Post on 12-Mar-2023
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
ALAT PENGHEMAT ENERGI PADA MOTOR KAPASITOR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Disusun Oleh:
SUBHAN FAJRI
NIM. 0510630098
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2009
I. JUDUL
Perancangan dan Pembuatan Alat Penghemat Energi pada Motor
Kapasitor
II. LATAR BELAKANG
Motor induksi merupakan jenis motor yang paling banyak
digunakan baik dalam industri maupun dalam rumah tangga. Namun
motor ini tidak selalu bekerja pada beban penuh, misalkan di
industri yang bebannya selalu berubah. Hal ini akan
memperburuk kinerja dari motor induksi itu sendiri, salah
satunya adalah turunnya faktor daya dan efisiensi motor
induksi tersebut.
Namun disamping dari kekurangan motor induksi tersebut, masih
bisa diambil manfaatnya yaitu bisa dilakukan penghematan
energi dengan mengatur besarnya tegangan masukannya yang
sesuai dengan besarnya beban yang nantinya juga akan
berpengaruh terhadap besarnya faktor daya dari motor induksi
itu sendiri.
Dengan latar belakang tersebut dan diiringi oleh kemajuan
dibidang elektronika daya dan mikrokontroler maka motor
induksi dapat diatur besar tegangan masukannya dengan
pengaturan sudut penyalaan triac yang diatur secara otomatis
melalui mikrokontroller, sehingga motor bisa mendapat tegangan
sesuai dengan kebutuhan beban dan penghematan energi dapat
tercapai.
III. RUMUSAN MASALAH
Sesuai dengan latar belakang yang ada, perencanaan ini
ditekankan pada :
1. Bagaimana hubungan antara perubahan beban dengan kebutuhan
tegangan masukan pada motor induksi.
2. Apakah dengan pengurangan tegangan masukan motor induksi
saat bebannya berkurang bisa dilakukan penghematan energi.
3. Bagaimana merancang alat yang dapat menghemat energi pada
motor kapasitor yang berbeban rendah menggunakan pengaturan
sudut penyalaan TRIAC yang dikontrol dengan mikrokontroller.
IV. RUANG LINGKUP
Mengacu pada permasalahan yang ada maka pada tugas akhir ini
dibatasi pada:
1. Perancangan dan pembuatan alat penghemat energi ini
dikhususkan untuk motor kapasitor.
2. Beban yang digunakan untuk pengujian adalah berupa breaker
yang ada di laboratorium elektronika daya.
3. Parameter keberhasilan alat adalah :
a. Mikrokontroller bisa mengatur sudut penyalaan triac
b. Bisa mengatur tegangan masukan motor secara otomatis saat
beban berubah.
V. TUJUAN
Skripsi ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat
penghemat energi motor induksi dengan mengatur besarnya
tegangan masukan motor dengan pengaturan sudut penyalaan triac
secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroler.
VI. TINJAUAN PUSTAKA
Dengan kemajuan dibidang elektronika daya dan mikrokontroler
maka motor induksi dapat diatur besarnya tegangan masukannya
sesuai dengan besarnya beban. Cara yang bisa dilakukan adalah
dengan mengatur besarnya sudut penyalaan TRIAC yang akan
dikontrol secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroller,
sehingga motor dapat mendapat tegangan sesuai dengan kebutuhan
beban.
Untuk memudahkan dalam memahami cara kerja sistem maupun
dasar-dasar perancangan alat ini, maka dibutuhkan penjelasan
dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam penulisan
proposal skripsi ini. Berikut ini merupakan penjelasan dari
teori-teori penunjang yang digunakan dalam perancangan.
6.1 Motor kapasitor
Motor kapasitor ini menggunakan kapasitor pada saat startnya
yang dipasang secara seri terhadap kumparan bantu. Motor
kapasitor ini umumnya digunakan pada kipas angin, kompresor
pada kulkas (lemari es), motor pompa air, dan sebagainya. Pada
lemari es umumnya memakai rele sebagai saklar sentrifugalnya.
