daftar isi - Universitas Muhammadiyah Surakarta
advertisement
KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI PENYEIMBANG JALANNYA 2 MESIN PRODUKSI TEKSTIL TUGAS AKHIR Dijakukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat-syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh : YANUAR ANANTO D.400 030 132 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2008 i LEMBAR PERSETUJUAN Judul : KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN PRODUKSI TEKSTIL Oleh : Yanuar Ananto NIM : D400030132 Tugas Akhir ini telah mendapat persetujuan dan pengesahan pada: Hari : Jumat Tanggal : 04 Juli 2008 Mengetahui, Pembimbing I Pembimbing II Heru Supriyono, ST, MSc. Dedy Ari Prasetyo, ST. ii LEMBAR PENGESAHAN Judul : KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN PRODUKSI TEKSTIL Oleh : Yanuar Ananto NIM : D400030132 Tugas Akhir ini dipertahankan dan dipertanggungjawabkan di depan dewan Penguji Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada: Hari : Jumat Tanggal : 04 Juli 2008 Dewan Penguji : 1. Heru Supriyono, ST, MSc. ( ) 2. Dedy Ary Prasetyo, ST. ( ) 3. Endah Sudarmilah, ST. ( ) 4. Hasyim Asy’ari, ST. ( ) Mengetahui Dekan Fakultas Tenik Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Universitas Muhammadiyah Surakarta Ir. Sri Widodo, MT Ir. Jatmiko, MT. iii HALAMAN MOTTO Takut akan kegagalan bukan merupakan suatu alasan untuk tidak melakukan sesuatu. Janganlah menjadikan orang lain sebagai harapan kamu tapi jadikanlah kamu harapan semua orang. Hargailah hasilmu karena itu adalah jerih payahmu. ”Ketika ilmu tiada batas... dan pengetahuan kan semakin bertambah... diperlukan daya muat otak yang super dan ingatan yang ultra... tetapi akan lebih arif jika ”bisa berbagi apapun yang kita miliki” terutama ilmu.... pohon rindang tak berubah hanya menarik untuk berteduh... tetapi pohon berbuah manis akan menarik dan berkesan bagi setiap makhluk....” iv HALAMAN PERSEMBAHAN Teriring rasa syukur kehadirat Allah SWT, Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada: • Bapak dan Ibu’ku tercinta • Keluarga besar Mbah Abdul Hamid • Rekan-rekan seperjuangan • Almamater v DAFTAR KONTRIBUSI Dalam Tugas Akhir ini, saya merancang sebuah alat kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil dengan bagian-bagiannya yaitu, alat kontrol motor kopling gesek arus pusar, kontrol motor satu fase, model mesin 1 dan 2, rangkaian pengasutan motor 3 fase. Berikut ini adalah daftar kerja yang ada dalam membuat tugas akhir. 1. Saya merancang sebuah alat kontrol motor kopling gesek arus pusar 2. Saya merancang sebuah alat kontrol motor satu fase. 3. Saya merancang skema rangkaian dan merancang PCB-Nya. 4. Saya merancang model mesin produksi tekstil. 5. Data diperoleh dari buku-buku, data sheet dari internet dan dari perpustakaan Demikian daftar kontribusi ini dibuat dengan sejujurnya dan saya bertanggungjawab penuh atas isi dan kebenaran daftar di atas. Surakarta, Juni 2008 Mengetahui, Pembimbing II Mahasiswa Tugas Akhir Dedy Ari Prasetyo, ST. Yanuar Ananto vi KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Wr. Wb. Alhamdulillah segala puji kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, hidayah dan inayah-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir yang berjudul ” KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN PRODUKSI TEKSTIL”, ini diajukan sebagai persyaratan guna menyelesaikan program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Elektro Fakultas Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dengan segala kemampuan dan keterbatasan, Tugas Akhir ini disusun sebaik mungkin disadari masih banyak kekurangan disana sini, dan disadari pula bawha penulisan skripsi ini tidak mungkin terwujud tanpa adanya bimbingan, pengarahan serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini ingin disampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sedalam-dalamnya kepada semua pihak yang telah membantu baik dalam studi maupund alam menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan teirma kasih kepada: 1. Bapak Ir. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik. 2. Bapak Ir. Jatmiko, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 3. Bapak Heru Supriyono, ST. MSc. selaku dosen Pembimbing I 4. Bapak Dedy Ari Prasetyo, ST selaku dosen pembimbing II. 5. Keluargaku tercinta dan tersayang, terima kasih atas dukungan dan kasih sayang yang telah kalian berikan. viii 6. Kekasihku tercinta Kartini yang setia menemaniku dalam perjuangan ini. 7. Dan kepada semua pihak yang tak bisa disebutkan satu persatu, terutama rekan-rekan seperjuangan yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan. Semoga atas kebaikan Bapak/Ibu serta sauda-saudara semua mendapat imbalan sepantanya dari Alloh SWT. Amin Akhir kata disadari bahwa skripsi ini masih banyak kekruangan. Untuk itu saran dan kritik dari pembaca tentu akan bermanfaat dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Wassalamu’alaikum Wr. Wb. Surakarta, Juni 2008 ix DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL .................................................................................. i HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... ii HALAMAN PENGUJI .............................................................................. iii HALAMAN MOTTO ................................................................................ iv HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. v DAFTAR KONTRIBUSI ........................................................................... vi ABSTRAK ................................................................................................. vii KATA PENGANTAR ............................................................................... vii DAFTAR ISI .............................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ................................................................. 1 1.2. Rumusan Masalah ............................................................ 2 1.3. Batasan Masalah ............................................................... 3 1.4. Tujuan Penelitian ............................................................. 3 1.5. Manfaat Penelitian ........................................................... 3 1.6. Tinjauan Pustaka .............................................................. 4 1.7. Sistematika Penulisan ....................................................... 4 x BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Cara Kerja Mesin Produksi Tekstil dan Syarat Dikatakan BAB III Seimbang .......................................................................... 6 2.2. Resistor ............................................................................. 7 2.3. Pengaman Lebur Tabung (Fuse) ....................................... 9 2.4. Kapasitor/Kondensator ...................................................... 10 2.5. Dioda ................................................................................ 11 2.6. Zener ................................................................................ 12 2.7. Transistor .......................................................................... 14 2.8. Silion ................................................................................ 16 2.9. Transformator ................................................................... 17 2.10.Penggerak Arus Pusar ...................................................... 19 PERENCANAAN RANGKAIAN KONTROL DAN MODEL MESIN PRODUKSI 3.1. Perencangan Pembuatan Alat ........................................... 21 3.1.1. Diagram Blok ......................................................... 21 3.1.2. Pengasutan Motor 3 Phase ..................................... 22 3.1.3. Kontrol Motor Kopling Arus Pusat ........................ 23 3.1.3. Kontrol Motor 1 Phase ........................................... 23 3.2. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar ..... 23 3.2.1. Diagaram Blok ....................................................... 24 a. Rangkaian Speed Setting ................................... 27 b. Rangkaian Umpan Balik dan Pembanding Sinyal .................................................................. xi 28 BAB IV c. Rangkaian Penguat ............................................. 29 d. Rangkaian Penyulut SCR ................................... 32 e. Rangkaian Driver ............................................... 33 3.3. Alur Proses Produksi Kain ............................................... 34 3.3.1. Cara Kerja Secara Mekanis .................................... 34 3.3.2. Proses Tensi ........................................................... 34 3.3.3. Tahap Urutan Pengoperasian ................................. 35 PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA 4.1. Analisa Tiap-Tiap Blok Rangkaian .................................. 36 4.1.1. Rangkaian Speed Setting ........................................ 36 4.1.2. Rangkaian Umpan balik ......................................... 38 4.1.3. Rangkaian Pembanding dan Penguat ..................... 40 4.1.4. Rangkaian Penyulur SCR ....................................... 42 4.1.5. Rangkaian Driver ................................................... 43 4.2. Pengujian Alat .................................................................. 45 4.2.1. Pengujian Sistem Loop Tertutup ............................ 45 4.2.2. Pengujian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar sebagai Penyeimbang Jalannya 2 mesin produksi tekstil ....................................................... 47 4.2.3. Analisa Pengujian Pengaturan pada VR Penguat ... 48 4.2.4. Analisa Pengujian Pengaturan pada VR Panjaran . 54 4.2.5. Analisa Pengujian dan Pengukuran Kecepatan serta Hubungan antara Tegangan Speed Setting dan Kecepatan Perputaran Motor .................................. xii 59 BAB IV PENUTUP 5.1. Kesimpulan ...................................................................... 