i
KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI
PENYEIMBANG JALANNYA 2 MESIN PRODUKSI TEKSTIL
TUGAS AKHIR
Dijakukan untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi
Syarat-syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
D.400 030 132 YANUAR ANANTO
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2008
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul : KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI
PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN PRODUKSI TEKSTIL
Oleh : Yanuar Ananto
NIM : D400030132
Tugas Akhir ini telah mendapat persetujuan dan pengesahan pada:
Hari : Jumat
Tanggal : 04 Juli 2008
Mengetahui,
Pembimbing I Pembimbing II
Heru Supriyono, ST, MSc. Dedy Ari Prasetyo, ST.
iii
LEMBAR PENGESAHAN
Judul : KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI
PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN PRODUKSI TEKSTIL
Oleh : Yanuar Ananto
NIM : D400030132
Tugas Akhir ini dipertahankan dan dipertanggungjawabkan di depan
dewan Penguji Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, pada:
Hari : Jumat
Tanggal : 04 Juli 2008
Dewan Penguji :
1. Heru Supriyono, ST, MSc. ( )
2. Dedy Ary Prasetyo, ST. ( )
3. Endah Sudarmilah, ST. ( )
4. Hasyim Asy’ari, ST. ( )
Mengetahui
Dekan Fakultas Tenik Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta Universitas Muhammadiyah Surakarta
Ir. Sri Widodo, MT
Ir. Jatmiko, MT.
iv
HALAMAN MOTTO
Takut akan kegagalan bukan merupakan suatu alasan untuk tidak melakukan sesuatu. Janganlah menjadikan orang lain sebagai harapan kamu tapi jadikanlah kamu harapan semua orang. Hargailah hasilmu karena itu adalah jerih payahmu. ”Ketika ilmu tiada batas... dan pengetahuan kan semakin bertambah... diperlukan daya muat otak yang super dan ingatan yang ultra... tetapi akan lebih arif jika ”bisa berbagi apapun yang kita miliki” terutama ilmu.... pohon rindang tak berubah hanya menarik untuk berteduh... tetapi pohon berbuah manis akan menarik dan berkesan bagi setiap makhluk....”
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Teriring rasa syukur kehadirat Allah SWT, Tugas Akhir ini penulis
persembahkan kepada:
• Bapak dan Ibu’ku tercinta
• Keluarga besar Mbah Abdul Hamid
• Rekan-rekan seperjuangan
• Almamater
vi
DAFTAR KONTRIBUSI
Dalam Tugas Akhir ini, saya merancang sebuah alat kontrol motor kopling
gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil
dengan bagian-bagiannya yaitu, alat kontrol motor kopling gesek arus pusar,
kontrol motor satu fase, model mesin 1 dan 2, rangkaian pengasutan motor 3 fase.
Berikut ini adalah daftar kerja yang ada dalam membuat tugas akhir.
1. Saya merancang sebuah alat kontrol motor kopling gesek arus pusar
2. Saya merancang sebuah alat kontrol motor satu fase.
3. Saya merancang skema rangkaian dan merancang PCB-Nya.
4. Saya merancang model mesin produksi tekstil.
5. Data diperoleh dari buku-buku, data sheet dari internet dan dari
perpustakaan
Demikian daftar kontribusi ini dibuat dengan sejujurnya dan saya
bertanggungjawab penuh atas isi dan kebenaran daftar di atas.
Surakarta, Juni 2008
Mengetahui,
Pembimbing II Mahasiswa Tugas Akhir
Dedy Ari Prasetyo, ST. Yanuar Ananto
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillah segala puji kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat,
hidayah dan inayah-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan.
Tugas Akhir yang berjudul ” KONTROL MOTOR KOPLING GESEK
ARUS PUSAR SEBAGAI PENYEIMBANG JALANNYA DUA MESIN
PRODUKSI TEKSTIL”, ini diajukan sebagai persyaratan guna menyelesaikan
program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Elektro Fakultas Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dengan segala kemampuan dan keterbatasan, Tugas Akhir ini disusun
sebaik mungkin disadari masih banyak kekurangan disana sini, dan disadari pula
bawha penulisan skripsi ini tidak mungkin terwujud tanpa adanya bimbingan,
pengarahan serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini
ingin disampaikan rasa terima kasih dan penghargaan sedalam-dalamnya kepada
semua pihak yang telah membantu baik dalam studi maupund alam
menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan teirma
kasih kepada:
1. Bapak Ir. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik.
2. Bapak Ir. Jatmiko, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.
3. Bapak Heru Supriyono, ST. MSc. selaku dosen Pembimbing I
4. Bapak Dedy Ari Prasetyo, ST selaku dosen pembimbing II.
5. Keluargaku tercinta dan tersayang, terima kasih atas dukungan dan
kasih sayang yang telah kalian berikan.
ix
6. Kekasihku tercinta Kartini yang setia menemaniku dalam perjuangan
ini.
7. Dan kepada semua pihak yang tak bisa disebutkan satu persatu,
terutama rekan-rekan seperjuangan yang telah banyak membantu dan
memberikan dukungan.
Semoga atas kebaikan Bapak/Ibu serta sauda-saudara semua mendapat
imbalan sepantanya dari Alloh SWT. Amin
Akhir kata disadari bahwa skripsi ini masih banyak kekruangan. Untuk itu
saran dan kritik dari pembaca tentu akan bermanfaat dan semoga Tugas Akhir ini
dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Juni 2008
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... ii
HALAMAN PENGUJI .............................................................................. iii
HALAMAN MOTTO ................................................................................ iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. v
DAFTAR KONTRIBUSI ........................................................................... vi
ABSTRAK ................................................................................................. vii
KATA PENGANTAR ............................................................................... vii
DAFTAR ISI .............................................................................................. x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................ 2
1.3. Batasan Masalah ............................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian ............................................................. 3
1.5. Manfaat Penelitian ........................................................... 3
1.6. Tinjauan Pustaka .............................................................. 4
1.7. Sistematika Penulisan ....................................................... 4
xi
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Cara Kerja Mesin Produksi Tekstil dan Syarat Dikatakan
Seimbang .......................................................................... 6
2.2. Resistor ............................................................................. 7
2.3. Pengaman Lebur Tabung (Fuse) ....................................... 9
2.4. Kapasitor/Kondensator ...................................................... 10
2.5. Dioda ................................................................................ 11
2.6. Zener ................................................................................ 12
2.7. Transistor .......................................................................... 14
2.8. Silion ................................................................................ 16
2.9. Transformator ................................................................... 17
2.10.Penggerak Arus Pusar ...................................................... 19
BAB III PERENCANAAN RANGKAIAN KONTROL DAN MODEL
MESIN PRODUKSI
3.1. Perencangan Pembuatan Alat ........................................... 21
3.1.1. Diagram Blok ......................................................... 21
3.1.2. Pengasutan Motor 3 Phase ..................................... 22
3.1.3. Kontrol Motor Kopling Arus Pusat ........................ 23
3.1.3. Kontrol Motor 1 Phase ........................................... 23
3.2. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar ..... 23
3.2.1. Diagaram Blok ....................................................... 24
a. Rangkaian Speed Setting ................................... 27
b. Rangkaian Umpan Balik dan Pembanding
Sinyal .................................................................. 28
xii
c. Rangkaian Penguat ............................................. 29
d. Rangkaian Penyulut SCR ................................... 32
e. Rangkaian Driver ............................................... 33
3.3. Alur Proses Produksi Kain ............................................... 34
3.3.1. Cara Kerja Secara Mekanis .................................... 34
3.3.2. Proses Tensi ........................................................... 34
3.3.3. Tahap Urutan Pengoperasian ................................. 35
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA
4.1. Analisa Tiap-Tiap Blok Rangkaian .................................. 36
4.1.1. Rangkaian Speed Setting ........................................ 36
4.1.2. Rangkaian Umpan balik ......................................... 38
4.1.3. Rangkaian Pembanding dan Penguat ..................... 40
4.1.4. Rangkaian Penyulur SCR ....................................... 42
4.1.5. Rangkaian Driver ................................................... 43
4.2. Pengujian Alat .................................................................. 45
4.2.1. Pengujian Sistem Loop Tertutup ............................ 45
4.2.2. Pengujian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus
Pusar sebagai Penyeimbang Jalannya 2 mesin
produksi tekstil ....................................................... 47
4.2.3. Analisa Pengujian Pengaturan pada VR Penguat ... 48
4.2.4. Analisa Pengujian Pengaturan pada VR Panjaran . 54
4.2.5. Analisa Pengujian dan Pengukuran Kecepatan serta
Hubungan antara Tegangan Speed Setting dan
Kecepatan Perputaran Motor .................................. 59
xiii
BAB IV PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...................................................................... 61
5.2. Saran-Saran ....................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Penahan Kawat ................................................................. 7
Gambar 2.2. Penahan Arang Film ......................................................... 8
Gambar 2.2. Penahan Arang Komposisi ............................................... 8
Gambar 2.4. Simbol Resistor ................................................................ 9
Gambar 2.5. Pengaman Lebur (Fuse) ................................................... 9
Gambar 2.6. Kondensator ..................................................................... 11
Gambar 2.7. Karakteristik Dioda .......................................................... 12
Gambar 2.8. Simbol Dioda ................................................................... 12
Gambar 2.9. Grafik Arus dan Tegangan Zener ..................................... 13
Gambar 2.10. Skematis Dioda Zener ...................................................... 13
Gambar 2.11a. Transistor pnp ................................................................... 14
Gambar 2.11b. Transistor npn ................................................................... 14
Gambar 2.12. Membias Sebuah Transistor npn ...................................... 15
Gambar 2.13. Karakteristik Transistor npn ............................................. 15
Gambar 2.14. Membias Sebuah Transistor pnp ...................................... 15
Gambar 2.15. Karakteristik Transistor pnp ............................................. 15
Gambar 2.16. Simbol Sirkit Untuk SCR ................................................. 16
Gambar 2.17. Karakteristik SCR ............................................................ 16
Gambar 2.18. Penyulut SCR dengan Trafo Denyut ................................ 17
Gambar 2.19. Simbol Transfoprmator .................................................... 18
Gambar 2.20. Konstruksi Transformator ............................................... 18
Gambar 2.21. Pergerak Arus Pusat Perangkat Kopling .......................... 19
Gambar 3.1. Diagram Blok Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusat
sebagai Penyeimbang Jalannya Dua Buah Mesin