Berdasarkan penggunaan kapasitor pada motor kapasitor, maka
motor kapasitor ini dapat dibagi dalam hal sebagai berikut di
bawah ini.
1. Motor kapasitor start (capacitor start motor)
Pada motor kapasitor, pergeseran fase antara arus kumparan
utama (Iu) dan arus kumparan bantu (Ib) didapatkan dengan
memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri terhadap kumparan
bantunya seperti yang diperlihatkan pada gambar 1
Gambar 1 Bagan rangkaian motor kapasitor dan diagram vektor Iu
dan Ib
Kapasitor yang digunakan pada umumnya adalah kapasior
elektrolik yang pemasangannya tidak permanen pada motor
(sebagai bagian yang dapat dipisahkan). Kapasitor start
direncanakan khususnya untuk waktu pemakaian yang singkat,
sekitar 3 detik, dan tiap jam hanya 20 kali pemakaian. Bila
saat start dan setelah putaran motor mencapai 75% dari
kecepatan penuh, saklar sentrifugal (CS) otomatis akan terbuka
untuk memutuskan kapasitor dari rangkaian, sehingga yang
tinggal selanjutnya hanya kumparan utama saja.. Pada
sebahagian motor ini ada yang menggunaan rele sebagai saklar
sentifugalnya. Ada 2 bentuk pemasangan rele yang biasa
digunakan yaitu penggunaan rele arus dan rele tegangan seperti
yang diperlihatkan pada gambar 2 dan gambar 3.
Gambar 2 Bentuk penggunaan rele arus dalam rangkaian
Arus start yang dihasilkan pada gambar 2 cukup besar sehingga
medan magnet yang dihasilkan oleh rele sanggup untuk menarik
kontak NO (normally open) menjadi menutup (berhubungan),
setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatan
nominalnya, maka arus motor sudah turun menjadi kecil kontak
NO yang terhubung tadi terlepas kembali karena medan magnet
yang dihasilkan tidak sanggup untuk menarik kontak NO sehingga
kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian.
Gambar 3 Bentuk penggunaan rele tegangan dalam rangkaian
Tegangan awal saat start yang dihasilkan pada rele gambar 3
masih kecil sehingga medan magnet yang dihasilkan oleh rele
tidak sanggup untuk menarik kontak NC (normally close) menjadi
terbuka (memisah), setelah motor berjalan dan mencapai
kecepatan 75% kecepatan nominalnya, maka tegangan pada rele
sudah naik menjadi normal sehingga kontak NC yang terlepas
tadi terhubung karena medan magnet yang dihasilkan rele
sanggup untuk menarik kontak NC menjadi terbuka sehingga
kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian.
Disamping itu, penggunaan kapasitor start pada motor kapasitor
dapat divariasikan misalnya dengan tegangan tegangan ganda
seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.
Gambar 4 Motor kapasitor start tegangan ganda, putaran satu
arah.
Untuk penggunaan tegangan rendah pada gambar 4, kumparan utama
I dan kumparan utama II diparalel dengan cara terminal 1
dikopel dengan 3, terminal 2 dikopel dengan 4, kemudian
terminal 1 dan 2 diberikan untuk sumber tegangan. Untuk
tegangan tingginya, kumparan utama I dan kumparan utama II
dihubungkan secara seri, kemudian terminal 1 dikopel dengan 4
dan terminal 3 dan 2 untuk sumber tegangan.
Motor kapasitor start yang sederhana juga dapat diperlengkapi
dengan pengaturan kecepatan dan pembalik arah putaran seperti
yang diperlihatkan pada contoh berikut di bawah ini.
a. Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan arah putaran
yang dapat dibalik (three leads reversible capacitor start
motor) diperlihatkan pada gambar 5.
Gambar 5 Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan pembalik
arah putaran
b. Motor kapasitor start 2 kecepatan seperti yang
diperlihatkan pada gambar 6.
Gambar 6 Motor kapasitor start 2 kecepatan.
