PERCOBAAN 12 BENGTEL

  

      POLTEKAD KODIKLATAD
JURUSAN TEKNIK TELKOMMIL

بِسْمِ اللهِ الرَّحْمنِ الرَّحِيمِ

LAPORAN PRAKTIKUM - 12
RANGKAIAN KONTROL MOTOR & DESAIN PENGGERAK MOTOR

OLEH :

SERTU ANANDA HERDI AKBAR (20210621-E)

1. Tujuan.    Agar Bintara Mahasiswa mampu membuat rangkaian kontrol motor & desain penggerak robot.

2. Alat dan Bahan.

a.  Live Wire;

b.  3ds Max;

c.  Motor DC;

d.  Variable Resistor;

e.  Resistor;

f.   Transistor; 

g.  Relay; 

h.  Switch;

i.   Osciloscope; dan

j.   Baterai.

3. Dasar Teori.

a.     Jelaskan tentang Motor DC. 

      Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

    

    Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai ukuran Rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabila tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.

        Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.

1)       Bentuk dan Simbol Motor DC

2)       Prinsip Kerja Motor DC

        Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

    Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.

    Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet.

        Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

b.    Jelaskan tentang Transistor NPN sebagai Switching.

 

        Fungsi Transistor sebagai sakelar sering digunakan di berbagai perangkat elektronik karena memiliki keandalan yang signifikan dengan biaya yang lebih rendah apabila dibanding dengan relay konvensional. Aplikasi switching jenis ini biasanya digunakan untuk mengendalikan motor, beban lampu, solenoid dan lain-lainnya.

        Sebuah Transistor dapat beroperasi sebagai Sakelar apabila terdapat tegangan pada terminal Basis. Ketika tegangan yang cukup (Vin > 0,7 V) diberikan diantara terminal basis dan emitor dengan tegangan kolektor ke emitor kira-kira sama dengan 0V. Oleh karena itu, Transistor bertindak sebagai penghubung (sirkuit tertutup atau hubungan pendek). Arus kolektor Vcc / Rc akan mengalir melalui Transistor.

        Demikian pula, ketika tidak ada tegangan atau tegangan nol diterapkan pada input, Transistor beroperasi di daerah cut-off dan bertindak sebagai sirkuit terbuka. Dalam jenis koneksi switching, beban (dalam contoh ini adalah lampu LED) terhubung ke output switching dengan titik referensi. Jadi, ketika transistor dinyalakan, arus akan mengalir dari sumber (source) ke tanah (ground) melalui beban seperti pada gambar dibawah ini.

2)        Jelaskan tentang Relay.

    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1.       Electromagnet (Coil)

2.       Armature

3.       Switch Contact Point (Saklar)

4.       Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :

 

2)  IC 4017B.     IC 4017B adalah suatu rangkaian terpadu yang berfungsi sebagai decade counter (Penghitung interval). Maksud dari decade counter yakni dapat merubah salah satu output menjadi berlogika tinggi secara bergantian dari output 0 hingga ke output 9 sehingga total output rangkaian ini berjumlah sepuluh buah dengan total pin/kaki sebanyak 16 dan memiliki fungsinya masing masing.Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

§Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

§   Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

 

Arti Pole dan Throw pada Relay

§   Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay

§   Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)

Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :

§   Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

§   Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

§   Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.

§   Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.

Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan Throw-nya melebihi dari 2 (dua). Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya.

Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini : 

2)  IC 4017B.     IC 4017B adalah suatu rangkaian terpadu yang berfungsi sebagai decade counter (Penghitung interval). Maksud dari decade counter yakni dapat merubah salah satu output menjadi berlogika tinggi secara bergantian dari output 0 hingga ke output 9 sehingga total output rangkaian ini berjumlah sepuluh buah dengan total pin/kaki sebanyak 16 dan memiliki fungsinya masing masing. 

