M
RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUA TOR SISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE Budi Santosa, Taxwim P3TM BATAN Yogyakorta BaIza Acbmad, Eko Priyo Utomo TeknikFisiko UGM
ABSTRAK RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUATOR SISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE. Te/ahdibuat driver motor DC dengan menggunakanrangkaian chopperDC . Driver motor DC terdiri alas rangkaianpenguat pemba/ik, komparator, osi/ator dan rangkaian chopper DC. RangkatanchopperDC berbastsrangkaian H-hybrid agar po/arttas dan kecepatanmotor DC dapat diatur sesuai denganpolaritas dan nilai dari sinyal masukan.Dari hasil pengamatandisimpulkan bahwa ral/gkaian driver motor DC dapat digunakan sebagaiaktuator pada sistem kendali sumber e/ektronpada ral/cang hal/gun MBE. Kecepatansudut putar motor maksimum(nilai duty cycle =//2) mempunyainilai sama untuk jangkaual/ frekuensi osilasi /0-1 -/01 Hertz. Kenaikan kecepatansudut putar sebandil/g del/gan kenaikal/frekuensi osilasi pada nilai duty cycle yal/g tetap. Jika karakteristik tersebut dikaitkal/ dellgall waktu tallggap sistempengendaliall. maka waktu tanggapsistemkendali akan tergantungdengan frekuensi osilasi yang digunakan.Penggunaansistempengenda/ian dengan PC dapat terealisir, karena sinyal masukanmenggunakanteganganrendah dari hasil pengamatandiperolehjangkauan tegangan3 10 volt. Kata kul/ci: Aktuator Motor DC,H-hybrid OembatanH), PWM (pulse wave modulation = modulasi gelombangpulsa),pengendalisumbere/ektron
ABSTRACT DESIGN
OF
DC MOTOR
IN ELECTRON DC
motor
circuit
driver
is
circuit
cycle
value
the input Key word..
is
signal DC
hybrid
A CONTROL
A DC
circuit,
so that
related
will
use low
has
respond
voltage.
actuator,
the polarization
same
time
being
where
of input for
of the
used.
control
The use
PWM
(pulse
antar
DC
sering
muka
digunakan antara
sistem
sebagai
sistem
pengendali
dengan sistem proses, biasanya disebut sebagaiaktuatorIl.2.3I, Perangkatantarmuka tersebut dapat menyederhanakan rangkaian elektronik, juga mengurangigangguanderausinyallistrik daTisistem proses ke dalam sistem kendali(41, yang umumnya melibatkanteganganrendah. Pada rancangbangun mesinberkas elektron(MBE), motor DC digunakan untuk mengendalikan sumber elektron sebagai Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 5, No.1, Oktober 2003.. 34 -45
system.
shows wave
beam
Hertz
that
so
control with
PC can
it has
3 -10
Volt
modulation).Elctron
source
cycle.
respond
be realized. voltage
be
motor (duty
range.
duty
system
system
can
DC
The maximum frequency
at the constant
the
the
The
chopper
motor
that
machine.
oscillator
circuit.
The DC
of DC
showed.
SOURCE
DC
unit..
velocity
result
frequency
of control
ELECTRON chopper
chopper
angular The
-loJ
using
a DC
of electron
to the oscillator
PENDAHULUAN otor
and and
10-1
FOR
contracted
signal.
source
value
the measurement
H-hybrid.
ACTUATOR
has been
a comparator,
value
be proportional
frequency
SYSTEM
driver
on the electron
velocity
with
oscillator
and
as actuator
angular
motor
amplifier,
the polarization
velocity
motor
AS
of an inverting
be used
1/2)
of angular
on
H
with
can =
characteristic dependence
on
similar
driver
DRIVER MECHINE.
consists
based
regulated
iI/crease
BEAM
The If this
time
is
because
range.
controller.
