PENGENDALIAN MOTOR AC STAR DELTA JARAK JAUH MELALUI

JARINGAN KOMPUTER

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Oleh :

RIDHO SURYA KUSUMA

D400150096

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

1

PENGENDALIAN MOTOR AC STAR DELTA JARAK JAUH MELALUI JARINGAN

KOMPUTER

Abstrak

Perkembangan teknologi pada trend industry 4.O yaitu sistem komputerisasi untuk seluruh peralatan

pada suatu industri, salah satunya adalah motor dc yang telah berhasil dikendalikan dengan jaringan

komputer. Sedangkan pada daya tinggi motor sinkron 3 fasa masih cenderung menggunakan tombol

manual atau Programmable Logic Controller (PLC) yang hanya dapat dijangkau dengan jarak

tertentu. Oleh karena itu dalam penelitian ini menggunakan metode eksperimental dengan membuat

website server dan alat kendali motor Alternating Current (AC) star delta berbasis jaringan

komputer, untuk mewujudkan sistem kendali jarak jauh tanpa terbatas jarak. Alat ini menggunakan

controller wemos D1 dan teknologi ESP8266 yang terintegrasi dengan jaringan WiFi. Selanjutnya

pengujian koneksi alat kendali dan impementasi alat terhadap rangkaian star delta yang terhubung

dengan motor sinkron 0.3kW, sehingga dapat diperoleh kecepatan terkoneksi maksimal pada jarak

16 meter ketika indoor, 20 meter ketika outdoor, terkoneksi kembali setelah diskoneksi dengan

waktu tercepat sekitar 2,58 s dan perbedaan delay antara kendali manual dan jaringan komputer

dengan hasil sebesar 8%. Berdasarkan uraian diatas, eksperimen ini berinovasi pada proses startup

motor yang dikendalikan melalui jaringan komputer atau internet, untuk mencapai sistem yang

efektif dan tanpa terbatas jarak.

Kata kunci: Wemos D1, Motor sinkron, ESP8266, Jaringan Komputer.

Abstract

Technology development in the industry trend 4.O is a computerized system for all equipment in an

industry, one of which is a dc motor that has been successfully controlled with a computer network.

While at high power 3 phase synchronous motors still tend to use manual buttons or Programmable

Logic Controller (PLC) which can only be reached at a certain distance. Therefore in this study

using the experimental method by creating a website server and motor controller Alternating Current

(AC) star delta based computer network, to realize the remote control system without limited

distance. This tool uses a Wemos D1 controller and ESP8266 technology that is integrated with a

WiFi network. Furthermore, the connection test of the device control and implementation of the

device to the delta star circuit is connected to a 0.3kW synchronous motor, so that the maximum

speed can be obtained at a distance of 16 meters when indoor, 20 meters when outdoor, connected

again after disconnect with the fastest time of around 2.58 s and the difference in delay between

manual control and computer networks with a result of 8%. Based on the description above, this

experiment innovates on AC motor startup processes that are controlled through computer networks

or the internet, to achieve an effective system and without limited distances.

Key word: Wemos D1, Synchronous motors, ESP8266, Computer Network

2

1. PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi otomasi industri dewasa ini mengacu pada trend industry 4.O yang

memanfaatkan teknologi jaringan komputer untuk mengoptimalisasi sistem kendali dalam industri.

industry 4.O menerapkan sistem kendali berdasarkan teknik interkoneksi internet dengan

produktivitas yang tinggi melalui jaringan ethernet atau WiFi (Hadipour, Derakhshandeh, Shiran, &

Rezaei, 2018).

Sistem kendali menggunakan jaringan komputer ini telah merambah pada bidang robotika

(Shukor, 2017), peralatan kesehatan guna monitoring kesehatan manusia hingga industri (Adiputra,

Hadiyoso, & Hariyani, 2018). Dalam industrialisasi sektor pertanian, teknologi ini digunakan untuk

memanajemen data, mengotomatisasi proses, memprediksi situasi, dan meningkatkan banyak

aktivitas, bahkan secara real-time (Tzounis, Katsoulas, Bartzanas, & Kittas, 2017). Pengaplikasian

sistem kendali dan monitoring juga harus dilengkapi dengan database sebagai wadah penampung

dan media berbagi informasi.