61 5.2. Saran-Saran ....................................................................... 61 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Penahan Kawat ................................................................. 7 Gambar 2.2. Penahan Arang Film ......................................................... 8 Gambar 2.2. Penahan Arang Komposisi ............................................... 8 Gambar 2.4. Simbol Resistor ................................................................ 9 Gambar 2.5. Pengaman Lebur (Fuse) ................................................... 9 Gambar 2.6. Kondensator ..................................................................... 11 Gambar 2.7. Karakteristik Dioda .......................................................... 12 Gambar 2.8. Simbol Dioda ................................................................... 12 Gambar 2.9. Grafik Arus dan Tegangan Zener ..................................... 13 Gambar 2.10. Skematis Dioda Zener ...................................................... 13 Gambar 2.11a. Transistor pnp ................................................................... 14 Gambar 2.11b. Transistor npn ................................................................... 14 Gambar 2.12. Membias Sebuah Transistor npn ...................................... 15 Gambar 2.13. Karakteristik Transistor npn ............................................. 15 Gambar 2.14. Membias Sebuah Transistor pnp ...................................... 15 Gambar 2.15. Karakteristik Transistor pnp ............................................. 15 Gambar 2.16. Simbol Sirkit Untuk SCR ................................................. 16 Gambar 2.17. Karakteristik SCR ............................................................ 16 Gambar 2.18. Penyulut SCR dengan Trafo Denyut ................................ 17 Gambar 2.19. Simbol Transfoprmator .................................................... 18 Gambar 2.20. Konstruksi Transformator ............................................... 18 Gambar 2.21. Pergerak Arus Pusat Perangkat Kopling .......................... 19 Gambar 3.1. Diagram Blok Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusat sebagai Penyeimbang Jalannya Dua Buah Mesin Produksi Tekstil ............................................................... 21 Gambar 3.2. Diagram Rangkaian Kontrol Motor 3 Phase .................... 22 Gambar 3.3. Diagram Pengawatan Rangkaian Daya Motor 3 Phase .... 22 Gambar 3.4. Rangkaian Kontrol Motor 1 Phase ................................... 23 xiv Gambar 3.5. Diagram Blok Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar 24 Gambar 3.6. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusat ..... 26 Gambar 3.7. Rangkaian Speed Setting .................................................. 27 Gambar 3.8. Rangkaian Feed back dan Pembanding Sinyal ................ 28 Gambar 3.9. Rangkaian Penguat ........................................................... 29 Gambar 3.10. Rangkaian Penyulut SCR ................................................. 32 Gambar 3.11. Rangkaian Driver ............................................................. 33 Gambar 4.1. Model Mesin Produksi Teksil .......................................... 36 Gambar 4.2. Rangkaian Speed Setting .................................................. 37 Gambar 4.3. Gelombang AC dari Transformator TI ............................ 37 Gambar 4.4. Gelombang Penyearah dan Diperhalus dengan Kapasitor serta Terpotong oleh Zener .............................................. 37 Gambar 4.5. Gelombang Keluaran Rangkaian Speed Setting .............. 38 Gambar 4.6. Rangkaian Umpan Balik .................................................. 38 Gambar 4.7. Gelombang Keluaran Tacho Generator ........................... 39 Gambar 4.8. Gelombang Tacho Generator yang Disearahkan ............. 39 Gambar 4.9. Gelombang Penyearah Yang Diperhalus Dengan Kapasitor ........................................................................... 39 Gambar 4.10. Gelombang Keluaran Dari Rangkaian Umpan Balik ..... 40 Gambar 4.11. Rangkaian Pembanding Dan Penguat .............................. 40 Gambar 4.12. Gelombang Perbandingan Antara Vz Dan VTG ........................ 41 Gambar 4.13. Gelombang Pada VBE ....................................................... 41 Gambar 4.14. Gelombang Pada VCE ..................................................... 41 Gambar 4.15. Gelombang Output Penguatan ......................................... 42 Gambar 4.16. Rangkaian Penyulut SCR ................................................. 42 Gambar 4.17. Gelombang Masukan Pada Kaki Gate SCR1 ................... 43 Gambar 4.18. Gelombang Pada Kaki Primer Transformator Denyut T4 43 Gambar 4.19. Rangkaian Driver ............................................................. 44 Gambar 4.20. Gelombang Kaki Gate SCR 2 .......................................... 44 Gambar 4.21. Gelombang Pada Beban Coil ........................................... 44 Gambar 4.22. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar .... 45 xv Gambar 4.23. Sinyal Vz Dan VTG ........................................................... 46 Gambar 4.24. Sinyal VBE Saat Dibebani ................................................. 46 Gambar 4.25. Grafik VR Penguatan Max ............................................... 51 Gambar 4.26. Grafik VR Penguat ¼ ....................................................... 51 Gambar 4.27. Grafik VR Penguatan ½ .................................................. 52 Gambar 4.28. Grafik VR Penguatan ¾ .................................................. 52 Gambar 4.29. Grafik Pegnuatan 7/8 ....................................................... 53 Gambar 4.30. Grafik Penguatan Min ...................................................... 53 Gambar 4.31. Grafik VR Panjaran Max ................................................. 57 Gambar 4.32. Grafik VR Panjaran ¾ ...................................................... 57 Gambar 4.33. Grafik Vrpanjaran ½ ....................................................... 58 Gambar 4.34. Grafik VR Panjaran ¼ ..................................................... 58 Gambar 4.35. Grafik VR Panjaran Min .................................................. 59 Gambar 4.36 Grafik Hubungan Tegangan Speed Setting dengan Puturan Motor .................................................................. xvi 60 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Kode Warna Resistor .............................................................. 8 Tabel 4.1. VR Penguatan max .................................................................. 47 Tabel 4.2. VR Penguatan ¼ ...................................................................... 48 Tabel 4.3. VR Penguatan ½ ...................................................................... 48 Tabel 4.4. VR Penguatan ¾ ...................................................................... 49 Tabel 4.5. VR Penguatan 7/8 ..................................................................... 49 Tabel 4.6. VR Penguatan min .................................................................. 50 Tabel 4.7. VR panjaran max ..................................................................... 54 Tabel 4.8. VR Panjaran ¾ ........................................................................ 54 Tabel 4.9. VR Panjaran ½ ........................................................................ 55 Tabel 4.10. VR Panjaran ¼ ........................................................................ 55 Tabel 4.11. VR Panjaran Min ..................................................................... 56 Tabel 4.12. Hubungan Tegangan Speed Setting dengan Kecepatan Putaran Motor ......................................................................... xvii 60 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Motor 1 phase Lampiran 2. Data Perangkat Kopling Lampiran 3. Data Sheet Komponen xviii ABSTRAKSI Menggabungkan dua buah atau lebih mesin produksi bertujuan untuk lebih menghemat tenaga kerja dan dapat mempercepat proses produksi dalam industri tekstil sangat diperlukan, dari proses satu ke proses kedua memakan waktu yang lebih cepat dibanding dengan mesin produksi yang terpisah oleh sebab itu diperlukan alat yang bisa untuk menggabungkan dua mesin proses produksi agar dapat berjalan dalam waktu yang bersamaan. Pada bagian finishing dalam industri-industri tekstil banyak menggunakan motor penggeraknya yaitu motor kopling gesek arus pusar, sehingga untuk menggabungkan dua mesin proses memerlukan alat kontrol motor kopling gesek arus pusat sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat kontrol penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil yang akan digabungkan menjadi satu proses. Alat kontrol ini disarankan hanya digunakan untuk motor kopling gesek arus pusar. Sensor akan ditempatkan pada poros tensi yang berfungsi sebagai detektor berjalannya mesin utama sehingga dapat membaca gerak atau kecepatan mesin utama. Gerak tersebut diterima sebagai pembacaan speed setting pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar dan alat kontrol ini memberikan suplai tegangan DC pada kopling magnet. Berdasarkan data hasil pengujian, alat kontrol ini mampu digunakan untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil dan mampu menggantikan alat yang telah digunakan di perusahaan, sehingga dapat memberikan alternatif pilihan lain untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil. Kata kunci: Setting, Kontrol Motor, Keseimbangan vii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Industri tekstil khususnya bagian finishing sangat memerlukan sekali sebuah alat kontrol penyeimbang kecepatan mesin produksi. Yang dimaksud penyeimbang disini yaitu dua buah mesin proses produksi lain yang terpisahkan tetapi akan digabungkan menjadi satu proses produksi kain sehingga bila akan digabungkan menjadi satu proses maka syaratnya harus kecepatan kainnya sama antara