perangkat aktuator dalam pengendalian sistem variak (penggerak memutar menaikkan daD menurunkan tegangan keluaran variak) pacta sunber tegangan anoda katoda rnaupun sumber arus mamen, seperti pacta sistem mesin ion imflantor buatan P3TM daD mesin generator neutrodS Secara umum diagram sistem kendali daD letak daTi aktuator dapat dilihat pactaGambar 1. Penggunaan motor DC sebagai aktuator, dikarenakan mudah dalam penBendalian kecepatan rnaupun pengendalian torsinya. Sebagai aktuator, pengendalian motor DC tidak terbatas pactapengen. 34
=I
dalian kecepatan putar, tetapi juga pengendalian posisi[6.7,S]. Untuk dapat melakukan tugasnya denganbaik, maka diperlukandriver atau penyedia tegangan motor DC yang dilengkapi dengan rangkaianpembalik kutub listrik, untuk mengikuti polarisasisinyal kendali. Rangkaianpembalikkutub listrik paling s~derhanadilakukan secaramekanis dengan relay, akan tetapi remakaian relay lebih
sering menimbulkan derau pada saat perubahan keadaan (posisi kutub). Kelemahan relay dapat diminimalkan dengan menggantikan switch mekanik dengan rangkaian transistor yang disebut sebagai rangkaian chopper DC. Di dalam perkembangan rangkaian Chopper DC, ada yang dikenal sebagaiH hybrid (jembatan H)[9,lo.II.12].
Gjimbar 1. Diagram Sistemkendali kalang tertutupl3J.
Pada makalah ini dibahas sebuah aktuator dari pengendali sumber penyedia tegangan katoda anoda, clan atau sumber penyedia arus filamen dengan menggunakan rangkaian hybrid transistor clara bipolar sebagai kornponen utarna dari chopper DC, dan pembangkit sinyal chopper dengan sistem modulasi gelombang pulsa (PWM = pulse wave modulation)[IOJ, Adapun keuntungan sistem modulasi (PWM) sebagai aktuator motor DC, adalah
kecepatanputar motor DC dapat diatur dengan hanya menggunakan sinyal kecil atau tegangan DC
rendah berorde 10 Volt, sehingga pengaturan tegangan katoda ataupun arus fiement dapat dikendalikan dengan komputerlll.12].
DASAR TEOR! Rangkaian chopper DC mengkonversi tegangan DC tetap menjadi tegangan DC variabel. Pembentukan sinyal keluaran rangkaian chopper DC clan dapat dilihat pada Gambar 2.
l"egangan
v
keluaran
Chopper
i
-A.
v out t
v
Generato~
PWM
i
To
04
~
T
~ t Gambar 2. Pembentukansinyal keluaran Chopper.
RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUATOR SISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE
Budi Santosa. dkk.
3S
T
/SSN 14/ /-1349
Volume 5, Nomor 1, Oktober 2003
Tegangan keluaran dapat dihitung berdasarkan persarnaan : To VOUT = -x
V1n
(I)
Dengan T D adalah lebar pulsa dan T adalah perioda sinyal keluaran chopper, perbandingan antara Todan T disebut sebagai duly cycle. Pengaturan nilai duty cycle dapat dilakukan dengan generator PWM, sehingga tegangan keluaran rangkaian Chopper akan berubah. Jika sebuah motor DC dihubungkan pada terminal keluaran Chopper, akan mengakibat
perubahan nilai duty cycle nya. Di dalam sistem aktuator pengaturan duty cycle dilakukan dengan rangkaian pembanding antara sinyal kendali (sinya! DC) dengan sinyal keluaran pembangkit sinyal gigi gergaji. Diagram sistem aktuator secara keseluruhan dapar dilihat pada Gambar 3. Fungsi dari rangkaian penguat pembalik adalah untuk menentukan polaritas putaran motor DC berdasarkan polaritas sinyal kendali (sinyal masukan). Adapun rangkaian komparator berfungsi sebagai pembangkit sinyal PWM dengan nilai duly cycle ditentukan berdasarkan nilai sinyal tegangan DC dan rangkaian penguat pembalik.
kecepatanputar motor berubah sebanding dengan penguat Sinyal (Sinyal
MasukaI Kendal:
Pembalik
---~
Komparator
l
)
KangKalan ~-2.!l.9;P.P.!L
IKomparator
Pembangkit Sinyal
Sinyal
Aktuator
Gambar3. DiagramSistemAktuator.
