Terdapat saklar masukan pada rangkaian yang berfungsi untuk mereset keadaan mikrokontroler.
3.2.3 Reset Eksternal
Sistem pada mikrokontoler akan mereset bila pin reset mendapat logika 0. Pin reset dihubungkan dengan resistor R1 yang terhubung ke vcc dan kapasitor yang terhubung ke
ground. Gambar 3.4 adalah rangkaian reset eksternal.
Gambar 3.4. Rangkaian reset eksternal
3.2.4 Osilator
Salah satu kelebihan AVR adalah kecepatan dalam eksekusi program. AVR membutuhkan waktu satu siklus untuk melakukan eksekusi terhadap suatu intruksi.
Pada perancangan digunakan 12 Mhz sebagai masukan clock dengan 2 kapasitor sebesar 27 pF data sheet AVR hardware design considertions. Gambar 3.5 menunjukan
rangkaian osilator.
Gambar 3.5. Rangkaian osilator
3.2.5 Kapasitor
Dalam perancangan ini kapasitor yang digunakan diserikan dengan dua kumparan motor kumparan R dan S ditunjukkan pada gambar 3.6.
1
J1
RESET 8535
C1
10uF
R1
10k
1
J2
+5V
12 Mhz CRY STAL
C5 27 pF
Xtal 2 Xtal 1
C6 27 pF
8535
Gambar 3.6. Penempatan dan nilai kapasitor yang digunakan. Pada kondisi ini bila diberikan tegangan sumber ‘VS’ pada kapasitor, maka
diperoleh nilai kapasitor jalan Cr yang digunakan dengan menggunakan persamaan 2.2 yaitu sebesar [3]:
Vs Iph
Cr .
. 2
220 50
2 2
6 ,
3 x
x x
x
=
2,604 x 10
-5
F Keterangan :
C = Cr = Kapasitor jalan I
ph
= Arus fasa spesifikasi Motor Induksi 3 fasa ω
= 2. π.f
Vs = Tegangan sumber
Untuk tenaga penggerak awal yang besar diperlukan kapasitor start Cs. Sehingga dibutuhkan kapasitor start Cs senilai 4,98x10
-5
F [3]. Untuk penentuan dari nilai Cs tersebut mengambil data kapasitor dari jurnal pihak lain yang telah melakukan penelitian
serupa terlebih dahulu.
3.2.6. Perancangan Rangkaian Penampil 3.2.6.1. Rangkaian Indikator LED
Pada perancangan ini digunakan LED warna sebagai indikator. LED sebagai indikator sistem ON siap digunakan. Port yang digunakan untuk menampilkan LED yaitu
R
S T
220V
Cr 26.04uF
Cs 49.8uF
pada port C7. Jika tegangan keluaran pin IO ini sebesar 4,8V dan arusnya sebesar 20 mA data sheet AVR ATmega 8538, maka dengan mengetahui besarnya nilai
�
�
dan arus mikrokontroler, besarnya nilai R pada rangkaian LED berdasarkan persamaan 2.7 dapat
dihitung.
1 R
V I
2.7 Dengan nilai
–nilai : V = 4,8 V
I = 20 x 10
-3
A
240 20
8 ,
4 1
m R
Ω
Nilai 240 Ω di pasaran tidak ada, maka dicari pendekatannya sebesar 330 Ω. Pada
gambar 3.7 adalah rangkaian indikator LED.
Gambar 3.7. Rangkaian LED
3.2.6.2. Rangkaian LCD
LCD yang digunakan yaitu LCD M1632 dengan lebar display 2 baris 16 kolom yang konfigurasinya dapat dilihat pada gambar 3.8. Pada perancangan LCD digunakan dua
buah potensiometer sebesar 10KΩ dengan fungsi untuk mengatur contrast dari LCD.
