1PERANCANGAN SISTEM KONTROL KOMPRESSOR AC BERBASISKAN PC Makalah Seminar Tugas Akhir SATIYONO MARSUKAT PUTRO L2F300553 J urusan Teknik Elektro Fakultas teknik Universitas Diponegoro Semarang 2003 ABSTRAK Implementasiteknologisecaramodernsangatdiperlukanpadasaatiniuntukmenggantikanataupun menyempurnakanteknologikonvensional.SistemkontroldenganberbasiskanPC(PersonalComputer) merupakansalahsatupenerapandariteknologimoderndimanabanyakdariaplikasikomputerinidapat membantu manusia dalam bekerja.DansalahsatuaplikasinyaadalahpenggunaankomputeruntukmemonitordanmengontrolKompressor AC.SistemKontrolinimenggunakanPCditujukanuntukmenggantikanpengontrolanyangsecaramanual sehingga dapat meningkatkan efesiensi waktu, tenaga dan biaya. Tugasakhirinimembahastentangpembuatan/perancangansuatusistemkontrolmotorKompressorAC sertaperalatanpendukungnyaberdasarkansuhuruangpendingindansuhumotorkompressoryangdapat dimonitor dan dikontrol secara terpusat dan otomatis dengan menggunakan PC. I. PENDAHULUAN I.1Latar Belakang Kompressormerupakanbagianyangpaling utamadarimesinpendingin.Bagiandari kompressorunitadalahmotorinduksidan kompressor dimana motor induksi merubah tenaga listrikmenjaditenagamekaniksedangkan kompressormerubahrefrigerantdaritekanan rendah menjadi tekanan tinggi.( ) 20 , 13

Denganadanyaperkembanganteknologi memungkinkanmanusiauntukmempermudah dan mempercepatpekerjaannya( ) 20.Berdasarkan denganlandasaninimakapenerapanteknologi adalah dengan penggunaan komputer. Karenakondisiinimemberikaninspirasi kepada penulis sehingga timbul ide untuk membuat suatuperalatanyangdigunakanuntukmemonitor serta mengontrol motor kompressor serta peralatan pendukungnyadarijarakjauhsecaraotomatis dengan menggunakan PC. Danuntukmengendalikanalattersebut diperlukanperipheralsebagaimediatoratau penghubungantarakomputerdenganalatyang dikendalikan,peripheraltersebutantaralainPPI 8255, ADC dan sensor suhu dengan menggunakan bahasa pemrograman Borland Delphi versi 5.0. 1.2 TujuanPenulisan tugas akhir ini bertujuan untuk :1.Melakukanmonitoringdanpengontrolan mesinpendinginsecaraterpusatdan otomatis dengan bantuan PC. 2.Mengaplikasikanbahasapemrograman Delphiversi5.0untukmelakukan proses dan setting kontrol. 3.PC dapat berfungsi sebagai dataloggerdari hasil sensor suhu. 1.3 Pembatasan Masalah Dalam tugasakhirinidiberikanpembatasan masalah sebagai berikut : 1.Pembuatanaplikasikontrol menggunakanbahasapemograman Borland Delphiversi 5.0. 2.Sistem kontrolkompressorACini bekerjaberdasarkansinyaldari simulasi suhuruangpendingindansuhumotor kompressoryangdigunakanuntuk mengoperasikanmotor kompressor serta peralatan pendukung lainnya. 3.Simulasisuhumenggunakan potensiometer dan perubahan suhuyang terjadi 2-150oC. 4.Suhumotorkompressordidapatdari hasilpengujianmotorinduksiyang dilakukanpadajeniskompressorunit terbuka.5.Hanyamembahaspadasistemkontrol motor kompressor AC. II. DASAR TEORI 2.1LM 35 LM35merupakanICsensorsuhuyang keluarannyaberbentukteganganlinierdenganskala 2 keluaran10mV/Cdandapatmemantausuhu antara -50C sampai +150C.| | 9 2.2Konventer Analog ke Digital (ADC 0809)Pada IC ADC0809 ini berisi pengubah analog kedigital8bitdan8saluranmasukananalog multiplekserdenganmasukanlatch.Pirantiini banyakdigunakaninterfacepadabanyak mikroprosesordenganpanambahankomponen ekternal yang sedikit.