Pengembangan Prototipe Pengukuran Performansi Motor Induksi Tiga Fasa Dalam Bentuk Kurva, Berbasis Mikrokontroler MCS-51.
ABSTRAK
Perangkat yang dirancang merupakan perangkat tambahan pada motor
induksi tiga fasa untuk memperlihatkan performansi motor dengan melihat slip
dari motor tersebut. Sistem pengukuran slip yang dirancang ini merupakan
prototipe dari penggunaan motor induksi di industri-industri yang sedang diberi
beban. Hasil pengukuran ini berupa kurva kecepatan terhadap frekuensi, yang
didapat dengan perbandingan sumbu absis dan sumbu ordinat. Sumbu absis
sebagai frekuensi mulai dari nol sampai frekuensi kerja, dan sumbu ordinat
sebagai kecepatan motor mulai dari diam hingga kecepatan kerja.
Pengukuran ini dirancang menggunakan mikrokontroler MCS-51 sebagai
pengatur kecepatan, melalui inverter dan pembaca kecepatan motor, yang
dilakukan dengan menggunakan sensor optocoupler tipe H21A2. Sedangkan
kurva ditampilkan pada komputer menggunakan perangkat lunak Borland Delphi
7, juga sebagai pengolah data dari MCS-51 yang dikirim melalui RS-232. Kurva
hasil pengukuran didapat dalam dua kali pengukuran: motor tanpa beban, dan
motor dengan beban. Sehingga melalui kedua kurva ini, slip yang terjadi akibat
beban pada motor yang diukur dapat terlihat.
Alat berupa prototipe ini berhasil direalisasikan, sehingga dapat menjadi
sebuah alat yang dapat membantu untuk melihat performansi dari motor tersebut.
Yaitu dengan melihat perubahan penambahan kecepatan motor jika disertai beban
(atau dengan kata lain melihat slip itu sendiri).
i
Universitas Kristen Maranatha
ABSTRACT
The Project is additional tools for three phase induction motor, to show
motor’s performance by looking on the slip of the motor. This slip measurement
system is prototype of using induction motor at industries. The result of
measurement is the curve of speed to frequency, showing by Cartesian coordinate.
The X axis as frequency from zero to workspace frequency, and the Y axis as
motor speed from starting until workspace speed.
This measurement is designed with MCS-51 as the speed controller,
helped by inverter, and as counter of angular speed, helped by optocoupler sensor
type H21A2.
The curve is shown at the computer by Borland Delphi 7 software, and as the data
collecting from MCS-51 (the data is sent by RS-232). The curves, as the result of
measurement are gotten in twice measurement: motor without load, and motor
with load. So through of both, slip can be shown.
The Project has success to be made, so it can help anyone to be shown
motor’s performance by looking on the slip of the motor.
ii
Universitas Kristen Maranatha
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas anugrah
dan bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas
akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik
Elektro di Universitas Kristen Maranatha.
Penulis menyadari bahwa tidak seorang pun dapat hidup tanpa orang lain,
oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah
membantu, membimbing, dan mendorong penulis dalam pembuatan tugas akhir
ini:
1. Bapak Roy Pramono Adhie, S.T., M.T., selaku pembimbing I yang telah
banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membantu penulis
menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Arry Sugiri, S.T., selaku pembimbing II yang telah banyak
meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran serta dengan sabar membimbing
penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Anita Supartono, M.Sc., selaku Koordinator Tugas Akhir Fakultas
Teknik Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
4. Bapak Ir. Aan Darmawan, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
5. Bapak Prof. Dr. Ir. B. Soenarko, selaku Dekan Fakultas Teknik,
Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
6. Pohan, S.T., teman seangkatan yang sudah banyak membantu menambah
wawasan dalam hal motor induksi tiga fasa.
7. Budi Hertanto, dan seluruh staff Laboratorium Kontrol atas pemberian
berbagai fasilitas yang diperlukan dalam tugas akhir ini.
8. Bapak Ade, staff Laboratorium Elektronika atas saran-saran dan solusi
untuk memperbaiki alat.
9. Ir. Jonathan Mursalim, senior yang telah banyak memberikan masukan
dan wawasan tentang aplikasi motor di industri.
iii
Universitas Kristen Maranatha
10. Herman, Sugiono, Ardison, Yohanes, Faisal, Ruth, Hans, Bondan, Dedi,
Dimas, dan yang tidak bisa disebutkan satu per satu, sebagai teman-teman
seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir ini, saling membantu dan
mendorong semangat.
11. Kedua orang tua dan adik, yang telah memberikan semangat dan doa.
12. Semua pihak yang telah memberikan bantuannya kepada penulis dan tidak
dapat disebutkan satu per satu.
Akhir kata, penulis berharap laporan tugas akhir ini dengan segala
kekurangannya dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkannya.
Bandung, Januari 2007
Penulis
iv
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
SURAT PERNYATAAN
ABSTRAK
i
ABSTRACT
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
v
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR RUMUS
ix
BAB I PENDAHULUAN
1
I.1. Latar Belakang
1
I.2. Identifikasi Masalah
1
I.3. Perumusan Masalah
1
I.4. Tujuan
2
I.5. Pembatasan Masalah
2
I.6. Sistematika Penulisan
2
BAB II LANDASAN TEORI
4
II.1. Mikrokontroler
4
II.1.1. Keluarga MCS-51
4
II.1.2. Interface Secara Serial
4
II.1.2.1. Serial Register
5
II.1.2.2. Mode Operasi
7
II.1.2.3. Baud Rate
8
II.1.3. Sistem Interupsi Pada MCS-51
10
II.2. Sensor Optocoupler
13
II.3. Motor Induksi (Motor Asinkron)
14
II.4. Kopling Listrik
16
II.5. Inverter (Penggerak Frekuensi Variable)
17
II.5.1. Prinsip Kerja VFD
17
v
Universitas Kristen Maranatha
II.6. Visual Borland Delphi
19
II.7. Converters
19
II.7.1. Digital to Analog Converter (DAC)
19
II.7.2. Analog to Digital Converter (ADC)
20
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
21
III.1. Diagram Blok Dan Cara Kerja
21
III.1.1. Cara Kerja Alat
21
III.2. Perancangan Perangkat Keras
22
III.2.1. Perancangan Dan Realisasi Rangkaian Sensor Optocoupler
22
III.2.2. Perancangan Dan Realisasi Rangkaian DAC
23
III.2.3. Skematik Perangkat Keras.
24
III.3. Perancangan Perangkat Lunak
25
III.3.1. Flowchart MCS-51
26
III.3.1.1. Flowchart Subrutin Initial Baud Rate
27
III.3.1.2. Flowchart Subrutin Outchar
27
III.3.1.3. Flowchart Subrutin Inchar
28
III.3.2. Flowchart Borland Delphi
29
BAB IV TABEL DAN DATA PENGAMATAN
30
IV.1. Hasil Pengujian DAC
30
IV.2. Kurva Frekuensi Terhadap Kecepatan Motor
32
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
36
V.1. Kesimpulan
36
V.2. Saran
36
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A
FOTO ALAT
LAMPIRAN B
DATASHEET
LAMPIRAN C
BAHASA
ASSEMBLY
(MCS-51)
DAN
BAHASA
PASCAL (BORLAND DELPHI 7)
vi
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel II.1. Serial Port Control
6
Tabel II.1. Mode Operasi Serial Port
6
Tabel II.3. Mode Komunikasi Multiprosesor
7
Tabel II.4. Nilai Dan Konfigurasi Baud Rate (1)
10
Tabel II.5. Nilai Dan Konfigurasi Baud Rate (2)
10
Tabel II.6. Vektor-Vektor Interupsi MCS-51
12
Tabel IV.1. Tabel Pengamatan MCS-51, DAC, Inverter, Dan Motor
30
Tabel IV.2. Tabel Data Kurva Kecepatan Putar Rotor.
