DESAIN MOTOR LINIER INDUKSI 4 FASA BERBASIS PIC 18F4550 TUGAS AKHIR Oleh : DELI RILANDI 09.50.0018 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2014 i
PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir dengan judul DesainMotor Linier Induksi 4 Fasa Berbasis PIC 18F4550 diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal... Juli 2014. Menyetujui, Semarang,... juli 2014 Kepala Progdi Teknik Elektro Pembimbing Dr.Florentinus Budi Setiawan,MT Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1994.050 058.1.1992.110 ii
ABSTRAK Didalam dunia industry motor telah berkembangan dengan pesat, dengan semakin berkembanganya motor, akan mempermudahkan kinerja perindustrian seperti motor induksi yang telah banyak digunakan karena sangat membantu perindustrian, motor induksi pada prinsipnya adalah mesin yang mengubah energy listrik menjadi energy mekanik, tidak hanya motor induksi atau rotasi, motor linier juga berperan didalam dunia industry seperti penggunaan konveyor. Pada laporan ini dikaji suatu motor linier induksi yang translasi atau disusun sejajar sehingga membentuk sepertilintasan,dan diatasnya diberi suatu logam atau lempengan. Pergerakan yang dilakukan mover sehingga membentuk atau bergerak menjadi 4 fasa dihasilkan dari penyamplingan yang bergeser 90 0 yang dimana hasil penyamplingan ini yang akan dibaca oleh mikrokontroler, mikrokontroler yang digunakan adalah PIC 18F4550, Kata kunci : Motor linier induksi, PIC 18F 4550 iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan segala rahmat dan anugerah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta laporan Tugas Akhir yang berjudul DESAINMOTOR LINIER INDUKSI 4 FASA BERBASIS PIC 18F4550 yang menjadi tugas studi penulis sebagai mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata. Pembuatan Tugas Akhir dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini tak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, ST.MT. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah memfasilitasi laboratoruim dan perlengkapannya. 2. Bapak Dr. Slamet Riyadi; selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing saya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini dan yang juga memberikan saran, kritik, dan semangat pada saya. 3. Bapak Vincent, yang telah memberikan banyak bantuan, dukungan, dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 4. Seluruh Dosen dan Karyawan Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah banyak membantu memberikan fasilitas sehingga pengerjaan Tugas Akhir ini dapat berjalan lancar. 5. Keluarga yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil. iv
6. Teman temanku elektro : Ram,Catur, Arifin,Lukas, Agung, Adi, Mocos, Bandar, Silvanus, dan seluruh rekan yang lain, terimakasih untuk doa dan dukungannya. 7. Pihak-pihak lain yang telah banyak membantu dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini, yang pada kesempatan ini tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, maka penulis sangat mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal hal yang kurang berkenan dalam penulisan laporan ini. Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di lingkungan kampus Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Semarang, Juli 2014 Penulis v
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL...xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Pembatasan Masalah... 2 1.4 Tujuan dan Manfaat... 2 1.5 Metodologi Penelitian... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 5 2.1 Pendahuluan... 5 2.2 Motor Induksi... 5 2.2.1 Prinsip Kerja Motor Induksi... 7 2.2.2. Sumber 3 Fasa... 9 2.2.3. Sumber 2 Fasa atau 1 Fasa... 10 2.2.3. Ekivalen Motor Induksi.... 11 vi
