RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAIAKTUA TOR SISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON P ADA

MBE

Budi Santosa, TaxwimP3TM BATAN Yogyakorta

BaIza Acbmad, Eko Priyo UtomoTeknik Fisiko UGM

ABSTRAKRANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUA TOR SISTEM KENDALl SUMBERELEKTRON P ADA MBE. Te/ah dibuat driver motor DC dengan menggunakan rangkaian chopper DC .Driver motor DC terdiri alas rangkaian penguat pemba/ik, komparator, osi/ator dan rangkaian chopperDC. Rangkatan chopper DC berbasts rangkaian H-hybrid agar po/arttas dan kecepatan motor DC dapatdiatur sesuai dengan polaritas dan nilai dari sinyal masukan. Dari hasil pengamatan disimpulkan bahwaral/gkaian driver motor DC dapat digunakan sebagai aktuator pada sistem kendali sumber e/ektron padaral/cang hal/gun MBE. Kecepatan sudut putar motor maksimum (nilai duty cycle =//2) mempunyai nilaisama untuk jangkaual/ frekuensi osilasi /0-1 -/01 Hertz. Kenaikan kecepatan sudut putar sebandil/gdel/gan kenaikal/ frekuensi osilasi pada nilai duty cycle yal/g tetap. Jika karakteristik tersebut dikaitkal/dellgall waktu tallggap sistem pengendaliall. maka waktu tanggap sistem kendali akan tergantung denganfrekuensi osilasi yang digunakan. Penggunaan sistem pengenda/ian dengan PC dapat terealisir, karenasinyal masukan menggunakan tegangan rendah dari hasil pengamatan diperoleh jangkauan tegangan 3 -

10 volt.

Kata kul/ci: Aktuator Motor DC,H-hybrid Oembatan H), PWM (pulse wave modulation = modulasi

gelombang pulsa), pengendali sumber e/ektron

ABSTRACTDESIGN OF DC MOTOR DRIVER AS A CONTROL SYSTEM ACTUATOR FOR ELECTRON SOURCE

IN ELECTRON BEAM MECHINE. A DC motor driver has been contracted using chopper DC circuit. The

DC motor driver consists of an inverting amplifier, a comparator, and a DC chopper unit.. The DC chopper

circuit is based on H hybrid circuit, so that the polarization and angular velocity of DC motor can be

regulated similar with the polarization and value of input signal. The result showed. that the DC motor

driver circuit can be used as actuator on the electron source of electron beam machine. The maximum (duty

cycle value = 1/2) angular velocity has same value for 10-1 -loJ Hertz oscillator frequency range. The

iI/crease of angular velocity will be proportional to the oscillator frequency at the constant duty cycle. If this

characteristic is related with respond time of the control system. so the control system respond time is

dependence on oscillator frequency being used. The use of control system with PC can be realized. because

the input signal use low voltage. where the measurement shows that it has 3 -10 Volt voltage range.

Key word.. DC motor actuator, H-hybrid. PWM (pulse wave modulation).Elctron source controller.

PENDAHULUAN

M

otor DC sering digunakan sebagai sistem

antar muka antara sistem pengendali

dengan sistem proses, biasanya disebutsebagai aktuatorIl.2.3I, Perangkat antar muka tersebutdapat menyederhanakan rangkaian elektronik, jugamengurangi gangguan derau sinyallistrik daTi sistemproses ke dalam sistem kendali(41, yang umumnyamelibatkan tegangan rendah. Pada rancang bangunmesin berkas elektron (MBE), motor DC digunakanuntuk mengendalikan sumber elektron sebagai

perangkat aktuator dalam pengendalian sistemvariak (penggerak memutar menaikkan daDmenurunkan tegangan keluaran variak) pacta sunbertegangan anoda katoda rnaupun sumber arus mamen,seperti pacta sistem mesin ion imflantor buatanP3TM daD mesin generator neutrodS Secara umumdiagram sistem kendali daD letak daTi aktuator dapatdilihat pacta Gambar 1.

