RANCANG BANGUN SISTEM AKUISISI DATA GANGGUAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN PARAMETER GETARAN Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk menyelesaikan Progam Sarjana (S1) Pada program Studi Teknik Elektro Disusun oleh : AGUNG DWI ISTANTO E11.2010.00378 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIAN NUSWANTORO SEMARANG 2016 ii HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN SISTEM AKUISISI DATA GANGGUAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN PARAMETER GETARAN Yang dipersiapkan dan disusun oleh: AGUNG DWI ISTANTO E11.2010.00378 Yang telah dipertahankan didepan Dewan penguji Pada tanggal : 28 Oktober 2016 Dan dinyatakan telah memenuhi syarat Susunan Tim penguji Pembimbing I Ketua Penguji Dr. Ir Dian Retno Sawitri, MT NPP. 0686.11.1993.034 Dr. Ing Vincent Suhartono NPP. 0686.11.2002.293 Pembimbing II Anggota Penguji I Dr. Eng. Yuliman Purwanto, M.Eng NPP.0686.11.2001.266 Ir. Wisnu Adi Prasetyanto, M.Eng NPP. 0686.11.2000.201 Anggota penguji II M. Ary Heryanto, S.T, M.Eng NPP.0686.11.2002.309 Semarang, 28 Oktober 2016 Fakultas Teknik Universitas Dian Nuswantoro Dekan Dr. Eng. Yuliman Purwanto, M.Eng NPP.0686.11.2001.266 iii Pernyataan Keaslian Tugas Akhir Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Agung Dwi Istanto NIM : E11.2010.00378 Fakultas : Teknik Program Studi : Teknik Elektro Judul Skripsi : Rancang Bangun Sistem Akuisisi Data Gangguan Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Parameter Getaran Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir 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 di acu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika pada waktu selanjutnya terdapat pihak lain yang mengklaim bahawa Tugas Akhir ini sebagai karya yang didukung oleh bukti-bukti yang cukup, maka saya bersedia untuk dibatalkan gelar kesarjanaan saya dengan segala hak dan kewajiban yang melekat pada gelar tersebut. Semarang, 2 November 2016 (Agung Dwi Istanto) iv PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai mahasiswa Universitas Dian Nuswantoro, yang bertanda tangan di bawah ini, saya: Nama : Agung Dwi Istanto NIM : E11.2010.00378 Fakultas : Teknik Program Studi : Teknik Elektro Demi mengembangkan Ilmu Pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Dian Nuswantoro Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-exclusive RoyaltyFee Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul: “Rancang Bangun Sistem Akuisisi Data Gangguan Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Parameter Getaran” beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini Universitas Dian Nuswantoro berhak untuk menyimpan, mengcopy ulang (memperbanyak), menggunakan, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data (database), mendistribusikannya, dan menampilkan / mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu minta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis / pencipta. Saya bersedia untuk menanggung secara pribadi, tanpa melibatkan pihak Universitas Dian Nuswantoro, segala bentuk tuntutan hukum yang timbul atas pelanggaran Hak Cipta dalam karya ilmiah saya ini. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Semarang, 2 November 2016 Agung Dwi Istanto v MOTTO “Perjuangan tidak akan menipu hasil akhir” “Berdiri tegak untuk kebenaran, walaupun itu sendirian” vi INTISARI Gangguan motor induksi tiga fasa direkam dengan sistem akuisisi data. Akuisisi data direkam melalui parameter getaran. Hasil akuisisi data dapat digunakan untuk tindak lebih lanjut terhadap gangguan motor induksi tiga fasa. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan sebuah alat akuisisi data dari gangguan motor induksi tiga fasa dengan memakai mikrokontroler Nutiny-SDKNUC140 berbasis NUC140VE3CN. Perancangan sistem akuisisi data terdiri dari sensor accelerometer MMA7361, mikrokontroler Nutiny-SDK-NUC140 berbasis NUC140VE3CN sebagai ADC. Pengambilan data dilakukan pada kondisi motor normal dan kondisi motor tidak normal. Kondisi motor tidak normal dengan gangguan overvoltage, dan undervoltage. Gangguan dilakukan dengan menurunkan dan menaikkan tegangan sebesar (5-10)% dari sumber tegangan. Data yang diakuisisi menggunakan instrumen yang dibangun, dapat dibedakan antara data motor dalam kondisi normal dan dalam kondisi gangguan. Hasil pengujian alat yang dibuat menunjukkan bahwa masing-masing gangguan terlihat perbedaannya, pada kondisi normal sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,04662 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,03462 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,03035 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi kedua, undervoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,07743 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1454 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04609 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi ketiga, overvoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,06464 m/s2 pada frekuensi ke 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1304 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04154 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kata Kunci : Gangguan Motor Induksi Tiga Fasa, Nutiny-SDK-NUC140 berbasis NUC140VE3CN, Sensor Accelerometer MMA7361 vii ABSTRACT Three phase induction motor disturbances recorded by a data acquisition system. Acquisition of data recorded through vibration parameters. The results of data acquisition can be used to further follow the three phase induction motor disruptions. This research aims to produce a data acquisition tool of disruption of three phase induction motor using microcontroller Nutiny-SDK-based NUC140 NUC140VE3CN. Designing a data acquisition system consists of MMA7361 accelerometer sensor, microcontroller Nutiny-SDK-based NUC140 NUC140VE3CN as ADC. Data is collected on motor condition normal and abnormal motor condition. Abnormal motor condition with impaired overvoltage, and undervoltage. Disruptions done by lowering and raising the voltage of (5-10)% of the voltage source. Data were acquired using instruments built, can be distinguished between motor data in normal conditions and under fault conditions. The test results indicate that the tool made each disorder seen the difference, under normal conditions the x-axis has an amplitude of 0.04662 m/s2 at frequency to 72 Hz, the y-axis of 0.03462 m/s2 at frequency to 72 Hz, the axis z of 0.03035 m/s2 at frequency to 72 Hz. The second condition, undervoltage, the x-axis has an amplitude of 0.07743 m/s2 at frequency to 72 Hz, the y-axis of 0.1454 m/s2 at frequency to 72 Hz, the z axis of 0.04609 m/s2 at frequency to 72 Hz. The third condition, overvoltage, the x-axis has an amplitude of 0.06464 m/s2 at frequency to 72 Hz, the y-axis of 0.1304 m/s2 at frequency to 72 Hz, the z axis of 0.04154 m/s2 at frequency to 72 Hz. Keywords: Three Phase Induction Motor Disruptions, Nutiny-SDK-based NUC140 NUC140VE3CN , MMA7361 Accelerometer Sensor. viii KATA PENGANTAR Assalamu’alaikum Warahkmatullahi Wabarakatuh Puji syukur selalu saya haturkan kehadirat Allah Subhannahuwata’ala, karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Rancang Bangun Sistem Akuisisi Data Gangguan Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Parameter Getaran”. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaiakan skripsi ini. Oleh karena itu, saya secara khusus menghanturkan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1) Bapak Dr. Ir. Edi Noersasongko, M.Kom selaku Rektor Universitas Dian Nuswantoro 2) Bapak Dr. Eng Yuliman Purwanto, M.Eng selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Dian Nuswantoro Semarang dan Dosen Pembimbing II. 3) Ibu Dr. Ir. Dian Retno Sawitri, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Dian Nuswantoro dan Dosen Pembimbing I. 4) Seluruh Karyawan Fakultas Teknik Universitas Dian Nuswantoro Semarang. 