PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

ALAT PENGHEMAT ENERGI PADA MOTOR KAPASITOR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Disusun Oleh:

SUBHAN FAJRI

NIM. 0510630098

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2009

I. JUDUL

Perancangan dan Pembuatan Alat Penghemat Energi pada Motor

Kapasitor

II. LATAR BELAKANG

Motor induksi merupakan jenis motor yang paling banyak

digunakan baik dalam industri maupun dalam rumah tangga. Namun

motor ini tidak selalu bekerja pada beban penuh, misalkan di

industri yang bebannya selalu berubah. Hal ini akan

memperburuk kinerja dari motor induksi itu sendiri, salah

satunya adalah turunnya faktor daya dan efisiensi motor

induksi tersebut.

Namun disamping dari kekurangan motor induksi tersebut, masih

bisa diambil manfaatnya yaitu bisa dilakukan penghematan

energi dengan mengatur besarnya tegangan masukannya yang

sesuai dengan besarnya beban yang nantinya juga akan

berpengaruh terhadap besarnya faktor daya dari motor induksi

itu sendiri.

Dengan latar belakang tersebut dan diiringi oleh kemajuan

dibidang elektronika daya dan mikrokontroler maka motor

induksi dapat diatur besar tegangan masukannya dengan

pengaturan sudut penyalaan triac yang diatur secara otomatis

melalui mikrokontroller, sehingga motor bisa mendapat tegangan

sesuai dengan kebutuhan beban dan penghematan energi dapat

tercapai.

III. RUMUSAN MASALAH

Sesuai dengan latar belakang yang ada, perencanaan ini

ditekankan pada :

1. Bagaimana hubungan antara perubahan beban dengan kebutuhan

tegangan masukan pada motor induksi.

2. Apakah dengan pengurangan tegangan masukan motor induksi

saat bebannya berkurang bisa dilakukan penghematan energi.

3. Bagaimana merancang alat yang dapat menghemat energi pada

motor kapasitor yang berbeban rendah menggunakan pengaturan

sudut penyalaan TRIAC yang dikontrol dengan mikrokontroller.

IV. RUANG LINGKUP

Mengacu pada permasalahan yang ada maka pada tugas akhir ini

dibatasi pada:

1. Perancangan dan pembuatan alat penghemat energi ini

dikhususkan untuk motor kapasitor.

2. Beban yang digunakan untuk pengujian adalah berupa breaker

yang ada di laboratorium elektronika daya.

3. Parameter keberhasilan alat adalah :

a. Mikrokontroller bisa mengatur sudut penyalaan triac

b. Bisa mengatur tegangan masukan motor secara otomatis saat

beban berubah.

V. TUJUAN

Skripsi ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat

penghemat energi motor induksi dengan mengatur besarnya

tegangan masukan motor dengan pengaturan sudut penyalaan triac

secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroler.

VI. TINJAUAN PUSTAKA

Dengan kemajuan dibidang elektronika daya dan mikrokontroler

maka motor induksi dapat diatur besarnya tegangan masukannya

sesuai dengan besarnya beban. Cara yang bisa dilakukan adalah

dengan mengatur besarnya sudut penyalaan TRIAC yang akan

dikontrol secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroller,

sehingga motor dapat mendapat tegangan sesuai dengan kebutuhan

beban.

Untuk memudahkan dalam memahami cara kerja sistem maupun

dasar-dasar perancangan alat ini, maka dibutuhkan penjelasan

dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam penulisan

proposal skripsi ini. Berikut ini merupakan penjelasan dari

teori-teori penunjang yang digunakan dalam perancangan.

6.1 Motor kapasitor

Motor kapasitor ini menggunakan kapasitor pada saat startnya

yang dipasang secara seri terhadap kumparan bantu. Motor

kapasitor ini umumnya digunakan pada kipas angin, kompresor

pada kulkas (lemari es), motor pompa air, dan sebagainya. Pada

lemari es umumnya memakai rele sebagai saklar sentrifugalnya.

