pengaman motor listrik 3 phasa dengan sensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
TUGAS AKHIR
PENGAMAN MOTOR LISTRIK 3 PHASA DENGAN
SENSOR SUHU IC LM 35
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar SarjanaTeknik
Program Studi Teknik Elektro
Oleh:
PAULUS YULIANTORO
NIM: 085114008
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
FINAL PROJECT
ELECTRICAL SAFETY MOTOR 3 PHASE WITH
TEMPERATURE SENSOR IC LM35
Presented as Partial Fullfillment of Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
PAULUS YULIANTORO
NIM: 085114008
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2013
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
MOTTO
Jadikanlah Masalah Sebagai Sumber Pengembangan Diri
Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk.....
Yesus Kristus Pembimbingku yang setia,
Kedua orangtuaku tercinta,
Nining, Anton, dan Ardi saudaraku tersayang,
Ancilla Ansherlya kekasih hatiku,
Teman-teman seperjuanganku,
Dan semua orang yang mengasihiku
Terima Kasih untuk semuanya.......
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Pada saat ini motor listrik menjadi suatu alat yang sering digunakan dalam
proses produksi. Dalam dunia industri, pengoperasian motor listrik seringkali
mengalami kerusakan baik mekanik maupun elektrik. Resiko kerusakan paling
buruk yang dapat terjadi adalah ketika kumparan motor listrik tersebut terbakar.
Pengaman motor listrik dengan sensor suhu LM35 memeberikan solusi untuk
mencegah terbakarnya kumparan pada motor listrik.
Pada penelitian ini, pengaman motor listrik mendeteksi sedini mungkin
panas yang dialami oleh bahan isolator kumparan motor menggunakan rangkaian
terpadu atau Integrated Circuit (IC) LM35. Batasan suhu yang terdapat pada
motor dapat diatur melalui keypad. Jika suhu pada motor melebihi suhu
pengaturan dari keypad maka motor akan mati.
Pengaman motor listrik dengan sensor suhu LM35 dapat berfungsi dengan
baik. Alat mampu mematikan motor ketika suhu pada lilitan kumparan motor
melebihi suhu yang diatur oleh user. Tingkat keberhasilan alat dalam memutus
sumber tegangan ketika suhu melebihi suhu pengaturan mencapai 92,1%.
Kata kunci: Pengaman motor listrik, 3 phasa, LM35.
viii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ABSTRACT
At this time the electric motor becomes a tool that is often used in the
production process. In the industrial world, the operation of the electric motor
often have both mechanical and electrical damage. Risk of damage to the worst
that can happen is when the electric motor coil burning. Safety electric motor with
LM35 temperature sensor creates realistic solutions to prevent burning of the coil
on an electric motor.
In this study, the safety of electric motors to detect as early as possible the
heat experienced by the motor coil insulation materials using an integrated circuit
or integrated circuit (IC) LM35. Restrictions contained in the motor temperature
can be set via the keypad. If the temperature of the motor temperature exceeds the
setting of the keypad then the motor will die.
Safety electric motor with LM35 temperature sensor to function properly.
The tool able to turn of the electric motor when the temperatur on electric motor
coil winding temperature exceeds the temperature set by user. The success rate of
voltage source tool in deciding when the temperature exceeds the setting
temperature reaches 92,1%.
Keywords: Safety of electric motors, 3 phase, LM35.
ix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah
memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini dengan
baik. Laporan akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh
pengertian dan ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi
dalam penulisan skripsi ini.
4. Martanto, S.T., M.T., Ir. Tjendro, M.Kom., dosen penguji yang telah memberikan
masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi ini.
5. Kedua orang tua dan kakak-kakak saya, atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih
sayang yang tiada henti.
6. Ancilla Ansherlya D.U. atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang
tiada henti.
7. Staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.
8. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008 Teknik Elektro dan semua kawan yang
mendukung saya dalam mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang
telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami
kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan,
kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Semoga skripsi ini
dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.
Penulis
Paulus Yuliantoro
x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP............................. vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................... vii
INTISARI .................................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................. x
DAFTAR ISI .............................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang.................................................................................................. 1
1.2.
Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................................................... 1
1.3.
Batasan Masalah ............................................................................................... 2
1.4.
Metodologi Penelitian ...................................................................................... 2
BAB II DASAR TEORI
2.1.
Motor induksi ................................................................................................... 4
2.1.1. Konstruksi Motor 3 Phasa ...................................................................... 4
2.1.2. Rugi Panas Internal Motor Listrik .......................................................... 5
2.1.3. Gangguan Panas Eksternal Motor Listrik ............................................... 5
2.1.4. Kelas Isolasi dan Batas Kenaikan Suhu Pada Kumparan ....................... 6
2.2.
Sensor Suhu ...................................................................................................... 7
xi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2.3
Optoisolator ...................................................................................................... 7
2.4.
Mikrokontroler ATmega8535........................................................................... 8
2.4.1. Konstruksi ATmega8535 ........................................................................ 9
2.4.1.1. Memori Flash ............................................................................ 9
2.4.1.2. Memori Data .............................................................................. 9
2.4.1.3. Memori EEPROM ..................................................................... 9
2.4.2. Reset dan Osilator Eksternal ................................................................... 12
2.4.3. ADC (Analog to Digital Converter) ....................................................... 13
2.4.3.1. Mode Operasi ............................................................................ 14
2.4.3.1.1. Mode Konversi Tunggal ............................................ 14
2.4.3.1.2. Mode Konversi Free Running ................................... 15
2.4.3.2. Register Pengendali ADC .......................................................... 15
2.4.3.2.1. ADC Multiplexer Selection Register-ADMUX ......... 15
2.4.3.2.2. ADC Control and Status Register A-ADCSRA ........ 16
2.4.3.2.3. The ADC Data Register-ADCL and ADCH ............. 18
2.5.
Keypad .............................................................................................................. 18
2.6.
LCD ................................................................................................................... 19
2.7.
Komparator ....................................................................................................... 20
2.8.
LM324 .............................................................................................................. 21
2.9.
Catu Daya........................................................................................................... 21
BAB III PERANCANGAN
3.1.
Arsitektur Sisitem ................................................................ …………………. 23
3.2.
Perancangan Perangkat Keras ............................................. …………………. 24
3.2.1. Rangkaian Sensor Suhu ........................................... …………………. 24
3.2.2. Perancangan Input-Output Mikrokontroler ATmega8535……………. 25
3.2.3. Rangkaian Komparator............................................... …………………. 26
3.2.4. Rangkaian LCD ......................................................... …………………. 28
3.2.5. Keypad ...................................................................... …………………. 28
3.2.6. Rangkaian Catu Daya ................................................. …………………. 29
3.2.7. Rangkaian SSR .......................................................... …………………. 31
3.3.
Perancangan Perangkat Lunak.......................................................................... 32
xii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Hasil Implementasi Alat ................................................................................... 34
4.1.1. Hasil Konstruksi Alat ........................................................................... 34
4.1.2. Spesifikasi Motor.................................................................................. 35
4.1.3. Pemasangan Sensor .............................................................................. 35
4.2.
Pengujian Keberhasilan .................................................................................... 36
4.2.1. Pengujian Tanpa Beban ........................................................................ 36
4.2.2. Pengujian dengan Beban ...................................................................... 39
4.2.3. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 30°C ................................................ 42
4.2.4. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 35°C ................................................ 44
4.2.5. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 40°C ................................................ 46
4.2.6. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 45°C ................................................ 48
4.3.
Analisa Pengujian Beban .................................................................................. 50
4.4.
Pengujian Rangkaian Catu Daya ...................................................................... 51
4.5.
Pengujian Sensor LM35 ................................................................................... 51
4.6.
Pengujian Rangkaian SSR ................................................................................ 52
4.7.
Pengujian Rangkaian Komparator .................................................................... 54
4.8.
Pembahasan Software ....................................................................................... 55
4.8.1. Program Utama ..................................................................................... 55
4.8.2. Program Keypad ................................................................................... 57
4.8.3. Program Pengaturan ADC .................................................................... 58
4.8.4. Program Pemutus.................................................................................. 59
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan ....................................................................................................... 61
5.2.
Saran ................................................................................................................. 61
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 62
LAMPIRAN ............................................................................................................... 63
xiii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1.
Blok Model Perancangan ........................................................................ 3
Gambar 2.1.
Motor Induksi .......................................................................................... 4
Gambar 2.2.
Stator ....................................................................................................... 4
Gambar 2.3.
Rotor ........................................................................................................ 5
Gambar 2.4.
Simbol Optoisolator ................................................................................ 8
Gambar 2.5.
Konfigurasi Pin ATmega8535 ................................................................ 10
Gambar 2.6
Rangkaian Reset ...................................................................................... 13
Gambar 2.7.
Keypad ..................................................................................................... 19
Gambar 2.8.
Op-amp Komparator dan Karakteristik ................................................... 20
Gambar 2.9.
Grafik Vout dan Vin yang Sudah Dibandingkan Dengan Vref.......................
20
Gambar 2.10. Konfigurasi IC LM324 ............................................................................ 21
Gambar 2.11. Rangkaian Catu Daya .............................................................................. 22
Gambar 3.1.
Diagram Blok Rancangan ....................................................................... 24
Gambar 3.2.
Rangkaian Sensor .................................................................................... 24
Gambar 3.3.
Rangkaian Mikrokontroler ...................................................................... 25
Gambar 3.4.
Rancangan Komparator ........................................................................... 26
Gambar 3.5.
Rangkaian Pembagi Tegangan ................................................................ 27
Gambar 3.6.
Rangkaian LCD ....................................................................................... 28
Gambar 3.7.
Keypad ..................................................................................................... 28
Gambar 3.8.
Rangkaian Catu Daya 5 Volt dan 12 Volt ............................................... 29
Gambar 3.9.
Rangkaian SSR........................................................................................ 32
Gambar 3.10. Alur Program ........................................................................................... 33
Gambar 4.1.
Konstruksi Alat ....................................................................................... 34
Gambar 4.2.
Motor ....................................................................................................... 35
Gambar 4.3.
Pemasangan Sensor ................................................................................. 36
Gambar 4.4.
Grafik Vo Sensor Terhadap Waktu ......................................................... 38
Gambar 4.5.
Grafik Suhu Yang Ditampilkan Pada LCD Terhadap Waktu ................. 39
Gambar 4.6.
Grafik Vo Sensor Terhadap Waktu ......................................................... 41
xiv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 4.7.
Grafik Suhu Yang Ditampilkan Pada LCD Terhadap Waktu ................. 41
Gambar 4.8.
Pengujian Sensor ..................................................................................... 51
Gambar 4.9.
Program Utama ....................................................................................... 55
Gambar 4.10. Tampilan Awal ........................................................................................ 56
Gambar 4.11. Tampilan Saat Data Dimasukkan Sebesar 33 ......................................... 56
Gambar 4.12. Tampilan Jika Data Masukkan Dari Keypad Benar ................................ 56
Gambar 4.13. Tampilan Saat Data Dimasukkan Sebesar 27 ......................................... 57
Gambar 4.14. Tampilan Jika Data Masukkan Dari Keypad Salah ................................. 57
Gambar 4.15. Program Keypad ...................................................................................... 58
Gambar 4.16. Program Pengaturan ADC ....................................................................... 59
Gambar 4.17. Program Pemutus .................................................................................... 60
xv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Daftar Tabel
Halaman
Tabel 2.1.KarakteristikOptoisolatorTipeMOC302x Dan MOC 304x ............................. 8
Tabel 2.2.Fungsi Khusus PortB ...................................................................................... 11
Tabel 2.3.Fungsi Khusus PortC ...................................................................................... 11
Tabel 2.4.Fungsi Khusus PortD ...................................................................................... 12
Tabel 2.5.Prescaler Timer/Counter0 ............................................................................... 13
Tabel 2.6.RegisterADMUX............................................................................................. 15
Tabel 2.7.PemilihanTeganganReferensi .......................................................................... 15
Tabel 2.8.PemilihPin Input ADC .................................................................................... 16
Tabel 2.9.Register ADCSRA .......................................................................................... 16
Tabel 2.10.ADCPrescaler ............................................................................................... 17
Tabel 2.11.RegisterData ADC, ADLAR=0 ..................................................................... 18
Tabel 2.12.RegisterData ADC, ADLAR=1 ..................................................................... 18
Tabel 2.13.Pin LCD ........................................................................................................ 19
Tabel 3.1.KeluaranKeypad Yang DiterjemahkanOlehMikrokontroler ........................... 29
Tabel 4.1.HasilPengujianTanpaBeban ............................................................................ 37
Tabel 4.2.HasilPengujianDenganBeban .......................................................................... 40
Tabel 4.3.Pengujian Pada Pengaturan Suhu 30°C ........................................................... 42
Tabel 4.4.TabelKenaikanSuhuPadaPengujianPengaturanSuhu30°C .............................. 43
Tabel 4.5.Pengujian Pada Pengaturan Suhu 35°C ........................................................... 44
Tabel 4.6.TabelKenaikanSuhuPadaPengujianPengaturanSuhu35°C .............................. 45
Tabel 4.7.Pengujian Pada Pengaturan Suhu 40°C ........................................................... 46
Tabel 4.8.TabelKenaikanSuhuPadaPengujianPengaturanSuhu40°C .............................. 47
Tabel 4.9.Pengujian Pada Pengaturan Suhu 45°C ........................................................... 48
Tabel 4.10.TabelKenaikanSuhuPadaPengujianPengaturanSuhu45°C ............................ 49
Tabel 4.11.Persentase Keberhasilan Untuk Tiap Pengaturan Suhu ................................ 50
Tabel 4.12.TeganganKeluaranCatuDaya ......................................................................... 51
Tabel 4.13.PengukuranTeganganOutput Sensor LM35 .................................................. 52
Tabel 4.14.HasilPerhitunganSuhu Sensor LM35 ............................................................ 53
Tabel 4.15.Pengujian Rangkaian SSR ............................................................................. 54
Tabel 4.16.HasilPengujianRangkaianKomparator .......................................................... 54
Tabel 4.17.Perbandingan Program Utama Dengan Pengukuran Pin Yang Digunakan .. 57
xvi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR LAMPIRAN
L.1.
