MENIGKATKAN EFESIENSI PLTU BATU BARA
PLTU yang pertama kali beroperasi di Indonesia yaitu pada tahun 1962 dengan kapasitas 25 MW, suhu 500 ¼C, tekanan 65 Kg/cm2, boiler masih menggunakan pipa biasa dan pendingin generator dilakukan dengan udara. Kemajuan pada PLTU yang pertama adalah boiler sudah dilengkapi pipa dinding dan pendingin generator dilakukan dengan hidrogen, namun kapasitasnya masih 25 MW. Bila dayanya ditingkatkan dari 100 - 200 MW, maka boilernya harus dilengkapi super hiter, ekonomizer dan tungku tekanan. Kemudian turbinnya bisa melakukan pemanasan ulang dan arus ganda dan pendingin generatornya masih menggunakan hidrogen. Hanya saja untuk kapasitas 200 MW uap yang dihasilkan mempunyai tekanan 131,5 Kg/cm2 dan suhu 540 ¼C dan bahan bakarnya masih menggunakan minyak bumi.
Ketika kapasitas PLTU sudah mencapai 400 MW maka bahan bakarnya sudah tidak menggunakan minyak bumi lagi melainkan batu bara. Batu bara yang dipakai secara garis besar dibagi menjadi dua bagian yaitu batu bara berkualitas tinggi dan batu bara berkualitas rendah. Bila batu bara yang dipakai kualitasnya baik maka akan sedikit sekali menghasilkan unsur berbahaya, sehingga tidak begitu mencemari lingkungan. Sedang bila batu bara yang dipakai mutunya rendah maka akan banyak menghasilkan unsur berbahaya seperti Sulfur, Nitrogen dan Sodium. Apalagi bila pembakarannya tidak sempurna maka akan dihasilkan pula unsur beracun seperti CO, akibatnya daya guna menjadi rendah.
PLTU batu bara di Indonesia yang pertama kali dibangun adalah di Suryalaya pada tahun1984 dengan kapasitas terpasang 4 x 400 MW. Kemudian PLTU Bukit Asam dengan kapasitas 2 x 65 MW pada tahun 1987. Dan pada tahun 1993-an beroperasi pula PLTU Paiton 1 dan 2 masing-masing dengan kapasitas 400 MW. Kemudian PLTU Suryalaya akan dikembangkan dari unit 5 - 7 dengan kapasitas 600 MW/unit. PLTU batu bara pada tahun 1994 kapasitasnya sudah mencapai 2.130 MW (16% dari total daya terpasang). Pada tahun 2003 kapasitasnya diperkirakan sekitar 12.100 MW (37%), tahun 2008/09 mencapai 24.570 MW (48%) dan pada tahun 2020 sekitar 46.000 MW. Sementara itu pemakaian batu bara pada tahun 1995 tercatat bahwa untuk menghasilkan energi listrik sebsar 17,3 Twh dibutuhkan batu bara sebanyak 7,5 juta ton. Dan pada tahun 2005 pemakaian batu bara diperkirakan mencapai 45,2 juta ton dengan energi listrik yang dihasilkan mencapai 104 Twh.
Banyaknya pemakaian batu bara tentunya akan menentukan besarnya biaya pembangunan PLTU. Harga batu bara itu sendiri ditentukan oleh nilai panasnya (Kcal/Kg), artinya bila nilai panas tetap maka harga akan turun 1% pertahun. Sedang nilai panas ditentukan oleh kandungan zat SOx yaitu suatu zat yang beracun, jadi pada pembangkit harus dilengkapi alat penghisap SOx. Hal inilah yang menyebabkan biaya PLTU Batu bara lebih tinggi sampai 20% dari pada PLTU minyak bumi. Bila batu bara yang digunakan rendah kandungan SOx-nya maka pembangkit tidak perlu dilengkapi oleh alat penghisap SOx dengan demikian harga PLTU batu bara bisa lebih murah. Keunggulan pembankit ini adalah bahan bakarnya lebih murah harganya dari minyak dan cadangannya tersedia dalam jumlah besar serta tersebar di seluruh Indonesia.
