Implementasi Mikrokontroller Untuk Pembangkitan Pulsa Pada Inverter 3 Fasa 18-Step

dokumen-dokumen yang mirip
KENDALI LENGAN ROBOT MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AT89S51

MIKROKONTROLER Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

TKC210 - Teknik Interface dan Peripheral. Eko Didik Widianto

MICROCONTROLER AVR AT MEGA 8535

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian dan perancangan tugas akhir ini telah dimulai sejak bulan Juli 2009

BAB III PERANCANGAN ALAT

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya

MIKROKONTROLER AT89S52

SIMULASI CONVERTER DAYA FREKUENSI TINGGI DENGAN TEKNOLOGI PLD BERBASIS SISTEM MIKROKONTROLLER

Sistem Minimum Mikrokontroler. TTH2D3 Mikroprosesor

MICROCONTROLER AVR AT MEGA 8535

Mikrokontroler 89C51 Bagian II :

BAB III KEGIATAN PENELITIAN TERAPAN

BAB II LANDASAN TEORI

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Rancang Bangun Inverter Tiga Phasa Back to Back Converter Pada Sistem Konversi Energi Angin

BAB I PENDAHULUAN. sumber energi tenaga angin, sumber energi tenaga air, hingga sumber energi tenaga

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM MIKROKONTROLER. program pada software Code Vision AVR dan penanaman listing program pada

Lab Elektronika Industri Mikrokontroler - 1 AT89C1051

TAKARIR. Akumulator Register yang digunakan untuk menyimpan semua proses aritmatika. Assembler Bahasa pemrograman mikrokontroler MCS-51

ARSITEKTUR MIKROKONTROLER AT89C51/52/55

BAB II LANDASAN TEORI

EMDEDDED ARRAY SENSOR UNTUK LINE FOLLOWING ROBOT

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. pada sistem pengendali lampu telah dijelaskan pada bab 2. Pada bab ini akan dijelaskan

TIMER DAN COUNTER MIKROKONTROLER ATMEL

Blok sistem mikrokontroler MCS-51 adalah sebagai berikut.

BAB II LANDASAN TEORI

PERCOBAAN 11 PULSE WIDHT MODULATION

PERENCANAAN INVERTER PWM SATU FASA UNTUK PENGATURAN TEGANGAN OUTPUT PEMBANGKIT TENAGA ANGIN

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH PEMASANGAN MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI PULSE WIDTH MODULATION

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. Bab ini akan membahas tentang perancangan sistem yang digunakan dari alat

PERANCANGAN DAN REALISASI INVERTER MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA168

RANCANGAN SISTEM PARKIR TERPADU BERBASIS SENSOR INFRA MERAH DAN MIKROKONTROLER ATMega8535

BAB II TEORI DASAR 2.1 Pendahuluan 2.2 Sensor Clamp Putaran Mesin

PERTEMUAN TIMER & COUNTER MIKROKONTROLER 89C51

MIKROKONTROLER Yoyo Somantri dan Egi Jul Kurnia

Sumber Clock, Reset dan Antarmuka RAM

Sistem Mikrokontroler

Tabel 1. Karakteristik IC TTL dan CMOS

BAB II LANDASAN TEORI. Definisi PLC menurut National Electrical Manufacturing Association (NEMA)

PENGATURAN KECEPATAN DAN POSISI MOTOR AC 3 PHASA MENGGUNAKAN DT AVR LOW COST MICRO SYSTEM

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Konverter elektronika daya merupakan suatu alat yang mengkonversikan

RANCANG BANGUN ROBOT SEARCH AND RESCUE (SAR) DENGAN MEKANISME HIBRID BERODA DAN BERKAKI BERBASIS MIKROKONTROLER H8/3052F

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Gambar 3.1 Blok Diagram Port Serial RXD (P3.0) D SHIFT REGISTER. Clk. SBUF Receive Buffer Register (read only)

BAB 2 TINJAUAN TEORITIS. Sensor TGS 2610 merupakan sensor yang umum digunakan untuk mendeteksi adanya

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

BAB 2 LANDASAN TEORI. Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan

Perancangan Alat Pengaturan Kecepatan Motor DC Shunt Menggunakan Rangkaian DC Chopper Berbasis Komputer

BAB II LANDASAN TEORI. Dalam merancang sebuah peralatan yang cerdas, diperlukan suatu

BAB I PENDAHULUAN. Frekuensi identik dengan banyaknya jumlah gelombang per satu perioda waktu.