Produksi Tekstil ............................................................... 21
Gambar 3.2. Diagram Rangkaian Kontrol Motor 3 Phase .................... 22
Gambar 3.3. Diagram Pengawatan Rangkaian Daya Motor 3 Phase .... 22
Gambar 3.4. Rangkaian Kontrol Motor 1 Phase ................................... 23
xv
Gambar 3.5. Diagram Blok Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar 24
Gambar 3.6. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusat ..... 26
Gambar 3.7. Rangkaian Speed Setting .................................................. 27
Gambar 3.8. Rangkaian Feed back dan Pembanding Sinyal ................ 28
Gambar 3.9. Rangkaian Penguat ........................................................... 29
Gambar 3.10. Rangkaian Penyulut SCR ................................................. 32
Gambar 3.11. Rangkaian Driver ............................................................. 33
Gambar 4.1. Model Mesin Produksi Teksil .......................................... 36
Gambar 4.2. Rangkaian Speed Setting .................................................. 37
Gambar 4.3. Gelombang AC dari Transformator TI ............................ 37
Gambar 4.4. Gelombang Penyearah dan Diperhalus dengan Kapasitor
serta Terpotong oleh Zener .............................................. 37
Gambar 4.5. Gelombang Keluaran Rangkaian Speed Setting .............. 38
Gambar 4.6. Rangkaian Umpan Balik .................................................. 38
Gambar 4.7. Gelombang Keluaran Tacho Generator ........................... 39
Gambar 4.8. Gelombang Tacho Generator yang Disearahkan ............. 39
Gambar 4.9. Gelombang Penyearah Yang Diperhalus Dengan
Kapasitor ........................................................................... 39
Gambar 4.10. Gelombang Keluaran Dari Rangkaian Umpan Balik ..... 40
Gambar 4.11. Rangkaian Pembanding Dan Penguat .............................. 40
Gambar 4.12. Gelombang Perbandingan Antara Vz Dan VTG ........................ 41
Gambar 4.13. Gelombang Pada VBE ....................................................... 41
Gambar 4.14. Gelombang Pada VCE ..................................................... 41
Gambar 4.15. Gelombang Output Penguatan ......................................... 42
Gambar 4.16. Rangkaian Penyulut SCR ................................................. 42
Gambar 4.17. Gelombang Masukan Pada Kaki Gate SCR1 ................... 43
Gambar 4.18. Gelombang Pada Kaki Primer Transformator Denyut T4 43
Gambar 4.19. Rangkaian Driver ............................................................. 44
Gambar 4.20. Gelombang Kaki Gate SCR 2 .......................................... 44
Gambar 4.21. Gelombang Pada Beban Coil ........................................... 44
Gambar 4.22. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar .... 45
xvi
Gambar 4.23. Sinyal Vz Dan VTG ........................................................... 46
Gambar 4.24. Sinyal VBE Saat Dibebani ................................................. 46
Gambar 4.25. Grafik VR Penguatan Max ............................................... 51
Gambar 4.26. Grafik VR Penguat ¼ ....................................................... 51
Gambar 4.27. Grafik VR Penguatan ½ .................................................. 52
Gambar 4.28. Grafik VR Penguatan ¾ .................................................. 52
Gambar 4.29. Grafik Pegnuatan 7/8 ....................................................... 53
Gambar 4.30. Grafik Penguatan Min ...................................................... 53
Gambar 4.31. Grafik VR Panjaran Max ................................................. 57
Gambar 4.32. Grafik VR Panjaran ¾ ...................................................... 57
Gambar 4.33. Grafik Vrpanjaran ½ ....................................................... 58
Gambar 4.34. Grafik VR Panjaran ¼ ..................................................... 58
Gambar 4.35. Grafik VR Panjaran Min .................................................. 59
Gambar 4.36 Grafik Hubungan Tegangan Speed Setting dengan
Puturan Motor .................................................................. 60
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Kode Warna Resistor .............................................................. 8
Tabel 4.1. VR Penguatan max .................................................................. 47
Tabel 4.2. VR Penguatan ¼ ...................................................................... 48
Tabel 4.3. VR Penguatan ½ ...................................................................... 48
Tabel 4.4. VR Penguatan ¾ ...................................................................... 49
Tabel 4.5. VR Penguatan 7/8 ..................................................................... 49
Tabel 4.6. VR Penguatan min .................................................................. 50
Tabel 4.7. VR panjaran max ..................................................................... 54
Tabel 4.8. VR Panjaran ¾ ........................................................................ 54
Tabel 4.9. VR Panjaran ½ ........................................................................ 55
Tabel 4.10. VR Panjaran ¼ ........................................................................ 55
Tabel 4.11. VR Panjaran Min ..................................................................... 56
Tabel 4.12. Hubungan Tegangan Speed Setting dengan Kecepatan
Putaran Motor ......................................................................... 60
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Motor 1 phase
Lampiran 2. Data Perangkat Kopling
Lampiran 3. Data Sheet Komponen
vii
ABSTRAKSI
Menggabungkan dua buah atau lebih mesin produksi bertujuan untuk lebih menghemat tenaga kerja dan dapat mempercepat proses produksi dalam industri tekstil sangat diperlukan, dari proses satu ke proses kedua memakan waktu yang lebih cepat dibanding dengan mesin produksi yang terpisah oleh sebab itu diperlukan alat yang bisa untuk menggabungkan dua mesin proses produksi agar dapat berjalan dalam waktu yang bersamaan. Pada bagian finishing dalam industri-industri tekstil banyak menggunakan motor penggeraknya yaitu motor kopling gesek arus pusar, sehingga untuk menggabungkan dua mesin proses memerlukan alat kontrol motor kopling gesek arus pusat sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat kontrol penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil yang akan digabungkan menjadi satu proses. Alat kontrol ini disarankan hanya digunakan untuk motor kopling gesek arus pusar. Sensor akan ditempatkan pada poros tensi yang berfungsi sebagai detektor berjalannya mesin utama sehingga dapat membaca gerak atau kecepatan mesin utama. Gerak tersebut diterima sebagai pembacaan speed setting pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar dan alat kontrol ini memberikan suplai tegangan DC pada kopling magnet. Berdasarkan data hasil pengujian, alat kontrol ini mampu digunakan untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil dan mampu menggantikan alat yang telah digunakan di perusahaan, sehingga dapat memberikan alternatif pilihan lain untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil.
Kata kunci: Setting, Kontrol Motor, Keseimbangan
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Industri tekstil khususnya bagian finishing sangat memerlukan sekali
sebuah alat kontrol penyeimbang kecepatan mesin produksi. Yang dimaksud
penyeimbang disini yaitu dua buah mesin proses produksi lain yang
terpisahkan tetapi akan digabungkan menjadi satu proses produksi kain
sehingga bila akan digabungkan menjadi satu proses maka syaratnya harus
kecepatan kainnya sama antara mesin satu dengan mesin yang lainnya, oleh
sebab itu diperlukan sebuah sistem penyeimbang antara dua buah mesin
tersebut.
Saat ini banyak sekali pabrik-pabrik tekstil khususnya bagian finishing
yang memerlukan sebuah alat penyeimbang jalannya dua buah mesin
produksi bahkan lebih dari dua mesin produksi. Untuk sekarang ini
kebanyakan menggunakan teknologi dari buatan pabrik. Untuk alat atau
instrumentasi buatan pabrik memang bisa digunakan dan bila perawatannya
bagus maka umurnya bisa lama pula tetapi buatan pabrik juga ada
kelemahannya atau kekurangannya, yaitu bila terjadi kerusakan maka sering
kali tidak ada ganti komponennya dan sulit dicari dipasaran. Kemasan untuk
fabrikasi buatan pabrik tersebut biasanya adalah rangkaian yang telah di cor,
yaitu komponennya berupa chip dalam kemasan yang tidak diketahui
fungsinya, hanya diketahui terminal input output yang terhubung dengan
motor kopling gesek arus pusar, sehingga sulit untuk diperbaiki sehingga mau
2
tidak mau harus membeli yang baru lagi dan ini menambah biaya yang tidak
sedikit.
Disini penulis ingin memberikan pandangan lain alternatif pilihan lain
dari instrumentasi yang sudah ada. Yang diharapkan rangkaian yang kami
buat nanti dari segi harga mungkin lebih murah, dan berdasarkan analisa cara
kerja motor penggeraknya akan dibuat rangkaian ini sesederhana mungkin
sehingga mudah dipahami dan bila suatu saat terjadi kerusakan maka
pencarian kerusakannya atau trouble shotingnya mudah dilakukan selain itu
komponen-komponennya tersedia di pasaran dan mudah didapatkan.
Pada mesin tekstil khususnya bagian finishing kebanyakan motor
penggeraknya menggunakan motor eddy current atau motor kopling gesek
arus pusar. Motor ini terdiri dari tiga bagian yaitu motor induksi, kopling arus
eddy dan generator internal. Motor induksi berputar pada kecepatan konstan
dan memberikan sumber energi untuk kopling arus eddy, dengan pengaturan
eksitasi pada kopling besarnya slips antara motor dan output poros dapat
diatur dan output dapat divariasi. Sedangkan generator intenal berfungsi
memberikan sinyal umpan balik atau feedback sesuai dengan kecepatan
putaran poros output yang sesungguhnya.
1.2. Rumusan Masalah
Dengan mengamati segala permasalahan dari sistem kontrol motor
kopling gesek arus pusar yang telah dibuat maka penulis merumuskan
beberapa permasalahan yang dihadapi baik pada waktu pembuatan alat
maupun penulisan laporan adapun permasalahan yang dihadapi tersebut
antara lain:
3
a) Bagaimana cara mensetting alat kontrol supaya pengkoplingan magnet
dapat menyesuaikan poros tensi saat naik atau turun.
b) Bagaimana cara membuat penggerak motor mesin 2 atau mesin penarik
dapat berputar secara stabil.
1.3. Batasan Masalah
Untuk pembatasan masalah ini kami membatasi alat ini hanya berupa
model yang digunakan untuk mesin tekstil finishing yaitu inputnya berupa
kain mentah menjadi kain jadi. Dan untuk motor penggerak utamanya
menggunakan motor kopling gesek arus pusar dengan daya kerja 1/2-5 Hp
dengan kecepatan maksimal 1500 rpm.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui sifat
atau karakter dari motor kopling gesek arus pusar serta dapat memahami dan
membuat alat kontrol kecepatan motor kopling gesek arus pusar, sehingga
dapat mengaplikasikannya pada suatu mesin produksi tekstil yang berfungsi
untuk penyeimbang jalan dua mesin produksi tekstil.
1.5. Manfaat Penelitian
Dari penelitian yang dilakukan dapat diambil beberapa manfaat antara
lain:
1. Dapat memberikan kontribusi pada dunia industri tekstil khusus bagian
finishing
4
2. Dapat memberikan alternatif lain dalam hal pengaturan kecepatan putaran
motor.
1.6. Tinjauan Pustaka
Motor kopling gesek arus pusar banyak digunakan untuk pengaturan
kecepatan putaran motor, dengan mangatur tegangan yang masuk pada
perangkat kopling atau lilitan pembangkit magnet kopling maka output
putaran magnet dapat diatur. Dengan adanya alat kontrol motor kopling gesek
arus pusar dapat memberikan alternatif lain mengenai pengaturan kecepatan
motor selain inverter.
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika yang digunakan dalam penulisan ini terdiri dari 5 bab
bahasan yaitu:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini diuraikan Latar Belakang, Perumusan Masalah,
Batasan Masalah, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian dan
Sistematika Penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini mengenai teori yang menunjang terhadap pembuatan
alat ini.