34
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Susunan Bit Dalam SCON
6
Gambar II.2. Bagan Sistem Interupsi Pada MCS-51
11
Gambar III.1. Diagram Blok Cara Kerja Alat
21
Gambar III.2. Sensor Optocoupler Dan Rangkaian Sensor Optocoupler
23
Gambar III.3. Rangkaian DAC 8-Bit Menggunakan Operational Amplifier
23
Gambar III.4. Rangkaian DAC 8-Bit Dan Inverting
24
Gambar III.5. Skematik Perangkat Keras
24
Gambar IV.1. Kurva Kecepatan Medan Putar Stator (Ns)
32
Gambar IV.2. Kurva Kecepatan Putar Rotor Tanpa Dan Dengan Beban
33
viii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR RUMUS
Rumus (II.1)
9
Rumus (II.2)
9
Rumus (II.3)
9
Rumus (II.4)
9
Rumus (II.5)
9
Rumus (II.6)
14
Rumus (II.7)
15
Rumus (II.8)
15
Rumus (II.9)
20
Rumus (II.10)
20
ix
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN A
FOTO ALAT
Foto1: Motor 3 phasa TECO tipe AEAFAC, dan TECO ED COUPLING tipe
VSED
Foto2: Perangkat keras MCS-51, DAC, dan inverter.
Foto3: Rangkaian sensor optocoupler dan piringan akrilik yang dipasang pada
motor
LAMPIRAN C
BAHASA ASSEMBLY (MCS-51)
DAN
BAHASA PASCAL (BORLAND DELPHI 7)
org 0h
awal:
terus:
org 30h
haha:
hihi:
yes:
nyari:
dav:
ari:
mulai:
ljmp haha
inc r7
call delay
cjne r7,#20,terus
mov ie,#00h
ljmp tulis
;RLI
;nonaktifkan INT0
reti
mov p1,#05h
sjmp yes
mov p1,#14h
mov r3,#00h
mov r4,#00h
mov r5,#00h
call init
nop
call inchar
cjne a,#20h,ari
mov r4,#04h
sjmp mulai
cjne a,#21h,dav
mov r6,#00h
mov r7,#00h
mov ie,#81h
mov a,p1
mov b,#05h
add a,b
mov p1,a
cjne r3,#10,tanpa
cjne a,#0ffh,cari
mov r5,#05h
sjmp cari
;program utama dimulai
;cek tombol start dari serial
;aktifkan INT0
;DAC
tanpa:
cjne r4,#04h,dengan
cjne a,#87h,atur
mov r3,#10
sjmp cari
;pengaturan delay tanpa beban
dengan:
cjne a,#0A0h,atur
mov r3,#10
sjmp cari
;pengaturan delay dengan beban
atur:
mov r3,#20h
;pengaturan delay
cari:
cjne
cjne
sjmp
sjmp
;tunggu interrupt
cul:
init:
r6,#06h,cari
r5,#05h,cul
hihi
dav
mov tmod,#20h
mov TH1,#0fdh
setb TR1
mov scon,#52h
ret
;initial baud rate
tulis:
mov a,r7
call outchr
mov r6,#06h
reti
;kirim data ke serial
outchr:
jnb ti,outchr
mov sbuf,a
clr ti
ret
;kirim data ke serial
inchar:
clr
jnb
clr
mov
ret
;ambil data dari serial
delay:
mov a,r3
mov r0,a
mov r1,a
mov r2,a
djnz r2,dly3
djnz r1,dly2
djnz r0,dly1
ret
dly1:
dly2:
dly3:
a
ri,inchar
ri
a,sbuf
;delay untuk interrupt
unit U_davon;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics,
Controls, Forms,
Dialogs, ExtCtrls, AfDataDispatcher, AfComPort, StdCtrls,
AfPortControls,
Grids, TeeProcs, TeEngine, Chart, Series;
type
TForm1 = class(TForm)
Button1: TButton;
Button2: TButton;
StringGrid1: TStringGrid;
AfPortRadioGroup1: TAfPortRadioGroup;
AfDataDispatcher1: TAfDataDispatcher;
AfComPort1: TAfComPort;
Timer1: TTimer;
Chart1: TChart;
Series1: TLineSeries;
Edit1: TEdit;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Edit2: TEdit;
Button3: TButton;
Series2: TLineSeries;
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure Timer1Timer(Sender: TObject);
procedure AfDataDispatcher1DataReceived(Sender: TObject);
procedure Button3Click(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
implementation
{$R *.dfm}
var
atusdet : integer;
detik : integer;
waktu : real ;
frek : integer ;
me : integer ;
rpm : real ;
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
me:=$20;
frek:= 1 ;
With chart1.Series[0] do
begin
Addxy (0,0);
end;
timer1.Enabled := true;
form1.AfDataDispatcher1.WriteData(me,1);
end;
var
davon : integer = 1 ;
procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
inc (atusdet);
edit1.Text := floattostr(atusdet);
if (atusdet = 100)then
begin
inc (detik);
edit2.Text := floattostr(detik);
atusdet := 0
;
end;
end;
procedure TForm1.AfDataDispatcher1DataReceived(Sender: TObject);
begin
timer1.Enabled := false ;
waktu := ((detik+(atusdet/100))/60);
rpm := (20/waktu) ;
stringgrid1.Cells[1,davon] := floattostr(rpm);
if me=$20
then
with
chart1.Series[0]
do
begin
AddXY (frek,rpm);
end;
if me=$21
then
with
chart1.Series[1]
do
begin
addxy (frek,rpm);
end;
inc(frek);
inc(davon);
atusdet := 0;
detik := 0;
timer1.Enabled := true ;
form1.AfDataDispatcher1.WriteData(me,1);
end;
procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
begin
me:=$21;
With chart1.Series[1] do
begin
Addxy (0,0);
Addxy (1,0);
Addxy (2,0);
Addxy (3,0);
Addxy (4,0);
frek:= 5 ;
end;
timer1.Enabled := true;
form1.AfDataDispatcher1.WriteData(me,1);
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
timer1.Enabled := false ;
atusdet := 0;
detik := 0;
end;
end.
LM741 Operational Amplifier
General Description
The LM741 series are general purpose operational amplifiers which feature improved performance over industry standards like the LM709. They are direct, plug-in replacements
for the 709C, LM201, MC1439 and 748 in most applications.
The amplifiers offer many features which make their application nearly foolproof: overload protection on the input and
output, no latch-up when the common mode range is exceeded, as well as freedom from oscillations.
The LM741C/LM741E are identical to the LM741/LM741A
except that the LM741C/LM741E have their performance
guaranteed over a 0§ C to a 70§ C temperature range, instead of b55§ C to a 125§ C.
Schematic Diagram
TL/H/9341 – 1
Offset Nulling Circuit
TL/H/9341 – 7
C1995 National Semiconductor Corporation
TL/H/9341
RRD-B30M115/Printed in U. S. A.
LM741 Operational Amplifier
November 1994
Absolute Maximum Ratings
If Military/Aerospace specified devices are required, please contact the National Semiconductor Sales Office/
Distributors for availability and specifications.
