PERANCANGAN PENYEARAH JEMBATAN TERKONTROL

PENUH TIGA FASA DENGAN MOTOR DC

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

Arif Wibowo

201110130311061

JURUSAN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2015

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb. Puji syukur atas kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan kekuatan dan petunjuk serta

kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “PERANCANGAN

PENYEARAH JEMBATAN TERKONTROL PENUH TIGA FASA DENGAN MOTOR

DC”, dimana merupakan suatu persyaratan dalam menyelesaikan studi di jurusan teknik elektro

fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

Skripsi ini tidak akan terselesaikan dengan baik tanpa adanya bimbingan dan sumbangan

dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar

besarnya kepada :

1. Allah SWT, yang telah memberikan petunjuk, kekuatan dan kelancaran selama proses

pengerjaan tugas akhir ini.

2. Orang tua dan keluarga besar yang telah memberikan dukungan serta doa yang tiada henti-

hentinya.

3. Ibu Ir.Nur Alif M,.MT selaku ketua jurusan teknik elektro yang telah memberikan arahan

dalam proses kuliah dan proses tugas akhir.

4. Bapak Ir.Diding Suhardi,.MT selaku dosen wali Elekro B 2011 dan ketua laboratorium

elektro yang telah memberikan izin untuk menggunakan laboratorium elektro dalam proses

pengerjaan tugas akhir.

5. Bapak Ir.Nurhadi,.MT dan bapak Khusnul Hidayat,.ST selaku dosen pembimbing 1 dan 2

yang telah membimbing saya dalam pengerjaan tugas akhir ini sehingga saya dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

6. Dan Seluruh dosen di jurusan teknik elektro yang telah memberikan banyak ilmu kepada

saya selama proses perkuliahan di teknik elektro.

7. Serta seluruh teman-teman baik teman-teman di jurusan teknik elektro maupun yang lain

yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan dan

semangatnya.

Diharapkan skripsi ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak. Pada penulisan skripsi ini masih

jauh dari sempurna. Sehingga diharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak untuk membuat

skripsi ini jauh lebih baik lagi.

Malang, 17 Agustus 2015

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman Judul…………………………………………………………. i

Lembar Persetujuan……………………………………………………. ii

Lembar Pengesahan…………………………………………………… iii

Lembar Pernyataan Keaslian………………………………………….. iv

Abstract………………………………………………………………… v

Abstrak………………………………………………………………… vi

Kata Pengantar…………………………………………………………. vii

Daftar Isi……………………………………………………………….. ix

Daftar Gambar…………………………………………………………. xiii

Daftar Tabel……………………………………………………………. xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang………………………………………………….. 1