Bila saklar diatur pada posisi low pada gambar 3.20, motor
berputar lambat, sedangkan bila saklar diatur pada posisi
high, motor berputar lebih cepat, karena kumparan cepat (high
run) mempunyai jumlah kutub sedikit sedangkan kumparan lambat
(low run) mempunyai jumlah kutub yang lebih banyak.
c. Motor kapasitor start dengan 2 kumparan dan menggunakan 2
buah kapasitor seperti yang diperlihatkan pada gambar 7.
-
Gambar 7 Motor kapasitor start dengan 2 kecepatan dan
menggunakan 2 buah kapasitor.
2. Motor kapasitor start dan jalan (capacitor start-capacitor
run motor).
Pada dasarnya motor ini sama dengan capasitor start motor,
hanya saja pada motor jenis ini kumparan bantunya mempunyai 2
macam kapasitor dan salah satu kapasitornya selalu dihubungkan
dengan sumber tegangan (tanpa saklar otomatis). Motor ini
menggunakan nilai kapasitansi yang berbeda untuk kondisi start
dan jalan. Dalam susunan pensaklaran yang biasa, kapasitor
start yang seri dengan saklar start dihubungkan secara paralel
dengan kapasitor jalan dan kapasitor yang diparalelkan itu
diserikan dengan kumparan bantu.
Penggunaan kapasitor start dan jalan yang terpisah
memungkinkan perancangan motor memilih ukuran optimum masing-
masing, yang menghasilkan kopel start yang sangat baik dan
prestasi jalan yang baik. Tipe kapasitor yang digunakan pada
motor kapasitor ini adalah tipe elektrolit dan tipe berisi
minyak. Rancangan motor ini biasanya hanya digunakan untuk
penggunaan motor satu fasa yang lebih besar dimana khususnya
diperlukan untuk kopel start yang tinggi. Keuntungan dari
motor jenis ini adalah :
1. Mempertinggi kemampuan motor dari beban lebih.
2. (faktor daya).jMemperbesar cos
3. Memperbesar torsi start,
4. Motor bekerja lebih baik (putaran motor halus).
Motor jenis ini bekerja dengan menggunakan kapasitor dengan
nilai yang tinggi (besar) pada saat startnya, dan setelah
rotor berputar mencapai kecepatan 75% dari kecepatan
nominalnya, maka kapasitor startnya dilepas dan selanjutnya
motor bekerja dengan menggunakan kapasitor jalan dengan nilai
kapasitor yang lebih rendah (kapasitas kecil) agar motor dapat
bekerja dengan lebih baik. Bentuk gambaran motor jenis ini
diperlihatkan pada gambar 8. Pertukaran harga kapasitor dapat
dicapai dengan dua cara sebagai berikut.
a) Dengan menggunakan dua kapasitor yang dihubungkan secara
paralel pada rangkaian bantu, kemudian setelah saklar otomatis
bekerja maka hanya sebuah kapasitor yang terhubung secara seri
dengan kumparan bantu (gambar 8a)
b) Dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang secara
paralel dengan ototransformator step up (gambar 8b).
a) b)
Gambar 8 Cara mendapatkan pertukaran harga kapasitor
3. Motor kapasitor jalan (capacitor run motor).
Motor ini mempunyai kumparan bantu yang disambung secara seri
dengan sebuah kapasitor yang terpasang secara permanen pada
rangkaian motor. Kapasitor ini selalu berada dalam rangkaian
motor, baik pada waktu start maupun jalan, sehingga motor ini
tidak memerlukan saklar otomatis. Oleh karena kapasitor yang
digunakan tersebut selalu dipakai baik pada waktu start maupun
pada waktu jalan maka harus digunakan kapasitor yang memenuhi
syarat tersebut yaitu kapasitor yang berjenis kondensator
minyak, atau kondensator kertas minyak. Pada umumnya kapasitor
yang F, bentuk hubungannya padamdigunakan berkisar antara 2
sampai 20 rangkaian motor diperlihatkan pada gambar 9 dengan
jenis dua arah putaran.
Gambar 9 Motor kapasitor jalan yang bekerja dengan 2 arah
putaran (maju dan mudur) dengan kumparan utama sama dengan
kumparan bantu.
