Tugas KB-4. Aktuator Elektromekanik Elektromekanik 1. Salah satu penggunaan selenoid valve adalah pada sistem hidrolik. Coba anda tentukan satu jenis selenoid valve dan cari datasheetnya dan tentukan bagaimana selenoid valve tersebut dapat membuka dan menutup. 2. Jelaskan cara pengaturan motor DC dengan menggunakan sistem PWM 3. Rancang driver motor stepper dengan mempertimbangkan besar arus yang dibutuhkan motor tersebut.
Jawab : 1. Nachi Selenoid Valve SA Series Wet Type G01 a. Data sheet Nachi Selenoid Valve SA Series Wet Type G01
b. bagaimana selenoid valve tersebut dapat membuka dan menutup.
Prinsip Kerja Solenoid Valve Prinsip kerja dari solenoid valve yaitu katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston bertekanan yang berasal dari supply (service unit), pada umumnya solenoid valve pneumatic ini mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC.
Keterangan Gambar : A - Input side B – Diaphragm C - Pressure chamber D - Pressure relief passage E – Solenoid F - Output side
Cara Kerja Sistem Pneumatic
Kompressor diaktifkan dengan cara menghidupkan penggerak awal umumnya motor listrik. Udara akan disedot oleh kompresor kemudian ditekan ke dalam tangki udara hingga mencapai tekanan beberapa bar. Untuk menyalurkan udara bertekanan ke seluruh sistem (sirkuit pneumatik) diperlukan unit pelayanan atau service unit yang terdiri dari penyaring (filter), katup kran (shut off valve) dan pengatur tekanan (regulator). Service unit ini diperlukan karena udara bertekanan yang diperlukan di dalam sirkuit pneumatik harus benar-benar bersih, tekanan operasional pada umumnya hanyalah sekitar 6 bar. Selanjutnya udara bertekanan disalurkan dengan bekerjanya solenoid valve pneumatic ketika mendapat tegangan input pada kumparan dan menarik plunger sehingga udara bertekanan keluar dari outlet port melalui selang elastis menuju katup pneumatik (katup pengarah/inlet port pneumatic). Udara bertekanan yang masuk akan mengisi tabung pneumatik (silinder pneumatik kerja tunggal) dan membuat piston bergerak maju dan udara bertekanan
tersebut terus mendorong piston dan akan berhenti di lubang outlet port pneumatic atau batas dorong piston. 2. Jelaskan cara pengaturan motor DC dengan menggunakan sistem PWM Jawab :
Pengendalian Motor DC PWM Motor DC banyak digunakan sebagai penggerak dalam berbagai peralatan, baik kecil maupun besar, lambat maupun cepat. Ia juga banyak dipakai karena dapat disesuaikan untuk secara ideal menerima pulsa digital untuk kendali kecepatan. Cara pengendalian motor DC ini bisa secara PWM. Pemilihan cara pengendalian akan tergantung dari kebutuhan terhadap gerakan motor DC itu sendiri. Elemen utama motor DC adalah: Magnet Armatur atau rotor Commutator Sikat (Brushes) As atau poros (Axle )
Motor DC berputar sebagai hasil saling interaksi dua medan magnet. Interaksi ini terjadi disebabkan arus yang mengalir pada kumparan. CARA PENGENDALIAN MOTOR DC DENGAN MIKROKONTROLER Metode PWM Metode Pulse Width Modulation (PWM) adalah metode yang cukup efektif untuk mengendalikan kecepatan motor DC. PWM ini bekerja dengan cara membuat gelombang persegi yang memiliki perbandingan pulsa high terhadap pulsa low yang telah tertentu, biasanya diskalakan dari 0 hingga 100%. Gelombang persegi ini memiliki frekuensi tetap (biasanya max 10 KHz) namun lebar pulsa high dan low dalam 1 periode yang akan diatur. Perbandingan pulsa high terhadap low ini akan menentukan jumlah daya yang diberikan ke motor DC.
Untuk menjalankan motor DC dengan PWN tidak dapat digunakan relay, melainkan harus digunakan rangkaian driver motor DC lainnya. Rangkaian ini yang paling sederhana berupa transistor yang disusun secara Darlington. Transistor yang dipakai dapat berupa transistor jenis NPN tipe BC547. Rangkaian ini mampu mengalirkan sampai arus 100 mA DC.