RANCANGAN SISTEM AKTUATOR Rangkaian Penguat Pembalik Sesuai dengan fungsinya sebagai pembalik polaritas sinyal masukan rangkaian chopper, clan menentukan kecepatan putar motor DC, maka realisasi daTi rangkaian penguat pembalik dapat ditunjukkan pada Gambar 4. V setting adalah sinyal masukan ke rangkaian pembalik, pada Gambar 1 sinyal tersebut merupakan sinyal kendali berdasarkan perhitungan algoritma
hukum pengendalian. Termina! A daD port B masing-masing dihubungkan ;;ebuah rangkaian komparator. Sinyal keluaran terminal A daD B masing-masingmempunyaibedaphase1800dengan amplitudu sarna, karena nilai penguatan dari rangkaianadalah1 berdasal'kan persamaan: Vk Vm
--
R2
R.
(2)
dimana R} clan Rz masing-masing adalah 100 k Ohm, tanda negatif menunjukkan beda phase antara Vm clan Vkatau terminal A clan B.
Gambar 4. Rangkaian pembalik. ~
ProsidingPertemuandan PresentasiIlmiah Teknologi Akseleratordan Aplikasinya Vol. 5. No.1, Oktober2003: 34.45
36
Volume.5,Nomor I, Oktoher2003
/SSN /4/ /-/349
Rangkaian Komparatorf Padaperancangan rangkaiandriver motorDC digunakandua buah rangkaiankomparator,masingmasing berfungsi untuk memberikansinyal PWM pada kedua terminal masukan dari rangkaian Chopper.Pada rangkaiankomparator,Sinyal PWM dihasilkandenganmembandingkanantarasinyalDC dan sinyal keluaran pembangkit sinyal gigigergaji, sehingga keluaran rangkaian komparator akan dihasilkansinyalkotak dengannilai duty cycle dapat
diatur berdasarkan level sinyal DC yang masuk (lihat Gambar 5). Realisasi rangkaian komparator dapat dilihat pada Gambar 6. Terminal A dan B mendapatkan sinyal DC dari rangkaian penguat pembalik, sedangkan terminal C mendapat sinyal keluaran dari pembangkit sinyal gigigergaji. Terminal D dIn E akIn memberikan sinyal pada kedua terminal masukan dari rangkaian Chopper.
Sinyal keluaran pembangkit sinyal Vmasukan
~
-
Sinyal
,,/
DC
t
Sinyal keluaran ~omparator
V keluaran
t
Gambar S. PembentukanSinyal PWM dengankomparator.
Gambar6. Rangkaiankomparator.
kondisi 'off'. RealisasirangkaianchopperDC dapat dilihat padaGambar8.
Rangkaian Chopper Chopper DC sering ditemukan pada peralatan pengubah tegangan DC ke AC, baik dalam bentuk AC 2 phase maupun 3 phase. Rangkaian chopper terdiri atas 4 saklar dihubungkan dengan topologi H sedangkan terminal-terminal motor DC membentuk garis silang H, sehingga dikenal dengan nama H-
Vcc
r
r.~-l 82
Hybrid (jembatan H). Diagram rangkaian H-Hybrid ditunjukkan pada Gambar 7. Di dalam rangkaian H-Hybrid, saklar-saklar 81 dan 84 ditutup sedangkan S2 dan S3 dibuka, akan terjadi aliran arus daTi kiri ke kanan pada motor, dan akan sebaliknya jika 82 dan 83 ditutup sedangkan81 dan 84 dibuka. Adapun realisasi dari saklar-saklar tersebut digunakan transistor daya seperti BJT, FET, ataupun IGBT dengan mode logika TTL. High berarti saklar pada kondisi 'on', dan low pada
84
Gambar 7. Rangkaian jembatan H (H- hybrid).