Pada gambar 9, waktu putaran kanan, kumparan A diseri dengan
kapasitor dan kumparan B bertindak sebagai kumparan utama,
sedangkan pada waktu putaran kiri, kumparan B diseri dengan
kapasitor dan berfungsi sebagai kumparan bantu, sehingga
kumparan A sekarang berfungsi sebagai kumparan utama.
Selanjutnya pada gambar 10 diperlihatkan contoh penerapan
motor kapasitor jalan yang dapat diatur kecepatannya yang
biasa diterapkan pada kipas angin.
Gambar 10 Motor kapasitor jalan (permanen) dengan 2 kecepatan.
6.2 TRIAC
Triac dapat bersifat konduktif dalam dua arah dan biasa
digunakan untuk pengendali fasa ac. Hal ini dapat dianggap
sebagai dua buah SCR yang tersambung antipararel dengan
koneksi gerbang seperti gambar 11.
Gambar11. Simbol TRIAC dan Ekivalensi
Kerena TRIAC merupakan komponen bidirectional, terminalnya
tidak dapat ditentukan sebagai anoda/katode. Jika terminal MT2
positif terhadap MT1. TRIAC dapat dimatikan dengan memberikan
sinyal gerbang positif antara gerbang G dan MT1. Jika terminal
MT2 negatif terhadap MT1, maka TRIAC dapat dihidupkan dengan
memberikan sinyal pulsa negatif antara gerbang dan terminal
MT1. Tidak perlu untuk memiliki kedua sinyal gerbang positif
dan negatif dan TRIAC dapat dihidupkan baik oleh sinyalgerbang
positif maupun negatif. Dalam prakteknya sensitivitas
berfariasi antara satu kuadran dengan kuadran lain, dan TRIAC
biasanya beroperasi dikuadran I atau kuadran III.
6.4 Pengatur Tegangan Arus Bolak Balik Satu Fasa
Teknik pengontrolan fasa memberikan kemudahan dalam sistem
pengendalian AC. Pengendali tegangan saluran AC digunakan
untuk mengubah-ubah harga rms tegangan AC yang dicatukan ke
beban dengan menggunakan Thyristor sebagai sakelar.
Penggunaan alat ini antara lain, meliputi:
– Kontrol penerangan
– Kontrol alat-alat pemanas
– Kontrol kecepatan motor induksi
Rangkaian pengendalian dapat dilakukan dengan menggunakan dua-
Thyristor yang dirangkai antiparalel lihat Gambar 13 (a) atau
menggunakan Triac lihat Gambar 13 (b).
a). Thrystor Anti Paralel
b). TRIAC
Gambar 13 : Bentuk dasar pengendali tegangan AC
Penggunaan dua Thyristor antiparalel memberikan pendalian
tegangan AC secara simetris pada kedua setengah gelombang
pertama dan setengah gelombang berikutnya. Penggunaan Triac
merupakan cara yang paling simpel, efisien, dan handal. Triac
merupakan komponen dua-arah sehingga untuk mengendalikan
tegangan AC pada kedua setengah gelombang cukup dengan satu
pulsa trigger. Barangkali inilah yang membuat rangkaian
pengendalian jenis ini sangat popular di masyarakat.
Keterbatasannya terletak pada kapasitasnya yang masih terbatas
dibandingkan bila menggunakan Thyristor. Dari Gambar 13 jika
tegangan sinusoidal dimasukkan pada rangkaian seperti pada
gambar, maka pada setengah gelombang pertama Thyristor Q1
mendapat bias maju, dan Q2 dalam keadaan sebaliknya. Kemudian
pada setengah gelombang berikutnya, Q2 mendapat bias maju,
sedangkan Q1 bias mundur. Agar rangkaian dapat bekerja, ketika
pada setengah gelombang pertama Q1 harus diberi sinyal
penyalaan pada gatenya dengan sudut penyalaan, misalnya α.