BAB III PERANCANGAN ALAT

Pendahuluan Mikrokontroler 8051

PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI MENGGUNAKAN SOLAR CELL SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF UNTUK MENGGERAKKAN KONVEYOR

BAB 2 LANDASAN TEORI

I/O dan Struktur Memori

BAB II LANDASAN TEORI. pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan suatu system.

RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL LAMPU OTOMATIS BERBASIS WEB

SATUAN ACARA PERKULIAHAN. Proses Pembelajaran (kegiatan mahasiswa)

MIKROPENGENDALI C TEMU 4 AVR TIMER AND COUNTER. Oleh : Danny Kurnianto,S.T.,M.Eng Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom

Perencanaan dan Pembuatan Modul Inverter 3 Phase Sebagai Suplai Motor Induksi Pada Pengembangan Modul Praktikum Pengemudi Listrik (Sub Judul Hardware)

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

APLIKASI PEMBANGKIT PWM SINUSOIDA 1 FASA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI PENGGERAK MOTOR INDUKSI

RANCANG BANGUN WHIRLPOOL DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER

AVR ATmega8. Kuliah SBM

Suplai Dc Terpisah Untuk Multilevel Inverter Satu Fase Tiga Tingkat Menggunakan Buck Converter

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. [10]. Dengan pengujian hanya terbatas pada remaja dan didapatkan hasil rata-rata

PENGONTROLAN DC CHOPPER UNTUK PEMBEBANAN BATERAI DENGAN METODE LOGIKA FUZZY MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 128 TUGAS AKHIR

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT KERAS DAN PERANGKAT LUNAK SISTEM. Dari diagram sistem dapat diuraikan metode kerja sistem secara global.

PERANCANGAN APLIKASI RFID (RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION) DAN MCS-51 UNTUK ADMINISTRASI KESISWAAN (HARDWARE)

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... LEMBAR PERSETUJUAN... PERNYATAAN KEASLIAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI...

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB IV PROTOTYPE ROBOT TANGGA BERODA. beroda yang dapat menaiki tangga dengan metode pengangkatan beban pada roda

PENGENDALIAN OPERASI MESIN PENGATUR SUHU RUANG DI BANDARA AHMAD YANI DENGAN MENGGUNAKAN SISTIM RS

BAB III DESAIN BUCK CHOPPER SEBAGAI CATU POWER LED DENGAN KENDALI ARUS. Pada bagian ini akan dibahas cara menkontrol converter tipe buck untuk

Abstract

BAB II LANDASAN TEORI

Mikrokontroler AVR. Hendawan Soebhakti 2009

BAB 2 LANDASAN TEORI. input mengendalikan suatu sumber daya untuk menghasilkan output yang dapat

Pembuatan Sistem Pengendali 4 Motor DC Penggerak 4 Roda Secara Independent Berbasis Mikrokontroler AT89C2051

1.2 Tujuan Penelitian 1. Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun sirkit sebagai pembangkit gelombang sinus synthesizer berbasis mikrokontroler

Penggunaan Filter Daya Aktif Paralel untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Beban Non Linier Menggunakan Metode Cascaded Multilevel Inverter

RANCANG BANGUN SWITCHING EMULATOR PSIM UNTUK AKTUALISASI SOFTWARE KE HARDWARE MENGGUNAKAN JAVA UNTUK APLIKASI INVERTER 1 FASA SKRIPSI.

IMPLEMENTASI SINUSOIDAL PULSE WIDTH MODULATION PADA INVERTER SATU FASE BERBASIS LOOKUP TABLE MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER 16-BIT

RANCANG BANGUN INVERTER PENGENDALI KECEPATAN MOTOR AC PADA KONVEYOR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Bab 3 PLC s Hardware

Aplikasi Mikrokontroler sebagai Pemroses Depan Pengambilan Data pada Sensor Jamak Berbasis Komputer

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PERANGKAT KERAS

Percobaan 2 I. Judul Percobaan Sistem Kendali Digital Berbasis Mikrokontroler

Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 (sumber :Mikrokontroler Belajar AVR Mulai dari Nol)

BAB III TEORI PENUNJANG. Microcontroller adalah sebuah sistem fungsional dalam sebuah chip. Di

