BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Perancangan Dalam pembuatan suatu alat atau produk perlu adanya sebuah rancangan yang menjadi acuan dalam proses pembuatanya, sehingga kesalahan yang mungkin timbul dapat ditekan dan dihindari. 3.1.1 Tujuan Perancangan Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk mewujudkan gagasan dan didasari oleh teori serta fungsi dari alat alat tentang motor listrik tiga fase, kontaktor, fungsi relay rangkaian mikro, motor servo, webcam, program pada sebuah personal komputer untuk menjalankan alat tersebut, dan adapun tujuan dari perancangan alat tersebut adalah sebagai berikut : 1. Menentukan deskripsi kerja dari alat yang direncanakan 2. Menentukan komponen-komponen yang diperlukan 3. Sebagai pedoman dalam pembuatan alat 4. Mengatur tata letak komponen yang digunakan 5. Meminimalisir kesalahan dalam proses pembuatan 6. Alat yang dihasilkan sesuai dengan apa yang direncanakan 3.2 Deskripsi Model Miniatur 3.2.1 Spesifikasi Bahan Untuk Mebuat Miniatur Alat Sebelum membuat sebuah miniatur alat, Spesifikasi bahan harus diperhatikan untuk membuat alat tersebut dan bahan yang di perlukan adalah :
1. Proses pembuatan miniatur menggunakan bahan akrilik seperti yang telah ditentukan. 2. Proses pengkawatan forward reverse pada kontaktor magnet. 3. Proses pengkawatan pada kontaktor forward reverse menuju motor listrik 3 phase sehingga dapat mengubah arah putaran motor. 4. Membuat pengawatan pada rangkaian relay untuk mengontrol kontaktor. 5. Membuat rangkaian driver output sebagai saklar pemicu untuk mengeluarkan tegangan 12 VDC dan mengontol relay. 6. Memprogram mikro kontrolel untuk menjalankan opto coupler dan menjalankan motor servo. 7. Membuat program web agar bisa dikendalikan oleh personal komputer lain dan di pantau melalu webcam. 3.2.2 Sistem Kerja Model Pengendali Motor Tiga Phase Melalui Internet. Pada model miniatur ini di gunakan satu motor tiga phase yang dikendalikan oleh kontaktor magnet secara forward reverse. Terdapat tiga indikator lamp sebagai penunjuk motor berputar dalam keadaan forward, reverse dan standbye. Sebelumnya Kontaktor di kendalikan oleh relay yang diberi pemicu oleh opto copler dengan tegangan 12 VDC yang terhubung pada program mikrokontroler. Mikro kontrolel yang telah di program oleh personal komputer berfungsi mengendalikan opto coupler dan mengerakan motor servo yang terpasang dengan webcam sehingga dapat diatur dan di pantau oleh personal komputer. Secara keseluruhan realisasi sistem ditunjukan seperti gambar berikut ini.