mesin satu dengan mesin yang lainnya, oleh sebab itu diperlukan sebuah sistem penyeimbang antara dua buah mesin tersebut. Saat ini banyak sekali pabrik-pabrik tekstil khususnya bagian finishing yang memerlukan sebuah alat penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi bahkan lebih dari dua mesin produksi. Untuk sekarang ini kebanyakan menggunakan teknologi dari buatan pabrik. Untuk alat atau instrumentasi buatan pabrik memang bisa digunakan dan bila perawatannya bagus maka umurnya bisa lama pula tetapi buatan pabrik juga ada kelemahannya atau kekurangannya, yaitu bila terjadi kerusakan maka sering kali tidak ada ganti komponennya dan sulit dicari dipasaran. Kemasan untuk fabrikasi buatan pabrik tersebut biasanya adalah rangkaian yang telah di cor, yaitu komponennya berupa chip dalam kemasan yang tidak diketahui fungsinya, hanya diketahui terminal input output yang terhubung dengan motor kopling gesek arus pusar, sehingga sulit untuk diperbaiki sehingga mau 1 2 tidak mau harus membeli yang baru lagi dan ini menambah biaya yang tidak sedikit. Disini penulis ingin memberikan pandangan lain alternatif pilihan lain dari instrumentasi yang sudah ada. Yang diharapkan rangkaian yang kami buat nanti dari segi harga mungkin lebih murah, dan berdasarkan analisa cara kerja motor penggeraknya akan dibuat rangkaian ini sesederhana mungkin sehingga mudah dipahami dan bila suatu saat terjadi kerusakan maka pencarian kerusakannya atau trouble shotingnya mudah dilakukan selain itu komponen-komponennya tersedia di pasaran dan mudah didapatkan. Pada mesin tekstil khususnya bagian finishing kebanyakan motor penggeraknya menggunakan motor eddy current atau motor kopling gesek arus pusar. Motor ini terdiri dari tiga bagian yaitu motor induksi, kopling arus eddy dan generator internal. Motor induksi berputar pada kecepatan konstan dan memberikan sumber energi untuk kopling arus eddy, dengan pengaturan eksitasi pada kopling besarnya slips antara motor dan output poros dapat diatur dan output dapat divariasi. Sedangkan generator intenal berfungsi memberikan sinyal umpan balik atau feedback sesuai dengan kecepatan putaran poros output yang sesungguhnya. 1.2. Rumusan Masalah Dengan mengamati segala permasalahan dari sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar yang telah dibuat maka penulis merumuskan beberapa permasalahan yang dihadapi baik pada waktu pembuatan alat maupun penulisan laporan adapun permasalahan yang dihadapi tersebut antara lain: 3 a) Bagaimana cara mensetting alat kontrol supaya pengkoplingan magnet dapat menyesuaikan poros tensi saat naik atau turun. b) Bagaimana cara membuat penggerak motor mesin 2 atau mesin penarik dapat berputar secara stabil. 1.3. Batasan Masalah Untuk pembatasan masalah ini kami membatasi alat ini hanya berupa model yang digunakan untuk mesin tekstil finishing yaitu inputnya berupa kain mentah menjadi kain jadi. Dan untuk motor penggerak utamanya menggunakan motor kopling gesek arus pusar dengan daya kerja 1/2-5 Hp dengan kecepatan maksimal 1500 rpm. 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui sifat atau karakter dari motor kopling gesek arus pusar serta dapat memahami dan membuat alat kontrol kecepatan motor kopling gesek arus pusar, sehingga dapat mengaplikasikannya pada suatu mesin produksi tekstil yang berfungsi untuk penyeimbang jalan dua mesin produksi tekstil. 1.5. Manfaat Penelitian Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil beberapa manfaat antara lain: 1. Dapat memberikan kontribusi pada dunia industri tekstil khusus bagian finishing 4 2. Dapat memberikan alternatif lain dalam hal pengaturan kecepatan putaran motor. 1.6. Tinjauan Pustaka Motor kopling gesek arus pusar banyak digunakan untuk pengaturan kecepatan putaran motor, dengan mangatur tegangan yang masuk pada perangkat kopling atau lilitan pembangkit magnet kopling maka output putaran magnet dapat diatur. Dengan adanya alat kontrol motor kopling gesek arus pusar dapat memberikan alternatif lain mengenai pengaturan kecepatan motor selain inverter. 1.7. Sistematika Penulisan Sistematika yang digunakan dalam penulisan ini terdiri dari 5 bab bahasan yaitu: BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini diuraikan Latar Belakang, Perumusan Masalah, Batasan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian dan Sistematika Penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini mengenai teori yang menunjang terhadap pembuatan alat ini. BAB III PENGOPERASIAN ALAT DAN RANGKAIAN KONTROL Pada bab ini dijelaskan mengenai struktur bagan dari perancangan sistem, fungsi dari masing-masing struktur penyusun sistem, serta pengoperasian alat. 5 BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian sistem rangkaian sekaligus analisa dari sistem kerja tiap-tiap blok. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini tentang kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa serta saran-saran yang disampaikan dalam penyempurnaan laporan yang telah dibuat. BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Cara Kerja Mesin Produksi Tekstil dan Syarat di Katakan Seimbang Cara kerja mesin produksi tekstil ini termasuk dalam tahap finishing dimana bahan yang akan diproses merupakan kain mentah dan keluar menjadi kain jadi dalam proses finishing terbagi menjadi dua bagian yaitu yang pertama melalui roll press untuk pengobatan, roll press ini menekan kain yang masuk dengan tekanan kira-kira 5 bar, roll press ini menggunakan penggerak motor kopling gesek arus pusar, roll press tidak akan berputar walaupun kain tertarik. Roll press akan berputar bila motor penggeraknya berputar. Proses finishing yang kedua yaitu pemanasan dan pembentangan lebar kain yang diinginkan. Setelah melalui proses pertama kain masuk pada mesin kedua tetapi terlebih dahulu melalui poros tensi. Mesin kedua ini prinsipnya yaitu menarik kain yang telah diumpankan oleh mesin satu dengan terlebih dahulu melalui poros tensi. Bila mesin dua menarik umpan kain dari mesin satu maka secara otomatis tensi akan naik dan akan memutar variabel resistor dimana variabel resistor tersebut merupakan detektor untuk berjalannya mesin dua. Semakin cepat mesin dua berjalan semakin ke atas gerak dari poros tensi dan ini cenderung mempercepat putaran dari mesin satu dan bila mesin dua memperlambat kecepatannya maka poros tensi akan bergerak turun dan ini akan memperlambat putaran dari mesin satu, sehingga dapat dikatakan bahwa mesin satu berjalannya menyesuaikan kecepatan dari mesin dua. 6 7 Syarat dikatakan seimbang bila berjalannya output kain dari mesin satu sama dengan berjalannya input kain mesin dua, dan ini ditandai dengan posisi poros tensi yang diam. 2.2. Resistor Resistor sering disebut dengan nama tahanan atau penahan. Dalam rangkaian elektronika resistor memiliki fungsi yang bermacam-macam diantaranya adalah sebagai penahan atau tahanan, pembagi tegangan, dll. Dari bahan pembuatannya resitor dibagi menjadi dua macam yaitu: • Penahan kawat • Penahan arang Penahan kawat terbuat dari kawat konstanta atau nikelin. Nilai tahanan dinyatakan dengan ohm yang dapat kita baca pada badan resistor dengan kode angka. Pada umumnya penahan kawat digunakan untuk daya yang besar. Untuk penahan kawat dapat kita lihat pada gambar di bawah ini. Gambar 2.1. Penahan Kawat Berdasarkan susunannya penahan arang dibedakan menjadi dua macam yaitu penahan arang komposisi dan penahan arang film. Pada rangkaian elektronika penahan arang adalah jenis resistor yang sering digunakan untuk daya kecil. Besarnya daya penahan bervariasi mulai dari 1/8 watt, ¼ watt, ½ watt, 1 watt, 2 watt, dan seterusnya. 8 Gambar 2.2. Penahan arang film 0,01/ 5 W Gambar 2.3 Penahan arang komposisi Nilai dari penahan arang film dapat kita ketahui dengan membaca kode warna pada badannya. Dengan menghitung nilai dari pembacaan kode warna maka kita akan mengetahui berapa nilai dari resistor tersebut. Adapun nilai kode warna dapat kita lihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1. Kode warna resistor Warna Hitam Coklat Merah Oranye Kuning Hijau Biru Ungu Abu-abu Putih Emas Perak Tanpa warna Garis 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Garis 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Garis 3 x 100 x 101 x 102 x 103 x 104 x 105 x 106 x 107 x 108 x 109 x 10-1 x 10-2 x 10-3 Contoh pembacaan nilai resistor Warna pertama = merah =2 (nilai) Warna kedua =7 (nilai) = ungu Garis 4 20% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 5% 10% 20% 9 Warna ketiga = merah Warna keempat = emas = x 102 (besar perkalian) = 5% (nilai toleransi) Jadi nilai resistor tersebut adalah = 2700 Ω / 5% Didalam gambar skematik biasanya komponen ini digambar simbulnya. Adapun gambar simbol resistor tampak pada gambar 2.4 Gambar 2.4 Simbol resistor 2.3. Pengaman Lebur Tabung (Fuse) Pengaman lebur berguna untuk memutuskan atau membuka rangkaian listrik bila terjadi hubung singkat. Pengaman lebur tabung mempunyai elemen lebur yang ditempatkan dan dilindungi oleh tabung kaca dan kedua ujungnya ditutup dengan kontak cicin perunggu. Kedua ujung elemen leburnya disambungkan kepada kedua kontak cicin perunggu tersebut. Sehingga apabila diantara kedua ujung cincin perunggu diukur dengan Ohmmeter akan menunjukkan adanya hubungan keduanya. Gambar 2.5. pengaman lebur (Fuse) 10 2.4. Kapasitor/Kondensator Ada yang menyebutnya kondensator dan ada juga yang menyebutnya kapasitor. Komponen ini dipisahkan oleh isolator. Isolator yang memisahkan pelat tersebut dielektium. Sifat komponen elektronika yang bernama kondensator ini ialah dapat menerima arus listrik dan menyimpannya dalam waktu yang relatif. Sedangkan kondensator tersebut bermacam-macam jenisnya, antara lain: • Kondensator elektrolit (elco) Fungsi dari kondensator elco sering digunakan pada penguat frekuensi rendah, sebagai penyaring arus DC dan banyak kita jumpai pada rangkaian elektronik. • Kondensator keramik Kondensator keramik bahan dielektriknya terbuat dari keramik. Kondensator ini mempunyai