I. PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Penggunaan motor yang semakin luas untuk keperluan tertentu semakin banyak dijumpai,terutama dibidang otomasi,masalah yang terkadang muncul adalah ketika alat yang menggunakan motor sebagai penggeraknya tidak dapat bekerja secara normal sesuai dengan spesifikasinya. Torsi maksimum akan terjadi pada saat sudut antara gaya dan jari-jari putar sebesar 90 derajat. Pada aplikasi yang menggunakan motor, suatu motor masih dapat berputar tergantung kepada besar beban yang diberikan, bila beban lebih besar dari torsi maksimum motor tersebut, maka motor tidak dapat berputar lagi,untuk mengatasi masalah tersebut pengukuran torsi maksimum suatu motor menjadi sangat penting. Untuk mengetahui sebuah motor masih bekerja secara normal atau tidak diperlukan pengukuran rpm saat motor tersebut bekerja. Pada saat motor bekerja secara normal,motor berputar pada rpm nominal,yaitu rpm yang tertulis di spesifikasinya dan besar arus yang digunakan oleh motor juga harus sesuai dengan besar arus input yang tertera pada spesifikasi. Bila motor diberi beban tambahan sedikit demi sedikit maka rpm motor akan turun, seiring dengan kenaikan torsi motor. Bila pada saat motor berputar pada rpm nominal dan dilakukan penambahan beban sampai pada batas tertentu tidak terjadi kenaikan arus input pada motor,hal ini berarti daya motor Pm=TxRPM masih mencukupi untuk memutar beban yang diberikan,daya motor yang tertera di spesifikasinya dalam berbagai satuan misalnya HP(horsepower),KW(kilo watt),w(watt) Besarnya beban sampai batas tertentu yang diberikan pada motor saat bekerja serta tidak merubah besar arus input merupakan batas kerja motor secara normal,dimana bila beban ditambah akan berakibat penurunan rpm dibawah rpm nominalnya Pada tahap awal perancangan suatu alat yang menggunakan motor sebagai penggeraknya biasanya sudah ditentukan batas kemampuan maksimal yang ingin dicapai, dalam hal tersebut dibutuhkan motor dengan kekuatan tertentu, dimana motor harus dapat xi
bekerja normal pada saat alat yang dirancang dijalankan, kesalahan perhitungan daya penggerak yang dibutuhkan dan beban maksimal akan menyebabkan motor tidak bergerak,panas,rusak dan alat yang dirancang tidak dapat dijalankan. Dipasaran biasanya tersedia motor yang sudah memiliki spesifikasi dari pembuatnya dan motor sembarang, dimana tidak ada spesifikasi tentang kemampuan motor tersebut. Spesifikasi dari suatu motor DC biasanya terdiri dari,besar arus yang digunakan,besar torsi,dan rpm nominal. Selain pengukuran untuk motor sembarang, pengukuran motor yang dilengkapi dengan spesifikasi juga dapat dilakuan untuk mengecek kebenaran spesifikasi motor tersebut,dimana hasil pengukuran seperti arus input motor(daya input),torsi yang dihasilkan pada rpm nominal,dan perubahan arus input bila diberi beban tambahan dapat diketahui,dan disesuaikan dengan spesifikasinya. 1.2.Tujuan Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk : 1. Merancang dan mengaplikasikan alat ukur torsi untuk motor DC. 2. Menggunakan alat hasil rancangan untuk menguji torsi motor apakah sesuai dengan spesifikasinya. 3. Dapat digunakan untuk menguji dan menganalisa torsi motor sembarang untuk mengetahui spesifikasinya. 4. Membantu menentukan kekuatan motor yang tepat, sesuai dengan yang dibutuhkan dalam perancangan aplikasi yang menggunakan motor sebagai penggerak. 1.3. Batasan Masalah 1. Motor yang diukur adalah motor dc(motor dengan daya kecil). 2. Metoda pengujian (pemberian beban pada motor) yang digunakan adalah dengan cara magnetic brake,dimana besar gesekan antara beban,poros dan motor dianggap nol. 3. Kemampuan mengukur torsi alat tergantung pada besar arus yang masuk ke kumparan (solenoid) dimana dalam perancangan ini dibatasi sampai dua Ampere. xii
1.4.Perumusan Masalah Untuk motor DC sembarang umumnya yang diketahui hanya tegangan kerjanya saja, faktor lain seperti bagaimana batas kerjanya, pada saat kapan terjadi kelebihan beban (overload), berapa besarnya arus yang digunakan, besar kecepatan pada saat ada dan tidak ada beban biasanya tidak diketahui, sehingga apakah motor tersebut sudah bekerja secara optimal atau belum juga tidak dapat diketahui. Spesifikasi sebuah motor dc terdiri dari: operating voltage(v),no load speed(rpm), max.mechanical power(w),resistansi total(ohm),konstanta torsi (mnm/a),stall current (A),stall torsi(mn-m),current limit(a) Untuk mengetahui karakteristik motor seperti diatas perlu dilakukan serangkaian pengujian. Motor yang diuji diberi beban yang besarnya dapat diubah-ubah,pengontrolan beban dilakukan dengan cara merubah besar arus input pada magnetic brake (solenoid) yang dirancang dengan menggunakan penguat transistor dan rangkaian resitor yang terhubung ke mikrokontroler melalui port DAC,dengan demikian daya output dari motor yang dapat diketahui. Sensor optocoupler dipasang untuk mendekteksi perubahan RPM motor yang diuji seiring dengan perubahan beban. Pada motor yang diukur, perubahan arus input diukur dengan amperemeter yang terhubung ke port ADC,sehingga dapat diketahui besar daya input dari motor tersebut (Pi) setiap saat tertentu. Nilai RPM motor untuk suatu saat tertentu didapat melalui sensor optocoupler, dengan demikian diperoleh daya output motor Po= xrpm. Efisiensi motor kemudian dihitung dengan η= x100%. Nilai input dari sensor maupun ADC yang diperoleh kemudian diolah oleh mikrokontrol dan hasilnya ditampilkan ke LCD display. 1.5.Metodologi Penyelesaian Masalah Metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah: 1. Studi literatur, dengan mempelajari literatur-literatur yang relevan dengan permasalahan seperti karakteristik motor dc,konsep elektromagnetik brake, konsep Torsi dan xiii
Daya,mikrokontrol dan interface, digital to analog converter (DAC),dan metode-metode lainnya. 2. Analisa dan perancangan alat, yaitu menganalisa besaran-besaran yang akan diukur oleh alat,menentukan komponen-komponen yang dibutuhkan,menetukan kemampuan batas maksimum pengukuran dari alat yang dirancang. 3. Pengimplementasian hasil rancangan secara hardware dan software serta melakukan evaluasi berupa pengujian dan pengkalibrasian alat untuk mengetahui tingkat ketelitian dari alat hasil rancangan. 4. Penyusunan laporan tugas akhir dan kesimpulan akhir yang didapat dari.hasil analisa. 1.6. Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan pembahasan, metodologi penyelesaian masalah dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Penjelasan tentang dasar teori yang akan digunakan dalam perancangan dan implementasi alat ukur torsi, meliputi cara kerja motor dc, elektromagnet,torsi dan daya dan pemrograman berbasis mikrokontrol. xiv
BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI Membahas tentang perancangan dan implementasi sistem, meliputi pemrograman pada mikrokontroler dan implementasi hardware menggunakan ATMEGA AVR BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM Menganalisa hasil perancangan dan implementasi yang diperoleh dari bab sebelumnya. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berisi kesimpulan akhir dan saran pengembangan xv