PERCOBAAN 5 (RANGKAIAN KENDALI ARAH MOTOR DC)

BAB I

PERCOBAAN 5

RANGKAIAN KENDALI ARAH MOTOR DC

1.       Tujuan                   :  Agar Bintara Mahasiswa mampu mempraktekkan dan memahami aplikasi rangkaian mengendalikan arah motor DC.                                

 

2.       Alat dan Bahan      : 

 

a.       Toolkit;

b.       Motor;

c.       Livewire

d.       Switch;

e.       Rellay ; dan

f.        Baterai 12 Volt.

 

3.       Dasar teori             :

 

a.       Pengertian-pengertian.

 

1)       Switch.

 

         Jenis-jenis Saklar (Switch) dalam Rangkaian Elektronika – Saklar atau dalam bahasa Inggris disebut Switch adalah salah satu komponen yang penting dalam setiap rangkaian atau perangkat elektronik. Seperti pada artikel yang disebutkan sebelumnya, Saklar atau Switch adalah perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran arus listrik. Meskipun saat ini telah banyak yang menggunakan saklar atau switch elektronik yang menggunakan sensor ataupun rangkaian yang terdiri komponen semikonduktor seperti transistor, IC dan dioda. Namun saklar mekanik atau mechanical switch masih tetap memegang peranan penting pada hampir semua perangkat atau peralatan listrik dan elektronik.Saklar pada dasarnya merupakan perangkat mekanik yang terdiri dari dua atau lebih terminal yang terhubung secara internal ke bilah atau kontak logam yang dapat dibuka dan ditutup oleh penggunanya. Aliran listrik akan mengalir apabila suatu kontak dihubungkan dengan kontak lainnya. Sebaliknya, aliran listrik akan terputus apabila hubungan tersebut dibuka atau dipisahkan. Selain sebagai komponen untuk menghidupkan (ON) dan mematikan (OFF) perangkat elektronik, Saklar sering juga difungsikan sebagai pengendali untuk mengaktifkan fitur-fitur tertentu pada suatu rangkaian listrik.Contohnya seperti pengatur tegangan pada pencatu daya, Sebagai pengatur Volume di Ponsel ataupun sebagai pengatur.

         Seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi, saklar yang kita gunakan saat ini juga memiliki bentuk dan desain yang berbeda-beda. Ada banyak cara untuk melakukan penggolongan terhadap saklar mekanik ini, salah satunya adalah penggolongan dengan bentuk dan gerakan yang dapat digunakan oleh penggunanya dalam menutup dan membuka kontak.

Berikut ini adalah jenis-jenis Saklar listrik mekanik yang digolongkan berdasarkan cara gerakan saklarnya.

1. Push Button Switch (Saklar Tombol Dorong)

Push Button Switch dalam bahasa Indonesia dapat diterjemahkan menjadi saklar tombol dorong adalah jenis saklar dua posisi yang dapat menghubungkan aliran arus listrik pada saat pengguna menekannya dan memutuskan hubungan listrik tersebut apabila kita melepaskannya.

 

2. Toggle Switch (Saklar Pengalih)

Toggle Switch atau Saklar Pengalih adalah saklar yang digerakan oleh tuas atau toggle yang miring ke salah satu posisi dari dua posisi atau lebih untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik. Kebanyakan Saklar Tuas atau Toggle Switch dirancang menetap pada satu posisi, namun ada juga jenis saklar tuas yang memiliki mekanisme pegas internal untuk mengembalikan tuas ke posisi tertentu.

 

3. Selector Switch (Saklar Pemilih)

Selector Switch atau Saklar Pemilih adalah saklar yang dioperasikan dengan cara memutar dan biasanya digunakan pada rangkaian yang memerlukan pilihan lebih dari 2 posisi. Penggunanya dapat memutar dengan jari tangannya untuk memilih posisi tertentu. Selector Switch ini biasanya diaplikasikan pada Pencatu Daya untuk memilih tegangan yang diinginkan, sebagai pemilih fungsi pengujian (Ohm, Volt, Ampere) pada Multimeter, Pemilih Suhu pada Oven dan lain sebagainya. Pada umumnya, tuas atau kontak Selector Switch ini akan menetap di satu posisi, namun ada juga Selector Switch atau Saklar Pemilih yang memiliki mekanisme pegas internal untuk mengembalikannya ke posisi semula apabila tidak ada yang menahannya (Contoh Selector Switch pada starter mobil). Selector Switch atau Saklar Pemilihnya juga sering disebut dengan Rotary Switch.