5) Keluarga saya yaitu, Bapak Suparno Rohadi, Ibu Rokhimah, dan Kakak saya Wiwit Sumiyati yang telah memberikan motivasi dan dukungan material serta moral sehingga laporan skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. 6) Sahabat dan semua pihak yang telah banyak membantu saya berupa saran dan masukan dalam menyelesaikan skripsi ini. Akhir kata, penulis menyadari skripsi ini masih banyak kekurangannya. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembang ilmu. Terima kasih. Wassalamu’alaikum Warahkmatullahi Wabarakatuh Semarang, Juli 2016 Penyusun ix DAFTAR ISI RANCANG BANGUN SISTEM AKUISISI DATA GANGGUAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN PARAMETER GETARAN ................................ i HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ....................................................... ii RANCANG BANGUN SISTEM AKUISISI DATA GANGGUAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN PARAMETER GETARAN ............................... ii Pernyataan Keaslian Tugas Akhir............................................................................ iii PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................................... iv MOTTO ...................................................................................................................v INTISARI ............................................................................................................... vi ABSTRACT .......................................................................................................... vii KATA PENGANTAR .......................................................................................... viii DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xi DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................xiv BAB I .......................................................................................................................1 1.1 Latar Belakang Masalah ..........................................................................................1 1.2 Perumusan Masalah.................................................................................................2 1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................................2 1.4 Batasan Masalah .....................................................................................................2 1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................................3 BAB II......................................................................................................................4 2.1 Akuisisi Data ..........................................................................................................4 2.2 Motor Induksi Tiga Fasa..........................................................................................5 2.3 Getaran ...................................................................................................................9 2.4 Dekomposisi Wavelet............................................................................................ 12 2.5 Transformasi Fourier ............................................................................................. 13 2.6 Sensor Getar.......................................................................................................... 14 2.7 Mikrokontroler ...................................................................................................... 17 2.8 Penelitian Terdahulu ............................................................................................. 21 BAB III .................................................................................................................. 23 x 3.1 Alat Dan Bahan Penelitian..................................................................................... 23 3.2 Langkah-Langkah Penelitian ................................................................................. 23 BAB IV .................................................................................................................. 29 4.1 Hasil Rekam Data Untuk Kondisi Normal ............................................................. 29 4.2 Hasil Rekam Data Untuk Kondisi Abnormal ......................................................... 31 4.2.1 Gangguan Overvoltage............................................................................... 32 4.2.2 Gangguan Undervoltage ............................................................................ 34 4.3 Hasil Perbandingan ............................................................................................... 37 BAB V ................................................................................................................... 46 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 46 5.2 Saran ..................................................................................................................... 47 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 48 DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... 49 xi DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Motor Induksi ................................................................................... 6 Gambar 2.2 Konstruksi Motor Induksi ................................................................. 6 Gambar 2.3 Rotor Sangkar ................................................................................... 7 Gambar 2.4 Rotor Belit ........................................................................................ 8 Gambar 2.5 Pegas Vertikal................................................................................. 10 Gambar 2.6 Dekomposisi Wavelet 3 Tingkat ..................................................... 12 Gambar 2.7 Bentuk Fisik Sensor Accelerometer MMA7361 .............................. 14 Gambar 2.8 Tegangan Offset Sumbu X, Y, Z sensor accelerometer.................... 15 Gambar 2.9 Skematik Sensor Accelerometer MMA7361.................................... 16 Gambar 3.0 Rangkaian Low Pass Filter Orde 2 .................................................. 17 Gambar 3.1 Nutiny-SDK-NUC140 .................................................................... 18 Gambar 3.2 Konfigurasi Pin NUC140VE3CN ................................................... 20 Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem Perancangan ................................................. 25 Gambar 3.4 Diagram Alur Perancangan Hardware Keseluruhan......................... 25 Gambar 3.5 Penempatan Sensor ......................................................................... 26 Gambar 3.6 Flowchart Mikrokontroler ............................................................... 27 Gambar 3.7 Flowchart Software Aplikasi Teraterm............................................ 28 Gambar 3.8 Grafik Motor Tiga Fasa Kondisi Normal......................................... 29 Gambar 3.9 Dekomposisi Wavelet Kondisi Normal Sumbu X............................ 30 Gambar 4.0 Dekomposisi Wavelet Kondisi Normal Sumbu Y............................ 30 Gambar 4.1 Dekomposisi Wavelet Kondisi Normal Sumbu Z ............................ 31 Gambar 4.2 Skema Gangguan Overvoltage Dan Undervoltage ........................... 31 xii Gambar 4.3 Grafik Motor Tiga Fasa Kondisi Overvoltage ................................. 32 Gambar 4.4 Dekomposisi Wavelet Kondisi Overvoltage Sumbu X .................... 