Biasanya database dikelola oleh komputer server yang berfungsi untuk melayani client atau user

dengan interface website server, agar tidak saling tumpang tindih (Kim, Lee, & Jung, 2018), dengan

adanya peran server maka dapat membantu pengendalian motor-motor dalam industri.

Dalam kasus aplikasi daya rendah pengendalian dan monitoring motor DC melalui jaringan

komputer berbasis Wireless Network menggunakan protokol Zigbee (Reddy, & Sawan, 2014).

Protokol ini berfungsi untuk komunikasi data yang aman dan ekonomis di bidang industri. Dalam

kasus aplikasi daya tinggi pengendalian motor sinkron biasanya dikendalikan menggunakan metode

manual (Song, & Frede, 2018) atau melalui Programmable Logic Controller (PLC).

Berdasarkan uraian di atas dalam penelitian kali ini berusaha membuat eksperimen alat

pengendalian motor ac star delta jarak jauh melalui jaringan komputer. Alat ini mengadopsi

teknologi ESP8266, yaitu salah satu modul WiFi yang akan terintegrasi dengan mikrokontroller

Arduino selanjutnya disebut wemos D1R1, kemudian menyalakan motor sinkron 3 fasa melalui

jaringan internet pada interface sebuah website. Sehingga proses startup pada motor dapat

dikendalikan melalui internet tanpa terbatas jarak dan penggunaan kabel fisik.

Alat ini dapat Mempermudah saat startup motor tanpa terbatas oleh jarak. Hasil eksperimen ini

dapat menjadi referensi selanjutnya yang berkaitan dengan pengendalian motor AC.

3

2. METODE

2.1 Rancangan

Metode yang akan diterapkan pada penelitian kali ini adalah experimental. Kerangka kerja akan

dijelaskan pada gambar 1.

Gambar 1. Langkah-langkah experimental

Berdasarkan kerangka kerja diatas, tahapan-tahapan yang akan dilakukan dalam penelitian

ini, dimulai dari yang pertama analisis permasalahan pada motor AC daya tinggi lalu kedua

menentukan tujuan eksperimen, ketiga menentukan variabel bebas dan tetap, keempat menentukan

plan, kemudian kelima menjalankan eksperimen, keenam menganalisa data, ketujuh melihat validasi

tanggapan, dan selanjutnya kedelapan adalah mendokumentasikan temuan.

2.2 Arsitektur Sistem

Penelitian ini menggunakan arsitektur sistem client/server ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Block diagram arsitektur sistem

Basis

data

LAN

Server

Client Motor AC

Rangkaian

kendali

tentukan

permasalahan identifikasi

tujuan variabel

rencana

(plan)

eksperimen

menjalankan

eksperimen

mengumpulkan &

menganalisis data

dari eksperimen

Validasi

tanggapan

dokumen

temuan

4

Pada basis data menggunakan database MySql dengan inputan 1 dan 0, bagian server

menggunakan interface website server untuk terhubung dengan rangkaian kendali. Eksperimen ini

menggunakan jaringan Local Area Network (LAN) sehingga client (user) dapat terhubung dan

mengakses sistem kendali. Berikut adalah block diagram sistem kendali yang digunakan.

Gambar 3. Block diagram sistem kendali open loop (Ogata, 2002)

Inputan pada block diagram adalah sumber listrik yang mengalir ke controller, yang terdiri dari

Wemos D1 dan rangkaian star delta dan terhubung ke motor AC 3 fasa berjenis motor sinkron

0,3kW. Outputnya dalah kecepatan motor listrik.

2.3 Perancangan Perangkat Keras

Rancangan alat kendali dapat dilihat pada gambar 4 kemudian, komponen utama penyusun yang

digunakan untuk membuat alat pengendalian ini terdiri dari wemos D1 (ESP8266) dan module

relay. Sedangkan untuk alat yang sudah jadi data dilihat pada gambar 5.

