i

KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI

PENYEIMBANG JALANNYA 2 MESIN PRODUKSI TEKSTIL

TUGAS AKHIR

Dijakukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi

Syarat-syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

D.400 030 132 YANUAR ANANTO

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2008

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul : KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI

PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN PRODUKSI TEKSTIL

Oleh : Yanuar Ananto

NIM : D400030132

Tugas Akhir ini telah mendapat persetujuan dan pengesahan pada:

Hari : Jumat

Tanggal : 04 Juli 2008

Mengetahui,

Pembimbing I Pembimbing II

Heru Supriyono, ST, MSc. Dedy Ari Prasetyo, ST.

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Judul : KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI

PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN PRODUKSI TEKSTIL

Oleh : Yanuar Ananto

NIM : D400030132

Tugas Akhir ini dipertahankan dan dipertanggungjawabkan di depan

dewan Penguji Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta, pada:

Hari : Jumat

Tanggal : 04 Juli 2008

Dewan Penguji :

1. Heru Supriyono, ST, MSc. ( )

2. Dedy Ary Prasetyo, ST. ( )

3. Endah Sudarmilah, ST. ( )

4. Hasyim Asy’ari, ST. ( )

Mengetahui

Dekan Fakultas Tenik Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta Universitas Muhammadiyah Surakarta

Ir. Sri Widodo, MT

Ir. Jatmiko, MT.

iv

HALAMAN MOTTO

Takut akan kegagalan bukan merupakan suatu alasan untuk tidak melakukan sesuatu. Janganlah menjadikan orang lain sebagai harapan kamu tapi jadikanlah kamu harapan semua orang. Hargailah hasilmu karena itu adalah jerih payahmu. ”Ketika ilmu tiada batas... dan pengetahuan kan semakin bertambah... diperlukan daya muat otak yang super dan ingatan yang ultra... tetapi akan lebih arif jika ”bisa berbagi apapun yang kita miliki” terutama ilmu.... pohon rindang tak berubah hanya menarik untuk berteduh... tetapi pohon berbuah manis akan menarik dan berkesan bagi setiap makhluk....”

v

HALAMAN PERSEMBAHAN

Teriring rasa syukur kehadirat Allah SWT, Tugas Akhir ini penulis

persembahkan kepada:

• Bapak dan Ibu’ku tercinta

• Keluarga besar Mbah Abdul Hamid

• Rekan-rekan seperjuangan

• Almamater

vi

DAFTAR KONTRIBUSI

Dalam Tugas Akhir ini, saya merancang sebuah alat kontrol motor kopling

gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil

dengan bagian-bagiannya yaitu, alat kontrol motor kopling gesek arus pusar,

kontrol motor satu fase, model mesin 1 dan 2, rangkaian pengasutan motor 3 fase.

Berikut ini adalah daftar kerja yang ada dalam membuat tugas akhir.

1. Saya merancang sebuah alat kontrol motor kopling gesek arus pusar

2. Saya merancang sebuah alat kontrol motor satu fase.

3. Saya merancang skema rangkaian dan merancang PCB-Nya.

4. Saya merancang model mesin produksi tekstil.

5. Data diperoleh dari buku-buku, data sheet dari internet dan dari

perpustakaan

Demikian daftar kontribusi ini dibuat dengan sejujurnya dan saya

bertanggungjawab penuh atas isi dan kebenaran daftar di atas.

Surakarta, Juni 2008

Mengetahui,

Pembimbing II Mahasiswa Tugas Akhir

Dedy Ari Prasetyo, ST. Yanuar Ananto

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah segala puji kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat,

hidayah dan inayah-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan.

Tugas Akhir yang berjudul ” KONTROL MOTOR KOPLING GESEK

ARUS PUSAR SEBAGAI PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN

PRODUKSI TEKSTIL”, ini diajukan sebagai persyaratan guna menyelesaikan

program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Elektro Fakultas Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Dengan segala kemampuan dan keterbatasan, Tugas Akhir ini disusun

sebaik mungkin disadari masih banyak kekurangan disana sini, dan disadari pula

bawha penulisan skripsi ini tidak mungkin terwujud tanpa adanya bimbingan,

pengarahan serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini

ingin disampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sedalam-dalamnya kepada

semua pihak yang telah membantu baik dalam studi maupund alam

menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan teirma

kasih kepada:

1. Bapak Ir. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik.

2. Bapak Ir. Jatmiko, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.

3. Bapak Heru Supriyono, ST. MSc. selaku dosen Pembimbing I

4. Bapak Dedy Ari Prasetyo, ST selaku dosen pembimbing II.

5. Keluargaku tercinta dan tersayang, terima kasih atas dukungan dan

kasih sayang yang telah kalian berikan.

ix

6. Kekasihku tercinta Kartini yang setia menemaniku dalam perjuangan

ini.

7. Dan kepada semua pihak yang tak bisa disebutkan satu persatu,

terutama rekan-rekan seperjuangan yang telah banyak membantu dan

memberikan dukungan.

Semoga atas kebaikan Bapak/Ibu serta sauda-saudara semua mendapat

imbalan sepantanya dari Alloh SWT. Amin

Akhir kata disadari bahwa skripsi ini masih banyak kekruangan. Untuk itu

saran dan kritik dari pembaca tentu akan bermanfaat dan semoga Tugas Akhir ini

dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Juni 2008

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... ii

HALAMAN PENGUJI .............................................................................. iii

HALAMAN MOTTO ................................................................................ iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. v

DAFTAR KONTRIBUSI ........................................................................... vi

ABSTRAK ................................................................................................. vii

KATA PENGANTAR ............................................................................... vii

DAFTAR ISI .............................................................................................. x

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Rumusan Masalah ............................................................ 2

1.3. Batasan Masalah ............................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian ............................................................. 3

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................... 3

1.6. Tinjauan Pustaka .............................................................. 4

1.7. Sistematika Penulisan ....................................................... 4

xi

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Cara Kerja Mesin Produksi Tekstil dan Syarat Dikatakan

Seimbang .......................................................................... 6

2.2. Resistor ............................................................................. 7

2.3. Pengaman Lebur Tabung (Fuse) ....................................... 9

2.4. Kapasitor/Kondensator ...................................................... 10

2.5. Dioda ................................................................................ 11

2.6. Zener ................................................................................ 12

2.7. Transistor .......................................................................... 14

2.8. Silion ................................................................................ 16

2.9. Transformator ................................................................... 17

2.10.Penggerak Arus Pusar ...................................................... 19

BAB III PERENCANAAN RANGKAIAN KONTROL DAN MODEL

MESIN PRODUKSI

3.1. Perencangan Pembuatan Alat ........................................... 21

3.1.1. Diagram Blok ......................................................... 21

3.1.2. Pengasutan Motor 3 Phase ..................................... 22

3.1.3. Kontrol Motor Kopling Arus Pusat ........................ 23

3.1.3. Kontrol Motor 1 Phase ........................................... 23

3.2. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar ..... 23

3.2.1. Diagaram Blok ....................................................... 24

a. Rangkaian Speed Setting ................................... 27

b. Rangkaian Umpan Balik dan Pembanding

Sinyal .................................................................. 28

xii

c. Rangkaian Penguat ............................................. 29

d. Rangkaian Penyulut SCR ................................... 32

e. Rangkaian Driver ............................................... 33

3.3. Alur Proses Produksi Kain ............................................... 34

3.3.1. Cara Kerja Secara Mekanis .................................... 34

3.3.2. Proses Tensi ........................................................... 34

3.3.3. Tahap Urutan Pengoperasian ................................. 35

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA

4.1. Analisa Tiap-Tiap Blok Rangkaian .................................. 36

4.1.1. Rangkaian Speed Setting ........................................ 36

4.1.2. Rangkaian Umpan balik ......................................... 38

4.1.3. Rangkaian Pembanding dan Penguat ..................... 40

4.1.4. Rangkaian Penyulur SCR ....................................... 42

4.1.5. Rangkaian Driver ................................................... 43

4.2. Pengujian Alat .................................................................. 45

4.2.1. Pengujian Sistem Loop Tertutup ............................ 45

4.2.2. Pengujian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus

Pusar sebagai Penyeimbang Jalannya 2 mesin

produksi tekstil ....................................................... 47

4.2.3. Analisa Pengujian Pengaturan pada VR Penguat ... 48

4.2.4. Analisa Pengujian Pengaturan pada VR Panjaran . 54

4.2.5. Analisa Pengujian dan Pengukuran Kecepatan serta

Hubungan antara Tegangan Speed Setting dan

Kecepatan Perputaran Motor .................................. 59

xiii

BAB IV PENUTUP

5.1. Kesimpulan ...................................................................... 61

5.2. Saran-Saran ....................................................................... 61

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Penahan Kawat ................................................................. 7

Gambar 2.2. Penahan Arang Film ......................................................... 8

Gambar 2.2. Penahan Arang Komposisi ............................................... 8

Gambar 2.4. Simbol Resistor ................................................................ 9

Gambar 2.5. Pengaman Lebur (Fuse) ................................................... 9

Gambar 2.6. Kondensator ..................................................................... 11

Gambar 2.7. Karakteristik Dioda .......................................................... 12

Gambar 2.8. Simbol Dioda ................................................................... 12

Gambar 2.9. Grafik Arus dan Tegangan Zener ..................................... 13

Gambar 2.10. Skematis Dioda Zener ...................................................... 13

Gambar 2.11a. Transistor pnp ................................................................... 14

Gambar 2.11b. Transistor npn ................................................................... 14

Gambar 2.12. Membias Sebuah Transistor npn ...................................... 15

Gambar 2.13. Karakteristik Transistor npn ............................................. 15

Gambar 2.14. Membias Sebuah Transistor pnp ...................................... 15

Gambar 2.15. Karakteristik Transistor pnp ............................................. 15

Gambar 2.16. Simbol Sirkit Untuk SCR ................................................. 16

Gambar 2.17. Karakteristik SCR ............................................................ 16

Gambar 2.18. Penyulut SCR dengan Trafo Denyut ................................ 17

Gambar 2.19. Simbol Transfoprmator .................................................... 18

Gambar 2.20. Konstruksi Transformator ............................................... 18

Gambar 2.21. Pergerak Arus Pusat Perangkat Kopling .......................... 19

Gambar 3.1. Diagram Blok Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusat

sebagai Penyeimbang Jalannya Dua Buah Mesin

Produksi Tekstil ............................................................... 21

Gambar 3.2. Diagram Rangkaian Kontrol Motor 3 Phase .................... 22

Gambar 3.3. Diagram Pengawatan Rangkaian Daya Motor 3 Phase .... 22

Gambar 3.4. Rangkaian Kontrol Motor 1 Phase ................................... 23

xv

Gambar 3.5. Diagram Blok Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar 24

Gambar 3.6. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusat ..... 26

Gambar 3.7. Rangkaian Speed Setting .................................................. 27