Program ................................................................................................................. L1
L.2.
Rangkaian Keseluruhan ........................................................................................ L9
L.3.
Datasheet LM35 .................................................................................................... L10
xvii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada saat ini motor listrik menjadi suatu alat yang sering digunakan dalam
proses produksi. Dalam dunia industri, pengoperasian motor listrik seringkali
mengalami kerusakan baik mekanik maupun elektrik. Resiko kerusakan paling
buruk yang dapat terjadi adalah ketika kumparan motor listrik tersebut terbakar.
Meskipun telah dilakukan perawatan motor listrik secara berkala, tetapi hal
tersebut belum bisa menjamin tidak terbakarnya kumparan pada motor listrik[1].
Akibat dari kerusakan tersebut menyebabkan terhambatnya pengoperasian pada
peralatan lainnya dan menimbulkan biaya tambahan untuk perbaikan motor listrik.
Motor listrik telah dilengkapi oleh sistem pengamanan yang standar menurut
Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL) 1977 yaitu, pengamanan termis atau
magnetis[1]. Meskipun demikian, adakalanya kumparan pada motor listrik
tersebut tetap terbakar, karena penggunaannya yang berkesinambungan. Untuk
mencegah terbakarnya kumparan pada motor listrik tersebut, alangkah baiknya
jika pada motor listrik ditambahkan pengaman lain untuk mendeteksi sedini
mungkin panas yang dialami oleh bahan isolator kumparan motor. Pengaman ini
adalah pengaman beban lebih internal. Pengaman internal ini dipasang berdekatan
dengan masing-masing phasa isolator kumparan stator motor listrik. Pendeteksian
ini bisa menggunakan suatu sensor suhu rangkaian terpadu atau Integrated Circuit
(IC).
1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan penambahan pengaman pada
motor listrik dengan sensor suhu IC LM 35. Suhu yang didapat digunakan untuk
mendeteksi panas yang dialami oleh isolator pada kumparan, sehingga kumparan
pada motor listrik tidak terbakar.
1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk meminimalisasi terjadinya
kerusakan atau terbakarnya kumparan motor akibat adanya peningkatan suhu yang
disebabkan gangguan eksternal maupun internal motor listrik.
1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
a. Motor listrik yang digunakan adalah motor listrik 3 phasa konfigurasi Y
(hubung bintang).
b. Menggunakan 3 IC LM35 sebagai sensor suhu perphasa.
c. Pendeteksian dilakukan pada masing-masing phasa.
d. Menggunakan keypad sebagai masukan suhu referensi.
e. Menggunakan mikrokontroler ATmega 8535 sebagai pengolah data dari
sensor suhu dan menampilkan suhu terukur pada LCD (Liquid Crystal
Display).
f. Sistem pengendali motor listrik menggunakan perantara SSR (solid state
relay) sebagai saklar pemutus pengendali motor listrik.
1.4. Metodelogi Penelitian
Penulisan skripsi ini menggunakan metode :
a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan jurnal-jurnal.
b. Perancangan subsistem
hardware. Tahap ini bertujuan untuk mencari
bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan
mempertimbangan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan
yang telah ditentukan. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model yang akan
dirancang.
c. Pembuatan subsistem hardware. Berdasarkan gambar 1.1, rangkaian akan
bekerja jika suhu pada isolasi kumparan motor listrik melebihi batas yang
telah ditentukan. Suhu pada isolasi kumparan motor listrik digunakan
sebagai input pada sensor suhu LM 35.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
Keypad
Mikrokontroler
ATmega 8535
LCD
Komparator
Sensor Suhu
LM 35
SSR
Motor 3 phasa
Gambar 1.1. Blok Model Perancangan
g. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara
mendeteksi suhu pada isolasi kumparan yang diubah ke tegangan dan
dikirim ke IC ATmega 8535. Pengujian alat dilakukan pada suhu rendah
yaitu mulai dari suhu 30° C, 35° C, 40° C, dan 45° C.
d. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukuan dengan
mendeteksi kenaikan suhu dan mengecek sistem keamanan motor.
Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung
percentage error yang terjadi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Motor Induksi
Motor listrik arus bolak-balik berdasarkan prinsip pengoperasian terdapat
dua jenis yaitu motor asinkron (induksi) atau motor sinkron. Motor induksi adalah
jenis motor dimana tidak ada tegangan eksternal yang diberikan pada rotornya,
tetapi arus pada stator menginduksikan tegangan pada celah udara dan pada lilitan
rotor untuk menghasilkan arus rotor dan medan magnet. Medan magnet stator dan
rotor kemudian berinteraksi dan menyebabkan rotor motor berputar[1].
Gambar 2.1. Motor Induksi
2.1.1. Konstruksi Motor 3 Phasa
Konstruksi motor 3 Phasa terbagi menjadi 2 bagian, yaitu:

Stator
Stator adalah bagian dari mesin yang tidak berputar dan terletak pada
bagian luar.
Gambar 2.2. Stator
4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5

Rotor.
Rotor adalah bagian dari mesin yang berputar dan terletak pada bagian
dalam.
Gambar 2.3. Rotor
2.1.2. Rugi Panas Internal Motor Listrik
Pada
dasarnya
setiap
motor
listrik
yang
beroperasi
cenderung
mengeluarkan panas. Panas ini timbul oleh karena adanya kerugian-kerugian daya
yang dihasilkan motor listrik. Kerugian ini antara lain [1]:
a. Rugi-rugi inti yaitu energi yang diperlukan untuk memagnetisasikan beban
inti (histerisis) dan kerugian-kerugian karena timbulnya arus listrik yang kecil
yang mengalir pada inti.
b. Rugi-rugi tembaga yaitu rugi-rugi pemanasan pada lilitan stator karena arus
listrik mengalir melalui penghantar kumparan dengan tahanan.
c. Kerugian beban liar yaitu akibat dari fluks bocor yang diinduksikan oleh arus
beban bervariasi sebagai kuadrat arus beban.
d. Kerugian angin dan gesekan, kerugian ini diakibat oleh gesekan angin dan
bantalan terhadap putaran motor.
2.1.3. Gangguan Panas Eksternal Motor Listrik
Motor listrik sering difungsikan sebagai sumber tenaga mekanik untuk
penggerak, sehingga dalam pengoperasiannya perlu dilindungi terhadap
gangguan-gangguan eksternal yang dapat menimbulkan panas pada motor listrik
saat beroperasi. Karena panas yang terindikasi pada motor dapat menyebabkan
kumparan pada motor listrik tersebut terbakar.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Gangguan-gangguan eksternal itu antara lain [1]:
1. Gangguan mekanik, meliputi:
a. Bantalan (bearing) yang sudah aus.
b. Salah satu tegangan fasa terbuka akibat kontaktor yang rusak.
c. Kumparan stator yang terhubung singkat.
2. Gangguan fisik sekeliling, meliputi:
a. Terjadi kerusakan akibat terbentur sesuatu sehingga terjadi perubahan fisik
pada motor listrik.
b. Suhu ruangan di tempat motor listrik tersebut dioperasikan.
c. Pendinginan (kipas) motor yang tidak baik.
3. Gangguan dalam operasi dari sistem keseluruhan
a. Akibat pembebanan lebih.
b. Akibat pengasutan motor listrik.
2.1.4. Kelas Isolasi dan Batas Kenaikan Suhu Pada Kumparan
Bila arus listrik (I) mengalir dalam rangkaian dengan tahanan (R) selama t
detik, nilai kalorifik atau panas J (Joule) adalah [1]:
J= I² . R . t ( Joule ) ...……………………...…..……………….....…………...(2.1)
Oleh karena itu, bila motor listrik dijalankan, suhu motor akan naik
sebanding dengan waktu kerjanya sehingga jika motor beroperasi kenaikan
suhunya dapat diketahui dengan mengukur tahanan kumparan sebelum dan
sesudah dioperasikan selama beberapa jam dengan menggunakan persamaan [1]:
𝑅𝐶
𝑅𝐻
=
1+𝛼(𝑡1)
...............................................................................................(2.2)
1+ 𝛼(𝑡2)
dengan:
𝑅𝑐 = Tahanan kumparan sebelum dioperasikan (Ohm).
Rh = Tahanan kumparan sesudah dioperasikan (Ohm).
α = Koefisien temperatur tahanan dari tembaga (0,00428 Ohm/ Ohm/ °C).
t1 = Temperatur ruang awal (° C).
t2 = Temperatur setelah beroperasi (° C).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Saat motor listrik dalam kondisi mati, keadaan suhu kumparan motor sama
dengan suhu ruangan. Ketika motor listrik berjalan stabil, suhu kumparannya
sekitar 60°C[1]. Suhu maksimum kumparan motor listrik saat beroperasi adalah
95,2°C[2].
2.2. Sensor Suhu
LM 35 adalah sensor suhu yang terkemas dalam bentuk rangkaian terpadu
(Integrated Circuit). Tegangan keluaran dari sensor tersebut linier dengan
perubahan suhu. Sensor ini mempunyai koefisien sebesar 10 mV/°C yang berarti
bahwa setiap kenaikan suhu 1°C maka akan menyebabkan kenaikan tegangan
sebesar 10 mV[3].
LM 35 tidak memerlukan pengkalibrasian dari luar karena pada suhu 25°C
kesalahan pengukurannya lebih kurang 0,5°C. Sensor suhu ini mempunyai
jangkauan (range) pengukuran suhu yang cukup besar, yaitu dari suhu -55°C
sampai 150°C, serta tingkat ketelitian pengukuran cukup tinggi[3]. Setiap
perubahan suhu 1°C tegangan keluaran berubah sebesar 0,01 volt (10 mV). Sensor
ini bekerja pada tegangan sumber sebesar 4volt sampai 30volt dan arus pada
60µA. Impedansi output pada LM 35 kurang dari 1 Ω.
2.3. Optoisolator
Relay adalah komponen listrik yang dioperasikan sebagai saklar. Terdapat
banyak jenis relay, salah satunya adalah optoisolator. Optoisolator merupakan
komponen semikonduktor yang tersusun dari LED (light emitting diode)
inframerah dan sebuah photo triac yang digunakan sebagai pengendali triac.
Optoisolator digunakan sebagai antar muka (interface) antara rangkaian
pengendali dengan rangkaian daya (triac). Optoisolator juga digunakan sebagai
pengaman rangkaian kendali, karena antara LED inframerah dan photo triac tidak
terhubung secara elektrik. Dalam penggunannya, jika terjadi kerusakan pada
rangkaian daya (triac) maka rangkaian pengendali tidak ikut rusak[4].
Optoisoltor terdiri dari dua macam, yaitu optoisolator yang terintegrasi
dengan rangkaian zero crossing detector dan optoisolator yang tidak memiliki
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
rangkaian zero crossing detector. Optoisolator yang terintegrasi dengan rangkaian
zero crossing detector biasanya menggunakan triac sebagai solid state relay
(SSR), sedangkan optoisolator yang tidak memiliki rangkaian zero crossing
detector biasanya menggunkan triac untuk mengendalikan tegangan[4]. Simbol
dari optoisolator ini terlihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4. Simbol Optoisolator[4]
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menggunakan optoisolator adalah
besarnya arus pada dioda infra merah untuk membuat photo triac terkunci (latch)
dan juga besarnya arus maksimum yang mampu dilewati photo triac untuk
mengalirkan arus gate pada triac daya.
Karakteristik optoisolator tipe MOC302x dan MOC 304x dalam mengisolasi
tegangan antara rangkaian kontrol dan rangkaian daya dapat dilihat pada tabel
2.1[4].
Tabel 2.1. Karakteristik Optoisolator Tipe MOC302x dan MOC 304x[4]
2.4. Mikrokontroler Atmega8535
Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor yang di dalamnya
sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik
pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai, sehingga pengguna
tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang
membuatnya[5].
