LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM KENDALI “ RANGKAIAN H-BRIDGE ” ( PENGONTROL ARAH PUTAR MOTOR DC)
OLEH : NAMA
: MUHAMAD MUSTOFA
NIM
: 130534608385 130534608385
PRODI
: S1 PTE
OFFERING
:B
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS NEGERI MALANG ANGKATAN 2013
LAPORAN 3 RANGKAIAN MOTOR DC H-BRIDGE
1. TUJUAN
1. Mahasiswa mampu merancang rangkaian motor DC H-Bridge menggunakan transistor PNP atau NPN 2. Mahasiswa mampu menganalisa rangkaian motor DC H-Bridge menggunakan transistor PNP atau NPN
2. DASAR TEORI
A. Motor DC 1. Prinsip Kerja Setiap arus yang mengalir melalui sebuah konduktor akan menimbulkan medan magnet. Arah medan magnet dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri. Ibu jari tangan menunjukkan arah aliran arus listrik sedangkan jari-jari yang lain menunjukkan arah medan magnet yang timbul, seperti yang ditunjukkan oleh gambar 1 berikut ini
Gambar 1 . Kaidah Tangan Kiri
Jika suatu konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan dalam sebuah medan magnet, kombinasi medan magnet akan ditunjukkan oleh gambar 2. Arah aliran arus listrik dalam konduktor ditunjukkan dengan tanda “x” atau “.”. Tanda “x” menunjukkan arah arus listrik mengalir menjauhi pembaca gambar, tanda “.” menunjukkan arah arus listrik mengalir mendekati pembaca gambar 2.
Gambar 2 . Konduktor Berarus Listrik Dalam Medan Magnet Pada sebuah motor dc, konduktor dibentuk menjadi sebuah loop sehingga ada dua bagian konduktor yang berada didalam medan magnet pada saat yang sama, seperti diperlihatkan pada gambar 3.
Gambar 3 Bergeraknya Sebuah Motor Konfigurasi konduktor seperti ini akan menghasilkan distorsi pada medan magnet utama dan menghasilkan gaya dorong pada masing-masing konduktor. Pada saa t konduktor di tempatkan pada rotor, gaya dorong yang timbul akan me nyebabkan rotor berputar searah dengan jarum jam, seperti diperlihatkan pada gambar 3.
Gambar 4. Konstruksi Dasar Motor DC Pada gambar 4 diatas tampak sebuah konstruksi dasar motor dc, pada gambar diatas terlihat bahwa pada saat terminal motor diberi tegangan dc, maka arus elektron akan mengalir melalui konduktor dari terminal negatif menuju ke terminal positif. Karena konduktor berada diantara medan magnet, maka akan timbul medan magnet juga pada konduktor. Arah garis gaya medan magnet yang dihasilkan oleh magnet permanen adalah dari kutub utara menuju ke selatan. Sementara pada konduktor yang dekat dengan kutub selatan, arah garis gaya magnet disisi sebelah bawah searah dengan garis gaya magnet permanen sedangkan di sisi sebelah atas arah garis gaya magnet berlawanan arah dengan garis gaya magnet permanen. Ini menyebabkan medan magnet disisi sebelah bawah lebih rapat daripada sisi sebelah atas. Dengan demikian konduktor akan terdorong ke arah atas. Sementara pada konduktor yang dekat dengan kutub utara, arah garis gaya magnet disisi sebelah atas searah dengan garis gaya magnet permanen sedangkan di sisi sebelah bawah arah garis gaya magnet berlawanan arah dengan garis gaya magnet permanen. Ini menyebabkan medan magnet disisi sebelah atas lebih rapat daripada sisi sebelah bawah. Dengan demikian konduktor akan terdorong ke arah bawah. Pada akhirnya konduktor akan membentuk gerakan berputar berlawanan dengan jarum jam seperti terlihat pada gambar 4
2. Membalik Arah Putaran Motor
Gambar 5. Arah Putaran Motor DC Dari gambar 5 diatas, untuk membalik arah putaran motor dc, maka polaritas tegangan pada terminal motor harus dibalik. B. Rangkaian Motor DC H- bridge H-Bridge secara harfiah adalah jembatan H atau jembatan yang membentuk huruf H. Fungsinya adalah untuk mengontrol motor DC. H -bridge bisa untuk mengontrol motor putar kanan, putar kiri dan bisa untuk mengontrol PWM (Pulse Width Modulation). Driver H-bridge bisa di rangkai menggunakan kombinasi saklar, kombinasi Transistor, maupun kombinasi relay. Selain itu, di pasaran, tersedia IC khusus HBridge, yakni IC L298 dan L293. Untuk mengatur putaran motor dapat menggunalan konfigurasi H-Bridge, seperti tampak pada gambar 10 berikut ini
Gambar 10. Rangkaian Dasar H-Bridge Dengan konfigurasi ini kita akan dapat menjalankan motor DC, membalik arah putaran atau menghentikan dari kontrol
logika TTL. Untuk mendapatkan arah putaran pertama kita menutup saklar SA dan SD. Sedangkan untuk membalik arah putaran kita buka saklar SA dan SD , dan menutup saklar SB dan SC . Pada rangkaian sesungguhnya saklar – saklar tersebut diganti dengan transistor sehing-ga bisa mudah dikontrol oleh MCU.