BAB III PENGOPERASIAN ALAT DAN RANGKAIAN KONTROL
Pada bab ini dijelaskan mengenai struktur bagan dari perancangan
sistem, fungsi dari masing-masing struktur penyusun sistem, serta
pengoperasian alat.
5
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pengujian sistem rangkaian
sekaligus analisa dari sistem kerja tiap-tiap blok.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini tentang kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa
serta saran-saran yang disampaikan dalam penyempurnaan laporan
yang telah dibuat.
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Cara Kerja Mesin Produksi Tekstil dan Syarat di Katakan Seimbang
Cara kerja mesin produksi tekstil ini termasuk dalam tahap finishing
dimana bahan yang akan diproses merupakan kain mentah dan keluar
menjadi kain jadi dalam proses finishing terbagi menjadi dua bagian yaitu
yang pertama melalui roll press untuk pengobatan, roll press ini menekan
kain yang masuk dengan tekanan kira-kira 5 bar, roll press ini menggunakan
penggerak motor kopling gesek arus pusar, roll press tidak akan berputar
walaupun kain tertarik. Roll press akan berputar bila motor penggeraknya
berputar.
Proses finishing yang kedua yaitu pemanasan dan pembentangan
lebar kain yang diinginkan. Setelah melalui proses pertama kain masuk pada
mesin kedua tetapi terlebih dahulu melalui poros tensi. Mesin kedua ini
prinsipnya yaitu menarik kain yang telah diumpankan oleh mesin satu
dengan terlebih dahulu melalui poros tensi. Bila mesin dua menarik umpan
kain dari mesin satu maka secara otomatis tensi akan naik dan akan memutar
variabel resistor dimana variabel resistor tersebut merupakan detektor untuk
berjalannya mesin dua. Semakin cepat mesin dua berjalan semakin ke atas
gerak dari poros tensi dan ini cenderung mempercepat putaran dari mesin
satu dan bila mesin dua memperlambat kecepatannya maka poros tensi akan
bergerak turun dan ini akan memperlambat putaran dari mesin satu,
sehingga dapat dikatakan bahwa mesin satu berjalannya menyesuaikan
kecepatan dari mesin dua.
7
Syarat dikatakan seimbang bila berjalannya output kain dari mesin
satu sama dengan berjalannya input kain mesin dua, dan ini ditandai dengan
posisi poros tensi yang diam.
2.2. Resistor
Resistor sering disebut dengan nama tahanan atau penahan. Dalam
rangkaian elektronika resistor memiliki fungsi yang bermacam-macam
diantaranya adalah sebagai penahan atau tahanan, pembagi tegangan, dll.
Dari bahan pembuatannya resitor dibagi menjadi dua macam yaitu:
• Penahan kawat
• Penahan arang
Penahan kawat terbuat dari kawat konstanta atau nikelin. Nilai
tahanan dinyatakan dengan ohm yang dapat kita baca pada badan resistor
dengan kode angka. Pada umumnya penahan kawat digunakan untuk daya
yang besar. Untuk penahan kawat dapat kita lihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.1. Penahan Kawat
Berdasarkan susunannya penahan arang dibedakan menjadi dua
macam yaitu penahan arang komposisi dan penahan arang film. Pada
rangkaian elektronika penahan arang adalah jenis resistor yang sering
digunakan untuk daya kecil. Besarnya daya penahan bervariasi mulai dari
1/8 watt, ¼ watt, ½ watt, 1 watt, 2 watt, dan seterusnya.
8
Gambar 2.2. Penahan arang film
Gambar 2.3 Penahan arang komposisi
Nilai dari penahan arang film dapat kita ketahui dengan membaca
kode warna pada badannya. Dengan menghitung nilai dari pembacaan kode
warna maka kita akan mengetahui berapa nilai dari resistor tersebut. Adapun
nilai kode warna dapat kita lihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1. Kode warna resistor
Warna Garis 1 Garis 2 Garis 3 Garis 4 Hitam 0 0 x 100 20% Coklat 1 1 x 101 1% Merah 2 2 x 102 2% Oranye 3 3 x 103 3% Kuning 4 4 x 104 4% Hijau 5 5 x 105 5% Biru 6 6 x 106 6% Ungu 7 7 x 107 7% Abu-abu 8 8 x 108 8% Putih 9 9 x 109 9% Emas x 10-1 5% Perak x 10-2 10% Tanpa warna x 10-3 20%
Contoh pembacaan nilai resistor
Warna pertama = merah = 2 (nilai)
Warna kedua = ungu = 7 (nilai)
0,01/ 5 W
9
Warna ketiga = merah = x 102 (besar perkalian)
Warna keempat = emas = 5% (nilai toleransi)
Jadi nilai resistor tersebut adalah = 2700 Ω / 5%
Didalam gambar skematik biasanya komponen ini digambar
simbulnya. Adapun gambar simbol resistor tampak pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Simbol resistor
2.3. Pengaman Lebur Tabung (Fuse)
Pengaman lebur berguna untuk memutuskan atau membuka
rangkaian listrik bila terjadi hubung singkat. Pengaman lebur tabung
mempunyai elemen lebur yang ditempatkan dan dilindungi oleh tabung kaca
dan kedua ujungnya ditutup dengan kontak cicin perunggu. Kedua ujung
elemen leburnya disambungkan kepada kedua kontak cicin perunggu
tersebut. Sehingga apabila diantara kedua ujung cincin perunggu diukur
dengan Ohmmeter akan menunjukkan adanya hubungan keduanya.
Gambar 2.5. pengaman lebur (Fuse)
10
2.4. Kapasitor/Kondensator
Ada yang menyebutnya kondensator dan ada juga yang menyebutnya
kapasitor. Komponen ini dipisahkan oleh isolator. Isolator yang memisahkan
pelat tersebut dielektium.
Sifat komponen elektronika yang bernama kondensator ini ialah
dapat menerima arus listrik dan menyimpannya dalam waktu yang relatif.
Sedangkan kondensator tersebut bermacam-macam jenisnya, antara lain:
• Kondensator elektrolit (elco)
Fungsi dari kondensator elco sering digunakan pada penguat
frekuensi rendah, sebagai penyaring arus DC dan banyak kita jumpai
pada rangkaian elektronik.
• Kondensator keramik
Kondensator keramik bahan dielektriknya terbuat dari keramik.
Kondensator ini mempunyai nilai kapasitas yang lebih rendah jika
dibandingkan dengan elco. Kekuatan menyimpan arus kondensator
keramik sekitar di bawah satu microfarat.
• Kondensator mylar
Kondensator mylar jenis isolatornya dari dielektrium jenis mylar.
Kondensator mylar inipun kapasitasnya kecil di bawah satu microfarat.
• Kondensator mika
Kondensator jenis isolatornya dielektrium dari mika. Nilai
kapasitas kondensator ini kecil. Banyak dipakai pada rangkaian radio
penerima, amplifier, tape recorder dan lain-lain.
11
• Kondensator polyester
Kondensator ini dielektriumnya terbuat dari polyester, kapasitas-
nya hanya di bawah satu microfarat, sangat kecil. Banyak dipakai pada
rangkaian radio penerima dan amplifier.
• Kondensator udara (Varco)
Kondensator udara isolatornya dari udara, kapasitas varco dapat
diubah-ubah dengan cara memutar sumbu poros ke kanan/kiri. Jika
poros diputar kedalam celah-celah stator, maka kapasitas komponen ini
bertambah atau sebaliknya. Disamping itu ada jenis kondenstor udara
yang disebut trimmer.
Gambar 2.6 Kondensator
2.5. Dioda
Dioda merupakan alat dengan dua terminal dan terbentuk dari dua
jenis konduktor, jenis n dan jenis p yang tersambung. Alat ini mampu dialiri
oleh arus secara selektif mudah dalam satu arah, tetapi amat sukar dalam
arah kebalikannya, sehingga dapat diartikan sebagai sakelar elektronis yang
hanya meloloskan arus ke satu arah. Terdapat 3 daerah operasi dioda yaitu
sebagai berikut:
1. Tanpa tegangan bias, dengan VD = 0 dan ID = 0
2. Bias mundur, dengan VD < 0 (negatif) dan ID = -IS (arus bocor)
12
Terdapat arus bocor yang mengalir dari K ke A (ID negatif = -IS). Is
adalah arus mundur saturasi.
3. Bias maju, dengan VD > 0 dan Id > 0
Gambar 2.7. Karakteristik dioda
A P N K
Gambar 2.8 Simbol dioda
2.6. Zener
Dioda-dioda sinyal kecil dan dioda-dioda penyearah tidak pernah
dengan sengaja dioperasikan dalam daerah yang mogok (breakdown),
karena akan merusak dioda tersebut. Dioda Zener berbeda, dioda ini adalah
dioda silikon yang telah dibuat oleh pabrik untuk bekerja paling optimal
pada daerah yang “breakdown”. Dioda zener merupakan tulang punggung
pengatur tegangan, rangkaian-rangkaian yang menjaga agar tegangan beban
-40 -30 -20 -10 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 1
20
10 tanpa bias VD = ID = 0
daerah forward VD > 0; ID > 0
VD (volt)
Potensial penghalang
Id (mA)
Daerah reversed bias VD < 0 ; ID = IS
0,1 µA
0,2 µA
13
(load voltage) hampir konstan, walaupun ada perubahan yang besar pada
tegangan line (line voltage) dan resistensi beban (load resistance).
Gambar 2.9 Grafik arus dan tegangan zener
Pada gambar diatas menunjukkan grafik operasi dioda zener pada
daerah maju, ia mulai menghantar pada tegangan sekitar 0,7 V, seperti dioda
silikon biasa. Pada daerah bocor (antara nol dan breakdown), ia hanya
mempunyai sedikit arus balik (reverse current). Pada dioda zener,
lengkungan di sekitar “breakdown” berbentuk lutut yang sangat tajam,
diikuti dengan lengkungan arus yang hampir vertikal. Patut dicatat bahwa
tegangannya hampir konstan, mendekati VZ pada hampir semua daerah
“breakdown”.
Gambar 2.9 juga menunjukkan arus balik maksimum IZM. Asalkan
arus balik lebih kecil dari IZM dioda dapat beroperasi dalam jarak yang
aman. Namun jika arus balik yang berlebihan, resistor pembatas arus (a
current-limiting resistor) harus digunakan.