2.4.1 Konstruksi ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori
flash, memori data dan memori EEPROM [5]. Ketiganya memiliki ruang sendiri
dan terpisah.
2.4.1.1 Memori Flash
ATmega8535 memiliki kapasitas memori flash sebesar 8 Kbyte yang
terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh, masing-masing alamat memiliki lebar data
16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot
dan bagian program aplikasi.
2.4.1.2. Memori Data
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang
terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.
ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang
dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau
ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT),
dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.
2.4.1.3. Memori EEPROM
ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah
dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat
diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM
Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Memori
EEPROM ini dapat diakses dengan cara seperti mengakses data eksternal,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan
mengakses data dari SRAM.
Gambar 2.5. Konfigurasi pin ATmega8535 [5]
Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.5. Dari
gambar dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin Atmega8535 sebagai
berikut [5]:
a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
b. GND merupakan pin Ground.
c. Port A (PortA0…PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
masukan ADC.
d. Port B (PortB0…PortB7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin
fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Tabel 2.2. Fungsi Khusus Port B [5]
Pin
Fungsi Khusus
PB7
SCK (SPI Bus Serial Clock)
PB6
MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output)
PB5
MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)
PB4
SS (SPI Slave Select Input)
AIN1 (Analog Comparator Negative Input)
PB3
OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match
Output)
PB2
PB1
PB0
e.
AIN0 (Analog Comparator Positive Input)
INT2 (External Interrupt 2 Input)
T1 (Timer/ Counter1 External Counter Input)
T0 T1 (Timer/Counter External Counter Input)
XCK (USART External Clock Input/Output)
Port C (PortC0…PortC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi
khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Fungsi Khusus Port C [5]
Pin Fungsi khusus
PC7 TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2)
PC6 TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1)
PC5 Input/Output
PC4 Input/Output
PC3 Input/Output
PC2 Input/Output
PC1 SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line)
PC0 SCL ( Two-wire Serial Buas Clock Line)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
f. Port D (PortD0…PortD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi
khusus, seperti yang terlihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Fungsi Khusus Port D [5]
Pin Fungsi khusus
PD7 OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output)
PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)
PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match
Output)
PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match
Output)
PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)
PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)
PD1 TXD (USART Output Pin)
PD0 RXD (USART Input Pin)
g. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mengatur ulang atau
mengkondisikan mikrokontroler seperti pada awalnya.
h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
i. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
j. AREFF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.4.2 Reset dan Osilator Eksternal
Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0 [5]. Tombol
reset dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada Gambar 2.6.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Gambar 2.6. Rangkaian reset [5]
Tabel 2.5. Prescaler Timer/Counter0 [5]
Tabel 2.5 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor
Atmega. Tegangan kerja Atmega8535 dapat beroperasi pada 4,5 – 5,5V.
2.4.3 ADC (Analog to Digital Converter)
Sinyal input dari pin ADC akan dipilih oleh multiplexer (register
ADMUX) untuk diproses oleh ADC[5]. Karena converter ADC dalam chip hanya
satu buah sedangkan saluran masukannya (input) ada delapan, sehingga
dibutuhkan multiplexer untuk memilih input pin ADC secara bergantian. ADC
mempunyai rangkaian untuk mengambil sampel dan hold (menahan) tegangan
input ADC mempunyai catu daya yang terpisah yaitu pin AVCC-AGND. AVCC
tidak boleh berbeda ±0,3V dari Vcc.
Operasi ADC membutuhkan tegangan referensi VREF dan clock Fade
(register ADCSRA). Tegangan referensi eksternal pada pin AREF tidak boleh
melebihi AVCC. Tegangan referensi eksternal dapat di-decouple pada pin AREF
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
dengan kapasitor untuk mengurangi derau. Atau dapat menggunakan tegangan
referensi internal sebesar 2,56V (pin Aref diberi kapasitor secara eksternal untuk
menstabilkan tegangan referensi internal). ADC mengonversi tegangan input
analog menjadi bilangan digital sebesar 10-bit. GND (0 volt) adalah nilai
minimum yang mewakili ADC dan nilai maksimum ADC diwakili oleh tegangan
pada pin AREF minus 1 LSB. Hasil konversi ADC disimpan dalam register
pasangan ADCH:ADCL.
Sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital
input ADC untuk resolusi 10-bit (1024) adalah:
Kode digital = (Vinput/Vref) x1024………………………………….………..(2.3)
Untuk resolusi 8-bit (256) :
Kode digital = (Vinput/Vref) x256…………….…….………………………...(2.4)
Misalnya input suatu pin ADC dengan resolusi 8-bit adalah 2,5V dan tegangan
referensi yang digunakan Vref internal sebesar 2,56V sehingga kode digital-nya
adalah kode digital = (2500 mV/2560 mV) x256 = 250 = 0xFA. Akurasi ADC
dalam chip tidak sempurna, akurasinya ±2LSB sehingga kemungkinan kode yang
dihasilkan tidak tepat 0xFA bisa jadi 0xF8, 0xF9, 0xFB, atau 0xFC.
2.4.3.1
Mode Operasi
2.4.3.1.1 Mode Konversi Tunggal
Dalam mode ini konversi dilakukan untuk sekali pembacaan sampel
tegangan input. Jika ingin membaca lagi, maka harus disampel lagi, sehingga
dapat mengkonversi tegangan input untuk saat-saat yang kita butuhkan saja [5].
Mode tunggal dipilih dengan menghapus (clear) bit-ADFR dalam register
ADCSRA. Konversi tunggal memulai konversi ketika bit-ADSC di-set, dan bit
tersebut tetap sampai satu kali konversi selesai (complete), setelah (complete) itu
otomatis oleh CPU bit-ADSC akan clear. Ketika konversi sedang berlangsung
dan mengubah saluran (channel) input ADC, hal tersebut tidak akan diubah oleh
CPU hingga konversi ADC saluran tersebut selesai.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2.4.3.1.2 Mode Konversi Free Running
Dalam mode ini konversi dilakukan terus menerus secara kontinyu
(ADC membaca sampel tegangan input lalu dikonversi hasilnya masukan ke
register ADCH:ADCL) terus menerus [5]. Ketika membaca ADC selagi ADC
mengkonversi tegangan sedang berlangsung, yang terbaca adalah hasil ADC yang
terakhir yang dibaca oleh ADC.
Mode free running dipilih dengan mengatur (set) bit-ADFR dalam
register ADCSRA. Konversi pertama dalam mode ini dimulai dengan mengatur
(set) bit-ADSC. Dalam mode ADC bekerja secara independen (tidak bergantung)
dari flag interupsi ADC.
2.4.3.2
Register Pengendali ADC
2.4.3.2.1 ADC Multiplexer Selection Register – ADMUX
Tabel 2.6. Register ADMUX [5]
Tabel 2.6 menunjukkan register pada ADMUX dan Tabel 2.6
menunjukkan pemilihan tegangan referensi [5].
 Bit 7:6 – REFS1:0: Reference Selection Bits
Kedua bit ini bertugas memilih tegangan referensi yang digunakan.
Tabel 2.7. Pemilihan Tegangan Referensi [5]
Tabel 2.7 menujukkan pemilihan tegangan referensi pada ADC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
 Bit 5 – ADLAR: ADC Left Adjust Result
Bit ini berakibat pada format data hasil konversi dalam register ADCH: ADCL
(lihat register tersebut)
 Bit 3:0 – MUX3:0: Analog Channel Selection Bits
Bit-bit ini memilih saluran input untuk ADC, seperti terlihat pada Tabel 2.8.
Tabel 2.8. Pemilih Pin Input ADC [5]
2.4.3.2.2
ADC Control and Status Register A – ADCSRA
Tabel 2.9. Register ADCSRA [5]
Tabel 2.9 menunjukkan register pada ADCSRA [5].

Bit 7 – ADEN : ADC Enable
Bit pengaktif ADC (ADEN=0 disable / ADEN =1 enable).

Bit 6 – ADSC: ADC Start Conversion
Dalam mode konversi tungal pengaturan (set) bit ini, akan memulai(start)
konversi ADC untuk sekali konversi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17

Bit 5 – ADFR: ADC Free Running Select
Bit ini memilih mode operasi yang digunakan, ketika bit ini diatur (set) maka
ADC akan menggunakan Free running, dalam mode ini ADC disampel dan
diperbarui secara simultan/kontinyu. Ketika bit ini dikosongkan (clear), bit
akan mengakhiri mode free running dan masuk ke mode konversi tunggal
(single conversion).

Bit 4 – ADIF: ADC Interrupt Flag
Bit ini akan set secara otomatis ketika konversi ADC telah selesai(complete),
dan akan clear ketika eksekusi interupsi ADC conversion complete.

Bit 3 – ADIE: ADC Interrupt Enable
Bit ini bertugas untuk mengaktifkan interupsi ADC conversion complete
(ADIE=0 disable / ADIE=1 enable).

Bit 2:0 – ADPS2:0: ADC Prescaler Select Bits
Bit – bit ini menentukan faktor pembagi frekuensi CPU yang digunakan untuk
clock ADC, seperti yang terlihat pada Tabel 2.10.
Tabel 2.10. ADC Prescaler [5]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
2.4.3.2.3
The ADC Data Register – ADCL and ADCH
Tabel 2.11. Register Data ADC, ADLAR=0 [5]
Tabel 2.12. Register Data ADC, ADLAR=1 [5]
Tabel 2.11 menunjukkan register data ADC saat ADLAR=0 dan Tabel
2.12 menunjukkan register data ADC saat ADLAR=1 [5]. Ketika konversi selesai,
hasilnya dapat ditemukan pada register ADCH : ADCL. Ketika ADCL dibaca,
ADC tidak akan diperbarui sampai ADCH dibaca.
2.5 Keypad
Keypad Matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara matriks (baris x
kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh,
Keypad Matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol[6]. Hal tersebut
dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara horizontal membentuk
baris dan secara vertikal membentuk kolom:
Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara matriks adalah
dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara
memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik)
pada bagian yang lain [6].
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Gambar 2.7. Keypad [6]
2.6 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) merupakan alat penampil yang berguna untuk
memudahkan pengguna dalam pengamatan. Untuk mengakses LCD 2×16 kita
harus mengkonfigurasikan pin dari LCD dengan pin I/O mikrokontroler tersebut.
Konfigurasi dari pin-pin tersebut sebagai berikut[7]:
Tabel 2.13. Pin LCD [7]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2.7 Komparator
Rangkaian dengan op-amp dapat digunakan sebagai pembanding tegangan
yang akan membandingkan tegangan masukan (Vin) dengan tegangan referensi
(Vref) [8]. Tegangan keluaran (Vo) tergantung besarnya Vin apakah lebih besar
daripada Vref atau lebih kecil dari Vref.
Gambar 2.8. Op-amp Komparator dan Karakteristik Vo [8]
Gambar 2.8. memperlihatkan jika tegangan masukan (Vin) lebih besar
daripada tegangan referensi (Vref), maka tegangan keluaran (Vout) adalah positif
jenuh tegangan V+ atau (+Vsat). Sebaliknya jika tegangan masukan (Vin) lebih
kecil daripada tegangan referensi (Vref) maka nilai tegangan keluaran (Vout)
adalah negatif jenuh tegangan V- atau (-Vsat). Jadi Vout mempunyai nilai yang
besarnya +Vsat dan –Vsat dan dapat pula bernilai 0V tergantung pemberian catu
pada kaki V+ dan V-. Gambar 2.9. menunjukkan grafik antara Vin, Vout, dan
Vref.
Gambar 2.9. Grafik Vout dan Vin Yang Sudah Dibandingkan Dengan
Vref [8]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
2.8 LM 324
IC LM324 merupakan sebuah IC komparator[9]. IC LM324 memiliki 4 buah
op-amp di dalamnya. Satu buah komparator terdiri dari 2 input, yaitu Vin (input
dari sensor) dan Vref (tegangan referensi). IC LM324 berfungsi untuk
membandingkan antara Vin dan Vref pada op-amp. Pada dasarnya, jika tegangan
Vin lebih besar dari Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 1 yang berarti
+Vsat atau setara dengan Vcc. Sebaliknya, jika tegangan Vin lebih kecil dari Vref,
maka output Vo akan mengeluarkan logika 0 yang berarti –Vsat atau 0 Volt.
Gambar 2.10. menunjukkan konfigurasi IC LM324.
Gambar 2.10. Konfigurasi IC LM324 [9]
2.9 Catu Daya
Catu daya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronik yang
mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Secara prinsip
rangkaian catu daya terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor. Rangkaian
catu daya dapat dilihat pada gambar 2.11.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
U1
LM78xx/TO
5
4
8
TRANSFORMER
4 -
+ 2
C1
VIN
+5
VOUT
2
C2
3
220V
1
D1
GND
T2
1
1
DIODE BRIDGE
3
GND
Gambar 2.11. Rangkaian Catu Daya
Tegangan jala-jala 220 volt dari listrik PLN diturunkan oleh trafo atau
transformator penurun tegangan. Tegangan yang dihasilkan oleh trafo masih
berbentuk gelombang AC dan harus disearahkan dengan menggunakan penyearah.