Gambar 3.8. Rangkaian Feed back dan Pembanding Sinyal ................ 28

Gambar 3.9. Rangkaian Penguat ........................................................... 29

Gambar 3.10. Rangkaian Penyulut SCR ................................................. 32

Gambar 3.11. Rangkaian Driver ............................................................. 33

Gambar 4.1. Model Mesin Produksi Teksil .......................................... 36

Gambar 4.2. Rangkaian Speed Setting .................................................. 37

Gambar 4.3. Gelombang AC dari Transformator TI ............................ 37

Gambar 4.4. Gelombang Penyearah dan Diperhalus dengan Kapasitor

serta Terpotong oleh Zener .............................................. 37

Gambar 4.5. Gelombang Keluaran Rangkaian Speed Setting .............. 38

Gambar 4.6. Rangkaian Umpan Balik .................................................. 38

Gambar 4.7. Gelombang Keluaran Tacho Generator ........................... 39

Gambar 4.8. Gelombang Tacho Generator yang Disearahkan ............. 39

Gambar 4.9. Gelombang Penyearah Yang Diperhalus Dengan

Kapasitor ........................................................................... 39

Gambar 4.10. Gelombang Keluaran Dari Rangkaian Umpan Balik ..... 40

Gambar 4.11. Rangkaian Pembanding Dan Penguat .............................. 40

Gambar 4.12. Gelombang Perbandingan Antara Vz Dan VTG ........................ 41

Gambar 4.13. Gelombang Pada VBE ....................................................... 41

Gambar 4.14. Gelombang Pada VCE ..................................................... 41

Gambar 4.15. Gelombang Output Penguatan ......................................... 42

Gambar 4.16. Rangkaian Penyulut SCR ................................................. 42

Gambar 4.17. Gelombang Masukan Pada Kaki Gate SCR1 ................... 43

Gambar 4.18. Gelombang Pada Kaki Primer Transformator Denyut T4 43

Gambar 4.19. Rangkaian Driver ............................................................. 44

Gambar 4.20. Gelombang Kaki Gate SCR 2 .......................................... 44

Gambar 4.21. Gelombang Pada Beban Coil ........................................... 44

Gambar 4.22. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar .... 45

xvi

Gambar 4.23. Sinyal Vz Dan VTG ........................................................... 46

Gambar 4.24. Sinyal VBE Saat Dibebani ................................................. 46

Gambar 4.25. Grafik VR Penguatan Max ............................................... 51

Gambar 4.26. Grafik VR Penguat ¼ ....................................................... 51

Gambar 4.27. Grafik VR Penguatan ½ .................................................. 52

Gambar 4.28. Grafik VR Penguatan ¾ .................................................. 52

Gambar 4.29. Grafik Pegnuatan 7/8 ....................................................... 53

Gambar 4.30. Grafik Penguatan Min ...................................................... 53

Gambar 4.31. Grafik VR Panjaran Max ................................................. 57

Gambar 4.32. Grafik VR Panjaran ¾ ...................................................... 57

Gambar 4.33. Grafik Vrpanjaran ½ ....................................................... 58

Gambar 4.34. Grafik VR Panjaran ¼ ..................................................... 58

Gambar 4.35. Grafik VR Panjaran Min .................................................. 59

Gambar 4.36 Grafik Hubungan Tegangan Speed Setting dengan

Puturan Motor .................................................................. 60

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Kode Warna Resistor .............................................................. 8

Tabel 4.1. VR Penguatan max .................................................................. 47

Tabel 4.2. VR Penguatan ¼ ...................................................................... 48

Tabel 4.3. VR Penguatan ½ ...................................................................... 48

Tabel 4.4. VR Penguatan ¾ ...................................................................... 49

Tabel 4.5. VR Penguatan 7/8 ..................................................................... 49

Tabel 4.6. VR Penguatan min .................................................................. 50

Tabel 4.7. VR panjaran max ..................................................................... 54

Tabel 4.8. VR Panjaran ¾ ........................................................................ 54

Tabel 4.9. VR Panjaran ½ ........................................................................ 55

Tabel 4.10. VR Panjaran ¼ ........................................................................ 55

Tabel 4.11. VR Panjaran Min ..................................................................... 56

Tabel 4.12. Hubungan Tegangan Speed Setting dengan Kecepatan

Putaran Motor ......................................................................... 60

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data Motor 1 phase

Lampiran 2. Data Perangkat Kopling

Lampiran 3. Data Sheet Komponen

vii

ABSTRAKSI

Menggabungkan dua buah atau lebih mesin produksi bertujuan untuk lebih menghemat tenaga kerja dan dapat mempercepat proses produksi dalam industri tekstil sangat diperlukan, dari proses satu ke proses kedua memakan waktu yang lebih cepat dibanding dengan mesin produksi yang terpisah oleh sebab itu diperlukan alat yang bisa untuk menggabungkan dua mesin proses produksi agar dapat berjalan dalam waktu yang bersamaan. Pada bagian finishing dalam industri-industri tekstil banyak menggunakan motor penggeraknya yaitu motor kopling gesek arus pusar, sehingga untuk menggabungkan dua mesin proses memerlukan alat kontrol motor kopling gesek arus pusat sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat kontrol penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil yang akan digabungkan menjadi satu proses. Alat kontrol ini disarankan hanya digunakan untuk motor kopling gesek arus pusar. Sensor akan ditempatkan pada poros tensi yang berfungsi sebagai detektor berjalannya mesin utama sehingga dapat membaca gerak atau kecepatan mesin utama. Gerak tersebut diterima sebagai pembacaan speed setting pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar dan alat kontrol ini memberikan suplai tegangan DC pada kopling magnet. Berdasarkan data hasil pengujian, alat kontrol ini mampu digunakan untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil dan mampu menggantikan alat yang telah digunakan di perusahaan, sehingga dapat memberikan alternatif pilihan lain untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil.

Kata kunci: Setting, Kontrol Motor, Keseimbangan

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Industri tekstil khususnya bagian finishing sangat memerlukan sekali

sebuah alat kontrol penyeimbang kecepatan mesin produksi. Yang dimaksud

penyeimbang disini yaitu dua buah mesin proses produksi lain yang

terpisahkan tetapi akan digabungkan menjadi satu proses produksi kain

sehingga bila akan digabungkan menjadi satu proses maka syaratnya harus

kecepatan kainnya sama antara mesin satu dengan mesin yang lainnya, oleh

sebab itu diperlukan sebuah sistem penyeimbang antara dua buah mesin

tersebut.

Saat ini banyak sekali pabrik-pabrik tekstil khususnya bagian finishing

yang memerlukan sebuah alat penyeimbang jalannya dua buah mesin

produksi bahkan lebih dari dua mesin produksi. Untuk sekarang ini

kebanyakan menggunakan teknologi dari buatan pabrik. Untuk alat atau

instrumentasi buatan pabrik memang bisa digunakan dan bila perawatannya

bagus maka umurnya bisa lama pula tetapi buatan pabrik juga ada

kelemahannya atau kekurangannya, yaitu bila terjadi kerusakan maka sering

kali tidak ada ganti komponennya dan sulit dicari dipasaran. Kemasan untuk

fabrikasi buatan pabrik tersebut biasanya adalah rangkaian yang telah di cor,

yaitu komponennya berupa chip dalam kemasan yang tidak diketahui

fungsinya, hanya diketahui terminal input output yang terhubung dengan

motor kopling gesek arus pusar, sehingga sulit untuk diperbaiki sehingga mau

2

tidak mau harus membeli yang baru lagi dan ini menambah biaya yang tidak

sedikit.

Disini penulis ingin memberikan pandangan lain alternatif pilihan lain

dari instrumentasi yang sudah ada. Yang diharapkan rangkaian yang kami

buat nanti dari segi harga mungkin lebih murah, dan berdasarkan analisa cara

kerja motor penggeraknya akan dibuat rangkaian ini sesederhana mungkin

sehingga mudah dipahami dan bila suatu saat terjadi kerusakan maka

pencarian kerusakannya atau trouble shotingnya mudah dilakukan selain itu

komponen-komponennya tersedia di pasaran dan mudah didapatkan.

Pada mesin tekstil khususnya bagian finishing kebanyakan motor

penggeraknya menggunakan motor eddy current atau motor kopling gesek

arus pusar. Motor ini terdiri dari tiga bagian yaitu motor induksi, kopling arus

eddy dan generator internal. Motor induksi berputar pada kecepatan konstan

dan memberikan sumber energi untuk kopling arus eddy, dengan pengaturan

eksitasi pada kopling besarnya slips antara motor dan output poros dapat

diatur dan output dapat divariasi. Sedangkan generator intenal berfungsi

memberikan sinyal umpan balik atau feedback sesuai dengan kecepatan

putaran poros output yang sesungguhnya.

1.2. Rumusan Masalah

Dengan mengamati segala permasalahan dari sistem kontrol motor

kopling gesek arus pusar yang telah dibuat maka penulis merumuskan

beberapa permasalahan yang dihadapi baik pada waktu pembuatan alat

maupun penulisan laporan adapun permasalahan yang dihadapi tersebut

antara lain:

3

a) Bagaimana cara mensetting alat kontrol supaya pengkoplingan magnet

dapat menyesuaikan poros tensi saat naik atau turun.

b) Bagaimana cara membuat penggerak motor mesin 2 atau mesin penarik

dapat berputar secara stabil.

1.3. Batasan Masalah

Untuk pembatasan masalah ini kami membatasi alat ini hanya berupa

model yang digunakan untuk mesin tekstil finishing yaitu inputnya berupa

kain mentah menjadi kain jadi. Dan untuk motor penggerak utamanya

menggunakan motor kopling gesek arus pusar dengan daya kerja 1/2-5 Hp

dengan kecepatan maksimal 1500 rpm.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui sifat

atau karakter dari motor kopling gesek arus pusar serta dapat memahami dan

membuat alat kontrol kecepatan motor kopling gesek arus pusar, sehingga

dapat mengaplikasikannya pada suatu mesin produksi tekstil yang berfungsi

untuk penyeimbang jalan dua mesin produksi tekstil.

1.5. Manfaat Penelitian

Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil beberapa manfaat antara

lain:

1. Dapat memberikan kontribusi pada dunia industri tekstil khusus bagian

finishing

4

2. Dapat memberikan alternatif lain dalam hal pengaturan kecepatan putaran

motor.

1.6. Tinjauan Pustaka

Motor kopling gesek arus pusar banyak digunakan untuk pengaturan

kecepatan putaran motor, dengan mangatur tegangan yang masuk pada

perangkat kopling atau lilitan pembangkit magnet kopling maka output

putaran magnet dapat diatur. Dengan adanya alat kontrol motor kopling gesek

arus pusar dapat memberikan alternatif lain mengenai pengaturan kecepatan

motor selain inverter.