Penggunaan motor DC sebagai aktuator,dikarenakan mudah dalam penBendalian kecepatan

rnaupun pengendalian torsinya. Sebagai aktuator,pengendalian motor DC tidak terbatas pacta pengen.

34Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5, No.1, Oktober 2003.. 34 -45

dalian kecepatan putar, tetapi juga pengendalianposisi[6.7,S]. Untuk dapat melakukan tugasnyadengan baik, maka diperlukan driver atau penyediategangan motor DC yang dilengkapi denganrangkaian pembalik kutub listrik, untuk mengikutipolarisasi sinyal kendali. Rangkaian pembalik kutublistrik paling s~derhana dilakukan secara mekanisdengan relay, akan tetapi remakaian relay lebih

sering menimbulkan derau pada saat perubahankeadaan (posisi kutub). Kelemahan relay dapatdiminimalkan dengan menggantikan switch mekanikdengan rangkaian transistor yang disebut sebagairangkaian chopper DC. Di dalam perkembanganrangkaian Chopper DC, ada yang dikenal sebagai Hhybrid (jembatan H)[9,lo.II.12].

Gjimbar 1. Diagram Sistem kendali kalang tertutupl3J.

Pada makalah ini dibahas sebuah aktuatordari pengendali sumber penyedia tegangan katodaanoda, clan atau sumber penyedia arus filamen

dengan menggunakan rangkaian hybrid transistorclara bipolar sebagai kornponen utarna dari chopperDC, dan pembangkit sinyal chopper dengan sistemmodulasi gelombang pulsa (PWM = pulse wave

modulation)[IOJ, Adapun keuntungan sistemmodulasi (PWM) sebagai aktuator motor DC, adalahkecepatan putar motor DC dapat diatur denganhanya menggunakan sinyal kecil atau tegangan DC

rendah berorde 10 Volt, sehingga pengaturantegangan katoda ataupun arus fiement dapatdikendalikan dengan komputerlll.12].

DASAR TEOR!

Rangkaian chopper DC mengkonversitegangan DC tetap menjadi tegangan DC variabel.Pembentukan sinyal keluaran rangkaian chopper DCclan dapat dilihat pada Gambar 2.

l"egangan keluaran

Chopper-A.

v

i v

=I

out

t

v

iGenerato~ PWM To

04 ~

T

~ t

Gambar 2. Pembentukan sinyal keluaran Chopper.

RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUATORSISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE

Budi Santosa. dkk.

3S

/SSN 14/ /-1349Volume 5, Nomor 1, Oktober 2003

Tegangan keluaran dapat dihitung berdasarkanpersarnaan :

ToVOUT = -x V1n (I)

T

Dengan T D adalah lebar pulsa dan T adalah periodasinyal keluaran chopper, perbandingan antara To danT disebut sebagai duly cycle. Pengaturan nilai dutycycle dapat dilakukan dengan generator PWM,sehingga tegangan keluaran rangkaian Chopper akanberubah. Jika sebuah motor DC dihubungkan padaterminal keluaran Chopper, akan mengakibatkecepatan putar motor berubah sebanding dengan

perubahan nilai duty cycle nya. Di dalam sistemaktuator pengaturan duty cycle dilakukan denganrangkaian pembanding antara sinyal kendali (sinya!DC) dengan sinyal keluaran pembangkit sinyal gigigergaji. Diagram sistem aktuator secara keseluruhandapar dilihat pada Gambar 3.

