PENGENDALI MOTOR DC

JOBSHEET

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH

Praktikum Sistem Kendali

Yang dibina oleh H. Ahmad Fahmi, S.T., M.T

Nama : Aima Rahmadani

NIM : 130534608380

Offering : S1 PTL B 13

Tanggal Praktikum : 6 Januari 2015

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

JANUARI 2015

A. TUJUAN

1. Mahasiswa mampu membuat rangkaian pengendali motor DC

2. Mahasiswa mengerti baaimana cara kerja pengendali motor DC

B. DASAR TEORI

Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap

satu atau beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga

atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Di dalam dunia industri,

dituntut suatu proses kerja yang aman dan berefisiensi tinggi untuk menghasilkan

produk dengan kualitas dan kuantitas yang baik serta dengan waktu yang telah

ditentukan. Otomatisasi sangat membantu dalam hal kelancaran operasional,

keamanan (investasi, lingkungan), ekonomi (biaya produksi), mutu produk, dll.

Ada banyak proses yang harus dilakukan untuk menghasilkan suatu produk

sesuai standar, sehingga terdapat parameter yang harus dikontrol atau di kendalikan

antara lain tekanan (pressure), aliran (flow), suhu (temperature), ketinggian (level),

kerapatan (intensity), dll. Gabungan kerja dari berbagai alat-alat kontrol dalam

proses produksi dinamakan sistem pengontrolan proses (process control system).

Sedangkan semua peralatan yang membentuk sistem pengontrolan disebut

pengontrolan instrumentasi proses (process control instrumentation). Dalam istilah

ilmu kendali, kedua hal tersebut berhubungan erat, namun keduanya sangat berbeda

hakikatnya. Pembahasan disiplin ilmu Process Control Instrumentation lebih

kepada pemahaman tentang kerja alat instrumentasi, sedangkan disiplin ilmu

Process Control System mengenai sistem kerja suatu proses produksi.

Prinsip Pengontrolan Proses

Ada 3 parameter yang harus diperhatikan sebagai tinjauan pada suatu sistem

kontrol proses yaitu :

- cara kerja sistem kontrol

- keterbatasan pengetahuan operator dalam pengontrolan proses

- peran instrumentasi dalam membantu operator pada pengontrolan proses

Empat langkah yang harus dikerjakan operator yaitu mengukur,

membandingkan, menghitung, mengkoreksi. Pada waktu operator mengamati

ketinggian level, yang dikerjakan sebenarnya adalah mengukur process variable

(besaran parameter proses yang dikendalikan).

Contohnya proses pengontrolan temperatur line fuel gas secara manual,

proses variabelnya adalah suhu. Lalu operator membandingkan apakah hasil

pengukuran tersebut sesuai dengan apa yang diinginkan. Besar proses variabel yang

diinginkan tadi disebut desired set point. Perbedaan antara process variabel dan

desired set point disebut error. Dalam sistem kontrol suhu di atas dapat dirumuskan

secara matematis:

Error = Set Point Process Variabel

Process variabel bisa lebih besar atau bisa juga lebih kecil daripada desired

set point. Oleh karena itu error bisa diartikan negatif dan juga bisa positif.

Sistem Kontrol Otomatis

Suatu sistem kontrol otomatis dalam suatu proses kerja berfungsi

mengendalikan proses tanpa adanya campur tangan manusia (otomatis). Ada dua

sistem kontrol pada sistem kendali/kontrol otomatis yaitu :

Open Loop (Loop Terbuka)

Suatu sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi

pengontrolan. Dengan demikian pada sistem kontrol ini, nilai keluaran tidak di

umpan-balikkan ke parameter pengendalian.

Gambar 1. Diagram Blok Sistem Pengendalian Loop Terbuka

Close Loop (Loop Tertutup)

Suatu sistem kontrol yang sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung

terhadap aksi pengendalian yang dilakukan. Sinyal error yang merupakan selisih

dari sinyal masukan dan sinyal umpan balik (feedback), lalu diumpankan pada

komponen pengendalian (controller) untuk memperkecil kesalahan sehingga nilai

keluaran sistem semakin mendekati harga yang diinginkan.