4. Limit Switch (Saklar Pembatas)

Limit Switch atau Saklar Pembatas adalah saklar yang banyak digunakan pada mesin-mesin untuk keperluan otomasi industry. Umumnya, di ujung tuas saklar pembatas ini terdapat sebuah bantalan (bearing) roller kecil yang berfungsi untuk mencegah aus-nya tuas pada limit switch tersebut karena kontak berulang kali dengan bagian-bagian mesin. Limit switch atau saklar pembatas biasanya digunakan untuk mengendalikan mesin sebagai bagian dari sistem pengendali, sebagai pengaman dan  penguncian ataupun menghitung objek yang melewati suatu titik. Sederhananya, sebuah limit switch atau saklar pembatas biasanya terdiri dari actuator atau tuas yang secara mekanis terkait dengan sekumpulan kontak. Ketika suatu benda bersentuhan dengan actuator, limit switch tersebut akan mengoperasikan kontaknya untuk menghubungkan atau memutuskan sambungan aliran listrik.

 

         Selain penggolongan berdasarkan bentuk dan gerakannya, saklar mekanis atau mechanical switch juga dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah kontak dan kondisi yang dimilikinya seperti :

SPST : Single Pole Single Throw

SPDT : Single Pole Double Throw

DPST : Double Pole Single Throw

DPDT : Double Pole Double Throw

SP6T : Single Pole Six Throw

 

 

                    2)       Pengertian Motor DC

                        Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

 

          Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. 

 

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

 

 

Prinsip Dasar Cara Kerja

 

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. 

 

Gambar 2. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor .

 

Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 3 menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U.

Gambar 3. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor.

 

Catatan :

Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada konduktor tersebut.  

 

3)       Pengertian Relay

Pengertian Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

            Dibawah ini adalah gambar bentuk Relay dan Simbol Relay yang sering ditemukan di Rangkaian Elektronika.

 

Prinsip Kerja Relay

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay:

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

• Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
• Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

 

 

Arti Pole dan Throw pada Relay

Karena Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw :

• Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
• Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)

Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :

• Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
• Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
• Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
• Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.

Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan Throw-nya melebihi dari 2 (dua). Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya.

 

Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini : 

Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

 4.       Langkah Langkah Percobaan.

 

a.       Penyiapan alat dan komponen yang digunakan untuk percobaan;

b.       Melaksanakan pembuatan rangkaian kendali arah motor DC  ; dan

c.        Melaksanakan pengukuran dengan livewire.

 

1)       Diketahui      :         Tegangan DC = 12 v

         Push Button Switch (Saklar Tombol Dorong)

         Single Pole Double Throw (SPDT)

        

5.       Analisa Percobaan :

 

          Berdasarkan rangkaian di atas dapat dijabarkan dan telah di Uji Coba menggunakan Aplikasi (Livewire) dengan hasil sebagai berikut :

 

a.     Percobaan 1, dengan satu motor

                        Gambar 1. Rangkaian dengan 1 motor

 

            Berdasarkan gambar diatas, apabila switch 1 di tekan maka motor akan berputar ke kiri, hal ini di sebabkan  switch 1 akan mengalirkan arus listrik dari sumber tegangan yang bermuatan positif ke relay sehingga mengakibatkan switch pada relay akan otomatis tersambung kearah relay maka aliran listik positif dan negatif mengalir ke motor, dimana perputaran tersebut diakibatkan karna kumparan yang di alirkan aliran listrik dan kutub-kutub magne yang mengelilingi kumparan tersebut sehingga terjadi fenomena electromagnet. Apabila switch 2 di tekan maka motor akan berputar kearah kanan, sama saja prinsipnya pada saat switch 1 di tekan hanya saja input arus yang masuk ke motor antara arus listrik positif dan arus listrik negative di balik, sehingga arah putaran nya pun berlawanan pula.

b.     Percobaan 2, dengan empat motor

 

 

                                                     Gambar 2. Rangkaian denagn 4 motor 

     Berdasarkan gambar diatas, apabila switch 1 di tekan maka ke-empat motor akan bergerak bersamaan dan dengan arah yang sama, prinsip kerja pada gambar 1 sama saja dengan prinsip kerja pada gambar 2, hanya saja  semua motor di hubungkan pada sumber yang sama yaitu dengan komponen Vcc, yang akan menyambungkan pada tegangan tertentu. Arah yang sama karna bagaimana rangkaian tersebut Disusun.

6.       Kesimpulan

 

          Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

 

          Berdasarkan percobaan dari rangkaian diatas, bahwa jika suatu motor di masukkan aliran maka akan mengakibatkan perubahan energi dari energi listrik menjadi energi kinetik dimana pada sebuah motor terdapat sebuah kumparan yang dapat dialiri listrik dan sekeliling kumparan tersebut terdapat magnet dengan kutub positif dan negative tiap sisi nya. Sehingga mengakibatkan fenomena electromagnet.

           Cara penyusunan rangkaian akan mempengaruhi bagaimana rangkaian itu berkerja, pada rangkaian ini menggunakan relay dan switch yang dapat mengatur arah dari suatu arus listrik mengallir.