| | 8 Setiapkonversidibutuhkan8periodeclock sehingga untuk 8 analog input tersebut dibutuhkan 64 periode clock. 2.3Programable Periperal Interface (PPI) 8255 Komputeruntukdapatberhubungandengan perangkatluarmembutuhkanpenghubungatau perantara,sehinggadapatdimengertioleh komputer.Perangkatluartersebutdapatberupa pengendalian, penerimaan atau pengiriman data. Pengoperasian PPI 8255 terlebihdahulu harus dilakukan inisialisasi melalui perangkat lunak yang akanmenentukankonfigurasidaripengoperasian PPI8255.Susunandaricontrolwordini mempunyai bentuk seperti gambar dibawah. | | 10 , 7 Gambar 2.1. Bentuk control word 2.4Bahasa Pemrograman DelphiAgarseluruhperlengkapanyangterhubung dengankomputerdapatbekerjasesuaiyang diharapkan,makadibutuhkansuatupengendalian. Sistem pengendalianiniharusfleksibel,mudah digunakandandikembangkandenganbiayayang murah dan cepat. Dengan tujuan ini maka dipilihlah suatu sistem pengendalian menggunakan perangkat lunak (software). BahasapemrogramanDelphiadalahsuatu perangkatpengembanganaplikasiyangsudah sangatterkenaldilingkunganWindowsdengan bahasa object Pascal sebagai bahasa dasar. | | 4 , 1

BagiandariDelphiyangdigunakanuntuk menciptakan aplikasi adalah melalui IDE (Integrated Development Environment). 2.5Mesin PendinginDalam mesinpendinginadabeberapa komponenutamayangmenentukanjalannya sistem pendingindiantaranyakompressorunit, kondensorunit,dryer,expansi/pipakapilerdan evaporatorunitdisampingkomponen-komponen tambahan lainnya. | | 20 , 13

Gambar 2.2 Diagramalur Sistempendingin 2.6 Motor KompressorDidalamsistem konversienergimotorlistrik merupakansuatumediauntukmengubahenergi listrik menjadi energi mekanis. Dalam hal ini, motor kompressor menggunakan motor induksi.Motorinduksimerupakansalahsatubagian darimesininduksiyaitusuatumesinasinkronatau mesin tidak serempak yang terdiri dari satu perangkat belitanpadastatornya (bagianyangdiam)dansatu perangkatbelitanyanglainpadarotornya(bagian yangbergerak/berputar)dimanasalahsatudari perangkat tersebut menerima energi yang lain melalui induksi magnet atau imbas.| | 20 , 13 Gambar 2.3Motor kompressor jenis semi hermatic 2.6.1 Prinsip kerja motor induksi Ada beberapa prinsip kerja motor induksi:3 1. Apabilasumbertegangandipasangpada kumparanstator,makatimbullahmedan putar dengan kecepatan pfns120=2. Medanputarstatortersebutakan memotongmotongbatangkonduktor pada rotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul dengan induksi sebesar: 2 2 244 , 4 N f Es = (untuk satu fasa)

sE2adalahteganganinduksipadasaat rotor berputar. 3. Karenakumparanrotormerupakan rangkaianyangtertutup.Ggl(E)akan menghasilkan arus (I). 4. Adanyaarus(I)didalammedanmagnet menimbulkan gaya( F ) pada rotor. 5. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya( F ) pada rotor cukup besar untuk memikul kopelbeban,makarotorakanberputar searah dengan medan putar stator. 6. Sepertitelahdijelaskanpada(3) tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Yangartinyaagarteganganterinduksi diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (sn ) dengan kecepatan berputar rotor (rn ). 7. Perbedaankecepatanantara sn dan rndisebut Slip ( S ) yang dinyatakan dengan:% 100 =sr snn nS8. Kopelmotor akanditimbulkan apabila rn lebih kecil dari sn .