1.7. Sistematika Penulisan

Sistematika yang digunakan dalam penulisan ini terdiri dari 5 bab

bahasan yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan Latar Belakang, Perumusan Masalah,

Batasan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian dan

Sistematika Penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Pada bab ini mengenai teori yang menunjang terhadap pembuatan

alat ini.

BAB III PENGOPERASIAN ALAT DAN RANGKAIAN KONTROL

Pada bab ini dijelaskan mengenai struktur bagan dari perancangan

sistem, fungsi dari masing-masing struktur penyusun sistem, serta

pengoperasian alat.

5

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian sistem rangkaian

sekaligus analisa dari sistem kerja tiap-tiap blok.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini tentang kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa

serta saran-saran yang disampaikan dalam penyempurnaan laporan

yang telah dibuat.

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Cara Kerja Mesin Produksi Tekstil dan Syarat di Katakan Seimbang

Cara kerja mesin produksi tekstil ini termasuk dalam tahap finishing

dimana bahan yang akan diproses merupakan kain mentah dan keluar

menjadi kain jadi dalam proses finishing terbagi menjadi dua bagian yaitu

yang pertama melalui roll press untuk pengobatan, roll press ini menekan

kain yang masuk dengan tekanan kira-kira 5 bar, roll press ini menggunakan

penggerak motor kopling gesek arus pusar, roll press tidak akan berputar

walaupun kain tertarik. Roll press akan berputar bila motor penggeraknya

berputar.

Proses finishing yang kedua yaitu pemanasan dan pembentangan

lebar kain yang diinginkan. Setelah melalui proses pertama kain masuk pada

mesin kedua tetapi terlebih dahulu melalui poros tensi. Mesin kedua ini

prinsipnya yaitu menarik kain yang telah diumpankan oleh mesin satu

dengan terlebih dahulu melalui poros tensi. Bila mesin dua menarik umpan

kain dari mesin satu maka secara otomatis tensi akan naik dan akan memutar

variabel resistor dimana variabel resistor tersebut merupakan detektor untuk

berjalannya mesin dua. Semakin cepat mesin dua berjalan semakin ke atas

gerak dari poros tensi dan ini cenderung mempercepat putaran dari mesin

satu dan bila mesin dua memperlambat kecepatannya maka poros tensi akan

bergerak turun dan ini akan memperlambat putaran dari mesin satu,

sehingga dapat dikatakan bahwa mesin satu berjalannya menyesuaikan

kecepatan dari mesin dua.

7

Syarat dikatakan seimbang bila berjalannya output kain dari mesin

satu sama dengan berjalannya input kain mesin dua, dan ini ditandai dengan

posisi poros tensi yang diam.

2.2. Resistor

Resistor sering disebut dengan nama tahanan atau penahan. Dalam

rangkaian elektronika resistor memiliki fungsi yang bermacam-macam

diantaranya adalah sebagai penahan atau tahanan, pembagi tegangan, dll.

Dari bahan pembuatannya resitor dibagi menjadi dua macam yaitu:

• Penahan kawat

• Penahan arang

Penahan kawat terbuat dari kawat konstanta atau nikelin. Nilai

tahanan dinyatakan dengan ohm yang dapat kita baca pada badan resistor

dengan kode angka. Pada umumnya penahan kawat digunakan untuk daya

yang besar. Untuk penahan kawat dapat kita lihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.1. Penahan Kawat

Berdasarkan susunannya penahan arang dibedakan menjadi dua

macam yaitu penahan arang komposisi dan penahan arang film. Pada

rangkaian elektronika penahan arang adalah jenis resistor yang sering

digunakan untuk daya kecil. Besarnya daya penahan bervariasi mulai dari

1/8 watt, ¼ watt, ½ watt, 1 watt, 2 watt, dan seterusnya.

8

Gambar 2.2. Penahan arang film

Gambar 2.3 Penahan arang komposisi

Nilai dari penahan arang film dapat kita ketahui dengan membaca

kode warna pada badannya. Dengan menghitung nilai dari pembacaan kode

warna maka kita akan mengetahui berapa nilai dari resistor tersebut. Adapun

nilai kode warna dapat kita lihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1. Kode warna resistor

Warna Garis 1 Garis 2 Garis 3 Garis 4 Hitam 0 0 x 100 20% Coklat 1 1 x 101 1% Merah 2 2 x 102 2% Oranye 3 3 x 103 3% Kuning 4 4 x 104 4% Hijau 5 5 x 105 5% Biru 6 6 x 106 6% Ungu 7 7 x 107 7% Abu-abu 8 8 x 108 8% Putih 9 9 x 109 9% Emas x 10-1 5% Perak x 10-2 10% Tanpa warna x 10-3 20%

Contoh pembacaan nilai resistor

Warna pertama = merah = 2 (nilai)

Warna kedua = ungu = 7 (nilai)

0,01/ 5 W

9

Warna ketiga = merah = x 102 (besar perkalian)

Warna keempat = emas = 5% (nilai toleransi)

Jadi nilai resistor tersebut adalah = 2700 Ω / 5%

Didalam gambar skematik biasanya komponen ini digambar

simbulnya. Adapun gambar simbol resistor tampak pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Simbol resistor

2.3. Pengaman Lebur Tabung (Fuse)

Pengaman lebur berguna untuk memutuskan atau membuka

rangkaian listrik bila terjadi hubung singkat. Pengaman lebur tabung

mempunyai elemen lebur yang ditempatkan dan dilindungi oleh tabung kaca

dan kedua ujungnya ditutup dengan kontak cicin perunggu. Kedua ujung

elemen leburnya disambungkan kepada kedua kontak cicin perunggu

tersebut. Sehingga apabila diantara kedua ujung cincin perunggu diukur

dengan Ohmmeter akan menunjukkan adanya hubungan keduanya.

Gambar 2.5. pengaman lebur (Fuse)

10

2.4. Kapasitor/Kondensator

Ada yang menyebutnya kondensator dan ada juga yang menyebutnya

kapasitor. Komponen ini dipisahkan oleh isolator. Isolator yang memisahkan

pelat tersebut dielektium.

Sifat komponen elektronika yang bernama kondensator ini ialah

dapat menerima arus listrik dan menyimpannya dalam waktu yang relatif.

Sedangkan kondensator tersebut bermacam-macam jenisnya, antara lain:

• Kondensator elektrolit (elco)

Fungsi dari kondensator elco sering digunakan pada penguat

frekuensi rendah, sebagai penyaring arus DC dan banyak kita jumpai

pada rangkaian elektronik.

• Kondensator keramik

Kondensator keramik bahan dielektriknya terbuat dari keramik.

Kondensator ini mempunyai nilai kapasitas yang lebih rendah jika

dibandingkan dengan elco. Kekuatan menyimpan arus kondensator

keramik sekitar di bawah satu microfarat.

• Kondensator mylar

Kondensator mylar jenis isolatornya dari dielektrium jenis mylar.

Kondensator mylar inipun kapasitasnya kecil di bawah satu microfarat.

• Kondensator mika

Kondensator jenis isolatornya dielektrium dari mika. Nilai

kapasitas kondensator ini kecil. Banyak dipakai pada rangkaian radio

penerima, amplifier, tape recorder dan lain-lain.

11

• Kondensator polyester

Kondensator ini dielektriumnya terbuat dari polyester, kapasitas-

nya hanya di bawah satu microfarat, sangat kecil. Banyak dipakai pada

rangkaian radio penerima dan amplifier.

• Kondensator udara (Varco)

Kondensator udara isolatornya dari udara, kapasitas varco dapat

diubah-ubah dengan cara memutar sumbu poros ke kanan/kiri. Jika

poros diputar kedalam celah-celah stator, maka kapasitas komponen ini

bertambah atau sebaliknya. Disamping itu ada jenis kondenstor udara

yang disebut trimmer.

Gambar 2.6 Kondensator

2.5. Dioda

Dioda merupakan alat dengan dua terminal dan terbentuk dari dua

jenis konduktor, jenis n dan jenis p yang tersambung. Alat ini mampu dialiri

oleh arus secara selektif mudah dalam satu arah, tetapi amat sukar dalam

arah kebalikannya, sehingga dapat diartikan sebagai sakelar elektronis yang

hanya meloloskan arus ke satu arah. Terdapat 3 daerah operasi dioda yaitu

sebagai berikut:

1. Tanpa tegangan bias, dengan VD = 0 dan ID = 0

2. Bias mundur, dengan VD < 0 (negatif) dan ID = -IS (arus bocor)

12

Terdapat arus bocor yang mengalir dari K ke A (ID negatif = -IS). Is

adalah arus mundur saturasi.

3. Bias maju, dengan VD > 0 dan Id > 0

Gambar 2.7. Karakteristik dioda

A P N K

Gambar 2.8 Simbol dioda

2.6. Zener

Dioda-dioda sinyal kecil dan dioda-dioda penyearah tidak pernah

dengan sengaja dioperasikan dalam daerah yang mogok (breakdown),

karena akan merusak dioda tersebut. Dioda Zener berbeda, dioda ini adalah

dioda silikon yang telah dibuat oleh pabrik untuk bekerja paling optimal

pada daerah yang “breakdown”. Dioda zener merupakan tulang punggung

pengatur tegangan, rangkaian-rangkaian yang menjaga agar tegangan beban

-40 -30 -20 -10 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 1

20

10 tanpa bias VD = ID = 0

daerah forward VD > 0; ID > 0

VD (volt)

Potensial penghalang

Id (mA)

Daerah reversed bias VD < 0 ; ID = IS

0,1 µA

0,2 µA

13

(load voltage) hampir konstan, walaupun ada perubahan yang besar pada

tegangan line (line voltage) dan resistensi beban (load resistance).

Gambar 2.9 Grafik arus dan tegangan zener

Pada gambar diatas menunjukkan grafik operasi dioda zener pada

daerah maju, ia mulai menghantar pada tegangan sekitar 0,7 V, seperti dioda

silikon biasa. Pada daerah bocor (antara nol dan breakdown), ia hanya

mempunyai sedikit arus balik (reverse current). Pada dioda zener,

lengkungan di sekitar “breakdown” berbentuk lutut yang sangat tajam,

diikuti dengan lengkungan arus yang hampir vertikal. Patut dicatat bahwa

tegangannya hampir konstan, mendekati VZ pada hampir semua daerah

“breakdown”.

Gambar 2.9 juga menunjukkan arus balik maksimum IZM. Asalkan

arus balik lebih kecil dari IZM dioda dapat beroperasi dalam jarak yang

aman. Namun jika arus balik yang berlebihan, resistor pembatas arus (a

current-limiting resistor) harus digunakan.

