PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA DEPA (1)

SEMINAR PROPOSAL PROYEK AKHIR
ELECTRONIC SPEED CONTROLLER UNTUK BRUSHLESS DC MOTOR
DENGAN METODE PID

Oleh:
AHMAD RIFKI
NRP. 1103131016
Pembimbing 1:

Akhmad Hendriawan, S.T., M.T.
NIP. 1975501272002121003

Pembimbing 2:

Dr. EngBambang Sumantri S.T., M.Sc.
NIP. 19781210.200312.1.002

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
2015

1

SEMINAR PROPOSAL PROYEK AKHIR

Judul :
ELECTRONIC SPEED CONTROLLER UNTUK BRUSHLESS
DC MOTOR DENGAN METODE PID
Oleh :
AHMAD RIFKI
NRP. 1103131016
Telah diseminarkan dan disahkan menjadi Proyek Akhir (PA)
di
Program Studi D3 Teknik Elektronika, Departemen Teknik Elektro,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya,
pada tanggal _________ 2016
Disetujui Oleh:
Dosen Penguji TPPA :

1. ……………………………..

NIP.

2. ……………………………..
NIP.

Dosen Pembimbing PA:

1. Akhmad Hendriawan S.T., M.T.
NIP. 1975501272002121003

2. Bambang Sumantri S.T., M.Sc..
NIP. 19781210.200312.1.002

Mengetahui
Ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika

Ir. Moch. Rochmad, M.T.
NIP. 19620304.1991.03.1.002

2

I.

JUDUL PROYEK AKHIR
ELECTRONIC SPEED CONTROLLER UNTUK BRUSHLESS DC
MOTOR DENGAN METODE PID

II.

PENDAHULUAN
Seiring dengan perkembangan jaman, kebutuhan akan sistem
penggerak menggunakan motor listrik secara efisien dan torsi yang tinggi
serta perawatan yang murah semakin meningkat. Akan tetapi motor yang
sering digunakan saat ini yaitu motor induksi, motor DC/AC belum mampu
untuk memenuhi kebutuhan tersebut.
Motor BLDC merupakan suatu motor synchronous 3 fasa yang
memiliki karakteristik mumpuni untuk memenuhi kebutuhun tersebut.
Bidang yang saya amati adalah kontrol motor brushless direct current
(BLDC). Selama ini pengaplikasian motor brushless DC dalam ilmu
robotika maupun kedirgantaraan misalnya: multicopter dll terdapat beberapa

kendala maupun kelemahan yang dapat berakibat fatal apabila tidak segera
diatasi. Diantaranya masalah kecepatan motor yang tidak konstan akibat
pergantian beban (misalkan: propeller), arah putaran motor yang salah
sehingga berakibat fatal apabila diaplikasikan pada pesawat sebagai contoh
kegagalan salah satu tim dirgantara PENS dalam kontes robot terbang
Indonesia tahun 2014.
Untuk mengatasi hal-hal tersebut diperlukan suatu alat yaitu esc
(electronic speed controller) dan beberapa fitur tambahan. Selama ini esc
yang terdapat di pasaran belum terdapat monitoring arah putaran motor,
pengaturan kecepatan motor agar konstan meskipun tanpa beban maupun
dengan beban (propeller) yang dipakai berubah-ubah, dan serial port
communication. Maka dari itu, saya membuat esc dengan penambahan fitur
dan beberapa metode penyelesaian diantaranya PID controller untuk
mengatasi masalah kecepatan motor brushless DC, Back EMF sensorless
brushless DC Motor untuk mengetahui kecepatan dan arah putaran motor
serta port serial komunikasi.
Dengan hal tersebut diharapkan mampu mengatasi masalah-masalah
yang dihadapi oleh masyarakat, terutama bagi para pemula hobby
aeromodeling sehingga dapat mencegah sejak dini segala bahaya yang
disebabkan oleh penggunaan motor brushless DC.

III.

RUMUSAN DAN BATASAN MASALAH
3

Adapun permasalahan yang dibahas dalam proyek akhir ini, yaitu:
1.

Menjaga kecepatan motor brushless DC agar tetap konstan meskipun
besarnya beban (dalam penelitian ini menggunakan propeller)
berubah-ubah..
2.
Bagaimana cara membuat warning system jika putaran motor salah?
3.
Bagaimana cara membalik putaran motor dengan penerapan metode
yang digunakan?
4.
Bagaimana Integrasi antara hardware kontroller, software dan motor
brushless DC.