BOOST-UP CHOPPER 24 V/320 V DENGAN KENDALI PROPORSIONAL- INTEGRAL (PI) BERBASIS MIKROKONTROLLER

BAB III PERENCANAAN DAN REALISASI SISTEM

PENGANTAR MIKROKOMPUTER PAPAN TUNGGAL (SINGLE CHIP) Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA UNY

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

PERTEMUAN PERANGKAT KERAS MIKROKONTROLER

Transkripsi:

Implementasi Mikrokontroller 89251 Untuk Pembangkitan Pulsa Pada Inverter 3 Fasa 18-Step Akhmad hendriawan, Joke Pratilastiarso Politeknk Elektronika Negeri Surabaya Institut eknologi Sepuluh Nopember(IS) Surabaya. Kampus IS, Sukolilo, Surabaya 6111 E-mail: hendri@eepis-its.edu, joke@eepis-its.edu Abstrak: Pada paper ini disampaikan suatu implementasi mikrokontroler 89251 untuk pembangkitan pulsa pada inverter 3 fasa 18-step. opologi multilevel inverter sangatlah rumit dan membutuhkan banyak piranti penyakelaran, sehingga tidak praktis. Untuk itu dibuat multilevel inverter 3 fasa 18-step dari tiga buah bridge konvensional dan tiga buah chopper. Chopper digunakan untuk membangkitkan tegangan multilevel dc, sedangkan bridge digunakan untuk mengubah tegangan multilevel dc menjadi bentuk ac. Sinyal-sinyal PWM yang dibutuhkan untuk mengontrol chopper dan inverter diperoleh dari mikrokontroler. Dengan mengubahubah parameter register timer, didapatkan pulsa-pulsa penyulut dengan duty cycle berturut-turut %, 25% dan 42,5% yang menyebabkan chopper menghasilkan tegangan multilevel. Berdasarkan hasil simulasi rangkaian multilevel inverter, didapatkan bentuk gelombang tegangan 3 fasa 18-step seperti yang diinginkan. Kata kunci: Multilevel Inverter, Chopper, PWM, mikrokontroller. 1. Pendahuluan 89251 adalah mikrokontroller CMOS 8 bit dengn 2K byte Flash PROM (programmable and erasable read only memory). Device yang dikembangkan atmel ini kompatibel dengan 851 baik teknologi hardware maupun set instruksinya. Mikrokontroller 89251 ini sangat fleksibel dan cocok untuk aplikasi embedded. A 89251 128 byte RAM,15 I/O, dua 16 bit timer/counter sebanyak dua buah, full duplex port serial, analog comparator yang presisi. Mode idle terdiri dari dua mode yang bisa digunakan untuk menghemat konsumsi daya. Counter dan timer Kebanyakan dari sistem komputer memerlukan timer. Dasar dari timer komputer adalah counter yang dapat ditulis dan dibaca oleh mikrokomputer dengan sumber frekuensi yang konstan. sumber clock dari mikrokontroller didapat dari clock internal dan clock eksternal. Apabila hitungan dari timer terlampaui (overflow) interrupt akan dibangkitkan ke prosessor. Counter biasanya terdiri dari 8 bit atau 16 bit yang yang dapat dibaca dan ditulis oleh operasi dari prosessor. imer 89251 imer 89251 didesain untuk penggunaan fungsi untuk aplikasi umum. Salah satu timer port dari 89251 dapat digunakan sebagai generator baudrater untuk port serial. Untuk fungsi yang umum timer dapat diperbesar dengan memanfaatkan looping. 851 mempunyai timer yang dapat berjalan pada empat mode yaitu mode,1,2 dan 3. Sumber clock didapat dari clock instruksi (eksternal clock/12) atau sumber eksternal. imer register dapat dibaca dan ditulisi termasuk ketika mode running. Permintaan interrupsi dapat dibangkitkan ketika terjadi overflow running. Setiap timer dikontrol oleh register timer mode (MOD) yang mempunyai fungsi sebagai berikut: Gate digunakan untuk mengontrol operasi timer atau counter. Jika gate reset, timer enable. Jika gate set timer enable hanya ketika pin intterrupt berlogic high ketika timer bekerja. Kontrol operasi timer terletak di CON register yang tiap bit mempunyai fungsi sebagai berikut: imer overflow bit (F1 atau F) akan set jika timer mencapai hitungan maksimal. Dan akan reset ketika ada instruksi reti atau di clear secara manual oleh software. imer mode dan mode 1 mempunyai fungsi yang sama dengan timer mode mempunyai 13 bit counter, dan timer mode 1 mempunyai 16 bit counter. Blok diagram dari timer mode 1 ditunjukkan pada Gb.1. Untuk mengakses nilai counter / timer, register Lx dan Hx dibaca dan ditulisi. Untuk kebanyakan aplikasi register ini ditulisi terlebih dahulu sebelum counter/timer dijalankan. Mode dan mode 1 mempunyai delay yang spesific yang di load ke register. Untuk mode 1 sepesifik delay ditentukan dengan rumus:

Gambar 1. Blok diagram timer mode 1. ( 12 * 655356 InitValue) imedelay FrekuensiOsilator Dimana: Init value=ln +(256 *Hn) N menyatakan timer, bisa timer atau timer 1 PWM (Pulse Width Modulation) Prinsip kerja PWM ditunjukkan pada Gb2. Sinyal yang mempunyai periode tertentu diatur lebar pulsa on dan off. Hubungan antara high dan low dinyatakan dengan duty cycle, dimana high+ low selalu tetap. Karena 18 step merupakan tegangan antar fasa, maka tegangan fasa netral hanya membutuhkan 2-level tegangan. Pada level-1 ditetapkan duty cycle 25% dan level-2 sebesar 42,5%. Karena tiap step selebar 1ms, digunakan pencacahan 5 kali sehingga periode switching menjadi 1ms/5 =2us atau f=5khz. Gambaran sistem tersebut ditunjukkan pada Gb.3. Pada perencanaan digunakan osilator xtal yang besarnya 24Mhz. Pewaktuan minimal yang dibutuhkan sebesar: Dutycycle high high low *1% PewaktuanDasar 12 FrexXtal 12 PewaktuanDasar. 5uS 24Mhz Gambar 2. Prinsip kerja PWM. 2. Perancangan Sistem Sistem pembangkit sinyal PWM merupakan sistem yang berbasis mikrokontroller. Sistem ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian perangkat keras yang menggunakan mikrokontroller 89251 dan bagian perangkat lunak yang menghasilkan Pembangkit PWM. Konsep inverter Karena memilik 18-step, maka tiap step dipakai selama 1ms sehingga memiliki frekuensi perancangan sebesar f=1/18 = 55,5556Hz. Menggunakan sumber DC dari jala-jala yang diserahkan, Vs=3Vdc. Setiap instruksi memerlukan clock yang besarnya setiap 1 siklus mesin adalah.5us, prosedur pembangkit PWM memiliki jumlah instruksi sekitar 1 siklus mesin. Untuk membangkitkan sinyal PWM yang real time, pewaktuan dasar tersebut harus lebih besar dari jumlah siklus mesin yang ada pada rutin pembangkit PWM. Sehingga pewaktuan dasar PWM menjadi Pewaktuan Dasar *1 = 5 us Untuk membangkitkan satu sinyal penuh dalam 2us maka diperlukan Hitungan Counter sebanyak: HitCounter PewaktuanDasarPWM 2us HitCounter 4 5us Resolusi dutycycle yang masih dapat dibangkitkan oleh software sebesar:

Re sololusidutycycle 1 *1% 4 2.5% Gambar 3. Gambaran sistem 2-level yang akan membentuk 4-level. Gambar 4. Flow chart pembangkitan sinyal PWM. Dalam tiap level tegangan ada lima sinyal. Pembangkit PWM mempunyai 2 level tegangan yang mempunyai duty cycle yang berbeda. Flow chart untuk membangkitkan sinyal PWM ini ditunjukkan pada Gb.4. Pewaktuan dasar sinyal PWM didapatkan dari timer internal dari 89251. Pewaktuan internal yang dipakai menggunakan imer dengan mode timer adalah mode-1. Pemilihan mode ini mengijinkan perhitungan counter sampai 16 bit. Interrupt akan dibangkitkan jika pewaktuan mencapai 5us. Sewaktu terjadi interrupt maka pada rutin interrupt akan melakukan perhitungan high dan low dan mengeluarkan output PWM pada salah satu pin pada port P1 dari mikrokontroller 89251. 3. Inverter 3-Fasa 18-Step Blok diagram inverter 3-fasa 18-step ditunjukkan pada Gb.5. Dengan mengoperasikan inverter dengan menggunakan sinyal-sinyal triger dari mikrokontroler secara grafik bisa didapatkan bentuk gelombang output seperti ditunjukkan pada Gb.6. egangan output V RO pada saluran R bisa didapatkan sebagai bentuk gelombang tangga dengan 5-level. Kedua