Berdasarkan penggunaan kapasitor pada motor kapasitor, maka

motor kapasitor ini dapat dibagi dalam hal sebagai berikut di

bawah ini.

1. Motor kapasitor start (capacitor start motor)

Pada motor kapasitor, pergeseran fase antara arus kumparan

utama (Iu) dan arus kumparan bantu (Ib) didapatkan dengan

memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri terhadap kumparan

bantunya seperti yang diperlihatkan pada gambar 1

Gambar 1 Bagan rangkaian motor kapasitor dan diagram vektor Iu

dan Ib

Kapasitor yang digunakan pada umumnya adalah kapasior

elektrolik yang pemasangannya tidak permanen pada motor

(sebagai bagian yang dapat dipisahkan). Kapasitor start

direncanakan khususnya untuk waktu pemakaian yang singkat,

sekitar 3 detik, dan tiap jam hanya 20 kali pemakaian. Bila

saat start dan setelah putaran motor mencapai 75% dari

kecepatan penuh, saklar sentrifugal (CS) otomatis akan terbuka

untuk memutuskan kapasitor dari rangkaian, sehingga yang

tinggal selanjutnya hanya kumparan utama saja.. Pada

sebahagian motor ini ada yang menggunaan rele sebagai saklar

sentifugalnya. Ada 2 bentuk pemasangan rele yang biasa

digunakan yaitu penggunaan rele arus dan rele tegangan seperti

yang diperlihatkan pada gambar 2 dan gambar 3.

Gambar 2 Bentuk penggunaan rele arus dalam rangkaian

Arus start yang dihasilkan pada gambar 2 cukup besar sehingga

medan magnet yang dihasilkan oleh rele sanggup untuk menarik

kontak NO (normally open) menjadi menutup (berhubungan),

setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatan

nominalnya, maka arus motor sudah turun menjadi kecil kontak

NO yang terhubung tadi terlepas kembali karena medan magnet

yang dihasilkan tidak sanggup untuk menarik kontak NO sehingga

kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian.

Gambar 3 Bentuk penggunaan rele tegangan dalam rangkaian

Tegangan awal saat start yang dihasilkan pada rele gambar 3

masih kecil sehingga medan magnet yang dihasilkan oleh rele

tidak sanggup untuk menarik kontak NC (normally close) menjadi

terbuka (memisah), setelah motor berjalan dan mencapai

kecepatan 75% kecepatan nominalnya, maka tegangan pada rele

sudah naik menjadi normal sehingga kontak NC yang terlepas

tadi terhubung karena medan magnet yang dihasilkan rele

sanggup untuk menarik kontak NC menjadi terbuka sehingga

kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian.

Disamping itu, penggunaan kapasitor start pada motor kapasitor

dapat divariasikan misalnya dengan tegangan tegangan ganda

seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.

Gambar 4 Motor kapasitor start tegangan ganda, putaran satu

arah.

Untuk penggunaan tegangan rendah pada gambar 4, kumparan utama

I dan kumparan utama II diparalel dengan cara terminal 1

dikopel dengan 3, terminal 2 dikopel dengan 4, kemudian

terminal 1 dan 2 diberikan untuk sumber tegangan. Untuk

tegangan tingginya, kumparan utama I dan kumparan utama II

dihubungkan secara seri, kemudian terminal 1 dikopel dengan 4

dan terminal 3 dan 2 untuk sumber tegangan.

Motor kapasitor start yang sederhana juga dapat diperlengkapi

dengan pengaturan kecepatan dan pembalik arah putaran seperti

yang diperlihatkan pada contoh berikut di bawah ini.

a. Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan arah putaran

yang dapat dibalik (three leads reversible capacitor start

motor) diperlihatkan pada gambar 5.

Gambar 5 Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan pembalik

arah putaran

b. Motor kapasitor start 2 kecepatan seperti yang

diperlihatkan pada gambar 6.

Gambar 6 Motor kapasitor start 2 kecepatan.