Gambar 2.10. Skematis dioda zener

-IZT

-IZM

-VZ

I

V

14

2.7. Transistor

Transistor merupakan salah satu alat semikonduktor yang sangat

penting yang membentuk elemen kunci dalam setiap rangkaian. Transistor

terdiri atas 2 macam semikonduktor yang saling dihubungkan. Dalam hal

ini, ada 2 macam hubungan yang membentuk transistor, yatu jenis npn dan

pnp. Jenis npn terdiri atas semikonduktor kristal tunggal (germanium atau

silikon) dengan lapisan tipis jenis p diselipkan di antara 2 lapisan jenis n.

jenis yang kedua adalah pnp yang terdiri atas lapisan jenis n yang disisipkan

di antara 2 lapisan jenis p. Kedua transistor dapat diperlihatkan dalam

gambar 2.9

Gambar 2.11.a Tansistor pnp Gambar 2.11.b Transistor pnp

Gambar 2.11 Simbol transistor pnp dan npn

2.7.1. Bias Transistor

Pada transistor NPN, kaki kolektornya harus dihubungkan

dengan catu positif. Untuk transistor yang berperan sebagai saklar

dan penghubung, arus mengalir lewat kolektor ke bagian emitor dari

rangkaian, maka tegangan positif harus diberikan pada basis dari

transistor. Tegangan pada basis harus lebih positif terhadap emitor.

Inilah yang disebut bias positif transistor apabila catu positif

kolektor emitor

basis

p n

p kolektor

emitor basis

n p

n C

E

C

E

B

15

diberikan pada kaki basis, arus mengalir di bagian basis emitor dari

rangkaian, tansistor terpasang “on” dan arus yang lebih besar

mengalir dari kolektor ke emitor dalam rangkaian.

Gambar 2.12 Membias sebuah Gambar 2.13. Karakteristik transistor n-p-n transistor NPN

Untuk transistor PNP kaki kolektornya harus dihubungkan

dengan catu negatif dalam hal ini arus akan mengalir kuat emitor ke

bagian kolektor apabila basis mendapat bias. Tegangan bias negatif

yang lebih besar dari 0,2 Volt harus diberikan pada basis transistor

PNP ini supaya saklar terpasang “on”

Gambar 2.14 Membias sebuah Gambar 2.15 Karaktistik transistor p-n-p transistor PNP

c Ic

Ic

Ie

e

b

V

+

+ Ib Ib

n-p-n

4

1

2

3

+ ICmA NPN

40 µA

30 µA

20 µA

10 µA IBI

IB^

+ VCE

V

c Ic

Ic

Ie

e

b

V + +

Ib Ib

p-n-p -1

-4

-3

-2

+ VcE

PNP

-40 µA

-30 µA

-20 µA

-10 µA IBI

IBn

- IC

V

16

2.8. Silicon Controlled Rectifier (SCR)

SCR adalah suatu komponen yang luwes dan sederhana. Terdapat

banyak ragam penerapan, termasuk pengemudian pada daya AC. SCR

memungkinkan pengemudian arus yang relatif besar, dari sumber yang

berdaya kecil. Tiristor dihidupkan oleh pulsa pertama yang cocok dalam

setengah siklus positif dan tetap hidup selama setengah siklus itu. Ketika

tegangan suplai dan tiristor mati, selama setengah siklus negatif SCR tetap

mati. Urutan ini berulang terus dalam tiap siklus.

Gambar 2.16 Simbol sirkit untuk SCR Gambar 2.17 Karakteristik SCR

2.6.1. Pemicuan SCR

Menghidupkan SCR dapat dilakukan dengan menyuplai arus ke

gerbang. Metode ini dilakukan dengan menyuplai suatu tegangan dengan

polaritas yang benar, yaitu positif untuk arus input gerbang. Disaat setengah

siklus negatif SCR akan mati sehingga diperlukan lagi pemicuan pada sudut

yang sama. Sinyal-sinyal pemacu dapat diperoleh dari pengisian dan

pembuangan muatan kapasitor yang dirangkai menjadi piranti sulut.

Gerbang Katoda

Anoda

Tembus mundur

Halangan mundur

Halangan maju

Penghantar maju Pulsa

Gerbang dikenakan

VR

VF

IF

IR

17

Gambar 2.18 Penyulutan SCR dengan trafodenyut

Salah satu penyulutan SCR yaitu dengan trafo denyut. Di dalam

gambar terlihat penghasil sinyal denyut adalah resistor dan kapasitor dimana

sinyal denyut sulut tersebut digunakan sebagai masukan kaki primer trafo

sulut dan gulungan sekunder akan terinduksi. Trafo denyut juga berfungsi

sebagai pemisah antara rangkaian kontrol yaitu arus lemah dengan rangkaian

daya tinggi yaitu arus kuat.

2.9. Transformator

Transformator adalah komponen magnet listrik yang dipakai untuk

mengubah taraf suatu tegangan bolak-balik ke taraf yang lain. Sebagai

contoh, transformator langkah turun dapat dipakai dalam pencatu daya suatu

instrumen untuk “mengubah” tegangan jaringan listrik umum 220 V AC

(atau 110 V AC) menjadi, misalnya, 15 V AC yang merupakan harga yang

lebih cocok untuk mencatu, sesudah disearahkan, tegangan rendah DC yang

diperlukan instrumen zat padat. Transformator ini, yang terdiri atas dua

Generator denyut sulut

Trafo denyut

SCR

Vi

18

gulungan terpisah, juga memberikan isolasi bagus di antara instrumen dan

catu jaringan listrik umum AC.

Gulungan primer dan gulungan sekonder, masing-masing terdiri atas

beberapa lilitan kawat tembaga yang divernis, saling disambungkan oleh

rangkaian magnet.

Gambar 2.19 Simbol transformator Gambar 2.20 Konstruksi transformator

Induksi timbal balik antara kumparan-kumparan yang dikopelkan

secara magnet adalah asas kerja transformator. Transformator frekuensi

radio dengan kumparan kawat halus mempunyai teras debu ferit, sedang

transformator audio dan transformator daya biasanya mempunyai teras besi.

Dalam transformator daya gulungan primer disambungkan dengan masukan

AC dan beban disambungkan membentangi gulungan sekonder. Rangkaian

magnet yang mengkopelkan gulung-gulungan itu dibuat dari baja berlapis-

lapis dengan reluktansi (resistansi magnet) khusus rendah. Terasnya

berlapis-lapis, yaitu terjadi dari beberapa lembar baja tipis, semuanya saling

diisolasikan oleh lapisan vernis atau oksida guna mengurangi kerugian-

kerugian arus balik. Tegangan masukan bolak-balik yang membetangi

primer menimbulkan fluks magnet yang semuanya, idealnya, bersambung

dengan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam

gulungan sekunder.

Primer Sekunder Primer Sekunder Gulungan Gulungan

Teras berlapis-lapis

19

2.10. Penggerak Arus Pusar

Penggerak arus pusar dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan

motor induksi sangkar-tupai ac standar. Penggerak arus pusar terdiri dari dua

bagian yang berbeda. Satu bagian, unit mekanis, terdiri dari kopling arus

eddy dan motor induksi. Motor berputar pada kecepatan konstan dan

memberikan sumber energi untuk kopling. Dengan pengaturan eksitasi pada

kopling, besarnya slips antara motor dan output poros dapat diatur dan

kecepatan output dapat divariasi. Jika eksitasi tersebut tinggi, kecepatan

output bertambah menuju kecepatan penuh motor. Pada waktu eksitasi

direndahkan, kecepatan turun menuju kecepatan nol.

Gambar 2.21 Penggerak arus pusar perangkat kopling

20

Pada gambar 2.21 menunjukkan komponen utama dari kopling arus

pusar drum logam yang digerakkan langsung oleh motor ac, rotor dengan

kutub, dan kumparan lilitan yang menyediakan fluks variabel yang

diperlukan untuk pengaturan kecepatan. Tegangan diberikan pada kumparan

kawat untuk membentuk fluks. Fluks magnet ke luar dari celah udara masuk

pada drum logam.

Putaran drum sehubungan dengan magnet, membangkitkan arus

pusar dan medan magnet pada drum. Interaksi magnetis antara dua unit

mengirimkan torsi dari motor ke beban. Dengan mengatur tegangan yang

diberikan, besarnya torsi dikirimkan dan karena itu kecepatan dapat diatur.

22

3.1.2. Pengasutan Motor 3 Phase

Pada bagian konstruksi motor kopling gesek arus pusar terdapat

bagian motor penggerak utama yaitu motor induksi 3 phase dimana untuk

menjalankan motor tersebut diperlukan sebuah sistem pengasutan, disini

penulis menggunakan sebuah magnetik kontaktor dan tombol tekan serta

dilengkapi dengan pengaman beban lebih atau over load yang berfungsi

sebagai pengaman motor bila terjadi kelainan pengoperasian motor induksi.

Gambar 3.2. Diagram rangkaian kontrol motor 3 phase

Gambar 3.3. Diagram pengawatan rangkain daya motor 3 phase

Sebelum jala-jala PLN masuk pada rangkaian kontrol lebih dahulu melewati

MCB (Main Circuit Breaker) pada alat ini terdapat dua buah MCB, satu

untuk motor induksi 3 phase dan satu lagi untuk supply tegangan rangkaian

kontrol pembangkit eksitasi dan rangkaian kontrol motor 1 phase.

K1

ON OFF

K1

M

OL

23

3.1.3. Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar

Pada simulasi alat ini, blok kontrol motor kopling gesek sebagai

penyeimbang kecepatan putaran dari mesin 1 dan mesin 2 rangkaian ini

adalah pusat dari sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai

penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil, rangkaian kontrol ini

memberikan fasilitas pengaturan atau penyetelan untuk penyesuaian kondisi

mekanisme khususnya gerak dari poros tensi.

3.1.4. Kontrol Motor 1 phase

Kontrol motor 1 phase ini digunakan untuk mengatur kecepatan

putaran motor pada mesin 2.

Gambar 3.4 Rangkaian kontrol motor 1 phase

Pada rangkaian ini drivernya menggunakan komponen TRIAC dimana

pemicuan gerbangnya memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor,

dengan mengatur arus yang masuk pada kapasitor dengan memutar variabel

resistor maka sudut pemicuan TRIAC dapat dikendalikan.

3.2. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar

Pada bagian eksitasi coil pada motor kopling gesek arus pusar di

kontrol menggunakan sistem rangkaian analog. Prinsip dari pengontrol

M

220 V ~

50 KΩ

27 KΩ

0,1 µF 2 µF

Q 4004

220 V AC

560 KΩ

24

disini yaitu membandingkan atau menjumlahkan antara speed setting

sebagai tegangan referensi yang diinginkan dan sinyal dari generator internal

sebagai hasil out put putaran dimana hasil sinyal dari penjumlahan tersebut

atau sinyal error ini diperbesar menggunakan rangkaian penguat dan

dimanfaatkan untuk mengontrol driver disini jenis komponen yang

digunakan untuk driver adalah Silicon Control Rectifier atau SCR dan

dirangkai menjadi penyearah setengah gelombang 1 fase dengan demikian

hasil penyearahan ini dimanfaatkan untuk penguatan magnet dari kopling

gesek arus pusar.