Fungsi dari rangkaian penguat pembalikadalah untuk menentukan polaritas putaran motorDC berdasarkan polaritas sinyal kendali (sinyal

masukan). Adapun rangkaian komparator berfungsisebagai pembangkit sinyal PWM dengan nilai dulycycle ditentukan berdasarkan nilai sinyal teganganDC dan rangkaian penguat pembalik.

penguatPembalik ---~ KomparatorSinyal MasukaI

(Sinyal Kendal: ) l KangKalan~-2.!l.9;P.P.!L

IKomparatorSinyal Aktuator

PembangkitSinyal

Gambar 3. Diagram Sistem Aktuator.

hukum pengendalian. Termina! A daD port Bmasing-masing dihubungkan ;;ebuah rangkaiankomparator. Sinyal keluaran terminal A daD Bmasing-masing mempunyai beda phase 1800 denganamplitudu sarna, karena nilai penguatan darirangkaian adalah 1 berdasal'kan persamaan :

RANCANGAN SISTEM AKTUATOR

Vk

Vm

R2

R.(2)--

Rangkaian Penguat Pembalik

Sesuai dengan fungsinya sebagai pembalikpolaritas sinyal masukan rangkaian chopper, clanmenentukan kecepatan putar motor DC, makarealisasi daTi rangkaian penguat pembalik dapatditunjukkan pada Gambar 4.

V setting adalah sinyal masukan ke rangkaianpembalik, pada Gambar 1 sinyal tersebut merupakansinyal kendali berdasarkan perhitungan algoritma

dimana R} clan Rz masing-masing adalah 100 k Ohm,tanda negatif menunjukkan beda phase antara V mclan Vkatau terminal A clan B.

Gambar 4. Rangkaian pembalik.

36~

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5. No.1, Oktober 2003: 34.45

Volume .5, Nomor I, Oktoher 2003 /SSN /4/ /-/349

Rangkaian KomparatorfPada perancangan rangkaian driver motor DC

digunakan dua buah rangkaian komparator, masing-masing berfungsi untuk memberikan sinyal PWMpada kedua terminal masukan dari rangkaianChopper. Pada rangkaian komparator, Sinyal PWMdihasilkan dengan membandingkan antara sinyal DCdan sinyal keluaran pembangkit sinyal gigigergaji,sehingga keluaran rangkaian komparator akandihasilkan sinyal kotak dengan nilai duty cycle dapat

diatur berdasarkan level sinyal DC yang masuk (lihatGambar 5).

Realisasi rangkaian komparator dapat dilihatpada Gambar 6. Terminal A dan B mendapatkansinyal DC dari rangkaian penguat pembalik,sedangkan terminal C mendapat sinyal keluaran daripembangkit sinyal gigigergaji. Terminal D dIn EakIn memberikan sinyal pada kedua terminalmasukan dari rangkaian Chopper.

Sinyal keluaranpembangkit sinyal

~ Sinyal DC,,/Vmasukan -

t

Sinyalkeluaran

~omparatort

V keluaran

Gambar S. Pembentukan Sinyal PWM dengan komparator.

Gambar 6. Rangkaian komparator.

kondisi 'off'. Realisasi rangkaian chopper DC dapatdilihat pada Gambar 8.

Vcc

r r.~-l82

Rangkaian ChopperChopper DC sering ditemukan pada peralatan

pengubah tegangan DC ke AC, baik dalam bentukAC 2 phase maupun 3 phase. Rangkaian chopperterdiri atas 4 saklar dihubungkan dengan topologi Hsedangkan terminal-terminal motor DC membentukgaris silang H, sehingga dikenal dengan nama H-

Hybrid (jembatan H). Diagram rangkaian H-Hybridditunjukkan pada Gambar 7.

Di dalam rangkaian H-Hybrid, saklar-saklar81 dan 84 ditutup sedangkan S2 dan S3 dibuka, akanterjadi aliran arus daTi kiri ke kanan pada motor, danakan sebaliknya jika 82 dan 83 ditutup sedangkan 81dan 84 dibuka. Adapun realisasi dari saklar-saklartersebut digunakan transistor daya seperti BJT, FET,ataupun IGBT dengan mode logika TTL. Highberarti saklar pada kondisi 'on', dan low pada

84

Gambar 7. Rangkaian jembatan H (H- hybrid).

Gambar 8. Rangkaian Chopper.

dengan menggunakanGambar 9.