Personal komputer Internet Personal Komputer Mikrokontroler Motor Forward/Reverse Kamera Flow Chart Forward Gambar 3.1 blok sistem pengendalian motor tiga phase melalui internet START PERINTAH FORWARD/MAJU PERINTAH AWAL MOTOR BERPUTAR MAJU TIDAK YA END
Flow Chart Reverse START PERINTAH REVERSE/MUNDUR PERINTAH AWAL MOTOR BERPUTAR MUNDUR YA TIDAK END Gambar 3.2 flow chart model 3.3 Perancangan dan Pembuatan Model Pengendalian Motor Tiga Phasa Melalui Internet 3.3.1 Perancangan Model Miniature Miniatur terbuat dari akrilik yang berfungsi sebagai dudukan kontaktor, relay, rangkaian mikro dan pintu sebagai indikator lamp dan terminal blok, Akrilik terbuat dari bahan plastik dan yang digunakan pada miniatur alat ini adalah akrilik 5 mm dan pintunya 3 mm. Ukuran yang digunakan pada dudukan adalah untuk panjang 50 cm dan lebar 32 cm, sementara untuk pintu dibuat 2 pintu yang pertama dengan panjang 32 cm lebar 30 cm dan yang kedua panjang 32 cm lebar 20 cm
3.3.2 Perancangan Pengawatan Forward Reverse Pada Kontaktor Kontaktor magnet yang digunakan dengan merk schneider dengan spesifikasi sebagai berikut : Features and Specifications Gambar 3.3 kontaktor schneider Certifications: UL Listed (E164862 / NLDX) - CSA Certified (LR43364 3211 04) - IEC Rated (60647-4) - CE Marked - RoHS Compliant Contactor Type: Non-Reversing Inductive Amperes (AC3): 9A Resistive Amperes (AC1): 20A Horsepower Rating (1-Phase): 0.5HP@115Vac - 1HP@230Vac Horsepower Rating (3-Phase): 2HP@200/230Vac - 5HP@460Vac - 7.5HP@575Vac Marketing Trade Name: TeSys Maximum Voltage Rating: 600 Vac Mounting Style: 35mm DIN Rail Number of Poles: 3-Pole (3 NO) Coil Voltage Code: M7 Coil Consumption Sealed: 7.5 VA Coil Voltage: 220Vac@50/60Hz Coil Consumption Inrush: 70 VA Weight: 0.71 lbs (0.32 kg) Power Wire Size: #10 to #18 AWG Control Terminal Torque: 15 lb-in (1.7 Nm) Power Terminal Torque: 15 lb-in (1.7 Nm) Terminal Type: Screw Clamp
Control Wire Size: #10 to #18 AWG Type: TeSys D Digunakan dua kontaktor yang berfungsi sebagai penggerak pada motor tiga phase yang dijalankan secara forward reverse. Ini adalah contoh contoh rangkaian kontrol dan pengawatan forward reverse Gambar 3.4 rangkaian kontrol forward reverse
Gambar rangkaian 3.5 rangkaian pengawatan forward reverse Rangkaian forward reverse disini berfungsi untuk merubah arah putaran motor yang asalnya memutar ke kanan menjadi memutar ke kiri dengan cara menukar phasa input pada kontaktor satu R S T menjadi T S R pada kontaktor dua, bisa dilihat pada gambar
Gambar 3.6 gambar rangkaian pengubah arah putaran motor Dalam gambar 3.2 dijelaskan bahwa 2 kontaktor dalam rangkaian, yaitu K1 dan K2. Dalam gambar A ini K1 dalam posisi NC atau sedang dalam kondisi ON, dan K2 dalam posisi Off. Lihatlah bagaimana urutan phasa input R S T masuk dalam rangkaian, sehingga putaran motor menjadi kearah kanan.dan dalam gambar B ini urutan phasa input yang masuk dalam rangkaian adalah kebalikannya, menjadi T S R bila K2 dalam posisi NC atau ON, dan K1 dalam posisi Off. Dan membuat arah putaran motor menjadi kearah kiri. Untuk menghidup matikan K1 dan K2 satu persatu adalah bila tombol hijau pada web ditekan, maka K1 akan bekerja dan berhenti bila tombol dilepas. Begitu juga K2 bila tombol merah pada web ditekan dan dilepas. Untuk membuat kerja K1 dan K2 secara bergantian, bisa memanfaatkan NC pada masing masing kontaktor. NC dari K1 dipasang seri pada jalur input koil K2, begitu juga sebaliknya, NC dari K2 dipasang seri pada jalur input koil K1. 3.3.3 Perancangan Pengawatan Pada Motor Listrik Tiga Phase Motor listrik disini sebagai output yang di kendalikan oleh kontaktor magnet dan dijalankan oleh listrik tiga phase. Setelah melakukan pengawatan forward reverse pada kontaktor magnet lalu dilanjutkan dengan pengawatan pada motor tiga phasenya, dengan cara mengambil output R S T dari kontaktor.