(Note 5)
LM741A
LM741E
LM741
LM741C
g 22V
g 22V
g 22V
g 18V
Supply Voltage
Power Dissipation (Note 1)
Differential Input Voltage
Input Voltage (Note 2)
Output Short Circuit Duration
Operating Temperature Range
Storage Temperature Range
Junction Temperature
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
b 55§ C to a 125§ C
b 65§ C to a 150§ C
150§ C
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
0§ C to a 70§ C
b 65§ C to a 150§ C
100§ C
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
b 55§ C to a 125§ C
b 65§ C to a 150§ C
150§ C
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
0§ C to a 70§ C
b 65§ C to a 150§ C
100§ C
260§ C
300§ C
260§ C
300§ C
260§ C
300§ C
260§ C
300§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
Soldering Information
N-Package (10 seconds)
J- or H-Package (10 seconds)
M-Package
Vapor Phase (60 seconds)
Infrared (15 seconds)
See AN-450 ‘‘Surface Mounting Methods and Their Effect on Product Reliability’’ for other methods of soldering
surface mount devices.
ESD Tolerance (Note 6)
400V
400V
400V
400V
Electrical Characteristics (Note 3)
Parameter
Conditions
LM741A/LM741E
Min
Input Offset Voltage
TA e 25§ C
RS s 10 kX
RS s 50X
Typ
Max
0.8
3.0
TAMIN s TA s TAMAX
RS s 50X
RS s 10 kX
TA e 25§ C, VS e g 20V
Input Offset Current
TA e 25§ C
5.0
Units
Typ
Max
2.0
6.0
7.5
g 15
3.0
g 15
TA e 25§ C
30
30
20
200
70
85
500
20
200
nA
300
nA
nA/§ C
80
80
0.210
TA e 25§ C, VS e g 20V
1.0
TAMIN s TA s TAMAX,
VS e g 20V
0.5
6.0
500
80
1.5
0.3
2.0
0.3
TA e 25§ C
g 12
50
TAMIN s TA s TAMAX,
RL t 2 kX,
VS e g 20V, VO e g 15V
VS e g 15V, VO e g 10V
VS e g 5V, VO e g 2V
32
2.0
500
nA
0.8
mA
MX
MX
TAMIN s TA s TAMAX
TA e 25§ C, RL t 2 kX
VS e g 20V, VO e g 15V
VS e g 15V, VO e g 10V
mV
mV
mV
0.5
TAMIN s TA s TAMAX
mV
mV
mV/§ C
g 10
Average Input Offset
Current Drift
Large Signal Voltage Gain
1.0
Min
6.0
TAMIN s TA s TAMAX
Input Voltage Range
Max
15
Input Offset Voltage
Adjustment Range
Input Resistance
LM741C
Typ
4.0
Average Input Offset
Voltage Drift
Input Bias Current
LM741
Min
g 12
g 13
50
200
25
10
2
g 13
V
V
20
15
200
V/mV
V/mV
V/mV
V/mV
V/mV
Electrical Characteristics (Note 3) (Continued)
Parameter
Conditions
LM741A/LM741E
Min
Output Voltage Swing
VS e g 20V
RL t 10 kX
RL t 2 kX
Typ
Max
10
10
25
Common-Mode
Rejection Ratio
TAMIN s TA s TAMAX
RS s 10 kX, VCM e g 12V
RS s 50X, VCM e g 12V
80
95
86
96
TAMIN s TA s TAMAX,
VS e g 20V to VS e g 5V
RS s 50X
RS s 10 kX
0.25
6.0
TA e 25§ C
Slew Rate
TA e 25§ C, Unity Gain
Supply Current
TA e 25§ C
LM741E
LM741
Typ
Units
Max
g 12
g 14
g 12
g 14
g 10
g 13
g 10
g 13
35
40
25
V
V
25
mA
mA
dB
dB
70
90
70
90
77
96
77
96
dB
dB
0.3
5
0.3
5
ms
%
0.5
0.5
V/ms
TA e 25§ C, Unity Gain
Bandwidth (Note 4)
LM741A
Min
V
V
TA e 25§ C
TAMIN s TA s TAMAX
Power Consumption
LM741C
Max
g 16
Output Short Circuit
Current
Transient Response
Rise Time
Overshoot
Typ
g 15
VS e g 15V
RL t 10 kX
RL t 2 kX
Supply Voltage Rejection
Ratio
LM741
Min
TA
VS
VS
0.437
1.5
0.3
0.7
e 25§ C
e g 20V
e g 15V
80
0.8
20
MHz
1.7
2.8
1.7
2.8
mA
50
85
50
85
mW
mW
150
VS e g 20V
TA e TAMIN
TA e TAMAX
165
135
mW
mW
VS e g 20V
TA e TAMIN
TA e TAMAX
150
150
mW
mW
VS e g 15V
TA e TAMIN
TA e TAMAX
60
45
100
75
mW
mW
Note 1: For operation at elevated temperatures, these devices must be derated based on thermal resistance, and Tj max. (listed under ‘‘Absolute Maximum
Ratings’’). Tj e TA a (ijA PD).
Thermal Resistance
Cerdip (J)
DIP (N)
HO8 (H)
SO-8 (M)
ijA (Junction to Ambient)
100§ C/W
100§ C/W
170§ C/W
195§ C/W
N/A
N/A
25§ C/W
N/A
ijC (Junction to Case)
Note 2: For supply voltages less than g 15V, the absolute maximum input voltage is equal to the supply voltage.
Note 3: Unless otherwise specified, these specifications apply for VS e g 15V, b 55§ C s TA s a 125§ C (LM741/LM741A). For the LM741C/LM741E, these
specifications are limited to 0§ C s TA s a 70§ C.
Note 4: Calculated value from: BW (MHz) e 0.35/Rise Time(ms).
Note 5: For military specifications see RETS741X for LM741 and RETS741AX for LM741A.
Note 6: Human body model, 1.5 kX in series with 100 pF.
3
Connection Diagrams
Ceramic Dual-In-Line Package
Metal Can Package
TL/H/9341 – 2
TL/H/9341 – 5
Order Number LM741H, LM741H/883*,
LM741AH/883 or LM741CH
See NS Package Number H08C
Order Number LM741J-14/883*, LM741AJ-14/883**
See NS Package Number J14A
*also available per JM38510/10101
**also available per JM38510/10102
Dual-In-Line or S.O. Package
Ceramic Flatpak
TL/H/9341 – 6
Order Number LM741W/883
See NS Package Number W10A
TL/H/9341 – 3
Order Number LM741J, LM741J/883,
LM741CM, LM741CN or LM741EN
See NS Package Number J08A, M08A or N08E
*LM741H is available per JM38510/10101
4
Physical Dimensions inches (millimeters)
Metal Can Package (H)
Order Number LM741H, LM741H/883, LM741AH/883, LM741CH or LM741EH
NS Package Number H08C
5
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Ceramic Dual-In-Line Package (J)
Order Number LM741CJ or LM741J/883
NS Package Number J08A
Ceramic Dual-In-Line Package (J)
Order Number LM741J-14/883 or LM741AJ-14/883
NS Package Number J14A
6
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Small Outline Package (M)
Order Number LM741CM
NS Package Number M08A
Dual-In-Line Package (N)
Order Number LM741CN or LM741EN
NS Package Number N08E
7
LM741 Operational Amplifier
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
10-Lead Ceramic Flatpak (W)
Order Number LM741W/883
NS Package Number W10A
LIFE SUPPORT POLICY
NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT
DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF NATIONAL
SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or
systems which, (a) are intended for surgical implant
into the body, or (b) support or sustain life, and whose
failure to perform, when properly used in accordance
with instructions for use provided in the labeling, can
be reasonably expected to result in a significant injury
to the user.