Seketika itu Q1 akan konduksi. Q1 akan tetap konduksi sampai
terjadi perubahan arah (komutasi), yaitu tegangan menuju nol
dan negatif. Setelah itu, pada setengah periode berikutnya, Q2
diberi trigger dengan sudut yang sama, proses yang terjadi
sama persis dengan yang pertama. Dengan demikian bentuk
gelombang keluaran seperti yang ditunjukkan pada gambar.
6.5 Trafo (Transformator)
Kata “Transformator” berasal dari kata “Transformasi” yang
berarti “Perubahan”. Transformator atau biasa disingkat dengan
kata Trafo adalah suatu peralatan listrik yang tidak berputar
tetapi meneruskan tenaga listrik dari satu rangkaian ke
rangkaian lain dengan frekuensi yang sama dan tegangan yang
berubah melalui rangkaian magnetik (sirkuit magnetik). Gambar
14 menunjukkan skema konversi energi trafo.
Energi Listrik Energi Listrik
Trafo
Gambar 14. Skema Konversi Energi Trafo
Trafo pada sistem tenaga listrik disebut Trafo Tenaga. Trafo
tenaga dibedakan menjadi 2 macam, yaitu :
1. Step up transformer atau trafo penaik tegangan
Berfungsi untuk menaikkan tegangan pusat pembangkit menjadi
tegangan tinggi untuk ditransmisikan.
2. Step down transformer atau trafo penurun tegangan
Berfungsi untuk menurunkan tegangan saluran transmisi ke
tegangan yang lebih rendah
Disamping dikenal pula transformasi distribusi untuk merubah
tegangan distribusi primer ke tegangan distribusi sekunder
untuk didistribusikan ke konsumen.
Transformator dapat digunakan sebagai berikut :
• Untuk menyesuaikan tegangan setempat dengan tegangan pada
peralatan listrik
• Untuk melakukan pengukuran dari besaran listrik. Trafo yang
dipergunakan untuk mengadakan pengukuran besaran listrik
disebut trafo instrumen atau trafo pengukuran. Trafo instrumen
dibedakan menjadi dua, yaitu : trafo tegangan digunakan untuk
voltmeter, trafo arus digunakan untuk amperemeter.
• Dalam bidang elektronika, trafo digunakan : sebagai
gandengan impedansi antara sumber dan beban, untuk memindahkan
satu rangkaian dari rangkaian yang lain, untuk menghambat arus
searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara
rangkaian.
6.5 Mikrokontroler ATMEGA8
Mikrokontroler ATMEGA8 yang diproduksi oleh ATMEL Company
Amerika Serikat merupakan salah satu anggota keluarga dari
jenis AVR (AIF-Egil Bogen, Vegard Wollan, RISC
microcontroller). IC jenis ini berorientasi pada kontrol 8 bit
yang dapat diprogram ulang dengan daya rendah. Mikrokontroler
ini dalam satu siklus waktu mampu mengeksekusi instruksi
hingga mencapai 1 MIPS (million instruction per secon) per
MHz. Mikrokontroler ATMEGA8 mempunyai karakteristik utama
sebagai berikut:
Ø Mikrokontroler 8 bit dengan performansi tinggi dan daya
rendah
Ø Nonvolatile memori program dan data
Ø Sistem self-programable flash 8 Kbyte
Ø EEPROM sebesar 512 byte, dan 1Kbyte SRAM internal
Ø 23 saluran I/O dan 32 general purpose register.
Ø Dua timer/counter 8 bit dengan prescaller terpisah, satu
mode pembanding (compare mode)
Ø Satu buah timer/counter 16 bit dengan prescaller terpisah,
mode pembanding dan perekam (capture)
Ø Internal dan eksternal interupt.
Ø WDT (Watch Dog Timer) dengan oscilator internal
Ø RTC dengan oscillator terpisah
Ø Tiga buah pin PWM
Ø Enam buah pin ADC dengan ketepatan sebesar 10 bit
Ø USART (Universal Syncronous and Asyncronous Receiver
Transmitter)
Konfigurasi pin mikrokontroler ATMEGA8 dapat dilihat dalam
Gambar 15.