3.2.1. Diagaram Blok

Motor dengan Panel Kerja Panel kendali kopling arus pusar

Gambar 3.5. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar

Seperti terlihat pada gambar tegangan penyetel perputaran

(Es), yang sebanding dengan penyetelan perputaran dari penghambat

variabel (VR, variabel resistor) di panel kerja, dibandingkan di panel

kendali dengan tegangan arus searah (EB) yaitu sebanding dengan

VR Rangkaian

kendali

Rangkaian Penyerah dan penghalus

Kopling arus pusar

M

Beban TG

EB Tiristor

Motor induksi 3 phase

ES +

25

perputaran yang diditeksinya (diperunutinya) dengan generator tako

(TG) dan disearahkan, dan perbedaan (ES-EB) diperbesar untuk

penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. Karena itu bila

beban bertambah menyebabkan perputaran berkurang, arus penguat

dari magnet kopling gesek arus pusar bertambah dan membuat kopel

lebih besar, jadi mencegah perputaran berkurang. Kebalikannya bila

beban berkurang menyebabkan perputaran bertambah, arus penguat

magnet dari kopling gesek arus pusar berkurang dan membuat kopel

kecil, jadi mencegah perputaran bertambah. Karena itu, dengan

mengatur arus penguat magnet kopling gesek arus pusar, perputaran

dari poros keluaran dapat dikendalikan secara otomatik untuk

mempertahankan nilai yang ditetapkan (dipasang)

26

3.2.2. Rangkaian Kontrol

Gambar 3.6. Rangkaian kontrol motor kopling gesek arus pusar

220 Ω

100µF 25 V

12 V 10m/l

Speed Setting 1 KΩ

4K7Ω F.BACK

2 KΩ

220 Ω

35 V Max

10 µF 160 V +

4K7

20KΩ GAIN 150 Ω

2KΩ panjaran

B E

C

10µF 35V

+

12V

100 Ω

1µF 50V

1KΩ

10 Ω

N

F 220V ~

12 V 12 V

CT

220 V 220 V

15 V

220 V

T1

TG

50 KΩ

IN 4002

A 950

1µF 5V

IN 4002

G K

A

IN 4002

G K

A

COIL

T2

6A

T3

+

27

a. Rangkaian Speed Setting

Gambar 3.7. Rangkaian speed setting

Pada rangkaian ini di bangun menggunakan tegangan

referensi regulator 12 volt menggunakan komponen zener. Dengan

variabel resistor dapat divariasi atau diatur tegangannya antara 0 -12

volt dan out put dari variabel resistor tersebut sebagai tegangan

acuan speed setting. Menggunakan komponen zener diharapkan

tegangan dapat stabil walaupun beban berubah-ubah.

Berdasarkan gambar diatas zener kita fungsikan sebagai

acuan tegangan dan dapat kita tentukan:

Arus beban = IBb = BbR

Vz

= ΩK50

V12

= 0,24 mA

15 V RS220 Ω

100µF 25 V

12 V 10mA

SPEED SETTING

15 V~

15 V~

Out 50 KΩ

+ IBb

RBb

28

Rs maksimum = Rs = IzIVzVin

Bb +−

= mA10mA24,0

v12v15+−

= 0,292 KΩ = 292 Ω

Karena beban disini variabel maka arus beban akan maksimum untuk

harga RBb minimum, dan arus beban akan minimum atau IBb = 0

untuk RBb maksimum oleh karena resistansi bervariasi maka kita

memasang Rs 220 Ω.

b. Rangkaian umpan balik dan Pembanding Sinyal

Gambar 3.8 Rangkaian feed back dan pembanding sinyal

Rangkaian umpan balik adalah rangkain pengolah sinyal dari

Tacho Generator berupa tegangan AC dan disearahkan lalu

diperhalus menggunakan kapasitor hasil tegangan tersebut

diumpankan dan dibandingkan dengan tegangan speed setting. Hasil

dari perbandingan dua tegangan tersebut merupakan sinyal error,

sinyal inilah yang kemudian diumpankan pada rangkaian penguat.

1 KΩ

4K7Ω

2 KΩ

220 Ω RS

35 V 2W Max

10 µF 160 V

+

Umpan balik +

50 K

V2 +

IS

29

Dari rangkaian di atas maka kita dapatkan:

IS Max = VP

= v35

w2

= 0,0571 A

= 57,1 mA

RS Max = max

max

S

S

IV

= mA1,57V35

= 0,612 KΩ

= 612 Ω

Harga RS diatas adalah tahanan maksimum, karena tegangan tacho

generator adalah berbanding lurus dengan percepatan putaran poros

dan tegangan tidak akan sampai pada kecepatan maksimum 35 V

pada 1800 rpm maka RS kita pasang sebesar 220 Ω.

c. Rangkaian Penguat

Gambar 3.9. Rangkaian penguat

A 950

Tr1

20KΩ GAIN 150 Ω 2KΩ

BIAS

B E

C

10µF 35V

+

12V AC

Out

12V AC

Panjar negatif 4K7

1K Ω 2 K Ω

1µF 50V

+

30

Sinyal hasil perbandingan antara tegangan referensi dan

sinyal umpan balik dari tacho generator diteruskan pada rangkaian

ini. Penguatan dilakukan pada transistor yang difungsikan sebagai

sakelar dalam suatu hubungan penyearah jembatan. Dengan

demikian catu AC 12 V yang memicu kaki gate SCRI dapat diatur

oleh transistor tersebut.

Pada rangkaian ini terlihat sebelum diumpankan pada basis

transistor, terdapat sistim pembagi tegangan yang dibangun oleh

resistor yang berderet:

V1 = xVzRRRR

R

4321

1

+++

V1 = v12x150K20K2K1

K1+Ω+Ω+Ω

Ω

= v12xK15,23

K1Ω

Ω

= 0,51 volt

Vz Umpan

balik

150 Ω

Gain 20 KΩ

2 K Ω

1 K Ω TG

+ _

C B E

31

V2 = v12xK15,23

K2Ω

Ω

= 1,03 volt

V3 = v12xK15,23

K20ΩΩ

= 10,36 Volt (digunakan untuk catu basis)

V4 = v12xK15,23

K150ΩΩ

= 0,77 Volt

Vz = V1 + V2 + V3 + V4 (Hukum Kir Choff untuk tegangan)

Vz = 11,977 Volt

Kaki basis transistor bekerja bila terpanjar negatif karena

merupakan jenis PNP. Panjaran negatif diperoleh dari tegangan zener

(Vz) pada kaki basis kita beri resistor sebesar 4K7Ω sebagai

pembatas arus basis (Ib).

Sensitifitas speed setting dapat diatur lewat perubahan harga

resistansi VR GAIN. Pada VR PANJARAN digunakan untuk

mempengaruhi besarnya arus yang mengalir pada kaki emitor.

Pada transistor A 950 akan bekerja menghantar atau

menyumbat guna sebagai pengaturan perubahan siklus pada

transformator 2 (T2) saat transistor bekerja maka transistor akan

mengalirkan siklus positif (+) dari transformator melewati dioda, VR

PANJARAN dan lewat transistor kemudian menuju pada resistor dan

dioda lalu sampai pada kaki gate SCR 1. Dan bila transistor tidak

32

bekerja maka perubahan siklus pada tansformator T2 akan tertahan

pada kaki emitor.

d. Rangkaian Penyulut SCR

Gambar 3.10. Rangkaian penyulut SCR

Rangkaian ini berfungsi sebagai pengontrol transformator

denyut. Pada SCR1 gerbangnya tersulut oleh pulsa sulut yang

dibentuk oleh kapasitor dan SCR1 akan menghantar sesuai dengan

masukan pada gerbangnya. Transformator sulut akan bekerja

sesuai dengan menghantar atau tidak menghantarnya SCR1,

sehingga transformator primer mendapat input pulsa denyut dari

kontrol SCRI.

100 Ω

1µF 50V

1KΩ

T4 SCR

1

Primer Sekunder

33

e. Rangkaian Driver

Gambar 3.11. Rangkaian Driver

Rangkaian driver adalah rangkaian yang mengendalikan

besar atau kecilnya eksitasi yang dihasilkan oleh coil yang ada pada

motor kopling, kontrol yang digunakan adalah sebuah SCR, disini

dinamakan SCR 2. SCR 2 disulut gerbangnya dengan pulsa denyut

yang dihasilkan oleh transformator T4. Transformator T4 dikontrol

oleh rangkaian kontrol yang ada di belakangnya yaitu rangkaian

penyulut.

3.3. Alur Proses Produksi Kain

Alat simulasi ini merupakan bentuk gambaran prototype sebuah

konstruksi dua buah mesin tekstil dimana sebelum diproses merupakan

bentuk dari kain mentah dan keluar dari proses ini merupakan bentuk dari

N

F

SCR 2

COIL 6A

T4

34

kain jadi. Diantara penggabungan dua buah mesin tersebut terdapat

berberapa perlakuan secara mekanis dan elektronis.

3.3.1. Cara Kerja Secara Mekanis

Pada alat simulasi ini terdiri dari dua buah proses mesin produksi

mesin 1 yang ada di belakang fungsinya misalkan untuk proses pengobatan

dan press, pada mesin ini apabila poros tension belum terangkat maka mesin

tidak akan berjalan. Setelah proses 1 maka kain masuk pada proses 2, pada

proses 2 ini misalkan untuk pengeringan dan pembentangan lebar kain. Pada

mesin 2 ini berjalannya langsung di kontrol oleh kontrol motor 1 phase

dengan memutar variabel speed dan tidak terpengaruh pada mesin yang lain

seperti yang terjadi pada mesin 1. Keluaran atau out put kain pada mesin 2

ini disebut kain jadi.

3.3.2. Poros Tensi

Perpindahan antara proses 1 ke proses 2 ini kain diubah geraknya

sehingga melewati regulator poros tensi dan regulator poros tensi akan naik

atau turun mengikuti kecepatan perputaran pada mesin 2, regulator poros

tensi ini juga dapat didefinisikan.

Sebagai sistem loop tertutup yang mempertahankan level atau nilai

untuk sutu harga kecepatan putaran. Perubahan pada kecepatan penarikan

bahan kain dapat dideteksi dari posisi tensi (tegangan) penggulung oleh

variabel resistor (VR). Dalam hal ini, referensi titik penyetelan memilih

posisi loop yang dikehendaki pada sistem perputarannya variabel

resistor/VR. Setiap perubahan panjang loop mengubah harga resistansi yang

35

mengakibatkan perubahan sinyal dari variabel resistor. Perubahan sinyal

sensor diterima oleh pengontrol yang mengubah kecepatan motor.