Rangkaian penyearah yang digunakan memanfaatkan 4 buah dioda (penyearah
gelombang penuh) yang telah dirancang untuk bisa meloloskan kedua siklus
gelombang AC menjadi satu arah. Gelombang satu arah keluaran dari dioda
bridge masih memiliki riak (ripple) atau masih memiliki amplitude tegangan yang
tidak rata. Hal ini dikarenakan dioda bridge hanya menghilangkan siklus negative
dan menjadikannya siklus positif tetapi tidak merubah bentuk gelombang sama
sekali. Kapasitor dimanfaatkan untuk filter yang membuat gelombang keluaran
diode bridge menjadi rata. Harga kapasitansi kapasitor ditentukan dengan
persamaan[10]:
Vr(rms) =
𝑉𝑟(𝑃𝑃 )
2 3
=
𝐼𝐷𝐶
4∗𝑓∗𝐶∗ 3
.…………………………………………………..(2.5)
Vr(PP) = 𝑉𝑀 − 𝑉𝐷𝐶 𝑀𝐼𝑁 ………………………………………………………….(2.6)
Dengan IDC adalah arus maksimal penyearah (ampere), C adalah kapasitor yang
digunakan sebagai filter (Farad). VM adalah tegangan arus bolak balik, Vr(PP)
tegangan ripple puncak ke puncak dan Vr(rms) adalah tegangan ripple efektif. VDC
MIN adalah
tegangan minimal yang dibutuhkan oleh IC regulator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1. Arsitektur Sistem
Sistem ini bekerja apabila suhu pada isolasi kumparan motor melebihi batas
suhu referensi yang diatur pada keypad. Sensor suhu IC LM 35 mengambil data
suhu panas pada isolator kumparan motor listrik, yang memberikan tegangan
keluar yang berbanding langsung dengan suhu dalam satuan Celcius (C), besarnya
keluaran tegangan ini adalah 10 mV/C. Cara kerja dari sensor ini adalah jika
sensor suhu ini mendeteksi panas, maka sensor akan mengkonversi panas tersebut
menjadi
tegangan.
Selanjutnya
tegangan
output
sensor
dikirimkan
ke
mikrokontroler.
Mikrokontroler mengubah tegangan analog dari sensor suhu ke digital
menggunakan ADC. Mikrokontroler juga berfungsi memproses data dari sensor
suhu dan membandingkan dengan suhu referensi yang dimasukkan melalui
keypad.
Komparator membandingkan data dari mikrokontroler berlogika high atau
low. Jika data dari mikrokontroler berlogika high maka tegangan keluaran
komparator sebesar 12V, namun jika data dari mikrokontroler bernilai low maka
tegangan keluaran komparator bernilai 0V. Tegangan keluaran dari komparator
akan disambungkan ke rangkaian SSR.
LCD berfungsi sebagai penampil suhu terukur pada motor dan untuk
menunjukkan bahwa alat sensor suhu tersebut telah bekerja sebagaimana
mestinya.
SSR berfungsi sebagai saklar penghubung antara alat sensor suhu dengan
rangkaian pengendali motor listrik. Cara kerjanya adalah jika suhu pada kumparan
telah melebihi suhu yang dimasukkan melalui keypad maka SSR akan beroperasi,
karena SSR ini dihubungkan dengan sistem pengendali motor maka motor dengan
sendirinya akan berhenti beroperasi. Gambar 3.1 menunjukkan diagram blok
perancangan alat.
23
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
KEYPAD
LM35
ATmega
8535
LCD
SUMBER
3 PHASA
SSR
MOTOR
3 PHASA
KOMPARATOR
Gambar 3.1. Diagram Blok Rancangan
3.2 . Perancangan Perangkat Keras
3.2.1. Rangkaian Sensor Suhu
Pada alat ini sensor yang digunakan adalah sensor suhu LM35. Sensor ini
akan medeteksi suhu yang terdapat pada sekitar kumparan motor 3 phasa sebagai
masukan ke mikrokontroler. Suhu yang diukur antara 30-80°C.
Dari rangkaian gambar 3.2, untuk mengaktifkan sensor dibutuhkan
tegangan catu sebesar 5 V. Pada kaki 1 dihubungkan pada supply positif, kaki 2
sebagai output sensor, dan kaki 3 dihubungkan ke ground. Selanjutnya output
sensor dihubungkan pada portA ATmega8535.
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
3.2.2. Perancangan Input-Output Mikrokontroler ATmega8535
Pada rangkaian mikrokontroler seperti pada gambar 3.3, port yang akan
digunakan adalah port A, port C dan port D.
Gambar 3.3. Rangkaian Mikrokontroler
Port A digunakan sebagai port ADC (Analog to Digital Converter). Data
analog dari sensor suhu yang berupa tegangan diberikan kepada port A0, port A1,
dan port A2. Data tersebut kemudian di konversi ke bentuk data digital dan siap
diproses oleh mikrokontroler. Port C digunakan sebagai port pengaturan interface
LCD. Pada port D digunakan sebagai port masukan dari keypad.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Terdapat saklar input pada rangkaian, berfungsi untuk mengatur ulang
keadaan mikrokontroler.
3.2.3. Rangkaian Komparator
Komparator berfungsi sebagai pembanding antara output sensor jalur
dengan tegangan referensi, tegangan referensi yang digunakan adalah 3V. IC yang
digunakan adalah LM324. Ketika komparator menerima tegangan lebih dari 3V
ATmega8535, komparator akan mengirimkan memberikan tegangan 12V ke
MOC3041 dan ketika komparator menerima tegangan kurang dari 3V, keluaran
komparator akan menjadi 0V. Penentuan 3V sebagai tegangan pembanding diatur
melalui pembagi tegangan yang berada pada rangkaian komparator.
Gambar 3.17. menunjukkan rangkaian komparator pada perancangan.
Rangkaian komparator berfungsi membandingkan data dari mikrokontroler
berlogika high (5V) atau low (0V). Jika data dari keluaran mikrokontroler
berlogika high (5V) maka output komparator akan bernilai 12V dan LED
menyala. Namun, jika data dari keluaran mikrokontroler berlogika low (5V) maka
output komparator akan bernilai 0V dan LED mati.
Gambar 3.4. Rangkaian Komparator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Gambar 3.5. Rangkaian Pembagi Tegangan
Penentuan komponen resistor pada rangkaian komparator :
Diketahui :
𝑉𝑖𝑛 = 12𝑉
Komponen 𝑅2 ditentukan yaitu 1KΩ dan tegangan keluaran 𝑉𝑜 yang diinginkan
adalah 3V, maka nilai komponen 𝑅1 sebagai berikut :
𝑉𝑜𝑢𝑡 =
3𝑉 =
𝑅2
𝑉
𝑅1 + 𝑅2 𝑖𝑛
1𝐾Ω
12𝑉
𝑅1 + 1𝐾Ω
3
1𝐾Ω
=
12
𝑅1 + 1𝐾Ω
3
𝑥 𝑅1 + 1𝐾Ω = 1𝐾Ω
12
3
3
𝑅1 +
𝑥1𝐾Ω = 1𝐾Ω
12
12
3
𝑅 = 1𝐾Ω − 0,25𝐾Ω
12 1
0,75𝐾Ω
𝑅1 =
0,25
= 3𝐾Ω
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
3.2.4. Rangkaian LCD
LCD yang digunakan yaitu LCD LMB162 dengan lebar display 2 baris 16
kolom yang konfigurasinya dapat dilihat pada gambar 3.6. Pada perancangan
LCD digunakan dua buah potensiometer sebesar 10KΩ dengan fungsi untuk
mengatur contrast dan backlight dari LCD.
Gambar 3.6. Rangkaian LCD
3.2.5. Keypad
Antarmuka
antara
mikrokontroler
ATmega8535
dengan
keypad
ditunjukkan pada gambar 3.7. Keypad dihubungkan dengan PortD 0….PortD 7
pada mikrokontroler ATmega8535. Mikrokontroler akan menerjemahkan keluaran
keypad seperti pada tabel 3.1.
Gambar 3.7. Keypad
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Tabel 3.1. Keluaran Keypad yang Diterjemahkan Oleh Mikrokontroler.
S4
S5
S6
S7
S0
1
4
7
Enter
S1
2
5
8
0
S2
3
6
9
Clear/Stop
3.2.6. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya yang digunakan menghasilkan tegangan catu sebesar
5Volt dan 12Volt. Rangkaian catu daya memperoleh catu atau sumber tegangan
dari jala-jala listrik PLN. Tegangan AC 220 volt harus diturunkan terlebih dahulu
melalui trafo 1 A, penurunan tegangan menjadi sekitar 12VAC dan 18VAC.
Tegangan AC tersebut kemudian diserahkan oleh dioda bridge, sehingga
menghasilkan gelombang penuh.
Gambar 3.8. Rangkaian Catu Daya 5Volt dan 12 Volt
Pengatur tegangan yaitu IC LM7805 digunakan untuk menghasilkan
tegangan arus searah keluaran sebesar 5Volt. Sedangkan pengatur tegangan yaitu
IC LM7812 digunakan unuk menghasilkan tegangan arus keluaran sebesar
12Volt. Rangkaian catu daya 5Volt dan 12Volt dapat dilihat pada gambar 3.8.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Perhitungan nilai kapasitor 𝐶1 pada penyearah 5 Volt dapat dilakukan melalui
persamaan 2.5 dengan nilai tegangan output trafo diketahui sebesar 12VAC (VM),
arus maksimal yang diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC
regulator sebesar 7 VDC (VMIN), sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C1
sebagai berikut :
VM = 12 2 − 1,4 = 15,57 V
Vr(PP ) = VM − VMIN = 15,57 − 7 = 8,57 V
Vr(rms ) =
IDC
4∗f∗C1 ∗ 3
=
Vr(P)
3
=
Vr(rms ) =
C1 =
C1 =
Vr(PP)
2 3
= 8,57 = 2,474V
2 3
IDC
4 fC1 3
IDC
4Vr(rms ) f 3
1
4x2,474x50 3
C1 = 1,167x10−3
C1 = 1167 µF
Pada perhitungan nilai minimal C1 yang didapat, C1 sebesar 1167 µ𝐹. Nilai
tersebut tidak terdapat di pasaran, sehingga digunakan nilai kapasitor C1 sebesar
2200µF. Hal tersebut dikarenakan nilai C1 sebesar 2200 µF mendekati nilai
perhitungan dan terdapat di pasaran. Kapasitor C1 sebesar 2200µF digunakan
untuk memperkecil ripple. Jika nilai C1 sebesar 2200µF, maka diperoleh nilai
ripple sebesar 1,312V. Penentuan nilai kapasitor C2 sebesar 100nF disesuaikan
berdasarkan datasheet IC regulator LM7805.
Perhitungan nilai kapasitor untuk penyearah 12VDC, dilakukan seperti
persamaan 2.5 dengan nilai tegangan output trafo diketahui sebesar 18VAC (VM),
arus maksimal yang diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC
regulator sebesar 14,5VDC (VMIN), sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C3
sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
VM = (18 2) − 1,4 = 24,05V
Vr (PP) = 𝑉𝑀 − 𝑉 𝑀𝐼𝑁 = 24,05 − 14,5 = 9,55V
Vr (rms) =
𝐼𝐷𝐶
4∗𝑓∗𝐶1 ∗ 3
=
𝑉 𝑟(𝑃 )
3
Vr (rms) =
2,756 =
𝑉 𝑟(𝑃𝑃 )
=
2 3
=
9,55
2 3
= 2,756V
𝐼𝐷𝐶
4∗𝑓∗𝐶3 ∗ 3
1
4∗50∗𝐶3 ∗ 3
2,756 =
1
346,41∗𝐶3
346,41 ∗ 𝐶3 ∗ 2,756 = 1
954,70 ∗ 𝐶3 = 1
𝐶3 =
1
954,70
= 1,047𝑥10−3 𝐹
𝐶3 = 1047µ𝐹
Pada perhitungan nilai minimal C3 diperoleh sebesar 1047µF, nilai
tersebut tidak terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C3 sebesar
2200µF yang mendekati nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai
C3 sebesar 2200µF akan berdampak memperkecil ripple. Jika menggunakan C3
sebesar 2200µF, maka diperoleh nilai ripple sebesar 1,312V. Penentuan nilai
kapasitor C4 yang digunakan adalah 100nF disesuaikan berdasarkan datasheet IC
regulator LM7812T.
