POMPA AIR MOTOR BRUSHLESS DC DENGAN MENGGUNAKAN dsPIC30F2020 LAPORAN TUGAS AKHIR - POMPA AIR MOTOR BRUSHLESS DC DENGAN MENGGUNAKAN dsPIC30F2020 - Unika Repository

  

POMPA AIR MOTOR BRUSHLESS DC DENGAN

MENGGUNAKAN dsPIC30F2020

LAPORAN TUGAS AKHIR

  

Oleh :

Aditya Chandra

12.50.0005

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

  

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG

2016

  

LEMBAR PENGESAHAN

  Laporan Tugas Akhir dengan judul “POMPA AIR MOTOR BRUSHLESS DC

  DENGAN MENGGUNAKAN dsPIC30F2020

  ” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.

  Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal .... November 2016.

  Semarang, .... Desember 2016 Menyetujui,

  Pembimbing Koordinator Tugas Akhir Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT.

  058.1.1992.110 058.1.1992.110

  Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Ketua Progdi Teknik Elektro

  Dr. Ir. Djoko Suwarno, M. Si. Dr.Florentius Budi Setiawan,MT 058.1.1988.032 058.1.1994.050

  

PERNYATAAN

KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR (SKRIPSI)

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “POMPA AIR MOTOR BRUSHLESS DC DENGAN MENGGUNAKAN

  dsPIC30F2020

  ” ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa tugas akhir ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan, dengan segala akibat hukumannya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan / atau perundang-undangan yang berlaku.

  Semarang, .... Desember 2016

   ( Aditya Chandra ) NIM : 12.50.0005

   ABSTRAK

  Masalah utama yang sering dihadapi oleh masyarakat global zaman sekarang adalah masalah pangan. Jumlah penduduk yang terus meningkat tidak sebanding dengan jumlah lahan pertanian yang menurun tiap tahunnya. Pertanian sendiri merupakan bidang pokok yang menunjang keberlangsungan hidup manusia. Kendala yang sering dihadapi pelaku bidang pertanian adalah sistem irigasi yang belum memadai. Ini karena sistem irigasi yang letaknya lebih rendah dari lahan pertanian.

  Untuk mengalirkan air melalui sistem irigasi menuju lahan pertanian dibutuhkan pompa air. Namun pompa air yang biasanya dipakai dalam pertanian adalah pompa air motor induksi yang membutuhkan daya yang tinggi padahal lahan pertanian banyak yang belum terjangkau listrik.

  Pada Laporan Tugas Akhir ini mengkaji tentang “POMPA AIR MOTOR

  BRUSHLESSS DC DENGAN MENGGUNAKAN dsPIC30F2020

  ”. Pompa air BLDC ini dibuat dari modifikasi pompa air motor induksi. Pompa air motor BLDC ini dibuat karena daya yang dibutuhkan lebih rendah dibanding pompa air motor induksi sehingga cocok untuk lahan pertanian yang banyak kekurangan listrik.

  Pada Tugas Akhir ini mengimplementasikan Inverter 3 fasa untuk mengendalikan pompa air motor BLDC dengan menggunakan suatu kontrol digital dengan menggunakan sistem minimum dsPIC30F2020 yang didapatkan dari proses pembacaan hall effect sensor yang mendeteksi perubahan medan magnet yang terjadi pada dalam pompa air motor BLDC saat motor berputar. Kata kunci : pompa air, motor BLDC, inverter 3 fasa, hall effect sensor.

KATA PENGANTAR

  Puji Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas pernyataannya pada penulis sehingga oleh karena berkat, perlindungan, mukjizat, dan kuasa

• – Nya yang selalu menyertai, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta dengan Laporan Tugas Akhir yang berjudul “POMPA AIR MOTOR

  BRUSHLESS DC DENGAN MENGGUNAKAN dsPIC30F2020

  ”. Tugas Akhir dan Laporan Tugas Akhir ini disusun oleh penulis sebagai mahasiswa dalam tugasnya menyelesaikan perkuliahan di Program Studi S1 Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata.

  Dalam proses pembuatan Tugas Akhir dan penyusunan Laporan Tugas Akhir yang berjudul “POMPA AIR MOTOR BRUSHLESS DC DENGAN

  MENGGUNAKAN dsPIC30F2020

  ” ini, penulis mengalami banyak hambatan selama proses pembuatan Tugas Akhir beserta Laporan Tugas Akhir tersebut.

  Penulis memperoleh banyak bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara teknis maupun non teknis. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar

• – besarnya kepada berbagai pihak yang telah membantu baik dalam proses pembuatan Tugas Akhir maupun dalam proses penyusunan laporan Tugas Akhir ini, yaitu : A.

  Tuhan Yesus yang selalu menyertai, memberkati, dan melindungi penulis selama melakukan Tugas Akhir.

  B.

  Orang tua penulis yang selalu mendukung dan mendoakan selama penulis melakukan Tugas Akhir. C.