3.3.3. Tahap Urutan Pengoperasian

Bila mesin 1 di start melalui tombol tekan maka mesin 2 siap

dijalankan, bila mesin 2 dijalankan maka kain akan menarik dan

mengangkat poros tensi dan secara otomatis akan memutar variabel resistor

(VR) yang terhubung dengan gerak regulator poros tensi tersebut. Sehingga

mesin 1 akan berputar mengikuti harga resistansi variabel resistor yang

berfungsi sebagai referensi tegangan speed setting. Bila poros tension ke

atas maka mesin 1 cenderung akan menambah kecepatannya dan bila poros

tension turun maka mesin 1 cenderung akan mengurangi kecepatannya.

36

BAB IV

PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA

Memahami lebih dalam alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini,

akan dilakukan analisa pada tiap-tiap blok rangkaian, sehingga akan lebih

diketahui perlakuan pemrosesan sinyal yang terjadi.

Gambar. 4.1. Model mesin produksi tekstil

4.1. Analisa Tiap-tiap Blok Rangkaian

Langkah-langkah dalam melakukan pengujian rangkaian tiap blok

rangkaian ini dilakukan dengan melihat hasil pengolahan sinyal yang

dihasilkan dari out put tiap-tiap blok rangkaian.

4.1.1. Rangkaian Speed Setting

Rangkaian ini dibangun dari Transformator 15 volt AC dan

disearahkan dengan penyearah sistem jembatan dan diperhalus

dengan kapasitor. Dengan tahanan resistor yang memadai zener

36

37

dioperasikan dengan panjar terbalik dan sebagai beban kita beri

variabel resistor sebesar 50 KΩ.

Gambar 4.2. Rangkaian speed setting

5 v/div

5 ms

Gambar 4.3. Gelombang AC dari Transformator T1

5 v/div

5 ms

Gambar 4.4. Gelombang penyearah dan diperhalus dengan kapasitor serta terpotong oleh zener

15 V

T1

OSILOSKOP OSILOSKOP 4.5

OSILOSKOP 4.4 OSILOSKOP 4.4

+ - VR -

+ 220Ω

50Ω

100µf 25v Z1

OSILOSKOP 4.3 + -

OUT

38

5 v/div

Gambar 4.5. Gelombang Keluaran Rangkaian Speed Setting

4.1.2. Rangkaian Umpan Balik

Rangkaian ini dibangun guna memproses sinyal dari Tacho generator

yang berupa sinyal AC 35V maksimal bila mencapai kecepatan 1800

rpm. Sinyal dari Tacho generator kita searahkan dengan sistem dioda

jembatan dan kemudian diperhalus dengan kapasitor dan sebagai

beban kita beri resistor 1kΩ dan variabel resistor 2kΩ.

Gambar 4.6. Rangkaian Umpan Balik

OSILOSKOP

OSILOSKOP 4.10

OSILOSKOP 4.9

-

+ 220Ω

1KΩ -

OSILOSKOP 4.8

+

TG

2KΩ

- + OSILOSKOP 4.7

21

BAB III

PERANCANGAN RANGKAIAN KONTROL

DAN MODEL MESIN PRODUKSI

3.1. Perancangan Pembuatan Alat

Alat simulasi ini digunakan untuk mendiskripsikan cara kerja sistem

kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua

buah mesin produksi tekstil, bagian-bagian dari keseluruhan alat ini adalah:

3.1.1. Diagram Blok

Diagram blok ini dapat dipahami cara kerja keseluruhan urutan

proses mekanisme dan pengendalian atau kontrol dari masing-masing

penggerak.

Gambar 3.1. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai

penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil.

Penga-sutan motor 3 phase

Kontrol Motor 1 Phase

KAIN MENTAH

KAIN JADI

Out

Mesin 2 Kain

POROS TENSI Motor Kopling

Gesek Arus Pusar Mesin 1

Out IN

Motor 1 Phase

IN VR

Kontrol Motor Arus Pusar

PLN 3 ~

39

5 v/div

2 ms

Gambar 4.7 Gelombang keluaran tacho generator

5 v/div

0,5 ms

Gambar 4.8. Gelombang Tacho Generator yang disearahkan

5 v/div

Gambar 4.9. Gelombang penyearah yang diperhalus

dengan kapasitor

40

5 v/div

2 ms

Gambar 4.10. Gelombang keluaran dari rangkaian umpan balik

4.1.3. Rangkaian Pembanding dan Penguat

Gambar 4.11. Rangkaian Pembanding dan Penguat

Perbandingan antara sinyal dari speed setting dan sinyal dari tacho

generator ini menggunakan hukum kirchoff untuk tegangan. Apabila

kedua sumber tegangan tersebut terdapat selisih tegangan maka

selisih tersebut akan diambil sebagai sinyal penguatan maupun

pelemahan. Sinyal ini kemudian diperkuat oleh transistor A 950 yang

difungsikan sebagai pembuka sinyal penyearah siklus positif.

~ 12v C E

Sinyal hasil penguatan

150Ω

VTG + -

+ -

Vz

+ -

OSILOSKOP 4.12

OSILOSKOP 4.13

OSILOSKOP 4.14

Out ~ 12v

B

OSILOSKOP 100 Ω

2K Ω

10µF 35 V

20 KΩ

OSILOSKOP 4.12

OSILOSKOP 4.15

41

2 v/div

Gambar 4.12. Gelombang perbandingan antara Vz dan VTG

Tegangan TG akan selalu mempertahankan posisinya

terhadap tegangan Vz, walaupun beban berubah-ubah.

0,2 v/div

Gambar 4.13. Gelombang pada VBE

5 v/div

5 ms

Gambar 4.14. Gelombang pada VCE

42

5 v/div

5 ms

Gambar 4.15. Gelombang Output Penguatan

4.1.4. Rangkaian Penyulut SCR

Pada rangkaian ini dibangun sebuah sinyal pemicu untuk

menggerakkan transformator denyut disini out put keluaran pada

rangkaian penguat berupa sinyal picu dan diteruskan pada kaki gate

SCR 1 sehingga dapat menyulut SCR 1 dan pemotongan fase akan

terjadi dan membentuk sinyal denyut yang akan menggerakkan

transfor mator T4 (transformator denyut).

Gambar 4.16. Rangkaian Penyulut SCR

T3

T4 Primer

OSILOSKOP 4.17 OSILOSKOP 4.18

43

0,6 v/div

5 ms

Gambar 4.17. Gelombang masukan pada kaki gate SCR1

5 v/div

10 ms

Gambar 4.18. Gelombang pada kaki primer transformator denyut T4

4.1.5. Rangkaian Driver

Rangkaian ini terdiri dari SCR 2 dimana pemicuannya menggunakan

transformator denyut, pada gerbang dihubungkan pada sinyal

keluaran transformator tersebut dan sinyal yang dihasilkan dapat

membuka SCR untuk menghubung atau menutup sehingga dapat

mengatur siklus penyearahan pada jala-jala listrik PLN 220 volt 50

Hz.

44

Gambar 19. Rangkaian Driver

0,2 v/div

10 ms

Gambar 4.20. Gelombang kaki gate SCR 2

5 v/div

2 ms

Gambar 4.21. Gelombang pada beban coil

COIL

K

A G T4

Primer

OSILOSKOP 4.20

~ 220 v / 50Hz AC

OSILOSKOP 4.21

45

4.2. Pengujian Alat

Gambar 4.22. Rangkaian kontrol motor kopling gesek arus pusar

Hal ini akan dilakukan pengujian alat kontrol motor kopling, dimana

alat kontrol ini diharapkan mampu digunakan sebagai pengendalian

kecepatan putaran yang dapat mempertahankan putaran yang stabil

walaupun motor kita bebani, kemudian alat kontrol ini diharapkan juga

mampu digunakan sebagai alat penyeimbang jalannya dua buah mesin

produksi teksil.

4.2.1. Pengujian sistem loop tertutup

Pengujian sistem loop tertutup ini dengan cara pada roll kain

kita pisahkan terlebih dahulu dan poros motor kopling kita beri

beban. Pada sinyal perbandingan Vz dan VTE kita amati juga pada

VBE.

46

2 v/div

Gambar 4.23. Sinyal Vz dan VTG

Pada sinyal Vz merupakan harga ketetapan yang telah ditentukan

sedangkan yang kita amati adalah sinyal VTG. Pada saat motor

kopling kita bebani sinyal VTG akan turun sesaat tetapi seketika itu

juga sinyal VTG akan kembali mendekati sinyal referensi yaitu sinyal

Vz.

2 v/div

Gambar 4.24. Sinyal VBE saat dibebani

Pada gambar di atas terlihat sinyal VBE akan terus mempertahankan

kondisi selisih 0,16 Vpp (kondisi cut on) walaupun poros motor kita

47

beri beban disaat awal pembebanan sinyal VTE memang turun tetapi

seketika itu sinyal tersebut langsung mengejar kondisi ketertinggalan

atau penurunan tegangan akibat pembebanan awal tadi, dengan

demikian disaat pembebanan akan terjadi penurunan putaran motor,

akan tetapi perbaikan perputaran yang tidak sesuai dengan tegangan

referensi akan selalu dilakukan

4.2.2. Pengujian kontrol motor kopling gesek pusar sebagai penyeimbang

jalannya 2 mesin produksi tekstil.

Untuk menguji alat kontrol yang difungsikan sebagai

penyeimbang, kami menggunakan media kain untuk pendeteksian

kecepatan putaran motor. Pada saat mesin 2 di start maka kain akan

mengangkat poros tension dan akan memutar variabel resistor speed

setting kemudian akan memberi perintah jalan pada mesin 1, dan

apabila kecepatan mesin 1 sudah dapat mengimbangi mesin 2 maka

keadaan poros tension akan diam hal ini dapat sebagai bukti bahwa

mesin 1 dan mesin 2 berjalan seimbang. Untuk mengatasi

mekanisme naik atau turunnya poros tension agar dapat bekerja

dengan baik dapat kita atur dengan mengubah harga resistansi pada

panjaran gain dan umpan balik.