5.
Bagaimana membuat hardware, software yang sesuai dengan
kebutuhan alat.
Adapun batasan-batasan masalah yang dibuat agar dalam pengerjaan
proyek akhir ini dapat berjalan dengan baik dan tidak menyimpang adalah
sebagai berikut:
1.
Dalam penelitian, difokuskan pada perancangan dan pembuatan
sistem kontrol motor brushless dc.
2.
Motor brushless DC yang digunakan tidak jauh dari spesifikasi
sebagai berikut:
- KV(RPM/V): 920-1200
- Lipo cells: 3-4s
- Dimensions (diameter x lebar): ±(27 x 23) mm
3.
Pengujian berupa esc saja tanpa menggunakan perangkat sistem
seperti mulicopter dll.
IV.

TINJAUAN PUSTAKA
4.1

Brushless DC Motor (BLDC)
BLDC motor merupakan motor listrik synchronous AC 3 fasa yang

memiliki kelebihan dibandingkan dengan motor DC biasa. BLDC memiliki
biaya perawatan yang lebih rendah dan kecepatan lebih tinggi karena tidak
menggunakan brush. BLDC memiliki BEMF (back EMF) berbentuk
trapezoidal. Motor BLDC ini dapat dikendalikan dengan metode six-step
maupun metode PWM sinusoidal.
4.2

Pengendalian BLDC
Secara umum, terdapat dua metode pengendalian BLDC yaitu metode

six-step dan metode PWM sinusoidal.
4.2.1 Metode Six-Step

4

Metode ini sering digunakan dalam pengendalian BLDC komersial
karena sederhana dan mudah untuk diimplementasikan. Kelemahan dari
metode ini memiliki rugi-rugi daya yang tinggi, arus rms yang tinggi, serta
tingkat kebisingan tinggi. PWM yang digunakan dalam metode ini
merupakan PWM square dengan frekwensi tertentu sehingga menciptakan
suatu gelombang AC berbentuk square.
4.2.2 Metode PWM Sinusoidal
Metode ini memiliki arus rms kecil dibandingkan metode six-step
sehingga rugi-rugi daya yang timbul lebih kecil. Hal ini karena metode
PWM sinusoidal akan menghasilkan gelombang sinus yang besarnya arus
berubah tehadap waktu sedangkan PWM six-step menghasilkan sinyal
square atau trapezoidal, nilainya sebagian besar tetap setiap waktu.
4.3

Metode Pendeteksi Perubahan Komutasi
Agar BLDC dapat dikendalikan dengan baik (kecepatan dan torsi

konstan), diperlukan adanya suatu timing yang tepat. Timing perubahan
komutasi yang tidak tetap akan mengakibatkan slip sehingga kecepatan dan

torsi motor tidak konstan. Apabila terjadi slip saat kecepatan tinggi
kecepatan motor akan cenderung turun bahkan kemungkinan motor berhenti
berputar. Untuk menentukan perubahan komutasi, maka terdapat dua
metode yaitu sersorless (back EMF) dan dengan menggunakan sensor
(contohnya hall effect). Kedua metode ini memiliki kelebihan dan
kelemahan masing-masing.
4.4

Sensor hall
Salah satu menentukan timing yang tepat adalah menggunakan 3 buah

sensor hall. Pada umumnya ketiga sensor hall terpisah 120 derajat antara
satu dengan yang lainnya.

V.

TUJUAN DAN MANFAAT PROYEK AKHIR

5

5.1

Tujuan

Tujuan dari pembuatan alat ini adalah sebagai berikut :
1.
Merancang dan membuat suatu alat yang mampu membantu
masyarakat dalam hal keamanan dan optimalisasi pengunaan motor
brushless dc.
2.
Mengimplementasikan metode six-step untuk mengendalikan
kecepatan BLDC dengan mikrokontroller AVR dan back EMF / Hall
effect sebagai feedback dalam menentukan timing perubahan
komutasi.
3.
Penambahan metode dan fitur dari alat yang sudah ada.
5.2 Manfaat
Bagi Masyarakat/Pengguna
Program ini dapat mengatasi masalah yang dihadapi masyarakat salah
satunya para hobby aeromodelling dalam penggunaan motor brushless dc.

Bagi mahasiswa:
Program ini dapat meningkatkan kreatifitas mahasiswa dalam
pengembangan teknologi yang dapat berguna bagi masyarakat sehingga
fungsi mahasiswa dalam tri darma perguruan tinggi dapat tercapai.

VI.

KONTRIBUSI PROYEK AKHIR
Adapun kontribusi yang diharapkan pada proyek akhir ini ialah berupa
Hardware Electronic Speed Controller untuk motor brushless DC dengan
kontrol PID untuk penyelesaian masalah yang dihadapi selama ini terutama
dalam bidang aeromodelling yang menggunakan brushless DC motor. Serta
dapat digunakan untuk tim KRTI PENS dalam kontes robot terbang
Indonesia.