Gambar 15 Konfigurasi pin ATMEGA8
Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006
6.5.1 Struktur dan Operasi Port
Mikrokontroler ATMEGA8 ini mempunyai 3 buah port, dua buah
port memiliki 8 buah jalur I/O dan sebuah port dengan 7 jalur
I/O. Beberapa karakteristik port mikrokontroler ATMEGA8
dijelaskan secara singkat berikut ini:
Ø Unit I/O dapat dialamati perjalur atau per port.
Ø Setiap jalur I/O memiliki buffer, penahan (latch), kemudi
input dan kemudi output.
Ø Setiap jalur I/O terdapat register pengatur apakah dijadikan
input atau dijadikan output.
Ø Port B adalah I/O bi-directional 8 bit dengan resistor pull-
up internal. Sebagai masukan, pin port B yang diberi pull-low
secara eksternal akan mengalirkan arus bila resistor pull-up
diaktifkan. Port B juga memiliki fungsi khusus, seperti yang
terlihat dalam tabel 1 berikut:
Tabel 1. Fungsi khusus Port B
Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006
Ø Port C adalah I/O bi-directional 7 bit dengan resistor
pull-up internal. Sebagai masukan, pin port C yang diberi
pull-low secara eksternal akan mengalirkan arus bila
resistor pull-up diaktifkan. Port C juga memiliki fungsi
khusus, seperti yang terlihat dalam tabel 2 berikut:
Tabel 2. Fungsi khusus Port C
Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006
Ø Port D adalah I/O bi-directional 8 bit dengan resistor pull-
up internal. Sebagai masukan, pin port D yang diberi pull-low
secara eksternal akan mengalirkan arus bila resistor pull-up
diaktifkan. Port D juga memiliki fungsi khusus, seperti yang
terlihat dalam tabel 3 berikut:
Tabel 3. Fungsi khusus Port D
Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006
6.5.2 Sistem interupt
Mikrokontroller ATMEGA8 memiliki 19 alamat vektor interupt
dimana nomor urut dari vector interupt tadi menyatakan
prioritas dari tinterupt tersebut. Alamat vector interupt dari
mikrokontroller ATMEGA8 dapat dilihat dalam tabel 4.
Tabel 4. Alamat vector interupt dari ATMEGA8
Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006
6.6 Zero Crossing Detector
Zero Crossing Detector berfungsi untuk mengetahui kapan sinyal
tegangan masukan pada mikrokontroler bernilai nol. Hardware
pemroses sinyal menggunakan dasar zero cross detektor pada
mikrokontroler ATMega8535. Rangkaian zero crossing detector
ditunjukkan dalam Gambar 16.
Gambar 16 Gambar Schematic Zero Cross Detector
Untuk melindungi Mikrokontroler dari tegangan diatas VCC dan
dibawah GND, Mikrokontroler mempunyai dioda clamping internal
pada pin I/O (lihat gambar 10). Dioda tersebut terhubung dari
pin ke VCC dan GND, yang berfungsi menjaga semua sinyal
masukan sesuai dengan tegangan operasi dari mikrokontroler.
Semua tegangan yang lebih besar dari V + 0,5V akan dipaksa
turun sampai tegangan V + 0,5V (0,5 adalah jatuh tegangan pada
dioda). Dan semua tegangan dibawah GND – 0,5V akan dipaksa
naik sampai tegangan GND – 0,5V.
Dengan menambahkan sebuah resistor seri yang besar, dioda
tersebut dapat digu nakan untuk mengubah sebuah sinyal
sinusoida tegangan tinggi menjadi sebuah sinyal kotak tegangan
rendah. Dengan amplitudo tegangan yang sesuai dengan tegangan
operasional mikrokontroler. Karena dioda tersebut menyesuaikan
tegangan tinggi masukan menjadi tegangan operasional
mikrokontroler.