Gambar 4. Rancangan alat pengendali motor AC

Input Output

Plan

Motor

Controller

Wemos D1

5

Gambar 5. Tampilan awal Gambar 6. Tampilan akhir

2.4 Perancangan Perangkat Lunak

Berikut adalah flowchart prinsip kerja keseluruhan.

Gambar 7.Flowchart prinsip keja hardware Gambar 8.Flowchart prinsip kerja software

Mulai

On = 0 / Off = 1

Waktu timer

Kondisi On ?

Awal Motor Star kemudian

sesuai timer beganti

Menjadi Delta

Selesai

Ya

Tidak

Keceptan Putar RPM

Mulai

On = 0 / Off =1

Menyimpan “0”

Ke database

Apakah

On?

Menyimpan “1”

Ke database

Relay On,

Motor startup

Relay Off,

Motor stop

selesaii

Ya Tidak

6

Pada gambar 7 flowchart menjelaskan bahwa alat ini bekerja berdasarkan inputan 2 yang

diberikan, pertama inputan tombol ketika inputan bernilai 0 maka kondisi akan menyala begitu pula

sebaliknya, kedua inputan timer yang diputar pada rangkaian untuk waktu pergantian star delta.

Pada gambar 8 menjelaskan bahwa perangkat lunak ini berkerja berdasarkan inputan 1 dan 0, ketika

kondisi “0” maka akan berlogika on dan apabila kondisi “1” maka akab berlogika off. Inputan

tersebut akan disimpan kedalam database, lalu kemudian controller akan mengeksekusi sesuai

inputan terakhir, apakah relay on atau off. Berikut adalah tampilan tabel yang berada di dalam

database pada tabel 1.

Tabel 1. Data input dalam database

Id Data Deskripsi

1 1 Tombol satu adalah tombol logika 1 ketika on dan 0 ketika off

2 0 Tombol dua adalah tombol logika 0 ketika on dan 1 ketika off

3 1 Tombol tiga adalah tombol logika 1 ketika on dan 0 ketika off

4 0 Tombol empat adalah tombol logika 0 ketika on dan 1 ketika off

Tabel ini digunakan oleh website server untuk menampung data yang dimasukkan oleh

client(user), kemudian alat akan mengecheck data inputan secara berkala dan mengeksekusi

perintah. Berikut adalah tampilan dari perangakat lunak eksperimen ini pada gambar 9.

Gambar 9. Interface website server

7

Pengendalian pada alat ini memanfaatkan interface dari website server yang terhubung dengan

jaringan LAN, sehingga dapat mengakses kendali dari jarak yang cukup jauh, di bawah ini adalah

tampilan dari website kendali. Tampilan ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman PHP,

HTML, dan JavaScript.

2.5 Konfigurasi Jaringan

Berdasarkan arsitektur sistem, implementasi alat ini menggunakan jaringan wireless atau

nirkabel. controller deprogram sedemikian rupa agar dapat terhubung ke jaringan WiFi melalui

hotspot. kemudian, alat akan berkomunikasi dengan router dan memperoleh ip address sehingga

memungkinkan client atau user mengakses website server.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Pengujian Rangkaian Motor AC Star Delta

Gambar 10. Rangkaian Star delta

Pada tahap ini dilakukan pengujian rangkaian star delta motor sinkron 0.3kW secara manual untuk

mencoba apakah rangkaian sudah benar dan bekerja dengan baik.

8

3.2 Pengujian Alat Kendali Berbasis Jaringan Komputer

Gambar 11. Rangkaian Star delta dengan alat berbasis jaringan komputer

Dalam tahap ini pengujian dilakukan dengan mengimplementasikan alat kendali dengan rangkaian

star delta. Kemudian menghubungkan alat ke jaringan WiFi Local Area Network (LAN). Wemos

D1 berperan sebagai client yang berfungsi menerima perintah dari website server.