33 Gambar 4.5 Dekomposisi Wavelet Kondisi Overvoltage Sumbu Y .................... 33 Gambar 4.6 Dekomposisi Wavelet Kondisi Overvoltage Sumbu Z ..................... 34 Gambar 4.7 Grafik Motor Tiga Fasa Kondisi Undervoltage ............................... 35 Gambar 4.8 Dekomposisi Wavelet Kondisi Undervoltage Sumbu X .................. 35 Gambar 4.9 Dekomposisi Wavelet Kondisi Undervoltage Sumbu Y .................. 36 Gambar 5.0 Dekomposisi Wavelet Kondisi Undervoltage Sumbu Z ................... 36 Gambar 5.1 Grafik Sumbu X Semua Kondisi ..................................................... 37 Gambar 5.2 Grafik Sumbu Y Semua Kondisi ..................................................... 37 Gambar 5.3 Grafik Sumbu Z Semua Kondisi ..................................................... 38 Gambar 5.4 Dekomposisi Wavelet Sumbu X Semua Kondisi ............................. 38 Gambar 5.5 Dekomposisi Wavelet Sumbu Y Semua Kondisi ............................. 39 Gambar 5.6 Dekomposisi Wavelet Sumbu Z Semua Kondisi ............................. 39 Gambar 5.7 Hasil FFT Sumbu X Semua Kondisi ............................................... 40 Gambar 5.8 Zoom Hasil FFT Sumbu X Semua Kondisi ..................................... 41 Gambar 5.9 Hasil FFT Sumbu Y Semua Kondisi ............................................... 41 Gambar 6.0 Zoom Hasil FFT Sumbu Y Semua Kondisi ..................................... 42 Gambar 6.1 Hasil FFT Sumbu Z Semua Kondisi ................................................ 42 Gambar 6.2 Zoom Hasil FFT Sumbu Y Semua Kondisi ..................................... 43 Gambar 6.3 Perbandingan Rata-Rata Hasil Rekam Data Dalam Tampilan Bar ... 45 xiii DAFTAR TABEL Tabel 4. Perbandingan Rata-rata Hasil Rekam Data .......................................... 44 xiv DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Foto Kontruksi Keseluruhan Alat Akuisisi Data ............................ 50 Lampiran 2 : Foto Penempatan Sensor ............................................................... 50 Lampiran 3 : Foto Power Supply........................................................................ 51 Lampiran 4 : Foto Sensor Getar ......................................................................... 52 Lampiran 5 : Foto Nutiny-SDK-NUC140........................................................... 52 Lampiran 6 : Foto Regulator .............................................................................. 53 Lampiran 7 : Foto Aplikasi Terminal Teraterm .................................................. 53 Lampiran 8 : Foto Multitester............................................................................. 54 Lampiran 9 : Foto Usb TTL ............................................................................... 54 Lampiran 10 : Foto Kabel Data .......................................................................... 54 Lampiran 11 : Datasheet Nutiny-SDK-NUC140................................................. 55 Lampiran 12 : Datasheet Accelerometer MMA7361 ........................................... 58 Lampiran 13 : Hasil Output Data........................................................................ 63 Lampiran 14 : Listing Program Mikrokontroler ................................................. 64 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Motor AC banyak digunakan di berbagai bidang mulai dari peralatan rumah tangga sampai peralatan industri. Sering kita jumpai banyak industri menggunakan motor induksi 3 fasa pada proses produksi, motor induksi 3 phasa secara umum digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak yang berfungsi menggerakkan suatu beban pada proses produksi. Motor induksi 3 phasa sering digunakan karena memiliki beberapa keunggulan diantaranya memiliki kontruksi sangat kuat, perawatan motor yang relatif mudah dan memiliki effisiensi relatif tinggi pada keadaan normal. Dalam penggunaan motor induksi 3 phasa, ternyata terdapat beberapa permasalahan yang dapat mengakibatkan gangguan. Gangguan ini jika tidak segera terdeteksi akan menyebabkan kerusakan yang dapat menghambat proses produksi. Oleh karena itu adanya gangguan pada motor induksi harus dideteksi sedini mungkin. Salah satu parameter yang dapat digunakan untuk mendeteksi gangguan motor induksi adalah mencatat perubahan getaran (vibrasi) motor. Gataran atau vibrasi motor induksi harus direkam atau dibaca oleh sistem identifikasi untuk mengetahui derajat gangguan. Validitas data yang terekam akan berpengaruh terhadap hasil identifikasi. Untuk mendapatkan data yang valid, diperlukan suatu alat atau instrumen untuk mengakuisisi data getaran mesin. 1 2 Berdasarkan uraian diatas, dalam tugas akhir ini akan dibuat sebuah instrumen yang dapat digunakan untuk mengakuisisi data vibrasi motor induksi tiga fasa sehingga diperoleh data yang valid dan reliabel untuk mengidentifiksasi gangguan. 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang permasalahan, dapat dirumuskan suatu permasalahan, bagaimana membuat sebuah instrumen yang dapat digunakan untuk mengakuisi data gataran/vibrasi motor induksi tiga fasa sehingga menghasilkan data yang valid dan reliabel. 1.3 Tujuan Penelitian Merancang sebuah instrumen yang dapat digunakan untuk mengakuisi data getaran / vibrasi motor induksi tiga fasa. 1.4 Batasan Masalah Karena faktor keterbatasan yang dimiliki penulis dan untuk mencegah melebarnya pembahasan, maka penulis membuat suatu batasan masalah yakni sebagai berikut : 1. Instrumen dibuat dengan menggunakan sensor accelerometer MMA7361 2. Data diproses menggunakan mikrontroler jenis NuTiny SDK NUC140 3. Penempatan posisi sensor tidak berubah atau sudah ditentukan 3 1.5 Manfaat Penelitian Dihasilkan sebuah instrumen untuk mengakuisisi data vibrasi pada motor induksi yang dapat dimanfaatkan lebih lanjut sebagai data yang digunakan untuk mengidentifikasi gangguan dan mengendalikan motor induksi tiga fasa. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Akuisisi Data Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data hingga memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki. Jenis serta metode yang dipilih pada umumnya bertujuan untuk menyederhanakan setiap langkah yang dilaksanakan pada keseluruhan proses. Sistem akuisisi data terdiri dari sejumlah elemen atau komponen yang saling berhubungan satu dengan yang lain dibentuk sedemikian rupa sehingga sistem tersebut dapat berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyimpan data secara cepat, realtime dan akurat sehingga kemudian data siap untuk diproses lebih lanjut [1]. Elemenelemen pendukung dari sistem akuisisi data ini adalah sebagai berikut [2]: 1. Tranduser Tranduser adalah elemen yang berfungsi untuk merubah suatu besaran fisis menjadi besaran listrik. 2. Pengkondisi Sinyal Tranduser menghasilkan suatu sinyal yang biasanya besarannya hanya beberapa mili volt, sedangkan perangkat ADC bekerja pada range penuh 0 volt sampai +5 volt, -5 volt sampai +5 volt, dan sebagainya tergantung pada konfigurasi perangkat ADC. Untuk memperoleh nilai yang diinginkan maka sinyal dari tranduser dikondisikan sesuai dengan kebutuhan perangkat ADC. Di antaranya Op-Amp (Operational Amplifier), digunakan untuk menguatkan sinyal 4 5 dari tranduser sehingga diperoleh besaran sinyal yang sesuai untuk diteruskan ke perangkat ADC. 3. ADC (Analog to Digital Converter) Perangkat komputer hanya dapat bekerja memproses data dalam bentuk digital, makasinyal yang didapat dari tranduser dalam bentuk analog diubah menjadi sinyal digital. Perangkat untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital adalah ADC. 4. Perangkat Lunak Software akuisisi data merupakan komponen sistem akuisisi data yang mempunyai peran untuk mengolah data yang telah diambil dari plant untuk kemudian diproses untuk dijadikan sistem monitoring, sistem data logger, sistem kendali plant. Suatu perangkat lunak dan perangkat keras akuisisi data dapat merubah komputer PC menjadi suatu sistem akuisisi, pemroses (analisa) dan penampil data yang terpadu (Data Acquisition System). 