1.2 Tujuan…………………………………………………………… 2

1.3 Rumusan Masalah………………………………………………. 2

1.4 Batasan Masalah………………………………………………… 2

1.5 Metode Penulisan………………………………………………. 3

1.6 Sistematika Pembahasan……………………………………….. 3

BAB II DASAR TEORI

2.1 Motor DC………………………………………………………. 5

2.1.1 Rumus Dasar…………………………………………... 6

2.1.2 Pengaturan Kecepatan Motor DC……………………… 7

2.2 Thyristor……………………………………………………….. 8

2.3 Penyearah Jembatan Terkontrol Tiga Fasa……………………. 9

2.4 Pulse Width Modulation………………………………………. 13

2.5 Kontroler PID…………………………………………………… 14

2.5.1 Kontroler Proposional…………………………………… 15

2.5.2 Kontroler Proposional Integral………………………….. 15

2.5.3 Kontroler Proposional Derivative………………………. 16

2.6 Bahasa Pemrograman Matlab…………………………………… 16

2.6.1 Real Time Windows Target…………………………….. 17

2.6.2 xPC Target……………………………………………… 17

2.7 Rotary Encoder…………………………………………………. 18

2.8 Arduino Mega 2560…………………………………………….. 19

2.8.1 Spesifikasi Arduino Mega 2560………………………… 20

2.8.2 Arduino Mega 2560 Pin Mapping Table……………….. 21

BAB III PERANCANGAN ALAT

3.1 Prinsip Kerja Blok Diagram Sistem……………………………. 27

3.2 Perancangan Perangkat Lunak………………………………….. 27

3.2.1 Tujuan Perancangan Perangkat Lunak…………………. 28

3.2.2 Diagram Simulink……………………………………… 28

3.3 Perancangan simulasi Menggunakan Matlab Simulink………… 28

3.3.1 Perancangan Diagram Simulink Untuk Perangkat Keras 29

3.4 Perancangan Perangkat Keras…………………………………. 30

3.4.1 Pin Input/Output Arduino Mega 2560…………………. 30

3.4.2 Perancangan Penyearah Jembatan Terkontrol Penuh Tiga 31

3.4.3 Perancangan Driver Motor............................................... 32

3.4.4 Perancangan Sensor Kecepatan…………………………. 33

3.4.5 Perancangan Zero Crossing Detector……………………. 34

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN SIMULASI

4.1 Pengujian Pada Simulasi…………………………………………. 36

4.1.1 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 50 Rpm…... 36

4.1.2 Hasil Pengujian…………………………………………... 36

4.1.3 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 75 Rpm…… 37

4.1.4 Hasil Pengujian…………………………………………… 38

4.1.5 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 100 Rpm…. 39

4.1.6 Hasil Pengujian…………………………………………… 39

4.1.7 Pengujian Dengan Nilai Masukan Kecepatan 125 Rpm…. 40

4.1.8 Hasil Pengujian…………………………………………… 40

4.1.9 Analisa Hasil Pengujian………………………………….. 41

4.2 Pengujian Perangkat Lunak Dan Perangkat Keras……………….. 43

4.2.1 Tujuan Pengujian…………………………………………. 43

4.2.2 Cara Pengujian Port Pada Arduino Mega………………… 43

4.2.3 Hasil Pengujian…………………………………………… 44

4.3 Pengujian Rangkaian Zero Crossing Detector…………………… 45

4.3.1 Tujuan……………………………………………………. 45

4.3.2 Alat Yang Digunakan…………………………………….. 45

4.3.3 Langkah Pengujian……………………………………….. 45

4.3.4 Hasil Pengujian…………………………………………… 46

4.4 Pengujian Driver Motor, Motor DC, Dan Sensor Kecepatan…….. 47

4.4.1 Tujuan…………………………………………………….. 47

4.4.2 Alat Yang Digunakan…………………………………….. 48

4.4.3 Langkah Pengujian……………………………………….. 48

4.4.4 Hasil Pengujian…………………………………………… 49

4.5 Pengujian Perangkat Lunak Pemicu SCR………………………… 50

4.5.1 Tujuan…………………………………………………….. 50

4.5.2 Alat Yang Digunakan……………………………………… 50

4.5.3 Langkah Pengujian………………………………………… 50

4.5.4 Hasil Pengujian……………………………………………. 51

4.6 Pengujian Penyearah Jembatan Terkontrol Penuh Tiga Fasa Dengan Sistem Lup

Terbuka……………………………………………………….. 53

4.6.1 Tujuan…………………………………………………….. 53

4.6.2 Alat Yang Digunakan…………………………………….. 53

4.6.3 Langkah Pengujian……………………………………….. 53

4.6.4 Hasil Pengujian……………………………………………. 54

4.7 Analisa Hasil Pengujian Perangkat Keras………………………… 55

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan……………………………………………………….. 57

5.2 Saran……………………………………………………………… 58

Daftar Pustaka……………………………………………………………. 59

Lampiran

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Motor DC Sederhana…………………………………………… 6

Gambar 2.2 Posisi Kaki Thyristor…………………………………………… 8

Gambar 2.3 Rangkaian Thyristor Dan Karakteristik V-I……………………. 9

Gambar 2.4 Rangkaian Penyearah Terkontrol Tiga Fasa……………………. 11

Gambar 2.5 Bentuk Gelombang…………………………………………….. 12

Gambar 2.6 Gelombang Sinyal PWM………………………………………. 13

Gambar 2.7 Gambar Tegangan Rata-Rata Suatu PWM…………………….. 13

Gambar 2.8 Pembangkitan PWM…………………………………………… 14

Gambar 2.9 Piringan Rotari Encoder………………………………………… 18

Gambar 2.10 Rangkaian Sensor Rotari Encoder……………………………… 19

Gambar 2.11 Arduino Mega 2560…………………………………………….. 20

Gambar 3.1 Blok Diagram Perencanaan Penyearah Terkontrol Penuh Tiga Fasa Dengan Beban

Induktif…………………………………………. 26

Gambar 3.2 Rangkaian Simulasi Menggunakan Simulink………………….. 29

Gambar 3.3 Diagram Simulink Untuk Hardware……………………………. 30

Gambar 3.4 Pin Arduino Yang Digunakan…………………………………. 31

Gambar 3.5 Rangkaian Penyearah Terkontrol Tiga Fasa……………………. 32

Gambar 3.6 Rangkaian Driver Motor……………………………………….. 32

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Kecepatan………………………………….. 33

Gambar 3.8 Rangkaian Zero Crossing Detector……………………………. 34

Gambar 4.1 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan

Kecepatan 50 Rpm…………………………….. 37

Gambar 4.2 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan

Kecepatan 75 Rpm…………………………….. 38

Gambar 4.3 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan

Kecepatan 100 Rpm…………………………….. 39

Gambar 4.4 Respon Kecepatan, Arus Jangkar, Dan Torsi Pada Simulasi Dengan Nilai Masukan