Dengan menggunakan pembangkit sinyalkotak berftekuensi sebesar 1 Hz clan amplitudusinyal sebesar S V. Pada Gambar 9 sinyal tersebutdihasilkan oleh pembangkit sinyal V2, yangdimasukkan ke terminal A, sedangkan terminal Bdihubungkan dengan tanah (ground). RangkaianGambar 9, setelah tercetak dalam PCB, diuji dengansinyal kotak dan oembangkit sinyal kotak, clan

rangkaian seperti padaTATA KERJA

Pengujian Rangkaian H Hybrid

Sebelum rangkaian H hybrid dirangkaisebagai rangkaian driver motor DC, terlebih dahuludilakukan pengujian baik secara simulasi denganmenggunakan paket program PSPICE[9,IO,I3] padaORCAD, maupun menggunakan rangkaian yangsebenamya. Pengujian secara simulasi dilakukanProsiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5. No. J. Oktober 2003,' 34 -45

Volume 5, Nomor J. Oktober 2003 ISSN /4//-/349

dilihat dengan osiloskop. Packet PSPICE adalahpaket program analisis rlngkaian yang terpadudengan paket program ORCAD, Sedangkan

ORCAD adalah paket program yang digunakanuntuk melakukan penggambaran rangkaianelektronik[9],

Pengamatan Tanggapan Frekuensi Osilator Pengujian Driver Motor DC

Diagram pengamatan yang digunakan dalampengamatan seperti pada Gambar 10. Pengamatanini dimaksudkan untuk mendapatkan karateristik daritang gap frekuensi (frequency respons) darirangkaian H hybrid. Sehingga dapat diketahui lebarpita frekuensi yang dapat digunakan pada rangkaiantersebut.

Pengamatan Lebar Pulsa dengan Kecepatan SudutPutar Motor DC

Rangkaian driver motor DC nantinya akandigunakan sebagai perangkat aktuator dari sistemkendali MBE, sebelum perangkat tersebut dipasangpada MBE, terlebih dahulu diamati sifat dinamikdari perangkat tersebut terhadap sinyal masukan. Didalam realisasinya sinyal masukan adalah sinyalkendali yang dikeluarkan dari rangkaian ataualgoritma kendali (Iihat Gambar I).

Adapun blok diagram pengamatan dinamikrangkaian driver motor dapat ditunjukkan padaGambar II. Pada Gambar II motor DC dihubungkan dengan Rotary Encoder clan Tachometer,sebagai ganti dari proses yang akan dikendalikan.Hal tersebut dilakukan karena, pertama obyekpengendalian masih dalam proses pembuatan, keduadalam pengamatan lebih ditekankan pada karak-teristik dinamika driver motor DC. Pengamatankarakteristik dinamika driver motor DC sangat perlu

Gambar 10. Diagram blok pengamatan tanggap-an frekuensi osilator.

--RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUATORSISTEM KENDALl SUMBER ELtKTRON PADA MBE

Budi Santosa. dkk.

39

Volume 5, Nomor I, Oktober 2003 ISSN/4//-/349

untuk diketahui, dikarenakan ujuk kexja daTipengendalian terutama waktu penetapan (settlingtime)dari sistem kendali sangat tergantung padaunjuk kerja motor DC tersebut, Pada sistempengendalian yang melibatkan motor DC, nilaiwaktu penetapan sistem kendali akan lebih banyakmendapatkan sumbangan daTi waktu tanggap motorDC. Penambahan nilai waktu tanggap sistem makinmembesarkan jika penyambungan antar tuasmelibatkan gigi reduksi (reduction gear).

Di dalam pengamatan waktu tanggap drivermotor DC diperoleh dengan mencari koeffisien arabkurva hubungan kecepatan putar (frekuensi = jumlab

putaran persatuan waktu) motor DC clan lebar pulsa(nilai duty cycle) sinyal masukan pada frekuensiosilator tegangan gigi gergaji tertentu. Pengaturanlebar pulsa (pengaturan nilai duty cycle) ~inyalmasukan dilakukan dengan rangkaian kumparator

(Gambar 6), yang dilengkapi dengan rangkaianpenguat pembalik (Garnbar 4), berdasarkan padapersamaan 1.