Gambar 2.10. Skematis dioda zener
-IZT
-IZM
-VZ
I
V
14
2.7. Transistor
Transistor merupakan salah satu alat semikonduktor yang sangat
penting yang membentuk elemen kunci dalam setiap rangkaian. Transistor
terdiri atas 2 macam semikonduktor yang saling dihubungkan. Dalam hal
ini, ada 2 macam hubungan yang membentuk transistor, yatu jenis npn dan
pnp. Jenis npn terdiri atas semikonduktor kristal tunggal (germanium atau
silikon) dengan lapisan tipis jenis p diselipkan di antara 2 lapisan jenis n.
jenis yang kedua adalah pnp yang terdiri atas lapisan jenis n yang disisipkan
di antara 2 lapisan jenis p. Kedua transistor dapat diperlihatkan dalam
gambar 2.9
Gambar 2.11.a Tansistor pnp Gambar 2.11.b Transistor pnp
Gambar 2.11 Simbol transistor pnp dan npn
2.7.1. Bias Transistor
Pada transistor NPN, kaki kolektornya harus dihubungkan
dengan catu positif. Untuk transistor yang berperan sebagai saklar
dan penghubung, arus mengalir lewat kolektor ke bagian emitor dari
rangkaian, maka tegangan positif harus diberikan pada basis dari
transistor. Tegangan pada basis harus lebih positif terhadap emitor.
Inilah yang disebut bias positif transistor apabila catu positif
kolektor emitor
basis
p n
p kolektor
emitor basis
n p
n C
E
C
E
B
15
diberikan pada kaki basis, arus mengalir di bagian basis emitor dari
rangkaian, tansistor terpasang “on” dan arus yang lebih besar
mengalir dari kolektor ke emitor dalam rangkaian.
Gambar 2.12 Membias sebuah Gambar 2.13. Karakteristik transistor n-p-n transistor NPN
Untuk transistor PNP kaki kolektornya harus dihubungkan
dengan catu negatif dalam hal ini arus akan mengalir kuat emitor ke
bagian kolektor apabila basis mendapat bias. Tegangan bias negatif
yang lebih besar dari 0,2 Volt harus diberikan pada basis transistor
PNP ini supaya saklar terpasang “on”
Gambar 2.14 Membias sebuah Gambar 2.15 Karaktistik transistor p-n-p transistor PNP
c Ic
Ic
Ie
e
b
V
+
+ Ib Ib
n-p-n
4
1
2
3
+ ICmA NPN
40 µA
30 µA
20 µA
10 µA IBI
IB^
+ VCE
V
c Ic
Ic
Ie
e
b
V + +
Ib Ib
p-n-p -1
-4
-3
-2
+ VcE
PNP
-40 µA
-30 µA
-20 µA
-10 µA IBI
IBn
- IC
V
16
2.8. Silicon Controlled Rectifier (SCR)
SCR adalah suatu komponen yang luwes dan sederhana. Terdapat
banyak ragam penerapan, termasuk pengemudian pada daya AC. SCR
memungkinkan pengemudian arus yang relatif besar, dari sumber yang
berdaya kecil. Tiristor dihidupkan oleh pulsa pertama yang cocok dalam
setengah siklus positif dan tetap hidup selama setengah siklus itu. Ketika
tegangan suplai dan tiristor mati, selama setengah siklus negatif SCR tetap
mati. Urutan ini berulang terus dalam tiap siklus.
Gambar 2.16 Simbol sirkit untuk SCR Gambar 2.17 Karakteristik SCR
2.6.1. Pemicuan SCR
Menghidupkan SCR dapat dilakukan dengan menyuplai arus ke
gerbang. Metode ini dilakukan dengan menyuplai suatu tegangan dengan
polaritas yang benar, yaitu positif untuk arus input gerbang. Disaat setengah
siklus negatif SCR akan mati sehingga diperlukan lagi pemicuan pada sudut
yang sama. Sinyal-sinyal pemacu dapat diperoleh dari pengisian dan
pembuangan muatan kapasitor yang dirangkai menjadi piranti sulut.
Gerbang Katoda
Anoda
Tembus mundur
Halangan mundur
Halangan maju
Penghantar maju Pulsa
Gerbang dikenakan
VR
VF
IF
IR
17
Gambar 2.18 Penyulutan SCR dengan trafodenyut
Salah satu penyulutan SCR yaitu dengan trafo denyut. Di dalam
gambar terlihat penghasil sinyal denyut adalah resistor dan kapasitor dimana
sinyal denyut sulut tersebut digunakan sebagai masukan kaki primer trafo
sulut dan gulungan sekunder akan terinduksi. Trafo denyut juga berfungsi
sebagai pemisah antara rangkaian kontrol yaitu arus lemah dengan rangkaian
daya tinggi yaitu arus kuat.
2.9. Transformator
Transformator adalah komponen magnet listrik yang dipakai untuk
mengubah taraf suatu tegangan bolak-balik ke taraf yang lain. Sebagai
contoh, transformator langkah turun dapat dipakai dalam pencatu daya suatu
instrumen untuk “mengubah” tegangan jaringan listrik umum 220 V AC
(atau 110 V AC) menjadi, misalnya, 15 V AC yang merupakan harga yang
lebih cocok untuk mencatu, sesudah disearahkan, tegangan rendah DC yang
diperlukan instrumen zat padat. Transformator ini, yang terdiri atas dua
Generator denyut sulut
Trafo denyut
SCR
Vi
18
gulungan terpisah, juga memberikan isolasi bagus di antara instrumen dan
catu jaringan listrik umum AC.
Gulungan primer dan gulungan sekonder, masing-masing terdiri atas
beberapa lilitan kawat tembaga yang divernis, saling disambungkan oleh
rangkaian magnet.
Gambar 2.19 Simbol transformator Gambar 2.20 Konstruksi transformator
Induksi timbal balik antara kumparan-kumparan yang dikopelkan
secara magnet adalah asas kerja transformator. Transformator frekuensi
radio dengan kumparan kawat halus mempunyai teras debu ferit, sedang
transformator audio dan transformator daya biasanya mempunyai teras besi.
Dalam transformator daya gulungan primer disambungkan dengan masukan
AC dan beban disambungkan membentangi gulungan sekonder. Rangkaian
magnet yang mengkopelkan gulung-gulungan itu dibuat dari baja berlapis-
lapis dengan reluktansi (resistansi magnet) khusus rendah. Terasnya
berlapis-lapis, yaitu terjadi dari beberapa lembar baja tipis, semuanya saling
diisolasikan oleh lapisan vernis atau oksida guna mengurangi kerugian-
kerugian arus balik. Tegangan masukan bolak-balik yang membetangi
primer menimbulkan fluks magnet yang semuanya, idealnya, bersambung
dengan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam
gulungan sekunder.
Primer Sekunder Primer Sekunder Gulungan Gulungan
Teras berlapis-lapis
19
2.10. Penggerak Arus Pusar
Penggerak arus pusar dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan
motor induksi sangkar-tupai ac standar. Penggerak arus pusar terdiri dari dua
bagian yang berbeda. Satu bagian, unit mekanis, terdiri dari kopling arus
eddy dan motor induksi. Motor berputar pada kecepatan konstan dan
memberikan sumber energi untuk kopling. Dengan pengaturan eksitasi pada
kopling, besarnya slips antara motor dan output poros dapat diatur dan
kecepatan output dapat divariasi. Jika eksitasi tersebut tinggi, kecepatan
output bertambah menuju kecepatan penuh motor. Pada waktu eksitasi
direndahkan, kecepatan turun menuju kecepatan nol.
Gambar 2.21 Penggerak arus pusar perangkat kopling
20
Pada gambar 2.21 menunjukkan komponen utama dari kopling arus
pusar drum logam yang digerakkan langsung oleh motor ac, rotor dengan
kutub, dan kumparan lilitan yang menyediakan fluks variabel yang
diperlukan untuk pengaturan kecepatan. Tegangan diberikan pada kumparan
kawat untuk membentuk fluks. Fluks magnet ke luar dari celah udara masuk
pada drum logam.
Putaran drum sehubungan dengan magnet, membangkitkan arus
pusar dan medan magnet pada drum. Interaksi magnetis antara dua unit
mengirimkan torsi dari motor ke beban. Dengan mengatur tegangan yang
diberikan, besarnya torsi dikirimkan dan karena itu kecepatan dapat diatur.
22
3.1.2. Pengasutan Motor 3 Phase
Pada bagian konstruksi motor kopling gesek arus pusar terdapat
bagian motor penggerak utama yaitu motor induksi 3 phase dimana untuk
menjalankan motor tersebut diperlukan sebuah sistem pengasutan, disini
penulis menggunakan sebuah magnetik kontaktor dan tombol tekan serta
dilengkapi dengan pengaman beban lebih atau over load yang berfungsi
sebagai pengaman motor bila terjadi kelainan pengoperasian motor induksi.
Gambar 3.2. Diagram rangkaian kontrol motor 3 phase
Gambar 3.3. Diagram pengawatan rangkain daya motor 3 phase
Sebelum jala-jala PLN masuk pada rangkaian kontrol lebih dahulu melewati
MCB (Main Circuit Breaker) pada alat ini terdapat dua buah MCB, satu
untuk motor induksi 3 phase dan satu lagi untuk supply tegangan rangkaian
kontrol pembangkit eksitasi dan rangkaian kontrol motor 1 phase.
K1
ON OFF
K1
M
OL
23
3.1.3. Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar
Pada simulasi alat ini, blok kontrol motor kopling gesek sebagai
penyeimbang kecepatan putaran dari mesin 1 dan mesin 2 rangkaian ini
adalah pusat dari sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai
penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil, rangkaian kontrol ini
memberikan fasilitas pengaturan atau penyetelan untuk penyesuaian kondisi
mekanisme khususnya gerak dari poros tensi.
3.1.4. Kontrol Motor 1 phase
Kontrol motor 1 phase ini digunakan untuk mengatur kecepatan
putaran motor pada mesin 2.
Gambar 3.4 Rangkaian kontrol motor 1 phase
Pada rangkaian ini drivernya menggunakan komponen TRIAC dimana
pemicuan gerbangnya memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor,
dengan mengatur arus yang masuk pada kapasitor dengan memutar variabel
resistor maka sudut pemicuan TRIAC dapat dikendalikan.
3.2. Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar
Pada bagian eksitasi coil pada motor kopling gesek arus pusar di
kontrol menggunakan sistem rangkaian analog. Prinsip dari pengontrol
M
220 V ~
50 KΩ
27 KΩ
0,1 µF 2 µF
Q 4004
220 V AC
560 KΩ
24
disini yaitu membandingkan atau menjumlahkan antara speed setting
sebagai tegangan referensi yang diinginkan dan sinyal dari generator internal
sebagai hasil out put putaran dimana hasil sinyal dari penjumlahan tersebut
atau sinyal error ini diperbesar menggunakan rangkaian penguat dan
dimanfaatkan untuk mengontrol driver disini jenis komponen yang
digunakan untuk driver adalah Silicon Control Rectifier atau SCR dan
dirangkai menjadi penyearah setengah gelombang 1 fase dengan demikian
hasil penyearahan ini dimanfaatkan untuk penguatan magnet dari kopling
gesek arus pusar.