Kecepatan 125 Rpm…………………………….. 40

Gambar 4.5 Diagram Pengujian Port Arduino……………………………….. 43

Gambar 4.6 Merubah Mode Simulink Menjadi Mode External……………... 44

Gambar 4.7 Pemilihan Target Hardware…………………………………….. 44

Gambar 4.8 Diagram Blok Pengujian Zero Crossing Detector……………… 46

Gambar 4.9 Diagram Simulink Pengujian Zero Crossing Detector…………. 46

Gambar 4.10 Respon Keluaran Zero Crossing Detector Pada Fasa R, S, T…. 47

Gambar 4.11 Diagram Blok Pengujian Driver Motor, Motor DC, Dan Sensor

Kecepatan………………………………………………………. 48

Gambar 4.12 Diagram Simulink Pengujian Driver Motor Dan Sensor Kecepatan 49

Gambar 4.13 Respon Sinyal Keluaran Sensor Kecepatan…………………….. 49

Gambar 4.14 Blok Diagram Pengujian Perangkat Lunak Pemicuan SCR……. 50

Gambar 4.15 Diagram Simulink Pemicuan SCR……………………………… 51

Gambar 4.16 Hasil Respon Keluaran Pemicuan SCR…………………………. 52

Gambar 4.17 Blok Diagram Pengujian Penyearah Tiga Fasa Dengan Sistem Lup

Terbuka…………………………………………………………. 53

Gambar 4.18 Diagram Simulink Untuk Pemicuan SCR Dengan Sitem Lup

Terbuka…………………………………………………………. 54

Gambar 4.19 Respon Tegangan Keluaran Penyearah Jembatan Terkontrol Tiga Fasa Dengan

Sistem Lup Terbuka…………………………………… 55

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Mapping Arduino Mega 2560………………………….. 21

Tabel 3.1 Urutan Konduksi SCR………………………………………… 32

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Keseluruhan…………………………………. 41

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Port Arduino…………………………………. 45

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran Sensor Kecepatan……. 50

DAFTAR PUSTAKA

Diktat Elektronika Daya

Ir.Sulasno, Teknik Tenaga Listrik, Penerbit Satya wacana, Semarang.

Bagus Setiawan, Makalah Seminar Tugas Ahir, Analisis Penyearah Jembatan Terkontrol Penuh

Satu Fasa Dengan Beban Induktif. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang.

Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,

1995.

Ali, muhammad. Pembelajaran Perancangan Sistem Kontrol PID Dengan Software Mathlab.

Dosen Jurusan Pendidikan Teknik Elektro Fakultas Teknik. Universitas Negri Yogyakarta.

Ekawati, Estiyanti.2006. Simulator Untuk Pengajaran Sistem Kontrol. Center For Instrumentation

Technology and Automation ITB.

Hakim, Ermanu Azizul. 2010. Sistem Kontrol. UMM Press. Malang

Jurnal Slamet, M.B,.FT UI 2009

Ogata, Katsuhiko : Teknik Kontrol Automatik-Terjemahan: Ir.Edi Laksono, Erlangga, Jakarta,

1991

http://www.elektroindonesia.com/elektro/tutor12.html

elektronika-dasar.web.id

sekilas rotary encoder, Arwindra Rizqiawan (Sekilas Rotary Encoder _ Konversi

ITB.htm)http://konversi.wordpress.com

Skripsi Muhammad Nafan, Aplikasi MF624 Pengontrolan RC Servo Berbasis Matlab

staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/dcmotorpaperandaqa.pdf

http://www.mathwork.com

http://depokinstruments.com/?s=DI-REV1

http://www.academia.edu/6212921/Topik_10_Motor_DC_PWM diakses pada :11 januari 2015

http://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?example=MotorSpeed&section=SimulinkModeli

ng diakses pada : 11 januari 2015

http://hades.mech.northwestern.edu diakses pada : 22 januari 2015

http://rade.stikom-bali.ac.id/id/2014/07/memprogram-arduino-menggunakan-matlab-

simulink.html diakses pada :12 february 2015

http://arduino.cc/en/Hacking/PinMapping2560 diakses pada : 16 february 2015

http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/528/jbptunikompp-gdl-syamsulsya-26361-3-unikom_s-i.pdf

diakses pada :17 february 2015

http://www.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/synchronized6pulsegenerator.html?

searchHighlight=6-pulse%20block diakses pada :13 maret 2015