Bila saklar diatur pada posisi low pada gambar 3.20, motor

berputar lambat, sedangkan bila saklar diatur pada posisi

high, motor berputar lebih cepat, karena kumparan cepat (high

run) mempunyai jumlah kutub sedikit sedangkan kumparan lambat

(low run) mempunyai jumlah kutub yang lebih banyak.

c. Motor kapasitor start dengan 2 kumparan dan menggunakan 2

buah kapasitor seperti yang diperlihatkan pada gambar 7.

-

Gambar 7 Motor kapasitor start dengan 2 kecepatan dan

menggunakan 2 buah kapasitor.

2. Motor kapasitor start dan jalan (capacitor start-capacitor

run motor).

Pada dasarnya motor ini sama dengan capasitor start motor,

hanya saja pada motor jenis ini kumparan bantunya mempunyai 2

macam kapasitor dan salah satu kapasitornya selalu dihubungkan

dengan sumber tegangan (tanpa saklar otomatis). Motor ini

menggunakan nilai kapasitansi yang berbeda untuk kondisi start

dan jalan. Dalam susunan pensaklaran yang biasa, kapasitor

start yang seri dengan saklar start dihubungkan secara paralel

dengan kapasitor jalan dan kapasitor yang diparalelkan itu

diserikan dengan kumparan bantu.

Penggunaan kapasitor start dan jalan yang terpisah

memungkinkan perancangan motor memilih ukuran optimum masing-

masing, yang menghasilkan kopel start yang sangat baik dan

prestasi jalan yang baik. Tipe kapasitor yang digunakan pada

motor kapasitor ini adalah tipe elektrolit dan tipe berisi

minyak. Rancangan motor ini biasanya hanya digunakan untuk

penggunaan motor satu fasa yang lebih besar dimana khususnya

diperlukan untuk kopel start yang tinggi. Keuntungan dari

motor jenis ini adalah :

1. Mempertinggi kemampuan motor dari beban lebih.

2. (faktor daya).jMemperbesar cos

3. Memperbesar torsi start,

4. Motor bekerja lebih baik (putaran motor halus).

Motor jenis ini bekerja dengan menggunakan kapasitor dengan

nilai yang tinggi (besar) pada saat startnya, dan setelah

rotor berputar mencapai kecepatan 75% dari kecepatan

nominalnya, maka kapasitor startnya dilepas dan selanjutnya

motor bekerja dengan menggunakan kapasitor jalan dengan nilai

kapasitor yang lebih rendah (kapasitas kecil) agar motor dapat

bekerja dengan lebih baik. Bentuk gambaran motor jenis ini

diperlihatkan pada gambar 8. Pertukaran harga kapasitor dapat

dicapai dengan dua cara sebagai berikut.

a) Dengan menggunakan dua kapasitor yang dihubungkan secara

paralel pada rangkaian bantu, kemudian setelah saklar otomatis

bekerja maka hanya sebuah kapasitor yang terhubung secara seri

dengan kumparan bantu (gambar 8a)

b) Dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang secara

paralel dengan ototransformator step up (gambar 8b).

a) b)

Gambar 8 Cara mendapatkan pertukaran harga kapasitor

3. Motor kapasitor jalan (capacitor run motor).

Motor ini mempunyai kumparan bantu yang disambung secara seri

dengan sebuah kapasitor yang terpasang secara permanen pada

rangkaian motor. Kapasitor ini selalu berada dalam rangkaian

motor, baik pada waktu start maupun jalan, sehingga motor ini

tidak memerlukan saklar otomatis. Oleh karena kapasitor yang

digunakan tersebut selalu dipakai baik pada waktu start maupun

pada waktu jalan maka harus digunakan kapasitor yang memenuhi

syarat tersebut yaitu kapasitor yang berjenis kondensator

minyak, atau kondensator kertas minyak. Pada umumnya kapasitor

yang F, bentuk hubungannya padamdigunakan berkisar antara 2

sampai 20 rangkaian motor diperlihatkan pada gambar 9 dengan

jenis dua arah putaran.

Gambar 9 Motor kapasitor jalan yang bekerja dengan 2 arah

putaran (maju dan mudur) dengan kumparan utama sama dengan

kumparan bantu.