  Bapak Dr.Ir.Ign Slamet Riyadi,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang membimbing dan pelaksanaan Tugas Akhir ini dengan memberi saran, kritik, bantuan baik secara teknis maupun non teknis kepada penulis.

  Bapak Anjar Triyanto,S.Pd. selaku Staff Laboran.

  Serta Pihak – pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir beserta Laporan Tugas Akhir yang mungkin belum saya cantumkan.

  Teman – teman fakultas yang lain yang turut mendukung saya. M.

  L.

  Teman – teman Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata.

  Teman – teman Elektro Angkatan 2012, 2011, 2010. K.

  J.

  Teknik Elektro yang telah banyak membantu penulis baik dalam mengurus KRS maupun Transkip Akademik penulis.

  H.

  D.

  Bapak Leonardus Heru Pratomo, ST.MT. selaku Dosen Fakultas Teknik Elektro yang telah membantu selama penulis melaksanakan Tugas Akhir.

  G.

  Bapak Felix Yustian Setiono, ST.MT. selaku Kepala Laboratorium Elektro Universitas Katolik Soegijapranata yang telah memfasilitasi laboratorium dan perlengkapannya selama pelaksanaan Tugas Akhir.

  F.

  Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, ST.MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro yang telah banyak membantu penulis selama perkuliahan maupun mengurus KRS penulis.

  E.

  Bapak Dr,Ir.Djoko Suwarno selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Soegijapranata Semarang.

I. Bapak Antonius Juang Saksono selaku Staff Tata Usaha Program Studi

  Akhirnya dengan selesainya penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, penulis berharap agar dapat memberikan wawasan dan pengetahauan kepada pembaca.

  Dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini mungkin ada banyak kekurangan, sehingga penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca.

  Semarang, November 2016 Aditya Chandra

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL i

  LEMBAR PENGESAHAN ii

  PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR iii ABSTRAK iv

  KATA PENGANTAR v

  DAFTAR ISI viii

  DAFTAR GAMBAR xi

  DAFTAR TABEL xv

  BAB I PENDAHULUAN 1.1.

  1 Latar Belakang 1.2.

  3 Perumusan Masalah 1.3.

  3 Pembatasan Masalah 1.4.

  4 Tujuan dan Manfaat 1.5.

  4 Metodologi Penelitian 1.6.

  6 Sistematika Penulisan

  BAB II KAJIAN PUSTAKA

  2.1. Pendahuluan 8 2.2.

  9 Motor BLDC 2.2.1.

  11 Konstruksi Motor BLDC 2.2.2.

  15 Prinsip Kerja Motor BLDC 2.3.

  17 Inverter 3 Fasa Motor BLDC 2.4.

  18 Mosfet jenis IRFP 250 2.5.

  19 Push Pull Converter

  20 2.7.

2.6. Sistem Minimum dsPIC30F2020

  Driver TLP 250 23 2.9.

  39 4.3. Hasil Pengujian Laboratorium

  65

  Saran

  Kesimpulan 64 5.2.

  63 BAB V PENUTUP 5.1.

  Pembahasan

  55 4.4.

  Hasil Pengujian Pompa Air Motor BLDC Saat Belitan Stator Dipasang Paralel

  Dipasang Seri 47 4.3.2.

  45 4.3.1. Hasil Pengujian Pompa Air Motor BLDC Saat Belitan Stator

  Simulasi Pompa Air Motor BLDC dengan PSIM

  Fluks magnetik

  IC Buffer 74HC7541 22 2.8.

  33 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1.

  32 3.5.1. Algoritma Pemrograman dsPIC30F2020

  30 3.5. Perancangan Mikrokontroler dsPIC30F2020

  28 3.4. Perancangan Rangkaian Driver TLP 250

  Perancangan Push Pull Converter

  Perancangan Alat 26 3.3.

  Pendahuluan 26 3.2.

  DC DENGAN MENGGUNAKAN dsPIC30F2020 3.1.

  25 BAB III PERANCANGAN DESAIN POMPA AIR BRUSHLESS

  Pendahuluan 39 4.2.