3.2.7. Rangkaian SSR
Rangkaian SSR digunakan sebagai pemutus antara sumber tegangan tiga
phasa dengan motor listrik. Pemasangannya dapat dilihat pada gambar 3.9.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
R1
FASA
360 ohm
R4
39 ohm
6
R3
1
Port B 0
U1
MOC3041
2
1k ohm
Q1
BT138
4
ATmega 8535
R2
330 ohm
NETRAL
C1
0.01 uF
BEBAN
Gambar 3.9. Rangkaian SSR
Sumber tegangan akan terputus jika suhu terukur pada isolator motor sama dengan
suhu referensi yang masukkan melalui keypad. SSR dipasang pada setiap phasa,
sesuai datasheet arus pemicu pada rangkaian di atas kurang dari 15mA. Arus yang
dapat diberikan oleh chip ATMega8535 berdasarkan datasheet adalah sebesar
20mA pada Vcc = 5V dan 10mA pada Vcc = 3V. Di sisi lain, arus pada motor 3
phasa sebesar 3A, sedangkan sesuai datasheet BT138 arus yang mampu dialirkan
oleh triac pada rangkaian ini maksimal sebesar 12 A.
3.3. Perancangan Perangkat Lunak
Alur program ditunjukan pada gambar 3.10. Pada saat sistem telah
dimulai mikrokontroler akan menginisialisasi port-port yang digunakan.
Kemudian suhu referensi dimasukan oleh user melalui keypad sebagai set point.
Clear berfungsi untuk menghapus input suhu jika user salah memasukkan angka.
Ketika suhu sudah dimasukkan melalui keypad, maka langkah selanjutnya untuk
meneruskan proses dapat dilakukan dengan menekan tombol enter. Setelah
tombol enter ditekan, maka proses selanjutnya yaitu sensor 1, 2 dan 3 secara
bergantian akan membaca keadaan suhu sekitar. Terdapat tunda pada proses
pendekteksian antara masing-masing sensor. Jika suhu terdeteksi sama dengan
suhu set point, maka pemutus akan bekerja dan proses kerja sistem akan berhenti.
Sistem ini dapat bekerja kembali dengan cara menekan tombol ON.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Mulai
Inisialisasi Port
Input suhu = keypad
(Set point)
Ya
Input keypad =
clear
Tidak
Tidak
Input
keypad =
enter
Ya
Tidak
30<=suhu<=80
Ya
Baca sensor 1
Sensor 1
= setpoint
Tidak
Baca sensor 2
Sensor 2
= setpoint
Tidak
Baca sensor 3
Ya
Ya
Sensor 3
= setpoint
Ya
pemutus
Ya
Input
keypad =
ON
Tidak
Selesai
Gambar 3.10. Alur Program
Tidak
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Hasil Implementasi Alat
4.1.1. Hasil Konstruksi Alat
Hasil akhir perancangan pengaman pada motor listrik dengan sensor suhu
IC LM35 ditunjukkan pada gambar 4.1. Dalam konstruksi alat ini, peletakan LCD,
keypad, dan pemasangan rangkaian elektronis diperlihatkan pada gambar 4.1.(a).
Konektor yang digunakan pada perancangan ini berjumlah 7 buah. Pada
perancangan tugas akhir ini, konektor kabel R, S, T dan ground yang digunakan
diperlihatkan pada gambar 4.1.(b). Pada gambar 4.1.(c) menunjukkan alat tampak
dari samping.
(a) Tampak Atas
(b) Tampak Depan
(c) Tampak Samping
Gambar 4.1. Konstruksi Alat
34
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
4.1.2. Spesifikasi Motor
Gambar 4.2. Motor
Spesifikasi dari motor 3 phasa yang dijadikan penelitian adalah :
Merk
: Tatung CO.
Frekuensi
: 60Hz
Daya
: 2HP. 1,5 KW
Model
: FBFC
Pole
:4
Kecepatan
: 1335 rpm
Tegangan
: 220/380 Vac
Kelas isolasi : F
Arus
: 6,05/8,5 A
4.1.3. Pemasangan Sensor
Peletakkan sensor LM35 pada motor listrik ditunjukkan pada gambar
4.3.(a). Tiga sensor yang digunakan, dipasang mengarah pada kumparan yang
terdapat pada stator. Kumparan stator diperlihatkan pada gambar 4.3.(b)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
(a) Rotor
(b) Stator
Gambar 4.3. Pemasangan Sensor
Pemasangan sensor diletakkan di sisi kiri motor yang diperlihatkan pada
gambar 4.2. Hal ini dikarenakan pada sisi kanan motor terdapat kipas, sehingga
suhu pada sisi kiri motor menjadi lebih panas. Hasil pemasangan sensor LM35
ditunjukkan pada gambar 4.3.(a). Ketiga sensor yang digunakan pada alat ini,
masing-masing sensornya diletakkan mendekati phasa.
4.2.
Pengujian Keberhasilan
Pengujian untuk mengukur tingkat keberhasilan dilakukan dengan 3 jenis
percobaan, yaitu: pengujian daya tahan alat tanpa beban selama 240 menit,
pengujian daya tahan alat berbeban selama 240 menit, dan pengujian pengaman
alat dengan suhu bervariasi.
4.2.1. Pengujian Tanpa Beban
Pengujian tanpa beban dilakukan dengan cara menekan batas suhu
tertinggi dalam program yaitu 80 °C. Pada pengujian tanpa beban, alat dijalankan
dalam waktu 240 menit. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 4.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tanpa Beban
Waktu Vo LM35
(menit) (mV)
1
2
3
0.0167 267 266 264
0.5
268 270 268
1
276 275 275
5
309 307 311
10
345 343 348
15
373 370 377
20
395 392 399
30
423 421 429
40
443 443 449
50
453 450 460
60
456 453 464
70
457 454 464
80
461 458 468
90
462 458 469
100
461 458 468
110
462 459 470
120
465 462 473
130
467 466 475
140
469 467 477
150
470 468 478
160
470 468 478
170
472 469 480
180
473 470 481
190
474 471 482
200
472 470 482
210
473 470 482
220
473 471 482
230
472 469 480
240
471 468 479
Rata-rata selisih suhu
Tampilan
Sensor di LCD
(°C)
1
2
3
26.5 26.4 26.4
26.4 26.8 26.4
27.4 27.1 27.4
30.3 30.3 30.8
34.2 33.7 34.2
36.7 36.7 37.1
39.1 39.6 39.6
42.5 42.5 43
44
44
44.5
45
45
45.9
45.9 45.9 46.4
45.9 45.9 46.4
46.4 46.4 46.9
46.4 46.4 47.4
46.4 46.4 47.4
46.4 46.4 47.4
46.9 46.9 47.4
46.9 46.9 47.9
46.9 46.9 47.9
46.9 46.9 48.4
46.9 46.9 48.4
47.4 47.4 48.4
47.4 47.4 48.4
47.4 47.4 48.4
47.4 47.4 48.4
47.4 47.4 48.4
47.4 47.4 48.4
47.4 47.4 48.4
47.4 47.4 47.9
Selisih Vout
Kec
dengan Tampilan
(rpm) (%)
T
S1
S2
S3
4 0.7 0.8
0.0
2 1457 1.5 0.7
1.5
2 1491 0.7 1.5
0.4
2 1498 1.9 1.3
1.0
2 1495 0.9 1.7
1.7
2 1499 1.6 0.8
1.6
2 1500 1.0 1.0
0.8
2 1499 0.5 1.0
0.2
2 1500 0.7 0.7
0.9
2 1501 0.7 0.0
0.2
2 1500 0.7 1.3
0.0
2 1500 0.4 1.1
0.0
2 1501 0.7 1.3
0.2
2 1500 0.4 1.3
1.1
2 1501 0.7 1.3
1.3
2 1496 0.4 1.1
0.9
2 1499 0.9 1.5
0.2
2 1495 0.4 0.6
0.8
2 1500 0.0 0.4
0.4
2 1500 0.2 0.2
1.3
2 1498 0.2 0.2
1.3
2 1499 0.4 1.1
0.8
2 1499 0.2 0.9
0.6
2 1499 0.0 0.6
0.4
2 1498 0.4 0.9
0.4
2 1498 0.2 0.9
0.4
2 1497 0.2 0.6
0.4
2 1501 0.4 1.1
0.8
2 1498 0.6 1.3
0.0
0.6 0.9
0.7
Arus (A)
R
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
S
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Dalam waktu 240 menit kenaikan suhu pada motor diperlihatkan pada
tabel 4.1. Pengambilan data suhu sensor yang ditampilkan di LCD dilakukan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
dengan cara mengambil suhu tertinggi yang muncul pada LCD. Perhitungan
selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data suhu yang ditampilkan
dilakukan dengan cara:
Selisih suhu =
((suhu LCD ∗ 10) − Vo LM35 )
Vo LM35
x 100%
Dalam data ke-240 selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data suhu yang
ditampilkan adalah:
=
((47,4 ∗ 10) − 471 )
471
x 100%
= 0,637 % pembulatan jadi 0,6%
Melalui perhitungan selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data
suhu yang ditampilkan, sensor 1 memiliki selisih sebesar 0,6% pada menit ke-240.
Rata-rata selisih antara suhu berdasarkan Vout dengan data suhu yang
ditampilkan, sensor 1 memiliki selisih 0,6%, sensor 2 sebesar 0,9%
dan 0,7%
pada sensor 3.
mV
Vo Sensor
600
500
400
sensor1
300
sensor2
200
sensor3
100
0
menit
Gambar 4.4. Grafik Vo Sensor Terhadap Waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
°C
Tampilan Suhu di LCD
60
50
40
30
sensor1
20
sensor2
sensor3
10
0
menit
Gambar 4.5. Grafik Suhu Yang Ditampilkan Pada LCD Terhadap Waktu
Berdasarkan gambar 4.4 grafik kenaikan suhu yang terukur pada masingmasing sensor menunjukkan hasil yang hampir sama. Dalam hal ini, grafik suhu
yang ditampilkan pada LCD diperlihatkan pada gambar 4.5. Pada pengujian yang
dilakukan selama 240 menit, suhu yang terukur oleh sensor mencapai 47,9 °C.
4.2.2. Pengujian Dengan Beban
Pengujian dengan beban dilakukan dengan cara menghubungkan poros
rotor pada sebuah altenator. Tegangan keluaran dari kumparan ini disimpan
menggunakan accu, kemudian tegangan dari accu disalurkan ke beban lampu
55W. Pengisian tegangan accu dilakukan selama 160 menit atau tegangan pada
accu mencapai 12V, kemudian beban lampu dinyalakan. Pengujian ini dilakukan
untuk mengetahui kinerja alat dalam mengamankan motor selama 240 menit.
Hasil pengujian diperlihatkan pada tabel 4.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Dengan Beban
Waktu Vo LM35
(menit) (mV)
1
2
3
0.0167 281 284 284
0.5
280 285 289
1
286 293 288
5
316 316 315
10
345 344 345
15
370 368 367
20
391 388 386
30
423 416 414
40
444 439 436
50
455 448 445
60
461 456 452
70
466 461 456
80
470 465 461
90
476 470 466
100
494 486 482
110
494 487 482
120
494 487 483
130
494 485 480
140
495 490 483
150
496 488 482
160
494 485 480
170
510 501 494
180
509 502 496
190
506 499 494
200
507 502 495
210
515 506 500
220
528 518 513
230
554 542 539
240
567 554 546
Rata - rata selisih suhu
Tampilan
Sensor di LCD
(°C)
1
2
3
28.3 28.8 28.8
28.3 28.8 29.3
28.8 29.3 29.3
31.8 31.8 31.8
34.7 34.7 34.7
37.1 37.1 36.7
39.1 38.6 38.6
42.5 42.0 42.0
44.5 44.0 44.0
45.9 45.0 45.0
46.4 45.9 45.5
46.9 45.9 45.9
47.4 46.4 46.4
47.9 46.9 46.9
49.9 48.4 48.4
49.9 48.4 48.4
49.9 48.4 48.4
49.9 48.4 48.4
49.9 48.9 48.4
49.9 48.4 48.4
49.4 48.4 48.4
51.3 50.2 49.9
51.3 50.3 49.9
50.8 49.9 49.4
50.8 50.3 49.9
51.8 50.3 50.3
53.3 51.8 51.3
55.7 54.3 53.8
56.7 55.2 54.7
Selisih Vout
Arus (A) Kec
dengan Tampilan
(rpm) (%)
R S T
S1
S2
S3
4 4 4 0.7
1.4 1.4
2 2 2 1457 1.1
1.1 1.4
2 2 2 1491 0.7
0.0 1.7
2 2 2 1501 0.6
0.6 1.0
2 2 2 1498 0.6
0.9 0.6
2 2 2 1496 0.3
0.8 0.0
2 2 2 1500 0.0
0.5 0.0
2 2 2 1499 0.5
1.0 1.4
2 2 2 1500 0.2
0.2 0.9
2 2 2 1501 0.9
0.4 1.1
2 2 2 1498 0.7
0.7 0.7
2 2 2 1500 0.6
0.4 0.7
2 2 2 1501 0.9
0.2 0.7
2 2 2 1500 0.6
0.2 0.6
2 2 2 1501 1.0
0.4 0.4
2 2 2 1496 1.0
0.6 0.4
2 2 2 1499 1.0
0.6 0.2
2 2 2 1495 1.0
0.2 0.8
2 2 2 1500 0.8
0.2 0.2
2 2 2 1500 0.6
0.8 0.4
2 2 2 1498 0.0
0.2 0.8
2 2 2 1502 0.6
0.2 1.0
2 2 2 1499 0.8
0.2 0.6
2 2 2 1499 0.4
0.0 0.0
2 2 2 1498 0.2
0.2 0.8
2 2 2 1499 0.6
0.6 0.6
2 2 2 1497 0.9
0.0 0.0
2 2 2 1501 0.5
0.2 0.2
2 2 2 1500 0.0
0.4 0.2
0.6
0.5
0.7
Selama melakukan pengisian accu atau selama 160 menit, suhu motor
terukur sebesar 49,4°C. Setelah beban dinyalakan, pada menit ke-240 suhu yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
terukur mengalami kenaikan hingga mencapai 56,7°C. Rata-rata error ADC pada
masing-masing sensor adalah sensor 1 sebesar 0,6% , sensor 2 sebesar 0.5% dan
sensor 3 sebesar 0.7%.
mV
Vo Sensor
600
500
400
Vo Sensor 1
300
Vo Sensor 2
200
Vo Sensor 3
100
0
menit
Gambar 4.6. Grafik Vo Sensor Terhadap Waktu
°C
Tampilan Suhu di LCD
60
50
40
sensor1
30
sensor2
20
sensor3
10
0
menit
Gambar 4.7. Grafik Suhu Yang Ditampilkan Pada LCD Terhadap Waktu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Pada pengujian yang dilakukan dengan beban, dapat terlihat bahwa
kenaikan suhu yang terukur pada masing-masing sensor menunjukkan hasil yang
hampir sama. Dalam hal ini grafik Vo sensor diperlihatkan pada gambar 4.6,
sedangkan grafik suhu yang ditampilkan pada LCD diperlihatkan pada gambar
4.7. Pada pengukuran suhu motor yang dilakukan selama 240 menit, suhu yang
terdapat pada motor mencapai 56,7°C.
