BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS - UKSW

26

BAB IV

HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

Bab ini akan menjelaskan mengenai pengujian alat, dan kemudian dilakukan

analisis dari hasil pengujian tersebut. Pengujian tersebut bertujuan untuk mengetahui

bagaimana alat bekerja, serta untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat yang bekerja

sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.

4.1 Pengujian Rangkaian Penaik Tegangan

Pada Pengujian ini, rangkaian DC to DC booster atau penaik tegangan akan

dilakukan pengujian dari lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mengisi capacitor

bank yang mempunyai kapasitansi 2240µF dari keadaan kosong atau 0V ke tegangan

yang dituju. Pada pengujian ini, digunakan sebuah osiloskop sebagai alat ukur tegangan

dan waktu dari pengisian capacitor bank.

Tabel 4.1 Pengujian Waktu Pengisian Capacitor Bank (VC1=50V)

Percobaan

Ke-

Vawal

(Tegangan Awal)

VC1

(Tegangan

Capacitor Bank)

Waktu (s)

1 0V 50V 0,250

2 0V 50V 0,220

3 0V 50V 0,230

4 0V 50V 0,175

5 0V 50V 0,195

6 0V 50V 0,170

7 0V 50V 0,200

8 0V 50V 0,170

9 0V 50V 0,220

10 0V 50V 0,180

Rata-rata 0,201

27


Percobaan Ke- Vawal VC1 Waktu (s)

1 0V 100V 0,940

2 0V 100V 0,980

3 0V 100V 0,940

4 0V 100V 0,930

5 0V 100V 0,950

6 0V 100V 0,920

7 0V 100V 0,910

8 0V 100V 0,930

9 0V 100V 0,940

10 0V 100V 0,930

Rata-rata 0,937



1 0V 150V 2,60

2 0V 150V 2,12

3 0V 150V 2,32

4 0V 150V 2,40

5 0V 150V 2,34

6 0V 150V 2,50

7 0V 150V 2,67

8 0V 150V 2,43

9 0V 150V 2,22

10 0V 150V 2,30

Rata-rata 2,39

28



1 0V 200V 4,14

2 0V 200V 4,64

3 0V 200V 4,50

4 0V 200V 4,56

5 0V 200V 4,34

6 0V 200V 4,20

7 0V 200V 4,40

8 0V 200V 4,57

9 0V 200V 4,60

10 0V 200V 4,50

Rata-rata 4,44



1 0V 250V 8,45

2 0V 250V 8,70

3 0V 250V 8,50

4 0V 250V 8,48

5 0V 250V 8,67

6 0V 250V 8,30

7 0V 250V 8,40

8 0V 250V 8,55

9 0V 250V 8,32

10 0V 250V 8,10

Rata-rata 8,44

29



1 0V 300V 13,1

2 0V 300V 13,2

3 0V 300V 13,1

4 0V 300V 13,4

5 0V 300V 13,5

6 0V 300V 13,4

7 0V 300V 13,8

8 0V 300V 13,2

9 0V 300V 13,2

10 0V 300V 13,1

Rata-rata 13,3



1 0V 350V 22,9

2 0V 350V 23,0

3 0V 350V 22,8

4 0V 350V 22,6

5 0V 350V 23,1

6 0V 350V 22,6

7 0V 350V 22,8

8 0V 350V 22,7

9 0V 350V 22,4

10 0V 350V 22,8

Rata-rata 22,7

30



1 0V 400V 35,2

2 0V 400V 35,7

3 0V 400V 35,6

4 0V 400V 34,8

5 0V 400V 35,2

6 0V 400V 35,3

7 0V 400V 35,5

8 0V 400V 34,9

9 0V 400V 35,7

10 0V 400V 35,3

Rata-rata 35,3

Setelah dilakukan percobaan, dan didapatkan waktu rata-rata yang dibutuhkan

untuk mengisi capacitor bank pada setiap tegangan. Nilai-nilai tersebut dapat di

plot dan dilihat visualisasinya pada Gambar 4.1 sebagai berikut.