3.2.1. Diagaram Blok
Motor dengan Panel Kerja Panel kendali kopling arus pusar
Gambar 3.5. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar
Seperti terlihat pada gambar tegangan penyetel perputaran
(Es), yang sebanding dengan penyetelan perputaran dari penghambat
variabel (VR, variabel resistor) di panel kerja, dibandingkan di panel
kendali dengan tegangan arus searah (EB) yaitu sebanding dengan
VR Rangkaian
kendali
Rangkaian Penyerah dan penghalus
Kopling arus pusar
M
Beban TG
EB Tiristor
Motor induksi 3 phase
ES +
25
perputaran yang diditeksinya (diperunutinya) dengan generator tako
(TG) dan disearahkan, dan perbedaan (ES-EB) diperbesar untuk
penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. Karena itu bila
beban bertambah menyebabkan perputaran berkurang, arus penguat
dari magnet kopling gesek arus pusar bertambah dan membuat kopel
lebih besar, jadi mencegah perputaran berkurang. Kebalikannya bila
beban berkurang menyebabkan perputaran bertambah, arus penguat
magnet dari kopling gesek arus pusar berkurang dan membuat kopel
kecil, jadi mencegah perputaran bertambah. Karena itu, dengan
mengatur arus penguat magnet kopling gesek arus pusar, perputaran
dari poros keluaran dapat dikendalikan secara otomatik untuk
mempertahankan nilai yang ditetapkan (dipasang)
26
3.2.2. Rangkaian Kontrol
Gambar 3.6. Rangkaian kontrol motor kopling gesek arus pusar
220 Ω
100µF 25 V
12 V 10m/l
Speed Setting 1 KΩ
4K7Ω F.BACK
2 KΩ
220 Ω
35 V Max
10 µF 160 V +
4K7
20KΩ GAIN 150 Ω
2KΩ panjaran
B E
C
10µF 35V
+
12V
100 Ω
1µF 50V
1KΩ
10 Ω
N
F 220V ~
12 V 12 V
CT
220 V 220 V
15 V
220 V
T1
TG
50 KΩ
IN 4002
A 950
1µF 5V
IN 4002
G K
A
IN 4002
G K
A
COIL
T2
6A
T3
+
27
a. Rangkaian Speed Setting
Gambar 3.7. Rangkaian speed setting
Pada rangkaian ini di bangun menggunakan tegangan
referensi regulator 12 volt menggunakan komponen zener. Dengan
variabel resistor dapat divariasi atau diatur tegangannya antara 0 -12
volt dan out put dari variabel resistor tersebut sebagai tegangan
acuan speed setting. Menggunakan komponen zener diharapkan
tegangan dapat stabil walaupun beban berubah-ubah.
Berdasarkan gambar diatas zener kita fungsikan sebagai
acuan tegangan dan dapat kita tentukan:
Arus beban = IBb = BbR
Vz
= ΩK50
V12
= 0,24 mA
15 V RS220 Ω
100µF 25 V
12 V 10mA
SPEED SETTING
15 V~
15 V~
Out 50 KΩ
+ IBb
RBb
28
Rs maksimum = Rs = IzIVzVin
Bb +−
= mA10mA24,0
v12v15+−
= 0,292 KΩ = 292 Ω
Karena beban disini variabel maka arus beban akan maksimum untuk
harga RBb minimum, dan arus beban akan minimum atau IBb = 0
untuk RBb maksimum oleh karena resistansi bervariasi maka kita
memasang Rs 220 Ω.
b. Rangkaian umpan balik dan Pembanding Sinyal
Gambar 3.8 Rangkaian feed back dan pembanding sinyal
Rangkaian umpan balik adalah rangkain pengolah sinyal dari
Tacho Generator berupa tegangan AC dan disearahkan lalu
diperhalus menggunakan kapasitor hasil tegangan tersebut
diumpankan dan dibandingkan dengan tegangan speed setting. Hasil
dari perbandingan dua tegangan tersebut merupakan sinyal error,
sinyal inilah yang kemudian diumpankan pada rangkaian penguat.
1 KΩ
4K7Ω
2 KΩ
220 Ω RS
35 V 2W Max
10 µF 160 V
+
Umpan balik +
50 K
V2 +
IS
29
Dari rangkaian di atas maka kita dapatkan:
IS Max = VP
= v35
w2
= 0,0571 A
= 57,1 mA
RS Max = max
max
S
S
IV
= mA1,57V35
= 0,612 KΩ
= 612 Ω
Harga RS diatas adalah tahanan maksimum, karena tegangan tacho
generator adalah berbanding lurus dengan percepatan putaran poros
dan tegangan tidak akan sampai pada kecepatan maksimum 35 V
pada 1800 rpm maka RS kita pasang sebesar 220 Ω.
c. Rangkaian Penguat
Gambar 3.9. Rangkaian penguat
A 950
Tr1
20KΩ GAIN 150 Ω 2KΩ
BIAS
B E
C
10µF 35V
+
12V AC
Out
12V AC
Panjar negatif 4K7
1K Ω 2 K Ω
1µF 50V
+
30
Sinyal hasil perbandingan antara tegangan referensi dan
sinyal umpan balik dari tacho generator diteruskan pada rangkaian
ini. Penguatan dilakukan pada transistor yang difungsikan sebagai
sakelar dalam suatu hubungan penyearah jembatan. Dengan
demikian catu AC 12 V yang memicu kaki gate SCRI dapat diatur
oleh transistor tersebut.
Pada rangkaian ini terlihat sebelum diumpankan pada basis
transistor, terdapat sistim pembagi tegangan yang dibangun oleh
resistor yang berderet:
V1 = xVzRRRR
R
4321
1
+++
V1 = v12x150K20K2K1
K1+Ω+Ω+Ω
Ω
= v12xK15,23
K1Ω
Ω
= 0,51 volt
Vz Umpan
balik
150 Ω
Gain 20 KΩ
2 K Ω
1 K Ω TG
+ _
C B E
31
V2 = v12xK15,23
K2Ω
Ω
= 1,03 volt
V3 = v12xK15,23
K20ΩΩ
= 10,36 Volt (digunakan untuk catu basis)
V4 = v12xK15,23
K150ΩΩ
= 0,77 Volt
Vz = V1 + V2 + V3 + V4 (Hukum Kir Choff untuk tegangan)
Vz = 11,977 Volt
Kaki basis transistor bekerja bila terpanjar negatif karena
merupakan jenis PNP. Panjaran negatif diperoleh dari tegangan zener
(Vz) pada kaki basis kita beri resistor sebesar 4K7Ω sebagai
pembatas arus basis (Ib).
Sensitifitas speed setting dapat diatur lewat perubahan harga
resistansi VR GAIN. Pada VR PANJARAN digunakan untuk
mempengaruhi besarnya arus yang mengalir pada kaki emitor.
Pada transistor A 950 akan bekerja menghantar atau
menyumbat guna sebagai pengaturan perubahan siklus pada
transformator 2 (T2) saat transistor bekerja maka transistor akan
mengalirkan siklus positif (+) dari transformator melewati dioda, VR
PANJARAN dan lewat transistor kemudian menuju pada resistor dan
dioda lalu sampai pada kaki gate SCR 1. Dan bila transistor tidak
32
bekerja maka perubahan siklus pada tansformator T2 akan tertahan
pada kaki emitor.
d. Rangkaian Penyulut SCR
Gambar 3.10. Rangkaian penyulut SCR
Rangkaian ini berfungsi sebagai pengontrol transformator
denyut. Pada SCR1 gerbangnya tersulut oleh pulsa sulut yang
dibentuk oleh kapasitor dan SCR1 akan menghantar sesuai dengan
masukan pada gerbangnya. Transformator sulut akan bekerja
sesuai dengan menghantar atau tidak menghantarnya SCR1,
sehingga transformator primer mendapat input pulsa denyut dari
kontrol SCRI.
100 Ω
1µF 50V
1KΩ
T4 SCR
1
Primer Sekunder
33
e. Rangkaian Driver
Gambar 3.11. Rangkaian Driver
Rangkaian driver adalah rangkaian yang mengendalikan
besar atau kecilnya eksitasi yang dihasilkan oleh coil yang ada pada
motor kopling, kontrol yang digunakan adalah sebuah SCR, disini
dinamakan SCR 2. SCR 2 disulut gerbangnya dengan pulsa denyut
yang dihasilkan oleh transformator T4. Transformator T4 dikontrol
oleh rangkaian kontrol yang ada di belakangnya yaitu rangkaian
penyulut.
3.3. Alur Proses Produksi Kain
Alat simulasi ini merupakan bentuk gambaran prototype sebuah
konstruksi dua buah mesin tekstil dimana sebelum diproses merupakan
bentuk dari kain mentah dan keluar dari proses ini merupakan bentuk dari
N
F
SCR 2
COIL 6A
T4
34
kain jadi. Diantara penggabungan dua buah mesin tersebut terdapat
berberapa perlakuan secara mekanis dan elektronis.
3.3.1. Cara Kerja Secara Mekanis
Pada alat simulasi ini terdiri dari dua buah proses mesin produksi
mesin 1 yang ada di belakang fungsinya misalkan untuk proses pengobatan
dan press, pada mesin ini apabila poros tension belum terangkat maka mesin
tidak akan berjalan. Setelah proses 1 maka kain masuk pada proses 2, pada
proses 2 ini misalkan untuk pengeringan dan pembentangan lebar kain. Pada
mesin 2 ini berjalannya langsung di kontrol oleh kontrol motor 1 phase
dengan memutar variabel speed dan tidak terpengaruh pada mesin yang lain
seperti yang terjadi pada mesin 1. Keluaran atau out put kain pada mesin 2
ini disebut kain jadi.
3.3.2. Poros Tensi
Perpindahan antara proses 1 ke proses 2 ini kain diubah geraknya
sehingga melewati regulator poros tensi dan regulator poros tensi akan naik
atau turun mengikuti kecepatan perputaran pada mesin 2, regulator poros
tensi ini juga dapat didefinisikan.
Sebagai sistem loop tertutup yang mempertahankan level atau nilai
untuk sutu harga kecepatan putaran. Perubahan pada kecepatan penarikan
bahan kain dapat dideteksi dari posisi tensi (tegangan) penggulung oleh
variabel resistor (VR). Dalam hal ini, referensi titik penyetelan memilih
posisi loop yang dikehendaki pada sistem perputarannya variabel
resistor/VR. Setiap perubahan panjang loop mengubah harga resistansi yang
35
mengakibatkan perubahan sinyal dari variabel resistor. Perubahan sinyal
sensor diterima oleh pengontrol yang mengubah kecepatan motor.
3.3.3. Tahap Urutan Pengoperasian
Bila mesin 1 di start melalui tombol tekan maka mesin 2 siap
dijalankan, bila mesin 2 dijalankan maka kain akan menarik dan
mengangkat poros tensi dan secara otomatis akan memutar variabel resistor
(VR) yang terhubung dengan gerak regulator poros tensi tersebut. Sehingga
mesin 1 akan berputar mengikuti harga resistansi variabel resistor yang
berfungsi sebagai referensi tegangan speed setting. Bila poros tension ke
atas maka mesin 1 cenderung akan menambah kecepatannya dan bila poros
tension turun maka mesin 1 cenderung akan mengurangi kecepatannya.