Pada gambar 9, waktu putaran kanan, kumparan A diseri dengan

kapasitor dan kumparan B bertindak sebagai kumparan utama,

sedangkan pada waktu putaran kiri, kumparan B diseri dengan

kapasitor dan berfungsi sebagai kumparan bantu, sehingga

kumparan A sekarang berfungsi sebagai kumparan utama.

Selanjutnya pada gambar 10 diperlihatkan contoh penerapan

motor kapasitor jalan yang dapat diatur kecepatannya yang

biasa diterapkan pada kipas angin.

Gambar 10 Motor kapasitor jalan (permanen) dengan 2 kecepatan.

6.2 TRIAC

Triac dapat bersifat konduktif dalam dua arah dan biasa

digunakan untuk pengendali fasa ac. Hal ini dapat dianggap

sebagai dua buah SCR yang tersambung antipararel dengan

koneksi gerbang seperti gambar 11.

Gambar11. Simbol TRIAC dan Ekivalensi

Kerena TRIAC merupakan komponen bidirectional, terminalnya

tidak dapat ditentukan sebagai anoda/katode. Jika terminal MT2

positif terhadap MT1. TRIAC dapat dimatikan dengan memberikan

sinyal gerbang positif antara gerbang G dan MT1. Jika terminal

MT2 negatif terhadap MT1, maka TRIAC dapat dihidupkan dengan

memberikan sinyal pulsa negatif antara gerbang dan terminal

MT1. Tidak perlu untuk memiliki kedua sinyal gerbang positif

dan negatif dan TRIAC dapat dihidupkan baik oleh sinyalgerbang

positif maupun negatif. Dalam prakteknya sensitivitas

berfariasi antara satu kuadran dengan kuadran lain, dan TRIAC

biasanya beroperasi dikuadran I atau kuadran III.

6.4 Pengatur Tegangan Arus Bolak Balik Satu Fasa

Teknik pengontrolan fasa memberikan kemudahan dalam sistem

pengendalian AC. Pengendali tegangan saluran AC digunakan

untuk mengubah-ubah harga rms tegangan AC yang dicatukan ke

beban dengan menggunakan Thyristor sebagai sakelar.

Penggunaan alat ini antara lain, meliputi:

– Kontrol penerangan

– Kontrol alat-alat pemanas

– Kontrol kecepatan motor induksi

Rangkaian pengendalian dapat dilakukan dengan menggunakan dua-

Thyristor yang dirangkai antiparalel lihat Gambar 13 (a) atau

menggunakan Triac lihat Gambar 13 (b).

a). Thrystor Anti Paralel

b). TRIAC

Gambar 13 : Bentuk dasar pengendali tegangan AC

Penggunaan dua Thyristor antiparalel memberikan pendalian

tegangan AC secara simetris pada kedua setengah gelombang

pertama dan setengah gelombang berikutnya. Penggunaan Triac

merupakan cara yang paling simpel, efisien, dan handal. Triac

merupakan komponen dua-arah sehingga untuk mengendalikan

tegangan AC pada kedua setengah gelombang cukup dengan satu

pulsa trigger. Barangkali inilah yang membuat rangkaian

pengendalian jenis ini sangat popular di masyarakat.

Keterbatasannya terletak pada kapasitasnya yang masih terbatas

dibandingkan bila menggunakan Thyristor. Dari Gambar 13 jika

tegangan sinusoidal dimasukkan pada rangkaian seperti pada

gambar, maka pada setengah gelombang pertama Thyristor Q1

mendapat bias maju, dan Q2 dalam keadaan sebaliknya. Kemudian

pada setengah gelombang berikutnya, Q2 mendapat bias maju,

sedangkan Q1 bias mundur. Agar rangkaian dapat bekerja, ketika

pada setengah gelombang pertama Q1 harus diberi sinyal

penyalaan pada gatenya dengan sudut penyalaan, misalnya α.