Gambar8. RangkaianChopper.
TATA KERJA
dengan menggunakan rangkaian Gambar9.
Pengujian Rangkaian H Hybrid
Dengan menggunakan pembangkit sinyal kotak berftekuensi sebesar1 Hz clan amplitudu sinyal sebesarS V. Pada Gambar9 sinyal tersebut dihasilkan oleh pembangkit sinyal V2, yang dimasukkanke terminal A, sedangkanterminal B dihubungkan dengan tanah (ground). Rangkaian Gambar9, setelahtercetakdalamPCB, diuji dengan sinyal kotak dan oembangkit sinyal kotak, clan
Sebelum rangkaian H hybrid dirangkai sebagairangkaiandriver motor DC, terlebih dahulu dilakukan pengujian baik secara simulasi dengan menggunakanpaket program PSPICE[9,IO,I3] pada ORCAD, maupun menggunakanrangkaian yang sebenamya.Pengujian secara simulasi dilakukan Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 5. No. J. Oktober 2003,' 34 -45
seperti
pada
Volume 5, Nomor J. Oktober 2003
ISSN/4//-/349
dilihat dengan osiloskop. Packet PSPICE adalah paket program analisis rlngkaian yang terpadu dengan paket program ORCAD, Sedangkan
ORCAD adalah paket program yang digunakan untuk melakukan penggambaran rangkaian elektronik[9],
PengamatanTanggapan Frekuensi Osilator
Pengujian Driver Motor DC
Diagram pengamatanyang digunakandalam pengamatanseperti pada Gambar 10. Pengamatan ini dimaksudkanuntuk mendapatkankarateristikdari tanggap frekuensi (frequency respons) dari rangkaianH hybrid. Sehinggadapat diketahuilebar pita frekuensiyang dapatdigunakanpada rangkaian tersebut.
Pengamatan Lebar Pulsa dengan Kecepatan Sudut Putar Motor DC Rangkaian driver motor DC nantinya akan digunakan sebagai perangkat aktuator dari sistem kendali MBE, sebelum perangkat tersebut dipasang pada MBE, terlebih dahulu diamati sifat dinamik dari perangkat tersebut terhadap sinyal masukan. Di dalam realisasinya sinyal masukan adalah sinyal kendali yang dikeluarkan dari rangkaian atau algoritma kendali (Iihat Gambar I). Adapun blok diagram pengamatan dinamik rangkaian driver motor dapat ditunjukkan pada Gambar II. Pada Gambar II motor DC di hubungkan dengan Rotary Encoder clan Tachometer, sebagai ganti dari proses yang akan dikendalikan. Hal tersebut dilakukan karena, pertama obyek pengendalian masih dalam proses pembuatan, kedua dalam pengamatan lebih ditekankan pada karakteristik dinamika driver motor DC. Pengamatan karakteristik dinamika driver motor DC sangat perlu
Gambar 10. Diagram blok pengamatantanggapan frekuensi osilator. --
RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUATOR SISTEM KENDALl SUMBER ELtKTRON PADA MBE
Budi Santosa. dkk.
39
-.
ISSN/4//-/349
Volume5, Nomor I, Oktober2003
untuk diketahui, dikarenakan ujuk kexja daTi pengendalianterutama waktu penetapan (settling time)dari sistem kendali sangat tergantung pada unjuk kerja motor DC tersebut, Pada sistem pengendalianyang melibatkan motor DC, nilai waktu penetapansistem kendali akan lebih banyak mendapatkansumbangandaTiwaktu tanggapmotor DC. Penambahannilai waktu tanggapsistemmakin membesarkan jika penyambungan antar tuas melibatkangigi reduksi(reductiongear).
SinyaJ. Masukani
Di dalam pengamatan waktu tanggap driver motor DC diperoleh dengan mencari koeffisien arab kurva hubungan kecepatan putar (frekuensi = jumlab putaran persatuan waktu) motor DC clan lebar pulsa (nilai duty cycle) sinyal masukan pada frekuensi osilator tegangan gigi gergaji tertentu. Pengaturan lebar pulsa (pengaturan nilai duty cycle) ~inyal masukan dilakukan dengan rangkaian kumparator (Gambar 6), yang dilengkapi dengan rangkaian penguat pembalik (Garnbar 4), berdasarkan pada persamaan1.