36
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA
Memahami lebih dalam alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini,
akan dilakukan analisa pada tiap-tiap blok rangkaian, sehingga akan lebih
diketahui perlakuan pemrosesan sinyal yang terjadi.
Gambar. 4.1. Model mesin produksi tekstil
4.1. Analisa Tiap-tiap Blok Rangkaian
Langkah-langkah dalam melakukan pengujian rangkaian tiap blok
rangkaian ini dilakukan dengan melihat hasil pengolahan sinyal yang
dihasilkan dari out put tiap-tiap blok rangkaian.
4.1.1. Rangkaian Speed Setting
Rangkaian ini dibangun dari Transformator 15 volt AC dan
disearahkan dengan penyearah sistem jembatan dan diperhalus
dengan kapasitor. Dengan tahanan resistor yang memadai zener
36
37
dioperasikan dengan panjar terbalik dan sebagai beban kita beri
variabel resistor sebesar 50 KΩ.
Gambar 4.2. Rangkaian speed setting
5 v/div
5 ms
Gambar 4.3. Gelombang AC dari Transformator T1
5 v/div
5 ms
Gambar 4.4. Gelombang penyearah dan diperhalus dengan kapasitor serta terpotong oleh zener
15 V
T1
OSILOSKOP OSILOSKOP 4.5
OSILOSKOP 4.4 OSILOSKOP 4.4
+ - VR -
+ 220Ω
50Ω
100µf 25v Z1
OSILOSKOP 4.3 + -
OUT
38
5 v/div
Gambar 4.5. Gelombang Keluaran Rangkaian Speed Setting
4.1.2. Rangkaian Umpan Balik
Rangkaian ini dibangun guna memproses sinyal dari Tacho generator
yang berupa sinyal AC 35V maksimal bila mencapai kecepatan 1800
rpm. Sinyal dari Tacho generator kita searahkan dengan sistem dioda
jembatan dan kemudian diperhalus dengan kapasitor dan sebagai
beban kita beri resistor 1kΩ dan variabel resistor 2kΩ.
Gambar 4.6. Rangkaian Umpan Balik
OSILOSKOP
OSILOSKOP 4.10
OSILOSKOP 4.9
-
+ 220Ω
1KΩ -
OSILOSKOP 4.8
+
TG
2KΩ
- + OSILOSKOP 4.7
21
BAB III
PERANCANGAN RANGKAIAN KONTROL
DAN MODEL MESIN PRODUKSI
3.1. Perancangan Pembuatan Alat
Alat simulasi ini digunakan untuk mendiskripsikan cara kerja sistem
kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua
buah mesin produksi tekstil, bagian-bagian dari keseluruhan alat ini adalah:
3.1.1. Diagram Blok
Diagram blok ini dapat dipahami cara kerja keseluruhan urutan
proses mekanisme dan pengendalian atau kontrol dari masing-masing
penggerak.
Gambar 3.1. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai
penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil.
Penga-sutan motor 3 phase
Kontrol Motor 1 Phase
KAIN MENTAH
KAIN JADI
Out
Mesin 2 Kain
POROS TENSI Motor Kopling
Gesek Arus Pusar Mesin 1
Out IN
Motor 1 Phase
IN VR
Kontrol Motor Arus Pusar
PLN 3 ~
39
5 v/div
2 ms
Gambar 4.7 Gelombang keluaran tacho generator
5 v/div
0,5 ms
Gambar 4.8. Gelombang Tacho Generator yang disearahkan
5 v/div
Gambar 4.9. Gelombang penyearah yang diperhalus
dengan kapasitor
40
5 v/div
2 ms
Gambar 4.10. Gelombang keluaran dari rangkaian umpan balik
4.1.3. Rangkaian Pembanding dan Penguat
Gambar 4.11. Rangkaian Pembanding dan Penguat
Perbandingan antara sinyal dari speed setting dan sinyal dari tacho
generator ini menggunakan hukum kirchoff untuk tegangan. Apabila
kedua sumber tegangan tersebut terdapat selisih tegangan maka
selisih tersebut akan diambil sebagai sinyal penguatan maupun
pelemahan. Sinyal ini kemudian diperkuat oleh transistor A 950 yang
difungsikan sebagai pembuka sinyal penyearah siklus positif.
~ 12v C E
Sinyal hasil penguatan
150Ω
VTG + -
+ -
Vz
+ -
OSILOSKOP 4.12
OSILOSKOP 4.13
OSILOSKOP 4.14
Out ~ 12v
B
OSILOSKOP 100 Ω
2K Ω
10µF 35 V
20 KΩ
OSILOSKOP 4.12
OSILOSKOP 4.15
41
2 v/div
Gambar 4.12. Gelombang perbandingan antara Vz dan VTG
Tegangan TG akan selalu mempertahankan posisinya
terhadap tegangan Vz, walaupun beban berubah-ubah.
0,2 v/div
Gambar 4.13. Gelombang pada VBE
5 v/div
5 ms
Gambar 4.14. Gelombang pada VCE
42
5 v/div
5 ms
Gambar 4.15. Gelombang Output Penguatan
4.1.4. Rangkaian Penyulut SCR
Pada rangkaian ini dibangun sebuah sinyal pemicu untuk
menggerakkan transformator denyut disini out put keluaran pada
rangkaian penguat berupa sinyal picu dan diteruskan pada kaki gate
SCR 1 sehingga dapat menyulut SCR 1 dan pemotongan fase akan
terjadi dan membentuk sinyal denyut yang akan menggerakkan
transfor mator T4 (transformator denyut).
Gambar 4.16. Rangkaian Penyulut SCR
T3
T4 Primer
OSILOSKOP 4.17 OSILOSKOP 4.18
43
0,6 v/div
5 ms
Gambar 4.17. Gelombang masukan pada kaki gate SCR1
5 v/div
10 ms
Gambar 4.18. Gelombang pada kaki primer transformator denyut T4
4.1.5. Rangkaian Driver
Rangkaian ini terdiri dari SCR 2 dimana pemicuannya menggunakan
transformator denyut, pada gerbang dihubungkan pada sinyal
keluaran transformator tersebut dan sinyal yang dihasilkan dapat
membuka SCR untuk menghubung atau menutup sehingga dapat
mengatur siklus penyearahan pada jala-jala listrik PLN 220 volt 50
Hz.
44
Gambar 19. Rangkaian Driver
0,2 v/div
10 ms
Gambar 4.20. Gelombang kaki gate SCR 2
5 v/div
2 ms
Gambar 4.21. Gelombang pada beban coil
COIL
K
A G T4
Primer
OSILOSKOP 4.20
~ 220 v / 50Hz AC
OSILOSKOP 4.21
45
4.2. Pengujian Alat
Gambar 4.22. Rangkaian kontrol motor kopling gesek arus pusar
Hal ini akan dilakukan pengujian alat kontrol motor kopling, dimana
alat kontrol ini diharapkan mampu digunakan sebagai pengendalian
kecepatan putaran yang dapat mempertahankan putaran yang stabil
walaupun motor kita bebani, kemudian alat kontrol ini diharapkan juga
mampu digunakan sebagai alat penyeimbang jalannya dua buah mesin
produksi teksil.
4.2.1. Pengujian sistem loop tertutup
Pengujian sistem loop tertutup ini dengan cara pada roll kain
kita pisahkan terlebih dahulu dan poros motor kopling kita beri
beban. Pada sinyal perbandingan Vz dan VTE kita amati juga pada
VBE.
46
2 v/div
Gambar 4.23. Sinyal Vz dan VTG
Pada sinyal Vz merupakan harga ketetapan yang telah ditentukan
sedangkan yang kita amati adalah sinyal VTG. Pada saat motor
kopling kita bebani sinyal VTG akan turun sesaat tetapi seketika itu
juga sinyal VTG akan kembali mendekati sinyal referensi yaitu sinyal
Vz.
2 v/div
Gambar 4.24. Sinyal VBE saat dibebani
Pada gambar di atas terlihat sinyal VBE akan terus mempertahankan
kondisi selisih 0,16 Vpp (kondisi cut on) walaupun poros motor kita
47
beri beban disaat awal pembebanan sinyal VTE memang turun tetapi
seketika itu sinyal tersebut langsung mengejar kondisi ketertinggalan
atau penurunan tegangan akibat pembebanan awal tadi, dengan
demikian disaat pembebanan akan terjadi penurunan putaran motor,
akan tetapi perbaikan perputaran yang tidak sesuai dengan tegangan
referensi akan selalu dilakukan
4.2.2. Pengujian kontrol motor kopling gesek pusar sebagai penyeimbang
jalannya 2 mesin produksi tekstil.
Untuk menguji alat kontrol yang difungsikan sebagai
penyeimbang, kami menggunakan media kain untuk pendeteksian
kecepatan putaran motor. Pada saat mesin 2 di start maka kain akan
mengangkat poros tension dan akan memutar variabel resistor speed
setting kemudian akan memberi perintah jalan pada mesin 1, dan
apabila kecepatan mesin 1 sudah dapat mengimbangi mesin 2 maka
keadaan poros tension akan diam hal ini dapat sebagai bukti bahwa
mesin 1 dan mesin 2 berjalan seimbang. Untuk mengatasi
mekanisme naik atau turunnya poros tension agar dapat bekerja
dengan baik dapat kita atur dengan mengubah harga resistansi pada
panjaran gain dan umpan balik.
48
4.2.3. Analisa pengujian pengaturan pada VR penguat
Tabel 4.1. VR Penguatan max
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt
max 92 volt 70 volt
min 15 volt
Tabel 4.2. VR Penguatan ¼
No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt
max 92 volt 60 volt
min 12 volt
VR
max + _
VR ¼
+ _
49
Tabel 4.3. VR Penguatan ½
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt
max 92 volt 82 volt 64 volt 15 volt
min 10 volt
Tabel 4.4. VR Penguatan ¾
No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt
max 92 volt 91 volt 82 volt 65 volt 20 volt
min 11 volt 11 volt 11 volt
+ _
+ _
50
Tabel 4.5. VR Penguatan 7/8
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
max 85 volt 76 volt 66 volt 60 volt 40 volt 15 volt 15 volt
min 11 volt 11 volt 11 volt 11 volt 11 volt 11 volt
Tabel 4.6.VR Penguatan min
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 11 volt 11 volt 11 volt
min 10 volt
+ _
+ _
51
VR Penguatan
1. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.25. Grafik VR Penguatan Max
2. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.26. Grafik VR Penguat 1/4
VR
max + _
Max 10 V
DCV Eksitasi
Min 12 V
Vz
Max 10 V
DCV Eksitasi
Min 12 V
Vz VR ¼
+ _
52
3. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.27. Grafik VR penguatan ½
4. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.28. Grafik VR Penguatan ¾
Max 8 V
DCV Eksitasi
Min
Vz
Max 5 V
DCV Eksitasi
Min 10 V
Vz
pd 12 v + _
VR ½
+ _
VR ¾
53
5. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.29. Grafik pegnuatan 7/8
6. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.30. Grafik penguatan min
Max 0 V DCV Eksitasi
Min 7 V
Vz
DCV Eksitasi
Min 9 V
Vz
Max 8V
+ _
VR 7/8
+ _
VR
min
54
Dari tabel dan semua gambar grafik di atas dapat kita ambil
kesimpulan bahwa pengaturan variabel resistor pada penguatan dapat
mengubah posisi atau letak titik kecepatan minimal dan maksimal
pada tegangan referensi speed setting.
