motor DC H-Bridge transistor

SIMULASI DRIVER MOTOR DC H-BRIDGE
MENGGUNAKAN SOFTWARE PROTEUS
Robby Wildan Muharam1, Ervan Davidian2 , Meliana Putri Permatasari3, Lukman Fadhil Rizky Kurniawan4
ST3 TELKOM PURWOKERTO
JL.D.I Panjaitan No 128 Purwokerto
1
[email protected] , [email protected] , [email protected] ,
4
[email protected]
Abstrak - Driver motor DC merupakan salah satu jenis penggerak roda mekanik , dimana sumber tegangannya
menggunakan arus Direct current atau searah. Pada rangkaian driver motor DC H-Bridge transistor dapat
digunakan dalam mengendalikan arah putaran motor DC dalam 2 arah dan dapat dikontrol dengan metode PWM
(Pulse Width Modulation) maupun metode sinyal logika dasar TTL (High) dan (Low). Didalam pembuatan
rangkaian ini kita menggunakan bantuan simulation software yaitu Proteus sehingga kita dapat mengetahui
kesalahan dan tegangan pada setiap komponen dan bisa menganalisa kondisi dan akibat tegangan masukan yang
diberikan serta berapa kecepatan maksimum pada masing – masing nilai tegangan masukannya. Pada
penerapannya rangkaian motor DC H-Bridge dapat digunakan dalam teknologi otomotif , salah satunya sebagai
penggerak dan pengontrol maju, mundur, dan belok kanan/ kirinya mobil .
Kata Kunci - Driver, Motor DC, H- Bridge, Proteus, Transistor
Abstract - DC motor driver is one kind of wheel mechanic , where in the voltage source using direct current or
unidirectional current . In the DC motor driver circuit H - Bridge transistor can be used in controlling the
direction of rotation of DC motors in 2 directions and can be controlled by using PWM ( Pulse Width
Modulation ) and methods of basic logic TTL signal (High ) and (Low ) . In making this circuit we use the help
of simulation software that Proteus so we can find out the errors and the voltage on each component and be able
to analyze the conditions and consequences of a given input voltage as well as how the maximum speed on each
- each value of the input voltage . In the application circuit H - Bridge DC motor can be used in automotive
technology , one as a driver and controller forward, backward , and turn right/left car .
Keywords - Driver , Motor DC , H- Bridge , Proteus
I.
PENDAHULUAN
Sebelum membahas mengenai inti dari
rangkaian ini, ada beberapa hal yang harus
diketahui terlebih dahulu yaitu diantaranya
driver motor. Driver motor merupakan suatu
rangkaian khusus yang memiliki fungsi untuk
mengatur arah ataupun kecepatan pada motor
DC. Motor DC yang dimaksud adalah penggerak
mekanik yang menggunakan arus searah atau
Direct Current sebagai sumber tegangannya.
Selain itu ada jenis motor lainya yaitu motor AC
(Alternating Current) yang menggunakan
tegangan arus bolak – balik sebagai sumber
tegangannya[1].
Dalam rangkaian motor DC H-Bridge ini
ada komponen utama yang digunakan yaitu
transistor dan diode. Transistor merupakan
sebuah alat semikonduktor yang bisa digunakan
sebagai penguat, sebagai sirkuit penyambung
maupun pemutus, menstabilkan tegangan dan
lain sebagainya. Transistor juga memiliki
berbagai jenis, antara lain yaitu transistor bipolar,
dan FET (Field Effect Transistor). Transistor
jenis bipolar adalah transistor yang paling
banyak dan umum digunakan dalam berbagai rangkaian
elektronik. Ada dua jenis transistor bipolar : NPN dan
PNP. Transistor bipolar mempunyai tiga kaki elektroda
yaitu basis, emittor, dan collector [2].
Sedangkan jenis transistor lainya yaitu Transistor
FET (Field Effect Transistor), dalam hal ini JFET
(Junction Field Effect Transistor) adalah transistor yang
bekerja dengan memanfaatkan efek kejadian dalam
medan listrik. Transistor FET mempunyai tiga
elektroda, yaitu : Gate (G) atau pintu, Drain (D) atau
cerat, dan Source (S) atau sumber. Ada dua jenis FET,
yaitu type-N (kanal N) dan type-P (kanal P). Jika dalam
transistor bi-polar (Junction Transistor) jalan
masukannya yaitu basis diberi tegangan muka maju
terhadap emitor, maka di dalam FET jalan masukannya
(gate) diberi tegangan muka terbalik terhadap source[3].
Komponen lainya yang dibutuhkan dalam
rangkaian driver motor DC H-Bridge yaitu diode, yang
mana digunakan untuk menyearahkan arus agar sesuai
dengan sistem kontrol arah putaran motor DC. Dalam
sistem pengontrol tipe H- Bridge , arah putaran motor
akan mengikuti arah arus yang mengalir pada masing –
masing transistor, dimana transistor disini juga dapat
digunakan untuk mengatur polaritas tegangan masukan
Elektronika 2 – Semester 3 STTT Telkom Purwokerto| 1
dalam rangkaian
tersebut.[4].