2.3 Elektronika Daya....... 12 2.3.1 Mosfet... 12 2.3.2 Mikrokontroler PIC 18F4550... 15 2.3.3 Buffer...... 17 2.4 Motor Linier Induksi... 18 2.4.1 Medan Magnet... 19 2.4.2 Fluks Magnet... 19 2.4.3 Induksi Elektromagnetik... 20 2.4.4 GGL...... 21 2.4.5 Gaya Lorentz.... 23 2.4.6 Gaya Gesek...... 24 2.4.7 GLBB... 25 BAB III PERANCANGAN MOTOR LINIER INDUKSI 4 FASA..... 26 3.1 Pendahuluan.... 26 3.2 Perancangan pergerakan step maju...... 28 3.3 Perancangan pergerakan step mundur. 30 3.4 Elektromagnet..... 32 3.5 Parameter dan Kontruksi Motor Linier Induksi... 33 3.5.1 Kontruksi Motor linier Induksi... 33 3.6 Flow Chat pemrograman... 35 3.7 Pemprograman pada mikro PIC 18F4550... 35 vii
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA... 39 4.1 Pendahuluan... 39 4.2 Cara Kerja Motor Linier Induksi Terkondisi 4 Fasa... 39 4.3.1 Step Maju... 39 4.3.2 Step Mundur... 42 4.3 ANALISA... 44 4.4.1 Analisa mover.... 44 4.4.2 Analisa delay..... 45 4.4.3 Hasil Pengukuran Osiloscop.... 47 4.4 Catu Daya... 49 4.5 Realisasi Mikrokontroler PIC 18F4550... 49 4.6 Realisasi Buffer... 50 4.7 Realisasi block sistem... 51 4.8 Realisasi alat keseluruhan... 51 4.9 Pembahasan... 53 BAB V PENUTUP... 56 5.1 Kesimpulan... 56 5.2 Saran... 57 DAFTAR PUSTAKA... 58 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 bentuk sederhana slot pada motor induksi... 6 Gambar 2.2 Motor induksi sederhana motor induksi dengan satu kumparan.. 7 Gambar 2.3 Motor Induksi 3 fasa dengan 2 kutub stator... 10 Gambar 2.4 Fluks yang terjadi pada motor induksi 3 fasa... 10 Gambar 2.5 Perputaran medan ganda pada motor induksi 1 fasa... 11 Gambar 2.6 Ekivalen Motor Induksi... 11 Gambar 2.7IRFP 460... 12 Gambar 2.8Mosfet tipe deplesi kanal n... 14 Gambar 2.9Mosfet tipe deplesi kanal p... 14 Gambar 2.10Mosfet tipe enchancement kanal n... 15 Gambar 2.11 Mosfet tipe enchancement kanal p... 15 Gambar 2.12Konfigurasi PIC 18F4550... 17 Gambar 2.13DM74LS14N... 18 Gambar 2.14 Stator dan rotor motor linier induksi... 18 Gambar 2.15Ekivalen Motor linier induksi... 38 Gambar 2.16 Gaya gaya listrik... 21 Gambar 2.17Induksi magnetik... 22 Gambar 2.18Gaya gesek pada mover... 25 Gambar 3.1 Konstruksi Motor Linier Induksi... 27 Gambar 3.2Rangkaian block system... 27 Gambar 3.3Timing diagram pulsa penyalaan maju... 28 ix
Gambar 3.4Step magnetisasi metode maju... 29 Gambar 3.5Timing diagram pulsa penyalaan mundur... 30 Gambar 3.6Step magnetisasi metode mundur... 31 Gambar 3.7Perancangan elektromagnet.. 32 Gambar 3.8Motor linier induksi tampak atas.... 33 Gambar 3.9Kontruksi stator Motor Linier Induksi... 34 Gambar 3.10Kontruksi rotor motor linier induksi... 34 Gambar 3.11Flow chat pemprograman.... 35 Gambar 3.12(a) Sinyal Maju (b) Sinyal Mundur 36 Gambar 4.1 Posisi Awal Mover... 40 Gambar 4.2Step 1 Mover berada di R1... 40 Gambar 4.3Step 2 Mover berada di S1 40 Gambar 4.4Step 3 Mover berada di T1 41 Gambar 4.5Step 4 Mover berada di U1... 41 Gambar 4.6Kondisi moverawal sebelum mundur... 42 Gambar 4.7Step 1 Mover mundur berada di U2... 42 Gambar 4.8Step 2 Mover mundur berada di T2... 42 Gambar 4.9Step 3 Mover mundur berada pada S2.. 43 Gambar 4.10Step 4 Mover mundur berada pada R2. 43 Gambar 4.11(a) Induksi pada mover...... 44 Gambar 4.12 Mover dan stator....... 45 Gambar 4.13(a) Pengujian sinyal pada osiloscop maju... 47 Gambar 4.14(a) Pengujian sinyal pada osiloscop mundur.. 48 x
Gambar 4.15(a) Catu daya 5 volt (b) Suplly DC..... 49 Gambar 4.16 PIC 18F4550... 50 Gambar 4.17 Realisasi daya buffer.. 50 Gambar 4.18 Realisasi rangkaian kontrol dan daya... 51 Gambar 4.19 Realisasi motor linier induksi... 51 Gambar 4.20 Realisasi motor linier induksi.. 52 xi
DAFTAR TABEL 3.1 Tabel Data parameter motor linier induksi 33 3.2Tabel Sinyal penyamplingan. 37 xii