SinyaJ.Masukani Rangkaian

Chopper-J Komparator

-.

4I

Gambar 11. Blok diagram pengamatan.

HASIL DAN PEMBAHASAN Gambar 12 untuk frekuensi sinyal masukan sebesar1 Hz, clan Gambar 13 kurva basil simulasi untuksinyal masukan sebesar 5 Volt clan frekuensi 796 Hz.Sedangkan Gambar 14 adalah basil pengarnatanpada osiloskop, setelah rangkaian terangkai padaPCB dengan sinyal yang sesungguhnya.

Analisis Rangkaian Hybrid

Pengujian rangkaian H hybrid dilakukandengan paket PSPICE dapat ditunjukkan pada

Gambar 12. Sinyal masukan base, Tegangan VEmtter, V Colector" VTerminal C. secarasimulasi Pspice.

40Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5, No.1. OkJober 2003: 34.45

Volume 5, Nomor I, Oktober 2003 /SSN/4/1-/349

..""..." C"," c." p,."".' h",,"d",. ,...,.,-",., ,(A, ..",""'."HO_-""'.'""", '""'TA'

,. n',.

4. .".

~L1...,..y.0 y(O".'

2. .y.; i... .i... .~...~ i... .i ~ ; ~... -:

,. .y.

4nO t'1..-

~"* .,

Gambar 13. Sinyal masukan terminal A (atas), sinyal keluaran terminal C(bawah) secara simulasi Pspice.

Gambar 14. Sinyal masukan terminal A (kurva atas), sinyal keluaran terminalC (kurva bawah).

dan saat pengujian dengan pembangkit sinyalterhadap rangkaian yang dilihat dengan osiloskoppada Gambar 14.

Dari Gambar 12, terlihat bahwa terminal C akanbekerja jika terminal basis (A) mendapatkan arusbasis negatif. Hal tersebut disebabkan penggunaantransistor PNP pada komponen QS, Q1, atau Q6, Q2untuk sisi sebaliknya, clan transistor NPN padakomponen Q3 clan Q4. Transistor PNP akan bekerjajika terminal basis mendapatkan arus negatif,sedangkan transistor NPN akin bekerja jika terminalbasis mendapatkan arus positif. Hal tersebut akanmengakibatkan perbedaan phase sebesar 180°, antarasinyal masukan clan sinyal keluaran terminal Ctempat motor DC berada. Keadaan tersebut dapatdiperlihatkan pada kurva ha,il simulasi Gambar 13

Pengamatan Tanggapan Frekuensi Osilator

Adapun Gambar 15 menunjukkan hasi1pengarnatan hubungan frekuensi osi1ator terhadapkecepatan sudut motor DC. Dari kurva tersebutdapat ditunjukkan, bahwa jangkauan frekuensiosi1ator berada dari 10.1 -102 Hertz, dengankecepatan sudut motor DC yang dihasi1kan seorde103/ fad.

4\RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DC SEBAGAI AKTUATORSISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE

Budi Santosa, dkk.

/SSN /4/ /-/349Volume 5, Nomor I, Oktober 2003

~~5'a~ 10'c.'!~t:~

._1

10' ; J ; ~ L ;; ; ;.L ; ;;-.~;;;;

:::::t::!:j:~:tj~~~:::::!::::::t:t~:~tt~::::~:::t:~:!:~~~~t:::::t::!:j:~:~~~~I--.!-.:-~.J.~~~~"'..I'-':'.J..I-~-:-I-:.: ~...I--~-!-:-J.IIJ I-.-'--:-{-I~{{

I-..;.-:-~.~;';~;.. ...: ..-:..~.;.;.:.;.:-; ;...~.;.;.:-~~:~ ;'.. :..:.~.:;~~,. ., ..,. ,.,. .,. ,, ""-. ..-, , , ,., '" , ",.: : : :: :::: ::::: :::: ::: :: :::: ::: : : :::1...' ,.",.., , ,-., "...,.,.,..."" 1.--'..1-"."""