II.
driver
motor
Dc
H-
Bridge
METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian dan penyusunan laporan ini
menggunakan beberapa metode antara lain:
1. Studi literatur
a) Mencari sumber dan mengumpulkan
berbagai data serta informasi dari jurnal
atau paper, buku-buku maupun karya
ilmiah yang dijadikan referensi dan
informasi terkait Simulasi Driver Motor
DC H-Bridge Menggunakan Software
Proteus untuk mencapai suatu tujuan dari
penelitian.
b) Memahami konsep dasar cara kerja motor
dc
c) Mempelajari konsep dasar dari prinsipprinsip yang berhubungan dengan
software Proteus.
2. Desain dan Pembuatan
Driver motor DC H-Bridge merupakan salah
satu jenis penggerak roda mekanik, dimana
sumber tegangannya menggunakan arus
searah, dirangkai menggunakan software
proteus yang didesain mulai dari pembuatan
rangkaian driver motor DC menggunakan
software proteus.
3. Pembuatan interface
Untuk memonitoring jalannya motor DC HBridge dibuatlah sebuah interface yaitu
sebuah laptop yang menggunakan aplikasi
software proteus.
4. Pengujian
Pengujian dilakukan dengan mengkoneksikan
laptop yang sudah terhubung ke driver (HBridge) dan ke motor DC untuk mengetahui
sistem sudah berjalan dengan semestinya.
Metode pengujian yang digunakan adalah
metode pengukuran. Pengujian sistem
meliputi:
a) Pengujian
jumlah
pulsa
encoder
digunakan untuk mengamati pulsa yang
dihasilkan oleh encoder yang kemudian
dihitung jumlahnya
b) Pengujian pulsa PWM dari driver motor
DC bertujuan untuk membandingkan
antara high signal dan low signal.
c) Pengujian kecepatan motor DC terhadap
masukkan PWM untuk mengetahui
kecepatan yang dihasilkan motor DC
setelah mendapat masukkan PWM.
5. Analisa data pengujian
Data yang didapatkan pada saat pengujian
dianalisa sesuai dengan landasan teori dan
studi literatur yang telah dilakukan.
III.
HASIL PENELITIAN
Pada pengujian ini menggunakan scenario
rangkaian Motor DC H- Bridge
menggunakan
controller Transistor . Pada dasarnya tujuan dari
pengujian ini adalah untuk mencari tahu apa yang
terjadi apabila tegangan masukan memperhatikan
polaritasnya dan dengan menggunakan rangkaian
Transistor yang disusun menyerupai pola huruf H,
dapat mengakibatkan perubahan arah atau polar gerak
motor DC dengan memperhatikan tegangannya.
Dalam melakukan uji coba dihasilkan beberapa
data yang meliputi beberapa hal sebagaimana ditujukan
pada tabel III.1
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Vin (Volt)
+
1.5
0
3.5
0
5.5
0
7.5
0
9.5
0
11.5
0
12
0
0
1.5
0
3.5
0
5.5
0
7.5
0
9.5
0
11.5
0
12.5
TIME (s) Polaritas Max.Speed (Rpm)
31
28
30
30
30
30
30
31
28
30
30
30
30
30
+
+
+
+
+
+
+
-
31.5
111
191
271
351
431
451
31.5
111
191
271
351
431
451
V pada Motor (Volt)
+
0.117
0.63
1.39
1.26
2.69
1.88
3.99
2.51
5.29
3.13
6.59
3.75
6.91
3.91
0.63
0.117
1.26
1.39
1.88
2.69
2.51
3.99
3.13
5.29
3.75
6.59
3.91
6.91
Tabel III. 1 Hubungan Tegangan dengan polar dan
kecepatan maksimum motor DC
Grafik III. 1 perbandingan Tegangan dengan
Kecepatan Maksimum
Dalam memperjelasi hasil penelitian ini , maka kami
akan menampilkan gambar rangkaian driver motor DC
H-Bridge transistor dengan menggunakan software
simulasi yang dapat juga digunakan untuk menggambat
bentuk PCB dan mensimulasikannya , software tersebut
Elektronika 2 – Semester 3 STTT Telkom Purwokerto| 2
bernama proteus. Berikut merupakan gambar rangkaian
nya.
Gambar III. 1 Rangkaian driver motor Dc H-Bridge
Transistor
IV.
PEMBAHASAN
Pada Rangkaian Driver Motor DC H-Bridge ,
digunakanlah 4 buah transistor dengan jenis bipolar
NPN . Rangkaian ini disebut H-Bridge karena
transistor dirangkai sehingga menyerupai huruf H.
Fungsi transistor yang digunakan pada rangkaian driver
motor DC ini digunakan sebagai saklar. Dengan
mengontrol basis dari transistor hingga komponen ini
menjadi jenuh , akan menyebabkan seolah – olah
diperoleh hubungan singkat antara kaki collector
dengan kaki emitter. Fenomena inilah yang dapat
dimanfaatkan hingga transistor dapat digunakan
sebagai saklar .