Gambar 3.8. Rangkaian LCD D1
LED 1
J1
PC7
R1
330R
D7 14
D6 13
D5 12
D4 11
D3 10
D2 9
D1 8
D0 7
E 6
RW 5
RS 4
VSS 1
VDD 2
VEE 3
LCD1
LM016L 1
2 3
4 5
6
J1
CONN-SIL6 10K POT
+5V
PC0 PC1
PC2 PC3
PC4 PC5
3.2.7. Rangkaian Lengkap Mikrokontroler
Pada bagian ini akan menjelaskan secara keseluruhan rangkaian lengkap mikrokontroler yang akan digunakan. Untuk tegangan keluaran dari sensor arus ACS758
sendiri akan masuk pada port A0. Bagian interface-nya yaitu LCD port yang digunakan antara port C0 sampai port C5. Indikator jika sistem telah ON atau siap digunakan
menggunakan indikator LED. Port yang digunakan untuk indikator LED yaitu pada port C7. Berikut ini adalah gambar rangkaian lengkap mikrokontroler.
Gambar 3.9. Rangkaian lengkap mikrokontroler
3.2.8. Perancangan Rangkaian Penyearah
Rangkaian penyearah yang digunakan dapat menghasilkan tegangan 5 dan 12 volt. Rangkaian ini memperoleh sumber tegangan jala-jala listrik PLN 220 volt. Menggunakan
travo 2A untuk menurunkan tegangan AC 220 Volt menjadi tegangan 15 V
AC
dan 9 V
AC
. Untuk menghasilkan gelombang penuh, maka tegangan 15 V
AC
dan 9 V
AC
perlu disearahkan menggunakan dioda bridge, sehingga menghasilkan gelombang penuh.
Komponen pengatur tegangan 12 V
DC
yaitu L7812CV, dengan arus maksimal sebesar 1A. Tegangan keluaran 12 volt digunakan untuk menghidupkan dua buah kipas DC
yang digunakan sebagai pendingin di dalam boks perangat keras elektronik. Rangkaian catu daya 12 V
DC
dapat dilihat pada gambar 3.10a, sedangkan untuk tegangan 5 V
DC
PC6TOSC1 28
PC5 27
PC4 26
PC3 25
PC2 24
PC1SDA 23
PC0SCL 22
PC7TOSC2 29
PA6ADC6 34
PA5ADC5 35
PA4ADC4 36
PA3ADC3 37
PA2ADC2 38
PA1ADC1 39
PA0ADC0 40
PA7ADC7 33
PB6MISO 7
PB5MOSI 6
PB4SS 5
PB3AIN1OC0 4
PB2AIN0INT2 3
PB1T1 2
PB0T0XCK 1
PB7SCK 8
PD6ICP1 20
PD5OC1A 19
PD4OC1B 18
PD3INT1 17
PD2INT0 16
PD1TXD 15
PD0RXD 14
PD7OC2 21
RESET 9
XTAL1 13
XTAL2 12
AVCC 30
AREF 32
U1
ATMEGA8535 1
ACS758
Sensor Arus
X1
CRYSTAL
C1
27pF
C2
27pF
C3
10uF
R1
10k 5 V
D7 14
D6 13
D5 12
D4 11
D3 10
D2 9
D1 8
D0 7
E 6
RW 5
RS 4
VSS 1
VDD 2
VEE 3
LCD1
LM016L
RV1
10K
D1
LED
R2
330R
menggunakan komponen L7805CV, dengan arus maksimal sebesar 1A. Tegangan keluaran 5 V
DC
digunakan untuk catu daya sensor arus dan LCD. Rangkaian yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.10b.
a
b Gambar 3.10. Rangkaian penyearah tegangan a. 12 Volt dan b. 5 Volt
Perhitungan nilai kapasitor untuk penyearah 12V
DC
, dilakukan seperti persamaan 2.5 dengan nilai tegangan keluaran trafo diketahui sebesar 15V
AC
V
M
, arus maksimal yang diinginkan sebesar 1A dan tegangan masukan minimal IC regulator sebesar 14,5V
DC
V
MIN
, sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C
1
sebagai berikut :
V
M
= √ − , = 19,81V
Vr
PP
= � − �
�
= , − , = 5,31V
V
r rms
=
� ∗�∗�
1
∗√
=
�
� �
√
=
�
� ��
√
=
, √
= 1,533V
BR1
GBU6A
C1
2200u
C2
100u VI
1 VO
3 G
N D
2
U1
7812
1 2
J5
15 VAC 1
2 3
J9
12 VDC 1
2 3
J10
12 VDC
C3
100u VI
1 VO
3 G
N D
2
U2
7805
C4
100u VI
1 VO
3 G
N D
2
U3
7805 1
2 3
4
J1
5 VDC 1
2
J2
5 VDC
BR2
GBU6A 1
2
J4
9 VAC
C5
3300u 1
2
J6
5 VDC
1 2
3 4
J8
5 VDC
V
r rms
=
� ∗�∗�
1
∗√
1,533 =
∗ ∗�
1
∗√
1,533 =
, ∗�
1
,
∗ �
∗ , =
, ∗ � =
�
=
,
= , �
−
�
�
= µ�
Pada perhitungan nilai minimal C
1
diperoleh sebesar 1883µF, nilai tersebut tidak terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C
1
sebesar 2200µF yang mendekati nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai C
1
sebesar 2200µF akan berdampak memperkecil ripple. Penentuan nilai kapasitor C
2
yang digunakan adalah 100nF disesuaikan berdasarkan datasheet IC regulator L7812CV.