48

4.2.3. Analisa pengujian pengaturan pada VR penguat

Tabel 4.1. VR Penguatan max

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt

max 92 volt 70 volt

min 15 volt

Tabel 4.2. VR Penguatan ¼

No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt

max 92 volt 60 volt

min 12 volt

VR

max + _

VR ¼

+ _

49

Tabel 4.3. VR Penguatan ½

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt

max 92 volt 82 volt 64 volt 15 volt

min 10 volt

Tabel 4.4. VR Penguatan ¾

No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt

max 92 volt 91 volt 82 volt 65 volt 20 volt

min 11 volt 11 volt 11 volt

+ _

+ _

50

Tabel 4.5. VR Penguatan 7/8

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

max 85 volt 76 volt 66 volt 60 volt 40 volt 15 volt 15 volt

min 11 volt 11 volt 11 volt 11 volt 11 volt 11 volt

Tabel 4.6.VR Penguatan min

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 11 volt 11 volt 11 volt

min 10 volt

+ _

+ _

51

VR Penguatan

1. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.25. Grafik VR Penguatan Max

2. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.26. Grafik VR Penguat 1/4

VR

max + _

Max 10 V

DCV Eksitasi

Min 12 V

Vz

Max 10 V

DCV Eksitasi

Min 12 V

Vz VR ¼

+ _

52

3. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.27. Grafik VR penguatan ½

4. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.28. Grafik VR Penguatan ¾

Max 8 V

DCV Eksitasi

Min

Vz

Max 5 V

DCV Eksitasi

Min 10 V

Vz

pd 12 v + _

VR ½

+ _

VR ¾

53

5. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.29. Grafik pegnuatan 7/8

6. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.30. Grafik penguatan min

Max 0 V DCV Eksitasi

Min 7 V

Vz

DCV Eksitasi

Min 9 V

Vz

Max 8V

+ _

VR 7/8

+ _

VR

min

54

Dari tabel dan semua gambar grafik di atas dapat kita ambil

kesimpulan bahwa pengaturan variabel resistor pada penguatan dapat

mengubah posisi atau letak titik kecepatan minimal dan maksimal

pada tegangan referensi speed setting.

4.2.4. Analisa pengujian pengaturan pada VR panjaran

Tabel 4.7. VR panjaran max

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt

max 92 volt 90 volt

min 10 volt

max + _

55

Tabel 4.8. VR Panjaran ¾

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt

max 82 volt 80 volt

min 10 volt Tabel 4.9. VR Panjaran ½

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt

min 10 volt

+ _

+ _

56

Tabel 4.10. VR Panjaran ¼

No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 45 volt 10 volt

4.29. VR Panjaran min

No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 10 volt

+ _

+ _

57

Grafik Variabel Panjaran

1. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4. 31. Grafik VR panjaran max

2. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.32. Grafik VR Panjaran 3/4

VR

max

DCV Eksitasi

Vz

DCV Eksitasi

Vz VR

¾

+ _

+ _

58

3. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.33. Grafik VRPanjaran ½

4. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.34. Grafik VR Panjaran ¼

DCV Eksitasi

Vz VR ½

DCV Eksitasi

Vz VR

¼

+ _

+ _

59

5. 12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Gambar 4.35. Grafik VR panjaran min

Dari tabel dan semua gambar grafik di atas dapat di ambil

kesimpulan bahwa pengaturan variabel resistor pada panjaran dapat

mengubah batas keluaran maksimal DC eksitasi.

4.2.5. Analisa pengujian dan pengukuran kecepatan serta hubungan antara

tegangan speed setting dan kecepatan perputaran motor.

Tabel 4.12. Hubungan tegangan speed setting dengan kecepatan

putaran motor

No. Vz (Speed Setting) rpm 1 2 3 4 5

0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt

1296 rpm 1082 rpm 994,4 rpm 853,3 rpm 775,6 rpm

DCV Eksitasi

Vz VR

min + _

60

No. Vz (Speed Setting) rpm 6 7 8 9 10 11 12 13

5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt

675,7 rpm 581,8 rpm 467,4 rpm 358,3 rpm 249,5 rpm 102,3 rpm 42 rpm 0 rpm

Vspeed setting

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300

Gambar 4.36. Grafik hubungan tegangan speed setting dengan

putaran motor

rpm

61

BAB V

PENUTUP

Berdasarkan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka pada bab terakhir ini

kami tarik kesimpulan dan saran-saran sebagai berikut:

5.1. Kesimpulan

Pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini merupakan

pengaturan tegangan DC sebagai pembangkit eksitasi coil yang sudah ada

pada perangkat motor kopling gesek arus pusar. Besar kecilnya eksitasi

mempengaruhi output putaran motor kopling gesek arus pusar.

Sapply tegangan DC dapat diatur besar kecilnya dengan mangatur

variabel resistor panjaran, penguatan dan umpan balik, sehingga bila alat ini

diaplikasikan untuk penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil maka

gerak pada poros tension dapat disesuaikan.

5.2. Saran-Saran

Dalam pembuatan alat ”Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar”

ini masih banyak kekurangan yang dapat disempurnakan lagi. Untuk itu

pada kesempatan ini penulis ingin memberikan saran yang berhubungan

dengan alat yang penulis buat, baik itu bagian mekanik, kontrol motornya

maupun beberapa kekurangan yang sekiranya dapat disempurnakan lagi.

a. Kurang stabilnya putaran pada mesin 2 yaitu mesin yang ada di depan.

b. Pada mekanik poros tension kurang lebar jarak naik turunnya sehingga

reaksi percepatan atau perlambatan tidak terlalu kelihatan.

61

62

c. Pada alat control kurang diberikan pembacaan kecepatan output putaran

motor.

d. Alat kontrol yang telah dibuat ini lebih baik lagi dicoba pada mesin

tekstil sesungguhnya.

63

DAFTAR PUSTAKA

Albert Paul Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika, Salemba Teknika. Charles I. Hubert. Elektric Machines Theory, Operation, Aplications Adjustment,

and Control. Frank D. Petruzella. Elektronik Industri Penerbit. ANDI Yogyakarta. Gopal K. Dubey. Elektrical Drives. Narosa Publishing House

64

Lampiran

DATA MOTOR 1 PHASE

Volt : 200 v

Input : 100 w

Output : 1/16 HP

AMPS : 0,5 A

Taiwan 6000 rpm

DATA PERANGKAT KOPLING

c/s TORQUE KG-M SPEED RPM

50 0,4 1200 – 120 CONT

60 1500 – 150 CONT

TYPE VS

DATE

SPEED GENERATOR

EXCIT MAX AMP

BEARING 6304 6305

CBNT W V Rpm

MAX EXCIT 85 VDC

TG 23 VAC

1980

80

1,6

2

35

180

65

TABEL DATA TRIAC

Piranti VGT’ V IGT’MA Imax’A Vmax’V

Q201E3 2 10 1 200

Q4004L4 2,5 25 4 400

Q5010R5

Q6015R5

2,5

2,5

50

50

10

15

500

600

1

Lampiran

DATA MOTOR 1 PHASE

Volt : 200 v

Input : 100 w

Output : 1/16 HP

AMPS : 0,5 A

Taiwan 6000 rpm

DATA PERANGKAT KOPLING

c/s TORQUE KG-M SPEED RPM

50 0,4 1200 – 120 CONT

60 1500 – 150 CONT

TYPE VS

DATE

SPEED GENERATOR

EXCIT MAX AMP

BEARING 6304 6305

CBNT W V Rpm

MAX EXCIT 85 VDC

TG 23 VAC

1980

80

1,6

2

35

180

2

TABEL DATA TRIAC

Piranti VGT’ V IGT’MA Imax’A Vmax’V

Q201E3 2 10 1 200

Q4004L4 2,5 25 4 400

Q5010R5

Q6015R5

2,5

2,5

50

50

10

15

500

600

6A COIL N + - OSILOSKOP 4.4

OSILOSKOP 4.4

OSILOSKOP 4.5

220Ω OSILOSKOP Z1 100µf 25v 50Ω VR - + 15 V T1

OSILOSKOP 4.9

OSILOSKOP 4.8

OSILOSKOP 4.10 2KΩ 220Ω + 1KΩ OSILOSKOP +

OSILOSKOP -

OSILOSKOP - TG

OSILOSKOP 100 Ω OSILOSKOP ~ 12v Out Sinyal hasil

penguatan 2K Ω ~ 12v B OSILOSKOP

4.14 OSILOSKOP 4.13

- + E C 10µF 35 V

150Ω 20 KΩ OSILOSKOP 4.12 VTG + - + - Vz

MAKALAH

KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI

PENYEIMBANG JALANNYA 2 MESIN PRODUKSI TEKSTIL

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh

Gelar Sarjana Tenik Fakultas Teknik Jurusan Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh :

Nama : YANUAR ANANTO

NIM : D.400 030 132

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2008

Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Sebagai Penyeimbang Jalannya Dua Mesin Produksi Tekstil

Yanuar Ananto

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Surakarta

Abstrak Menggabungkan dua buah atau lebih mesin produksi bertujuan untuk lebih menghemat tenaga kerja dan dapat mempercepat proses produksi dalam industri tekstil sangat diperlukan, dari proses satu ke proses kedua memakan waktu yang lebih cepat dibanding dengan mesin produksi yang terpisah oleh sebab itu diperlukan alat yang bisa untuk menggabungkan dua mesin proses produksi agar dapat berjalan dalam waktu yang bersamaan. Pada bagian finishing dalam industri-industri tekstil banyak menggunakan motor penggeraknya yaitu motor kopling gesek arus pusar, sehingga untuk menggabungkan dua mesin proses memerlukan alat kontrol motor kopling gesek arus pusat sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat kontrol penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil yang akan digabungkan menjadi satu proses. Alat kontrol ini disarankan hanya digunakan untuk motor kopling gesek arus pusar. Sensor akan ditempatkan pada poros tensi yang berfungsi sebagai detektor berjalannya mesin utama sehingga dapat membaca gerak atau kecepatan mesin utama. Gerak tersebut diterima sebagai pembacaan speed setting pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar dan alat kontrol ini memberikan suplai tegangan DC pada kopling magnet. Berdasarkan data hasil pengujian, alat kontrol ini mampu digunakan untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil dan mampu menggantikan alat yang telah digunakan di perusahaan, sehingga dapat memberikan alternatif pilihan lain untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil. Kata kunci: Setting, Kontrol Motor, Keseimbangan

1. Pendahuluan

Industri tekstil khususnya bagian finishing sangat memerlukan sekali sebuah alat kontrol penyeimbang kecepatan mesin produksi. Yang dimaksud penyeimbang disini yaitu dua buah mesin proses produksi lain yang terpisahkan tetapi akan digabungkan menjadi satu proses produksi kain sehingga bila akan digabungkan menjadi satu proses maka syaratnya harus kecepatan kainnya sama antara mesin satu dengan mesin yang lainnya, oleh sebab itu diperlukan sebuah sistem penyeimbang antara dua buah mesin tersebut. Saat ini banyak sekali pabrik-pabrik tekstil khususnya bagian finishing yang memerlukan sebuah alat penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi bahkan lebih dari dua mesin produksi. Untuk sekarang ini kebanyakan menggunakan teknologi dari buatan pabrik. Untuk alat atau instrumentasi buatan pabrik memang bisa digunakan dan bila perawatannya bagus maka umurnya bisa lama pula tetapi buatan pabrik juga ada kelemahannya atau kekurangannya, yaitu bila terjadi kerusakan maka sering kali tidak ada ganti komponennya dan sulit dicari dipasaran. Kemasan untuk fabrikasi buatan pabrik tersebut biasanya adalah rangkaian yang telah di cor, yaitu komponennya berupa

chip dalam kemasan yang tidak diketahui fungsinya, hanya diketahui terminal input output yang terhubung dengan motor kopling gesek arus pusar, sehingga sulit untuk diperbaiki sehingga mau tidak mau harus membeli yang baru lagi dan ini menambah biaya yang tidak sedikit. Disini penulis ingin memberikan pandangan lain alternatif pilihan lain dari instrumentasi yang sudah ada. Yang diharapkan rangkaian yang kami buat nanti dari segi harga mungkin lebih murah, dan berdasarkan analisa cara kerja motor penggeraknya akan dibuat rangkaian ini sesederhana mungkin sehingga mudah dipahami dan bila suatu saat terjadi kerusakan maka pencarian kerusakannya atau trouble shotingnya mudah dilakukan selain itu komponen-komponennya tersedia di pasaran dan mudah didapatkan. Pada mesin tekstil khususnya bagian finishing kebanyakan motor penggeraknya menggunakan motor eddy current atau motor kopling gesek arus pusar. Motor ini terdiri dari tiga bagian yaitu motor induksi, kopling arus eddy dan generator internal. Motor induksi berputar pada kecepatan konstan dan memberikan sumber energi untuk kopling arus eddy, dengan pengaturan eksitasi pada kopling besarnya slips antara

motor dan output poros dapat diatur dan output dapat divariasi. Sedangkan generator intenal berfungsi mem- berikan sinyal umpan balik atau feedback sesuai dengan kecepatan putaran poros output yang sesungguhnya.