2.2 Motor Induksi Tiga Fasa Motor induksi tiga fasa adalah motor yang paling banyak digunakan dalam industri. Motor ini sederhana, kuat, murah dan pemeliharaannya mudah. Selain itu motor induksi tiga fasa bekerja pada kecepatan konstan dari nol sampai beban penuh. Kecepatan motor induksi tiga fasa sangat tergantung pada frekuensi sehingga motor ini mudah dikemudikan secara elektris[3]. Motor induksi tiga fasa yang digunakan pada penelitian ini menggunakan motor induksi tiga fasa milik laboratorium instrumentasi fakultas teknik, Universitas Dian Nuswantoro Semarang, dengan spesifikasi sebagai berikut: 6 - Tegangan = 220/380 V - Daya = ½ HP atau 0,37 kW - Frekuensi = 50 Hz - Arus = 1,9 A untuk ∆ dan 1,12 A untuk Y 2.2.1 Komponen Utama Motor Induksi Tiga Fasa Motor induksi tiga fasa (Gambar 2.1) terdiri dari dua komponen utama yaitu bagian yang diam yang disebut stator dan bagian yang berputar yang disebut rotor [3]. Gambar 2.1 Motor Induksi(Sumber images.google.com) Gambar 2.2 Konstruksi Motor Induksi(Sumber images.google.com) 7 Stator terdiri atas rangka bingkai baja berlubang, inti besi silinder yang dibuat berlaminasi da sejumlah slot yang dibuat untuk menampung belitan stator. Secara mekanis rangka menyangga rotor, stator, dan bearing. Rotor juga dibuat berlaminasi dan mempunyai sejumlah slot untuk menampung belitan rotor. Berdasarkan jenis belitan rotor, ada dua jenis motor induksi tiga fasa yaitu rotor sangkar bajing (rotor sangkar), dan motor rotor belit. Gambar 2.3 Rotor Sangkar(Sumber images.google.com) Rotor sangkar terdiri dari batang konduktor yang dimasukan pada slot-slot rotor dan ujungnya dihubungkan oleh cincin sehingga menjadirangkaian tertutup. Besi berlaminasi digunakan untuk menyelubungi batang konduktor fungsinya adalah mengkonsentrasikan fluks magnetik dari stator ke rotor. dan juga untuk menyangga poros rotor. Sedang bearing pada sisi kedua poros rotor berfungsi agar rotor dapat berputar bebas di dalam stator. Pada motor belit (Gambar 2.4) rotor mempunyai belitan tiga fasa. Belitan dimasukan pada slot rotor dan dihubungkan bintang.terminal dihubungkan dengan slip-ring yang ikut berputar dengan rotor.Slip-ring dibungkan dengan sikat keluar agar dapat diseri dengan tahanan luar untuk start-up, maupun operasi normal. 8 Gambar 2.4 Rotor Belit(Sumber images.google.com) Motor induksi bekerja berdasarkan medan magnetik putar yang ditimbulkan pada celah udara motor oleh adanya arus stator. Lilitan rotor pada motor tiga fasa mempunyai jarak 120 derajat listrik antar lilitan fasanya.Ketika lilitan diberi tegangan tiga fasa maka akan timbul fluksi pada masing-masing fase. Ketiga fluksi bergerak mengelilingi permukaan stator dengan kecepatan konstan, fluksi ini yang disebut medan magnetik putar. Rotor ikut berputar dengan adanya medan magnetik putar dan arahnya sama dengan fluks putar. 2.2.2 Gangguan Motor Listrik Gangguan listrik adalah kejadian yang tidak diinginkan dan mengganggu kerja alat listrik. Akibat gangguan, peralatan listrik tidak berfungsi dan mengganggu perusahaan sangat merugikan. Bahkan keseluruhan sekaligus kerja pelanggan. gangguan sistem produksi Jenis gangguan yang dan listrik akan luas dapat merugikan terjadi karena berbagai penyebab, salah satunya kerusakan isolasi kabel. Tipe-tipe gangguan elektrik dalam motor-motor adalah serupa dengan tipe-tipe gangguan elektrik 9 dari generator-generator [4]. Oleh karena itu, motor-motor secara umum diproteksi dari gangguan-gangguan berikut: - Gangguan undervoltage - Gangguan overvoltage 2.2.3 Keuntungan Motor Induksi Tiga Fasa Adapun keuntungan dari motor induksi Tiga fasa yaitu sebagai berikut: - Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor dengan rotor sangkar. - Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi. - Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil. - Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan. 2.2.4 Kerugian Motor Induksi Tiga Fasa Adapun kerugian dari motor induksi tiga fasa yaitu sebagai berikut: - Kecepatan tidak mudah dikontrol - Power faktor rendah pada beban ringan - Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal 2.3 Getaran Getaran adalah suatu gerakan bolak–balik yang mempunyai amplitudo yang sama. Beberapa komponen penting pada getaran, meliputi frekuensi dan amplitudo[5]. Frekuensi adalah banyaknya jumlah putaran atau gerakan dalam satu satuan waktu. Dinyatakan dalam satuan Hertz (Hz). Amplitudo adalah 10 simpangan terbesar dari titik normalnya. Amplitudo dapat berupa perpindahan (displacement), kecepatan (velocity), percepatan (acceleration), dan sudut fase (phase angle). Sudut fase dapat diartikan sebagai perbedaan amplitudo dalam satu frekuensi. Getaran dapat dibedakan menjadi gerak harmonik sederhana, gerak harmonik teredam dan gerak harmonik teredam dengan faktor luar. Gerak harmonik sederhana merupakan suatu gerak getaran benda yang dipengaruhi oleh gaya pemulih yang linier dan tidak mengalami gesekan sehingga tidak mengalami pengurangan (dissipasi) tenaga. Gerak harmonik sederhana juga dapat diartikan sebagai suatu sistem yang bergetar dimana gaya pemulih berbanding lurus dengan negatif simpangannya. Gaya pemulih merupakan gaya yang bekerja dalam arah mengembalikan massa keposisi setimbangnya. (a) (b) (c) Gambar 2.5 Pegas Vertikal[6](a) tanpa beban; (b) dengan beban dan mencapai posisi kesetimbangan dan (c) dengan beban dan terdapat suatu gaya tarik f(t) 11 Berdasarkan Gambar 2.5 (a) dapat dijelaskan bahwa pegas tergantung secara vertikal dan tidak terdapat beban sehingga pegas tidak mengalami peregangan. Sedangkan Gambar 2.5 (b) dapat dijelaskan bahwa pegas tergantung dalam keadaan vertikal dan terdapat beban yang tergantung pada ujung pegas. Dalam keadaan ini pegas teregang dan mengalami pertambahan panjang sebesar ݔserta mencapai posisi kesetimbangan. Pegas yang telah mencapai posisi kesetimbangan selanjutnya ditarik atau disimpangkan sejauh x seperti pada Gambar 2.5 (b). Gerak harmonik teredam merupakan gerak benda yang dipengaruhi oleh gaya penghambat atau redaman yang menyebabkan amplitudo getaran berkurang secara perlahan terhadap waktu sampai akhirnya berhenti. Gaya penghambat atau redaman ini dapat berupa gaya gesek udara maupun faktor internal pada sistem. Gerak harmonik teredam dengan pengaruh gaya luar merupakan salah satu bentuk dari sistem gerak getaran paksa (forced oscillation). Gaya luar yang diberikan pada sistem teredam akan menyebabkan sistem tetap bergetar[6]. Hubungan antara frekuensi dan periode suatu getaran dapat dinyatakan dengan rumus sederhana: frekuensi = 1/periode. Frekuensi dari getaran tersebut biasanya dinyatakan sebagai jumlah siklus getaran yang terjadi tiap menit (CPM = Cycles per minute). Sebagai contoh sebuah mesin bergetar 60 kali (siklus; dalam 1 menit maka frekwensi getaran mesin tersebut adalah 60 CPM. Frekuensi bisa juga dinyatakan dalam CPS (cycles per second) atau Hertz dan putaran dinyatakan dalam revolution per minute (RPM). Karakteristik getaran lain dan juga penting adalah percepatan, secara teknis percepatan adalah laju perubahan dari kecepatan. Percepatan getaran pada umumnya dinyatakan dalam, satuan “g’s’ peak, dimana 12 satu “g” adalah percepatan yang disebabkan oleh gaya gravitasi pada permukaan bumi. Sesuai dengan perjanjian intemasional satuan gravitasi pada permukaan bumi adalah 980,665cm/det2(386,087inc/det2 atau 32,1739 feet/40), atau bisa disederhanakan untuk percepatan graviasi sehingga menjadi 9,8 m/s2. 