Keuntungan sistem loop tertutup adalah adanya pemanfaatan nilai umpan

balik yang dapat membuat respon sistem kurang peka terhadap gangguan ksternal

dan perubahan internal pada parameter sistem.

Kerugiannya adalah tidak dapat mengambil aksi perbaikan terhadap suatu

gangguan sebelum gangguan tersebut mempengaruhi nilai prosesnya.

Gambar 2. Diagram Blok Sistem Kontrol Tertutup

Untuk motor DC yaitu motor yang dioperasikan pada tegangan bolak-balik. Motor

jenis ini menawarkan suatu pemakaian yang luas dalam ukuran-ukuran yang lebih

kecil,terutama untuk pemakaian di lingkungan domestik dan komersial. Motor DC berputar

sesuai dengan pembebanan, karena dengan pembebanan ringan motor berputar dengan cepat

dan , menghasilkan kopel yang kecil tetapi pada keadaan pembebanan yang berat maka

motornya berputar secara perlahan-lahan dengan kopel yang besar. Meskipun demikian pada

pemakaian tertentu diperlukan adanya pengaturan kecepatan.

Untuk mendapatkan pengaturan kecepatan dan torsi dari motor seri, tegangan bolak-

balik (DC) dapat diberikan secara seri dengan thyristor yang mengatur tegangan, yang diberikan

pada motor.

Dalam sistem pengaturan kecepatan motor, thyristor dapat digunakan karena berkapasitas

daya yang besar sehingga untuk pengaturan kecepatan motor yang berdaya besar dapat

menggunakan rangkaian elektronika. Dalam pengaturan kecepatan motor thyristor membawa

beberapa keuntungan sebab dapat menghasilkan pengaturan yang halus dan kontinu, kerugian

daya yang kecil dan untuk pemeliharaan yang sederhana.

Motor DC terdiri dari sebuah rotor yang biasa disebut armatur atau jangkar, dengan lilitan

kumparan sekelilingnya, dan diujung poros diletakkan komutator yang dibagi atas beberapa

lamel. Pada permukaan komutator diletakan sikat karbon yang berfungsi untuk mengalir arus dari

sumber luar ke dalam jangkar motor. Saat arus mengalir kedalam jangkar, maka di jangkar

akan timbul medan magnit, sehingga jangkar akan berputar diantara kutub magnit yang berada

di stator motor. Hampir semua motor DC memiliki kipas pendingin di bagian ujung poros-nya.

Seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Konstruksi Motor DC

Motor DC banyak digunakan pada peralatan listrik dengan ukuran kecil dan sedang,

seperti pengisap debu, mesin jahit dan sejenisnya. Motor DC bisa dioperasikan dengan sumber arus

searah atau bolak-balik. Kecepatan motor bisa diatur dengan menggunakan rheostat, penyearah,

atau perubahan kedudukan sikat karbon yang melewati jangkar motor.

Karakteristik Motor DC

Motor DC mempunyai karakteristik motor seri karena berputar pada kecepatan rata-

rata bila bebannya juga rata-rata, dan apabila bebannya dikurangi maka kecepatannya akan naik.

Motor ini mempunyai sifat-sifat yang sama seperti motor dc seri. Pada pembebanan ringan motor

berputar dengan cepat dan menghasilkan kopel yang kecil. Tetapi pada keadaan pembebanan yang

berat, maka motornya berputar secara perlahan-lahan dengan torsi yang besar. Jadi,

motormengatur kecepatannya sesuai dengan beban yang dihubungkan kepadanya. Motor jenis

ini banyak ditemui antara lain pada: blower, dinamo mesin jahit rumah, mesin bor, dan mixer

(Cyne and Martin, 1987). Putaran motor DC biasanya tinggi, apalagi dalam keadaan tanpa beban.

Maka dari itu,biasanya motor DC dihubungkan langsung dengan beban sehingga putaran motor

yang tinggi bisa berkurang dengan pembebanan tersebut.