National Semiconductor
Corporation
1111 West Bardin Road
Arlington, TX 76017
Tel: 1(800) 272-9959
Fax: 1(800) 737-7018
2. A critical component is any component of a life
support device or system whose failure to perform can
be reasonably expected to cause the failure of the life
support device or system, or to affect its safety or
effectiveness.
National Semiconductor
Europe
Fax: (a49) 0-180-530 85 86
Email: cnjwge @ tevm2.nsc.com
Deutsch Tel: (a49) 0-180-530 85 85
English Tel: (a49) 0-180-532 78 32
Fran3ais Tel: (a49) 0-180-532 93 58
Italiano Tel: (a49) 0-180-534 16 80
National Semiconductor
Hong Kong Ltd.
13th Floor, Straight Block,
Ocean Centre, 5 Canton Rd.
Tsimshatsui, Kowloon
Hong Kong
Tel: (852) 2737-1600
Fax: (852) 2736-9960
National Semiconductor
Japan Ltd.
Tel: 81-043-299-2309
Fax: 81-043-299-2408
National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1.
Latar Belakang
Motor induksi sebagai alat dalam industri yang begitu banyak
penggunaannya. Intinya, motor ini digunakan sebagai penggerak dari beban yang
akan diputar atau dikontrol. Melihat kinerja atau performansi dari motor itu
sendiri ketika menggerakkan atau mengontrol beban, menjadi suatu perhatian juga
bagi para teknisi-teknisi industri di lapangan, maupun bagi kaum nonpraktisi yang
berusaha untuk melengkapi pengetahuan mengenai kinerja motor induksi yang
bekerja di industri-industri.
Dilihat dari sudut pandang ilmu pengetahuan dalam aplikasi penggunaan
motor induksi dalam industri, dibutuhkan sebuah prototipe-prototipe dari kinerja
atau performansi sebuah motor yang dipakai dalam industri. Misalkan motor yang
digunakan untuk menggerakkan mesin pemotong kertas, atau motor yang
digunakan untuk memutar conveyer dan lain-lain. Sehingga melalui prototipeprototipe ini didapatkan sebuah gambaran bagi kaum nonpraktisi untuk
memahami performansi dari motor induksi yang biasa digunakan dalam industri.
I.2.
Identifikasi Masalah
Mengingat akan adanya kebutuhan bagi kaum non praktisi dalam bidang
pengembangan ilmu pengetahuan, dibutuhkannya sebuah alat ukur performansi
motor induksi. Salah satu parameter yang dapat digunakan dalam performansi
motor induksi adalah slip motor.
I.3.
Perumusan Masalah
1. Bagaimana mendisain dan membuat perangkat keras untuk mengukur
kecepatan putar rotor pada motor induksi tiga fasa?
2. Bagaimana membuat tampilan (HMI = Human Machine Interface) dan
program pengolah data yang diterima dari MCS-51 melalui port serial
(RS-232) untuk ditampilkan dalam bentuk kurva pada komputer?
1
Universitas Kristen Maranatha
2
I.4.
Tujuan
1. Mendisain dan membuat perangkat keras untuk mengukur kecepatan
putar rotor pada motor induksi tiga fasa.
2. Membuat tampilan keluaran berupa kurva kecepatan rotor tanpa dan
dengan beban dengan data yang diterima melalui serial port (RS-232)
dari MCS-51.
I.5.
Pembatasan Masalah
1. Motor yang dipakai hanya spesifik satu jenis, motor induksi tiga fasa
TECO, tipe AEAFAC, 4 kutub.
2. Kopling yang digunakan adalah TECO ED COUPLING, tipe VSED.
3. Pengontrol perangkat keras yang digunakan adalah mikrokontroler
MCS-51.
4. Beban yang digunakan, berupa beban mekanis, besarnya adalah 2,21 N
(diukur dengan Newton Meter).
I.6.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
Bab I
Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah,
perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, sistematika
penulisan.
Bab II
Landasan Teori
Bab ini membahas tentang mikrokontroler, sensor optocoupler,
motor induksi (asinkron), kopling listrik, inverter, Borland Delphi
7, converters.
Bab III
Perancangan Dan Realisasi
Dalam bab ini akan diuraikan mengenai cara kerja alat,
perancangan serta realisasi perangkat keras dan perangkat lunak
dari prototipe pengukuran performansi motor induksi tiga fasa
dalam bentuk kurva slip, berbasis mikrokontroler MCS-51..
Bab IV
Tabel Dan Data Pengamatan
Universitas Kristen Maranatha
3
Bab ini membahas mengenai pengambilan data pengamatan hasil
pengukuran dan pengujian alat yang dirancang.
Bab V
Kesimpulan Dan Saran
Pada bab ini disajikan beberapa kesimpulan serta saran-saran untuk
pengembangan lebih lanjut dari prototipe pengukuran performansi
motor
induksi
tiga
fasa
dalam
bentuk
kurva,
berbasis
mikrokontroler MCS-51.
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pengamatan yang telah dilakukan, maka
dapat diambil kesimpulan yaitu:
1. Perangkat keras yang digunakan teruji baik. Kualitas alatnya mampu
mengukur kecepatan rotor motor yang hampir sama dengan
pengukuran kecepatan menggunakan RPM meter, sehingga didapat
kurva kecepatan rotor motor yang baik pula.
2. Tampilan HMI pada pengolah data Borland Delphi 7 berhasil dibuat
berkomunikasi dua arah (melalui RS-232) dengan MCS-51.
V.2.
Saran
1. Menghitung kecepatan putar menggunakan MCS-51 dengan sistem
interupsi terjadi kesulitan dalam hal mengatur delay untuk waktu antar
interupsi yang berbeda-beda, yang disebabkan kecepatan putar motor
yang berbeda-beda pula. Sebaiknya ditemukan metode lain dalam
menghitung jumlah putaran yang lebih fleksibel.
2. Dapat dikembangkan untuk mengukur performansi motor bahan bakar
untuk keperluan otomotif, seperti membuat kurva output daya atau
torsi pada motor bahan bakar.
36
Universitas Kristen Maranatha
Daftar Pustaka
1. http://id.wikipedia.org /wiki/Torsi, 24 Maret 2006.
2. http://id.wikipedia.org/wiki/Rotasi per menit, 24 Maret 2006.
3. Johnson, Curtis D., Process Control Instrumentation Technology, Fifth
Edition, Prentice Hall, New Jersey, 1997.
4. Martina, Inge, 36 Jam Belajar Komputer Pemrograman Visual
Borland Delphi 7, Edisi Pertama, PT. Elex Media Komputindo,
Jakarta, 2004.
5. Petruzella, Frank D., Elektronik Industri, Edisi Kedua, Sumanto, Andi,
Yogyakarta, 2001.
6. Putra, Agfianto Eko, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori
dan Aplikasi, Edisi Pertama, Gava Media, Yogyakarta, 2002.
7. Uiga, Endel, Optoelectronics, Fourth Edition, Prentice-Hall, New
Jersey, 1995.
8. Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Jakarta,
PT. Gramedia Pustaka Utama, 1995.