: :::::::: : :""' "'-'-'J~put.'~iri:::::::,.".. -~" "T'-'-""' ~ ""'" ~~~3"'-~.:-:':"~':';':':':';'.."';".:'.;-;.:'~::.~-"""" ...;.-:-':.:~,:,.

""""'pu1.'~n...""'" ..,..,... --., .."..."., ,.., ,.". "" .",. ,... .,. , ,.,.

.., ., ,." ,.. .."" ,..., ', .'"

..,.. ,... .,. ., ,.. ., ..., ",., ., ., ..., ,.. ., .". .,. ..,... ,., , , ., .., , ". ., , " , ." .., , ., .., ~ '" , " "." "" ."", '" .,., ., ,.

' "'-"-,"'r""'-'--,---,"r",-,-',..-'---"-'r-,-,-,'r,'r""',-',-',-, ,-,~

, ,-..,.." ,.-.,..,-r'-.-r.-r ',-,-,-"", ,-_.'-"""'"..

:::::}::i:~:~:~~{{~:::::i::~::~:}~:~}~~::::~:::}:~:i:~~ii~:::::}::i:~:{:1 ~{:,---,,-.,.., , , ..,-- -..,- , '" '-"-""

Nt ",. , .." ,." , .., , ". ., , , "

:..!.:.:.::::: :.-:--:-::.:::: :...:.:.!.::::: :'.:':-:.:: ::"""'~"-"""" ',--~"...r'.rrrr.'."---r"-..r""'."..r'-,.~-,'.' ,

, .." .." ,.". ,." ". .."., ." .., ,

:...:..;..:.~~.:.:~ :.-.;..~.~~.:.:.:.: :...:..~.:.:.~~~~ :'..:.':.-':.:~ :.1, .,.. ..,. "." ,.,. ,.. ." ,., .,. ..,., ,..,. ,... ". ..,." .,. ~. .t. .:.~-; i~~i .;...:..t.~i.:.~:.:- ~_. .~. i'l .:.t ;;~.. -..~..; ..:.~-; i~{.

, , ,..,. ,. ." ,.. .., ..,.

, ,. ,... .,.. ..., ...

, .,.. .." .",. ,... .,. ., ,.

, .." ,." , ..,.

: : : :: :::: ::: :: :::: ::: :: :::: ::: : : ::,

10 10" 10' 10' 101 10'

F,skusnsi masukan

Gambar 15. Kurva hubungan Frekuensi oscilator dengan kecepatansudut putar Motor DC.

Terlihat adanya perbedaan kecepatan putar antaraputar kiri clan kanan. Hal tersebut disebabkan adanyasifat kernagnetan (gejala histerisis) pada motor DC,selungga menyebabkan torsi putar ke arab kiri lebihkuat ditunjukkan dengan kecepatan sudut lebih cepitdibandingkan dengan ke arah kanan.

Hasil pengamatan fungsi rangkaian pembalikdaD kelinieran rangkaian komparator. AdapunhasiInya dapat dilihat pada Gambar 16 merupakanhasil rekaman sinyal keluran rangkaian komparatorpada osilokop, sedangkan Gambar 17 merupakankurva hubungan antara tegangan masukan denganlebar pulsa yang dihasilkan untuk frekuensi osilator20Hz.

Pengujian Driver Motor DC Pada Gambar 16 terlihat bahwa sinyalkeluaran keluaran komp:irator merupakan basilkomparasi tegangan rnasukan terminal B daD C, jikakurva diambil keluaran terminal E pada Gambar 6.

Pengamatan Rangkaian Penguat Pembalik DanKomparator

Gambar 16. Sinyal osilator (kurva ntas) daD Sinyal keluarankomparator (kurva bawah) pada f = 20 Hz.