2.4 Dekomposisi Wavelet Transformasi atau metode paket wavelet merupakan proses dekomposisi wavelet yang menawarkan beragam kemungkinan analisa sinyal yang lebih luas. Dalam analisa paket wavelet, sebuah sinyal didekomposisi menjadi bagian aproksimasi dan detil, kemudian bagian aproksimasi ini dibagi lagi menjadi tingkat-kedua aproksimasi dan detil, kemudian proses ini diulang-ulang[7]. Untuk n-tingkat dekomposisi akan terdapat n kemungkinan hasil dekomposisi sinyal, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.5. Gambar 2.6 Dekomposisi Wavelet 3 Tingkat(Sumber images.google.com) Gambar 2.6 menunjukkan bahwa S adalah sinyal asli, D1 adalah detail sinyal satu, A1 merupakan aproksimasi dari sinyal asli yang mempunyai sinyal detail juga disebut dengan sinyal detail dua (D2), serta A1 yaitu sinyal aproksimasi satu yang memiliki sinyal detail tiga (D3). 13 2.5 Transformasi Fourier Fast fourier transform (FFT) adalah transformasi fourier yang dikembangkan dari algoritma discrete transfrom fourier (DFT). Dengan metode FFT, Laju komputasi dari perhitungan transformasi fourier dapat ditingkatkan. Komputasi DFT adalah komputasi yang memerlukan waktu untuk proses looping dan memerlukan banyak memori. Dengan menerapkan algoritma FFT, perhitungan DFT dapat dipersingkat, dalam hal ini proses looping dapat direduksi. Dilihat dari metode yang digunakan , FFT dibagi menjadi dua yaitu DIT (decimation in time) dan metode DIF (Decimation in Frequency), namun keduanya memiliki fungsi yang sama yaitu untuk mentransformasi sinyal menjadi frekuensi dasarnya. Decimation adalah proses pembagian sinyal menjadi beberapa bagian yang lebih kecil yang bertujuan untuk memperoleh waktu proses yang lebih cepat. Jika input sinyal pada time domain dari N-points adalah x(n) ,langkah awal yang dilakukan adalah dengan memisahkan menjadi 2 bagian yang sama (N/2 ponts)[7]. Hasil dari FFT adalah spektrum magnitude terhadap frekuensi dari suatu sinyal diskrit, umumnya suatu sinyal diskrit atau kontinyu terbentuk dari campuran beberapa sinyal dengan frekuensi yang berbeda. Pada umumnya sinyal dilihat dari domain waktu, dengan menggunakan FFT, sinyal dapat diilhat dari sudut pandang yang berbeda, sehingga sinyal informasi dan derau yang mendominasi atau harmonisa dapat diketahui di frekuensi berapa. 14 2.6 Sensor Getar Sensor getar yang digunakan adalah accelerometer mma7361 dengan spesifikasi sebagai berikut: - Voltage operation(2.2 V – 3.6 V) - Sensitivity (800mV/g @ 1.5g) & (202mV/g @ 6g) - Selectable Sensitivity (±1.5g, ±6g) - Pin output x,y,z - Voltage offset (1,65 V) Tegangan keluaran sensor accelerometer (mV/g) menunjukkan percepatan dari benda yang melekat padanya, dengan g adalah gravitasi bumi. Accelerometer tipe MMA7361 dapat digunakan untuk mengukur percepatan pada tiga sumbu pengukuran, yaitu terhadap sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. Gambar 2.6 merupakan bentuk fisik dari sensor accelerometer MMA7361. Gambar 2.7 Bentuk Fisik Sensor Accelerometer MMA7361(Sumber images.google.com) Sensor accelerometer MMA7361 dapat digunakan untuk mengukur percepatan positif maupun percepatan negatif. Ketika sensor dalam keadaan diam, keluaran sensor pada sumbu x akan menghasilkan tegangan offset yang besarnya setengah dari tegangan masukan sensor (Vdd). Tegangan offset accelerometer dipengaruhi oleh orientasi sensor dan percepatan statis tiap sumbu akibat gaya gravitasi bumi. 15 Untuk percepatan positif maka tegangan keluaran akan meningkat diatas tegangan offset, sedangkan untuk percepatan negatif tegangan keluaran akan semakin menurun di bawah tegangan offset. Berikut adalah nilai statis pergerakan sensor accelerometer MMA7361: Gambar 2.8 Tegangan Offset Sumbu X, Y, Z (Sumber Datasheet Sensor Accelerometer) Gambar 2.8 menjelaskan bahwa, posisi sensor dilihat dari arah samping, sumbu X dan Y menghasilkan tegangan offset sebesar 1,65 V, dan sumbu Z menghasilkan 2,45 V. Berikut skema dari sensor accelerometer MMA7361 (Gambar 2.8) 16 Gambar 2.9 Skematik Sensor Accelerometer MMA7361(Datasheet Sensor Accelerometer) Sensor accelerometer MMA7361 memiliki tingkat sensitifitas yang dapat dipilih yaitu 1.5g dan 6g. Tingkat sensitifitas dapat dipilih dengan pin g-select. Pemasangan kapasitor 3.3nF pada pin keluaran sensor bertujuan untuk meredam noise yang diakibatkan oleh rangkaian lainnya. Pin keluaran. Meskipun sudah ada filter internal dari, data dari sensor accelerometer masih terdapat kemungkinan mengandung error akibat derau mekanik. Derau mekanik ini terjadi pada micromachine, yang antara lain disebabkan oleh vibrasi mekanik dan pergerakan electron. Ketika sensor dalam kondisi tidak bergerak sejumlah error tersebut akan terjumlahkan. Pada kondisi ideal, ketika sensor tidak bergerak maka sinyal keluaran akan konstan pada tegangan offset [8]. Persamaan yang digunakan untuk menghitung percepatan dari keluaran sensor accelerometer adalah sebagai berikut: 17 a= (1) Dimana a adalah percepatan benda dalam satuan m/s2, Vout adalah tegangan keluaran sensor accelerometer dalam satuan volt, Voff adalah tegangan offset dalam satuan volt, s adalah sensitifitas sensor atau kenaikkan tegangan keluaran sensor tiap 1 g atau sama dengan 9,8 m/s2. Sensor accelerometer menggunakan rangkaian LPF orde 2 seperti pada Gambar 2.9. Gambar 3.0 Rangkaian Low Pass Filter Orde 2 Berdasarkan (Gambar 3.0) maka perhitungan frekuensi cut-off utuk orde 2 dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: = (2) Dimana fc adalah frekuensi cut-off, R merupakan nilai resistansi, dan C adalah nilai kapasitansi yang digunakan. 2.7 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan 18 menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut "pengendali kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini [2]. Mikrokontroler yang sudah dilengkapi ADC dengan mode 12 bit memiliki perhitungan hasil konversi sebagai berikut: = (3) Dimana Vout adalah hasil tegangan keluaran sensor, ADCout adalah keluaran ADC dari sensor, ADCmax adalah ADC 12 bit atau sama dengan 4096, dan Vref adalah sumber tegangan pada sensor tersebut. 2.7.1 Gambaran Umum Mikrokontroller Nutiny-SDK-NUC140 Mikrokontroller yang digunakan adalah Nutiny-SDK-NUC140 berbasis NUC140VE3CN(Gambar 3.0) Gambar 3.1 Nutiny-SDK-NUC140(Sumber Datasheet Nuvoton) Mikrokontroler Nutiny-SDK-NUC140 memiliki fitur sebagai berikut: 19 - Menggunakan arsitektur ARM Cortex-M0 - Saluran I/O sebanyak 76 buah, yaitu port A, port B, port C, port D, port E - Low power sleep mode - 128 Byte flash memori - 16K Byte RAM - 4KB ISP Loader (Bootloader) - 8 kanal ADC 12-bit - set Timer/Counter 32-bit - 16-bit PWM - 12-bit ADC, Analog komparator - RTC - 3x kanal UART, 2x kanal SPI, 2x kanal I2C, CAN, LIN, USB - Beroperasi pada tegangan 2.5 VDC sampai 5.5 VDC 2.7.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroller NUC140VE3CN Mikrokontroler NUC140VE3CN mempunyai 100 pin (Gambar 2.7) , dengan 76 pi sebagai jalur I/O. Setiap pin I/O mempunyai lebih dari fungsi, misal PA.7, sebagai GPIO, ADC, Slave SPI, EBI. 20 Gambar 3.2 Konfigurasi Pin NUC140VE3CN(Sumber Datasheet Nuvoton) Deskripsi dari pin-pin NUC140VE3CN adalah sebagai berikut: - Port (PA0-PA15) sebagai port input/output dan memiliki kemampuan lain - Port (PB0-PB15) sebagai port input/output dan memiliki kemampuan lain - Port (PC0-PC15) sebagai port input/output dan memiliki kemampuan lain - Port (PD0-PD15) sebagai port input/output dan memiliki kemampuan lain - Port (PE0-PE8) dan (PE13-PE15) sebagai port input/output dan memiliki kemampuan lain 21 2.8 Penelitian Terdahulu Untuk bahan pembanding pada penelitian ini, maka penulis mencantumkan beberapa hasil dari penelitian orang lain, diantaranya adalah penelitian dari : 1. Pribadi Abu Ismail, 2014, Sistem Penghitung Jarak dan kecepatan Kereta Api Menggunakan Sensor accelerometer mma7361 Sebagai Sarana Informasi Bagi Penumpang, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Jurnal. Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian yang telah dilakukan, sensor accelerometer terdapat noise meskipun dalam keadaan diam. Sehingga diperlukan metode discriminating window untuk data yang lebih akurat. Pengujian ADC pada mikrokontroler memiliki error sebesar 0,5%. Hal ini dapat disimpulkan untuk konversi tegangan output dari sensor ke nilai digital dianggap sesuai karena memiliki error terbesar 1,92% untuk kecepatan serta error terbesar 6,2% untuk jarak. Pengujian keseluruhan system didapatkan error rata-rata sebesar 3,21% pada kecepatan kereta api disebabkan karena getaran pada saat kereta api bergerak dan system mampu memberikan informasi tepat 1 km dari jarak yang terukur sebelum mencapai stasiun tujuan. 2. Moh. Ishak, tahun 2012; “Analisis Dan Optimalisasi Proteksi Vibrasi Pada Pompa Injeksi Sentrifugal Empat Stage Pada Waterflood Lapangan Minyak Ringan”, Program Magister, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Dari hasil yang dilakukan oleh peneliti ada beberapa hal yang disimpulkan, yaitu: 22 - Kondisi untuk kerja pompa dapat diamati dengan menggunakan spectrum vibrasi - Pada kondisi unbalanced, spectrum frekuensi dasar menjadi 3 kali lebih besar dari kondisi normal. - Pada kondisi misalignment, spectrum frekuensi harmonic ke-2 dan ke-3 akan lebih dominan. - Pada kondisi loosentess, spectrum frekuensi dasar akan naik menjadi 2 kali lebih tinggi dari kondisi normal. 3. Erham, tahun 2000; “Neurokontrol Untuk Vibrasi Pada Struktur MDOF Nonlinier Histeresis”, Program Pascasarjana, Program Studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung. Dari hasil yang dilakukan oleh penliti, ada beberapa hal dapat disimpulkan dengan sistem struktur yang dibebani oleh beban dinamik besar menunjukkan sifat histeresis bila respon struktur menjadi inelastic. BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 3.2 Alat Dan Bahan Penelitian - Motor induksi tiga fasa dengan beban - Mikrokontroller NUC140VE3CN - Sensor accelerometer dengan tipe MMA7361 - Usb serial TTL - PC - Multitester - Regulator - Power supply - Stop kontak - Kabel data Langkah-Langkah Penelitian Sebelum dilakukan perancangan sistem, berikut adalah hasil perhitungan atau konversi dari sensor tersebut dengan dimasukkan satu data saja sebagai contoh konversi: Diketahui nilai ADC out setelah kalibrasi = 2050 ADC max = 4096 V ref = 3,33 V g = 9,8 m/s2 V offset = 1,65 V s (sensitifitas) = 800 mV = 0,8 V 23 24 Langkah pertama, subtitusikan ke rumus berikut : = (3) = 2050 3,33 4096 − 1 = 2050 3,33 4095 = 1,666637 V Setelah diketahui V out, kemudian subtitusikan ke rumus berikut : a= (1) a= 1,666637 − 1,65 9,8 0,8 = 0,016637 9,8 0,8 = 0,203803 m/s2 Sehingga diketahui hasil percepatan untuk data terssebut, yaitu 0,203803 m/s2. 3.2.1 Perancangan Sistem Perancangan sistem ini memerlukan sebuah sensor yang dapat mendeteksi getaran yang dihasilkan dari motor induksi tiga fasa. Pada penelitian ini digunakan sebuah sensor accelero MMA7361, sensor ini mengubah aliran getar menjadi tegangan dengan suatu bentuk sinyal tertentu. Sinyal analog ini kemudian diubah melalui ADC (Analog to Digital Converter) untuk dapat dibaca oleh sistem. Berikut blok diagram sistem secara global. 25 Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem Perancangan Uji coba dilakukan dengan menggunakan regulator untuk memberikan gangguan pada motor induksi tiga fasa, data direkam melalui PC dengan bantuan software Tera Term, kemudian dilakukan analisa dan pembahasan. Data yang diterima pada Tera Term kemudian diolah dengan bantuan Matlab menggunakan metode Wavelet Decomposition setelah itu dilakukan metode Fast Fourier Transform (FFT). Data percepatan yang disimpan pada excel dengan format csv diambil sebanyak 6000 frekuensi sampel. 3.2.2 Perancangan Hardware Secara hardware, sistem akuisisi data dari gangguan motor induksi tiga fasa dibangun dengan diagram alur sebagai berikut: Gambar 3.4 Diagram Alur Perancangan Hardware Keseluruhan 26 Dimulai dengan switch on sumber listrik tiga fasa, hardware aktiv, motor induksi bekerja dan direkam oleh sensor getar (modul accelerometer MMA7361), kemudian mikrokontroler memberikan instruki untuk mengirim data dari sensor ke PC melalui usb serial TTL. Perlu di ingat pemasangan sensor dilakukan di bagian tengah atas motor induksi tiga fasa. Berikut penempatan tata letak sensor : Gambar 3.5 Penempatan Sensor Dari Gambar 3.5 dijelaskan bahwa penempatan sensor dilakukan diatas motor, dengan sumbu X menerima pergerakan motor depan belakang, sumbu Y menerima pergerakan motor kanan dan kiri, serta sumbu Z menerima pergerakan motor atas dan bawah. Berikut adalah flowchart untuk mikrokontroler : 27 Gambar 3.6 Flowchart Mikrokontroler Dimulai dengan mikrokontroler aktiv, inisialisasi PORT dan UART, mikrokontroler membaca data ADC, jika data ADC belum selesai dibaca maka kembali lagi untuk baca ADC, dan jika baca data ADC sudah selesai maka data ADC dikirimkan ke PC, lalu pada PC data ADC disimpan dan selesai. 28 3.2.3 Perancangan Software Perancangan software disini adalah software untuk mengontrol hardware dari sistem yang dibuat. Berikut flowchart software aplikasi Teraterm :. Gambar 3.7 Flowchart Software Aplikasi Teraterm Aplikasi mulai bekerja dengan inisialisasi PORT dan UART terlebih dahulu, lalu membaca data ADC yang masuk dari mikrokontroler, kemudian data ADC ditampilkan dilayar komputer, dan disimpan di excel, selesai. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Rekam Data Untuk Kondisi Normal Kondisi normal disini adalah motor induksi tiga fasa diaktivkan dengan adanya beban. Berikut hasil grafik untuk kondisi normal: Gambar 3.8 Grafik Motor Tiga Fasa Kondisi Normal Pada Gambar 3.8 adalah hasil grafik untuk kondisi motor normal dengan sumbu x warna biru, sumbu y warna hijau, sumbu z warna merah. Berikut adalah hasil dekomposisi wavelet dengan bantuan software matlab untuk kondisi normal pada sumbu x, sumbu y, dan sumbu z : 29 30 Gambar 3.9 Dekomposisi Wavelet Kondisi Normal Sumbu X Gambar 4.0 Dekomposisi Wavelet Kondisi Normal Sumbu Y 31 Gambar 4.1 Dekomposisi Wavelet Kondisi Normal Sumbu Z Pada Gambar (3.9, 4.0, 4.1) merupakan hasil dekomposisi wavelet dengan mengambil sinyal detail sembilan (D9) untuk dilanjutkan ke FFT, hal ini dikarenakan sinyal detail sembilan memiliki perbedaan yang signifikan dari sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. 4.2 Hasil Rekam Data Untuk Kondisi Abnormal Hasil rekam data untuk kondisi abnormal ada 3 macam gangguan, yaitu: - Gangguan Overvoltage - Gangguan Undervoltage Berikut skema gangguan overvoltage, undervoltagee. Kontrol Daya Regulator PLN R S T M Beban Gambar 4.2 Skema Gangguan Overvoltage Dan Undervoltage 32 Kontrol daya (Gambar 4.2) merupakan kontrol untuk mengatur naik turunnya sumber tegangan. 4.2.1 Gangguan Overvoltage Rekam data untuk gangguan overvoltage dilakukan penambahan daya sebesar (5-10)% dari sumber listrik 220VAC yaitu menjadi 242V, kemudian motor diaktifkan dengan adanya beban. Berikut hasil grafik untuk kondisi overvoltage: Gambar 4.3 Grafik Motor Tiga Fasa Kondisi Overvoltage Pada Gambar 4.3 adalah hasil grafik untuk kondisi motor normal dengan sumbu X warna biru, sumbu Y warna hijau, sumbu Z warna merah. Berikut adalah hasil dekomposisi wavelet dengan bantuan software matlab untuk kondisi overvoltage pada sumbu x, sumbu y, dan sumbu z : 33 Gambar 4.4 Dekomposisi Wavelet Kondisi Overvoltage Sumbu X Gambar 4.5 Dekomposisi Wavelet Kondisi Overvoltage Sumbu Y 34 Gambar 4.6 Dekomposisi Wavelet Kondisi Overvoltage Sumbu Z Pada Gambar (4.4, 4.5, 4.6) merupakan hasil dekomposisi wavelet dengan mengambil sinyal detail sembilan (D9) untuk dilanjutkan ke FFT, hal ini dikarenakan sinyal detail sembilan memiliki perbedaan yang signifikan dari sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. 