Seketika itu Q1 akan konduksi. Q1 akan tetap konduksi sampai

terjadi perubahan arah (komutasi), yaitu tegangan menuju nol

dan negatif. Setelah itu, pada setengah periode berikutnya, Q2

diberi trigger dengan sudut yang sama, proses yang terjadi

sama persis dengan yang pertama. Dengan demikian bentuk

gelombang keluaran seperti yang ditunjukkan pada gambar.

6.5 Trafo (Transformator)

Kata “Transformator” berasal dari kata “Transformasi” yang

berarti “Perubahan”. Transformator atau biasa disingkat dengan

kata Trafo adalah suatu peralatan listrik yang tidak berputar

tetapi meneruskan tenaga listrik dari satu rangkaian ke

rangkaian lain dengan frekuensi yang sama dan tegangan yang

berubah melalui rangkaian magnetik (sirkuit magnetik). Gambar

14 menunjukkan skema konversi energi trafo.

Energi Listrik Energi Listrik

Trafo

Gambar 14. Skema Konversi Energi Trafo

Trafo pada sistem tenaga listrik disebut Trafo Tenaga. Trafo

tenaga dibedakan menjadi 2 macam, yaitu :

1. Step up transformer atau trafo penaik tegangan

Berfungsi untuk menaikkan tegangan pusat pembangkit menjadi

tegangan tinggi untuk ditransmisikan.

2. Step down transformer atau trafo penurun tegangan

Berfungsi untuk menurunkan tegangan saluran transmisi ke

tegangan yang lebih rendah

Disamping dikenal pula transformasi distribusi untuk merubah

tegangan distribusi primer ke tegangan distribusi sekunder

untuk didistribusikan ke konsumen.

Transformator dapat digunakan sebagai berikut :

• Untuk menyesuaikan tegangan setempat dengan tegangan pada

peralatan listrik

• Untuk melakukan pengukuran dari besaran listrik. Trafo yang

dipergunakan untuk mengadakan pengukuran besaran listrik

disebut trafo instrumen atau trafo pengukuran. Trafo instrumen

dibedakan menjadi dua, yaitu : trafo tegangan digunakan untuk

voltmeter, trafo arus digunakan untuk amperemeter.

• Dalam bidang elektronika, trafo digunakan : sebagai

gandengan impedansi antara sumber dan beban, untuk memindahkan

satu rangkaian dari rangkaian yang lain, untuk menghambat arus

searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara

rangkaian.

6.5 Mikrokontroler ATMEGA8

Mikrokontroler ATMEGA8 yang diproduksi oleh ATMEL Company

Amerika Serikat merupakan salah satu anggota keluarga dari

jenis AVR (AIF-Egil Bogen, Vegard Wollan, RISC

microcontroller). IC jenis ini berorientasi pada kontrol 8 bit

yang dapat diprogram ulang dengan daya rendah. Mikrokontroler

ini dalam satu siklus waktu mampu mengeksekusi instruksi

hingga mencapai 1 MIPS (million instruction per secon) per

MHz. Mikrokontroler ATMEGA8 mempunyai karakteristik utama

sebagai berikut:

Ø Mikrokontroler 8 bit dengan performansi tinggi dan daya

rendah

Ø Nonvolatile memori program dan data

Ø Sistem self-programable flash 8 Kbyte

Ø EEPROM sebesar 512 byte, dan 1Kbyte SRAM internal

Ø 23 saluran I/O dan 32 general purpose register.

Ø Dua timer/counter 8 bit dengan prescaller terpisah, satu

mode pembanding (compare mode)

Ø Satu buah timer/counter 16 bit dengan prescaller terpisah,

mode pembanding dan perekam (capture)

Ø Internal dan eksternal interupt.

Ø WDT (Watch Dog Timer) dengan oscilator internal

Ø RTC dengan oscillator terpisah

Ø Tiga buah pin PWM

Ø Enam buah pin ADC dengan ketepatan sebesar 10 bit

Ø USART (Universal Syncronous and Asyncronous Receiver

Transmitter)

Konfigurasi pin mikrokontroler ATMEGA8 dapat dilihat dalam

Gambar 15.