2.7Hubunganantarakenaikansuhudankelas isolasi | | 16 , 14 Kenaikansuhuakanberpengaruhterhadap isolasi dari motor induksi. 2.7.1 Kenaikan suhu Bila arusmengalirdalam rangkaian tahanan Rselamatsekon,makanilaikalorifikJ (joule) adalah:) (2joule Rt I J = . Karena itu , bila motor dijalankan , suhu motor naik sebanding dengan waktu kerjanya.Kenaikansuhu(C)= suhumaksimumyang diukur(C) suhu lingkungan(C) 2.7.2Kelas isolasi dan batas kenaikan suhu Bilamotordijalankan,suhumenaik.karena ituisolasiyangdipergunakanuntukbelitandan bagianlaindarimotorharusmampusecukupnya menahansuhutersebut.Isolatorakanmemburuk pada suhu tinggi dan dengan laju memburuk itu maka tembusdielektrikdariisolasiakanterjadi,akhirnya menyebabkan motor terbakar. Bahanisolasidikelompokkandalambeberapa macammenuruthambatanpanas,yangmenyatakan suhu dapat dipakai, tanpa menjadi memburuk.Tabel.2.1Kelasisolasidansuhumaksimum yang diperbolehkan Kelas IsolasiAEBF Suhu Maksimum diperbolehkan (C) 105120130155 Tabel 2.2 Batas kenaikan suhu dari motor (derajat Celcius) Kelas IsolasiCara pengukuranKumparan diisolasi (C) Termometer50 Hambatan60 Kelas BTermometer70 Hambatan80 Kelas ETermometer65 Hambatan75 Kelas FTermometer85 Hambatan100 III. PERANCANGAN ALAT 3.1 Gambaran Umum Bentuk design dari perangkat keras Perancangan SistemKontrol Kompressor AC seperti terlihat pada gambar: Gambar 3.1 Diagramblok perangkat keras SistemKontrol Kompressor AC 3.2 Perangkat Lunak PerangkatLunakpadadasarnyadibuatuntuk menyederhanakanperangkatkerasyangdapat dikembangkan menjadi mudah, murah dan cepat. Langkah-langkahdalam menentukanarah pemograman adalah sebagai berikut: 1.Inisialisasi alamat port PPI 8255 2.Mengatifkan ADC 0809 3.Pemilihan tampilan4.Mengambil data hasil konversi ADC 0809 5.Mengolah&menampilkandatahasilkonversi ADC 0809 6.Melakukan proses defrost 7.Melakukan proses thermostat 4 SecaragarisbesartampilanuntukPerancangan Sistem KontrolKompressorACberbasiskanPC disajikan dalam alir diagram (flow chart) seperti di bawah. Gambar 3.2. Flow chart Utama Gambar 3.3 Flow chart Defrost PadapemogramanDelphiiniterdiridari5 bagianyaitumenuutamayangberisidatahasil sensorsuhu,biodatapenulis,settingkontrol, gambargrafikhasildarisemuasensordandata logger hasil dari semua sensor. Gambar 3.4Tampilan Menu Utama Gambar 3.5 Tampilan Setting Kontrol IV. PENGUJIAN & ANALISA 4.1 Pengujian Rangkaian ADC 0809 Pengujianrangkaianinidilakukanuntuk mengetahui keluaran hasil konversi berupa data biner 8 bit. Tabel4.1.DatahasilpengkonversianRangkaianADC 0809 Input (mV)Keluaran Desimal 0 5 6 25 26 45 46 65 66 85 dst 0 0 1 1 2 2 3 3 4 5 dst HasilpengambilandatapadarangkaianADC0809 ini pada tegangan 6mV sudah pengalami perubahan bit atau kenaikan satu bit, tetapi untuk perubahan bit selanjutnya adalah 20mV per bitnya. 