Universitas Kristen Maranatha
Perangkat yang dirancang merupakan perangkat tambahan pada motor
induksi tiga fasa untuk memperlihatkan performansi motor dengan melihat slip
dari motor tersebut. Sistem pengukuran slip yang dirancang ini merupakan
prototipe dari penggunaan motor induksi di industri-industri yang sedang diberi
beban. Hasil pengukuran ini berupa kurva kecepatan terhadap frekuensi, yang
didapat dengan perbandingan sumbu absis dan sumbu ordinat. Sumbu absis
sebagai frekuensi mulai dari nol sampai frekuensi kerja, dan sumbu ordinat
sebagai kecepatan motor mulai dari diam hingga kecepatan kerja.
Pengukuran ini dirancang menggunakan mikrokontroler MCS-51 sebagai
pengatur kecepatan, melalui inverter dan pembaca kecepatan motor, yang
dilakukan dengan menggunakan sensor optocoupler tipe H21A2. Sedangkan
kurva ditampilkan pada komputer menggunakan perangkat lunak Borland Delphi
7, juga sebagai pengolah data dari MCS-51 yang dikirim melalui RS-232. Kurva
hasil pengukuran didapat dalam dua kali pengukuran: motor tanpa beban, dan
motor dengan beban. Sehingga melalui kedua kurva ini, slip yang terjadi akibat
beban pada motor yang diukur dapat terlihat.
Alat berupa prototipe ini berhasil direalisasikan, sehingga dapat menjadi
sebuah alat yang dapat membantu untuk melihat performansi dari motor tersebut.
Yaitu dengan melihat perubahan penambahan kecepatan motor jika disertai beban
(atau dengan kata lain melihat slip itu sendiri).
i
Universitas Kristen Maranatha
ABSTRACT
The Project is additional tools for three phase induction motor, to show
motor’s performance by looking on the slip of the motor. This slip measurement
system is prototype of using induction motor at industries. The result of
measurement is the curve of speed to frequency, showing by Cartesian coordinate.
The X axis as frequency from zero to workspace frequency, and the Y axis as
motor speed from starting until workspace speed.
This measurement is designed with MCS-51 as the speed controller,
helped by inverter, and as counter of angular speed, helped by optocoupler sensor
type H21A2.
The curve is shown at the computer by Borland Delphi 7 software, and as the data
collecting from MCS-51 (the data is sent by RS-232). The curves, as the result of
measurement are gotten in twice measurement: motor without load, and motor
with load. So through of both, slip can be shown.
The Project has success to be made, so it can help anyone to be shown
motor’s performance by looking on the slip of the motor.
ii
Universitas Kristen Maranatha
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas anugrah
dan bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas
akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik
Elektro di Universitas Kristen Maranatha.
Penulis menyadari bahwa tidak seorang pun dapat hidup tanpa orang lain,
oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah
membantu, membimbing, dan mendorong penulis dalam pembuatan tugas akhir
ini:
1. Bapak Roy Pramono Adhie, S.T., M.T., selaku pembimbing I yang telah
banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membantu penulis
menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Bapak Arry Sugiri, S.T., selaku pembimbing II yang telah banyak
meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran serta dengan sabar membimbing
penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Anita Supartono, M.Sc., selaku Koordinator Tugas Akhir Fakultas
Teknik Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
4. Bapak Ir. Aan Darmawan, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
5. Bapak Prof. Dr. Ir. B. Soenarko, selaku Dekan Fakultas Teknik,
Universitas Kristen Maranatha, Bandung.
6. Pohan, S.T., teman seangkatan yang sudah banyak membantu menambah
wawasan dalam hal motor induksi tiga fasa.
7. Budi Hertanto, dan seluruh staff Laboratorium Kontrol atas pemberian
berbagai fasilitas yang diperlukan dalam tugas akhir ini.
8. Bapak Ade, staff Laboratorium Elektronika atas saran-saran dan solusi
untuk memperbaiki alat.
9. Ir. Jonathan Mursalim, senior yang telah banyak memberikan masukan
dan wawasan tentang aplikasi motor di industri.
iii
Universitas Kristen Maranatha
10. Herman, Sugiono, Ardison, Yohanes, Faisal, Ruth, Hans, Bondan, Dedi,
Dimas, dan yang tidak bisa disebutkan satu per satu, sebagai teman-teman
seperjuangan dalam menyelesaikan tugas akhir ini, saling membantu dan
mendorong semangat.
11. Kedua orang tua dan adik, yang telah memberikan semangat dan doa.
12. Semua pihak yang telah memberikan bantuannya kepada penulis dan tidak
dapat disebutkan satu per satu.
Akhir kata, penulis berharap laporan tugas akhir ini dengan segala
kekurangannya dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkannya.
Bandung, Januari 2007
Penulis
iv
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
SURAT PERNYATAAN
ABSTRAK
i
ABSTRACT
ii
KATA PENGANTAR
iii
DAFTAR ISI
v
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR RUMUS
ix
BAB I PENDAHULUAN
1
I.1. Latar Belakang
1
I.2. Identifikasi Masalah
1
I.3. Perumusan Masalah
1
I.4. Tujuan
2
I.5. Pembatasan Masalah
2
I.6. Sistematika Penulisan
2
BAB II LANDASAN TEORI
4
II.1. Mikrokontroler
4
II.1.1. Keluarga MCS-51
4
II.1.2. Interface Secara Serial
4
II.1.2.1. Serial Register
5
II.1.2.2. Mode Operasi
7
II.1.2.3. Baud Rate
8
II.1.3. Sistem Interupsi Pada MCS-51
10
II.2. Sensor Optocoupler
13
II.3. Motor Induksi (Motor Asinkron)
14
II.4. Kopling Listrik
16
II.5. Inverter (Penggerak Frekuensi Variable)
17
II.5.1. Prinsip Kerja VFD
17
v
Universitas Kristen Maranatha
II.6. Visual Borland Delphi
19
II.7. Converters
19
II.7.1. Digital to Analog Converter (DAC)
19
II.7.2. Analog to Digital Converter (ADC)
20
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
21
III.1. Diagram Blok Dan Cara Kerja
21
III.1.1. Cara Kerja Alat
21
III.2. Perancangan Perangkat Keras
22
III.2.1. Perancangan Dan Realisasi Rangkaian Sensor Optocoupler
22
III.2.2. Perancangan Dan Realisasi Rangkaian DAC
23
III.2.3. Skematik Perangkat Keras.
24
III.3. Perancangan Perangkat Lunak
25
III.3.1. Flowchart MCS-51
26
III.3.1.1. Flowchart Subrutin Initial Baud Rate
27
III.3.1.2. Flowchart Subrutin Outchar
27
III.3.1.3. Flowchart Subrutin Inchar
28
III.3.2. Flowchart Borland Delphi
29
BAB IV TABEL DAN DATA PENGAMATAN
30
IV.1. Hasil Pengujian DAC
30
IV.2. Kurva Frekuensi Terhadap Kecepatan Motor
32
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
36
V.1. Kesimpulan
36
V.2. Saran
36
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A
FOTO ALAT
LAMPIRAN B
DATASHEET
LAMPIRAN C
BAHASA
ASSEMBLY
(MCS-51)
DAN
BAHASA
PASCAL (BORLAND DELPHI 7)
vi
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel II.1. Serial Port Control
6
Tabel II.1. Mode Operasi Serial Port
6
Tabel II.3. Mode Komunikasi Multiprosesor
7
Tabel II.4. Nilai Dan Konfigurasi Baud Rate (1)
10
Tabel II.5. Nilai Dan Konfigurasi Baud Rate (2)
10
Tabel II.6. Vektor-Vektor Interupsi MCS-51
12
Tabel IV.1. Tabel Pengamatan MCS-51, DAC, Inverter, Dan Motor
30
Tabel IV.2. Tabel Data Kurva Kecepatan Putar Rotor.