-J Komparator
Rangkaian Chopper
4
I
Gambar11. Blok diagrampengamatan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis Rangkaian Hybrid Pengujian rangkaian H hybrid dilakukan dengan paket PSPICE dapat ditunjukkan pada
Gambar 12 untuk frekuensi sinyal masukansebesar 1 Hz, clan Gambar 13 kurva basil simulasi untuk sinyal masukansebesar5 Volt clanfrekuensi796 Hz. SedangkanGambar 14 adalah basil pengarnatan pada osiloskop, setelah rangkaian terangkai pada PCB dengansinyalyang sesungguhnya.
Gambar 12. Sinyal masukan base, Tegangan VEmtter, V Colector" VTerminal C. secara simulasi Pspice. Prosiding Pertemuandan PresentasiIlmiah Teknologi Akseleratordan Aplikasinya Vol. 5, No.1. OkJober2003: 34.45
40
Volume 5, Nomor I, Oktober 2003
/SSN/4/1-/349
",.
..""..."
C"," c." p,."".'
(A, ..",""'."HO_-""'.'""",
h",,"d '""'TA'
,...,.,-",.,
,
,. n',. 4..".
~L1... ,..y. 2. .y.
0 y(O".'
; i... ;i...
i... . .~...~ .i ~... ~ -:
,. .y.
4nO
t'1..-
~"* .,
Gambar 13. Sinyal masukan terminal A (atas), sinyal keluaran terminal C (bawah) secara simulasiPspice.
Gambar 14. Sinyal masukan terminal A (kurva atas), sinyal keluaran terminal C (kurva bawah).
Dari Gambar 12, terlihat bahwa terminal C akan bekerja jika terminal basis (A) mendapatkanarus basis negatif. Hal tersebut disebabkanpenggunaan transistorPNP pada komponenQS,Q1, atauQ6, Q2 untuk sisi sebaliknya, clan transistor NPN pada komponenQ3 clanQ4. TransistorPNP akanbekerja jika terminal basis mendapatkan arus negatif, sedangkantransistorNPN akin bekerjajika terminal basis mendapatkanarus positif. Hal tersebutakan mengakibatkan perbedaanphasesebesar180°,antara sinyal masukan clan sinyal keluaran terminal C tempat motor DC berada. Keadaantersebut dapat diperlihatkanpada kurva ha,il simulasi Gambar13
dan saat pengujian dengan pembangkit sinyal terhadaprangkaianyang dilihat dengan osiloskop padaGambar14.
PengamatanTanggapan Frekuensi Osilator Adapun Gambar 15 menunjukkan hasi1 pengarnatan hubungan frekuensi osi1ator terhadap kecepatan sudut motor DC. Dari kurva tersebut dapat ditunjukkan, bahwa jangkauan frekuensi osi1ator berada dari 10.1 -102 Hertz, dengan kecepatan sudut motor DC yang dihasi1kan seorde 103/ fad.
RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUATOR SISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE
Budi Santosa,dkk.
4\
Volume5, Nomor I, Oktober2003
10'
/SSN /4/ /-/349
;
J
;
~
L
;;
;
;.L
;
;;-.~;;;;
:::::t::!:j:~:tj~~~:::::!::::::t:t~:~tt~::::~:::t:~:!:~~~~t:::::t::!:j:~:~~~~ I--.!-.:-~.J.~~~~"'..I'-':'.J..I-~-:-I-:.:
~...I--~-!-:-J.IIJ
I-..;.-:-~.~;';~;..
...:
, :
:
""-. :
1...' :
:
..,
,
5 'a
,
~ 10' c .'!
~ t:
'
::::: ,
,
::::
::: "...,.,.,...""
,
,-.,
.,
,."
,..
..""