Gambar 12. website server

Gambar 12 adalah tahapan memberi perintah atau inputan dari website server ke Wemos D1 untuk

menyalakan dan memutus rangkaian dari sumber.

9

3.3 Pengujian Koneksi Alat Kendali Berbasis Jaringan Komputer

Pengujian pada tahap ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan koneksi alat dengan hotspot

portable sebagai router pada jaringan LAN. Pengujian alat dilakukan berdasarkan 3 kondisi yang

berbeda yaitu indoor, outdoor, dan diskoneksi. Masing-masing kondisi memiliki tingkat hambatan

yang berbeda. Indoor dengan hambatan dinding, pintu, dan perabotan. Outdoor dengan hambatan

cuaca, pepohonan, dan sebagainya. Diskoneksi dengan hambatan pemutusan jaringan hotspot

selama beberapa waktu. Kemudian parameter koneksi dibagi 4 level yaitu bagus, cukup bagus,

buruk, dan hilang. Bagus dengan kecepatan interkoneksi 2-10 s, cukup bagus dengan kecepatan

interkoneksi 11-20 s, buruk dengan kecepatan interkoneksi 21-30 s, dan hilang dengan kecepatan

interkoneksi >30 s.

1) Hasil indoor

Tabel 2. Data koneksi alat ketika indoor

No. Jarak Hotspot dengan Alat Keterangan Level

1. 2 meter Terkoneksi Bagus

2. 8 meter Terkoneksi Bagus

3. 10 meter Terkoneksi Bagus

4. 16 meter Terkoneksi Cukup bagus

5. 20 meter Terkoneksi Buruk

6. >20 meter Tidak terkoneksi Hilang

Tabel 2 disimpulkan bahwa alat dapat terkoneksi maksimal pada jarak 16

meter ketika indoor.

2) Hasil outdoor

Tabel 3. Data koneksi alat ketika outdoor

No. Jarak Hotspot dengan Alat Keterangan Level

1. 2 meter Terkoneksi Bagus

2. 8 meter Terkoneksi Bagus

3. 10 meter Terkoneksi Bagus

4. 16 meter Terkoneksi Bagus

5. 20 meter Terkoneksi Cukup bagus

6. 25 meter Terkoneksi Buruk

7. 30 meter Tidak terkoneksi Hilang

10

Tabel 3 disimpulkan bahwa alat dapat terkoneksi maksimal pada jarak 20

meter ketika outdoor.

3) Hasil diskoneksi

Tabel 4. Data kecepatan koneksi alat setelah diskoneksi

No. Delay diskoneksi (m) Delay terkoneksi kembali (s)

1. 1 m 5,1 s

2. 3 m 8,2 s

3. 9 m 2,58 s

4. 18 m 6,09 s

Tabel 4 disimpulkan bahwa alat dapat terkoneksi kembali dengan waktu

tercepat sekitar 2,58 s. hal ini dikarenakan alat memiliki fitur pengecekan koneksi

setiap 1 s.

3.4 Hasil Data Perbandingan Delay

Berikut hasil perbandingan delay antara kendali jaringan komputer dan manual yang diperoleh

sebanyak 5 kali percobaan.

Tabel 5. Hasil perbandingan antara kendali jaringan komputer dan manual

No Delay Jaringan Komputer (s) Delay Manual (s) Selisih Delay (s)

1 1,47 s 1,31 s 0,16 s

2 1,49 s 1,38 s 0,11 s

3 1,45 s 1,35 s 0,1 s

4 1,43 s 1,32 s 0,11 s

5 1,47 s 1,3 s 0,17 s

Berdasarkan nilai selisih pada tabel 5, menunjukkan perbedaan delay yang mana jika

dikalkulasikan maka perbedaan delay sebesar 8%. Meskipun perbandingan tidak terlalu jauh maka

alat ini berpeluang digunakan dalam pengendalian motor AC skala industri.

4. PENUTUP

Pengujian pertama rangkaian star delta yang terhubung pada motor dapat bekerja dengan baik.