Gambar 11. H-Bridge dengan saklar Transistor Rangkaian driver motor DC H-Bridge transistor ini dapat mengendalikan arah putaran motor DC dalam 2 arah dan dapat dikontrol dengan metode PWM (pulse Width Modulation) maupun metode sinyal logika dasar TT L (High) dan (Low). Untuk pengendalian motor DC dengan metode PWM maka dengan rangkaian driver motor DC ini kecepatan putaran motor DC dapat dikendalikan dengan baik. Apabila menggunakan metode logika TTL 0 dan 1 maka rangkaian ini hanya dapat mengendalikan arah putaran motor DC saja dengan kecepatan putaran motor DC maksimum. Rangkaian driver motor DC H-Bridge ini menggunakan rangkaian jembatan transistor 4 unit dengan protesi impuls tegangan induksi motor DC berupa dioda yang dipasang paralel dengan masing-masing transistor secara r everse bias. Rangkaian Driver Motor DC H-Bridge Transistor
Proses mengendalikan motor DC menggunakan rangkaian driver motor DC H Bridge diatas dapat diuraikan dalam beberapa bagian sebagai berikut : Driver Motor DC dengan metode logika TTL (0 dan 1) atau High dan Low hanya dapat mengendalikan arah putar motor DC dalam 2 arah tanpa pengendalian kecepatan putaran (kepatan maksimum). untuk mengendalikan motor DC dalam 2 arah dengan rangkaian driver motor dc h-bridge diatas konfiguarasi kontrol pada jalur input adalah dengan memberikan input berupa logika TTL ke jal ur input A dan B. Untuk mengendalikan arah putar searah jarum jam adalah dengan memberikan logika TTL 1 (high) pada jalur input A dan logika TTL 0 (low) pada jalur input B. Untuk mengendalikan arah putar berlawanan arah jarum jam adalah dengan memberikan logika TTL 1 (high) pada jalur input B dan logika TTL 0 (low) pada jalur input A.
3. ALAT DAN BAHAN
1. Alat
Multimeter
1 Buah
DC Power Supplay
1 Buah
2. Bahan
TIP 41
4 Buah
Resistor 330 Ohm
4 Buah
Motor DC
1 Buah
Project Board
1 Buah
Kabel Jumper
Secukupnya
4. LANGKAH KERJA
1. Siapkan alat dan bahan 2. Cek keadaan alat dan bahan, pastikan dalam kondisi bai k 3. Perhatikan keselamatan dan kesehatan kerja 4. Rangkailah percobaan sesuai gambar berikut
5. Masukkan sumber tegangan DC 6. Atur input saklar 1 dan saklar 2 sesuai dengan tabel percobaan 7. Amati perubahan output pada rangkaian 8. Tulis hasil percobaan pada tabel hasil percobaan 9. Konsultasikan pada asisten praktikum jika ada kesulitan 10. Jika di rasa percobaan cukup, rapikan alat dan bahan kemudian kembalikan ke tempat semula, perhatikan kebersihan tempat kerja 11. Berikan hasil percobaan pada asisten praktikum 12. Buat laporan mengenai percobaan yang telah di lakukan
5. HASIL
Input No
Output Saklar 1
Saklar 2
1
0
0
Motor berhenti
2
1
0
Motor berputar searah jarum jam
3
0
1
Motor berputar berlawanan arah jarum jam
4
1
1
Motor berhenti
Simulasi 1. Input ( 0 0 )
2. Input ( 1 0 )
3. Input ( 0 1 )
4. Input ( 1 1 )
6. ANALISA
Percobaan yang telah di lakukan di atas merupakan simulasi dari rangkaian pengontrol arah putaran motor DC yang di sebut dengan rangkaian H – Bridge. Dalam percobaan, terdapat ketentuan logika sebagai berikut : a. Logika 1 adalah ketika saklar 1 atau penghantar 1 mendapat VCC sebesar 12 volt b. Logika 0 adalah ketika saklar atau penghantar putus hal ini ekuivalen dengan ground c. Putar kanan atau putar kiri oleh penulis di lihat dari sisi poros motor ( bukan dari sisi kipas ) d. Rangkaian h-Bridge yang di gunakan menggunakan transistor tipe NPN, akan tetapi trangkaian H- bridge juga dapat di buat dari transisitor PNP , tergantung desain dan prinsip kerja masing masing transistor. e. Pada simulasi garis merah menunjukkan aliran VCC, dan hijau aliran ground
a. Percobaan Pertama
Pada percobaan pertama, saklar 1 dan saklar 2 di beri inputan 0 ( tidak ada arus yang mengalir ) . Percobaan 1 dapat di lihat dari gambar berikut :
Dari gambar di atas, sangat jelas bahwa arus ( penghantar merah ) tidak mengalir karena sklar terbuka, sehingga tidak dapat memicu basis pada transistor. Pada kondisi ini transistor ekuivalen dengan saklar terbuka / NO ( Normally Open ) , dengan demikian tidak ada aliran arus dari kolektor ke emitor. Maka dari itu motor tidak bergerak sama sekali. b. Percobaan 2