Sistim Kerja PLTU Batu bara
1. Sistim pembakaran batu bara bersih
Adapun prinsip kerja PLTU itu adalah batu bara yang akan digunakan/dipakai dibakar di dalam boiler secara bertingkat. Hal ini dimaksudkan untuk memperoleh laju pembakaran yang rendah dan tanpa mengurangi suhu yang diperlukan sehingga diperoleh pembentukan NOx yang rendah. Batu bara sebelum dibakar digiling hingga menyerupai butir-butir beras, kemudian dimasukkan ke wadah (boiler) dengan cara disemprot, di mana dasar wadah itu berbentuk rangka panggangan yang berlubang. Pembakaran bisa terjadi dengan bantuan udara dari dasar yang ditiupkan ke atas dan kecepatan tiup udara diatur sedemikian rupa, akibatnya butir bata bara agak terangkat sedikit tanpa terbawa sehingga terbentuklah lapisan butir-butir batu bara yang mengambang. Selain mengambang butir batu bara itu juga bergerak berarti hal ini menandakan terjadinya sirkulasi udara yang akan memberikan efek yang baik sehingga butir itu habis terbakar. Karena butir batu bara relatif mempunyai ukuran yang sama dan dengan jarak yang berdekatan akibatnya lapisan mengambang itu menjadi penghantar panas yang baik. Karena proses pembakaran suhunya rendah sehingga NOx yang dihasilkan kadarnya menjadi rendah, dengan demikian sistim pembakaran ini bisa mengurangi polutan. Bila ke dalam tungku boiler dimasukkan kapur (Ca) dan dari dasar tungku yang bersuhu 750 - 950 ¼C dimasukkan udara akibatnya terbentuk lapisan mengambang yang membakar. Pada lapisan itu terjadi reaksi kimia yang menyebabkan sulfur terikat dengan kapur sehingga dihasilkan CaSO4 yang berupa debu sehingga mudah jatuh bersama abu sisa pembakaran. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya pengurangan emisi sampai 98% dan abu CaSO4-nya bisa dimanfaatkan. Keuntungan sistim pembakaran ini adalah bisa menggunakan batu bara bermutu rendah dengan kadar belerang yang tinggi dan batu bara seperti ini banyak terdapat di Indonesia.
2. Proses terjadinya energi listrik
Pembakaran batu bara ini akan menghasilkan uap dan gas buang yang panas. Gas buang itu berfungsi juga untuk memanaskan pipa boiler yang berada di atas lapisan mengambang. Gas buang selanjutnya dialiri ke pembersih yang di dalamnya terdapat alat pengendap abu setelah gas itu bersih lalu dibuang ke udara melalui cerobong. Sedangkan uap dialiri ke turbin yang akan menyebabkan turbin bergerak, tapi karena poros turbin digandeng/dikopel dengan poros generator akibatnya gerakan turbin itu akan menyebabkan pula gerakan generator sehingga dihasilkan energi listrik. Uap itu kemudian dialiri ke kondensor sehingga berubah menjadi air dan dengan bantuan pompa air itu dialiri ke boiler sebagai air pengisi.
Generator biasanya berukuran besar dengan jumlah lebih dari satu unit dan dioperasikan secara berlainan. Sedangkan generator ukuran menengah didisain berdasarkan asumsi bahwa selama masa manfaatnya akan terjadi 10.000 kali star-stop. Berarti selama setahun dilakukan 250 x star-stop maka umur pembangkit bisa mencapai 40 tahun. Bila daya generator meningkat maka kecepatannya meningkat pula dan bila kecepatan kritikan dilalui maka perlu dilakukan pengendalian poros generator supaya tidak terjadi getaran. Untuk itu konstruksi rotor dan stator serta mutu instalasi perlu ditingkatkan. Boilernya menggunakan sirkulasi alam dan menghasilkan uap dengan tekanan 196,9 kg/cm2 dan suhu 554¼C. PLTU ini dilengkapi dengan presipitator elektro static yaitu suatu alat untuk mengendalikan partikel yang akan keluar cerobong dan alat pengolahan abu batu bara. Sedang uap yang sudah dipakai kemudian didinginkan dalam kondensor sehingga dihasilkan air yang dialirkan ke dalam boiler. Pada waktu PLTU batubara beroperasi suhu pada kondensor naiknya begitu cepat, sehingga mengakibatkan kondensor menjadi panas. Sedang untuk mendinginkan kondensor bisa digunakan air, tapi harus dalam jumlah besar, hal inilah yang menyebabkan PLTU dibangun dekat dengan sumber air yang banyak seperti di tepi sungai atau tepi pantai.