42Prosiding Pertemuan dan Presentasi J/miah Tekn%giAkS'elerator dan AplikasinyaVol. 5. No. J, Oktober 2003.. 34 -45

Gambar 17. Kurva hubungan antara tegangan masukan dengan lebar pulsakeluaran komparator pd Crekuensi 20 Hz.

Gambar 18. Kurva hubungan sinyal tegangan masukan dengan kecepatansudut putar pada Crekuensi osilasi 20 Hz.

Gambar 19. Kurva hubungan antara kecepatan sudut putar daD frekuensi osilasipada lebar pulsa 1.28 ms.

Gambar 19. menunjukkan adanya kenaikannilai kecepatan sudut putar, jika frekuensi osilasidinaikan untuk lebar pulsa sebesar 1.28 ffis. Didalam persamaan gerak melingkar beraturan, sudutlingkaran yang ditempuh selama waktu t akanbernilai sebesarCl4]

motor maksimum (nilai duty cycle =1/2) mempunyainilai sarna untuk jangkauan frekuensi osilasi 10.1-102 Hertz. Sedangkan pada kenaikan kecepatansudut putar akan naik sebanding dengan ke~aikanfrekuensi osilasi pada nilai duty cycle yang tetap.Jika karakteristik tersebut dikaitkan dengan waktupenetapan sistem pengendalian, dapat diartikanwaktu penetapan sistem kendali akan naik sebandingdengan frekuensi osilasi yang digunakan. Pengguna-an sistem pengendalian dengan PC sangat dimung.kinkan karena sinyal masukan menggunakantegangan rendah dari basil pengamatan diperolehantara 3 -10 volt.

(3 (3)tjJ = (I).t

dimana t/J adalah sudut lingkaran, (J) kecepatan sudutputar, dan t waktu dalam detik (s). Jika parameterkecepatan sudut pada kurva Gambar 19 dikalikandengan waktu sebesar 1.28ms berdasarkanpersamaan 3, maka akan diperoleh lebar sudutlingkaran t/J disetiap frekuensi pada waktu yangsarna. Seandainya nilai t/J dianggap sebagai sebuahposisi dalam sistem kendali posisi, maka dapatdikatakan kenaikan frekuensi osilator dapatdigunakan untuk memperbaiki ujuk kerja dari sistemkendali tersebut, terutama pada parameter waktu

penetapan (settling timey2J.

ACUAN

KESIMPULAN

Dari basil pengamatan dapat disimpulkan,bahwa rangkaian driver motor DC dapat digunakanuntuk melakukan pengendalian sistem variak padamesin berkas elektTon. Adapun parameterpendukung sebagai landasan penggunaan tersebut,adalah dapat melakukan perubahan polaritas listrikbaik ke arab kanan atau ke kiri, yang nantinya dapatdifungsikan untuk menaikkan atau menurunkanparameter tegangan dan arus. Kecepatan sudut putar

[1] YASUHIKO D., Servo Motor and motionControl Using Digital Sinal Processors,Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey,1990.

[2] KUTSUHITO OGATA, Modern ControlEngineering, 2nd Ed, Prentice Hall of India,New Delhi, 1992.

[3] D'SOUSA,A.F., Design of Control Systems,Prentice_Hall, New Jersey, 1988.

[4] OTT. H.W., JII'oise Reduction T~chniques inElectronics System. Willey, New York, USA,1976.

[5] SZT ARIESKAI, T. dkk., Manual for Troubel-shooting and Improvement of Neitron Gene-

Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah TeknologiAkselerator dan AplikasinyaVol. 5. No. I, Oktober 2003.. 34 -45

rangkaian chopper sebesar 100 Hz, baik gerakankearah kiri maupun ke kanan

-Sistem kendali dikatakan baik secara ideal jikasistem tersebut memberikan waktu penetapan