34
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Susunan Bit Dalam SCON
6
Gambar II.2. Bagan Sistem Interupsi Pada MCS-51
11
Gambar III.1. Diagram Blok Cara Kerja Alat
21
Gambar III.2. Sensor Optocoupler Dan Rangkaian Sensor Optocoupler
23
Gambar III.3. Rangkaian DAC 8-Bit Menggunakan Operational Amplifier
23
Gambar III.4. Rangkaian DAC 8-Bit Dan Inverting
24
Gambar III.5. Skematik Perangkat Keras
24
Gambar IV.1. Kurva Kecepatan Medan Putar Stator (Ns)
32
Gambar IV.2. Kurva Kecepatan Putar Rotor Tanpa Dan Dengan Beban
33
viii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR RUMUS
Rumus (II.1)
9
Rumus (II.2)
9
Rumus (II.3)
9
Rumus (II.4)
9
Rumus (II.5)
9
Rumus (II.6)
14
Rumus (II.7)
15
Rumus (II.8)
15
Rumus (II.9)
20
Rumus (II.10)
20
ix
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN A
FOTO ALAT
Foto1: Motor 3 phasa TECO tipe AEAFAC, dan TECO ED COUPLING tipe
VSED
Foto2: Perangkat keras MCS-51, DAC, dan inverter.
Foto3: Rangkaian sensor optocoupler dan piringan akrilik yang dipasang pada
motor
LAMPIRAN C
BAHASA ASSEMBLY (MCS-51)
DAN
BAHASA PASCAL (BORLAND DELPHI 7)
org 0h
awal:
terus:
org 30h
haha:
hihi:
yes:
nyari:
dav:
ari:
mulai:
ljmp haha
inc r7
call delay
cjne r7,#20,terus
mov ie,#00h
ljmp tulis
;RLI
;nonaktifkan INT0
reti
mov p1,#05h
sjmp yes
mov p1,#14h
mov r3,#00h
mov r4,#00h
mov r5,#00h
call init
nop
call inchar
cjne a,#20h,ari
mov r4,#04h
sjmp mulai
cjne a,#21h,dav
mov r6,#00h
mov r7,#00h
mov ie,#81h
mov a,p1
mov b,#05h
add a,b
mov p1,a
cjne r3,#10,tanpa
cjne a,#0ffh,cari
mov r5,#05h
sjmp cari
;program utama dimulai
;cek tombol start dari serial
;aktifkan INT0
;DAC
tanpa:
cjne r4,#04h,dengan
cjne a,#87h,atur
mov r3,#10
sjmp cari
;pengaturan delay tanpa beban
dengan:
cjne a,#0A0h,atur
mov r3,#10
sjmp cari
;pengaturan delay dengan beban
atur:
mov r3,#20h
;pengaturan delay
cari:
cjne
cjne
sjmp
sjmp
;tunggu interrupt
cul:
init:
r6,#06h,cari
r5,#05h,cul
hihi
dav
mov tmod,#20h
mov TH1,#0fdh
setb TR1
mov scon,#52h
ret
;initial baud rate
tulis:
mov a,r7
call outchr
mov r6,#06h
reti
;kirim data ke serial
outchr:
jnb ti,outchr
mov sbuf,a
clr ti
ret
;kirim data ke serial
inchar:
clr
jnb
clr
mov
ret
;ambil data dari serial
delay:
mov a,r3
mov r0,a
mov r1,a
mov r2,a
djnz r2,dly3
djnz r1,dly2
djnz r0,dly1
ret
dly1:
dly2:
dly3:
a
ri,inchar
ri
a,sbuf
;delay untuk interrupt
unit U_davon;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics,
Controls, Forms,
Dialogs, ExtCtrls, AfDataDispatcher, AfComPort, StdCtrls,
AfPortControls,
Grids, TeeProcs, TeEngine, Chart, Series;
type
TForm1 = class(TForm)
Button1: TButton;
Button2: TButton;
StringGrid1: TStringGrid;
AfPortRadioGroup1: TAfPortRadioGroup;
AfDataDispatcher1: TAfDataDispatcher;
AfComPort1: TAfComPort;
Timer1: TTimer;
Chart1: TChart;
Series1: TLineSeries;
Edit1: TEdit;
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
Edit2: TEdit;
Button3: TButton;
Series2: TLineSeries;
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure Timer1Timer(Sender: TObject);
procedure AfDataDispatcher1DataReceived(Sender: TObject);
procedure Button3Click(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
end;
var
Form1: TForm1;
implementation
{$R *.dfm}
var
atusdet : integer;
detik : integer;
waktu : real ;
frek : integer ;
me : integer ;
rpm : real ;
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
me:=$20;
frek:= 1 ;
With chart1.Series[0] do
begin
Addxy (0,0);
end;
timer1.Enabled := true;
form1.AfDataDispatcher1.WriteData(me,1);
end;
var
davon : integer = 1 ;
procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
inc (atusdet);
edit1.Text := floattostr(atusdet);
if (atusdet = 100)then
begin
inc (detik);
edit2.Text := floattostr(detik);
atusdet := 0
;
end;
end;
procedure TForm1.AfDataDispatcher1DataReceived(Sender: TObject);
begin
timer1.Enabled := false ;
waktu := ((detik+(atusdet/100))/60);
rpm := (20/waktu) ;
stringgrid1.Cells[1,davon] := floattostr(rpm);
if me=$20
then
with
chart1.Series[0]
do
begin
AddXY (frek,rpm);
end;
if me=$21
then
with
chart1.Series[1]
do
begin
addxy (frek,rpm);
end;
inc(frek);
inc(davon);
atusdet := 0;
detik := 0;
timer1.Enabled := true ;
form1.AfDataDispatcher1.WriteData(me,1);
end;
procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
begin
me:=$21;
With chart1.Series[1] do
begin
Addxy (0,0);
Addxy (1,0);
Addxy (2,0);
Addxy (3,0);
Addxy (4,0);
frek:= 5 ;
end;
timer1.Enabled := true;
form1.AfDataDispatcher1.WriteData(me,1);
end;
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
timer1.Enabled := false ;
atusdet := 0;
detik := 0;
end;
end.
LM741 Operational Amplifier
General Description
The LM741 series are general purpose operational amplifiers which feature improved performance over industry standards like the LM709. They are direct, plug-in replacements
for the 709C, LM201, MC1439 and 748 in most applications.
The amplifiers offer many features which make their application nearly foolproof: overload protection on the input and
output, no latch-up when the common mode range is exceeded, as well as freedom from oscillations.
The LM741C/LM741E are identical to the LM741/LM741A
except that the LM741C/LM741E have their performance
guaranteed over a 0§ C to a 70§ C temperature range, instead of b55§ C to a 125§ C.
Schematic Diagram
TL/H/9341 – 1
Offset Nulling Circuit
TL/H/9341 – 7
C1995 National Semiconductor Corporation
TL/H/9341
RRD-B30M115/Printed in U. S. A.
LM741 Operational Amplifier
November 1994
Absolute Maximum Ratings
If Military/Aerospace specified devices are required, please contact the National Semiconductor Sales Office/
Distributors for availability and specifications.
