Gambar 3.5. Rangkaian Pembagi Tegangan
Penentuan komponen resistor pada rangkaian komparator : Diketahui :
�
�
= 12 �
Komponen �
2
ditentukan yaitu 1KΩ dan tegangan keluaran � yang diinginkan adalah 3V, maka nilai komponen
�
1
sebagai berikut :
� =
�
2
�
1
+ �
2
�
�
3 � =
1 �Ω
�
1
+ 1 �Ω
12 �
3 12
= 1
�Ω �
1
+ 1 �Ω
3 12
� �
1
+ 1 �Ω = 1�Ω
3 12
�
1
+ 3
12 �1�Ω = 1�Ω
3 12
�
1
= 1 �Ω − 0,25�Ω
�
1
= 0,75
�Ω 0,25
= 3 �Ω
3.2.4. Rangkaian LCD
LCD yang digunakan yaitu LCD LMB162 dengan lebar display 2 baris 16 kolom yang konfigurasinya dapat dilihat pada gambar 3.6. Pada perancangan
LCD digunakan dua buah potensiometer sebesar 10KΩ dengan fungsi untuk mengatur contrast dan backlight dari LCD.
Gambar 3.6. Rangkaian LCD
3.2.5. Keypad
Antarmuka antara
mikrokontroler ATmega8535
dengan keypad
ditunjukkan pada gambar 3.7. Keypad dihubungkan dengan PortD 0 ….PortD 7
pada mikrokontroler ATmega8535. Mikrokontroler akan menerjemahkan keluaran keypad seperti pada tabel 3.1.
Gambar 3.7. Keypad
Tabel 3.1. Keluaran Keypad yang Diterjemahkan Oleh Mikrokontroler.
S0 S1
S2 S4
1 2
3 S5
4 5
6 S6
7 8
9 S7
Enter ClearStop
3.2.6. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya yang digunakan menghasilkan tegangan catu sebesar 5Volt dan 12Volt. Rangkaian catu daya memperoleh catu atau sumber tegangan
dari jala-jala listrik PLN. Tegangan AC 220 volt harus diturunkan terlebih dahulu melalui trafo 1 A, penurunan tegangan menjadi sekitar 12V
AC
dan 18V
AC
. Tegangan AC tersebut kemudian diserahkan oleh dioda bridge, sehingga
menghasilkan gelombang penuh.
Gambar 3.8. Rangkaian Catu Daya 5Volt dan 12 Volt
Pengatur tegangan yaitu IC LM7805 digunakan untuk menghasilkan tegangan arus searah keluaran sebesar 5Volt. Sedangkan pengatur tegangan yaitu
IC LM7812 digunakan unuk menghasilkan tegangan arus keluaran sebesar 12Volt. Rangkaian catu daya 5Volt dan 12Volt dapat dilihat pada gambar 3.8.
Perhitungan nilai kapasitor
1
pada penyearah 5 Volt dapat dilakukan melalui persamaan 2.5 dengan nilai tegangan output trafo diketahui sebesar 12V
AC
V
M
, arus maksimal yang diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC
regulator sebesar 7 V
DC
V
MIN
, sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C
1
sebagai berikut : V
M
= 12 2 − 1,4 = 15,57 V
V
rPP
= V
M
− V
MIN
= 15,57 − 7 = 8,57 V
V
rrms
=
I
DC
4 ∗f∗C
1
∗ 3
=
V
rP
3
=
V
rPP
2 3
=
8,57 2
3
= 2,474V
V
rrms
= I
DC
4 fC
1
3
C
1
= I
DC
4V
rrms
f 3
C
1
= 1
4x2,474x50 3
C
1
= 1,167x10
−3
C
1
= 1167 µF
Pada perhitungan nilai minimal C
1
yang didapat, C
1
sebesar
1167 µ �
. Nilai tersebut tidak terdapat di pasaran, sehingga digunakan nilai kapasitor C
1
sebesar 2200µF. Hal tersebut dikarenakan nilai C
1
sebesar 2200 µF mendekati nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Kapasitor C
1
sebesar 2200µF digunakan untuk memperkecil ripple. Jika nilai C
1
sebesar 2200µF, maka diperoleh nilai ripple sebesar 1,312V. Penentuan nilai kapasitor C
2
sebesar 100nF disesuaikan berdasarkan datasheet IC regulator LM7805.
Perhitungan nilai kapasitor untuk penyearah 12V
DC
, dilakukan seperti persamaan 2.5 dengan nilai tegangan output trafo diketahui sebesar 18V
AC
V
M
, arus maksimal yang diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC
regulator sebesar 14,5V
DC
V
MIN
, sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C
3
sebagai berikut :
V
M
= 18
2 − 1,4 = 24,05V Vr
PP
= � − �
�
= 24,05
− 14,5 = 9,55V
V
r rms
=
� 4
∗�∗
1
∗ 3
=
�
��
3
=
�
���
2 3
=
9,55 2
3
= 2,756V V
r rms
=
� 4
∗�∗
3
∗ 3
2,756 =
1 4
∗50∗
3
∗ 3
2,756 =
1 346,41
∗
3
346,41 ∗
3
∗ 2,756 = 1 954,70
∗
3
= 1
3
=
1 954,70
= 1,047 �10
−3
�
3
= 1047µ �
Pada perhitungan nilai minimal C
3
diperoleh sebesar 1047µF, nilai tersebut tidak terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C
3
sebesar 2200µF yang mendekati nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai
C
3
sebesar 2200µF akan berdampak memperkecil ripple. Jika menggunakan C
3
sebesar 2200µF, maka diperoleh nilai ripple sebesar 1,312V. Penentuan nilai kapasitor C
4
yang digunakan adalah 100nF disesuaikan berdasarkan datasheet IC regulator LM7812T.