Perhitungan nilai kapasitor untuk penyearah 5V
DC
, dilakukan seperti persamaan 2.5 dengan nilai tegangan keluaran trafo diketahui sebesar 9V
AC
V
M
, arus maksimal yang diinginkan sebesar 1A dan tegangan masukan minimal IC regulator sebesar 7,5V
DC
V
MIN
, sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C
5
sebagai berikut :
V
M
= √ − , = 11,33V
Vr
PP
= � − �
�
= , − , = 3,83V
V
r rms
=
� ∗�∗�
3
∗√
=
�
� �
√
=
�
� ��
√
=
,8 √
= 1,106V
V
r rms
=
� ∗�∗�
5
∗√
1,106 =
∗ ∗�
5
∗√
1,106 =
, ∗�
5
, ∗
�
∗ , =
, ∗ � =
�
=
8 ,
= , �
−
�
�
= µ�
Pada perhitungan nilai minimal C
5
diperoleh sebesar 2610µF, nilai tersebut tidak terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C
5
sebesar 3300µF yang mendekati nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai C
5
sebesar 3300µF akan berdampak memperkecil ripple. Penentuan nilai kapasitor C
3
dan C
4
yang digunakan adalah 100nF disesuaikan berdasarkan datasheet IC regulator L7805CV.
3.3. Perancangan Perangkat Lunak 3.3.1. Flowchart
Gambar 3.11. Alur program Pada gambar 3.11 menunjukkan alur program. Pada saat sistem telah dimulai
mikrokontroler akan menginisialisasi port-port yang akan digunakan. LED akan menyala sebagai indikator sistem siap digunakan. Ketika ada arus yang masuk maka sensor akan
membaca arus tersebut sebagai I
terukur.
I
terukur
adalah arus beban terpakai yang terukur oleh sensor. Setelah itu proses selanjutnya data atau nilai yang terbaca tadi akan ditampilkan
pada interface LCD. Mulai
Baca I
terukur
Selesai Inisialisasi
LED ON
Penampil LCD
36
Bab IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi mengenai penjelasan tentang bentuk fisik dari perangkat keras dan hasil percobaan pengoperasian motor induksi 3 fasa pada sistem tenaga listrik 1 fasa dan
pada sistem listrik 3 fasa. Hasil percobaan berupa pengujian rangkaian alat, pengujian keluaran sensor arus ACS758 dalam mendeteksi arus yang terjadi, dan kecepatan putaran
motor induksi 3 fasa.
4.1 Bentuk Fisik Perangkat Keras 4.1.1. Bentuk Fisik Rangkaian Kapasitor
Dalam percobaan ini perangkaian kapasitor ditempatkan dalam dua buah terminal block yang digabungkan. Pada gambar 4.1 menunjukkan bentuk fisik rangkaian kapasitor
yang digunakan. Selain rangkaian kapasitor yang digunakan, percobaan ini menggunakan saklar yang berupa magnetic contactor.