nilai kapasitas yang lebih rendah jika dibandingkan dengan elco. Kekuatan menyimpan arus kondensator keramik sekitar di bawah satu microfarat. • Kondensator mylar Kondensator mylar jenis isolatornya dari dielektrium jenis mylar. Kondensator mylar inipun kapasitasnya kecil di bawah satu microfarat. • Kondensator mika Kondensator jenis isolatornya dielektrium dari mika. Nilai kapasitas kondensator ini kecil. Banyak dipakai pada rangkaian radio penerima, amplifier, tape recorder dan lain-lain. 11 • Kondensator polyester Kondensator ini dielektriumnya terbuat dari polyester, kapasitasnya hanya di bawah satu microfarat, sangat kecil. Banyak dipakai pada rangkaian radio penerima dan amplifier. • Kondensator udara (Varco) Kondensator udara isolatornya dari udara, kapasitas varco dapat diubah-ubah dengan cara memutar sumbu poros ke kanan/kiri. Jika poros diputar kedalam celah-celah stator, maka kapasitas komponen ini bertambah atau sebaliknya. Disamping itu ada jenis kondenstor udara yang disebut trimmer. Gambar 2.6 Kondensator 2.5. Dioda Dioda merupakan alat dengan dua terminal dan terbentuk dari dua jenis konduktor, jenis n dan jenis p yang tersambung. Alat ini mampu dialiri oleh arus secara selektif mudah dalam satu arah, tetapi amat sukar dalam arah kebalikannya, sehingga dapat diartikan sebagai sakelar elektronis yang hanya meloloskan arus ke satu arah. Terdapat 3 daerah operasi dioda yaitu sebagai berikut: 1. Tanpa tegangan bias, dengan VD = 0 dan ID = 0 2. Bias mundur, dengan VD < 0 (negatif) dan ID = -IS (arus bocor) 12 Terdapat arus bocor yang mengalir dari K ke A (ID negatif = -IS). Is adalah arus mundur saturasi. 3. Bias maju, dengan VD > 0 dan Id > 0 Id (mA) 20 tanpa bias VD = ID = 0 10 daerah forward VD > 0; ID > 0 Potensial penghalang -40 -30 -20 -10 0,2 Daerah reversed bias VD < 0 ; ID = IS 0,4 0,6 0,7 0,8 1 VD (volt) 0,1 µA 0,2 µA Gambar 2.7. Karakteristik dioda A P N K Gambar 2.8 Simbol dioda 2.6. Zener Dioda-dioda sinyal kecil dan dioda-dioda penyearah tidak pernah dengan sengaja dioperasikan dalam daerah yang mogok (breakdown), karena akan merusak dioda tersebut. Dioda Zener berbeda, dioda ini adalah dioda silikon yang telah dibuat oleh pabrik untuk bekerja paling optimal pada daerah yang “breakdown”. Dioda zener merupakan tulang punggung pengatur tegangan, rangkaian-rangkaian yang menjaga agar tegangan beban 13 (load voltage) hampir konstan, walaupun ada perubahan yang besar pada tegangan line (line voltage) dan resistensi beban (load resistance). I -VZ V -IZT -IZM Gambar 2.9 Grafik arus dan tegangan zener Pada gambar diatas menunjukkan grafik operasi dioda zener pada daerah maju, ia mulai menghantar pada tegangan sekitar 0,7 V, seperti dioda silikon biasa. Pada daerah bocor (antara nol dan breakdown), ia hanya mempunyai sedikit arus balik (reverse current). Pada dioda zener, lengkungan di sekitar “breakdown” berbentuk lutut yang sangat tajam, diikuti dengan lengkungan arus yang hampir vertikal. Patut dicatat bahwa tegangannya hampir konstan, mendekati VZ pada hampir semua daerah “breakdown”. Gambar 2.9 juga menunjukkan arus balik maksimum IZM. Asalkan arus balik lebih kecil dari IZM dioda dapat beroperasi dalam jarak yang aman. Namun jika arus balik yang berlebihan, resistor pembatas arus (a current-limiting resistor) harus digunakan. Gambar 2.10. Skematis dioda zener 14 2.7. Transistor Transistor merupakan salah satu alat semikonduktor yang sangat penting yang membentuk elemen kunci dalam setiap rangkaian. Transistor terdiri atas 2 macam semikonduktor yang saling dihubungkan. Dalam hal ini, ada 2 macam hubungan yang membentuk transistor, yatu jenis npn dan pnp. Jenis npn terdiri atas semikonduktor kristal tunggal (germanium atau silikon) dengan lapisan tipis jenis p diselipkan di antara 2 lapisan jenis n. jenis yang kedua adalah pnp yang terdiri atas lapisan jenis n yang disisipkan di antara 2 lapisan jenis p. Kedua transistor dapat diperlihatkan dalam gambar 2.9 C emitor kolektor p basis n C emitor kolektor n B basis p n p E E Gambar 2.11.a Tansistor pnp Gambar 2.11.b Transistor pnp Gambar 2.11 Simbol transistor pnp dan npn 2.7.1. Bias Transistor Pada transistor NPN, kaki kolektornya harus dihubungkan dengan catu positif. Untuk transistor yang berperan sebagai saklar dan penghubung, arus mengalir lewat kolektor ke bagian emitor dari rangkaian, maka tegangan positif harus diberikan pada basis dari transistor. Tegangan pada basis harus lebih positif terhadap emitor. Inilah yang disebut bias positif transistor apabila catu positif 15 diberikan pada kaki basis, arus mengalir di bagian basis emitor dari rangkaian, tansistor terpasang “on” dan arus yang lebih besar mengalir dari kolektor ke emitor dalam rangkaian. NPN + ICmA n-p-n b + e + Ib Ib V Ic c Ic V 40 µA 4 30 µA 3 20 µA 2 Ie IB^ 10 µA 1 IBI + VCE Gambar 2.12 Membias sebuah transistor n-p-n Gambar 2.13. Karakteristik transistor NPN Untuk transistor PNP kaki kolektornya harus dihubungkan dengan catu negatif dalam hal ini arus akan mengalir kuat emitor ke bagian kolektor apabila basis mendapat bias. Tegangan bias negatif yang lebih besar dari 0,2 Volt harus diberikan pada basis transistor PNP ini supaya saklar terpasang “on” PNP + VcE p-n-p b + Ib V Ic c IBI e Ib Ic -20 µA -30 µA V Ie -10 µA + IBn -40 µA -1 -2 -3 -4 - IC Gambar 2.14 Membias sebuah transistor p-n-p Gambar 2.15 Karaktistik transistor PNP 16 2.8. Silicon Controlled Rectifier (SCR) SCR adalah suatu komponen yang luwes dan sederhana. Terdapat banyak ragam penerapan, termasuk pengemudian pada daya AC. SCR memungkinkan pengemudian arus yang relatif besar, dari sumber yang berdaya kecil. Tiristor dihidupkan oleh pulsa pertama yang cocok dalam setengah siklus positif dan tetap hidup selama setengah siklus itu. Ketika tegangan suplai dan tiristor mati, selama setengah siklus negatif SCR tetap mati. Urutan ini berulang terus dalam tiap siklus. IF Anoda VR Penghantar Pulsa maju Gerbang dikenakan VF Gerbang Katoda Gambar 2.16 Simbol sirkit untuk SCR Tembus mundur Halangan mundur Halangan maju IR Gambar 2.17 Karakteristik SCR 2.6.1. Pemicuan SCR Menghidupkan SCR dapat dilakukan dengan menyuplai arus ke gerbang. Metode ini dilakukan dengan menyuplai suatu tegangan dengan polaritas yang benar, yaitu positif untuk arus input gerbang. Disaat setengah siklus negatif SCR akan mati sehingga diperlukan lagi pemicuan pada sudut yang sama. Sinyal-sinyal pemacu dapat diperoleh dari pengisian dan pembuangan muatan kapasitor yang dirangkai menjadi piranti sulut. 17 Generator denyut sulut SCR Vi Trafo denyut Gambar 2.18 Penyulutan SCR dengan trafodenyut Salah satu penyulutan SCR yaitu dengan trafo denyut. Di dalam gambar terlihat penghasil sinyal denyut adalah resistor dan kapasitor dimana sinyal denyut sulut tersebut digunakan sebagai masukan kaki primer trafo sulut dan gulungan sekunder akan terinduksi. Trafo denyut juga berfungsi sebagai pemisah antara rangkaian kontrol yaitu arus lemah dengan rangkaian daya tinggi yaitu arus kuat. 2.9. Transformator Transformator adalah komponen magnet listrik yang dipakai untuk mengubah taraf suatu tegangan bolak-balik ke taraf yang lain. Sebagai contoh, transformator langkah turun dapat dipakai dalam pencatu daya suatu instrumen untuk “mengubah” tegangan jaringan listrik umum 220 V AC (atau 110 V AC) menjadi, misalnya, 15 V AC yang merupakan harga yang lebih cocok untuk mencatu, sesudah disearahkan, tegangan rendah DC yang diperlukan instrumen zat padat. Transformator ini, yang terdiri atas dua 18 gulungan terpisah, juga memberikan isolasi bagus di antara instrumen dan catu jaringan listrik umum AC. Gulungan primer dan gulungan sekonder, masing-masing terdiri atas beberapa lilitan kawat tembaga yang divernis, saling disambungkan oleh rangkaian magnet. Teras berlapis-lapis Gulungan Primer Sekunder Gambar 2.19 Simbol transformator Primer Gulungan Sekunder Gambar 2.20 Konstruksi transformator Induksi timbal balik antara kumparan-kumparan yang dikopelkan secara magnet adalah asas kerja transformator. Transformator frekuensi radio dengan kumparan kawat halus mempunyai teras debu ferit, sedang transformator audio dan transformator daya biasanya mempunyai teras besi. Dalam transformator daya gulungan primer disambungkan dengan masukan AC dan beban disambungkan membentangi gulungan sekonder. Rangkaian magnet yang mengkopelkan gulung-gulungan itu dibuat dari baja berlapislapis dengan reluktansi (resistansi magnet) khusus rendah. Terasnya berlapis-lapis, yaitu terjadi dari beberapa lembar baja tipis, semuanya saling diisolasikan oleh lapisan vernis atau oksida guna mengurangi kerugiankerugian arus balik. Tegangan masukan bolak-balik yang membetangi primer menimbulkan fluks magnet yang semuanya, idealnya, bersambung dengan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam gulungan sekunder. 19 2.10. Penggerak Arus Pusar Penggerak arus pusar dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan motor induksi sangkar-tupai ac standar. Penggerak arus pusar terdiri dari dua bagian yang berbeda. Satu bagian, unit mekanis, terdiri dari kopling arus eddy dan motor induksi. Motor berputar pada kecepatan konstan dan memberikan sumber energi untuk kopling. Dengan pengaturan eksitasi pada kopling, besarnya slips antara motor dan output poros dapat diatur dan kecepatan output dapat divariasi. Jika eksitasi tersebut tinggi, kecepatan output bertambah menuju kecepatan penuh motor. Pada waktu eksitasi direndahkan, kecepatan turun menuju kecepatan nol. Gambar 2.21 Penggerak arus pusar perangkat kopling 20 Pada gambar 2.21 menunjukkan komponen utama dari kopling arus pusar drum logam yang digerakkan langsung oleh motor ac, rotor dengan kutub, dan kumparan lilitan yang menyediakan fluks variabel yang diperlukan untuk pengaturan kecepatan. Tegangan diberikan pada kumparan kawat untuk membentuk fluks. Fluks magnet ke luar dari celah udara masuk pada drum logam. Putaran drum sehubungan dengan magnet, membangkitkan arus pusar dan medan magnet pada drum. Interaksi magnetis antara dua unit mengirimkan torsi dari motor ke beban. Dengan mengatur tegangan yang diberikan, besarnya torsi dikirimkan dan karena itu kecepatan dapat diatur. 