Efisiensi
Bila pada PLTU batu bara tekanan kondensornya turun, maka daya gunanya meningkat. Biasanya tekanan kondensor berhubungan langsung atau berbanding lurus dengan besarnya suhu air pendingin yang berasal dari uap pada kondensor. Jadi bila suhu itu rendah, maka tahanannya juga rendah dan pada suhu terendah akan dihasilkan/terjadi tekanan jenuh. Karena air pendingin itu biasanya terdiri dari air yang berasal dari uap turbin dan air berasal dari laut dan sungai. Akibatnya suhu terendah besarnya sesuai dengan air yang digunakan sehingga tekanan jenuh sulit diperoleh. Peningkatan daya guna bisa dilakukan dengan pemanasan ulang dan pembakaran batu bara yang kurang bermutu
1. Pemanasan Ulang
Hal ini bisa dilakukan dengan membagi turbin menjadi dua bagian yaitu bagian tekanan tinggi (TT) dan bagian tekanan rendah (TR) yang berada pada satu poros. Dengan demikian pembangkit ini mempunyai susunan sebagai berikut : Boiler - TT - TR - Generator.
Cara kerjanya :
Uap dari boiler dimasukan/dialirkan ke bagian TT, setela h uap itu dipakai dialirkan kembali ke boiler untuk pemanasan ulang. Kemudian uap dari boiler itu dialirkan lagi ke turbin TR untuk dipakai sebagai penggerak generator. Dengan demikian jumlah energi yang bisa dimanfaatkan menjadi besar akibatnya daya guna atau efiseinsi menjadi besar pula. Dari sini bisa disimpulkan bila turbin dibagi menjadi tiga bagian yaitu TT, TM, dan TR maka energi yang diperoleh juga besar, hal ini biasanya digunakan pada mesin dengan ukuran besar.
Meningkatnya suhu (hingga mencapai 560 ¼C) dan tekanan (hingga mancapai 250 kg/cm2) uap tentunya menyebabkan pertumbuhan PLTU menjadi lebih pesat. Hal ini ditunjukkan dengan meningkatnya efisiensi dan keandalan. Dengan meningkatnya daya berarti desain boiler juga harus diperbaiki yaitu dilengkapi dengan peralatan pengendalian NOx, peralatan untuk mengeluarkan sulfur dari gas buang dan peralatan untuk mencegah berbagai partikel keluar dari cerobong. Peningkatan efisiensi pada PLTU bisa juga dilakukan dengan cara menambah panjang sudu. Hal ini karena dengan sudu-sudu yang panjang berarti rugi-ruginya akan berkurang.
2. Pembakaran Lapisan Mengambang Bertekanan
Proses pembakarannya menggunakan udara bertekanan atau dikompres berarti perpindahan panasnya meningkat akibatnya suhu uap dan gas buang juga meningkat. Gas buang yang panas ini setelah dibersihkan bisa dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin gas yang digandeng dengan generator sehingga dihasilkan energi listrik. Jadi energi listrik pada proses pembakaran ini dihasilkan oleh uap dan gas buang, hal inilah yang menyebabkan efisiensi pada pembakaran seperti ini meningkat. Selain dari itu turbin gas juga menghasilkan gas buang yang cukup panas yang bisa digunakan untuk memanaskan air yang keluar dari kondensor turbin uap yang selanjutnya dimasukkan ke boiler sedang gas yang sudah dingin di buang ke udara melalui cerobong. Dengan menggunakan pembakaran lapisan mengambang bertekanan, maka batu bara yang bermutu rendah bisa dimanfaatkan untuk menjadi energi listrik yang ramah lingkungan. q
Daftar Pustaka
1. Energi, Abdul Kadir, UI- Pers, Jakarta, 1995.
2. Ketenagalistrikan Indonesia, Zuhal, PT. Ganeca Prima, Jakarta, April 1995.
3. Menekan kerusakan lingkungan PLTU Batu bara, Deni Almanda, Majalah Patra Propen-Pertamina, Jakarta, Agustus 2000.
Ir. Deni Almanda adalah dosen Elektro FT UMJ
Artikel lain:
• Alat Pembagi Beban Generator
Minggu, 25 Oktober 2009
Tugas Ringkasan 5 Lucky Lukmansyah (41407010010)
PEMANFAATAN PLTS SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF POTENSIAL DI INDONESIA
BPPT merupakan lembaga pemerintah yang ditugaskan untuk melakukan pengkajian dan penerapan teknologi, yang difokuskan ke bidang-bidang yang menjadi hajat hidup orang banyak. Sudah sejak lama pengembangan teknologi energi, khususnya energi-energi alternatif mendapat perhatian besar dari BPPT.” Hal tersebut diungkapkan Kepala BPPT Marzan Aziz Iskandar, dalam suatu wawancara dengan majalah Energy and Mining, Jakarta (2/6).