Sinyal kotak tegangan rendah sefase dengan sinyal sinusoida
tegangan AC, dengan mendeteksi tepi turun akan dapat
menunjukkan secara akurat kapan zero cross itu terjadi. Dengan
menggunakan sinyal tersebut mikrokotroler dapat menjadi
pendeteksi zero cross yang akurat dengan kode pemrograman yang
singkat dan berbasiskan interupsi. Sinyal kotak sebenarnya
adalah sinyal sinsoida AC dengan puncak positifnya terpotong
pada tegangan VCC + 0,5V dan VCC – 0,5V seperti ditunjukkan
dalam Gambar 18.
Sinyal kotak tersebut terhubung dengan pin interupsi eksternal
dari mikrokontroler sehingga memungkinkan untuk meletakkan
rutin deteksi zero cross dalam rutin interupsi. Sinyal masukan
sebenarnya ditunjukkan dalam Gambar 17.
Gambar 17 Sinyal kotak sebagai masukan interupsi eksternal
mikrokontroler
Gambar 18 Gambar tampilan osiloscope sinyal kotak masukan
interupsi eksternal mikrokontroler
Dengan terdeteksinya sebuah zero cross (terjadi interupsi
eksternal pada mikrokontroler) maka dapat diketahui adanya
sebuah satu siklus gelombang yang terjadi. Karena interval
antara terjadinya zero cross (ditandai dengan sebuah interupsi
eksternal) sama dengan periode dari satu buah gelombang
sinusoida masukan.
6.7 Sensor Arus (Konverter Arus ke Tegangan)
Sensor arus (konverter arus ke tegangan) pada pengaturan motor
ini berfungsi untuk mendapatkan nilai besaran arus yang
mengalir secara akurat yang akan dibaca oleh mikrokontroller.
Sensor yang digunakan berupa resistor dengan nilai resistansi
kecil agar tidak membebani sistem.
Apabila menggunakan resistor 1 Ω sebagai sensor arus, maka
tegangan yang terdapat pada resistor tersebut dapat dicari
melalui persamaan:
V1 = R1 x i
Pada batas seting arus yaitu sebesar 0,5 A, nilai tegangan
keluarannya adalah
V1 = 1 Ω x 0,5 A = 0,5 volt
Sehingga range tegangan resistor tersebut pada batas seting
arus mempunyai nilai berkisar antara –0,5 s/d 0,5 volt untuk
berbagai macam variasi beban.
Sedangkan besarnya disipasi daya resistor (PR1) pada batas
seting arus dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
PR1 =
PR1 = = 0,25 W
Dengan nilai disipasi daya sebesar 0,25 W pada batas seting
arus, sensor arus ini dapat dianggap tidak membebani sistem.
Berdasarkan pilihan jenis resistor yang terdapat dipasaran,
dipilih resistor dengan nilai 1Ω/5W.
VII. METODE PENELITIAN
7.1. Obyek penelitian
Obyek penelitian pada skripsi ini adalah perancangan dan
pembuatan alat penghematan energi motor kapasitor dengan
pengaturan sudut penyalaan triac yang dikontrol otomatis oleh
mikrokontroler .
7.2. Studi Literatur
Studi literatur yang diperlukan berkaitan dengan hal-hal :
• Motor kapsitor
• TRIAC
• Mikrokontroler ATmega8
• Sensor arus
7.3 Perancangan Alat
7.3.1. Perancangan Perangkat Keras
Agar Perancangan alat ini bisa sistematis maka dilaksanakan
berdasarkan blok diagram dalam Gambar 19.
Gambar 19 Diagram Blok Sistem
Fungsi dari blok di atas adalah sebagai berikut:
– Sensor arus berfungsi untuk mendapatkan nilai besaran arus
yang mengalir secara akurat yang akan dibaca oleh
mikrokontroller.
– TRIAC sebagai pengontrol tegangan masukan motor induksi yang
selanjutnya akan dikontrol oleh Mikrokontroler.
– Zero Crossing Detector berfungsi untuk mengetahui kapan
sinyal tegangan masukan pada mikrokontroler bernilai nol.
– Mikrokontroler berfungsi sebagai pengolah data.