2)  IC 4017B.     IC 4017B adalah suatu rangkaian terpadu yang berfungsi sebagai decade counter (Penghitung interval). Maksud dari decade counter yakni dapat merubah salah satu output menjadi berlogika tinggi secara bergantian dari output 0 hingga ke output 9 sehingga total output rangkaian ini berjumlah sepuluh buah dengan total pin/kaki sebanyak 16 dan memiliki fungsinya masing masing. 

2)  IC 4017B.     IC 4017B adalah suatu rangkaian terpadu yang berfungsi sebagai decade counter (Penghitung interval). Maksud dari decade counter yakni dapat merubah salah satu output menjadi berlogika tinggi secara bergantian dari output 0 hingga ke output 9 sehingga total output rangkaian ini berjumlah sepuluh buah dengan total pin/kaki sebanyak 16 dan memiliki fungsinya masing masing. 

    

    IC 4017 sendiri dikendalikan dengan clock atau pulsa (gelombang kotak) yang nantinya akan menentukan kecepatan perpindahan output dari IC 4017 itu sendiri. semakin tinggi frekuensi dari clock yang dimasukan ke kaki 14 pin ic 4017, maka akan semakin cepat pula perpindahan logika dari output IC tersebut.      

3) Resistor.    Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Sedangan Variabel Resistor berarti jenis Resistor yang nilai resistansinya dapat berubah dan diatur sesuai dengan keinginan.

4) Variabel Resistor.    Pada dasarnya Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Sedangan Variabel Resistor berarti jenis Resistor yang nilai resistansinya dapat berubah dan diatur sesuai dengan keinginan.

5) Kapasitor.     Kapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad.

6) PCB.  PCB merupakan singkatan dari Printed Circuit Board yang merupakan sebuah papan yang penuh dengan sirkuit dari logam yang menghubungkan komponen elektronik yang berbeda jenis maupun sama satu sama lain tanpa kabel.

7) LED.   LED (Light Emitting Diode) adalah Sebuah lampu kecil yang digunakan sebagai penanda atau pointer. Light Emitting Diode adalah salah satu komponen elektronika yang terbuat dari bahan semi konduktor jenis dioda yang mempu mengeluarkan cahaya. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi pada LED elektron menerjang sambungan P-N (Positif-Negatif). Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

4.    Langkah Langkah Percobaan.

 

a.   Menyiapkan alat dan komponen yang akan digunakan untuk percobaan.

b.   Pembuatan rangkaian Running LED seperti ditunjukkan pada gambar. 

c.   Pembuatan data hasil percobaan.

5.    Analisa dari Data Hasil Percobaan.

Rangkaian LED tersebut apabila diberikan tegangan maka IC 555 yang berfungsi sebagai pewaktu akan bekerja. Kaki 3 pada IC 555 dihubungkan dengan IC 4017. Untuk masing-masing output di IC 4017 disambungkan dengan lampu LED yang sudah disusun sebanyak 10 buah. Kedipan yang terjadi pada lampu-lampu LED tersebut dipengaruhi oleh trigger IC 555 yang bekerja. Rangkaian lampu berjalan diatas menggunakan 10 buah LED sebagai indicator keluaran. Kecepatan kedipan lampu ditentukan oleh nilai R1, C1 dan VR1. Semakin besar nilai dari ketiga komponen tersebut maka jangka waktu akan semakin lama dan begitu juga sebaliknya.

5.    Kesimpulan.  Dari percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa suatu rangkaian running LED yang terhubung dengan IC 4017 merupakan jenis IC CMOS yang berupakan IC gerbang logika dalam kemasan IC dan memiliki 10 output yang bekerja atau aktif secara bergantian, untuk mengaktifkan output ini terdapat pin clock yang terhubung dengan output IC NE555.

Selain IC 4017 terdapat IC NE555 yang juga merupakan komponen penting pada running led ini, dimana fungsinya sebagai penghasil clock atau pulse untuk mengaktifkan output IC 4017, terdapat sebuah potensiometer atau resistor variabel yang berfungsi untuk mengatur waktu tunda (delay) dari output IC NE555.

ٱلْحَمْدُ لِلَّهِ رَبِّ ٱلْعَٰلَمِين