4.2.2 Gangguan Undervoltage Rekam data untuk gangguan undervoltage dilakukan pengurangan daya sebesar (5-10)% dari sumber listrik 220VAC yaitu menjadi 198V, kemudian motor diaktifkan dengan adanya beban. Berikut hasil grafik untuk kondisi Undervoltage: 35 Gambar 4.7 Grafik Motor Tiga Fasa Kondisi Undervoltage Pada Gambar 4.7 adalah hasil grafik untuk kondisi motor normal dengan sumbu x warna biru, sumbu y warna hijau, sumbu z warna merah. Berikut adalah hasil dekomposisi wavelet dengan bantuan software matlab untuk kondisi undervoltage pada sumbu x, sumbu y, dan sumbu z : Gambar 4.8 Dekomposisi Wavelet Kondisi Undervoltage Sumbu X 36 Gambar 4.9 Dekomposisi Wavelet Kondisi Undervoltage Sumbu Y Gambar 5.0 Dekomposisi Wavelet Kondisi Undervoltage Sumbu Z 37 Pada Gambar (4.8, 4.9, 5.0) merupakan hasil dekomposisi wavelet dengan mengambil sinyal detail sembilan (D9) untuk dilanjutkan ke FFT, hal ini dikarenakan sinyal detail sembilan memiliki perbedaan yang signifikan dari sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. 4.3 Hasil Perbandingan Perbandingan yang pertama dengan melakukan plot data sumbu x, sumbu y, dan sumbu z pada semua kondisi sebelum dilanjutkan ke dekomposisi wavelet dan FFT. Berikut plot dari ketiga sumbu tersebut untuk semua kondisi: Gambar 5.1 Grafik Sumbu X Semua Kondisi Gambar 5.2 Grafik Sumbu Y Semua Kondisi 38 Gambar 5.3 Grafik Sumbu Z Semua Kondisi Pada Gambar (5.1, 5.2, 5.3) terlihat bahwa pada sumbu y memiliki simpangan paling besar, hal ini dikarenakan sumbu y mendapat arah getaran mengikuti sumbu y, sedangkan pada sumbu z memiliki simpangan terkecil, hal ini dikarenakan getaran dari motor tidak mengikuti arah dari sumbu z, serta pada sumbu x mendapatkan getaran yang tidak terlalu besar dan tidak terlalu kecil, hal ini dikarenakan getaran motor melebar mengikuti arah sumbu x. Selanjutnya dilakukan perbandingan untuk masing-masing sumbu pada semua kondisi, berikut hasil dari perbandingan dekomposisi wavelet: Gambar 5.4 Dekomposisi Wavelet Sumbu X Semua Kondisi 39 Gambar 5.5 Dekomposisi Wavelet Sumbu Y Semua Kondisi Gambar 5.6 Dekomposisi Wavelet Sumbu Z Semua Kondisi Dari ketiga sumbu, terlihat paling jelas pada sumbu y yang memiliki simpangan berbeda untuk kondisi normal paling kecil, kondisi undervoltage menyimpang paling besar, dan kondisi overvoltage berada diantara keduanya. 40 Setelah dilakukan dekomposisi wavelet, dilanjutkan dengan FFT pada setiap sumbu untuk masing-masing kondisi, berikut hasil FFT untuk masing-masing sumbu pada semua kondisi: Gambar 5.7 Hasil FFT Sumbu X Semua Kondisi Pada Gambar 5.7 adalah hasil perbandingan FFT sumbu x untuk kondisi normal, overvoltage, dan undervoltage, dimana kondisi normal pada frekuensi ke 72 Hz dan amplitudo sebesar 0,04662 m/s2, untuk kondisi overvoltage pada frekuensi ke 72 Hz dan amplitudo sebesar 0,06464 m/s2, untuk kondisi undervoltage pada frekuensi ke 72 Hz dan amplitudo sebesar 0,07743 m/s2. Untuk memperjelas kondisi normal, undervoltage, dan uvervoltage, berikut hasil pembesaran dapat dilihat pada Gambar 5.8 : 41 Gambar 5.8 Zoom Hasil FFT Sumbu X Semua Kondisi Berikut hasil FFT pada sumbu y untuk semua kondisi : Gambar 5.9 Hasil FFT Sumbu Y Semua Kondisi Pada Gambar 5.9 adalah hasil perbandingan FFT sumbu x untuk kondisi normal, overvoltage, dan undervoltage, dimana kondisi normal pada frekuensi ke 72 Hz 42 dan amplitudo sebesar 0,03462 m/s2, untuk kondisi overvoltage pada frekuensi ke 72 Hz dan amplitudo sebesar 0,1304 m/s2, untuk kondisi undervoltage pada frekuensi ke 72 Hz dan amplitudo sebesar 0,1454 m/s2. Untuk memperjelas kondisi normal, undervoltage, dan uvervoltage, berikut hasil pembesaran dapat dilihat pada Gambar 6.0 : Gambar 6.0 Zoom Hasil FFT Sumbu Y Semua Kondisi Berikut hasil FFT pada sumbu z untuk semua kondisi : Gambar 6.1 Hasil FFT Sumbu Z Semua Kondisi 43 Pada Gambar 6.1 adalah hasil perbandingan FFT sumbu z untuk kondisi normal, overvoltage, dan undervoltage, dimana kondisi normal pada frekuensi ke 72 Hz dan amplitudo sebesar 0,03035 m/s2, untuk kondisi overvoltage pada frekuensi ke 72 Hz dan amplitudo sebesar 0,04154 m/s2, untuk kondisi undervoltage pada frekuensi ke 38 Hz dan amplitudo sebesar 0,04609 m/s2. Untuk memperjelas kondisi normal, undervoltage, dan uvervoltage, berikut hasil pembesaran dapat dilihat pada Gambar 6.2 : Gambar 6.2 Zoom Hasil FFT Sumbu Y Semua Kondisi Dari perbandingan tersebut diatas, dapat diringkas dalam tabel, untuk mengetahui lebih jelas antara kondisi motor normal, overvoltage, dan undervoltage pada masing-masing sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. Berikut adalah tabel perbandingan rata-rata hasil rekam data: 44 Tabel 4. Perbandingan Rata-rata Hasil Rekam Data Sumbu X No Sumbu Y Sumbu Z Kondisi (m/s2) (Hz) (m/s2) (Hz) (m/s2) (Hz) 1 Normal 0,04662 72 0,03462 72 0,03035 72 2 Undervoltage 0,07743 72 0,1454 72 0,04609 72 3 Overvoltage 0,06464 72 0,1304 72 0,04154 72 Pada Tabel 4 merupakan perbandingan rata-rata hasil rekam data sumbu x, y, dan z untuk kondisi pertama, normal. Sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,04662 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,03462 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,03035 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi kedua, undervoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,07743 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1454 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04609 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi ketiga, overvoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,06464 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1304 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04154 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Berikut merupakan perbandingan hasil rata-rata rekam data dalam tampilan bar : 45 Gambar 6.3 Perbandingan Rata-Rata Hasil Rekam Data Dalam Tampilan Bar Pada Gambar 6.3 terlihat lebih jelas perbandingannya, warna biru merupakan sumbu X, warna merah merupakan sumbu Y, dan warna hijau adalah sumbu Z. Kondisi pertama yaitu normal dengan sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,04662 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,03462 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,03035 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi kedua, undervoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,07743 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1454 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04609 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi ketiga, overvoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,06464 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1304 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04154 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Data yang diakuisisi menggunakan instrumen yang dibangun, dapat dibedakan antara data motor dalam kondisi normal dan dalam kondisi gangguan. 