22 3.1.2. Pengasutan Motor 3 Phase Pada bagian konstruksi motor kopling gesek arus pusar terdapat bagian motor penggerak utama yaitu motor induksi 3 phase dimana untuk menjalankan motor tersebut diperlukan sebuah sistem pengasutan, disini penulis menggunakan sebuah magnetik kontaktor dan tombol tekan serta dilengkapi dengan pengaman beban lebih atau over load yang berfungsi sebagai pengaman motor bila terjadi kelainan pengoperasian motor induksi. OFF ON K1 K1 Gambar 3.2. Diagram rangkaian kontrol motor 3 phase OL M Gambar 3.3. Diagram pengawatan rangkain daya motor 3 phase Sebelum jala-jala PLN masuk pada rangkaian kontrol lebih dahulu melewati MCB (Main Circuit Breaker) pada alat ini terdapat dua buah MCB, satu untuk motor induksi 3 phase dan satu lagi untuk supply tegangan rangkaian kontrol pembangkit eksitasi dan rangkaian kontrol motor 1 phase. 23 3.1.3. Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada simulasi alat ini, blok kontrol motor kopling gesek sebagai penyeimbang kecepatan putaran dari mesin 1 dan mesin 2 rangkaian ini adalah pusat dari sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil, rangkaian kontrol ini memberikan fasilitas pengaturan atau penyetelan untuk penyesuaian kondisi mekanisme khususnya gerak dari poros tensi. 3.1.4. Kontrol Motor 1 phase Kontrol motor 1 phase ini digunakan untuk mengatur kecepatan putaran motor pada mesin 2. 220 V AC M 50 KΩ 560 KΩ 27 KΩ 220 V ~ Q 4004 2 µF 0,1 µF Gambar 3.4 Rangkaian kontrol motor 1 phase Pada rangkaian ini drivernya menggunakan komponen TRIAC dimana pemicuan gerbangnya memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor, dengan mengatur arus yang masuk pada kapasitor dengan memutar variabel resistor maka sudut pemicuan TRIAC dapat dikendalikan. 3.2. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada bagian eksitasi coil pada motor kopling gesek arus pusar di kontrol menggunakan sistem rangkaian analog. Prinsip dari pengontrol 24 disini yaitu membandingkan atau menjumlahkan antara speed setting sebagai tegangan referensi yang diinginkan dan sinyal dari generator internal sebagai hasil out put putaran dimana hasil sinyal dari penjumlahan tersebut atau sinyal error ini diperbesar menggunakan rangkaian penguat dan dimanfaatkan untuk mengontrol driver disini jenis komponen yang digunakan untuk driver adalah Silicon Control Rectifier atau SCR dan dirangkai menjadi penyearah setengah gelombang 1 fase dengan demikian hasil penyearahan ini dimanfaatkan untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. 3.2.1. Diagaram Blok Panel Kerja Panel kendali Motor dengan kopling arus pusar M Motor induksi 3 phase VR ES Rangkaian kendali + EB Kopling arus pusar TG Beban Tiristor Rangkaian Penyerah dan penghalus Gambar 3.5. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar Seperti terlihat pada gambar tegangan penyetel perputaran (Es), yang sebanding dengan penyetelan perputaran dari penghambat variabel (VR, variabel resistor) di panel kerja, dibandingkan di panel kendali dengan tegangan arus searah (EB) yaitu sebanding dengan 25 perputaran yang diditeksinya (diperunutinya) dengan generator tako (TG) dan disearahkan, dan perbedaan (ES-EB) diperbesar untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. Karena itu bila beban bertambah menyebabkan perputaran berkurang, arus penguat dari magnet kopling gesek arus pusar bertambah dan membuat kopel lebih besar, jadi mencegah perputaran berkurang. Kebalikannya bila beban berkurang menyebabkan perputaran bertambah, arus penguat magnet dari kopling gesek arus pusar berkurang dan membuat kopel kecil, jadi mencegah perputaran bertambah. Karena itu, dengan mengatur arus penguat magnet kopling gesek arus pusar, perputaran dari poros keluaran dapat dikendalikan secara otomatik untuk mempertahankan nilai yang ditetapkan (dipasang) 26 F 220V A G K 3.2.2. Rangkaian Kontrol A 220 Ω 100µF 25 V 12 V 10m/l 50 KΩ Speed Setting 20KΩ GAIN 2KΩ panjaran 150 Ω 1 KΩ + 10µF 35V IN 4002 F.BACK 2 KΩ 4K7Ω 10 µF 160 V + B 4K7 1µF 5V 12V 100 Ω G IN 4002 1µF 50V + 10 Ω K IN 4002 6A COIL 1KΩ E A 950 C N 220 Ω 35 V Max TG 12 V 12 V 15 V CT T3 T2 T1 220 V ~ 220 V Gambar 3.6. Rangkaian kontrol motor kopling gesek arus pusar 220 V 27 a. Rangkaian Speed Setting 15 V~ 15 V RS220 Ω 100µF 25 V + IBb 12 V 10mA 15 V~ SPEED SETTING 50 KΩ RBb Out Gambar 3.7. Rangkaian speed setting Pada rangkaian ini di bangun menggunakan tegangan referensi regulator 12 volt menggunakan komponen zener. Dengan variabel resistor dapat divariasi atau diatur tegangannya antara 0 -12 volt dan out put dari variabel resistor tersebut sebagai tegangan acuan speed setting. Menggunakan komponen zener diharapkan tegangan dapat stabil walaupun beban berubah-ubah. Berdasarkan gambar diatas zener kita fungsikan sebagai acuan tegangan dan dapat kita tentukan: Arus beban = IBb = = Vz R Bb 12 V 50KΩ = 0,24 mA 28 Rs maksimum = Rs = = Vin − Vz I Bb + Iz 15v − 12 v 0,24mA + 10mA = 0,292 KΩ = 292 Ω Karena beban disini variabel maka arus beban akan maksimum untuk harga RBb minimum, dan arus beban akan minimum atau IBb = 0 untuk RBb maksimum oleh karena resistansi bervariasi maka kita memasang Rs 220 Ω. b. Rangkaian umpan balik dan Pembanding Sinyal V2 + + Umpan balik 1 KΩ 50 K 2 KΩ 4K7Ω 10 µF 160 V IS + 220 Ω RS 35 V 2W Max Gambar 3.8 Rangkaian feed back dan pembanding sinyal Rangkaian umpan balik adalah rangkain pengolah sinyal dari Tacho Generator berupa tegangan AC dan disearahkan lalu diperhalus menggunakan kapasitor hasil tegangan tersebut diumpankan dan dibandingkan dengan tegangan speed setting. Hasil dari perbandingan dua tegangan tersebut merupakan sinyal error, sinyal inilah yang kemudian diumpankan pada rangkaian penguat. 29 Dari rangkaian di atas maka kita dapatkan: IS Max = P V = 2w 35v = 0,0571 A = 57,1 mA RS Max = VS max I S max = 35V 57,1mA = 0,612 KΩ = 612 Ω Harga RS diatas adalah tahanan maksimum, karena tegangan tacho generator adalah berbanding lurus dengan percepatan putaran poros dan tegangan tidak akan sampai pada kecepatan maksimum 35 V pada 1800 rpm maka RS kita pasang sebesar 220 Ω. c. Rangkaian Penguat 12V AC + 1µF 50V 20KΩ GAIN 1K Ω 2KΩ BIAS 150 Ω + 10µF 35V 2KΩ E B Panjar negatif A 950 4K7 Tr1 C Gambar 3.9. Rangkaian penguat 12V AC Out 30 Sinyal hasil perbandingan antara tegangan referensi dan sinyal umpan balik dari tacho generator diteruskan pada rangkaian ini. Penguatan dilakukan pada transistor yang difungsikan sebagai sakelar dalam suatu hubungan penyearah jembatan. Dengan demikian catu AC 12 V yang memicu kaki gate SCRI dapat diatur oleh transistor tersebut. Pada rangkaian ini terlihat sebelum diumpankan pada basis transistor, terdapat sistim pembagi tegangan yang dibangun oleh resistor yang berderet: 150 Ω 20 KΩ Gain 2KΩ 1KΩ V1 = R1 xVz R1 + R 2 + R 3 + R 4 V1 = 1 KΩ x 12 v 1 KΩ + 2 KΩ + 20 KΩ + 150 = 1 KΩ x12 v 23 ,15KΩ = 0,51 volt E C Umpan balik Vz B + _ TG 31 V2 = 2 KΩ x12 v 23,15 KΩ = 1,03 volt V3 = 20 KΩ x12 v 23,15 KΩ = 10,36 Volt (digunakan untuk catu basis) V4 = 150 KΩ x12 v 23,15 KΩ = 0,77 Volt Vz = V1 + V2 + V3 + V4 (Hukum Kir Choff untuk tegangan) Vz = 11,977 Volt Kaki basis transistor bekerja bila terpanjar negatif karena merupakan jenis PNP. Panjaran negatif diperoleh dari tegangan zener (Vz) pada kaki basis kita beri resistor sebesar 4K7Ω sebagai pembatas arus basis (Ib). Sensitifitas speed setting dapat diatur lewat perubahan harga resistansi VR GAIN. Pada VR PANJARAN digunakan untuk mempengaruhi besarnya arus yang mengalir pada kaki emitor. Pada transistor A 950 akan bekerja menghantar atau menyumbat guna sebagai pengaturan perubahan siklus pada transformator 2 (T2) saat transistor bekerja maka transistor akan mengalirkan siklus positif (+) dari transformator melewati dioda, VR PANJARAN dan lewat transistor kemudian menuju pada resistor dan dioda lalu sampai pada kaki gate SCR 1. Dan bila transistor tidak 32 bekerja maka perubahan siklus pada tansformator T2 akan tertahan pada kaki emitor. d. Rangkaian Penyulut SCR SCR 1 100 Ω 1µF 50V 1KΩ T4 Primer Sekunder Gambar 3.10. Rangkaian penyulut SCR Rangkaian ini berfungsi sebagai pengontrol transformator denyut. Pada SCR1 gerbangnya tersulut oleh pulsa sulut yang dibentuk oleh kapasitor dan SCR1 akan menghantar sesuai dengan masukan pada gerbangnya. Transformator sulut akan bekerja sesuai dengan menghantar atau tidak menghantarnya SCR1, sehingga transformator primer mendapat input pulsa denyut dari kontrol SCRI. 33 e. Rangkaian Driver F SCR 2 T4 6A COIL N Gambar 3.11. Rangkaian Driver Rangkaian driver adalah rangkaian yang mengendalikan besar atau kecilnya eksitasi yang dihasilkan oleh coil yang ada pada motor kopling, kontrol yang digunakan adalah sebuah SCR, disini dinamakan SCR 2. SCR 2 disulut gerbangnya dengan pulsa denyut yang dihasilkan oleh transformator T4. Transformator T4 dikontrol oleh rangkaian kontrol yang ada di belakangnya yaitu rangkaian penyulut. 3.3. Alur Proses Produksi Kain Alat simulasi ini merupakan bentuk gambaran prototype sebuah konstruksi dua buah mesin tekstil dimana sebelum diproses merupakan bentuk dari kain mentah dan keluar dari proses ini merupakan bentuk dari 34 kain jadi. Diantara penggabungan dua buah mesin tersebut terdapat berberapa perlakuan secara mekanis dan elektronis. 