saluran yang lain, V SO dan V O, memiliki bentuk gelombang yang sama dengan beda fasa berturutturut 12 O dan 24 O. Karena tegangan output antar fasa V RS bisa didapatkan dengan mengurangkan V SO dari V RO, didapatkan bentuk gelombang seperti ditunjukkan pada Gb.6c. Hasilnya merupakan tegangan antar fasa dengan bentuk gelombang tangga yang tersusun dari 18-step tiap siklus. Chopper-1 Chopper-2 Inverter-1 Inverter-2 R S gelombang tegangan output seperti yang telah direncanakan. Pada Gb.7 ditunjukkan bentuk gelombang output mikrokontroler yang sudah dikuatkan untuk menyulut rangkaian chopper. ampak bahwa saat t=-,5ms mikrokontroler tidak mengeluarkan tegangan yang menghasilkan tegangan chopper dan inverter nol, sedangkan pada t=,5-1,5ms, mikrokontroler mengeluarkan tegangan dengan duty cycle sebesar 25% yang menghasilkan tegangan chopper dan inverter sebesar 75V. Selama periode t=1,5-7,5ms mikrokontroler menghasilkan tegangan keluaran dengan duty cycle sebesar 42,5% sehingga menghasilkan tegangan chopper dan inverter sebesar 125V. Hal ini ditunjukkan pada Gb.8 untuk tegangan pada saluran R dan Gb.9 untuk tegangan pada saluran S. Sedangkan Gb.1 menunjukkan bentuk gelombang antar saluran R dan S yang merupakan bentuk gelombang dengan 18-step. Chopper-3 Inverter-3 O 7 6 Gambar 5. Blok diagram inverter 3-fasa 18-step. 5 4 3 (a)v RO 2 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (b)v SO Gambar 7. bentuk gelombang output mikrokontroler. 15 1 5 (c)v RS 5 1 15 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Gambar 8. Bentuk gelombang saluran R. Gambar 6. Bentuk gelombang tegangan output. 4. Hasil Simulasi Berdasarkan rancangan yang telah diberikan pada bagian-2 di atas, dibuatlah suatu komputasi menggunakan matlab untuk membuktikan apakah rangkaian inverter bisa bekerja menghasilkan

15 1 5 6. Siriroj Sirisukprasert, Optimized Harmonic Stepped-Waveform for Multilevel Inverter, hesis Master of Science in Electrical Engineering, September 1999. 7. Joke Pratilastiarso, Development of Single-Phase Voltage Source Inverter with 18 Step Output Waveforms, Industrial Electronics Seminar, October 1999. 5 1 15 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Gambar 9. Bentuk gelombang saluran S. 3 2 1 1 2 3 2 4 6 8 1 12 14 16 18 Gambar 1. Bentuk gelombang tegangan antar saluran R dan S. 5. Kesimpulan elah dipaparkan suatu implementasi mikrokontroler 89251 untuk pembangkitan pulsa pada inverter 3 fasa 18-step. Dengan mengatur duty cycle pulsapulsa PWM yang diberikan ke rangkaian chopper berturut-turut %, 25% dan 42,5% bisa didapatkan bentuk gelombang output inverter yang memiliki 18- step. Pengaturan pencacahan pulsa penyulut untuk chopper sangat menentukan keberhasilan kerja mikrokontroler, sehingga dengan pengaturan lima pulsa tiap step perubahan duty cycle yang bisa dilakukan sebesar 2,5%. 6. Daftar Pustaka 1. Intel Co., 1994, MCS 51 Microcontroller Family User s Manual. 2. Myke Predko, 1999, Programming and Customizing the 851 Microcontroller, McGraw- Hill Co. 3. Richard H. Barnet, 1994, he 851 Family of Microcontroller, Prentice-Hall. 4. Sencer Y & Ashutosh A, 1995, Programming and Interfacing 851 Microcontroller, Addison-Wesley Publishing Co. 5. Shoji Iida, et.al., Improved Voltage Source Inverter With 18 Step Output Waveforms, IEEE rans. On Ind. Appl., January/February 1988.