(setting time) pendek clan tak ada lewatanmaksimum ( over shoot). Di dalam perancangandriver motor DC, diharapkan pengaturanfrekuensi input (frekuensi osilasi) dapat

mernpercepat perputaran motor DC, sehinggauntuk mencapai posisi tertentu ( dalam hal initegangan keluaran variak) dapat dicapai waktu

yang pendek (waktu penetapan pendek). Haltersebut dapat dilihat pada Gambar 19. DarikUrva terlihat bahwa untuk frekuensi osilasi 700Hz, akan diperoleh kecepatan sudut putar ( (0 )sebesar 2250 fad/so Berdasarkan persamaan 3,maka untuk mencapai sudut sebesar q> diperlukanwaktu sebesar :

t=.£.stl)

dimana ro=225 0 rad/s, nilai tersebut akandiperbaiki lagi denan memasang hukumpengendalian pada blok algoritma hukumpengendalian (gambar I).

Sedangkan pengaturan frekuensi input Chopperdigunakan untuk mempercepat clan memperlambatperputaran motor DC berdasarkan perumusan 1.

rator and Other Low Energy Accelerators,

IAEA Physics Section, Vienna, 1993.

[6) BOLDEA I. ill, Eleclfc Drives, CRC Press,New York, 1998.

[7) FRASER, C. dkk., Electro Mechanic Engi-

neering, IEEE Press, 1994.

[8) DOTE. Y., Servo Motor And Motion Control

Using Digital Signal Processors, Prentie-Ha11,New Jersey, 1990.

[9) ZAINAL SALAM, Catatan Kursus Elektronik

Kuasa dan Pemacu, httD://encon.fl{e.

utm.mv/notes/nota2.ht!!11, 2003.

[10) RASHID, M.H., Spice For Power ElectronicsAnd Electric Power, Pre,tice Hall, New Jers,ey,

1993.

[11) PATELLA. B. ill, "High-frequency Digital

PWM Controller IC for DC-DC Converters",h ttP :// ece. co 10 ra do. edu/ -Dwre I ectlou bli ca ti ons.

b!mL IEEE Transactions on Power Elec-

tronics, Januari 2003.

[12) CHEN. J. dkk., Predictive digital C!lrrent

programmed control, htto://ece.colorado.edu/-owrelectloublications.html IEEE Transac-tions on Power Electronics, January 2003.

[13) JOHN. K., Pspice alld Circuit Analysis,

Macmillan Pubs. Co. New York, 1994.

[14) TUMA, J.J. dkk., HandBook Of Physical

Calculations, McGraw-Hi11. Co. Colorado,1976.

Eko Priyono

-Mohon dijelaskan mekanisme kerja sistemchopper yang saudara buat ?

-Berapa lebar pulsa clan tinggi amplitudu yang

paling optimal yang dapat digunakan untukmenggerakkan motor DC ?TANYAJAWAB

Sayono-Berapa kernarnpuan maksimum daTi frekuensi

input yang dapat diatur, sehingga dapatmenggerakkan motor untuk menvariasi variakbaik gerakan kearah kiri rnaupun ke kanan ?

-Mohon dijelaskan hubungan pengaturan frekuensiinput terhadap kecepatan motor DC yangmengatur putaran variak ?

Budi

-Lihat gambar 7. tentang rangkaian jembatan h (h-hybrid). Jika saklar 81 clan 84 ditutup, sedangkan82 clan 83 dibuka akan terjadi aliran arus dari kirike kanan, clan akan sebaliknya jika 82 clan. 83ditutup sedangkan S 1 clan S4 dibuka. Didalamrangkaian saklar diwujutkan dalam bentuktransistor dalam mode switch elektronik.

-Berdasarkan kurva bawah pada gambar 14,diperoleh lebar puIs a sebesar 0.3 mS (frekuensiinput chopper 769 Hz, kurva atas) dengantegangan amplitudu sebesar 9 Volt

Budi

-D4ri Gambar 15. dapat ditunjukkan bahwajangkauan rnaksimum frekuensi masukan pada

RANCANG BANGUN DRIVER MOTOR DCSEBAGAI AKTUATORSISTEM KENDALl SUMBER ELEKTRON PADA MBE

Budi Santosa. dkk.

45