6

VII.

METODE PROYEK AKHIR
Studi Literatur

Desain dan Perancangan
Sistem

Pembuatan Hardware

Pengujian dan Analisa

Analisa dan Penyempurnaan
Sistem

Pembuatan Laporan

Gambar 1. Metodologi Pelaksanaan
7.1

Studi Literatur
Merupakan tahapan pengumpulan data dan studi jurnal serta

penelitian-penelitian yang mendukung proyek akhir . Berikut merupakan
studi literature yang dilakukan:
a. Metode kontrol kecepatan BLDC motor
b. Hardware yang mendukung sebagai controller.
7.2

Perancangan dan Pembuatan Alat
PWM

UART
PC

Mikrokontroller

Inverter 3
fasa

BLDC

ADC
PWM
Sensorless/ hall effect

7

Gambar 2. Diagram Sistem

START
INISIALISASI PWM,
UART, ADC

SET INPUT

DIRECT
IS TRUE

BUZZER ON DAN
SISTEM OFF

PID

SENSORLESS

PWM

ALGORITMA INVERTER 3
FASA
BRUSHLESS DC
MOTOR

STOP

Gambar . Perancangan Flowchart Sistem
Gambar 3. Perkiraan Desain Alat

8

7.3

Pengujian alat
Pengujian alat dilakukan untuk menetukan keandalan dari sistem yang
telah dirancang. Pengujian hardware, software apakah sesuai dengan yang
diharapkan dan melakukan perbaikan apabila terdapat kesalahan.
7.4

Analisis
Analisis dilakukan terhadap hasil dari pengujian sehingga dapat
ditentukan karakteristik dari sistem. Dengan demikian dapat dilakukan lagi
penyempurnaan terhadap alat yang telah diciptakan sehingga dapat
berfungsi optimal bagi masyarakat yang menggunakan.
7.5

Pembuatan Laporan Akhir
Pada tahap ini dilakukan pembuatan laporan kegiatan berdasarkan
data data yang telah diperoleh dari awal proses pembuatan alat hingga
pengujian alat dan analisa.
VIII.

JADWAL PELAKSANAAN
Kegiatan PA ini akan berlangsung selama kurang lebih 5 bulan
penuh. Jadwal pelaksanaan kegiatan proyek akhir yang meliputi kegiatankegiatan persiapan, perencanaan, implementasi dan penyusunan laporan
proyek akhir disusun sebagai berikut:

Tabel 1. Rencana Kerja

9

No
.
1

Bulan

Jenis Kegiatan

1 2

3

4

5

Tempat Pelaksanaan

Studi Literatur dan survei

Perpustakaan serta

tempat.

Lingkungan PENS

2

Perencanaan desain alat

Laboratorium TA

3

Pembelian Komponen

Toko Komponen Elektronik

4

Pembuatan Alat

Laboratorium TA

5

Pengujian Peralatan

Laboratorium TA

6

Bimbingan Teknis

Kampus PENS dan bengkel

7

Monitoring dan Evaluasi

Laboratorium TA

8

Pembuatan Laporan &

Laboratorium TA

pengumpulan hasil karya

IX.

PERSONALIA PROYEK AKHIR
Data Mahasiswa
Nama Mahasiswa
:
NRP
:
Departeman
:
Program Studi
:
Data Dosen Pembimbing I
Nama
:
NIP
:
Departemen
:
Program Studi
:
Jabatan Fungsional
:
Data Dosen Pembimbing II
Nama
:
NIP
:
Departemen
:
Program Studi
:
Jabatan Fungsional
:

X.

Ahmad Rifki
1103131016
Teknik Elektro
D3 Teknik Elektronika
Akhmad Hendriawan S.T., M.T.
1975501272002121003
Teknik Elektro
Teknik Elektronika
Staff Pengajar
Bambang Sumantri S.T., M.Sc.
19781210.200312.1.002
Teknik Elektro
Teknik Elektronika
Staff Pengajar

PERKIRAAN BIAYA PROYEK AKHIR
Tabel 2. Anggaran Dana
Jenis pengeluaran

Biaya satuan(Rp)

Jumlah

Jumlah
10

biaya(Rp)

XI.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Mavilor Infranor Group Company. November 2004. Geometry on Hall Sensor
[2] Jani, Yashvant. Implementing Embedded Speed Control for Brushless DC
Motor. San Jose: Renesas Technology America, Inc.

11