,...
.,.
.,
".
., , " ,
, , ., .., , "
,., ::
;'..
::::
::: 1.--'..1-"."""
""
,..
...;.-:-':.:~,:,.
:..:.~.:;~~
,
.".
.,
.,.
:
..".. ,
,.,. .'" ",.
.., , .,
."",
'"
.., .,.,
~
,-..,.."
,.-.,..,-r'-.-r.-r
',-,-,-"",
,
",.
,
.."
,
,."
:..!.:.:.:::::
..,-,
..,
,
:.-:--:-::.::::
"""'~"-""""
',--~"...r'.rrrr.'."---r"-..r""'."..r'-,.~-,'.'
.."
.."
,.".
:...:..;..:.~~.:.:~
,
,."
.."
, :
10 10"
,.
:
::
N
:'.:':-:.::
.,.
."
,..
:::
::
10'
::::
:::
..,.
...,
... ,.
10'
, ::
, :.1
.,
,."
::::
,
..,
..:.~-; i~{.
..,
.,..
"
::
." :'..:.':.-':.:~
,... ,...
.."
~{:
'-"-""
,
..".,
,.
.",.
'" ,
~_. ,.. ". .~. i'l ..,." .".:.t ;;~.. ,., -..~..; .,.
,. .,..
.,
:...:.:.!.:::::
,..,.
,
,
:...:..~.:.:.~~~~
.;...:..t.~i.:.~:.:,..,. "." ,... ,.,. ,
-..,".
".
:.-.;..~.~~.:.:.:.:
,..,.,.t..,...:.~-; i~~i ~. ..,.
:
'"
,-_.'-"""'"..
:::::}::i:~:~:~~{{~:::::i::~::~:}~:~}~~::::~:::}:~:i:~~ii~:::::}::i:~:{:1
,
,.
.,
,-,~
,
,
:::
""'"
.,.
...,
..,...
."
""
:
',
,..
,
",.
--., ,...
,...,
.,
"."
.,.
~
..,..,... .",.
,.".
...,
I-.-'--:-{-I~{{
,.,. '"
"'-'-'J~put.'~iri::::::: "T'-'-""'
,..,
,---,,-.,..,
._1
;...~.;.;.:-~~:~
"'-"-,"'r""'-'--,---,"r",-,-',..-'---"-'r-,-,-,'r,'r""',-',-',-,
t
~
,
..,.
-~"
.,
.,
.,
:""'
,."..
""""'pu1.'~n...""'" ."., ..,..
,.
..-,
::::
::::::::
~~~3"'-~.:-:':"~':';':':':';'.."';".:'.;-;.:'~::.~-""""
~ ~
:: ,.",..,
..-:..~.;.;.:.;.:-;
::::
:::
..,. :
: ::,
101
10'
F,skusnsi masukan
Gambar 15. Kurva hubungan Frekuensi oscilator dengan kecepatan sudut putar Motor DC.
Terlihat adanya perbedaan kecepatan putar antara putar kiri clan kanan. Hal tersebut disebabkan adanya sifat kernagnetan (gejala histerisis) pada motor DC, selungga menyebabkan torsi putar ke arab kiri lebih kuat ditunjukkan dengan kecepatan sudut lebih cepit dibandingkan dengan ke arah kanan.
Hasil pengamatan fungsi rangkaian pembalik daD kelinieran rangkaian komparator. Adapun hasiInya dapat dilihat pada Gambar 16 merupakan hasil rekaman sinyal keluran rangkaian komparator pada osilokop, sedangkan Gambar 17 merupakan kurva hubungan antara tegangan masukan dengan lebar pulsa yang dihasilkan untuk frekuensi osilator
20Hz. Pengujian Driver Motor DC Pengamatan Rangkaian Penguat Pembalik Dan Komparator
Pada Gambar 16 terlihat bahwa sinyal keluaran keluaran komp:irator merupakan basil komparasiteganganrnasukanterminalB daDC,jika kurva diambil keluaranterminal E padaGambar6.