7.3.2 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak dibutuhkan komputer (PC) dan
mikrokontroler untuk mengendalikan perangkat keras.
Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan pembuatan
flowchart terlebih dahulu kemudian pembuatan programnya.
Bahasa pemrograman yang dipakai mikrokontroler adalah bahasa
pemrograman C. Sedangkan pada komputer (PC) digunakan
pemrograman CV AVR.
7.4. Pengujian Alat
7.4.1. Pengujian Perangkat Keras
Pengujian alat dilakukan pada masing-masing bagian sesuai blok
diagram yang ditunjukkan dalam Gambar 19 untuk mengetahui
apakah memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan yang
meliputi pengujian :
• Pengujian Rangkaian TRIAC.
Pengujian rangkain TRIAC sebagai rangkaian Pengontrol ini
bertujuan untuk mengetahui rangkaian ini bisa mengatur
tegangan masukan dengan merubah sudut penyalaan pada gate
TRIAC. Pengujian ini dilakukan laboratorium elektronika daya
teknik elektro Universitas Brawijaya. Rangkain penggantinya
adalah sebagai berikut:
.
Gambar 20 Rangkaian pengganti pengaturan motor kapasitor
dengan triac
7.4.3. Pengujian Alat Secara Keseluruhan
Pengujian alat secara keseluruhan untuk menguji apakah alat
bisa berfungsi dengan baik sesuai dengan rumusan masalah yang
ditentukan. Pengujian dilakukan di laboratorium elektronika
daya..
7.4.4 pengambilan kesimpulan
Kesimpulan didapat berdasarkan dari hasil perealisasian sistem
perbaikan faktor daya menggukan menggunakan TRIAC sebagai
pengontrol tegangan masukan pada motor kapasitor .
VIII. SISTEMATIKA PEMBAHASAN
Sistematika penulisan dalam skripsi ini sebagai berikut:
Bab I: Pendahuluan
Berisi tentang uraian latar belakang, tujuan, batasan masalah,
rumusan masalah, manfaat serta sistematika penulisan.
Bab II: Tinjauan Pustaka
Membahas teori-teori yang mendukung dalam perencanaan dan
pembuatan sistem.
Bab III: Metode Penelitian
Membahas tentang metode yang digunakan dalam penyusunan
skripsi ini.
Bab IV: Perancangan
Berisi perancangan dan perealisasian sistem yang meliputi
spesifikasi, perencanaan blok diagram, prinsip kerja, dan
realisasi sistem.
Bab V: Pengujian dan Analisis
Membahas tentang proses pengujian dan analisis data yang
diperoleh dari sistem yang telah dibuat.
Bab VI: Kesimpulan dan Saran
Memuat kesimpulan dan saran-saran untuk pengembangan lebih
lanjut dari sistem yang telah dibuat.
IX. JADWAL KEGIATAN
Jadwal kegiatan pelaksanaan skripsi ini dapat dilihat dalam
Tabel 10.
Tabel 10. Tabel rencana kegiatan
No Kegiatan Bulan I Bulan II Bulan III Bulan IV Bulan V
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Seminar proposal
2 Studi literatur
3 Pembuatan alat
4 Pengujian alat
5 Penyusunan laporan
6 Seminar hasil
X. DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2008. Silicon Controlled
Rectifier, http://www.electronicab.com . Diakses tanggal: 20
maret 2009
Atmel. 2002. ATmega8535/ATmega8535L, 8-bit AVR Microcontroller
with 8 kbytes in System Programable
Flash, http://www.datasheetarchive.com/datasheet-bb . html.
Diakses tanggal: 20 maret 2009.
Atmel. AVR182: Zero Cross Detector, http://www.atmel.com
Khater, F.M.H., Novotny, D.W., 1986, An Equivalent Circuit
Model for Phase Back Voltage Control of AC Machines, III
Transaction on Industry Application Vol. IA-22.
Malvino, A.P. 1996. Prinsip – Prinsip Elektronika, edisi
kedua. diterjemahkan oleh Hanapi Gunawan. Jakarta: Erlangga.