3.3.1. Cara Kerja Secara Mekanis Pada alat simulasi ini terdiri dari dua buah proses mesin produksi mesin 1 yang ada di belakang fungsinya misalkan untuk proses pengobatan dan press, pada mesin ini apabila poros tension belum terangkat maka mesin tidak akan berjalan. Setelah proses 1 maka kain masuk pada proses 2, pada proses 2 ini misalkan untuk pengeringan dan pembentangan lebar kain. Pada mesin 2 ini berjalannya langsung di kontrol oleh kontrol motor 1 phase dengan memutar variabel speed dan tidak terpengaruh pada mesin yang lain seperti yang terjadi pada mesin 1. Keluaran atau out put kain pada mesin 2 ini disebut kain jadi. 3.3.2. Poros Tensi Perpindahan antara proses 1 ke proses 2 ini kain diubah geraknya sehingga melewati regulator poros tensi dan regulator poros tensi akan naik atau turun mengikuti kecepatan perputaran pada mesin 2, regulator poros tensi ini juga dapat didefinisikan. Sebagai sistem loop tertutup yang mempertahankan level atau nilai untuk sutu harga kecepatan putaran. Perubahan pada kecepatan penarikan bahan kain dapat dideteksi dari posisi tensi (tegangan) penggulung oleh variabel resistor (VR). Dalam hal ini, referensi titik penyetelan memilih posisi loop yang dikehendaki pada sistem perputarannya variabel resistor/VR. Setiap perubahan panjang loop mengubah harga resistansi yang 35 mengakibatkan perubahan sinyal dari variabel resistor. Perubahan sinyal sensor diterima oleh pengontrol yang mengubah kecepatan motor. 3.3.3. Tahap Urutan Pengoperasian Bila mesin 1 di start melalui tombol tekan maka mesin 2 siap dijalankan, bila mesin 2 dijalankan maka kain akan menarik dan mengangkat poros tensi dan secara otomatis akan memutar variabel resistor (VR) yang terhubung dengan gerak regulator poros tensi tersebut. Sehingga mesin 1 akan berputar mengikuti harga resistansi variabel resistor yang berfungsi sebagai referensi tegangan speed setting. Bila poros tension ke atas maka mesin 1 cenderung akan menambah kecepatannya dan bila poros tension turun maka mesin 1 cenderung akan mengurangi kecepatannya. 36 BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA Memahami lebih dalam alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini, akan dilakukan analisa pada tiap-tiap blok rangkaian, sehingga akan lebih diketahui perlakuan pemrosesan sinyal yang terjadi. Gambar. 4.1. Model mesin produksi tekstil 4.1. Analisa Tiap-tiap Blok Rangkaian Langkah-langkah dalam melakukan pengujian rangkaian tiap blok rangkaian ini dilakukan dengan melihat hasil pengolahan sinyal yang dihasilkan dari out put tiap-tiap blok rangkaian. 4.1.1. Rangkaian Speed Setting Rangkaian ini dibangun dari Transformator 15 volt AC dan disearahkan dengan penyearah sistem jembatan dan diperhalus dengan kapasitor. Dengan tahanan resistor yang memadai zener 36 37 dioperasikan dengan panjar terbalik dan sebagai beban kita beri variabel resistor sebesar 50 KΩ. OSILOSKOP 4.4 OSILOSKOP 4.4 OSILOSKOP 4.5 220Ω OSILOSKOP + OUT + 100µf V Z R 1 - 25v 50Ω OSILOSKOP 4.3 - + 15 V T1 Gambar 4.2. Rangkaian speed setting 5 v/div 5 ms Gambar 4.3. Gelombang AC dari Transformator T1 5 v/div 5 ms Gambar 4.4. Gelombang penyearah dan diperhalus dengan kapasitor serta terpotong oleh zener 38 5 v/div Gambar 4.5. Gelombang Keluaran Rangkaian Speed Setting 4.1.2. Rangkaian Umpan Balik Rangkaian ini dibangun guna memproses sinyal dari Tacho generator yang berupa sinyal AC 35V maksimal bila mencapai kecepatan 1800 rpm. Sinyal dari Tacho generator kita searahkan dengan sistem dioda jembatan dan kemudian diperhalus dengan kapasitor dan sebagai beban kita beri resistor 1kΩ dan variabel resistor 2kΩ. OSILOSKOP 4.9 OSILOSKOP 4.8 220Ω OSILOSKOP 4.10 2KΩ + - + OSILOSKOP 1KΩ - OSILOSKOP 4.7 TG Gambar 4.6. Rangkaian Umpan Balik + - BAB III PERANCANGAN RANGKAIAN KONTROL DAN MODEL MESIN PRODUKSI 3.1. Perancangan Pembuatan Alat Alat simulasi ini digunakan untuk mendiskripsikan cara kerja sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil, bagian-bagian dari keseluruhan alat ini adalah: 3.1.1. Diagram Blok Diagram blok ini dapat dipahami cara kerja keseluruhan urutan proses mekanisme dan pengendalian atau kontrol dari masing-masing penggerak. POROS TENSI Motor Kopling Gesek Arus Pusar Mesin 1 Kain Out IN Mesin 2 Motor 1 Phase IN Out VR KAIN JADI KAIN MENTAH PLN 3~ Pengasutan motor 3 phase Kontrol Motor Arus Pusar Kontrol Motor 1 Phase Gambar 3.1. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil. 21 39 5 v/div 2 ms Gambar 4.7 Gelombang keluaran tacho generator 5 v/div 0,5 ms Gambar 4.8. Gelombang Tacho Generator yang disearahkan 5 v/div Gambar 4.9. Gelombang penyearah yang diperhalus dengan kapasitor 40 5 v/div 2 ms Gambar 4.10. Gelombang keluaran dari rangkaian umpan balik 4.1.3. Rangkaian Pembanding dan Penguat OSILOSKOP 4.15 Sinyal hasil penguatan OSILOSKOP ~ 12v 100 Ω Out 2K Ω OSILOSKOP 4.12 E + - 10µF 35 V C B ~ 12v OSILOSKOP 4.14 OSILOSKOP 4.13 150Ω 20 KΩ Vz + - + - VTG OSILOSKOP 4.12 Gambar 4.11. Rangkaian Pembanding dan Penguat Perbandingan antara sinyal dari speed setting dan sinyal dari tacho generator ini menggunakan hukum kirchoff untuk tegangan. Apabila kedua sumber tegangan tersebut terdapat selisih tegangan maka selisih tersebut akan diambil sebagai sinyal penguatan maupun pelemahan. Sinyal ini kemudian diperkuat oleh transistor A 950 yang difungsikan sebagai pembuka sinyal penyearah siklus positif. 41 2 v/div Gambar 4.12. Gelombang perbandingan antara Vz dan VTG Tegangan TG akan selalu mempertahankan posisinya terhadap tegangan Vz, walaupun beban berubah-ubah. 0,2 v/div Gambar 4.13. Gelombang pada VBE 5 v/div 5 ms Gambar 4.14. Gelombang pada VCE 42 5 v/div 5 ms Gambar 4.15. Gelombang Output Penguatan 4.1.4. Rangkaian Penyulut SCR Pada rangkaian ini dibangun sebuah sinyal pemicu untuk menggerakkan transformator denyut disini out put keluaran pada rangkaian penguat berupa sinyal picu dan diteruskan pada kaki gate SCR 1 sehingga dapat menyulut SCR 1 dan pemotongan fase akan terjadi dan membentuk sinyal denyut yang akan menggerakkan transfor mator T4 (transformator denyut). OSILOSKOP 4.17 OSILOSKOP 4.18 Primer T4 T3 Gambar 4.16. Rangkaian Penyulut SCR 43 0,6 v/div 5 ms Gambar 4.17. Gelombang masukan pada kaki gate SCR1 5 v/div 10 ms Gambar 4.18. Gelombang pada kaki primer transformator denyut T4 4.1.5. Rangkaian Driver Rangkaian ini terdiri dari SCR 2 dimana pemicuannya menggunakan transformator denyut, pada gerbang dihubungkan pada sinyal keluaran transformator tersebut dan sinyal yang dihasilkan dapat membuka SCR untuk menghubung atau menutup sehingga dapat mengatur siklus penyearahan pada jala-jala listrik PLN 220 volt 50 Hz. 44 OSILOSKOP 4.20 A G T4 K Primer AC ~ 220 v / 50Hz OSILOSKOP 4.21 COIL Gambar 19. Rangkaian Driver 0,2 v/div 10 ms Gambar 4.20. Gelombang kaki gate SCR 2 5 v/div 2 ms Gambar 4.21. Gelombang pada beban coil 45 4.2. Pengujian Alat Gambar 4.22. Rangkaian kontrol motor kopling gesek arus pusar Hal ini akan dilakukan pengujian alat kontrol motor kopling, dimana alat kontrol ini diharapkan mampu digunakan sebagai pengendalian kecepatan putaran yang dapat mempertahankan putaran yang stabil walaupun motor kita bebani, kemudian alat kontrol ini diharapkan juga mampu digunakan sebagai alat penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi teksil. 4.2.1. Pengujian sistem loop tertutup Pengujian sistem loop tertutup ini dengan cara pada roll kain kita pisahkan terlebih dahulu dan poros motor kopling kita beri beban. Pada sinyal perbandingan Vz dan VTE kita amati juga pada VBE. 46 2 v/div Gambar 4.23. Sinyal Vz dan VTG Pada sinyal Vz merupakan harga ketetapan yang telah ditentukan sedangkan yang kita amati adalah sinyal VTG. Pada saat motor kopling kita bebani sinyal VTG akan turun sesaat tetapi seketika itu juga sinyal VTG akan kembali mendekati sinyal referensi yaitu sinyal Vz. 2 v/div Gambar 4.24. Sinyal VBE saat dibebani Pada gambar di atas terlihat sinyal VBE akan terus mempertahankan kondisi selisih 0,16 Vpp (kondisi cut on) walaupun poros motor kita 47 beri beban disaat awal pembebanan sinyal VTE memang turun tetapi seketika itu sinyal tersebut langsung mengejar kondisi ketertinggalan atau penurunan tegangan akibat pembebanan awal tadi, dengan demikian disaat pembebanan akan terjadi penurunan putaran motor, akan tetapi perbaikan perputaran yang tidak sesuai dengan tegangan referensi akan selalu dilakukan 4.2.2. Pengujian kontrol motor kopling gesek pusar sebagai penyeimbang jalannya 2 mesin produksi tekstil. Untuk menguji alat kontrol yang difungsikan sebagai penyeimbang, kami menggunakan media kain untuk pendeteksian kecepatan putaran motor. Pada saat mesin 2 di start maka kain akan mengangkat poros tension dan akan memutar variabel resistor speed setting kemudian akan memberi perintah jalan pada mesin 1, dan apabila kecepatan mesin 1 sudah dapat mengimbangi mesin 2 maka keadaan poros tension akan diam hal ini dapat sebagai bukti bahwa mesin 1 dan mesin 2 berjalan seimbang. Untuk mengatasi mekanisme naik atau turunnya poros tension agar dapat bekerja dengan baik dapat kita atur dengan mengubah harga resistansi pada panjaran gain dan umpan balik. 48 4.2.3. Analisa pengujian pengaturan pada VR penguat VR Tabel 4.1. VR Penguatan max _max + No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 0 Volt 92 volt 2 1 Volt 92 volt 3 2 Volt 92 volt 4 3 Volt 92 volt 5 4 Volt 92 volt 6 5 Volt 92 volt 7 6 Volt 92 volt 8 7 Volt 92 volt 9 8 Volt 92 volt 10 9 Volt 92 volt 11 10 Volt 12 11 Volt 13 12 Volt max 70 volt min VR Tabel 4.2. VR Penguatan ¼ 92 volt + 15 volt ¼ _ No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 60 volt 12 volt max min 49 Tabel 4.3. VR Penguatan ½ + _ No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 0 Volt 92 volt 2 1 Volt 92 volt 3 2 Volt 92 volt 4 3 Volt 92 volt 5 4 Volt 92 volt 6 5 Volt 92 volt 7 6 Volt 92 volt 8 7 Volt 92 volt 9 8 Volt 10 9 Volt 82 volt 11 10 Volt 64 volt 12 11 Volt 15 volt 13 12 Volt Tabel 4.4. VR Penguatan ¾ max min + 92 volt 10 volt _ No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 91 volt 82 volt 65 volt 20 volt 11 volt 11 volt 11 volt max min 50 Tabel 4.5. VR Penguatan 7/8 + _ No. Vz (Speed Setting) 1 0 Volt 2 1 Volt 76 volt 3 2 Volt 66 volt 4 3 Volt 60 volt 5 4 Volt 40 volt 6 5 Volt 15 volt 7 6 Volt 15 volt 8 7 Volt 9 8 Volt 11 volt 10 9 Volt 11 volt 11 10 Volt 11 volt 12 11 Volt 11 volt 13 12 Volt 11 volt Tabel 4.6.VR Penguatan min Out put DC Eksitasi max min + 85 volt 11 volt _ No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 11 volt 11 volt 11 volt 10 volt min 51 VR Penguatan Vz 1. 