3.2.7. Rangkaian SSR
Rangkaian SSR digunakan sebagai pemutus antara sumber tegangan tiga phasa dengan motor listrik. Pemasangannya dapat dilihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Rangkaian SSR
Sumber tegangan akan terputus jika suhu terukur pada isolator motor sama dengan suhu referensi yang masukkan melalui keypad. SSR dipasang pada setiap phasa,
sesuai datasheet arus pemicu pada rangkaian di atas kurang dari 15mA. Arus yang
dapat diberikan oleh chip ATMega8535
berdasarkan datasheet adalah sebesar 20mA
pada Vcc = 5V dan 10mA
pada Vcc = 3V. Di sisi lain, arus pada motor 3
phasa sebesar 3A, sedangkan sesuai datasheet BT138 arus yang mampu dialirkan oleh triac pada rangkaian ini maksimal sebesar 12 A.
3.3. Perancangan Perangkat Lunak
Alur program ditunjukan pada gambar 3.10. Pada saat sistem telah dimulai mikrokontroler akan menginisialisasi port-port yang digunakan.
Kemudian suhu referensi dimasukan oleh user melalui keypad sebagai set point. Clear berfungsi untuk menghapus input suhu jika user salah memasukkan angka.
Ketika suhu sudah dimasukkan melalui keypad, maka langkah selanjutnya untuk meneruskan proses dapat dilakukan dengan menekan tombol enter. Setelah
tombol enter ditekan, maka proses selanjutnya yaitu sensor 1, 2 dan 3 secara bergantian akan membaca keadaan suhu sekitar. Terdapat tunda pada proses
pendekteksian antara masing-masing sensor. Jika suhu terdeteksi sama dengan suhu set point, maka pemutus akan bekerja dan proses kerja sistem akan berhenti.
Sistem ini dapat bekerja kembali dengan cara menekan tombol ON.
C1 0.01 uF
R2 330 ohm
U1 MOC3041
1 2
6
4 R1
360 ohm
Q1 BT138
R3 1k ohm
R4 39 ohm
Port B 0
ATmega 8535
FASA
NETRAL
BEBAN
Baca sensor 1
Input keypad = clear
Input keypad =
enter
Inisialisasi Port
Input suhu = keypad Set point
30=suhu=80 Mulai
Sensor 1 = setpoint
Baca sensor 2 Sensor 2
= setpoint Baca sensor 3
Sensor 3 = setpoint
pemutus Input
keypad = ON
Selesai Ya
Tidak
Ya Ya
Ya Ya
Ya
Ya Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Tidak
Gambar 3.10. Alur Program
34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Implementasi Alat
4.1.1. Hasil Konstruksi Alat
Hasil akhir perancangan pengaman pada motor listrik dengan sensor suhu IC LM35 ditunjukkan pada gambar 4.1. Dalam konstruksi alat ini, peletakan LCD,
keypad, dan pemasangan rangkaian elektronis diperlihatkan pada gambar 4.1.a. Konektor yang digunakan pada perancangan ini berjumlah 7 buah. Pada
perancangan tugas akhir ini, konektor kabel R, S, T dan ground yang digunakan diperlihatkan pada gambar 4.1.b. Pada gambar 4.1.c menunjukkan alat tampak
dari samping.
a Tampak Atas
b Tampak Depan c Tampak Samping
Gambar 4.1. Konstruksi Alat
4.1.2. Spesifikasi Motor
Gambar 4.2. Motor
Spesifikasi dari motor 3 phasa yang dijadikan penelitian adalah : Merk
: Tatung CO. Frekuensi
: 60Hz Daya
: 2HP. 1,5 KW Model
: FBFC Pole
: 4 Kecepatan
: 1335 rpm Tegangan
: 220380 Vac Kelas isolasi : F
Arus : 6,058,5 A
4.1.3. Pemasangan Sensor
Peletakkan sensor LM35 pada motor listrik ditunjukkan pada gambar 4.3.a. Tiga sensor yang digunakan, dipasang mengarah pada kumparan yang
terdapat pada stator. Kumparan stator diperlihatkan pada gambar 4.3.b
a Rotor b Stator
Gambar 4.3. Pemasangan Sensor
Pemasangan sensor diletakkan di sisi kiri motor yang diperlihatkan pada gambar 4.2. Hal ini dikarenakan pada sisi kanan motor terdapat kipas, sehingga
suhu pada sisi kiri motor menjadi lebih panas. Hasil pemasangan sensor LM35 ditunjukkan pada gambar 4.3.a. Ketiga sensor yang digunakan pada alat ini,
masing-masing sensornya diletakkan mendekati phasa.
