB) Perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler ATMega

9 3.7 Perancangan Rangkaian Sistem Langkah Kerja Pengoperasian Alat BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Tujuan Pengujian Langkah Pengujian Pengujian Power Supply Tujuan pengujian Prosedur pengujian Data hasil pengujian Analisa Pengujian Rangkaian Kontrol Pengujian program pada mikrokontroler ATMega Tujuan pengujian Prosedur pengujian Data hasil pengujian Analisa Pengujian optocoupler Tujuan pengujian Prosedur pengujian Data hasil pengujian Analisa Pengujian Rangkaian Sistem Pengujian arus start secara Direct On Line (DOL) pada motor DC Shunt 0,1 kw Tujuan pengujian Prosedur pengujian Data hasil pengujian Analisa Pengujian metode soft starter dengan tanpa beban Tujuan pengujian Prosedur pengujian... 56

10 Data hasil pengujian Analisa Pengujian metode soft starter dengan beban lampu pijar 100 Watt Tujuan pengujian Prosedur pengujian Data hasil pengujian Analisa Pengujian metode soft starter dengan beban motor DC Shunt 0,1 kw Tujuan pengujian Prosedur pengujian Data hasil pengujian Analisa BAB IV PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Motor DC Shunt... 6 Gambar 2.2 Karakteristik Putaran : n = f (Ia)... 7 Gambar 2.3 Karakteristik Torsi : T= f (Ia)... 8 Gambar 2.4 Karakteristik Mekanis : n= f (T)... 9 Gambar 2.5 Grafik Torsi Fungsi Kecepatan Pada Sistem Pengasutan DOL Gambar 2.6 Grafik Arus Fungsi Kecepatan Pada Sistem Pengasutan DOL Gambar 2.7 Grafik Arus Fungsi Kecepatan Pada Sistem Pengasutan Soft Starter Gambar 2.8 Rangkaian Transformator (trafo) Gambar 2.9 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Tidak Terkendali Gambar 2.10 Struktur Kapasitor Gambar 2.11 Simbol MOSFET Gambar 2.12 Konstruksi MOSFET Gambar 2.13 Karakteristik MOSFET Gambar 2.14 Contoh PWM Dengan Duty Cycle 50% Gambar 2.15 Konfigurasi Pin ATMega Gambar 2.16 Diagram Blok ATMega Gambar 2.17 Rangkaian Kristal Gambar 2.18 Konfigurasi Pin Optocoupler Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Proyek Akhir Gambar 3.2 Diagram Alir Perancangan Gambar 3.3 Rangkaian Catu Daya Sistem Gambar 3.4 Penyulutan Tegangan Melalui Pengaturan Duty Cycle Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya +12 Volt Gambar 3.6 Gelombang Output DC + 12 Volt Gambar 3.7 Rangkaian Pengujian Optocoupler TLP Gambar 3.8 Realisasi Rangkaian Opctocoupler TLP Gambar 3.9 Sistem Minimum ATMega Gambar 3.10 Diagram Alir Perangkat Lunak Gambar 3.11 Voltmeter... 41

12 Gambar 3.12 Amperemeter Gambar 3.13 MCB 1 Fasa Gambar 3.14 Lampu Indikator Gambar 3.15 Push Button ON/OFF Gambar 3.16 Profil C Gambar 3.17 Wiring Channel Gambar 3.18 Receptacle Gambar 3.19 Toggle Switch Gambar 3.20 Rangkaian Sistem Pengasutan Motor DC Shunt 0.1 kw/ 220 Volt Berbasis Mikrokontroler ATMega Gambar 4.1 Tegangan Keluaran Power Supply DC Rata 220 Volt (50 V/Div ; 1 ms/div) Gambar 4.2 Gelombang Pulsa Dari Mikrokontroler ATMega 16 Dengan Duty Cycle Sebesar 10% (5 V/Div ; 1 ms/div) Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Power Supply DC + 12 V Gambar 4.4 Rangkaian Pengujian Optocoupler TLP Gambar 4.5 Gelombang Duty Cycle Dari Optocoupler TLP 250 Dengan Kenaikan 10% per Detik (5 V/Div ; 1mS/Div) Gambar 4.6 Karakteristik Arus Saat Pengasutan DOL Gambar 4.7 Rangkaian Pengujian Soft Starter Tanpa Beban Gambar 4.8 Karakteristik Tegangan Output Pada Pengujian Soft Starter Tanpa Beban Gambar 4.9 Rangkaian Pengujian Soft Starter Dengan Beban Lampu Pijar 100 Watt Gambar 4.10 Karaktreristik Tegangan Output Fungsi Duty Cycle Pada Metode Soft Starter Dengan Beban Lampu Pijar 100 Watt Gambar 4.11 Karaktreristik Arus Output Fungsi Duty Cycle Pada Metode Soft Starter Dengan Beban Lampu Pijar 100 Watt Gambar 4.12 Rangkaian Pengujian Soft Starter Dengan Beban Motor DC Shunt 0,1 kw Gambar 4.13 Karaktreristik Tegangan Output Pada Beban Motor DC Shunt 0,1 kw... 63

13 Gambar 4.14 Karaktreristik Arus Output Pada Beban Motor DC Shunt 0,1 kw Gambar 4.15 Karaktreristik Tegangan Output Fungsi rpm Pada Beban Motor DC Shunt 0,1 kw Gambar 4.16 Karaktreristik Arus Output Fungsi rpm Pada Beban Motor DC Shunt 0,1 kw... 64

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Mode Operasi Osilator Kristal Tabel 2.2 Contoh Pengaturan Frekuensi Osilator Untuk 16 MHz Tabel 3.1 Name Plate Motor DC Shunt Tabel 3.2 Identifikasi Alat Yang Digunakan Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Program Pada Mikrokontroler ATMega Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Soft Starter Tanpa Beban Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Soft Starter Dengan Beban Lampu Pijar 100 Watt Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Soft Starter Dengan Beban Motor DC Shunt 0,1 kw... 62

15 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A (Datasheet Optocoupler TLP 250) LAMPIRAN B (Datasheet Dioda Bridge KBPC3510) LAMPIRAN C (Datasheet MOSFET IRFP 460) LAMPIRAN D (Datasheet Mikrokontroler ATMega 16) LAMPIRAN E (Program Pengaturan Pulsa / Duty Cycle Pada Mikrokontroler ATMega 16) LAMPIRAN F (Layout Perancangan Panel atau Cassing)

16 DAFTAR PUSTAKA [1] Fitzgerald, A. E.,SC.D., dkk (1993). Dasar-Dasar Elektroteknik. Jakarta : Penerbit Erlangga. [2] http// [3] Kjellberg, Magnus dan Sören Kling Softstarter Handbook. [4] Sumardjati, Prih, dkk. (2008). Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional. [5] Surya, Hasan (2010). Buku I Bahan Ajar Elektronika Daya, Bandung. [6] Sutrisno (1986). Elektronika Teori dan Penerapannya (Jilid 1). Bandung : Penerbit ITB. [7] Zuhal Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya. Jakarta : PT. Gramedia.