12 VR Min 12 V _max + 11 Max 10 V 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 DCV Eksitasi 100 Gambar 4.25. Grafik VR Penguatan Max Vz 2. 12 VR Min 12 V ¼ + _ 11 Max 10 V 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Gambar 4.26. Grafik VR Penguat 1/4 100 DCV Eksitasi 52 VR ½ Vz 3. 12 Min 11 _ + pd 12 v 10 9 Max 8 V 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 DCV Eksitasi Gambar 4.27. Grafik VR penguatan ½ Vz ¾ 4. 12 VR + 11 _ Min 10 V 10 9 8 7 6 Max 5 V 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Gambar 4.28. Grafik VR Penguatan ¾ DCV Eksitasi 53 VR Vz 7/8 _ + 5. 12 11 10 9 8 Min 7 V 7 6 5 4 3 2 1 0 Max 0 V 10 20 30 40 50 60 70 80 90 DCV Eksitasi 100 Gambar 4.29. Grafik pegnuatan 7/8 Vz 6. VR min 12 _ + 11 10 Min 9 V 9 Max 8V 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Gambar 4.30. Grafik penguatan min 100 DCV Eksitasi 54 Dari tabel dan semua gambar grafik di atas dapat kita ambil kesimpulan bahwa pengaturan variabel resistor pada penguatan dapat mengubah posisi atau letak titik kecepatan minimal dan maksimal pada tegangan referensi speed setting. 4.2.4. Analisa pengujian pengaturan pada VR panjaran Tabel 4.7. VR panjaran max + _max No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 0 Volt 92 volt 2 1 Volt 92 volt 3 2 Volt 92 volt 4 3 Volt 92 volt 5 4 Volt 92 volt 6 5 Volt 92 volt 7 6 Volt 92 volt 8 7 Volt 92 volt 9 8 Volt 92 volt 10 9 Volt 92 volt 11 10 Volt 12 11 Volt 13 12 Volt max 92 volt 90 volt min 10 volt 55 Tabel 4.8. VR Panjaran ¾ + _ No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 80 volt 10 volt Tabel 4.9. VR Panjaran ½ + max min _ No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 0 Volt 65 volt 2 1 Volt 65 volt 3 2 Volt 65 volt 4 3 Volt 65 volt 5 4 Volt 65 volt 6 5 Volt 65 volt 7 6 Volt 65 volt 8 7 Volt 65 volt 9 8 Volt 65 volt 10 9 Volt 65 volt 11 10 Volt 65 volt 12 11 Volt 65 volt 13 12 Volt min 10 volt 56 Tabel 4.10. VR Panjaran ¼ _ + No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 45 volt 10 volt 4.29. VR Panjaran min + _ No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 10 volt 57 Grafik Variabel Panjaran Vz 1. VR 12 _max + 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 DCV Eksitasi 100 Gambar 4. 31. Grafik VR panjaran max Vz VR 2. 12 + 11 ¾ _ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Gambar 4.32. Grafik VR Panjaran 3/4 100 DCV Eksitasi 58 VR ½ Vz 3. 12 _ + 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 DCV Eksitasi 100 Gambar 4.33. Grafik VRPanjaran ½ Vz 4. VR 12 ¼ + 11 _ 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Gambar 4.34. Grafik VR Panjaran ¼ 100 DCV Eksitasi 59 VR Vz 5. min 12 + _ 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 DCV Eksitasi Gambar 4.35. Grafik VR panjaran min Dari tabel dan semua gambar grafik di atas dapat di ambil kesimpulan bahwa pengaturan variabel resistor pada panjaran dapat mengubah batas keluaran maksimal DC eksitasi. 4.2.5. Analisa pengujian dan pengukuran kecepatan serta hubungan antara tegangan speed setting dan kecepatan perputaran motor. Tabel 4.12. Hubungan tegangan speed setting dengan kecepatan putaran motor No. Vz (Speed Setting) 1 2 3 4 5 0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt rpm 1296 rpm 1082 rpm 994,4 rpm 853,3 rpm 775,6 rpm 60 No. Vz (Speed Setting) 6 7 8 9 10 11 12 13 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt rpm 675,7 rpm 581,8 rpm 467,4 rpm 358,3 rpm 249,5 rpm 102,3 rpm 42 rpm 0 rpm Vspeed setting 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 rpm 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 Gambar 4.36. Grafik hubungan tegangan speed setting dengan putaran motor 61 BAB V PENUTUP Berdasarkan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka pada bab terakhir ini kami tarik kesimpulan dan saran-saran sebagai berikut: 5.1. Kesimpulan Pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini merupakan pengaturan tegangan DC sebagai pembangkit eksitasi coil yang sudah ada pada perangkat motor kopling gesek arus pusar. Besar kecilnya eksitasi mempengaruhi output putaran motor kopling gesek arus pusar. Sapply tegangan DC dapat diatur besar kecilnya dengan mangatur variabel resistor panjaran, penguatan dan umpan balik, sehingga bila alat ini diaplikasikan untuk penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil maka gerak pada poros tension dapat disesuaikan. 5.2. Saran-Saran Dalam pembuatan alat ”Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar” ini masih banyak kekurangan yang dapat disempurnakan lagi. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin memberikan saran yang berhubungan dengan alat yang penulis buat, baik itu bagian mekanik, kontrol motornya maupun beberapa kekurangan yang sekiranya dapat disempurnakan lagi. a. Kurang stabilnya putaran pada mesin 2 yaitu mesin yang ada di depan. b. Pada mekanik poros tension kurang lebar jarak naik turunnya sehingga reaksi percepatan atau perlambatan tidak terlalu kelihatan. 61 62 c. Pada alat control kurang diberikan pembacaan kecepatan output putaran motor. d. Alat kontrol yang telah dibuat ini lebih baik lagi dicoba pada mesin tekstil sesungguhnya. 63 DAFTAR PUSTAKA Albert Paul Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika, Salemba Teknika. Charles I. Hubert. Elektric Machines Theory, Operation, Aplications Adjustment, and Control. Frank D. Petruzella. Elektronik Industri Penerbit. ANDI Yogyakarta. Gopal K. Dubey. Elektrical Drives. Narosa Publishing House 64 Lampiran DATA MOTOR 1 PHASE Volt : 200 v Input : 100 w Output : 1/16 HP AMPS : 0,5 A Taiwan 6000 rpm DATA PERANGKAT KOPLING c/s TORQUE KG-M 50 0,4 60 TYPE SPEED RPM 1200 – 120 CONT 1500 – 150 CONT VS EXCIT 80 DATE 1980 BEARING SPEED GENERATOR CBNT MAX EXCIT 85 VDC TG 23 VAC 2 W MAX AMP 6304 35 V 1,6 6305 180 Rpm 65 TABEL DATA TRIAC Piranti VGT’ V IGT’MA Imax’A Vmax’V Q201E3 2 10 1 200 Q4004L4 2,5 25 4 400 Q5010R5 2,5 50 10 500 Q6015R5 2,5 50 15 600 1 Lampiran DATA MOTOR 1 PHASE Volt : 200 v Input : 100 w Output : 1/16 HP AMPS : 0,5 A Taiwan 6000 rpm DATA PERANGKAT KOPLING c/s TORQUE KG-M 50 0,4 60 TYPE SPEED RPM 1200 – 120 CONT 1500 – 150 CONT VS EXCIT 80 DATE 1980 BEARING SPEED GENERATOR CBNT MAX EXCIT 85 VDC TG 23 VAC 2 W MAX AMP 6304 35 V 1,6 6305 180 Rpm 10µF 100 Ω OSILOSKOP OSILOSKOP Sinyal 100µf TG Vz 6A OSILOSKOP B C E +V OSILOSKOP 20 COIL 150Ω 2K 50Ω 15 VZN T1 +-KΩ Vhasil 220Ω 2KΩ 1KΩ TG R 1Ω ~Out 12v 35 4.14 4.13 4.12 OSILOSKOP penguatan 4.10 25v 4.4V 4.5 4.8 4.9 2 TABEL DATA TRIAC Piranti VGT’ V IGT’MA Imax’A Vmax’V Q201E3 2 10 1 200 Q4004L4 2,5 25 4 400 Q5010R5 2,5 50 10 500 Q6015R5 2,5 50 15 600 MAKALAH KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI PENYEIMBANG JALANNYA 2 MESIN PRODUKSI TEKSTIL TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Tenik Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh : Nama : YANUAR ANANTO NIM : D.400 030 132 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2008 Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Sebagai Penyeimbang Jalannya Dua Mesin Produksi Tekstil Yanuar Ananto Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Surakarta Abstrak Menggabungkan dua buah atau lebih mesin produksi bertujuan untuk lebih menghemat tenaga kerja dan dapat mempercepat proses produksi dalam industri tekstil sangat diperlukan, dari proses satu ke proses kedua memakan waktu yang lebih cepat dibanding dengan mesin produksi yang terpisah oleh sebab itu diperlukan alat yang bisa untuk menggabungkan dua mesin proses produksi agar dapat berjalan dalam waktu yang bersamaan. Pada bagian finishing dalam industri-industri tekstil banyak menggunakan motor penggeraknya yaitu motor kopling gesek arus pusar, sehingga untuk menggabungkan dua mesin proses memerlukan alat kontrol motor kopling gesek arus pusat sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat kontrol penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil yang akan digabungkan menjadi satu proses. Alat kontrol ini disarankan hanya digunakan untuk motor kopling gesek arus pusar. Sensor akan ditempatkan pada poros tensi yang berfungsi sebagai detektor berjalannya mesin utama sehingga dapat membaca gerak atau kecepatan mesin utama. Gerak tersebut diterima sebagai pembacaan speed setting pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar dan alat kontrol ini memberikan suplai tegangan DC pada kopling magnet. Berdasarkan data hasil pengujian, alat kontrol ini mampu digunakan untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil dan mampu menggantikan alat yang telah digunakan di perusahaan, sehingga dapat memberikan alternatif pilihan lain untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil. Kata kunci: Setting, Kontrol Motor, Keseimbangan 1. Pendahuluan Industri tekstil khususnya bagian finishing sangat memerlukan sekali sebuah alat kontrol penyeimbang kecepatan mesin produksi. Yang dimaksud penyeimbang disini yaitu dua buah mesin proses produksi lain yang terpisahkan tetapi akan digabungkan menjadi satu proses produksi kain sehingga bila akan digabungkan menjadi satu proses maka syaratnya harus kecepatan kainnya sama antara mesin satu dengan mesin yang lainnya, oleh sebab itu diperlukan sebuah sistem penyeimbang antara dua buah mesin tersebut. Saat ini banyak sekali pabrik-pabrik tekstil khususnya bagian finishing yang memerlukan sebuah alat penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi bahkan lebih dari dua mesin produksi. Untuk sekarang ini kebanyakan menggunakan teknologi dari buatan pabrik. Untuk alat atau instrumentasi buatan pabrik memang bisa digunakan dan bila perawatannya bagus maka umurnya bisa lama pula tetapi buatan pabrik juga ada kelemahannya atau kekurangannya, yaitu bila terjadi kerusakan maka sering kali tidak ada ganti komponennya dan sulit dicari dipasaran. Kemasan untuk fabrikasi buatan pabrik tersebut biasanya adalah rangkaian yang telah di cor, yaitu komponennya berupa chip dalam kemasan yang tidak diketahui fungsinya, hanya diketahui terminal input output yang