Gambar 4.1 Grafik Tegangan VS Rata-Rata Waktu Pengisian Capacitor Bank

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40

Tega

nga

n C

apac

ito

r B

ank

(VC

1)

Rata-Rata Waktu (s)

31

Setelah dilakukan percobaan, dapat dilihat pada Gambar 4.1 terdapat penurunan

laju pengisian capacitor bank seiring dengan meningkatnya tegangan. Ini

disebabkan karena prinsip dasar dari pengisian kapasitor itu sendiri mempunyai laju

yang tidak linier dan cenderung melambat laju pengisiannya pada saat tegangan

kapasitor mendekati tegangan yang dituju. Sedangkan pada rangkaian DC to DC

booster yang digunakan pada skripsi ini, tegangan yang paling besar yang bisa

dihasilkan adalah 500V, ini dikarenakan mosfet yang digunakan yaitu IRFP460

mempunyai tegangan breakdown voltage sebesar 500V.

4.2 Pengujian Rangkaian Peregulasi Tegangan

Pada pengujian ini, akan diuji alat peregulasi tegangan yang dapat dilihat pada

Gambar 3.7, dengan cara mencari ralat dari tegangan yang telah ditentukan oleh

user (Vref) yang merupakan hasil perhitungan dari normalisasi tegangan

potensiometer (VR8) terhadap penskalaan tegangan capacitor bank (VC1) dan juga

tegangan yang dicapai oleh capacitor bank (VC1).

Tabel 4.9 Tabel Pengujian Rangkaian Peregulasi Tegangan

Percobaan Ke- Vref VC1 Ralat

1 50V 49,4V 1,2%

2 100V 98,5V 1,5%

3 150V 146,9V 2%

4 200V 195,3V 2.35%

5 250V 239V 4,4%

6 300V 283,5V 5,5%

7 350V 325V 7,14%

8 400V 367V 8,25%

Tabel 4.3 merupakan hasil pengujian dari rangkaian peregulasi tegangan.

Dapat dilihat bahwa terdapat ralat dengan ralat maksimal 8,25% yang

menyebabkan tegangan pada capacitor bank tidak dapat mencapai tegangan yang

ditentukan sebelumnya oleh user. Sehingga, pada perancangan rangkaian peregulasi

tegangan, nilai maksimal dari tegangan yang dapat di-setting oleh user (Vmax)

adalah 450V yang dimaksudkan agar tegangan tersebut dapat mengkompensasi

ralat didalam rangkaian peregulasi tegangan, sehingga tegangan maksimal pada

capacitor bank sebesar 400V dapat tercapai.

32

4.3 Pengujian Kecepatan Tendangan Bola

Pada pengujian ini, akan diuji kecepatan tendangan bola dengan beberapa

tegangan yang telah ditentukan. Sehingga fungsi kecepatan terhadap tegangan dapat

di turunkan. Alat yang digunakan untuk menguji adalah sebuah arduino nano

dengan 2 buah sensor infrared obstacle detection dengan fungsi interrupt dari

mikrokontroller arduino nano. Dengan rumus efisiensi untuk mengubah energi

listrik menjadi energi kinetik bola oleh solenoid sebagai berikut.

Kapasitor

bola

E

E ………………………………………………………………(4.1)

Tabel 4.10 Tabel Pengujian Kecepatan Tendangan Bola (VC1=50V)

Percobaan Ke- VC1 vbola(m/s)

1 50V 0

2 50V 0

3 50V 0

4 50V 0

5 50V 0

6 50V 0

7 50V 0

8 50V 0

9 50V 0

10 50V 0

Rata – rata 0

Efisiensi 0%

33

Tabel 4.11 Tabel Pengujian Kecepatan Tendangan Bola (Vcap=100V)