Gambar 16. Sinyal osilator (kurva ntas) daD Sinyal keluaran komparator (kurva bawah) pada f = 20 Hz. Prosiding Pertemuan dan Presentasi J/miah Tekn%gi AkS'eleratordan Aplikasinya Vol. 5. No. J, Oktober 2003.. 34 -45
42
Gambar 17. Kurva hubungan antara tegangan masukan dengan lebar pulsa keluaran komparator pd Crekuensi20 Hz.
Gambar 18. Kurva hubungan sinyal tegangan masukan dengan kecepatan sudut putar pada Crekuensiosilasi20 Hz.
Gambar 19. Kurva hubungan antara kecepatan sudut putar daD frekuensi osilasi pada lebar pulsa 1.28ms.
Gambar 19. menunjukkanadanya kenaikan nilai kecepatansudut putar, jika frekuensi osilasi dinaikan untuk lebar pulsa sebesar 1.28 ffis. Di dalampersamaangerak melingkarberaturan, sudut lingkaran yang ditempuh selama waktu t akan bernilai sebesarCl4] tjJ =
(I).t
(3
(3)
dimana t/Jadalah sudut lingkaran, (J)kecepatan sudut putar, dan t waktu dalam detik (s). Jika parameter kecepatan sudut pada kurva Gambar 19 dikalikan
dengan waktu
sebesar 1.28ms berdasarkan
persamaan 3, maka akan diperoleh lebar sudut lingkaran t/J disetiap frekuensi pada waktu yang sarna. Seandainya nilai t/Jdianggap sebagai sebuah posisi dalam sistem kendali posisi, maka dapat dikatakan kenaikan frekuensi osilator dapat digunakan untuk memperbaiki ujuk kerja dari sistem kendali tersebut, terutama pada parameter waktu
motor maksimum(nilai duty cycle =1/2) mempunyai nilai sarnauntukjangkauan frekuensiosilasi 10.1102 Hertz. Sedangkanpada kenaikan kecepatan sudut putar akan naik sebandingdenganke~aikan frekuensi osilasi pada nilai duty cycle yang tetap. Jika karakteristik tersebut dikaitkan dengan waktu penetapan sistem pengendalian, dapat diartikan waktu penetapansistemkendaliakannaik sebanding denganfrekuensiosilasiyang digunakan.Penggunaan sistempengendaliandenganPC sangatdimung. kinkan karena sinyal masukan menggunakan teganganrendah dari basil pengamatandiperoleh antara3 -10 volt.
ACUAN [1] YASUHIKO D., Servo Motor and motion Control Using Digital Sinal Processors, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey,
penetapan(settling timey2J.
KESIMPULAN Dari basil pengamatandapat disimpulkan, bahwa rangkaiandriver motor DC dapat digunakan untuk melakukanpengendaliansistem variak pada mesin berkas elektTon. Adapun parameter pendukung sebagai landasanpenggunaantersebut, adalahdapat melakukanperubahanpolaritas listrik baik ke arabkananatau ke kiri, yang nantinyadapat difungsikan untuk menaikkan atau menurunkan parametertegangandan arus. Kecepatansudutputar Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah Teknologi Akselerator dan Aplikasinya Vol. 5. No. I, Oktober 2003.. 34 -45
1990. [2] KUTSUHITO OGATA, Modern Control Engineering, 2ndEd, Prentice Hall of India, New Delhi, 1992. [3]
D'SOUSA,A.F., Design of Control Systems, Prentice_Hall,New Jersey,1988.
[4] OTT. H.W., JII'oiseReduction T~chniquesin Electronics System.Willey, New York, USA, 1976. [5]
SZTARIESKAI,T. dkk., Manual for Troubelshooting and Improvement of Neitron Gene-
rator and Other Low Energy Accelerators, IAEA Physics Section, Vienna, 1993. [6)
BOLDEA I. ill, New York, 1998.