terhubung dengan motor kopling gesek arus pusar, sehingga sulit untuk diperbaiki sehingga mau tidak mau harus membeli yang baru lagi dan ini menambah biaya yang tidak sedikit. Disini penulis ingin memberikan pandangan lain alternatif pilihan lain dari instrumentasi yang sudah ada. Yang diharapkan rangkaian yang kami buat nanti dari segi harga mungkin lebih murah, dan berdasarkan analisa cara kerja motor penggeraknya akan dibuat rangkaian ini sesederhana mungkin sehingga mudah dipahami dan bila suatu saat terjadi kerusakan maka pencarian kerusakannya atau trouble shotingnya mudah dilakukan selain itu komponenkomponennya tersedia di pasaran dan mudah didapatkan. Pada mesin tekstil khususnya bagian finishing kebanyakan motor penggeraknya menggunakan motor eddy current atau motor kopling gesek arus pusar. Motor ini terdiri dari tiga bagian yaitu motor induksi, kopling arus eddy dan generator internal. Motor induksi berputar pada kecepatan konstan dan memberikan sumber energi untuk kopling arus eddy, dengan pengaturan eksitasi pada kopling besarnya slips antara POROS TENSI Motor Kopling Gesek Arus Pusar Mesin 1 Kain Out IN Mesin 2 Motor 1 Phase IN Out VR KAIN JADI KAIN MENTAH PLN 3~ Pengasutan motor 3 phase Kontrol Motor Arus Pusar Kontrol Motor 1 Phase Gambar 1. Rancangan Blok diagram Kontrol Motor sebagai peyeimbang motor dan output poros dapat diatur dan output dapat divariasi. Sedangkan generator intenal berfungsi memberikan sinyal umpan balik atau feedback sesuai dengan kecepatan putaran poros output yang sesungguhnya. 2. Perancangan Sistem Cara kerja mesin produksi tekstil ini termasuk dalam tahap finishing dimana bahan yang akan diproses merupakan kain mentah dan keluar menjadi kain jadi dalam proses finishing terbagi menjadi dua bagian yaitu yang pertama melalui roll press untuk pengobatan, roll press ini menekan kain yang masuk dengan tekanan kira-kira 5 bar, roll press ini menggunakan penggerak motor kopling gesek arus pusar, roll press tidak akan berputar walaupun kain tertarik. Roll press akan berputar bila motor penggeraknya berputar. Proses finishing yang kedua yaitu pemanasan dan pembentangan lebar kain yang diinginkan. Setelah melalui proses pertama kain masuk pada mesin kedua tetapi terlebih dahulu melalui poros tensi. Mesin kedua ini prinsipnya yaitu menarik kain yang telah diumpankan oleh mesin satu dengan terlebih dahulu melalui poros tensi. Bila mesin dua menarik umpan kain dari mesin satu maka secara otomatis tensi akan naik dan akan memutar variabel resistor dimana variabel resistor tersebut merupakan detektor untuk berjalannya mesin dua. Semakin cepat mesin dua berjalan semakin ke atas gerak dari poros tensi dan ini cenderung mempercepat putaran dari mesin satu dan bila mesin dua memperlambat kecepatannya maka poros tensi akan bergerak turun dan ini akan memperlambat putaran dari mesin satu, sehingga dapat dikatakan bahwa mesin satu berjalannya menyesuaikan kecepatan dari mesin dua. Syarat dikatakan seimbang bila berjalannya output kain dari mesin satu sama dengan berjalannya input kain mesin dua, dan ini ditandai dengan posisi poros tensi yang diam. Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada simulasi alat ini, blok kontrol motor kopling gesek sebagai penyeimbang kecepatan putaran dari mesin 1 dan mesin 2 rangkaian ini adalah pusat dari sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil, rangkaian kontrol ini memberikan fasilitas pengaturan atau penyetelan untuk penyesuaian kondisi mekanisme khususnya gerak dari poros tensi. Kontrol Motor 1 phase Kontrol motor 1 phase ini digunakan untuk mengatur kecepatan putaran motor pada mesin 2. Pada rangkaian ini drivernya menggunakan komponen TRIAC dimana pemicuan gerbangnya memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor, dengan mengatur arus yang masuk pada kapasitor dengan memutar variabel resistor maka sudut pemicuan TRIAC dapat dikendalikan. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada bagian eksitasi coil pada motor kopling gesek arus pusar di kontrol menggunakan sistem rangkaian analog. Prinsip dari pengontrol disini yaitu membandingkan atau menjumlahkan antara speed setting sebagai tegangan referensi yang diinginkan dan sinyal dari generator internal sebagai hasil out put putaran dimana hasil sinyal dari penjumlahan tersebut atau sinyal error ini diperbesar menggunakan rangkaian penguat dan dimanfaatkan untuk mengontrol driver disini jenis komponen yang digunakan untuk driver adalah Silicon Control Rectifier atau SCR dan dirangkai menjadi penyearah setengah gelombang 1 fase dengan demikian hasil penyearahan ini dimanfaatkan untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. Panel Kerja Panel kendali Motor dengan kopling arus pusar M Motor induksi 3 phase VR ES Rangkaian kendali + EB Rangkaian Penyerah dan penghalus Tiristor Kopling arus pusar TG Beban Gambar 2. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar Diagaram Blok Seperti terlihat pada gambar tegangan penyetel perputaran (Es), yang sebanding dengan penyetelan perputaran dari penghambat variabel (VR, variabel resistor) di panel kerja, dibandingkan di panel kendali dengan tegangan arus searah (EB) yaitu sebanding dengan perputaran yang diditeksinya (diperunutinya) dengan generator tako (TG) dan disearahkan, dan perbedaan (ES-EB) diperbesar untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. Karena itu bila beban bertambah menyebabkan perputaran berkurang, arus penguat dari magnet kopling gesek arus pusar bertambah dan membuat kopel lebih besar, jadi mencegah perputaran berkurang. Kebalikannya bila beban berkurang menyebabkan perputaran bertambah, arus penguat magnet dari kopling gesek arus pusar berkurang dan membuat kopel kecil, jadi mencegah perputaran bertambah. Karena itu, dengan mengatur arus penguat magnet kopling gesek arus pusar, perputaran dari poros keluaran dapat dikendalikan secara otomatik untuk mempertahankan nilai yang ditetapkan (dipasang) 3. Evaluasi Tugas Akhir Alat simulasi ini merupakan bentuk gambaran prototype sebuah konstruksi dua buah mesin tekstil dimana sebelum diproses merupakan bentuk dari kain mentah dan keluar dari proses ini merupakan bentuk dari kain jadi. Diantara penggabungan dua buah mesin tersebut terdapat berberapa perlakuan secara mekanis dan elektronis. Cara Kerja Secara Mekanis Pada alat simulasi ini terdiri dari dua buah proses mesin produksi mesin 1 yang ada di belakang fungsinya misalkan untuk proses pengobatan dan press, pada mesin ini apabila poros tension belum terangkat maka mesin tidak akan berjalan. Setelah proses 1 maka kain masuk pada proses 2, pada proses 2 ini misalkan untuk pengeringan dan pembentangan lebar kain. Pada mesin 2 ini berjalannya langsung di kontrol oleh kontrol motor 1 phase dengan memutar variabel speed dan tidak terpengaruh pada mesin yang lain seperti yang terjadi pada mesin 1. Keluaran atau out put kain pada mesin 2 ini disebut kain jadi. Poros Tensi Perpindahan antara proses 1 ke proses 2 ini kain diubah geraknya sehingga melewati regulator poros tensi dan regulator poros tensi akan naik atau turun mengikuti kecepatan perputaran pada mesin 2, regulator poros tensi ini juga dapat didefinisikan. Sebagai sistem loop tertutup yang mempertahankan level atau nilai untuk sutu harga kecepatan putaran. Perubahan pada kecepatan penarikan bahan kain dapat dideteksi dari posisi tensi (tegangan) penggulung oleh variabel resistor (VR). Dalam hal ini, referensi titik penyetelan memilih posisi loop yang dikehendaki pada sistem perputarannya variabel resistor/VR. Setiap perubahan panjang loop mengubah harga resistansi yang mengakibatkan perubahan sinyal dari variabel resistor. Perubahan sinyal sensor diterima oleh pengontrol yang mengubah kecepatan motor. Tahap Urutan Pengoperasian Bila mesin 1 di start melalui tombol tekan maka mesin 2 siap dijalankan, bila mesin 2 dijalankan maka kain akan menarik dan mengangkat poros tensi dan secara otomatis akan memutar variabel resistor (VR) yang terhubung dengan gerak regulator poros tensi tersebut. Sehingga mesin 1 akan berputar mengikuti harga resistansi variabel resistor yang berfungsi sebagai referensi tegangan speed setting. Bila poros tension ke atas maka mesin 1 cenderung akan menambah kecepatannya dan bila poros tension turun maka mesin 1 cenderung akan mengurangi kecepatannya. 4. Kesimpulan dan Saran Pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini merupakan pengaturan tegangan DC sebagai pembangkit eksitasi coil yang sudah ada pada perangkat motor kopling gesek arus pusar. Besar kecilnya eksitasi mempengaruhi output putaran motor kopling gesek arus pusar. Sapply tegangan DC dapat diatur besar kecilnya dengan mangatur variabel resistor panjaran, penguatan dan umpan balik, sehingga bila alat ini diaplikasikan untuk penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil maka gerak pada poros tension dapat disesuaikan. Saran-Saran Dalam pembuatan alat ”Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar” ini masih banyak kekurangan yang dapat disempurnakan lagi. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin memberikan saran yang berhubungan dengan alat yang penulis buat, baik itu bagian mekanik, kontrol motornya maupun beberapa kekurangan yang sekiranya dapat disempurnakan lagi. 1. Kurang stabilnya putaran pada mesin 2 yaitu mesin yang ada di depan. 2. Pada mekanik poros tension kurang lebar jarak naik turunnya sehingga reaksi percepatan atau perlambatan tidak terlalu kelihatan. 3. 4. Pada alat control kurang diberikan pembacaan kecepatan output putaran motor. Alat kontrol yang telah dibuat ini lebih baik lagi dicoba pada mesin tekstil sesungguhnya. Daftar Pustaka [1] Albert Paul Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika, Salemba Teknika. [2] Charles I. Hubert. Elektric Machines Theory, Operation, Aplications Adjustment, and Control. [3] Frank D. Petruzella. Elektronik Industri Penerbit. ANDI Yogyakarta. [4] Gopal K. Dubey. Elektrical Drives. Narosa Publishing House.