4.2.3. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 30°C
Pengujian pada suhu 30°C dilakukan dengan cara memasukkan angka 30
melalui keypad, setelah itu menekan tombol enter. Saat suhu pada motor terukur
lebih dari 30°C, maka motor akan mati. Hambatan lilitan kumparan motor tiap
phasanya diukur sebelum dan sesudah motor dihidupkan mengunakan Ohmmeter.
Hasil pengukuran hambatan lilitan kumparan motor digunakan untuk menghitung
kenaikan suhu pada lilitan motor, sehingga error pengukuran alat dapat diketahui.
Dalam hal ini, pengujian dilakukan sebanyak 5 kali dan hasilnya diperlihatkan
pada tabel 4.3.
Tabel 4.3. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 30°C
Start
Pengujian Tampilan
keSuhu (°C)
1
2
1
24.9 24.4
2
26.4 26.9
3
28.3 28.8
4
27.9 28.8
5
23.9 24.4
3
24.0
27.4
29.3
28.8
24.9
Stop
Tampilan
Suhu (°C)
1
2
29.3 30.3
29.3 30.3
29.3 30.3
29.3 30.3
29.0 30.1
Hambatan
(Ω)
3
29.8
29.8
30.3
29.8
29.6
Awal Akhir
4.2
4.2
4.3
4.3
4.2
4.3
4.3
4.4
4.4
4.3
Berdasarkan Tabel 4.3 pada pengujian yang pertama, suhu terukur pada
saat kondisi motor start sebesar 24,4°C sedangkan suhu pada saat kondisi stop
terukur sebesar 30.3°C. Hambatan sebelum dan sesudah
motor dihidupkan
terdapat pada tabel 4.3. Saat motor mati hambatan pada lilitan kumparan motor
mengalami kenaikan, sehingga kenaikan suhu pada motor dapat dihitung
menggunakan persamaan 2.2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Dengan menggunakan persamaan 2.2 kenaikan suhu pada percobaan ke-1
sebesar:
𝑅𝐶
1 + 𝛼(𝑡1)
=
𝑅𝐻
1 + 𝛼(𝑡2)
4.2
1 + 0.00428(24.4)
=
4.3
1 + 0.00428(𝑡2)
4.2
(1 + 0.00428(𝑡2)) = 1 + 0.00428(24.4)
4.3
4.2
4.2
0.00428𝑡2 = (1 + 0.00428 24.4 ) −
4.3
4.3
4.2
(1 + 0.00428 24.4 ) − 4.3
𝑡2 =
4.2
4.3 0.00428
𝑡2 = 30.5°C
Hasil perhitungan ditunjukkan pada tabel 4.4.
Tabel 4.4. Tabel Kenaikan Suhu Pada Pengujian Pengaturan Suhu 30°C
Suhu Yang
Ditampilkan(°C)
keStart
Stop
1
24.4
30.3
2
26.9
30.3
3
28.8
30.3
4
28.8
30.3
5
24.4
30.1
Rata-rata Error
Pengujian
Perhitungan
Kenaikan
Suhu (°C)
30.5
33.1
34.9
34.9
30.5
Error
(%)
0.8
8.5
13.2
13.2
1.5
7.4
Perhitungan error kenaikan suhu dilakukan dengan cara membandingkan
hasil pengukuran suhu pada saat motor mati (stop) dengan kenaikan suhu melalui
perhitungan persamaan 2.2. Error pada pengujian pertama adalah:
(suhu 𝑠𝑡𝑜𝑝 − kenaikan suhu)
x 100%
kenaikan suhu
(30.5 − 30.3 )
=
x 100%
30.5
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 kenaikan suhu =
= 0.8%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Berdasarkan tabel 4.4 error terbesar terjadi pada pengujian ke-5, yaitu
sebesar 13.2%. Error terjadi karena sensor tidak menempel pada lilitan kumparan
motor, sehingga menyebabkan terdapat selisih atau perbedaan antara pengukuran
dengan perhitungan suhu yang terdapat pada lilitan kumparan motor. Rata-rata
persentase error dalam 5 kali pengujian sebesar 7,4%. Jadi, rata- rata persentase
keberhasilan alat pada pengujian suhu 30°C sebesar 100% - 7,4% = 92,6%.
4.2.4. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 35°C
Pengujian pada suhu 35°C dilakukan dengan cara memasukkan angka 35
melalui keypad, setelah itu menekan tombol enter. Saat suhu pada motor terukur
lebih dari 35°C, maka motor akan mati. Hambatan lilitan kumparan motor tiap
phasanya diukur sebelum dan sesudah motor dihidupkan. Pengukuran hambatan
diukur menggunakan Ohmmeter. Hasil pengukuran hambatan digunakan untuk
menghitung suhu yang terdapat pada lilitan kumparan motor. Pengujian ini
dilakukan sebanyak 5 kali dan hasil pengujian diperlihatkan pada tabel 4.5.
Tabel 4.5. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 35°C
Start
Pengujian Tampilan
keSuhu (°C)
1
2
1
28.8 29.3
2
30.3 30.8
3
23.9 24.4
4
27.3 28.0
5
27.9 28.8
3
29.3
30.8
24.9
28.2
28.8
Stop
Tampilan
Suhu (°C)
1
2
33.7 35.2
33.4 35.2
34.2 35.2
34.5 33.0
34.4 33.5
Hambatan
(Ω)
3
34.7
34.7
34.2
34.7
34.7
Awal Akhir
4.3
4.3
4.1
4.2
4.3
4.4
4.4
4.4
4.4
4.4
Berdasarkan Tabel 4.5. pada pengujian pertama suhu terukur saat motor
dihidupkan sebesar 29.3°C, motor mati atau berhenti (stop) saat suhu terukur
sebesar 35,2°C. Hambatan sebelum dan sesudah motor dihidupkan pada masingmasing pengujian diperlihatkan pada tabel 4.5. Setelah motor mati, hambatan
motor pada masing-masing pengujian menjadi naik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Dengan menggunakan persamaan 2.2 kenaikan suhu pada percobaan ke-1
sebesar:
𝑅𝐶
1 + 𝛼(𝑡1)
=
𝑅𝐻
1 + 𝛼(𝑡2)
4.3
1 + 0.00428(29.3)
=
4.4
1 + 0.00428(𝑡2)
4.3
(1 + 0.00428(𝑡2)) = 1 + 0.00428(29.3)
4.4
4.3
4.3
0.00428𝑡2 = (1 + 0.00428 29.3 ) −
4.4
4.4
4.3
(1 + 0.00428 29.3 ) − 4.4
𝑡2 =
4.3
4.4 0.00428
𝑡2 = 35.4°C
Hasil perhitungan kenaikan suhu diperlihatkan pada tabel 4.6.
Tabel 4.6. Tabel Kenaikan Suhu Pada Pengujian Pengaturan Suhu 35°C
Pengujian Suhu
keStart
1
29.3
2
30.8
3
24.4
4
28.0
5
28.8
Rata-rata Error
Stop
35.2
35.2
35.2
33.0
33.5
Perhitungan
Kenaikan
Suhu (°C)
35.4
36.9
43.3
40.5
34.9
Error
(%)
0.6
4.7
18.7
18.4
4.0
9.3
Perhitungan error kenaikan suhu dilakukan dengan cara membandingkan
hasil pengukuran suhu pada saat motor mati (stop) dengan kenaikan suhu melalui
perhitungan persamaan 2.2. Error pada pengujian pertama adalah:
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 kenaikan suhu =
=
(suhu 𝑠𝑡𝑜𝑝 − kenaikan suhu)
x 100%
kenaikan suhu
(35.2 − 35.4 )
x 100%
35.4
= 0.6%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Berdasarkan tabel 4.6 error terbesar terjadi pada pengujian ke-3, yaitu
sebesar 18.7%. Error terjadi karena sensor tidak menempel pada lilitan kumparan
motor, sehingga menyebabkan terdapat selisih atau perbedaan antara pengukuran
dengan perhitungan suhu yang terdapat pada lilitan kumparan motor. Rata-rata
persentase error dalam 5 kali pengujian sebesar 9.3%. Jadi, rata- rata persentase
keberhasilan alat pada pengujian suhu 35°C sebesar 100% - 9.3% = 90.7%.
4.2.5. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 40°C
Pengujian pada suhu 40°C dilakukan dengan cara memasukkan angka 40
melalui keypad, setelah itu menekan tombol enter. Saat suhu pada motor terukur
mencapai lebih dari 40°C, maka motor akan mati. Hambatan lilitan kumparan
motor tiap phasanya diukur sebelum dan sesudah motor dihidupkan. Hambatan
diukur mengunakan Ohmmeter. Hasil pengukuran hambatan digunakan untuk
menghitung suhu yang terdapat pada lilitan kumparan motor. Pengujian ini
dilakukan sebanyak 5 kali dan hasil pegujian diperlihatkan pada tabel 4.7.
Tabel 4.7. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 40°C
Start
Pengujian Tampilan
keSuhu (°C)
1
2
1
31.8 32.7
2
23.9 24.4
3
31.8 32.7
4
26.6 27.2
5
27.8 28.6
3
32.7
24.9
32.7
27.4
28.9
Stop
Tampilan
Suhu (°C)
1
2
38.1 40.1
38.2 40.1
38.6 40.1
38.1 40.3
38.6 40.3
Hambatan
(Ω)
3
38.6
38.6
39.1
39.2
39.6
Awal Akhir
4.4
4.2
4.3
4.2
4.3
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
Berdasarkan Tabel 4.7. pada pengujian pertama suhu terukur saat motor
dihidupkan sebesar 32.7°C, motor mati pada saat suhu terukur sebesar 40.1°C.
Hambatan sebelum dan sesudah motor dihidupkan pada pengujian sebanyak 5 kali
ditunjukan pada tabel 4.7. Setelah motor mati, hambatan motor pada masingmasing pengujian mengalami kenaikan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Dengan menggunakan persamaan 2.2 kenaikan suhu pada percobaan
pertama sebesar:
𝑅𝐶
1 + 𝛼(𝑡1)
=
𝑅𝐻
1 + 𝛼(𝑡2)
4.4
1 + 0.00428(32.7)
=
4.5
1 + 0.00428(𝑡2)
4.4
(1 + 0.00428(𝑡2)) = 1 + 0.00428(32.7)
4.5
4.4
4.4
0.00428𝑡2 = (1 + 0.00428(32.7)) −
4.5
4.5
4.4
(1 + 0.00428(32.7)) −
4.5
𝑡2 =
4.4
0.00428
4.5
𝑡2 = 38.8 °C
Hasil perhitungan kenaikan suhu diperlihatkan pada tabel 4.8.