[7)
FRASER, neering,
C. IEEE
Eleclfc
dkk.,
Drives, CRC Press,
Electro
Press,
Mechanic
Engi-
1994.
rangkaian chopper sebesar 100 Hz, baik gerakan kearah kiri maupun ke kanan -Sistem kendali dikatakan baik secara ideal jika sistem tersebut memberikan waktu penetapan (setting time) pendek clan tak ada lewatan maksimum ( over shoot). Di dalam perancangan
driver [8)
DOTE.
Y., Servo Motor And Motion
Control
Using Digital Signal Processors, Prentie-Ha11, New Jersey, 1990. [9)
ZAINAL Kuasa
SALAM, Catatan Kursus Elektronik dan Pemacu, httD://encon.fl{e.
utm.mv/notes/nota2.ht!!11, [10)
2003.
RASHID, M.H., Spice For Power Electronics And Electric Power, Pre,tice Hall, New Jers,ey,
1993. [11) PATELLA. B. ill, "High-frequency Digital PWM Controller IC for DC-DC Converters", h ttP ://ece. co 10rado. edu/ -Dwre I ectlou bli ca ti ons. b!mL IEEE Transactions tronics, Januari 2003. [12) CHEN.
J.
dkk.,
on
Predictive
Power
digital
tl)
Elec-
dimana ro=2250 rad/s, nilai tersebut akan diperbaiki lagi denan memasang hukum pengendalian pada blok algoritma hukum pengendalian (gambar I).
C!lrrent
Sedangkan pengaturan frekuensi input Chopper digunakan untuk mempercepat clan memperlambat perputaran motor DC berdasarkan perumusan 1.
[13) JOHN. K., Pspice alld Circuit Analysis, Macmillan Pubs. Co. New York, 1994. J.J.
Calculations, 1976.
dkk.,
HandBook
McGraw-Hi11.
Of Physical Co.
Colorado,
Eko Priyono -Mohon dijelaskan mekanisme kerja chopper yang saudara buat ? -Berapa
Sayono -Berapa kernarnpuanmaksimum daTi frekuensi input yang dapat diatur, sehingga dapat menggerakkanmotor untuk menvariasi variak baik gerakankearahkiri rnaupunke kanan? -Mohon dijelaskanhubunganpengaturanfrekuensi input terhadap kecepatan motor DC yang mengaturputaranvariak ?
lebar pulsa clan tinggi amplitudu yang
Budi -Lihat gambar7. tentangrangkaianjembatanh (hhybrid). Jika saklar81 clan84 ditutup, sedangkan 82 clan83 dibuka akanterjadi aliranarus dari kiri ke kanan, clan akan sebaliknyajika 82 clan.83 ditutup sedangkanS1 clan S4 dibuka. Didalam rangkaian
saklar
diwujutkan
dalam
bentuk
transistor dalammode switchelektronik. -Berdasarkan
Budi Gambar 15. dapat ditunjukkan
sistem
paling optimal yang dapat digunakan untuk menggerakkan motor DC ?
TANYAJAWAB
-D4ri
diharapkan pengaturan
t=.£.s
programmed control, htto://ece.colorado.edu/ -owrelectloublications.html IEEE Transactions on Power Electronics, January 2003.
[14) TUMA,
motor DC,
frekuensi input (frekuensi osilasi) dapat mernpercepat perputaran motor DC, sehingga untuk mencapai posisi tertentu ( dalam hal ini tegangan keluaran variak) dapat dicapai waktu yang pendek (waktu penetapan pendek). Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 19. Dari kUrva terlihat bahwa untuk frekuensi osilasi 700 Hz, akan diperoleh kecepatan sudut putar ( (0 ) sebesar 2250 fad/so Berdasarkan persamaan 3, maka untuk mencapai sudut sebesar q>diperlukan waktu sebesar:
bahwa
kurva
bawah pada gambar
14,
diperoleh lebar puIsa sebesar0.3 mS (frekuensi input chopper 769 Hz, kurva atas) dengan teganganamplitudusebesar9 Volt
jangkauan rnaksimum frekuensi masukanpada
RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DCSEBAGAI AKTUATOR SISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE
Budi Santosa. dkk.
45