1 100V 0,79

2 100V 0,98

3 100V 0,75

4 100V 0,94

5 100V 0,72

6 100V 0,72

7 100V 0,68

8 100V 0,72

9 100V 0,67

10 100V 0,71

Rata – rata 0,71

Efisiensi 1,48%



1 150V 2,51

2 150V 2,72

3 150V 2,56

4 150V 2,10

5 150V 2,14

6 150V 1,99

7 150V 2,09

8 150V 2,05

9 150V 2,00

10 150V 2,14

Rata – rata 2,23

Efisiensi 6,51%

34



1 200V 3,66

2 200V 4,09

3 200V 4,09

4 200V 3,15

5 200V 3,85

6 200V 3,81

7 200V 3,85

8 200V 3,66

9 200V 3,72

10 200V 3,49

Rata – rata 3,73

Efisiensi 10,26%



1 250V 4,79

2 250V 4,69

3 250V 5,11

4 250V 5,17

5 250V 4,95

6 250V 4,74

7 250V 5,17

8 250V 5,17

9 250V 4,89

10 250V 5,11

Rata – rata 4,97

Efisiensi 11,68%

35



1 300V 6,52

2 300V 6,43

3 300V 6,92

4 300V 6,34

5 300V 6,52

6 300V 7,38

7 300V 7,05

8 300V 7,26

9 300V 6,72

10 300V 7,89

Rata – rata 6,90

Efisiensi 15,60%



1 350V 9,00

2 350V 9,38

3 350V 9,10

4 350V 9,00

5 350V 8,49

6 350V 8,04

7 350V 8,18

8 350V 8,82

9 350V 7,89

10 350V 8,65

Rata – rata 8,65

Efisiensi 18,01%

36



1 400V 10,47

2 400V 10,98

3 400V 10,23

4 400V 10,00

5 400V 9,89

6 400V 9,90

7 400V 10,00

8 400V 9,78

9 400V 10,00

10 400V 9,18

Rata – rata 10,04

Efisiensi 18.57%

Setelah dilakukan percobaan, dan didapatkan kecepatan rata-rata yang

dihasilkan pada setiap tegangan-tegangan tertentu. Nilai-nilai tersebut dapat di plot

dan dilihat visualisasinya pada Gambar 4.2 sebagai berikut.

Gambar 4.2 Grafik Tegangan Capacitor Bank VS Kecepatan Tendangan Bola

0

2

4

6

8

10

12

0 100 200 300 400 500

Ke

cep

atan

(m/s

)

Tegangan Capacitor Bank (VC1)

37

Melalui pengujian yang telah dilakukan terhadap kecepatan tendangan bola

dapat diketahui kecepatan maksimal dari tendangan bola yang dapat dilakukan oleh

mekanisme ini adalah rata-rata sebesar 10,04m/s dengan efisiensi maksimal alat

untuk mengkonversi energi listrik menjadi energi kinetik sebesar 18,57% dan

dengan efisiensi minimal sebesar 0% yang dapat dilihat pada Tabel 4.9, ini

dikarenakan rugi-rugi gesekan antara plunger dengan cangkang kumparan lebih

besar daripada energi yang diterima oleh plunger. Dari Gambar 4.2 juga terlihat

bahwa grafik tegangan VS kecepatan tendangan bola masih linier sampai tegangan

400V, ini menandakan bahwa plunger belum mencapai tingkat kejenuhan magnetik

sehingga masih dimungkinkan untuk menambah kecepatan tendangan bola dengan

cara meningkatkan rating tegangan dari capacitor bank sehingga tegangan yang

diberikan kepada solenoid dapat lebih besar.

4.4 Pengujian Perulangan Tendangan dengan Selang Waktu 30 Detik

Pada pengujian ini dilakukan pengujian untuk mengetahui kecepatan tendangan

bola yang dapat dihasilkan oleh mekanisme penendang bola dengan melakukan

tendangan secara terus menerus dengan selang waktu 30 detik sebanyak 10 kali

percobaan. Percobaan ini dimaksudkan untuk menguji apakah robot dapat

menendang bola kembali setelah selang waktu 30 detik dengan baik, sesuai dengan

spesifikasi alat yang telah ditentukan sebelumnya.