4.2.4. Analisa pengujian pengaturan pada VR panjaran
Tabel 4.7. VR panjaran max
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt 92 volt
max 92 volt 90 volt
min 10 volt
max + _
55
Tabel 4.8. VR Panjaran ¾
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt 82 volt
max 82 volt 80 volt
min 10 volt Tabel 4.9. VR Panjaran ½
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt 65 volt
min 10 volt
+ _
+ _
56
Tabel 4.10. VR Panjaran ¼
No. VR (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 46 volt 45 volt 10 volt
4.29. VR Panjaran min
No. Vz (Speed Setting) Out put DC Eksitasi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt 5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 35 volt 10 volt
+ _
+ _
57
Grafik Variabel Panjaran
1. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4. 31. Grafik VR panjaran max
2. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.32. Grafik VR Panjaran 3/4
VR
max
DCV Eksitasi
Vz
DCV Eksitasi
Vz VR
¾
+ _
+ _
58
3. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.33. Grafik VRPanjaran ½
4. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.34. Grafik VR Panjaran ¼
DCV Eksitasi
Vz VR ½
DCV Eksitasi
Vz VR
¼
+ _
+ _
59
5. 12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Gambar 4.35. Grafik VR panjaran min
Dari tabel dan semua gambar grafik di atas dapat di ambil
kesimpulan bahwa pengaturan variabel resistor pada panjaran dapat
mengubah batas keluaran maksimal DC eksitasi.
4.2.5. Analisa pengujian dan pengukuran kecepatan serta hubungan antara
tegangan speed setting dan kecepatan perputaran motor.
Tabel 4.12. Hubungan tegangan speed setting dengan kecepatan
putaran motor
No. Vz (Speed Setting) rpm 1 2 3 4 5
0 Volt 1 Volt 2 Volt 3 Volt 4 Volt
1296 rpm 1082 rpm 994,4 rpm 853,3 rpm 775,6 rpm
DCV Eksitasi
Vz VR
min + _
60
No. Vz (Speed Setting) rpm 6 7 8 9 10 11 12 13
5 Volt 6 Volt 7 Volt 8 Volt 9 Volt 10 Volt 11 Volt 12 Volt
675,7 rpm 581,8 rpm 467,4 rpm 358,3 rpm 249,5 rpm 102,3 rpm 42 rpm 0 rpm
Vspeed setting
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
Gambar 4.36. Grafik hubungan tegangan speed setting dengan
putaran motor
rpm
61
BAB V
PENUTUP
Berdasarkan uraian pada bab-bab sebelumnya, maka pada bab terakhir ini
kami tarik kesimpulan dan saran-saran sebagai berikut:
5.1. Kesimpulan
Pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini merupakan
pengaturan tegangan DC sebagai pembangkit eksitasi coil yang sudah ada
pada perangkat motor kopling gesek arus pusar. Besar kecilnya eksitasi
mempengaruhi output putaran motor kopling gesek arus pusar.
Sapply tegangan DC dapat diatur besar kecilnya dengan mangatur
variabel resistor panjaran, penguatan dan umpan balik, sehingga bila alat ini
diaplikasikan untuk penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil maka
gerak pada poros tension dapat disesuaikan.
5.2. Saran-Saran
Dalam pembuatan alat ”Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar”
ini masih banyak kekurangan yang dapat disempurnakan lagi. Untuk itu
pada kesempatan ini penulis ingin memberikan saran yang berhubungan
dengan alat yang penulis buat, baik itu bagian mekanik, kontrol motornya
maupun beberapa kekurangan yang sekiranya dapat disempurnakan lagi.
a. Kurang stabilnya putaran pada mesin 2 yaitu mesin yang ada di depan.
b. Pada mekanik poros tension kurang lebar jarak naik turunnya sehingga
reaksi percepatan atau perlambatan tidak terlalu kelihatan.
61
62
c. Pada alat control kurang diberikan pembacaan kecepatan output putaran
motor.
d. Alat kontrol yang telah dibuat ini lebih baik lagi dicoba pada mesin
tekstil sesungguhnya.
63
DAFTAR PUSTAKA
Albert Paul Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika, Salemba Teknika. Charles I. Hubert. Elektric Machines Theory, Operation, Aplications Adjustment,
and Control. Frank D. Petruzella. Elektronik Industri Penerbit. ANDI Yogyakarta. Gopal K. Dubey. Elektrical Drives. Narosa Publishing House
64
Lampiran
DATA MOTOR 1 PHASE
Volt : 200 v
Input : 100 w
Output : 1/16 HP
AMPS : 0,5 A
Taiwan 6000 rpm
DATA PERANGKAT KOPLING
c/s TORQUE KG-M SPEED RPM
50 0,4 1200 – 120 CONT
60 1500 – 150 CONT
TYPE VS
DATE
SPEED GENERATOR
EXCIT MAX AMP
BEARING 6304 6305
CBNT W V Rpm
MAX EXCIT 85 VDC
TG 23 VAC
1980
80
1,6
2
35
180
65
TABEL DATA TRIAC
Piranti VGT’ V IGT’MA Imax’A Vmax’V
Q201E3 2 10 1 200
Q4004L4 2,5 25 4 400
Q5010R5
Q6015R5
2,5
2,5
50
50
10
15
500
600
1
Lampiran
DATA MOTOR 1 PHASE
Volt : 200 v
Input : 100 w
Output : 1/16 HP
AMPS : 0,5 A
Taiwan 6000 rpm
DATA PERANGKAT KOPLING
c/s TORQUE KG-M SPEED RPM
50 0,4 1200 – 120 CONT
60 1500 – 150 CONT
TYPE VS
DATE
SPEED GENERATOR
EXCIT MAX AMP
BEARING 6304 6305
CBNT W V Rpm
MAX EXCIT 85 VDC
TG 23 VAC
1980
80
1,6
2
35
180
2
TABEL DATA TRIAC
Piranti VGT’ V IGT’MA Imax’A Vmax’V
Q201E3 2 10 1 200
Q4004L4 2,5 25 4 400
Q5010R5
Q6015R5
2,5
2,5
50
50
10
15
500
600
6A COIL N + - OSILOSKOP 4.4
OSILOSKOP 4.4
OSILOSKOP 4.5
220Ω OSILOSKOP Z1 100µf 25v 50Ω VR - + 15 V T1
OSILOSKOP 4.9
OSILOSKOP 4.8
OSILOSKOP 4.10 2KΩ 220Ω + 1KΩ OSILOSKOP +
OSILOSKOP -
OSILOSKOP - TG
OSILOSKOP 100 Ω OSILOSKOP ~ 12v Out Sinyal hasil
penguatan 2K Ω ~ 12v B OSILOSKOP
4.14 OSILOSKOP 4.13
- + E C 10µF 35 V
150Ω 20 KΩ OSILOSKOP 4.12 VTG + - + - Vz
MAKALAH
KONTROL MOTOR KOPLING GESEK ARUS PUSAR SEBAGAI
PENYEIMBANG JALANNYA 2 MESIN PRODUKSI TEKSTIL
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh
Gelar Sarjana Tenik Fakultas Teknik Jurusan Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
Nama : YANUAR ANANTO
NIM : D.400 030 132
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2008
Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Sebagai Penyeimbang Jalannya Dua Mesin Produksi Tekstil
Yanuar Ananto
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Surakarta
Abstrak Menggabungkan dua buah atau lebih mesin produksi bertujuan untuk lebih menghemat tenaga kerja dan dapat mempercepat proses produksi dalam industri tekstil sangat diperlukan, dari proses satu ke proses kedua memakan waktu yang lebih cepat dibanding dengan mesin produksi yang terpisah oleh sebab itu diperlukan alat yang bisa untuk menggabungkan dua mesin proses produksi agar dapat berjalan dalam waktu yang bersamaan. Pada bagian finishing dalam industri-industri tekstil banyak menggunakan motor penggeraknya yaitu motor kopling gesek arus pusar, sehingga untuk menggabungkan dua mesin proses memerlukan alat kontrol motor kopling gesek arus pusat sebagai penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat alat kontrol penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil yang akan digabungkan menjadi satu proses. Alat kontrol ini disarankan hanya digunakan untuk motor kopling gesek arus pusar. Sensor akan ditempatkan pada poros tensi yang berfungsi sebagai detektor berjalannya mesin utama sehingga dapat membaca gerak atau kecepatan mesin utama. Gerak tersebut diterima sebagai pembacaan speed setting pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar dan alat kontrol ini memberikan suplai tegangan DC pada kopling magnet. Berdasarkan data hasil pengujian, alat kontrol ini mampu digunakan untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil dan mampu menggantikan alat yang telah digunakan di perusahaan, sehingga dapat memberikan alternatif pilihan lain untuk penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi tekstil. Kata kunci: Setting, Kontrol Motor, Keseimbangan
1. Pendahuluan
Industri tekstil khususnya bagian finishing sangat memerlukan sekali sebuah alat kontrol penyeimbang kecepatan mesin produksi. Yang dimaksud penyeimbang disini yaitu dua buah mesin proses produksi lain yang terpisahkan tetapi akan digabungkan menjadi satu proses produksi kain sehingga bila akan digabungkan menjadi satu proses maka syaratnya harus kecepatan kainnya sama antara mesin satu dengan mesin yang lainnya, oleh sebab itu diperlukan sebuah sistem penyeimbang antara dua buah mesin tersebut. Saat ini banyak sekali pabrik-pabrik tekstil khususnya bagian finishing yang memerlukan sebuah alat penyeimbang jalannya dua buah mesin produksi bahkan lebih dari dua mesin produksi. Untuk sekarang ini kebanyakan menggunakan teknologi dari buatan pabrik. Untuk alat atau instrumentasi buatan pabrik memang bisa digunakan dan bila perawatannya bagus maka umurnya bisa lama pula tetapi buatan pabrik juga ada kelemahannya atau kekurangannya, yaitu bila terjadi kerusakan maka sering kali tidak ada ganti komponennya dan sulit dicari dipasaran. Kemasan untuk fabrikasi buatan pabrik tersebut biasanya adalah rangkaian yang telah di cor, yaitu komponennya berupa
chip dalam kemasan yang tidak diketahui fungsinya, hanya diketahui terminal input output yang terhubung dengan motor kopling gesek arus pusar, sehingga sulit untuk diperbaiki sehingga mau tidak mau harus membeli yang baru lagi dan ini menambah biaya yang tidak sedikit. Disini penulis ingin memberikan pandangan lain alternatif pilihan lain dari instrumentasi yang sudah ada. Yang diharapkan rangkaian yang kami buat nanti dari segi harga mungkin lebih murah, dan berdasarkan analisa cara kerja motor penggeraknya akan dibuat rangkaian ini sesederhana mungkin sehingga mudah dipahami dan bila suatu saat terjadi kerusakan maka pencarian kerusakannya atau trouble shotingnya mudah dilakukan selain itu komponen-komponennya tersedia di pasaran dan mudah didapatkan. Pada mesin tekstil khususnya bagian finishing kebanyakan motor penggeraknya menggunakan motor eddy current atau motor kopling gesek arus pusar. Motor ini terdiri dari tiga bagian yaitu motor induksi, kopling arus eddy dan generator internal. Motor induksi berputar pada kecepatan konstan dan memberikan sumber energi untuk kopling arus eddy, dengan pengaturan eksitasi pada kopling besarnya slips antara
motor dan output poros dapat diatur dan output dapat divariasi. Sedangkan generator intenal berfungsi mem- berikan sinyal umpan balik atau feedback sesuai dengan kecepatan putaran poros output yang sesungguhnya.