Pada percobaan kedua, saklar 1 di beri inputan 1 dan saklar 2 di beri inputan 0 . Percobaan 2 dapat di lihat dari gambar berikut :
Berikut merupakan arah arus pada gambar di atas,
Ketika S1 di beri input 1 ( 12 Volt ) dan S2 0 , maka arus akan mengalir melalui saklar 1 dan masuk pada transistor 1, karena itu basis pada transistor akan terpicu sehingga ekuivalen dengan saklar tertutup / NC dan , mengalirkan tegangan dari kolektor ke emittor, sehingga tegangan mengalir dar i VCC menuju motor. Transistor 4 juga dalam keadaan aktif, maka dari itu satu satunya jalan arus untuk menuju kolektor pada transistor 4 adalah melewati motor dari sisi kiri menuju sisi kanan dan motor akan berputar searah jarum jam. Transistor 2 dan transistor 3 dalam keadaan OFF karena tidak ada tegangan yang mengalir ke basis , sehingga ekuivalen dengan saklar terbuka / NO. Berikut ututannya : VCC
Transistor 1
Motor
Transistor 4
Ground
c. Percobaan 3
Pada percobaan kedua, saklar 1 di beri inputan 0 dan saklar 2 di beri inputan 1 . Percobaan 2 dapat di lihat dari gambar berikut :
Berikut merupakan arah arus pada gambar di atas,
Ketika S2 di beri input 1 ( 12 Volt ) dan S1 0 , maka arus akan mengalir melalui saklar 2 dan masuk pada transistor 2, karena itu basis pada transistor akan terpicu sehingga ekuivalen dengan saklar tertutup / NC dan , mengalirkan tegangan dari kolektor ke emittor, sehingga tegangan mengalir dari VCC menuju motor. Transistor 3 juga dalam keadaan aktif, maka dari itu satu satunya jalan arus untuk menuju kolektor pada transistor 3 adalah melewati motor dari sisi kanan menuju sisi kiri dan motor akan berputar berlawanan arah jarum jam. Transistor 1 dan transistor 4 dalam keadaan OFF karena tidak ada tegangan yang mengalir ke basis , sehingga ekuivalen dengan saklar terbuka / NO.
Berikut ututannya : VCC
Transistor 2
Motor
Transistor 3
Ground
d. Percobaan Keempat
Pada percobaan pertama, saklar 1 dan saklar 2 di beri inputan 1 ( semua Transistor aktif ) Percobaan 1 dapat di lihat dari gambar berikut :
Pada percobaan terakhir di atas, terlihat bahwa ketika semua sklar di beri inputan 1 maka seluruh transistor akan aktif atau ekuivalen dengan saklar tertutup, sehingga tegangan dari VCC akan langsung menuju ground tanpa melewati motor. Hal ini terjadi karena sifat arus listrik yang akan mengalir menuju beda potensial tertinggi dan resistansi terendah. Dengan demikian motor tidak akan berputar.
7. KESIMPULAN
Dari percobaan di atas, dapat di simpulkan bahwa : 1. Motor DC dapat di ubah arah putarnya dengan membalik polaritas tegangannya 2. Rangkaian H-Bridge merupakan rangkaian untuk mengontrol arah putar motor DC , baik itu ke kanan ataupun ke kiri. 3. Pada rangkaian H-Bridge ketika kedua saklar ON atau OFF, maka motor tidak bergerak sama sekali, hal ini terjadi karena tidak ada aliran arus yang melewati beban ( motor DC ) 4.
Pada saat saklar 1 ON dan saklar 2 OFF, maka motor akan berputar searah jarum jam, karena arus mengalir dari VCC ke transistor 1 dan 4 melalui beban ( motor DC )
5. Pada saat saklar 1 OFF dan saklar 2 ON, maka motor akan berputar berlawanan arah jarum jam, karena arus mengalir dari VCC ke transistor 2 dan 3 melalui beban ( motor DC )
8. DAFTAR RUJUKAN
Yahya, sofian.2009. Kendali Putaran Motor DC Dengan PWM .Bandung : Politeknik Negeri Bandung ( online ) Tersedia di : https://www.academia.edu/6749440/Kendali_Putaran_Motor_DC_dengan_PWM ( Online ) http://www.bagusprehan.com/2014/01/rangkaian-h-bridge-motor-dc-denganrelay.html Diakses pada : 11 febuari 2015 ( Online ) https://dhika13.wordpress.com/2012/12/13/rangkaian-driver-motor-dc-h-bridgesederhana/ Diakses pada : 11 febuari 2015 ( Online ) http://elektronika-dasar.web.id/artikel-elektronika/driver-motor-dc-h-bridgetransistor/ Diakses pada : 11 febuari 2015