Gambar 4.1. Bentuk fisik rangkaian kapasitor Pada penelitian ini menggunakan magnetic contactor agar kuat dalam menahan
arus yang lewat pada sambungan antara kapasitor dengan titik kutub pada motor induksi 3 fasa. Magnetic contactor yang digunakan pada tugas akhir ini memiliki tipe S-K10 buatan
EWIG. Magnetic
Contac
tor
Kapasitor Start Cs
Kapasitor Jalan Cr
Selain rangkaian kapasitor ada juga perangkat keras elektronik yang berfungsi untuk mendukung kinerja rangkaian kapasitor. Pada gambar 4.2 merupakan tampilan luar
boks dari perangkat keras elektronik. Bagian luar boks perangkat keras elektronik terdapat LCD yang memiliki fungsi untuk menampilkan nilai dari arus yang terukur dan
nilai tegangan keluaran dari sensor arus ACS758 yang menuju minimum system.
Gambar 4.2. Boks perangkat keras elektronik
4.1.2. Cara Penggunaan Alat
Untuk menggunakan alat ini, user terlebih dulu merangkai rangkaian kapasitor yang telah disiapkan ke motor induksi 3 fasa dengan urutan yang ditunjukkan pada gambar
4.3.
Gambar 4.3. Penempatan rangkaian kapasitor pada motor induksi 3 fasa
W
V U
Cr 26uF
Cs 50uF
Magnetic Contactor 220V
Pada awal perancangan penelitian, nilai dari kapasitor yang digunakan yaitu sebesar 49,8 µF untuk kapasitor start C
S
dan 25,9 µF untuk kapasitor jalan C
R
, tetapi pada implementasinya sulit menemukan nilai-nilai kapasitor yang sesuai dengan perancangan.
Maka pada implementasinya nilai yang digunakan adalah 50 µF untuk kapasitor start C
S
dan 26 µF untuk kapasitor jalan C
R
. Pada motor induksi terdapat beberapa titik kumparan yaitu kumparan W, V, dan U.
Masing-masing kumparan mempunyai dua buah kaki yaitu dengan kode 1 dan 2, misal untuk kumparan W, jadi pada kumparan W terdapat kaki W1 dan kaki W2 begitupun juga
dengan kumparan V dan U.
Setelah user merangkai semua rangkaian yang telah dipersiapkan langkah selanjutnya adalah menyalakan rangkaian tersebut dengan memberi tegangan sumber 220
Volt. Posisi saklarmagnetic contactor pada awalnya berada di posisi ON atau terhubung. Sesaat setelah diberi tegangan 220 Volt kemudian langkah selanjutnya mematikan saklar
magnetic contactor, tetapi tidak langsung dimatikan saklarnya, tunggu 5 - 10 detik setelah proses pemberian tegangan sumber 220 Volt atau sesaaat motor induksi 3 fasa mulai
berputar kemudian baru dimatikan saklar tersebut. Hal ini mempunyai tujuan agar motor induksi 3 fasa mempunyai torsi awal yang besar dan bisa mencapai 70 - 80 dari
putaran normal. Motor induksi 3 fasa putaran normalnya sebesar 1400 rpm, ketika putaran motor telah mencapai putaran ideal atau normal maka user dapat menyalakan sistem
pengisian accu dan lampu pijar sebagai bebannya. Lampu pijar dan sistem pengisian accu yang telah dinyalakan dapat user ketahui seberapa besar arus yang terukur dengan melihat
LCD yang tersedia pada boks perangkat keras elektroniknya, sedangkan untuk mengetahui kecepatan putaran motor induksi 3 fasa yang terjadi dengan menggunakan alat tachometer.
4.1.3. Perangkat Keras Elektronik
Perangkat keras elektronik yang digunakan dalam menunjang percobaan yang telah dilakukan ini terdiri dari beberapa komponen rangkaian penyusun. Diantara adalah
rangkaian catu daya power supply, rangkaian penyearah 12 Volt dan 5 Volt, rangkaian minimun system, sensor arus ACS758, dan rangkaian LCD. Pada gambar 4.4
menunjukkan gambar keseluruhan dar perangkat keras elektronik, sedangkan pada gambar 3.15 menunjukkan gambar rangkaian lampu pijar yang digunakan sebagai beban dalam
percobaan ini.
Gambar 4.4. Perangkat keras elektronik Keterangan dari gambar 4.4 :
A. Rangkaian catu daya power supply B. Rangkaian penyearah tegangan 5 Volt dan 12 Volt
C. Minimum System D. Sensor Arus ACS758
E. Rangkaian LCD
Gambar 4.5. Rangkaian lampu pijar beban
Kategori