2. Perancangan Sistem Cara kerja mesin produksi tekstil ini termasuk dalam tahap finishing dimana bahan yang akan diproses merupakan kain mentah dan keluar menjadi kain jadi dalam proses finishing terbagi menjadi dua bagian yaitu yang pertama melalui roll press untuk pengobatan, roll press ini menekan kain yang masuk dengan tekanan kira-kira 5 bar, roll press ini menggunakan penggerak motor kopling gesek arus pusar, roll press tidak akan berputar walaupun kain tertarik. Roll press akan berputar bila motor penggeraknya berputar. Proses finishing yang kedua yaitu pemanasan dan pembentangan lebar kain yang diinginkan. Setelah melalui proses pertama kain masuk pada mesin kedua tetapi terlebih dahulu melalui poros tensi. Mesin kedua ini prinsipnya yaitu menarik kain yang telah diumpankan oleh mesin satu dengan terlebih dahulu melalui poros tensi. Bila mesin dua menarik umpan kain dari mesin satu maka secara otomatis tensi akan naik dan akan memutar variabel resistor dimana variabel resistor tersebut merupakan detektor untuk berjalannya mesin dua. Semakin cepat mesin dua berjalan semakin ke atas gerak dari poros tensi dan ini cenderung mempercepat putaran dari mesin satu dan bila mesin dua memperlambat kecepatannya maka poros tensi akan bergerak turun dan ini akan memperlambat putaran dari mesin satu, sehingga dapat dikatakan bahwa mesin satu berjalannya menyesuaikan kecepatan dari mesin dua. Syarat dikatakan seimbang bila berjalannya output kain dari mesin satu sama dengan berjalannya input kain mesin dua, dan ini ditandai dengan posisi poros tensi yang diam.
Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada simulasi alat ini, blok kontrol motor kopling gesek sebagai penyeimbang kecepatan putaran dari mesin 1 dan mesin 2 rangkaian ini adalah pusat dari sistem kontrol motor kopling gesek arus pusar sebagai penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil, rangkaian kontrol ini memberikan fasilitas pengaturan atau penyetelan untuk penyesuaian kondisi mekanisme khususnya gerak dari poros tensi.
Kontrol Motor 1 phase Kontrol motor 1 phase ini digunakan untuk mengatur kecepatan putaran motor pada mesin 2. Pada rangkaian ini drivernya menggunakan komponen TRIAC dimana pemicuan gerbangnya memanfaatkan pengisian dan pengosongan kapasitor, dengan mengatur arus yang masuk pada kapasitor dengan memutar variabel resistor maka sudut pemicuan TRIAC dapat dikendalikan.
Rangkaian Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar Pada bagian eksitasi coil pada motor kopling gesek arus pusar di kontrol menggunakan sistem rangkaian analog. Prinsip dari pengontrol disini yaitu membandingkan atau menjumlahkan antara speed setting sebagai tegangan referensi yang diinginkan dan sinyal dari generator internal sebagai hasil out put putaran dimana hasil sinyal dari penjumlahan tersebut atau sinyal error ini diperbesar menggunakan rangkaian penguat dan dimanfaatkan untuk mengontrol driver disini jenis komponen yang digunakan untuk driver adalah Silicon Control Rectifier atau SCR dan dirangkai menjadi penyearah setengah gelombang 1 fase dengan demikian hasil penyearahan ini dimanfaatkan untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar.
Penga-sutan motor 3 phase
Kontrol Motor 1 Phase
KAIN MENTAH
KAIN JADI
Out
Mesin 2 Kain
POROS TENSI Motor Kopling
Gesek Arus Pusar Mesin 1
Out IN
Motor 1 Phase
IN VR
Kontrol Motor Arus Pusar
PLN 3 ~
Gambar 1. Rancangan Blok diagram Kontrol Motor sebagai peyeimbang
Diagaram Blok Seperti terlihat pada gambar tegangan penyetel perputaran (Es), yang sebanding dengan penyetelan perputaran dari penghambat variabel (VR, variabel resistor) di panel kerja, dibandingkan di panel kendali dengan tegangan arus searah (EB) yaitu sebanding dengan perputaran yang diditeksinya (diperunutinya) dengan generator tako (TG) dan disearahkan, dan perbedaan (ES-EB) diperbesar untuk penguatan magnet dari kopling gesek arus pusar. Karena itu bila beban bertambah menyebabkan perputaran berkurang, arus penguat dari magnet kopling gesek arus pusar bertambah dan membuat kopel lebih besar, jadi mencegah perputaran berkurang. Kebalikannya bila beban berkurang menyebabkan perputaran bertambah, arus penguat magnet dari kopling gesek arus pusar berkurang dan membuat kopel kecil, jadi mencegah perputaran bertambah. Karena itu, dengan mengatur arus penguat magnet kopling gesek arus pusar, perputaran dari poros keluaran dapat dikendalikan secara otomatik untuk mempertahankan nilai yang ditetapkan (dipasang)
3. Evaluasi Tugas Akhir Alat simulasi ini merupakan bentuk gambaran prototype sebuah konstruksi dua buah mesin tekstil dimana sebelum diproses merupakan bentuk dari kain mentah dan keluar dari proses ini merupakan bentuk dari kain jadi. Diantara penggabungan dua buah mesin tersebut terdapat berberapa perlakuan secara mekanis dan elektronis.
Cara Kerja Secara Mekanis
Pada alat simulasi ini terdiri dari dua buah proses mesin produksi mesin 1 yang ada di belakang fungsinya misalkan untuk proses pengobatan dan press, pada mesin ini apabila poros tension belum terangkat maka mesin tidak akan berjalan. Setelah proses 1 maka kain masuk pada proses 2, pada proses 2 ini misalkan untuk pengeringan dan pembentangan lebar kain. Pada mesin 2 ini berjalannya langsung di kontrol oleh kontrol motor 1 phase dengan memutar variabel speed dan tidak terpengaruh pada mesin yang lain seperti yang terjadi pada mesin 1. Keluaran atau out put kain pada mesin 2 ini disebut kain jadi.
Poros Tensi Perpindahan antara proses 1 ke proses 2 ini kain diubah geraknya sehingga melewati regulator poros
tensi dan regulator poros tensi akan naik atau turun mengikuti kecepatan perputaran pada mesin 2, regulator poros tensi ini juga dapat didefinisikan. Sebagai sistem loop tertutup yang mem-pertahankan level atau nilai untuk sutu harga kecepatan putaran. Perubahan pada kecepatan penarikan bahan kain dapat dideteksi dari posisi tensi (tegangan) penggulung oleh variabel resistor (VR). Dalam hal ini, referensi titik penyetelan memilih posisi loop yang dikehendaki pada sistem perputarannya variabel resistor/VR. Setiap perubahan panjang loop mengubah harga resistansi yang mengakibatkan perubahan sinyal dari variabel resistor. Perubahan sinyal sensor diterima oleh pengontrol yang mengubah kecepatan motor.
Tahap Urutan Pengoperasian
Bila mesin 1 di start melalui tombol tekan maka mesin 2 siap dijalankan, bila mesin 2 dijalankan maka kain akan menarik dan mengangkat poros tensi dan secara otomatis akan memutar variabel resistor (VR) yang terhubung dengan gerak regulator poros tensi tersebut. Sehingga mesin 1 akan berputar mengikuti harga resistansi variabel resistor yang berfungsi sebagai referensi tegangan speed setting. Bila poros tension ke atas maka mesin 1 cenderung akan menambah kecepatannya dan bila poros tension turun maka mesin 1 cenderung akan mengurangi kecepatannya.
4. Kesimpulan dan Saran
Pada alat kontrol motor kopling gesek arus pusar ini merupakan pengaturan tegangan DC sebagai pembangkit eksitasi coil yang sudah ada pada perangkat motor kopling gesek arus pusar. Besar kecilnya eksitasi mempengaruhi output putaran motor kopling gesek arus pusar. Sapply tegangan DC dapat diatur besar kecilnya dengan mangatur variabel resistor panjaran, penguatan dan umpan balik, sehingga bila alat ini diaplikasikan untuk penyeimbang jalannya dua mesin produksi tekstil maka gerak pada poros tension dapat disesuaikan.
Saran-Saran Dalam pembuatan alat ”Kontrol Motor Kopling Gesek Arus Pusar” ini masih banyak kekurangan yang dapat disempurnakan lagi. Untuk itu pada kesempatan ini penulis ingin memberikan saran yang berhubungan dengan alat yang penulis buat, baik
VR Rangkaian
kendali
Rangkaian Penyerah dan penghalus
Kopling arus pusar
M
Beban TG
EB Tiristor
Motor induksi 3 phase
ES +
Motor dengan Panel Kerja Panel kendali kopling arus pusar
Gambar 2. Diagram blok kontrol motor kopling gesek arus pusar
itu bagian mekanik, kontrol motornya maupun beberapa kekurangan yang sekiranya dapat disempurnakan lagi. 1. Kurang stabilnya putaran pada mesin 2 yaitu mesin
yang ada di depan. 2. Pada mekanik poros tension kurang lebar jarak naik
turunnya sehingga reaksi percepatan atau per-lambatan tidak terlalu kelihatan.
3. Pada alat control kurang diberikan pembacaan kecepatan output putaran motor.
4. Alat kontrol yang telah dibuat ini lebih baik lagi dicoba pada mesin tekstil sesungguhnya.
Daftar Pustaka [1] Albert Paul Malvino. Prinsip-Prinsip Elektronika, Salemba Teknika. [2] Charles I. Hubert. Elektric Machines Theory, Operation, Aplications Adjustment, and Control. [3] Frank D. Petruzella. Elektronik Industri Penerbit. ANDI Yogyakarta. [4] Gopal K. Dubey. Elektrical Drives. Narosa Publishing House.
Top Related