2. Perancangan Sistem Cara kerja mesin produksi tekstil ini termasuk dalam tahap finishing dimana bahan yang akan diproses merupakan kain mentah dan keluar menjadi kain jadi dalam proses finishing terbagi menjadi dua bagian yaitu yang pertama melalui roll press untuk pengobatan, roll press ini menekan kain yang masuk dengan tekanan kira-kira 5 bar, roll press ini menggunakan penggerak motor kopling gesek arus pusar, roll press tidak akan berputar walaupun kain tertarik. Roll press akan berputar bila motor penggeraknya berputar. Proses finishing yang kedua yaitu pemanasan dan pembentangan lebar kain yang diinginkan. Setelah melalui proses pertama kain masuk pada mesin kedua tetapi terlebih dahulu melalui poros tensi. Mesin kedua ini prinsipnya yaitu menarik kain yang telah diumpankan oleh mesin satu dengan terlebih dahulu melalui poros tensi. Bila mesin dua menarik umpan kain dari mesin satu maka secara otomatis tensi akan naik dan akan memutar variabel resistor dimana variabel resistor tersebut merupakan detektor untuk berjalannya mesin dua. Semakin cepat mesin dua berjalan semakin ke atas gerak dari poros tensi dan ini cenderung mempercepat putaran dari mesin satu dan bila mesin dua memperlambat kecepatannya maka poros tensi akan bergerak turun dan ini akan memperlambat putaran dari mesin satu, sehingga dapat dikatakan bahwa mesin satu berjalannya menyesuaikan kecepatan dari mesin dua. Syarat dikatakan seimbang bila berjalannya output kain dari mesin satu sama dengan berjalannya input kain mesin dua, dan ini ditandai dengan posisi poros tensi yang diam.

Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada simulasi alat ini, blok kontrol motor kopling gesek sebagai penyeimbang kecepatan putaran dari mesin 1 dan mesin 2 rangkaian ini adalah pusat dari sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil, rangkaian kontrol ini memberikan fasilitas pengaturan atau penyetelan untuk penyesuaian kondisi mekanisme khususnya gerak dari poros tensi.

Kontrol Motor 1 phase Kontrol motor 1 phase ini digunakan untuk mengatur kecepatan putaran motor pada mesin 2. Pada rangkaian ini drivernya menggunakan komponen TRIAC dimana pemicuan gerbangnya memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor, dengan mengatur arus yang masuk pada kapasitor dengan memutar variabel resistor maka sudut pemicuan TRIAC dapat dikendalikan.

Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada bagian eksitasi coil pada motor kopling gesek arus pusar di kontrol menggunakan sistem rangkaian analog. Prinsip dari pengontrol disini yaitu membandingkan atau menjumlahkan antara speed setting sebagai tegangan referensi yang diinginkan dan sinyal dari generator internal sebagai hasil out put putaran dimana hasil sinyal dari penjumlahan tersebut atau sinyal error ini diperbesar menggunakan rangkaian penguat dan dimanfaatkan untuk mengontrol driver disini jenis komponen yang digunakan untuk driver adalah Silicon Control Rectifier atau SCR dan dirangkai menjadi penyearah setengah gelombang 1 fase dengan demikian hasil penyearahan ini dimanfaatkan untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar.

Penga-sutan motor 3 phase

Kontrol Motor 1 Phase

KAIN MENTAH

KAIN JADI

Out

Mesin 2 Kain

POROS TENSI Motor Kopling

Gesek Arus Pusar Mesin 1

Out IN

Motor 1 Phase

IN VR

Kontrol Motor Arus Pusar

PLN 3 ~

Gambar 1. Rancangan Blok diagram Kontrol Motor sebagai peyeimbang

Diagaram Blok Seperti terlihat pada gambar tegangan penyetel perputaran (Es), yang sebanding dengan penyetelan perputaran dari penghambat variabel (VR, variabel resistor) di panel kerja, dibandingkan di panel kendali dengan tegangan arus searah (EB) yaitu sebanding dengan perputaran yang diditeksinya (diperunutinya) dengan generator tako (TG) dan disearahkan, dan perbedaan (ES-EB) diperbesar untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. Karena itu bila beban bertambah menyebabkan perputaran berkurang, arus penguat dari magnet kopling gesek arus pusar bertambah dan membuat kopel lebih besar, jadi mencegah perputaran berkurang. Kebalikannya bila beban berkurang menyebabkan perputaran bertambah, arus penguat magnet dari kopling gesek arus pusar berkurang dan membuat kopel kecil, jadi mencegah perputaran bertambah. Karena itu, dengan mengatur arus penguat magnet kopling gesek arus pusar, perputaran dari poros keluaran dapat dikendalikan secara otomatik untuk mempertahankan nilai yang ditetapkan (dipasang)

3. Evaluasi Tugas Akhir Alat simulasi ini merupakan bentuk gambaran prototype sebuah konstruksi dua buah mesin tekstil dimana sebelum diproses merupakan bentuk dari kain mentah dan keluar dari proses ini merupakan bentuk dari kain jadi. Diantara penggabungan dua buah mesin tersebut terdapat berberapa perlakuan secara mekanis dan elektronis.

Cara Kerja Secara Mekanis

Pada alat simulasi ini terdiri dari dua buah proses mesin produksi mesin 1 yang ada di belakang fungsinya misalkan untuk proses pengobatan dan press, pada mesin ini apabila poros tension belum terangkat maka mesin tidak akan berjalan. Setelah proses 1 maka kain masuk pada proses 2, pada proses 2 ini misalkan untuk pengeringan dan pembentangan lebar kain. Pada mesin 2 ini berjalannya langsung di kontrol oleh kontrol motor 1 phase dengan memutar variabel speed dan tidak terpengaruh pada mesin yang lain seperti yang terjadi pada mesin 1. Keluaran atau out put kain pada mesin 2 ini disebut kain jadi.

Poros Tensi Perpindahan antara proses 1 ke proses 2 ini kain diubah geraknya sehingga melewati regulator poros

tensi dan regulator poros tensi akan naik atau turun mengikuti kecepatan perputaran pada mesin 2, regulator poros tensi ini juga dapat didefinisikan. Sebagai sistem loop tertutup yang mem-pertahankan level atau nilai untuk sutu harga kecepatan putaran. Perubahan pada kecepatan penarikan bahan kain dapat dideteksi dari posisi tensi (tegangan) penggulung oleh variabel resistor (VR). Dalam hal ini, referensi titik penyetelan memilih posisi loop yang dikehendaki pada sistem perputarannya variabel resistor/VR. Setiap perubahan panjang loop mengubah harga resistansi yang mengakibatkan perubahan sinyal dari variabel resistor. Perubahan sinyal sensor diterima oleh pengontrol yang mengubah kecepatan motor.

Tahap Urutan Pengoperasian

Bila mesin 1 di start melalui tombol tekan maka mesin 2 siap dijalankan, bila mesin 2 dijalankan maka kain akan menarik dan mengangkat poros tensi dan secara otomatis akan memutar variabel resistor (VR) yang terhubung dengan gerak regulator poros tensi tersebut. Sehingga mesin 1 akan berputar mengikuti harga resistansi variabel resistor yang berfungsi sebagai referensi tegangan speed setting. Bila poros tension ke atas maka mesin 1 cenderung akan menambah kecepatannya dan bila poros tension turun maka mesin 1 cenderung akan mengurangi kecepatannya.

4. Kesimpulan dan Saran

Pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini merupakan pengaturan tegangan DC sebagai pembangkit eksitasi coil yang sudah ada pada perangkat motor kopling gesek arus pusar. Besar kecilnya eksitasi mempengaruhi output putaran motor kopling gesek arus pusar. Sapply tegangan DC dapat diatur besar kecilnya dengan mangatur variabel resistor panjaran, penguatan dan umpan balik, sehingga bila alat ini diaplikasikan untuk penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil maka gerak pada poros tension dapat disesuaikan.

Saran-Saran Dalam pembuatan alat ”Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar” ini masih banyak kekurangan yang dapat disempurnakan lagi. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin memberikan saran yang berhubungan dengan alat yang penulis buat, baik

VR Rangkaian

kendali

Rangkaian Penyerah dan penghalus

Kopling arus pusar

M

Beban TG

EB Tiristor

Motor induksi 3 phase

ES +

Motor dengan Panel Kerja Panel kendali kopling arus pusar

Gambar 2. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar

itu bagian mekanik, kontrol motornya maupun beberapa kekurangan yang sekiranya dapat disempurnakan lagi. 1. Kurang stabilnya putaran pada mesin 2 yaitu mesin

yang ada di depan. 2. Pada mekanik poros tension kurang lebar jarak naik

turunnya sehingga reaksi percepatan atau per-lambatan tidak terlalu kelihatan.

3. Pada alat control kurang diberikan pembacaan kecepatan output putaran motor.

4. Alat kontrol yang telah dibuat ini lebih baik lagi dicoba pada mesin tekstil sesungguhnya.

Daftar Pustaka [1] Albert Paul Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika, Salemba Teknika. [2] Charles I. Hubert. Elektric Machines Theory, Operation, Aplications Adjustment, and Control. [3] Frank D. Petruzella. Elektronik Industri Penerbit. ANDI Yogyakarta. [4] Gopal K. Dubey. Elektrical Drives. Narosa Publishing House.