4.2 Analisa pada percobaan dengan motor induksi 3 phasa Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui rugi-rugistator.Adapunpercobaan-percobaanyang dilakukan meliputi: 1. Percobaan Beban Nol. Uji ini dilakukan untuk mengukur rugi rugi putaran danarusmagnetisasi.Padakeadaantanpabebanbebanyangdipikulhanyalahrugirugiangindan gesekan Rangkaian uji tanpa bebandengan hubung bintang) (Y adalah seperti dibawah: Gambar 4.1 Rangkaian uji tanpa beban motor induksi Tabel 4.2 Data percobaan beban nol S RV T RV T SV RISITIP 403V404V397V1,7A1,4A1,6A90W 5 2.Percobaan dengan Arus Searah Percabaaninidigunakanuntukmengetahuinilai parameterresistansistator ) (sR .Padaujiiniarus searahdialirkanpadakumparanstatoryang terhubung bintang seperti pada gambar, maka arus akanmengalirmelewatiduakumparandengan resistansi sebesar sR 2 . Gambar4.2Rangkaianujitahananstatorarus searah Tabel 4.3 Hasil analisa pada percobaan dengan tegangan DC No dcV (V)) (A Idc) (1Ohm R150,2410,42 2100,4910,20 3150,769,89 4201,029,80 5251,289,77 6301,5010,00 7351,799,78 3.Percobaan Blok Rotor/ Hubung Singkat Dalam percobaaninimotorinduksi disuplaidariregulatorteganganAC3fasadan rotornyaditahanagartidakberputarpadasaat itu nilai instrumen ukur dicatat sebelummotor menjadi panas. Gambar 4.3 Rangkaian uji rotor ditahan Tabel4.4Hasilanalisauntukrugi-rugitembaga stator hsV(Volt) hsI(A) hsP(W) 1R tot (Ohm) 1 CUP(W) 1 CUP(W) 751.51209.9867.37242532 801.82109.9897.01349236 852.02409.98119.76431136 902.12709.98132.03475308 952.33009.98158.38570168 1002.43609.98172.45620820 1052.53909.98187.13673668 1102.64209.98202.40728640 Tampakpadatabeldiataskenaikanarusakan mengakibatkankenaikanrugi-rugitembagastator yang juga akan menaikkan suhu motor. 4.3 Pengujian Program Padapengujianprogramdilakukanpengujian padasettingthermostat,defferensial,defrost,grafik dan data logger. Thermostatmerupakanbatasuntukkompressor on,dimanabatasuntuksettingthermostat berdasarkandarisuhuruangdansuhumotor kompressor.SedangkanDeferensialdimaksudkan agarkompressortidaklangsungonsaatsuhunaik diatassuhusettingthermostattetapiadadeferensial terlebihdahuluataubatassuhudiatassuhusetting thermostat untuk kompressor on. Tabel 4.5 Tabel Pengujian Deferensial & Thermostat SetSuhuRuang C Set Deff Suhu Ruang C Tamp.Suhu Ruang C SetSuhu Motor C Set Deff SuhuMotor C Tamp. SuhuMotor C Kond.MotorKomp. 10 5 15 100 5 105 Off 10 5 17 100 5 94On 10 10 20 10010 101Off 10 10 21 100 10 89 On Gambar 4.4 Tampilan grafik sensor suhu terhadap waktu Gambar 4.5. Tampilan tabel data logger V. PENUTUP 5.1. KesimpulanDalam pembuatantugasakhirinipenulis dapatmengambilkesimpulandarihasilpengujian dananalisa.Kesimpulan-kesimpulantersebut dirangkumsebagai berikut: 1.Ketelitianpembacaanpadasensorsuhuini sangatdipengaruhiolehjumlahbityang dipakaiuntukmembacasuhu.Dalamtugas 6 akhirinimenggunakan8bitsehingga perubahanresolusiperbitnyaadalah 20mVdenganteganganinput5,08V sehingga ketelitian pembacaannya 2C per bit. 2.Grafikyangterjadipadapembacaan sensorsuhuterhadapwaktu,masih terdapat ripple sebesar 2-7Cyang terjadi akibatfaktorkesalahanpadaperalatan. Hasilpembacaandapatjugadirekam melalui data logger. 