Gambar 15 Konfigurasi pin ATMEGA8

Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006

6.5.1 Struktur dan Operasi Port

Mikrokontroler ATMEGA8 ini mempunyai 3 buah port, dua buah

port memiliki 8 buah jalur I/O dan sebuah port dengan 7 jalur

I/O. Beberapa karakteristik port mikrokontroler ATMEGA8

dijelaskan secara singkat berikut ini:

Ø Unit I/O dapat dialamati perjalur atau per port.

Ø Setiap jalur I/O memiliki buffer, penahan (latch), kemudi

input dan kemudi output.

Ø Setiap jalur I/O terdapat register pengatur apakah dijadikan

input atau dijadikan output.

Ø Port B adalah I/O bi-directional 8 bit dengan resistor pull-

up internal. Sebagai masukan, pin port B yang diberi pull-low

secara eksternal akan mengalirkan arus bila resistor pull-up

diaktifkan. Port B juga memiliki fungsi khusus, seperti yang

terlihat dalam tabel 1 berikut:

Tabel 1. Fungsi khusus Port B

Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006

Ø Port C adalah I/O bi-directional 7 bit dengan resistor

pull-up internal. Sebagai masukan, pin port C yang diberi

pull-low secara eksternal akan mengalirkan arus bila

resistor pull-up diaktifkan. Port C juga memiliki fungsi

khusus, seperti yang terlihat dalam tabel 2 berikut:

Tabel 2. Fungsi khusus Port C

Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006

Ø Port D adalah I/O bi-directional 8 bit dengan resistor pull-

up internal. Sebagai masukan, pin port D yang diberi pull-low

secara eksternal akan mengalirkan arus bila resistor pull-up

diaktifkan. Port D juga memiliki fungsi khusus, seperti yang

terlihat dalam tabel 3 berikut:

Tabel 3. Fungsi khusus Port D

Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006

6.5.2 Sistem interupt

Mikrokontroller ATMEGA8 memiliki 19 alamat vektor interupt

dimana nomor urut dari vector interupt tadi menyatakan

prioritas dari tinterupt tersebut. Alamat vector interupt dari

mikrokontroller ATMEGA8 dapat dilihat dalam tabel 4.

Tabel 4. Alamat vector interupt dari ATMEGA8

Sumber : ATMEGA8 Data sheet , 2006

6.6 Zero Crossing Detector

Zero Crossing Detector berfungsi untuk mengetahui kapan sinyal

tegangan masukan pada mikrokontroler bernilai nol. Hardware

pemroses sinyal menggunakan dasar zero cross detektor pada

mikrokontroler ATMega8535. Rangkaian zero crossing detector

ditunjukkan dalam Gambar 16.

Gambar 16 Gambar Schematic Zero Cross Detector

Untuk melindungi Mikrokontroler dari tegangan diatas VCC dan

dibawah GND, Mikrokontroler mempunyai dioda clamping internal

pada pin I/O (lihat gambar 10). Dioda tersebut terhubung dari

pin ke VCC dan GND, yang berfungsi menjaga semua sinyal

masukan sesuai dengan tegangan operasi dari mikrokontroler.

Semua tegangan yang lebih besar dari V + 0,5V akan dipaksa

turun sampai tegangan V + 0,5V (0,5 adalah jatuh tegangan pada

dioda). Dan semua tegangan dibawah GND – 0,5V akan dipaksa

naik sampai tegangan GND – 0,5V.

Dengan menambahkan sebuah resistor seri yang besar, dioda

tersebut dapat digu nakan untuk mengubah sebuah sinyal

sinusoida tegangan tinggi menjadi sebuah sinyal kotak tegangan

rendah. Dengan amplitudo tegangan yang sesuai dengan tegangan

operasional mikrokontroler. Karena dioda tersebut menyesuaikan

tegangan tinggi masukan menjadi tegangan operasional

mikrokontroler.