Tabel 4.8. Tabel Kenaikan Suhu Pada Pengujian Pengaturan Suhu 40°C
Pengujian
Suhu
keStart
1
32.7
2
24.4
3
32.7
4
27.2
5
28.6
Rata-rata Error
Stop
40.1
40.1
40.1
40.3
40.3
Perhitungan
Kenaikan
Suhu (°C)
38.8
42.8
45.1
45.8
40.8
Error
(%)
3.5
6.4
11.1
12.1
1.2
6.8
Perhitungan error kenaikan suhu dilakukan dengan cara membandingkan
hasil pengukuran suhu pada saat motor mati (stop) dengan kenaikan suhu melalui
perhitungan persamaan 2.2. Error pada pengujian kedua adalah:
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 kenaikan suhu =
=
(suhu 𝑠𝑡𝑜𝑝 − kenaikan suhu)
x 100%
kenaikan suhu
(42.8 − 40.1 )
x 100%
42.8
= 6.4%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Berdasarkan tabel 4.8 error terbesar terjadi pada pengujian ke-4, yaitu
sebesar 12.1%. Error terjadi karena sensor tidak menempel pada lilitan kumparan
motor, sehingga menyebabkan terdapat selisih atau perbedaan antara pengukuran
dengan perhitungan suhu yang terdapat pada lilitan kumparan motor. Pada
pengujian sebanyak 5 kali, rata-rata persentase error pengujian sebesar 3.5%.
Jadi, rata-rata persentase keberhasilan alat pada pengujian suhu 40°C sebesar
100% - 6.8% = 93.2%.
4.2.6. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 45°C
Pengujian pada suhu 45°C dilakukan dengan cara memasukkan angka 45
melalui keypad, setelah itu menekan tombol enter. Saat suhu pada motor terukur
mencapai lebih dari 45°C, maka motor akan mati. Hambatan lilitan kumparan
motor tiap phasanya diukur sebelum dan sesudah motor dihidupkan. Hambatan
diukur mengunakan Ohmmeter. Hasil pengukuran hambatan digunakan untuk
menghitung suhu yang terdapat pada lilitan kumparan motor. Pengujian ini
dilakukan sebanyak 5 kali dan hasil pegujian diperlihatkan pada tabel 4.9.
Tabel 4.9. Pengujian Pada Pengaturan Suhu 45°C
Start
Pengujian Tampilan
keSuhu (°C)
1
2
1
29.0 24.4
2
31.8 32.7
3
27.8 28.6
4
26.5 27.2
5
38.6 40.3
3
24.9
32.7
28.9
27.4
39.6
Stop
Tampilan
Suhu (°C)
1
2
43.0 45.3
43.0 45.1
43.1 45.0
43.0 45.1
43.6 45.3
Hambatan
(Ω)
3
44.0
43.5
44.0
43.9
44.1
Awal Akhir
4.2
4.3
4.3
4.2
4.5
4.6
4.6
4.6
4.6
4.6
Berdasarkan Tabel 4.9. pada pengujian pertama suhu terukur saat motor
dihidupkan sebesar 24,4°C, motor mati pada saat suhu terukur sebesar 45,3°C.
Hambatan lilitan kumparan motor sebelum dan sesudah motor dihidupkan pada
masing-masing pengujian diperlihatkan pada tabel 4.9. Setelah motor mati,
hambatan lilitan motor pada masing-masing pengujian mengalami perubahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Perubahan suhu pada lilitan motor dapat dihitung menggunakan
persamaan 2.2. kenaikan suhu pada percobaan pertama sebesar:
𝑅𝐶
1 + 𝛼(𝑡1)
=
𝑅𝐻
1 + 𝛼(𝑡2)
4.2
1 + 0.00428(24.4)
=
4.6
1 + 0.00428(𝑡2)
4.2
(1 + 0.00428(𝑡2)) = 1 + 0.00428(24.4)
4.6
4.2
4.2
0.00428𝑡2 = (1 + 0.00428(24.4)) −
4.6
4.6
4.2
(1 + 0.00428(24.4)) − 4.6
𝑡2 =
4.2
4.6 0.00428
𝑡2 = 49 °C
Hasil perhitungan kenaikan suhu diperlihatkan pada tabel 4.10.
Tabel 4.10. Tabel Kenaikan Suhu Pengujian Pengaturan Suhu 45°C
Pengujian Suhu
keStart
1
24.4
2
32.7
3
28.6
4
27.2
5
40.3
Rata-rata Error
Stop
45.3
45.1
45.0
45.1
45.3
Perhitungan
Kenaikan
Suhu (°C)
49.0
51.3
46.9
52.0
46.4
Error
(%)
7.5
12.1
4.0
13.3
2.3
7.9
Perhitungan error kenaikan suhu dilakukan dengan cara membandingkan
hasil pengukuran suhu pada saat motor mati (stop) dengan kenaikan suhu melalui
perhitungan persamaan 2.2. Error pada pengujian pertama adalah:
𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 kenaikan suhu =
=
(suhu 𝑠𝑡𝑜𝑝 − kenaikan suhu)
x 100%
kenaikan suhu
(49 − 45.3 )
x 100%
45.3
= 7,5%
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Berdasarkan tabel 4.10 error terbesar terjadi pada pengujian ke-4, yaitu
sebesar 13,3%. Error terjadi karena sensor tidak menempel pada lilitan kumparan
motor, sehingga menyebabkan terdapat selisih atau perbedaan antara pengukuran
dengan perhitungan suhu yang terdapat pada lilitan kumparan motor. Rata-rata
persentase error pengujian sebesar 7,9%. Jadi, rata-rata persentase keberhasilan
alat pada pengujian suhu 45°C sebesar 100% - 7,9% = 92,1%.
4.3.
Analisa Hasil Pengujian
Persentase keberhasilan alat dalam memutus sumber tegangan motor saat
suhu melebihi suhu pengaturan, secara keseluruhan ditunjukkan pada Tabel 4.11.
Berdasarkan Tabel 4.11 kondisi alat dalam memutus sumber tegangan yang
memiliki persentase keberhasilan paling besar adalah pada pengujian suhu 35°C.
Jika user memasukkan angka 35 melalui keypad sebagai pengaturan batas suhu
maksimal dan suhu terukur melebihi suhu pengaturan maka motor akan mati.
Tabel 4.11. Persentase Keberhasilan Pengujian Untuk Tiap Pengaturan Suhu
Pengujian
Pada Suhu
(°C)
30
35
40
45
Persentase
Keberhasilan
(%)
92.6
90.7
93.2
92.1
Perhitungan persentase rata-rata keberhasilan alat :
Persentase rata-rata =
(92,6+90,7+93,2+92,1)
4
= 92,1%
Berdasarkan tabel persentase keberhasilan alat, diperoleh persentase ratarata keberhasilan yaitu 92.1%. Nilai persentase rata-rata 92.1% menunjukkan
bahwa alat pengaman motor listrik suhu lebih dapat bekerja dengan baik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
4.4.
Pengujian Rangkaian Catu Daya
Pengujian ini meliputi pengukuran tegangan keluaran catu daya 5V dan
12V. Tujuan dari pengamatan ini untuk mengetahui tegangan keluaran dari catu
daya sudah sesuai dengan perancangan atau belum. Hasil pengujian catu daya
ditunjukan pada tabel 4.12.
Tabel 4.12. Tegangan Keluaran Catu Daya
Perancangan
5 Volt
12 Volt
Vout
Catu Daya
5 Volt
12 Volt
Rangkaian catu daya menghasilkan tegangan keluaran yang sesuai dengan
perancangan, hal ini diperlihatkan pada tabel 4.12.
4.5.
Pengujian Sensor LM35
Pengujian ini meliputi pengukuran tegangan output sensor LM35. Tujuan
dari pengamatan ini untuk mengetahui karakteristik sensor LM35. Pengujian
dilakukan dengan cara mengukur tegangan output pada sensor LM35 dan
membandingkannya dengan alat pengukur suhu yang sudah ada. Panas yang
digunakan dalam pengujian sensor adalah panas yang dihasilkan oleh lampu 5W.
Cara pengukurannya diperlihatkan pada gambar 4.8. Tabel 4.13 menunjukkan
hasil pengukuran Vo sensor dan pengukuran dengan thermometer.
thermometer
thermometer
Vo Sensor LM35
Sensor LM35
Gambar 4.8. Pengujian Sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Tabel 4.13. Pengukuran Tegangan Output Sensor LM35
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Suhu (°C)
Thermometer
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Vo (mV)
Sensor 1
239
254
269
281
290
306
316
325
333
340
355
362
371
383
394
398
Sensor 2
242
255
263
275
288
298
308
320
329
340
352
366
375
384
392
398
Sensor 3
245
256
268
278
287
300
310
319
327
340
353
364
376
383
395
399
Perhitungan suhu dapat dilakukan dengan cara:
suhu =
Vo sensor
10𝑚𝑉
Pada nomor enam, saat pengukuran thermometer sebesar 30°C, suhu perhitungan
suhu pada sensor ke-3 adalah:
=
300𝑚𝑉
10𝑚𝑉
= 30
Melalui perhitungan dapat diketahui pada waktu suhu terukur pada
thermometer sebesar 30°C, suhu pengukuran pada sensor 3 juga menunjukkan
30°C. Hasil perhitungan suhu diperlihatkan pada tabel 4.14.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Tabel 4.14. Hasil Perhitungan Suhu Sensor LM35
Suhu (°C)
Thermometer
1
25
2
26
3
27
4
28
5
29
6
30
7
31
8
32
9
33
10 34
11 35
12 36
13 37
14 38
15 39
16 40
Rata - rata error
No
Sensor Suhu
1
2
23.9 24.2
25.4 25.5
26.9 26.3
28.1 27.5
29
28.8
30.6 29.8
31.6 30.8
32.5 32
33.3 32.9
34
34
35.5 35.2
36.2 36.6
37.1 37.5
38.3 38.4
39.4 39.2
39.8 39.8
(°C)
3
24.5
25.6
26.8
27.8
28.7
30
31
31.9
32.7
34
35.3
36.4
37.6
38.3
39.5
39.9
error sensor (%)
1
2
3
4.4 3.2 2.0
2.3 1.9 1.5
0.4 2.6 0.7
0.4 1.8 0.7
0.0 0.7 1.0
2.0 0.7 0.0
1.9 0.6 0.0
1.6 0.0 0.3
0.9 0.3 0.9
0.0 0.0 0.0
1.4 0.6 0.9
0.6 1.7 1.1
0.3 1.4 1.6
0.8 1.1 0.8
1.0 0.5 1.3
0.5 0.5 0.3
1.2 1.1 0.8
Tabel 4.13 menunjukkan pengukuran suhu sensor LM35. Hasil dari
pengukuran menunjukkan bahwa hasil pengukuran sensor dan pengukuran
thermometer tidak memiliki selisih yang terlalu jauh untuk semua sensor. Dalam
pengujian ini, error sensor terhadap thermometer untuk sensor 1 sebesar 1,2;
untuk sensor 2 sebesar 1,1; dan untuk sensor 3 sebesar 0,8. Berdasarkan selisih
tersebut, error yang terjadi masih bisa ditoleransi. Sesuai dengan datasheet,
sensor LM35 tidak memerlukan kalibrasi.
4.6.
Pengujian Rangkaian SSR
Pengujian rangkaian SSR dilakukan dengan cara menguji kinerja
rangkaian dan mengukur output tegangan yang dihasilkan. Hasil pengukurannya
dapat dilihat pada tabel 4.14.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Tabel 4.14. Pengujian Rangkaian SSR
Pengukuran
(Vac)
218
VR
218
Vs
218
VT
VRS 380
VRT 380
VST 380
Spesifikasi
motor (Vac)
220
220
220
380
380
380
Selisih
(Vac)
2
2
2
0
0
0
Berdasarkan tabel 4.14. hasil pengukuran menunjukkan rangkaian SSR
dapat bekerja dengan baik. Selisih terbesar hasil pengukuran dan spesifikasi motor
adalah 2 Vac. Dalam kinerjanya, rangkaian SSR dapat menghubungkan dan
memutuskan sumber tegangan ke beban. Rangkaian snubber tidak dapat
digunakan pada motor 3 phasa. Ketika rangkaian snubber terpasang pada
rangkaian SSR motor menjadi terbebani dan kumparan motor menjadi panas,
sehingga pada pengoperasiannya alat tidak menggunakan rangkaian snubber.
4.7.
Pengujian Rangkaian Komparator
Pengujian rangkaian komparator dilakukan dengan mengukur output
komparator. Hasil pengukuran diperlihatkan pada tabel 4.15.
Tabel 4.15. Hasil Pengujian Rangkaian Komparator
Komparator
ke1
2
3
1
2
3
Vi
(Vdc)
0
0
0
5
5
5
Vo
(Vdc)
0
0
0
12
12
12
Arus
(mA)
0
0
0
10.2
10.2
10.2
Berdasarkan Tabel 4.15 rangakaian komporator dapat bekerja dengan baik.
Output rangkaian komparator bernilai 12V ketika tegangan masukkannya 5V.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
4.8.
Pembahasan Software
4.8.1. Program Utama
Program utama dan instruksi yang digunakan dapat dilihat pada gambar
4.9. Sebelumnya, program ini akan membaca masukkan data dari keypad. Ketika
user menekan tombol enter, program akan mengecek data yang dimasukkan
melalui keypad benar atau salah. Jika data yang dimasukkan sudah benar, PortB
pada mikrokontroler akan berlogika high. Namun, jika data yang dimasukkan oleh
user melalui keypad salah maka program akan kembali ke awal.