2. Hasil analisa wavelet dan transformasi fourier terhadap data yang diakuisisi menunjukkan sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,04662 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,03462 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,03035 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi kedua, undervoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,07743 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1454 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04609 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. Kondisi ketiga, overvoltage, sumbu x memiliki amplitudo sebesar 0,06464 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu y sebesar 0,1304 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz, sumbu z sebesar 0,04154 m/s2 pada frekuensi sekian 72 Hz. 46 47 5.2 Saran Untuk penelitian selanjutnya, alat ini dapat ditambahkan gangguan yang lebih kompleks lagi dan ditindak lanjut untuk eksekusi setelah mengetahui perbedaan dari kondisi motor induksi tiga fasa tersebut dari semua kondisi. DAFTAR PUSTAKA [1] Nagara Nanda, Yazid Putranto Ilham, Perangkat Lunak Sistem Akuisisi Data Menggunakan Delphi, Jurnal. [2] Kusanto Didik, 2010, Perancangan Sistem Akuisisi Data Sebagai Alternatif Modul DAQ LabVIEW Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA8535, Jurnal. [3] Yudiastawan I.G.P, 2009, Deteksi Kerusakan Bearing Dan Eccentricity Pada Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Current Signature Analysis, Jurusan Magister Fisika, Universitas Indonesia, Jurnal. [4] Putra Rino Adi, 2013, Analisa Kerusakan Dan Perbaikan Motor Induksi 3 Fasa, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponegoro, Jurnal. [5] Medio Vladimir, Sutomo Jusuf, Wardhana Wisnu, Analisa Vibrasi Sistem Pipa Penyalur Gas-Liquid (Multiphase) Untuk Meningkatkan Produktivitas Gas Total E&P Indonesie, Jurnal. [6] Nurul Hanifah Ika, 2013, Analisis Model Getaran Pegas Teredam Dengan Metode Adams-Basforth-Moulton Dan Runge-Kutta, Jurusan Matematika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember. [7] Dianputra Robby, 2014, Implementasi Algoritma Fast Fourier Transform Untuk Pengolahan Sinyal Digital Pada Tuning Gitar Dengan Open String, Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Bengkulu. [8] Pribadi Abu Ismail, 2014, Sistem Penghitung Jarak dan kecepatan Kereta Api Menggunakan Sensor accelerometer mma7361 Sebagai Sarana Informasi Bagi Penumpang, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Jurnal. 48 DAFTAR LAMPIRAN 49 50 Foto Kontruksi Keseluruhan Alat Akuisisi Data 51 Foto Penempatan Sensor Foto Power Supply 52 Foto Sensor Getar Foto Nutiny-SDK-NUC140 53 Foto Regulator Foto Aplikasi Terminal Teraterm 54 Foto Multitester Foto Usb TTL Foto Kabel Data 55 56 57 58 59 60 61 62 63 HASIL OUTPUT DATA DALAM SATUAN (m/s2) Normal Overvoltage X Y Z 0.067778 0.087701 0.127547 -0.31076 0.057816 0.027932 Undervoltage X Y Z X Y Z 0.476201 -0.16134 0.177355 0.466239 -0.12149 0.376585 0.456278 0.565855 0.037893 -0.37053 0.486162 -0.13145 -0.29084 0.40647 -0.26095 0.595739 0.097662 0.356662 0.476201 -0.23107 0.197278 0.376585 -0.29084 0.605701 0.14747 -0.45022 0.565855 -0.12149 0.117585 0.416432 0.037893 -0.28088 0.585778 0.107624 -0.02188 0.635585 0.01797 -0.00195 0.40647 0.027932 -0.33068 0.625624 -0.0418 -0.0418 0.725239 0.077739 -0.09161 0.426393 0.067778 -0.32072 0.635585 -0.10157 -0.05176 0.685393 0.077739 -0.21115 0.456278 0.027932 -0.37053 0.555893 -0.05176 0.087701 0.66547 0.097662 -0.29084 0.366624 0.01797 -0.31076 0.705316 0.027932 0.117585 0.555893 -0.03184 -0.25099 0.506085 0.127547 -0.21115 0.53597 0.107624 0.14747 0.396508 -0.07168 -0.29084 0.426393 0.107624 -0.20118 0.575816 0.107624 0.01797 0.486162 -0.10157 -0.22111 0.496124 0.167393 -0.14141 0.506085 0.107624 -0.02188 0.426393 -0.02188 -0.18126 0.476201 0.14747 -0.21115 0.516047 -0.01191 -0.08165 0.555893 -0.06172 -0.07168 0.496124 0.187316 -0.26095 0.53597 -0.08165 -0.07168 0.585778 -0.08165 -0.02188 0.426393 0.157432 -0.41038 0.545932 -0.05176 0.008008 0.625624 -0.05176 0.127547 0.416432 0.14747 -0.4303 0.605701 -0.0418 0.087701 0.585778 -0.14141 0.167393 0.426393 0.047855 -0.44026 0.595739 -0.06172 0.187316 0.615662 -0.16134 0.067778 0.426393 0.027932 -0.42034 0.565855 0.177355 0.306855 0.545932 -0.05176 0.087701 0.426393 0.008008 -0.36057 0.585778 -0.18126 0.516047 0.565855 -0.1713 -0.05176 0.466239 0.087701 -0.25099 0.595739 -0.19122 0.526008 0.516047 -0.12149 -0.10157 0.496124 -0.0418 0.27697 0.615662 0.057816 0.645547 0.545932 0.008008 0.067778 0.486162 -0.08165 0.047855 0.635585 -0.13145 0.695355 0.595739 -0.12149 -0.09161 0.486162 0.127547 -0.46018 0.675432 -0.02188 0.914508 0.53597 -0.13145 -0.66938 0.456278 -0.03184 0.565855 0.625624 -0.02188 0.506085 0.585778 -0.15138 -0.11153 0.476201 0.01797 -0.26095 0.595739 -0.05176 -0.1713 0.605701 -0.12149 -0.64945 0.436355 0.027932 0.237124 0.615662 -0.11153 0.466239 0.615662 -0.08165 -0.20118 0.476201 -0.00195 0.137508 0.625624 -0.11153 -0.45022 0.635585 -0.00195 -0.08165 0.506085 -0.03184 0.057816 0.635585 -0.12149 -0.09161 0.615662 0.097662 -0.05176 0.486162 -0.05176 -0.09161 0.695355 -0.00195 -0.26095 0.575816 0.067778 -0.01191 0.506085 0.008008 -0.12149 0.635585 -0.01191 -0.46018 0.506085 0.027932 0.01797 0.496124 0.107624 -0.25099 0.605701 -0.01191 -0.39045 0.555893 -0.01191 0.037893 0.496124 0.177355 -0.20118 0.66547 -0.01191 -0.29084 0.506085 -0.0418 0.097662 0.585778 0.14747 -0.14141 0.585778 0.01797 -0.15138 0.486162 -0.09161 0.177355 0.516047 0.137508 -0.08165 0.655508 -0.01191 0.087701 0.685393 -0.00195 0.167393 0.545932 0.087701 0.067778 0.605701 -0.05176 0.27697 0.545932 0.067778 0.077739 0.53597 0.137508 0.14747 0.555893 0.027932 0.466239 0.595739 0.087701 -0.00195 0.486162 64 LISTING PROGRAM MIKROKONTROLER #include <stdio.h> #include "NUC1xx.h" #include "DrvADC.h" #include "DrvUART.h" #include "DrvGPIO.h" /** Define the delay count */ #define DELAYCOUNT 5000 /** Define input mode */ #define SINGLE_END 1 /** Define global variables */ /***************************************************************** ********//** * @brief ADC continuous scan mode test * @param None * @return None ****************************************************************** ***********/ int32_t main(void) { E_ADC_INPUT_MODE InputMode; uint16_t u32ConversionData; STR_UART_T param; /* Unlock the locked registers before we can access them */ UNLOCKREG(x); /* Enable the 12MHz oscillator oscillation */ 65 SYSCLK->PWRCON.XTL12M_EN = 0; /* Waiting for 12M Xtal stalble */ SysTick->LOAD = DELAYCOUNT * 22; 22MHz RC used */ /* Assume the internal SysTick->VAL = (0x00); SysTick->CTRL = (1 << 2) | (1); /* Waiting for down-count to zero */ while((SysTick->CTRL & (1 << 16)) == 0); DrvGPIO_InitFunction(E_FUNC_UART0); param.u32BaudRate = 921600; param.u8cDataBits = DRVUART_DATABITS_8; param.u8cStopBits = DRVUART_STOPBITS_1; param.u8cParity = DRVUART_PARITY_NONE; param.u8cRxTriggerLevel = DRVUART_FIFO_1BYTES; param.u8TimeOut = 0; DrvUART_Open(UART_PORT0, &param); /* default setting: single end input, single operation mode, all channel disable, ADC clock frequency = 12MHz/(5+1) */ DrvADC_Open(ADC_SINGLE_END, ADC_SINGLE_OP, 0x7, INTERNAL_HCLK, 1); /* Set the ADC operation mode as single cycle mode */ DrvADC_SetADCOperationMode(ADC_CONTINUOUS_OP); if(SINGLE_END) InputMode = ADC_SINGLE_END; else InputMode = ADC_DIFFERENTIAL; 66 /* Set the ADC input mode */ DrvADC_SetADCInputMode(InputMode); /* Set the ADC channel 0 */ //DrvADC_SetADCChannel(1); /* Start A/D conversion */ DrvADC_StartConvert(); /* Wait ADC interrupt */ while(DrvADC_IsConversionDone()==FALSE); while(1){ int i; for(i=0;i<3;i++){ //u32ConversionData = DrvADC_GetConversionData(i)>>2; u32ConversionData = DrvADC_GetConversionData(i); if(i==0){printf("%d,",u32ConversionData);} if(i==1){printf("%d,",u32ConversionData);} if(i==2){printf("%d\n",u32ConversionData);} } } }