Pengujian kedua adalah alat kendali berbasis komputer terhadap rangkaian kendali, dengan

controller wemos D1 berhasil terhubung ke jaringan WiFi LAN dan website server sehingga dapat

digunakan oleh client (user), Pada hasil pengujian ketiga menunjukkan kemampuan koneksi alat

dengan hotspot portable sebagai router, berdasarkan 3 level yang berbeda yaitu alat dapat

11

terkoneksi maksimal pada jarak 16 meter ketika indoor, jarak 20 meter ketika outdoor, dan

terkoneksi kembali dengan waktu tercepat sekitar 2,58 s. Pengujian keempat menunjukkan. data

perbandingan delay antara sistem kendali manual dan jaringan komputer yang mencapai nilai

perbedaan sebesar 8%. Berdasarkan beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat ditarik

kesimpulan bahwa dalam implementasinya perlu memperhatikan kekuatan sinyal koneksi jaringan

dan lalu lintas data agar tidak terjadinya trip.

PERSANTUNAN

Atas terselesainya karya tulis ilmiah ini penulis memberikan ucapan terimakasih kepada pihak-pihak

yang telah membantu selama penelitian, pihak-pihak yang dimaksud sebagai berikut :

1) Penulis mengucapkan terimakasih kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah

serta anugerahnya, serta tidak lupa sholawat kepada Rasulullah Muhammad SAW sehingga

dalam pembuatan tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar.

2) Keluarga, Bapak-Mama tercinta, adik Hafiz dan Rasya, yang telah memberikan banyak

dukungan dan motivasinya yang berupa do’a, materi dan dukungan semangat.

3) Alm. Rahmat Suparyanto selaku kakak laki-laki terhebat.

4) Bapak Heru Supriyono S.T, M.Sc, Ph.D selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.

5) Bpk/ibu dosen Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.

6) Sahabat yang berjasa membantu dalam pembuatan alat ini Mars Dwi Cahyo.

7) Teman-teman Dept. Kastrad BEM FT yaitu Yudi, Osa, Anggun, dan Cita.

8) Rekan yang selalu membantu dan menyemangati dalam penyelesaian tugas akhir Aming, mbah

arief, jundu pro, faisal micin dan teman-teman PUBG PLC.

9) Semua rekan, sahabat mahasiswa teknik elektro yang telah ikut serta dalam membantu dan

mendoakan pembuatan alat serta laporan ini.

DAFTAR PUSTAKA

Adiputra, R.,R., Hadiyoso, S., & Hariyani, Y., S. (2018). IJECE. Low cost and wearable SpO2

device for health monitoring. 8(2), 2088-8708.

Hadipour, M., Derakhshandeh, J.,F., Shiran, M., A., & Rezaei, R. (2018). Internet of things.

Automatic washing system of led street lighting via internet of things, 1(2), 74-80. 29 Oktober,

2018. https://doi.org/10.1016/j.iot.2018.08.006

12

Kim, Changsu, Kim, Hankil, Lee, Jongwon, & Jung, Hoekyung. (2018). IJECE. Web server-based

distributed machine socialization system. 8(2), 2088-8708.

Ogata, Katsuhiko. (2002). Modern Control Engireening (4th

ed.). Minnesota, Canada: University of

Minnesota.

Reddy, Mohini, & Sawan, Vidya. (2014). IJAIEM. Remote monitoring and control system for dc

motor using zigbee protocol. 3(4),2319-4847. 29 Oktober, 2018. https://www.ijaiem.org

Shukor, Shaker Abu. (2017). Smart wi-fi robot car with camera. Skripsi, Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Song, Yipeng, & Frede, Blaabjerg. (2018). Control of power electronic converters and systems:

Single-phase induction motor and ac drives. Aalborg, Denmark: Aalborg University.

Tzounis, A., Katsoulas, N., Bartzanas, T., & Kittas, C. (2017). Biosystems engineering. Internet of

things in agriculture, recent advances and future challenges. 164, 31-48. 29 Oktober, 2018.

https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.09.007