(Note 5)
LM741A
LM741E
LM741
LM741C
g 22V
g 22V
g 22V
g 18V
Supply Voltage
Power Dissipation (Note 1)
Differential Input Voltage
Input Voltage (Note 2)
Output Short Circuit Duration
Operating Temperature Range
Storage Temperature Range
Junction Temperature
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
b 55§ C to a 125§ C
b 65§ C to a 150§ C
150§ C
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
0§ C to a 70§ C
b 65§ C to a 150§ C
100§ C
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
b 55§ C to a 125§ C
b 65§ C to a 150§ C
150§ C
500 mW
g 30V
g 15V
Continuous
0§ C to a 70§ C
b 65§ C to a 150§ C
100§ C
260§ C
300§ C
260§ C
300§ C
260§ C
300§ C
260§ C
300§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
215§ C
Soldering Information
N-Package (10 seconds)
J- or H-Package (10 seconds)
M-Package
Vapor Phase (60 seconds)
Infrared (15 seconds)
See AN-450 ‘‘Surface Mounting Methods and Their Effect on Product Reliability’’ for other methods of soldering
surface mount devices.
ESD Tolerance (Note 6)
400V
400V
400V
400V
Electrical Characteristics (Note 3)
Parameter
Conditions
LM741A/LM741E
Min
Input Offset Voltage
TA e 25§ C
RS s 10 kX
RS s 50X
Typ
Max
0.8
3.0
TAMIN s TA s TAMAX
RS s 50X
RS s 10 kX
TA e 25§ C, VS e g 20V
Input Offset Current
TA e 25§ C
5.0
Units
Typ
Max
2.0
6.0
7.5
g 15
3.0
g 15
TA e 25§ C
30
30
20
200
70
85
500
20
200
nA
300
nA
nA/§ C
80
80
0.210
TA e 25§ C, VS e g 20V
1.0
TAMIN s TA s TAMAX,
VS e g 20V
0.5
6.0
500
80
1.5
0.3
2.0
0.3
TA e 25§ C
g 12
50
TAMIN s TA s TAMAX,
RL t 2 kX,
VS e g 20V, VO e g 15V
VS e g 15V, VO e g 10V
VS e g 5V, VO e g 2V
32
2.0
500
nA
0.8
mA
MX
MX
TAMIN s TA s TAMAX
TA e 25§ C, RL t 2 kX
VS e g 20V, VO e g 15V
VS e g 15V, VO e g 10V
mV
mV
mV
0.5
TAMIN s TA s TAMAX
mV
mV
mV/§ C
g 10
Average Input Offset
Current Drift
Large Signal Voltage Gain
1.0
Min
6.0
TAMIN s TA s TAMAX
Input Voltage Range
Max
15
Input Offset Voltage
Adjustment Range
Input Resistance
LM741C
Typ
4.0
Average Input Offset
Voltage Drift
Input Bias Current
LM741
Min
g 12
g 13
50
200
25
10
2
g 13
V
V
20
15
200
V/mV
V/mV
V/mV
V/mV
V/mV
Electrical Characteristics (Note 3) (Continued)
Parameter
Conditions
LM741A/LM741E
Min
Output Voltage Swing
VS e g 20V
RL t 10 kX
RL t 2 kX
Typ
Max
10
10
25
Common-Mode
Rejection Ratio
TAMIN s TA s TAMAX
RS s 10 kX, VCM e g 12V
RS s 50X, VCM e g 12V
80
95
86
96
TAMIN s TA s TAMAX,
VS e g 20V to VS e g 5V
RS s 50X
RS s 10 kX
0.25
6.0
TA e 25§ C
Slew Rate
TA e 25§ C, Unity Gain
Supply Current
TA e 25§ C
LM741E
LM741
Typ
Units
Max
g 12
g 14
g 12
g 14
g 10
g 13
g 10
g 13
35
40
25
V
V
25
mA
mA
dB
dB
70
90
70
90
77
96
77
96
dB
dB
0.3
5
0.3
5
ms
%
0.5
0.5
V/ms
TA e 25§ C, Unity Gain
Bandwidth (Note 4)
LM741A
Min
V
V
TA e 25§ C
TAMIN s TA s TAMAX
Power Consumption
LM741C
Max
g 16
Output Short Circuit
Current
Transient Response
Rise Time
Overshoot
Typ
g 15
VS e g 15V
RL t 10 kX
RL t 2 kX
Supply Voltage Rejection
Ratio
LM741
Min
TA
VS
VS
0.437
1.5
0.3
0.7
e 25§ C
e g 20V
e g 15V
80
0.8
20
MHz
1.7
2.8
1.7
2.8
mA
50
85
50
85
mW
mW
150
VS e g 20V
TA e TAMIN
TA e TAMAX
165
135
mW
mW
VS e g 20V
TA e TAMIN
TA e TAMAX
150
150
mW
mW
VS e g 15V
TA e TAMIN
TA e TAMAX
60
45
100
75
mW
mW
Note 1: For operation at elevated temperatures, these devices must be derated based on thermal resistance, and Tj max. (listed under ‘‘Absolute Maximum
Ratings’’). Tj e TA a (ijA PD).
Thermal Resistance
Cerdip (J)
DIP (N)
HO8 (H)
SO-8 (M)
ijA (Junction to Ambient)
100§ C/W
100§ C/W
170§ C/W
195§ C/W
N/A
N/A
25§ C/W
N/A
ijC (Junction to Case)
Note 2: For supply voltages less than g 15V, the absolute maximum input voltage is equal to the supply voltage.
Note 3: Unless otherwise specified, these specifications apply for VS e g 15V, b 55§ C s TA s a 125§ C (LM741/LM741A). For the LM741C/LM741E, these
specifications are limited to 0§ C s TA s a 70§ C.
Note 4: Calculated value from: BW (MHz) e 0.35/Rise Time(ms).
Note 5: For military specifications see RETS741X for LM741 and RETS741AX for LM741A.
Note 6: Human body model, 1.5 kX in series with 100 pF.
3
Connection Diagrams
Ceramic Dual-In-Line Package
Metal Can Package
TL/H/9341 – 2
TL/H/9341 – 5
Order Number LM741H, LM741H/883*,
LM741AH/883 or LM741CH
See NS Package Number H08C
Order Number LM741J-14/883*, LM741AJ-14/883**
See NS Package Number J14A
*also available per JM38510/10101
**also available per JM38510/10102
Dual-In-Line or S.O. Package
Ceramic Flatpak
TL/H/9341 – 6
Order Number LM741W/883
See NS Package Number W10A
TL/H/9341 – 3
Order Number LM741J, LM741J/883,
LM741CM, LM741CN or LM741EN
See NS Package Number J08A, M08A or N08E
*LM741H is available per JM38510/10101
4
Physical Dimensions inches (millimeters)
Metal Can Package (H)
Order Number LM741H, LM741H/883, LM741AH/883, LM741CH or LM741EH
NS Package Number H08C
5
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Ceramic Dual-In-Line Package (J)
Order Number LM741CJ or LM741J/883
NS Package Number J08A
Ceramic Dual-In-Line Package (J)
Order Number LM741J-14/883 or LM741AJ-14/883
NS Package Number J14A
6
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
Small Outline Package (M)
Order Number LM741CM
NS Package Number M08A
Dual-In-Line Package (N)
Order Number LM741CN or LM741EN
NS Package Number N08E
7
LM741 Operational Amplifier
Physical Dimensions inches (millimeters) (Continued)
10-Lead Ceramic Flatpak (W)
Order Number LM741W/883
NS Package Number W10A
LIFE SUPPORT POLICY
NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT
DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF NATIONAL
SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or
systems which, (a) are intended for surgical implant
into the body, or (b) support or sustain life, and whose
failure to perform, when properly used in accordance
with instructions for use provided in the labeling, can
be reasonably expected to result in a significant injury
to the user.