3.AkibatadanyakenaikanarusIyang mengalir dalam rangkaian dengan tahanan Rselamatdetikpadatabel4.8untuk motorinduksi3phasaakan mengakibatkankenaikanrugi-rugi tembagastatoryangakhirnyamenaikkan suhu/panas pada motor tersebut. 4.DenganmenggunakanPCsebagai tampilanmakakitadapatmelakukan monitoringsertapengontrolanmesin pendingin secara terpusat dan otomatis yangmeliputimotorkompressor berikut peralatan pendukungnya. 5.2. Saran Tugasakhirinitentunyamasihbanyak kekurangan,masihjauhdarikesempurnaanmaka perlupengembanganlebihlanjut.Denganiniada beberapahalyangperludiperhatikandandapat dikembangkan dalamtugas akhir ini, antara lain : 1.Untuk mendapatkan hasil dari sensor suhu yangkonstanmakapadapembacaan komponeninput(ADC)dengan pembacaanbityanglebihbanyakakan menghasilkanpembacaanyanglebih akurat dan presisi. 2.Padapengembanganlebihlanjut disarankanagarsistemdapatdikontrol tidakhanyaterpusattetapidapatjuga dikontrolmelaluijaringan(LAN/ Internet). 3.Padapengembanganselanjutnyadapat ditambahkanmasukanlaindiantaranya sensorkelembabanudara,sensor kebisingan,sensortekanandan sebagainya. Daftar Pustaka 1.Abdul Kadir, DasarPemrogamanDelphi 5.0 jilid 1 & 2, Andi Yogyakarta. 2.WasitoS,DatasheetBook1DataIC Linier, TTL dan CMOS, PT. Elek Media Komputindo J akarta. 3.HarryGarland,PengantarDesainSistem Microprocessor, Erlangga J akarta. 4.J onathanLucas,LaporanTeknisBerkala Vol. 6 No. 10 Desember 1998. 5.____________,EWPC961/ARFreezer Control, Eliwell s.p.a. Italy. 6.J M Gregory, RQ Hackett, C Vincent-Smith, CaraPraktisBelajarElektronika, PT Elek Media Komputindo, Gramedia J akarta. 7.Darjat, PPI 8255 8.____________,ADC0808/0809,Data Sheet National Semiconduktor. 9.____________,LM35,DataSheetNational Semiconduktor. 10. ____________,8255,DataSheetNational Semiconduktor. 11. J PM Steeman, DataSheetBook2, PT Elek Media Komputindo, GramediaJ akarta.12. Zuhal,DasarTenagaLiatrik,ITB Bandung. 13. Althouse,Turnquist,Bracciano,Modern RefrigerationandAirConditioning,The Goodheart-Willcox. 14. Soelaiman,MabuchiMagarisawa,Mesin TakSerempakDalamPraktek,PT. Pradnya Paramita Jakarta. 15. B.L.Theraja,ElectricalTechnology,Nirja Contruction&DevelopmentCo.(P)Ltd, New Delhi. 16. P.Van.Harten,E.Setiawan,InstalasiArus Kuat 1 2 3, Binacipta Bandung. 17. Muslimin.M,TeknikTenagaListrik, Armico Bandung 18. MuhammadH.Rashid,Elektronikadaya Rangkaian, Devais dan Aplikasinya jilid 1, PT. Prenhalindo, J akarta. 19. MochtarWijaya,Dasar-dasarMesin Listrik, Djambatan J akarta. 20. ____________, Teori Pendingin, PT.Porkka Indonesia Semarang. Mengetahui / Menyetujui Pembimbing I Pembimbing II Ir.Agung Warsito,DHET NIP. 131 668 485 Ir. Tejo Sukmadi, MT NIP.131764876 7