DAFTAR PUSTAKA

  66 LAMPIRAN

  67

  DAFTAR GAMBAR

  24 Gambar 3.1. Diagram blok perancangan alat

  45 Gambar 4.5. Gambar keseluruhan dari implementasi alat

  44 Gambar 4.4. Arus masukan motor BLDC (a) Ia (b) Ib (c) Ic

  43 Gambar 4.3. Enam sinyal PWM keluaran dari C block (a) PWM 1, (b) PWM 2, (c) PWM 3, (d) PWM 4, (e) PWM 5, (f) PWM 6

  40 Gambar 4.2. Sinyal 3 hall effect sensor (a) H1, (b) H2, (c) H3

  34 Gambar 4.1. Simulasi rangkaian pompa air motor BLDC

  32 Gambar 3.5. Flowchart pemrograman dsPIC30F2020

  31 Gambar 3.4. Skema perancangan sistem minimum dsPIC30F2020

  29 Gambar 3.3. Skema perancangan driver TLP 250

  27 Gambar 3.2. Skema perancangan push pull converter

  22 Gambar 2.11. Konfigurasi TLP 250

Gambar 2.1. Stator motor BLDC

  21 Gambar 2.10. IC 74HC7541

  19 Gambar 2.9. Konfigurasi pin dsPIC30F2020

  18 Gambar 2.8. Push pull converter

  18 Gambar 2.7. (a) Mosfet jenis IRFP 250 (b) Konfigurasi IRFP 250

  17 Gambar 2.6. Gelombang persegi 3 fasa yang dihasilkan inverter 3 fasa

  16 Gambar 2.5. Inverter 3 fasa motor BLDC

  14 Gambar 2.4. Prinsip kerja motor BLDC

  13 Gambar 2.3. UGN3503

  12 Gambar 2.2. Rotor motor BLDC

  47

Gambar 4.6. Gelombang arus dari sumber tegangan (skala 10x,

  2.5 ms/div, 1A/div)

  48 Gambar 4.7. Keluaran mikrokontroler (RE0,RE1,RE2,RE3)

  48 Gambar 4.8. Keluaran mikrokontroler (RE0,RE4,RE5)

  49 Gambar 4.9. Gelombang tegangan dan arus per fasa (skala 10x, 2.5ms/div, CH1 50V/div, CH2 1A/div) (a) Van, Ia (b) Vbn, Ib (c) Vcn, Ic

  50 Gambar 4.10. Gelombang tegangan Van, Vbn, Vcn (skala 10x, 5ms/div, 50 V/div)

  51 Gambar 4.11. Gelombang tegangan antar fasa (skala 5 ms/div, 50 V/div)

  51 Gambar 4.12. Gelombang arus dari sumber tegangan dengan PWM (skala 10x, 2.5 ms/div, 1A/div)

  52 Gambar 4.13. Keluaran mikrokontroler dengan PWM (RE0, RE1, RE2, RE3)

  52 Gambar 4.14. Keluaran mikrokontroler dengan PWM (RE0,RE4,RE5)

  52 Gambar 4.15. Gelombang tegangan dan arus per fasa dengan PWM (skala 5 ms/div, CH1 50V/div, CH2 1A/div) (a) Van,Ia (b) Vbn, Ib

  53 Gambar 4.16. Gelombang tegangan dan arus per fasa dengan PWM (skala 5 ms/div, CH1 50V/div, CH2 1A/div) Vcn,Ic

  53 Gambar 4.17. Gelombang tegangan Van, Vbn, Vcn dengan PWM (skala 5ms/div, 50 V/div)

  54 Gambar 4.18. Gelombang tegangan antar fasa dengan PWM (skala 5ms/div, 50 V/div)

  54

Gambar 4.19. Kecepatan pompa air motor BLDC saat belitan stator seri

  55 Gambar 4.20. Gelombang arus dari sumber tegangan saat belitan paralel (skala 1x, 5 ms/div, 5A/div)

  56 Gambar 4.21. Keluaran mikrokontroler saat belitan paralel (a) RE0, RE1, RE2,RE3 (b) RE0,RE4, RE5

  56 Gambar 4.22. Gelombang tegangan dan arus per fasa saat belitan paralel (CH1 skala 10x, CH2 skala 1X, 5ms/div, CH1 20V/div, CH2 5A/div) (a) Van, Ia (b) Vbn, Ib (c) Vcn, Ic

  57 Gambar 4.23. Gelombang tegangan Van, Vbn, Vcn saat belitan paralel (skala 10x, 5ms/div, 20 V/div)

  58 Gambar 4.24. Gelombang tegangan antar fasa saat belitan paralel (skala 5ms/div, 20 V/div)

  58 Gambar 4.25. Gelombang arus dari sumber tegangan dengan PWM saat belitan paralel (skala 1x, 5 ms/div, 5A/div)

  59 Gambar 4.26. Keluaran mikrokontroler dengan PWM saat belitan paralel (a)

  RE0, RE1,RE2,RE3 (b) RE0,RE4, RE5

  59 Gambar 4.27. Gelombang tegangan dan arus per fasa dengan PWM saat belitan paralel (CH1 skala 10x,CH2 skala 1X, 5ms/div,CH1

  10V/div, CH2 5A/div) (a) Van, Ia (b) Vbn, Ib

  60 Gambar 4.28. Gelombang tegangan dan arus per fasa dengan PWM saat belitan paralel (CH1 skala 10x,CH2 skala 1X, 5ms/div,CH1

  10V/div, CH2 5A/div) Vcn, Ic

  60 Gambar 4.29. Gelombang tegangan Van, Vbn, Vcn dengan PWM saat belitan paralel (skala 10x, 5ms/div, 10 V/div)

  61

Gambar 4.30. Gelombang tegangan antar fasa dengan PWM saat belitan paralel (skala 10x, 5ms/div, 20 V/div)

  61 Gambar 4.31. (a) Kecepatan pompa air motor BLDC saat belitan stator paralel (b) Nilai arus dan tegangan antar fasa

  62

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Parameter komponen

  46