Pengaturan Kecepatan Motor DC

Pengaturan kecepatan motor DC adalah dengancara mengatur besar tegangan yang diberikan

kepada motor. Motor DC merupakan motor yang dapat bekerja dengansumber tegangan DC maupun

dc, sehingga pengaturan tegangannya pun dapat dilakukan dengan dua macam yaitu pengaturan

dalam bentuk sumber tegangan DC dan pengaturan dalam bentuk sumber tegangan dc. Semakin

besar tegangan yang diberikan kepada motor DC ini,maka semakin besar pula kecepatan putarnya.

Sebaliknya, semakin kecil tegangan yang diberikan kepadanya, maka semakin kecil pula

kecepatannya.

C. ALAT & BAHAN

Power Supply DC (1 buah)

Multimeter (1 buah)

Project Board (1 buah)

Motor DC (1 buah)

Resistor 330 ohm (4 buah)

SPDT Relay (2 buah) {Simulasi}

Kabel jumper secukupnya

D. LANGKAH KERJA & GAMBAR

1. Memperhatikan gambar 4 lalu mencermati dan membuat rangkaian pada

project board

M

SW1

SW2

330

330

330

330

12 V12 V

Gambar 4. Rangkaian Percobaan 1

2. Memberi tegangan sebesar 12VDC dengan cara menghubungkan vcc dan

ground power supply ke vcc dan ground menggunakan kabel penghubung yang

sudah disediakan.

3. Mensimulasikan kembali rangkaian pada Circuit Wizard

4. Mencatat kondisi nyala lampu led pada subab hasil

5. Membuat rangkaian pengendali Motor DC

Gambar 5. Datasheet TIP41

E. HASIL

Saat Switch 1 di sambungkan dengan Tegangan VCC, switch 2

disambungkan dengan ground maka motor DC akan berputar ke arah kanan,

Sebaliknya saat Switch 2 di sambungkan ke tegangan VCC dan switch 1

disambungkan ke ground, motor DC akan berputar ke arah kiri dan saat kedua

switch disambungkan ke ke VCC maka motor DC akan mengalami pengereman.

Simulasi rangkaian

Gambar 6. Rangkaian Percobaan Switch 1 dan 2 tidak terhubung VCC

Gambar 7. Switch 1 terhubung dengan VCC motor berputar ke kanan

Gambar 8. Switch 2 terhubung dengan VCC motor berputar ke kiri

Gambar 9. Kedua Switch terhubung dengan VCC dan terjadi pengereman pada motor DC

Rangkaian simulasi Pengendalian Motor DC dengan Simulasi Circuit Wizard

Gambar 10. Rangkaian Pengendali Motor DC dengan Relay

Gambar 11. Motor DC berputar ke arah kiri ketika Switch tersambung

F. ANALISIS

Dari praktikum yang dicoba hasil sama dengan apa yang di simulasikan,

Pergerakan Motor. Putaran pada motor DC tergantung pada switch yang terhubung

antara ground dan VCC.

Driver motor DC tipe H-bridge menggunakan power driver berupa

transistor. Rangkaian driver motor DC H-brige transistor ini dapat mengendalikan

arah putaran motor DC dalam 2 arah dan dapat dikontrol dengan sinyal logika dasar

TTL (High) dan (Low).

G. KESIMPULAN

Motor DC adalah aktuator listrik yang menggunakan tegangan input seagai

variabel pengendali.

Rangkaian sistem pengontrolan kecepatan motor DC dengan

menggunakan transistor dapat digunakan sebagai pengatur kecepatan motor

secara universal

Semakin besar tegangan yang dinaikkan, besar arus juga semakin besar,

dan sebaliknya semakin kecil tegangan yang diberikan maka semakin kecil

pula arus yang mengalir.

H. DAFTAR PUSTAKA

A. Kadir, Teknologi Instalasi Listrik, Penerbit LP3ES, Lembaga Penelitian

Dan Penerapan Ekonomi Sosial Jakarta.

Eugene C.L, Mesin Dan Rangkaian Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta,

1989.

Filzgerald. A.E,Mesin-mesin Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1986