Pada rangkaian ini , digunakanlah motor DC
sebagai penguji coba rangkaian transistor H-Bridge.
Motor Dc merupakan salah satu komponen elektronika
yang menggunakan kumparan untuk menciptakan
medan magnet yang diberi impuls tegangan , untuk
menggerakan rotor. Sebuah motor Dc memiliki 2 arah
perputaran yaitu berputar searah jarum jam dan
kebalikan arah jarum jam.
Arah putaran motor, juga dapat dipengaruhi oleh
polaritas tegangan masukan yang diberikan , dan akan
berputar semakin cepat apabila tegangan yang
diberikan semakin besar dan masih di bawah kapasistas
dari motor DC yang digunakan.
Rangkain transistor ini menggunakan metode
logika dasar TTL (High) dan (Low). Dengan
menggunakan metode logika TTL nol dan satu maka
rangkaian hanya dapat mengendalikan arah putaran
motor DC saja dengan kecepatan putaran Motor DC
maksimum.
Mengacu pada gambar rangkaian Driver Motor
DC H-Bridge , ketika input A dan B bernilai nol atau
Low , maka keempat transistor tidak mendapatkan
pemicu atau pengaruh pada basisnya sehingga
transistor bersifat Cut OFF atau bersifat seperti saklar
yang terbuka , ketika input A berlogika nol atau Low
dan input B bernilai High atau satu maka Q3
mendapatkan pemicu pada basisnya sedangkan Q1 dan
Q4 tetap pada kondisi Cut OFF. Karena Q3 bersifat
saturasi atau seperti saklar yang tertutup, maka basis
Q2 mendapatkan pemicu juga sehingga bersifat
saturasi akibatnya arus akan mengalir sesuai dengan
urutan sebagai berikut: Q3-Motor – Q2 – Ground
dengan demikian motor akan bergerak berlawanan
dengan arah jarum jam dengan polaritas tegangan
negative.
Sedangkan bila ketika input A berlogika satu atau
High dan input B bernilai nol atau Low maka Q1
mendapatkan pemicu pada basisnya sedangkan Q2 dan
Q3 tetap pada kondisi Cut OFF. Karena Q1 bersifat
saturasi atau seperti saklar yang tertutup, maka basis
Q4 mendapatkan pemicu juga sehingga bersifat
saturasi akibatnya arus akan mengalir sesuai dengan
urutan sebagai berikut: Q1-Motor – Q4 – Ground
dengan demikian motor akan bergerak sesuai dengan
arah jarum jam dengan polaritas tegangan positiv. Jika
kedua input diberi logika 1 atau High secara
bersamaan,maka akan mengakibatkan semua transistor
berada pada kondisi saturasi. Secara logika motor tidak
akan berputar karena tidak adanya beda potensial
diantara kedua ujung motor , dalam prakteknya hal ini
akan mengakibatkan panas yang berlebihan pada
semua transistor sehingga transistor mengalami
kerusakan .
V.
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Pada hasil penelitian , apabila nilai tegangan
2.
3.
4.
5.
6.
input A diberi masukan high sedangkan input
B diberi masukan Low
maka akan
menghasilkan polaritas positif karena inputan
yang diberikan pada input A adalah positive
Semakin besar masukan tegangannya maka
akan besar juga kecepatan maksimumnya
Pada waktu yang dibutuhkan untuk
memperoleh kecepatan maksimum , dalam
jangka waktu tertentu dan tegangan tertentu
akan menghasilkan waktu yang sama ,
sebagaimana yang ditujukan pada tabel III.1
yaitu pada titik waktu yaitu 30 sekon.
Jika polaritas yang diberikan negative maka
arah putaran motor akan berputar berlawanan
dengan arah jarum jam
Jika polaritas yang diberikan positive maka
arah putaran motor akan berputar akan searah
dengan arah jarum jam
Transistor
dapat
digunakan
menjadi
pengontrol , menjadi switch maupun sebagai
penguat
Elektronika 2 – Semester 3 STTT Telkom Purwokerto| 3
B. Saran
1. Jangan memasukan kedua input tegangan
dengan nilai yang sama karena akan merusak
komponen
2. Jangan memberikan tegangan masukan
melebihi kapasitas motor DC
3. Jangan
merangkai
rangkain
dengan
sembarang, tetapi juga gunakanlah unsur
estetika.
4. Buatlah dan siapkanlah catatan untuk
mencatat hasil penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-hbridge-transistor/J.
[2] http://www.sandielektronik.com/2013/01/transistorbipolar.html
[1]
[3]
[4]
http://www.sandielektronik.com/2014/06/transistor-fet.html
http://www.geyosoft.com/2014/merancang-drivermotor-dc
[5] https://www.academia.edu/6212921/Topik_10_Motor_
DC_PWM
Elektronika 2 – Semester 3 STTT Telkom Purwokerto| 4