Gambar 3.7 wiring blok star dan delta Seperti yang telah diketahui pada kaki motor tiga phase terdapat enam buah input tegangan dan pada wiring yang digunakan menggunakan sistem star atau bintang yaitu mengabungkan tiga buah kaki x,y dan z menjadi satu sehingga netral dan menjadi titik bintang atau sering disebut couple. Dan karena yang digunakan sistem bintang maka salah satu phase harus ditukar terlebih dahulu pada output kontaktor yaitu T1 kontaktor 1 dengan T2 kontaktor 2 dan T2 kontaktor 1 dengan T1 kontaktor 2, sementara T3 hanya di couple saja agar menghasilkan putaran motor dengan sistem forward reverse. 3.3.4 Perancangan Pengawatan Relay DPDT (Double Pole Double throw) Relay DBDT digunakan untuk mejalankan kontaktor yang diberi tegangan oleh opto coupler. Jadi saat relay di beri tegangan maka elektro magnet akan menarik medan magnet yang tadinya NC (normaly close) menjadi NO (normaly open). Seperti pada gambar dibawah ini
Gambar 3.8 kontruksi relay posisi Normally close Gambar 3.9 kontruksi relay normally open
Terdapat dua relay yang digunakan pada masing masing kontaktor,kaki 5 pada relay atau bisa disebut comand dihubungkan dengan input NC (Normally Close) pada masing masing kontaktor yang fungsinya untuk memicu kontaktor saat diberi tegangan. 3.3.5 Perancangan Rangkaian Driver Output Rangkaian ini berfungsi sebagai saklar pemicu yang mengeluarkan tegangan 12 VDC untuk menjalankan relay, dan rangkaian ini juga mendapatkan tegangan dari mikro kontrolel sebesar 5 VDC yang berfungsi untuk mengaktifkan ic optocoupler 4N35. Gambar 3.10 skema rangkaian driver optocoupler
3.3.6 Kontroler Kontroler yang digunakan ialah Arduino Mega 2560. Dipilihnya kontroler ini ialah karena mempunyai fitur-fitur yang lengkap yang memiliki 54 pin digital input/output (dimana 14 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 16 pin analog input, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik, dan tombol reset. Juga memiliki kecepatan yang baik yaitu satu siklus mesin untuk satu intruksi dengan kecepatan 16MHz, serta mudah diperoleh dipasaran. Gambar 3.11 Konfigurasi Arduino Microcontroller Mega 2560 Untuk dapat bekerja mikrokontroler ini perlu mendapat tegangan kerja sebesar 5 Volt dengan arus 40 ma dan ground serta clock, dengan clock yang digunakan pada perancangan ini sebesar 16 MHz. Input yang masuk pada mikrokontroler ini berupa tegangan sebesar 5 Volt dan juga dari perangkat lunak Arduino IDE yang sudah ter-install di PC atau Notebook. Keluaran dari mikrokontroler ini yang disambungkan ke optocoupler dan relay untuk mensuplay tegangan AC ke A1 kontaktor.
Tampilan Program Gambar 3.12 Tampilan Program Sementara listing program akan ada di lampiran. Jadi cara kerja program setelah dibuat listingnya akan muncul tampilan seperti berikut ini di buat melalui visual basic. Setelah memilih comport yang telah di berikan pada arduino lalu klik konek dan program akan bekerja sesua i dengan perintah yang telah di berikan. 3.3.4 Motor Servo 5 Volt Penggunaan motor servo lebih menguntungkan dan efisien, karena sudut, kecepatan dan arahnya bisa diatur. Juga memiliki torsi yang tinggi pula, yaitu 6,5 Kg. Masukan motor servo tersebut ialah dari data mikro Arduino dengan tegangan masukan 5 Volt.
Dengan bisa diatur sudut, kecepatan dan arah memungkinkan untuk menggerakan webcam secara perlahan sesuai dengan keinginan yang telah di program oleh mikrokontroler. 3.3.5 Penggunaan Software Time Viewer Software ini di gunakan untuk mengendalikan program pada satu personal komputer melalui internet yang terhubung pada personal komputer atau media lainnya misalnya Smartphone. Caranya dengan membuat id dari satu komputer untuk di sinkron kan dengan id lainnya pada media lainya. Setelah mensinkronkan kedua personal komputer maka komputer dapat dikendalikan oleh komputer lainnya.