Apabila diinginkan motor DC dapat bergerak 2 arah, maka diperlukan menyusun rangkaian H-Bridge. Selain transistor, dapat juga digunakan IC driver motor DC khusus. Anda dapat juga menggunakan modul driver motor DC yang siap pakai untuk mikrokontroler. Listing Program Program sederhana untuk implementasi PWM pada mikrokontroler MCS-51 dengan bahasa assembly dapat dilihat sebagai berikut. MOTOR BIT P1.0 ; Pin mikrokontroler ke driver motor DC F0 BIT 20H ; Flag indikasi pulsa low/high ORG 00H AJMP START ORG 0BH AJMP TIMER_0_INTERRUPT ;========================= START: MOV TMOD,#00H ; Set timer 0 ke Mode 0 (13 bit timer) SETB EA ; Enable Interrupts SETB ET0 ; Enable Timer 0 Interrupt MAIN: MOV R7, #70 ; Set PWM 70% SETB TR0 ; Nyalakan timer 0 LOOP: AJMP LOOP ; Tinggal biarkan program interrupt beraksi ;========================= TIMER_0_INTERRUPT:
JB F0, HIGH_DONE ; Cek F0 (flag) LOW_DONE: ; SETB F0 ; Buat F0=1 SETB MOTOR ; Berikan pulsa high MOV TH0, R7 ; Isi ulang timer dengan R7 CLR TF0 ; Clear Timer 0 interrupt flag SETB TR0 RETI ; Kembali HIGH_DONE: CLR F0 ; Buat F0=0 to CLR MOTOR ; Berikan pulsa low MOV A, #100 ; CLR C ; SUBB A, R7 ; Isi ulang timer dengan = 100 - R7. MOV TH0, A ; CLR TF0 ; Clear Timer 0 interrupt flag SETB TR0 RETI ; Kembali Catatan: Karena menggunakan timer, frekuensi PWN tergantung X-TAL mikrokontroler yang digunakan. Anda mungkin perlu memodifikasi program menyesuaikan X-TAL yang Anda pakai. 3. Rancang driver motor stepper dengan mempertimbangkan besar arus yang dibutuhkan motor tersebut. Jawab : DRIVER MOTOR DC KHUSUS ARUS BESAR Untuk motor-motor DC dengan torsi dan arus besar (lebih dari 1A), maka tidak dapat digunakan rangkaian driver motor DC biasa, karena tidak dapat mengalirkan arus cukup kuat. Biasanya diperlukan rangkaian driver H-Bridge Motor DC dengan komponen MOSFET. Besarnya arus motor DC dan kemungkinan adanya arus balik akan beresiko merusakkan rangkaian lainnya termasuk rangkaian pengendali mikrokontroler. Beberapa tips yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut. Pisahkan power suply motor DC dengan power suply untuk rangkaian lainnya Berikan proteksi terhadap arus balik motor DC, misalnya d engan dioda Antisipasi panas akibat dari arus besar motor DC, misalnya dengan memasang heatsink pada rangkain driver motor DC
Teori H-Bridge MOSFET: H-bridge adalah sebuah perangkat keras berupa rangkaian yang berfungsi untuk menggerakkan motor. Rangkaian ini diberi nama H-bridge karena bentuk rangkaiannya yang menyerupai huruf H seperti pada Gambar berikut.
Konfigurasi H-Bridge MOSFET Rangkaian ini terdiri dari dua buah MOSFET kanal P dan dua buah MOSFET kanal N. Prinsip kerja rangkaian ini adalah dengan mengatur mati-hidupnya ke empat MOSFET tersebut. Huruf M pada gambar adalah motor DC yang akan dikendalikan. Bagian atas rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub positif, sedangkan bagian bawah rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub negatif. Pada saat MOSFET A dan MOSFET D on sedangkan MOSFET B dan MOSFET C off , maka sisi kiri dari gambar motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya, sedangkan sisi sebelah kanan motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya sehingga motor akan bergerak searah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.
H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D on, B&C off Sebaliknya, jika MOSFET B dan MOSFET C on sedangkan MOSFET A dan MOSFET D off , maka sisi kanan motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya sedangkan sisi kiri motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya. Maka motor akan bergerak berlawanan arah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.
H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D off , B&C on Konfigurasi lainnya adalah apabila MOSFET A dan MOSFET B sedangkan MOSFET C dan MOSFET D off . Konfigurasi ini akan menyebabkan sisi kiri dan kanan motor terhubung pada kutub yang sama yaitu kutub positif sehingga tidak ada perbedaan tegangan diantara dua buah polaritas motor, sehingga motor akan diam. Konfigurasi seperti ini disebut dengan konfigurasi break . Begitu pula jika MOSFET C dan MOSFET D saklar on, sedangkan MOSFET A dan MOSFET C off, kedua polaritas motor akan terhubung pada kutub negatif dari catu daya.Maka tidak ada perbedaan tegangan pada kedua polaritas motor, dan motor akan diam. Konfigurasi yang harus dihindari adalah pada saat MOSFET A dan MOSFET C on secara bersamaan atau MOSFET B dan MOSFET D on secara bersamaan. Pada konfigurasi ini akan terjadi hubungan arus singkat antara kutub positif catu daya dengan kutub negatif catu daya. Konfigurasi Pengujian H-bridge MOSFET
Nah temen2 udah baca teorinya diataskan… sip semoga temen2 faham ^_^. Oke deh ni dia ane share rangkaian skematic driver motor DC MOSFET yang ane gunakan pada robot ane.
Transistor jenis Mosfet dipilih karena transistor ini terkenal karena kesanggupan dilalui arus yang relatif besar jika dibandingkan dengan transistor lain, serta memiliki daya disipasi yang kecil. Sehingga Transistor ini dapat menghemat pemakaian daya. Sisi masukan tegangan rendah dengan sisi tegangan motor dipisahkan dengan optocoupler. Ground untuk tegangan motor dan tegangan rendah juga dipisahkan. Hal ini dimaksudkan untuk memproteksi pengendali dari arus besar yang
mungkin terjadi apabila ada komponen pada tegangan besar yang mengalami kerusakan.