Sinyal kotak tegangan rendah sefase dengan sinyal sinusoida

tegangan AC, dengan mendeteksi tepi turun akan dapat

menunjukkan secara akurat kapan zero cross itu terjadi. Dengan

menggunakan sinyal tersebut mikrokotroler dapat menjadi

pendeteksi zero cross yang akurat dengan kode pemrograman yang

singkat dan berbasiskan interupsi. Sinyal kotak sebenarnya

adalah sinyal sinsoida AC dengan puncak positifnya terpotong

pada tegangan VCC + 0,5V dan VCC – 0,5V seperti ditunjukkan

dalam Gambar 18.

Sinyal kotak tersebut terhubung dengan pin interupsi eksternal

dari mikrokontroler sehingga memungkinkan untuk meletakkan

rutin deteksi zero cross dalam rutin interupsi. Sinyal masukan

sebenarnya ditunjukkan dalam Gambar 17.

Gambar 17 Sinyal kotak sebagai masukan interupsi eksternal

mikrokontroler

Gambar 18 Gambar tampilan osiloscope sinyal kotak masukan

interupsi eksternal mikrokontroler

Dengan terdeteksinya sebuah zero cross (terjadi interupsi

eksternal pada mikrokontroler) maka dapat diketahui adanya

sebuah satu siklus gelombang yang terjadi. Karena interval

antara terjadinya zero cross (ditandai dengan sebuah interupsi

eksternal) sama dengan periode dari satu buah gelombang

sinusoida masukan.

6.7 Sensor Arus (Konverter Arus ke Tegangan)

Sensor arus (konverter arus ke tegangan) pada pengaturan motor

ini berfungsi untuk mendapatkan nilai besaran arus yang

mengalir secara akurat yang akan dibaca oleh mikrokontroller.

Sensor yang digunakan berupa resistor dengan nilai resistansi

kecil agar tidak membebani sistem.

Apabila menggunakan resistor 1 Ω sebagai sensor arus, maka

tegangan yang terdapat pada resistor tersebut dapat dicari

melalui persamaan:

V1 = R1 x i

Pada batas seting arus yaitu sebesar 0,5 A, nilai tegangan

keluarannya adalah

V1 = 1 Ω x 0,5 A = 0,5 volt

Sehingga range tegangan resistor tersebut pada batas seting

arus mempunyai nilai berkisar antara –0,5 s/d 0,5 volt untuk

berbagai macam variasi beban.

Sedangkan besarnya disipasi daya resistor (PR1) pada batas

seting arus dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

PR1 =

PR1 = = 0,25 W

Dengan nilai disipasi daya sebesar 0,25 W pada batas seting

arus, sensor arus ini dapat dianggap tidak membebani sistem.

Berdasarkan pilihan jenis resistor yang terdapat dipasaran,

dipilih resistor dengan nilai 1Ω/5W.

VII. METODE PENELITIAN

7.1. Obyek penelitian

Obyek penelitian pada skripsi ini adalah perancangan dan

pembuatan alat penghematan energi motor kapasitor dengan

pengaturan sudut penyalaan triac yang dikontrol otomatis oleh

mikrokontroler .

7.2. Studi Literatur

Studi literatur yang diperlukan berkaitan dengan hal-hal :

• Motor kapsitor

• TRIAC

• Mikrokontroler ATmega8

• Sensor arus

7.3 Perancangan Alat

7.3.1. Perancangan Perangkat Keras

Agar Perancangan alat ini bisa sistematis maka dilaksanakan

berdasarkan blok diagram dalam Gambar 19.

Gambar 19 Diagram Blok Sistem

Fungsi dari blok di atas adalah sebagai berikut:

– Sensor arus berfungsi untuk mendapatkan nilai besaran arus

yang mengalir secara akurat yang akan dibaca oleh

mikrokontroller.

– TRIAC sebagai pengontrol tegangan masukan motor induksi yang

selanjutnya akan dikontrol oleh Mikrokontroler.

– Zero Crossing Detector berfungsi untuk mengetahui kapan

sinyal tegangan masukan pada mikrokontroler bernilai nol.

– Mikrokontroler berfungsi sebagai pengolah data.