Tabel 4.18 Tabel Pengujian Tendangan dengan Selang Waktu 30 Detik

Percobaan Ke- vbola(m/s)

1 10,00

2 9,90

3 10,20

4 9,58

5 10,23

6 8,65

7 10,13

8 9,18

9 9,89

10 10,00

Rata – rata 9,77

38

Setelah pengujian dilakukan, didapatkan bahwa kecepatan rata-rata yang

dihasilkan oleh mekanisme penendang bola pada saat dilakukan tendangan secara

terus menerus dengan selang waktu 30 detik adalah sebesar 9,77m/s. Melalui

percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa mekanisme penendang bola telah mampu

melakukan tendangan kembali dengan selang waktu sebesar 30 detik.

4.5 Pengujian Rangkaian Pengosong Tegangan Capacitor Bank

Pada pengujian ini, dilakukan pengujian untuk menentukan seberapa besar

waktu yang dibutuhkan rangkaian pengosong tegangan capacitor bank untuk

mengosongkan tegangan capacitor bank (VC1) dari tegangan awal sebesar 400V ke

tegangan akhir sebesar 5V. Di dalam pengujian ini digunakan sebuah stopwatch

untuk mengukur waktu dan juga sebuah multimeter sebagai pengukur tegangan.

Tabel 4.19 Tabel Pengujian Pengosongan Tegangan Capacitor Bank

VC1

Waktu(s) Rata-

rata(s) Percobaan

1

Percobaan

2

Percobaan

3

Percobaan

4

Percobaan

5

400V 0 0 0 0 0 0

350V 8,1 8,7 8,8 8,5 8,4 8,5

300V 14,9 16,2 15,6 15,3 15,4 15,48

250V 23,6 24 24 23,8 24 23,88

200V 33,6 34,1 34,3 33,9 34 33,98

150V 46,2 46,9 47,6 46,7 46,8 46,84

100V 64,8 65,9 66,1 65,5 65,5 65,56

50V 97,2 98 98,8 98,4 98,6 98,2

5V 224,5 224,8 226,5 224 223,6 224,68

Setelah dilakukan percobaan, dan didapatkan waktu rata rata yang dihasilkan

pada setiap tegangan-tegangan tertentu. Maka nilai-nilai tersebut dapat di plot dan

dilihat visualisasinya pada Gambar 4.3 sebagai berikut, dengan garis berwarna biru

merupakan hasil percobaan dan garis berwarna merah merupakan penurunan

matematis dari rumus pengosongan tegangan kapasitor dengan s8,44 .

39

Gambar 4.3 Grafik Tegangan Capacitor Bank VS Waktu Saat Pengosongan

Tegangan

Setelah dilakukan percobaan, didapatkan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk

mengosongkan tegangan capacitor bank dari tegangan 400V menjadi 5V adalah

rata-rata sebesar 225,68 detik. Pada Gambar 4.3 dapat dilihat terjadi perlambatan

laju pengosongan tegangan capacitor bank saat tegangan capacitor bank telah

mencapai sekitar 50V, ini disebabkan karena semakin kecilnya tegangan yang ada

di dalam capacitor bank akan membuat arus yang diberikan pada dioda zener

1N4742 melalui R16 akan menurun juga sampai pada tingkatan arus yang diberikan

tersebut lebih kecil daripada arus minimal yang dibutuhkan dioda zener 1N4742

untuk mempertahankan tegangan rating-nya. Sehingga tegangan pada kaki gate

dari mosfet IRF840 akan menurun dan membuat resistansi Rds(on) pada mosfet

meningkat nilainya.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 50 100 150 200 250

Tega

nga

n(V

)

Waktu(s)

Hasil Percobaan Perhitungan Matematis

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS - UKSW

Documents

Transcript of BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS - UKSW