National Semiconductor
Corporation
1111 West Bardin Road
Arlington, TX 76017
Tel: 1(800) 272-9959
Fax: 1(800) 737-7018
2. A critical component is any component of a life
support device or system whose failure to perform can
be reasonably expected to cause the failure of the life
support device or system, or to affect its safety or
effectiveness.
National Semiconductor
Europe
Fax: (a49) 0-180-530 85 86
Email: cnjwge @ tevm2.nsc.com
Deutsch Tel: (a49) 0-180-530 85 85
English Tel: (a49) 0-180-532 78 32
Fran3ais Tel: (a49) 0-180-532 93 58
Italiano Tel: (a49) 0-180-534 16 80
National Semiconductor
Hong Kong Ltd.
13th Floor, Straight Block,
Ocean Centre, 5 Canton Rd.
Tsimshatsui, Kowloon
Hong Kong
Tel: (852) 2737-1600
Fax: (852) 2736-9960
National Semiconductor
Japan Ltd.
Tel: 81-043-299-2309
Fax: 81-043-299-2408
National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1.
Latar Belakang
Motor induksi sebagai alat dalam industri yang begitu banyak
penggunaannya. Intinya, motor ini digunakan sebagai penggerak dari beban yang
akan diputar atau dikontrol. Melihat kinerja atau performansi dari motor itu
sendiri ketika menggerakkan atau mengontrol beban, menjadi suatu perhatian juga
bagi para teknisi-teknisi industri di lapangan, maupun bagi kaum nonpraktisi yang
berusaha untuk melengkapi pengetahuan mengenai kinerja motor induksi yang
bekerja di industri-industri.
Dilihat dari sudut pandang ilmu pengetahuan dalam aplikasi penggunaan
motor induksi dalam industri, dibutuhkan sebuah prototipe-prototipe dari kinerja
atau performansi sebuah motor yang dipakai dalam industri. Misalkan motor yang
digunakan untuk menggerakkan mesin pemotong kertas, atau motor yang
digunakan untuk memutar conveyer dan lain-lain. Sehingga melalui prototipeprototipe ini didapatkan sebuah gambaran bagi kaum nonpraktisi untuk
memahami performansi dari motor induksi yang biasa digunakan dalam industri.
I.2.
Identifikasi Masalah
Mengingat akan adanya kebutuhan bagi kaum non praktisi dalam bidang
pengembangan ilmu pengetahuan, dibutuhkannya sebuah alat ukur performansi
motor induksi. Salah satu parameter yang dapat digunakan dalam performansi
motor induksi adalah slip motor.
I.3.
Perumusan Masalah
1. Bagaimana mendisain dan membuat perangkat keras untuk mengukur
kecepatan putar rotor pada motor induksi tiga fasa?
2. Bagaimana membuat tampilan (HMI = Human Machine Interface) dan
program pengolah data yang diterima dari MCS-51 melalui port serial
(RS-232) untuk ditampilkan dalam bentuk kurva pada komputer?
1
Universitas Kristen Maranatha
2
I.4.
Tujuan
1. Mendisain dan membuat perangkat keras untuk mengukur kecepatan
putar rotor pada motor induksi tiga fasa.
2. Membuat tampilan keluaran berupa kurva kecepatan rotor tanpa dan
dengan beban dengan data yang diterima melalui serial port (RS-232)
dari MCS-51.
I.5.
Pembatasan Masalah
1. Motor yang dipakai hanya spesifik satu jenis, motor induksi tiga fasa
TECO, tipe AEAFAC, 4 kutub.
2. Kopling yang digunakan adalah TECO ED COUPLING, tipe VSED.
3. Pengontrol perangkat keras yang digunakan adalah mikrokontroler
MCS-51.
4. Beban yang digunakan, berupa beban mekanis, besarnya adalah 2,21 N
(diukur dengan Newton Meter).
I.6.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
Bab I
Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah,
perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, sistematika
penulisan.
Bab II
Landasan Teori
Bab ini membahas tentang mikrokontroler, sensor optocoupler,
motor induksi (asinkron), kopling listrik, inverter, Borland Delphi
7, converters.
Bab III
Perancangan Dan Realisasi
Dalam bab ini akan diuraikan mengenai cara kerja alat,
perancangan serta realisasi perangkat keras dan perangkat lunak
dari prototipe pengukuran performansi motor induksi tiga fasa
dalam bentuk kurva slip, berbasis mikrokontroler MCS-51..
Bab IV
Tabel Dan Data Pengamatan
Universitas Kristen Maranatha
3
Bab ini membahas mengenai pengambilan data pengamatan hasil
pengukuran dan pengujian alat yang dirancang.
Bab V
Kesimpulan Dan Saran
Pada bab ini disajikan beberapa kesimpulan serta saran-saran untuk
pengembangan lebih lanjut dari prototipe pengukuran performansi
motor
induksi
tiga
fasa
dalam
bentuk
kurva,
berbasis
mikrokontroler MCS-51.
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pengamatan yang telah dilakukan, maka
dapat diambil kesimpulan yaitu:
1. Perangkat keras yang digunakan teruji baik. Kualitas alatnya mampu
mengukur kecepatan rotor motor yang hampir sama dengan
pengukuran kecepatan menggunakan RPM meter, sehingga didapat
kurva kecepatan rotor motor yang baik pula.
2. Tampilan HMI pada pengolah data Borland Delphi 7 berhasil dibuat
berkomunikasi dua arah (melalui RS-232) dengan MCS-51.
V.2.
Saran
1. Menghitung kecepatan putar menggunakan MCS-51 dengan sistem
interupsi terjadi kesulitan dalam hal mengatur delay untuk waktu antar
interupsi yang berbeda-beda, yang disebabkan kecepatan putar motor
yang berbeda-beda pula. Sebaiknya ditemukan metode lain dalam
menghitung jumlah putaran yang lebih fleksibel.
2. Dapat dikembangkan untuk mengukur performansi motor bahan bakar
untuk keperluan otomotif, seperti membuat kurva output daya atau
torsi pada motor bahan bakar.
36
Universitas Kristen Maranatha
Daftar Pustaka
1. http://id.wikipedia.org /wiki/Torsi, 24 Maret 2006.
2. http://id.wikipedia.org/wiki/Rotasi per menit, 24 Maret 2006.
3. Johnson, Curtis D., Process Control Instrumentation Technology, Fifth
Edition, Prentice Hall, New Jersey, 1997.
4. Martina, Inge, 36 Jam Belajar Komputer Pemrograman Visual
Borland Delphi 7, Edisi Pertama, PT. Elex Media Komputindo,
Jakarta, 2004.
5. Petruzella, Frank D., Elektronik Industri, Edisi Kedua, Sumanto, Andi,
Yogyakarta, 2001.
6. Putra, Agfianto Eko, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori
dan Aplikasi, Edisi Pertama, Gava Media, Yogyakarta, 2002.
7. Uiga, Endel, Optoelectronics, Fourth Edition, Prentice-Hall, New
Jersey, 1995.
8. Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Jakarta,
PT. Gramedia Pustaka Utama, 1995.
Universitas Kristen Maranatha