A. Pengontrolan Motor Dengan Menggunakan Cycloconverter

Pengontrolan motor DC secara sederhana dibagi menjadi dua. Pertama yaitu dengan mengatur arah putaran dan besarnya kecepatan dari putaran motor. Arah putaran motor secara prinsip di atur dengan membalikan polaritas tegangan yang masuk ke motor. Sedangkan besarnya kecepatan putaran motor diatur dengan mengatur tegangannya. Mekanisme pengaturan ini ditangani oleh driver motor.

Driver motor yang digunakan banyak jenisnya. Yang paling sederhana dan mudah dijumpai adalah driver dengan tipe IC L293D dan L298. Driver ini masing-masing memiliki kemampuan memberikan arus maksimal motor sebesar 1A dan 4A. Untuk motor-motor kecil yang memiliki rating arus rendah sangat cocok menggunakan driver motor ini.

Selain jenis IC di atas untuk driver motor, banyak lagi tipe lainnya. Biasanya tipe yang digunakan disesuaikan dengan motor yang dikontrol. Semakin besar rating arus motor, maka driver motor yang digunakan juga semakin mahal. Untuk mengatasinya maka driver motor dirancang sendiri dengan komponen MOSFET. Prinsip kerja rangkaian driver MOSFET ini menggunakan konsep H-Bridge. Berikut adalah salah satu contoh rangkaian driver MOSFET.

ELEKTRONIKA DAYA Page 1

Input masukkan ke driver diperoleh dari mikrokontroler. Pada artikel ini akan dibahas contoh sederhana pengontrolan motor DC dengan PWM. Dengan membuat rangkaian sederhana berikut ini dengan Proteus, kita dapat mensimulasikan pengontrolan motor DC secara mudah

ELEKTRONIKA DAYA Page 2

Untuk mengatur arah putaran motor 1 (atas) yaitu dengan memberikan sinyal 1 atau 0 ke pin IN1 dan IN2. Sedangkan untuk motor 2 (bawah) yaitu pada IN3 dan IN4. Sedangkan untuk mengatur kecepatan motor yaitu pada EN1 dan EN2 untuk ke motor 1 dan motor 2. Sinyal 0 atau 1 ini dapat dihasilkan dari port mikrokontroler dengan mengaturnya sebagai output, yang dapat langsung mengatur arah putaran. Sedangkan EN1 dan EN2 masukkannya berupa sinyal PWM. PWM atau Pulse Width Modulation adalah suatu teknik modulasi sinyal dengan memvariasikan lebar pulsanya. Berikut adalah contoh sinyal PWM.

Salah satu parameter yang perlu diatur pada sinyal PWM ini adalah periode sinyal dan lebar pulsanya. Lebar pulsa dinyatakan dengan duty cycle yang merupakan persentase dari perbandingan pulsa on (Ton) dengan Ttotal, sehingga % duty_cycle = Ton/Ttotal*100 (%). Untuk mencoba membuat programnya dengan mikrokontroler AVR maka dapat dengan mudah dilakukan menggunakan CodeVisionAVR. Contoh yang digunakan dibawah ini adalah dengan menggunakan ATmega16 yang dipasang frekuensi clock 11.05920 MHz.

ELEKTRONIKA DAYA Page 3

Berikut adalah setting penggunaan timer untuk menghasilkan sinyal PWM.

ELEKTRONIKA DAYA Page 4

Yang perlu diubah adalah parameter Clock Value 10.800 kHz, Mode Fast PWM top = 00FFh, Out. A dan Out. B Non. Inverting. Dengan mengatur Clock Value 10.800 kHz maka periode timer adalah 1/10.800 kHz = 92.6 uS. Maksudnya adalah kenaikan register Timer1 yaitu TCNT1 akan increment (naik satu kali) setiap 92.6 uS. Karena dipilih nilai top dari timer adalah 00FFh atau 255 maka periode PWM total adalah sebesar 255*92.6 uS = 23.61 mS. Untuk mengatur duty cycle yaitu dengan memasukan nilai ke register OCR (OCR1A atau OCR1B) yang nilainya 0 – 255. Dimana Ton yang akan dihasilkan memiliki waktu sebesar OCR*92.6 uS. Maka jika nilai OCR = 128, Ton adalah 128*92.6 uS = 11.85 ms. Untuk membuktikannya dapat dilihat dengan menggunakan Osiloskop pada simulasi dengan Proteus. Dimana prinsip kerjanya dapat dilihat pada gambar berikut.