Gambar 4.9. Program Utama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Tampilan awal pada saat alat dinyalakan dapat terlihat pada gambar 4.10,
yaitu “SET: 0”. Ketika user memasukkan data dengan menekan angka 33 melalui
keypad maka data yang ditampilkan dalam LCD ditunjukkan pada gambar 4.11,
yaitu “SET: 33”
Gambar 4.10. Tampilan Awal
Gambar 4.11. Tampilan Saat Data Yang Dimasukkan Sebesar 33
Setelah user menekan tombol enter, maka LCD menampilkan data yang
ditunjukkan pada gambar 4.12. Dalam hal ini data yang dimasukkan melalui
keypad benar atau sesuai dengan pengaturan program yang telah dibuat, sehingga
LCD mulai menampilkan suhu yang dideteksi oleh sensor. Pada gambar 4.12 data
yang dideteksi oleh sensor 1 adalah 30,3°C, sensor 2 adalah 30,8°C, dan sensor 3
adalah 30,3°C.
Gambar 4.12. Tampilan Jika Data Masukkan Dari keypad Benar
Namun, jika data yang dimasukan melalui keypad sebesar 27 maka LCD
akan menampilkan data yang ditunjukkan pada gambar 4.13. Ketika user
menekan tombol enter maka LCD menampilkan data yang ditunjukkan pada
gambar 4.14. Hal ini dikarenakan data yang dimasukkan oleh user diluar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
jangkauan pengaturan program. Dalam hal ini batas jangkauan dalam pengaturan
program yaitu sebesar 30°C hingga 80°C
Gambar 4.13. Tampilan Saat Data Yang Dimasukkan Sebesar 27
Gambar 4.14. Tampilan Jika Data Masukkan Dari keypad Salah
Tabel 4.15. Perbandingan Program Utama Dengan Pengukuran
Pin Yang Digunakan
Pin
PinB.0
PinB.1
PinB.2
PinB.0
PinB.1
PinB.2
Kondisi
program
0
0
0
1
1
1
Hasil
pengukuran (V)
0
0
0
5
5
5
Berdasarkan Tabel 4.15. pengukuran dilakukan pada pinB.0, pinB.1 dan
pinB.2 yang dihubungkan ke rangakaian komparator. Jika user memasukkan data
dari keypad dengan benar, maka pinB.0, pinB.1 dan pinB.2 berlogika high.
4.8.2.
Program Keypad
Program keypad yang digunakan diperlihatkan pada gambar 4.15.
PinD.4, PinD.5, PinD.6 dan PinD.7 digunakan sebagai output mikrokontroler,
Sedangkan PinD.0, PinD.1, PinD.2 dan PinD.3 digunakan sebagai input
mikrokontroler. Jika ada penekanan tombol, maka akan terjadi perubahan kondisi
dari high menjadi low pada salah satu pin yang digunakan sebagai input
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
mikrokontroler. Program ini berfungsi untuk memasukkan data pengaturan batas
suhu yang ditentukan oleh user.
Gambar 4.15. Program Keypad
4.8.3. Program Pengaturan ADC
Program pengaturan ADC pada perancangan tugas akhir ini berfungsi
untuk mendeteksi suhu yang terdapat pada motor listrik. Jika tegangan pada
output sensor LM35 mengalami kenaikan 10mV, maka suhu pada motor listrik
mengalami kenaikan 1°C.
Gambar 4.16. menunjukkan program pengaturan ADC yang digunakan
dalam pembuatan tugas akhir ini. Tegangan analog keluaran sensor LM35 diubah
menjadi data digital, kemudian diubah menjadi data suhu melalui persamaan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
suhu =
kode digital x 500
1023
Ketika kode digital hasil pembacaan dari ADC sebesar 61, maka suhu yang akan
ditampilkan oleh LCD adalah:
suhu =
61 x 500
1023
= 29,8°𝐶
Gambar 4.16. Program Pengaturan ADC
4.8.4. Program Pemutus
Program pemutus ini berfungsi memutus tegangan sumber ke motor listrik
ketika suhu yang terukur melalui sensor melebihi batas suhu yang dimasukkan
user melalui keypad. Saat suhu yang terukur pada sensor masih di bawah suhu
yang terukur melalui sensor melebihi batas suhu yang dimasukkan user melalui
keypad, maka PortB berlogika high. Namun, jika suhu yang terukur melalui
sensor melebihi batas suhu yang dimasukkan user melalui keypad, PortB
berlogika low. Program pemutus diperlihatkan pada gambar 4.17.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Gambar 4.17. Program Pemutus
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan
Dari hasil percobaan dan pengujian sistem pengaman suhu lebih pada
motor 3 phasa dapat disimpulkan bahwa:
1. Pada pengujian daya tahan alat selama 240 menit, alat mampu bekerja
dengan baik.
2. Alat mampu mematikan motor ketika suhu pada lilitan kumparan motor
melebihi suhu yang diatur oleh user. Pengujian alat pengaman suhu lebih
memiliki tingkat keberhasilan sebesar 92,1 %
3. Sensor LM35 bekerja dengan persentasi error sebesar 1,2% pada sensor 1,
sensor 2 sebesar 1,1%, dan 0,8% pada sensor 3.
5.2.
Saran
Saran untuk pengembangan sistem pengaman suhu lebih pada motor 3
phasa adalah menggunakan jenis sensor suhu yang dapat ditempatkan menempel
pada lilitan kumparan motor, sehingga pengukuran suhu lebih mendekati.
61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Tua, M.S., Toni S., Suhardi, Wagiman. 2006. Penambahan Pengaman
Motor
Listrik
Dengan
Sensor
Suhu
IC
LM
135.
(http://www.batan.go.id/ptbn/php/pdf-publikasi/HP2006/36-SAUD.pdf,
diakses tanggal 11 September 2011)
[2]
Suyamto, Rukimin. 2006. Aplikasi Transduser Suhu Untuk Pengaman
Operasi
Motor
Pompa
Demineraliser
Reaktor
Kartini.
(http://elib.pdii.lipi.go.id/katalog/index.php/searchkatalog/byId/115329,
diakses tanggal 12 September 2012).
[3]
------, 1995, Data Sheet IC LM35, National Semiconductor.
[4]
http://elektronika-dasar.com/komponen/optoisolator-moc30/,
diakses tanggal 1 Juli 2012.
[5]
Winoto, Ardi,Mikrokontroler AVR ATmega8/32/16/8535, Bandung, 2008.
[6]
http://depokinstruments.com/2011/07/27/teori-keypad-matriks-4x4-dan-carapenggunaannya/, diakses tanggal 17 September 2011.
[7]
http://sharekan.wordpress.com/2010/04/24/mengakses-lcd-2x16-denganmicrocontroller-avr8535/, diakses tanggal 17 September2011.
[8]
D. Stanley, William, 1994, Operational Amplifier With Linear Integrated
Circuit, New York : Old Dominion University.
[9]
------, 2002, Data Sheet IC LM324, ON Semiconductor.
[10] Robert Boylestad, Louis Nashelsky, 1996, Electronic Devices and Circuit
Theory sixth edition, New Jersey : Prentice Hall.
62
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
LAMPIRAN
63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L1
Lampiran Program
/*****************************************************
#include <mega8535.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <lcd.h>
#include <delay.h>
// Alphanumeric LCD Module functions
#asm
.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC
#endasm
#define KEYPAD PORTD
#define PAD PIND
#define ADC_VREF_TYPE 0x40
// Declare your global variables here
unsigned int a,i,s,g,enter=0;
long int suhuM,z;
char angka[16];
char k[16];
int SUHU_ss,SUHU_sd,SUHU_st;
char temp[8];
float ss,sd,st;
// Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
{
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L2
delay_us(10);
// Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCW;
}
void jalan(void)
{
PORTD=0xFF; //Keypad 4x4
DDRD=0xF0; //76543210
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 750.000 kHz
// ADC Voltage Reference: AVCC pin
// ADC Auto Trigger Source: None
ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
ADCSRA=0x84;
while (1)
{
lcd_gotoxy(8,0);
lcd_putsf("suhu");
lcd_gotoxy(6,1);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L3
lcd_putsf("#");
lcd_gotoxy(11,1);
lcd_putsf("#");
lcd_gotoxy(12,0);
lcd_putchar(0xdf);//menampilkan karakter derajat
lcd_putsf("C");
SUHU_ss = read_adc(0); // rumus Vi x5 /1023
ss = (float)SUHU_ss*500/1023;//rumus untuk mengubah kedalam derajat
celcius
SUHU_sd = read_adc(1);
sd = (float)SUHU_sd*500/1023;//rumus untuk mengubah kedalam derajat
celcius
SUHU_st = read_adc(2);
st = (float)SUHU_st*500/1023;//rumus untuk mengubah kedalam derajat
celcius
ftoa(ss,1,temp);//float to array, mengubah tipedata float k tipe data array yg kan
ditampilkan di LCD
lcd_gotoxy(2,1);
lcd_puts(temp);
ftoa(sd,1,temp);//float to array, mengubah tipedata float k tipe data array yg kan
ditampilkan di LCD
lcd_gotoxy(7,1);
lcd_puts(temp);
ftoa(st,1,temp);//float to array, mengubah tipedata float k tipe data array yg kan
ditampilkan di LCD
lcd_gotoxy(12,1);
lcd_puts(temp);
delay_ms(500);
{
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L4
if(ss>=suhuM) // membandingkan sensor dgn suhu masukan
{
PORTB=0x00;
DDRB=0xFF;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_putsf("MOTOR MATI");
delay_ms(2000);
lcd_clear();
goto out;
}
if(sd>=suhuM)
{
PORTB=0x00;
DDRB=0xFF;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_putsf("MOTOR MATI");
delay_ms(2000);
lcd_clear();
goto out;
}
if(st>=suhuM)
{
PORTB=0x00;
DDRB=0xFF;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_putsf("MOTOR MATI");
delay_ms(2000);
lcd_clear();
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L5
goto out;
}
KEYPAD=0b10111111; delay_ms(1);
if(PAD.3==0)
// reset
{
delay_ms(10);
suhuM=0;
lcd_clear();
i=0;
PORTB=0x00;
DDRB=0xFF;
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_putsf("MOTOR MATI");
delay_ms(2000);
goto out;
}
}
};
out:
}
void Detect_key(void)
{
KEYPAD=0b10111111; delay_ms(1);
while(PAD.0==0)
// 3
{delay_ms(50);k[i]=3;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.1==0)
// 6
{delay_ms(50);k[i]=6;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.2==0)
// 9
{delay_ms(50);k[i]=9;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.3==0)
// #
// kolom ke tiga aktif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L6
{delay_ms(10);suhuM=0;lcd_clear();i=0;}
KEYPAD=0b11011111;delay_ms(1);
while(PAD.0==0)
// kolom ke dua aktif
// 2
{delay_ms(50);k[i]=2;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.1==0)
// 5
{delay_ms(50);k[i]=5;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.2==0)
// 8
{delay_ms(50);k[i]=8;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.3==0)
// 0
{delay_ms(10);k[i]=0;if(s==0){i++;s=1;}}
KEYPAD=0b11101111;delay_ms(1);
while(PAD.0==0)
// 1
{delay_ms(50);k[i]=1;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.1==0)
// 4
{delay_ms(50);k[i]=4;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.2==0)
// 7
{delay_ms(50);k[i]=7;if(s==0){i++;s=1;}}
while(PAD.3==0)
// *
{delay_ms(10);enter=1;lcd_clear();}
}
void main(void)
{
DDRC=0x00; //LCD
PORTD=0xFF; //Keypad 4x4
DDRD=0xF0; //76543210
PORTB=0x00;
DDRB=0xFF;
// kolom pertama aktif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L7
ACSR=0x80;
lcd_init(16);
z=0;
while (1)
{
lagi: while(a==0)
{
Detect_key();
if(s==1)
{
g=i-1;
if(g==0)
{
suhuM=k[g];
}
else
{
suhuM=((suhuM*10)+k[g]);
};
s=0;
}
lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("SET:");
lcd_gotoxy(5,0);
sprintf(angka,"%d",suhuM);
lcd_puts(angka);
if (enter==1)
{
if((suhuM>=30)&&(suhuM<=80)) // suhu masukan benar
{
PORTB=0xFF;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L8
DDRB=0xFF;
jalan();
lcd_clear();
enter=0;
suhuM=0;
goto lagi;
}
else // suhu masukan salah
{
lcd_clear();
lcd_gotoxy(3,0);
lcd_putsf("Tunggu...");
delay_ms(500);
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_putsf("SET SUHU SALAH");
lcd_gotoxy(3,1);
lcd_putsf("COBA LAGI");
delay_ms(2000);
lcd_clear();
enter=0;
suhuM=0;
goto lagi;
}
}
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L9
Lampiran Rangkaian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 10
Datasheet LM35
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 11
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 13
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 14
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 16
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 18
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 19
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 20
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L 21