4.2. Pengujian Keberhasilan
Pengujian untuk mengukur tingkat keberhasilan dilakukan dengan 3 jenis percobaan, yaitu: pengujian daya tahan alat tanpa beban selama 240 menit,
pengujian daya tahan alat berbeban selama 240 menit, dan pengujian pengaman alat dengan suhu bervariasi.
4.2.1. Pengujian Tanpa Beban
Pengujian tanpa beban dilakukan dengan cara menekan batas suhu tertinggi dalam program yaitu 80
°C. Pada pengujian tanpa beban, alat dijalankan dalam waktu 240 menit. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tanpa Beban Waktu
menit
Vo LM35 mV
Tampilan Sensor di LCD
°C
Arus A Kec
rpm
Selisih Vout dengan Tampilan
1 2
3 1
2 3
R S T
S1 S2
S3
0.0167 267 266 264 26.5 26.4 26.4 4 4
4 - 0.7
0.8 0.0
0.5 268 270 268 26.4 26.8 26.4 2 2
2 1457 1.5
0.7 1.5
1 276 275 275 27.4 27.1 27.4 2 2
2 1491 0.7
1.5 0.4
5 309 307 311 30.3 30.3 30.8 2 2
2 1498 1.9
1.3 1.0
10 345 343 348 34.2 33.7 34.2 2 2
2 1495 0.9
1.7 1.7
15 373 370 377 36.7 36.7 37.1 2 2
2 1499 1.6
0.8 1.6
20 395 392 399 39.1 39.6 39.6 2 2
2 1500 1.0
1.0 0.8
30 423 421 429 42.5 42.5 43
2 2 2 1499
0.5 1.0
0.2 40
443 443 449 44 44
44.5 2 2 2 1500
0.7 0.7
0.9 50
453 450 460 45 45
45.9 2 2 2 1501
0.7 0.0
0.2 60
456 453 464 45.9 45.9 46.4 2 2 2 1500
0.7 1.3
0.0 70
457 454 464 45.9 45.9 46.4 2 2 2 1500
0.4 1.1
0.0 80
461 458 468 46.4 46.4 46.9 2 2 2 1501
0.7 1.3
0.2 90
462 458 469 46.4 46.4 47.4 2 2 2 1500
0.4 1.3
1.1 100
461 458 468 46.4 46.4 47.4 2 2 2 1501
0.7 1.3
1.3 110
462 459 470 46.4 46.4 47.4 2 2 2 1496
0.4 1.1
0.9 120
465 462 473 46.9 46.9 47.4 2 2 2 1499
0.9 1.5
0.2 130
467 466 475 46.9 46.9 47.9 2 2 2 1495
0.4 0.6
0.8 140
469 467 477 46.9 46.9 47.9 2 2 2 1500
0.0 0.4
0.4 150
470 468 478 46.9 46.9 48.4 2 2 2 1500
0.2 0.2
1.3 160
470 468 478 46.9 46.9 48.4 2 2 2 1498
0.2 0.2
1.3 170
472 469 480 47.4 47.4 48.4 2 2 2 1499
0.4 1.1
0.8 180
473 470 481 47.4 47.4 48.4 2 2 2 1499
0.2 0.9
0.6 190
474 471 482 47.4 47.4 48.4 2 2 2 1499
0.0 0.6
0.4 200
472 470 482 47.4 47.4 48.4 2 2 2 1498
0.4 0.9
0.4 210
473 470 482 47.4 47.4 48.4 2 2 2 1498
0.2 0.9
0.4 220
473 471 482 47.4 47.4 48.4 2 2 2 1497
0.2 0.6
0.4 230
472 469 480 47.4 47.4 48.4 2 2 2 1501
0.4 1.1
0.8 240
471 468 479 47.4 47.4 47.9 2 2 2 1498
0.6 1.3
0.0
Rata-rata selisih suhu 0.6
0.9 0.7
Dalam waktu 240 menit kenaikan suhu pada motor diperlihatkan pada tabel 4.1. Pengambilan data suhu sensor yang ditampilkan di LCD dilakukan
dengan cara mengambil suhu tertinggi yang muncul pada LCD. Perhitungan selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data suhu yang ditampilkan
dilakukan dengan cara:
Selisih suhu =
suhu LCD ∗ 10 − Vo LM35
Vo LM35
x 100 Dalam data ke-240 selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data suhu yang
ditampilkan adalah: =
47,4 ∗ 10 − 471
471
x 100
= 0,637 pembulatan jadi 0,6
Melalui perhitungan selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data suhu yang ditampilkan, sensor 1 memiliki selisih sebesar 0,6 pada menit ke-240.
Rata-rata selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data suhu yang ditampilkan, sensor 1 memiliki selisih 0,6, sensor 2 sebesar 0,9 dan 0,7
pada sensor 3.
Gambar 4.4. Grafik Vo Sensor Terhadap Waktu
100 200
300 400
500 600
sensor1 sensor2
sensor3
Vo Sensor
mV
menit