ELEKTRONIKA DAYA Page 5

Kode yang dihasilkan adalah sebagai berikut (dengan menghapus beberapa bagian baris program yang tidak digunakan)

#include

// Declare your global variables herevoid main(void){// Port D initialization// Func7=In Func6=In Func5=Out Func4=Out Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=0 State4=0 State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;DDRD=0xFF;

// Timer/Counter 1 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: 10.800 kHz// Mode: Fast PWM top=00FFh// OC1A output: Non-Inv.// OC1B output: Non-Inv.// Noise Canceler: Off// Input Capture on Falling Edge// Timer 1 Overflow Interrupt: Off// Input Capture Interrupt: Off// Compare A Match Interrupt: Off// Compare B Match Interrupt: OffTCCR1A=0xA1;

ELEKTRONIKA DAYA Page 6

TCCR1B=0x0D;TCNT1H=0x00;TCNT1L=0x00;ICR1H=0x00;ICR1L=0x00;OCR1AH=0x00;OCR1AL=0x00;OCR1BH=0x00;OCR1BL=0x00;

while (1) { PORTD.0 = 1; PORTD.1 = 0; OCR1B = 128; };}

Dengan menjalankannya pada Proteus dan melihat tampilan sinyal pada osiloskop yaitu sebagai berikut

Terlihat bahwa hasil yang diperoleh sesuai perhitungan yang dijelaskan pada paragraf sebelumnya. Pada program ini motor bergerak pada kecepatan setengahnya karena

ELEKTRONIKA DAYA Page 7

duty cycle yang diberikan adalah 50%. Agar kedua motor bergerak maka pada while(1) tinggal ditambahkan kode sebagai berikut

while (1){ PORTD.0 = 1; PORTD.1 = 0; OCR1B = 128; PORTD.2 = 1; PORTD.3 = 0; OCR1A = 128;

Dari tutorial ini sudah dijelaskan bagaimana cara pengendalian motor DC dengan mengatur arah dan kecepatannya dari mikrokontroler AVR. Pengendalian motor DC ini sebagai dasar dalam pengontrolan robot-robot jenis beroda seperti Line Follower atau Robot Pemadam Api. Hal yang sangat perlu diperhatikan adalah pemilihan frekuensi PWM yang tepat ke driver motor yang masuk ke dalam motor DC. Namun, pada tutorial ini tidak dibahas pemilihan frekuensi PWM yang tepat untuk pengendalian motor DC. Pembahasan lengkap akan dijelaskan pada tulisan berikutnya.

ELEKTRONIKA DAYA Page 8

  B. Prinsip Kerja Cycloconverter

                   Cycloconverter adalah rangkaian elektronika daya yang dapat mengubah gelombang masukan AC dengan frekuensi tertentu ke gelombang keluaran AC dengan frekuensi yang  berbeda.

Prinsip kerja cycloconverter (ac ke ac) adalah dengan menurunkan frekuensi sumber rangkaian dibagi menjadi dua buah rangkaian konverter tyristor-P dan rangkaian konverter tyristor-N yang bekerja secara bergantian dengan menggunakan cycloconverter. Konverter tyristor-P  bekerja untuk membentuk arus keluaran pada saat periode positip-nya sedangkan konverter tyristor-N bekerja setelahnya untuk membentuk arus keluaran pada periode negatif arus keluaran.

Cycloconverter terdiri dari dua jenis, yaitu:

1. Cycloconverter satu phasa.2. Cycloconverter tiga phasa.

ELEKTRONIKA DAYA Page 9

C.Gambar Rangkaian Cycloconverter.

Gambar. 1.(a) Rangkaian Daya Single Phase Bridge Cyhloconverter.

(b) Rangkaian Ekivalen Pengganti Cyloconverter.

ELEKTRONIKA DAYA Page 10

Gambar.2. Gelombang masukan dan keluaran Cycloconverter dari frekuensi 50-16.67 Hz dengan beban RL.

Gambar.3. Gelombang masukan dan keluaran Cycloconverter dari frekuensi 50-10 Hz dengan beban RL.

ELEKTRONIKA DAYA Page 11

Gambar.4. Pengondisian Converter lengan kiri dan converter lengan kanan pada Cycloconverter pada beban RL.

Gambar.5. Cycloconverter tiga phasa.

ELEKTRONIKA DAYA Page 12