7.3.2 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak dibutuhkan komputer (PC) dan

mikrokontroler untuk mengendalikan perangkat keras.

Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan pembuatan

flowchart terlebih dahulu kemudian pembuatan programnya.

Bahasa pemrograman yang dipakai mikrokontroler adalah bahasa

pemrograman C. Sedangkan pada komputer (PC) digunakan

pemrograman CV AVR.

7.4. Pengujian Alat

7.4.1. Pengujian Perangkat Keras

Pengujian alat dilakukan pada masing-masing bagian sesuai blok

diagram yang ditunjukkan dalam Gambar 19 untuk mengetahui

apakah memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan yang

meliputi pengujian :

• Pengujian Rangkaian TRIAC.

Pengujian rangkain TRIAC sebagai rangkaian Pengontrol ini

bertujuan untuk mengetahui rangkaian ini bisa mengatur

tegangan masukan dengan merubah sudut penyalaan pada gate

TRIAC. Pengujian ini dilakukan laboratorium elektronika daya

teknik elektro Universitas Brawijaya. Rangkain penggantinya

adalah sebagai berikut:

.

Gambar 20 Rangkaian pengganti pengaturan motor kapasitor

dengan triac

7.4.3. Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Pengujian alat secara keseluruhan untuk menguji apakah alat

bisa berfungsi dengan baik sesuai dengan rumusan masalah yang

ditentukan. Pengujian dilakukan di laboratorium elektronika

daya..

7.4.4 pengambilan kesimpulan

Kesimpulan didapat berdasarkan dari hasil perealisasian sistem

perbaikan faktor daya menggukan menggunakan TRIAC sebagai

pengontrol tegangan masukan pada motor kapasitor .

VIII. SISTEMATIKA PEMBAHASAN

Sistematika penulisan dalam skripsi ini sebagai berikut:

Bab I: Pendahuluan

Berisi tentang uraian latar belakang, tujuan, batasan masalah,

rumusan masalah, manfaat serta sistematika penulisan.

Bab II: Tinjauan Pustaka

Membahas teori-teori yang mendukung dalam perencanaan dan

pembuatan sistem.

Bab III: Metode Penelitian

Membahas tentang metode yang digunakan dalam penyusunan

skripsi ini.

Bab IV: Perancangan

Berisi perancangan dan perealisasian sistem yang meliputi

spesifikasi, perencanaan blok diagram, prinsip kerja, dan

realisasi sistem.

Bab V: Pengujian dan Analisis

Membahas tentang proses pengujian dan analisis data yang

diperoleh dari sistem yang telah dibuat.

Bab VI: Kesimpulan dan Saran

Memuat kesimpulan dan saran-saran untuk pengembangan lebih

lanjut dari sistem yang telah dibuat.

IX. JADWAL KEGIATAN

Jadwal kegiatan pelaksanaan skripsi ini dapat dilihat dalam

Tabel 10.

Tabel 10. Tabel rencana kegiatan

No Kegiatan Bulan I Bulan II Bulan III Bulan IV Bulan V

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Seminar proposal

2 Studi literatur

3 Pembuatan alat

4 Pengujian alat

5 Penyusunan laporan

6 Seminar hasil

X. DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2008. Silicon Controlled

Rectifier, http://www.electronicab.com . Diakses tanggal: 20

maret 2009

Atmel. 2002. ATmega8535/ATmega8535L, 8-bit AVR Microcontroller

with 8 kbytes in System Programable

Flash, http://www.datasheetarchive.com/datasheet-bb . html.

Diakses tanggal: 20 maret 2009.

Atmel. AVR182: Zero Cross Detector, http://www.atmel.com

Khater, F.M.H., Novotny, D.W., 1986, An Equivalent Circuit

Model for Phase Back Voltage Control of AC Machines, III

Transaction on Industry Application Vol. IA-22.

Malvino, A.P. 1996. Prinsip – Prinsip Elektronika, edisi

kedua. diterjemahkan oleh Hanapi Gunawan. Jakarta: Erlangga.