Besarnya potensi sumberdaya energi di Indonesia, membuat BPPT menaruh perhatian besar dalam pengkajian dan penerapan teknologi energi. Hal itu bertujuan untuk menjamin pemenuhan energi secara nasional, tidak dengan mengandalkan import, tetapi dengan mengoptimalkan potensi sumber daya energi yang ada di Indonesia. Secara rutin BPPT terus memperbaharui data dan melakukan berbagai analisis, yang menghasilkan prediksi-prediksi baru mengenai bagaimana kebutuhan, dan permasalahan energi yang ada di Indonesia. ”Prediksi itulah yang kemudian disampaikan kepada instansi terkait, dan juga pihak industri, kita susun standar, dan bersama lembaga terkait disusun regulasinya,” ungkap Kepala BPPT.
BPPT selama ini banyak berperan menjadi pionir dalam hal menerapkan aplikasi teknologi di Indonesia. Sejak awal tahun 1980-an sudah dimulai kegiatan mengkaji kemungkinan pemanfaatan bioethanol, dan biodiesel, sebagai salah satu energi alternatif untuk digunakan di Indonesia. Ketika itu tidak ada lembaga lain yang memerhatikannya, mungkin karena harga minyak ketika itu masih sangat murah. Bisa dilihat, bagaimana semakin hari penggunaan energi bahan bakar minyak semakin besar yang membuat harga minyak pun semakin membumbung tinggi.
Penerapan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) pun sudah sejak tahun 80-an dikenalkan oleh BPPT. Ketika itu dilakukan pengkajian untuk membuktikan apakah penerapan PLTS ini bisa dilakukan di Indonesia. Berdasarkan dari kondisi geografis, yang membuat negeri kita mendapat sinar matahari yang berlimpah sepanjang tahunnya, PLTS diharapkan menjadi salah satu energi alternatif yang sangat potensial bagi Indonesia.
Penerapan PLTS
Penerapan PLTS oleh BPPT dimulai dengan pemasangan 80 unit PLTS (Solar Home System), Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya untuk Lampu Penerangan Rumah di Desa Sukatani, Jawa Barat pada tahun 1987. Setelah itu pada tahun 1991 dilanjutkan dengan proyek Bantuan Presiden (Banpres PLTS masuk Desa) untuk pemasangan 3.445 unit SHS di 15 propinsi yang dinilai layak dari segi kebutuhan (tidak terjangkau oleh PLN), kemampuan masyarakat setempat (pembayaran dengan cara mencicil) dan persyaratan teknis lainnya.
Program Banpres PLTS Masuk Desa yang telah memperoleh sambutan sangat menggembirakan dari masyarakat pedesaan dan telah terbukti dapat berjalan dengan baik akan dijadikan model guna implementasi Program Listrik Tenaga Surya untuk Sejuta Rumah. Program ini juga merupakan salah upaya untuk mencapai target Pemerintah dalam melistriki seluruh pedesaan dan daerah terpencil di Indonesia dengan ratio elektrifikasi nasional di atas 75%.
Menurut kajian para perekayasa dan peneliti BPPT, potensi energi matahari bisa mencapai 4,8 kwh/m2, dan hal itu merupakan sebuah potensi yang luar biasa bagi Indonesia untuk memanfaatkan tenaga surya. Berbagai upaya juga dilakukan BPPT seperti menyampaikan konsep-konsep yang kemudian diadopsi dalam Peraturan Presiden No 5 Tahun 2006 mengenai Kebijakan Energi Nasional. Dalam peraturan itu ditetapkan bahwa pada tahun 2025 nanti kita harus memanfaatkan energi surya sebanyak 2% dari total penggunaan energi secara nasional.
Pembangunan sistem PLTS untuk membantu masyarakat miskin yang ada di pedesaan terpencil yang tidak terjangkau listrik mempunyai kendala utama yaitu biaya investasi yang tinggi. Sampai saat ini kita masih melakukan impor panel surya, untuk itulah dibutuhkan tumbuh kembangnya industri PLTS. ”Tentunya dibutuhkan adanya suatu jaminan bahwa apabila kita membangun industri PLTS, market atau pasar juga harus ada,” terang Kepala BPPT.
Pemanfaatan Energi di Indonesia
”Sampai saat ini banyak dibangun berbagai pembangkit listrik, kita bisa menghasilkan berbagai energi alternatif. Tapi kita gunakan dengan boros, jadinya ya percuma,” ungkap Marzan. Boros tidaknya penggunaan energi pun bisa diukur melalui jasa audit teknologi yang biasa dilakukan BPPT, hal yang dilakukan adalah memeriksa penggunaan pendingin udara, penerangan, dan lainnya dalam suatu gedung atau penyewa jasa audit energi. Setelah itu dilaporkan kepada penyewa jasa mengenai adanya pemborosan energi, yang melahirkan sebuah rekomendasi untuk dilakukan berbagai perbaikan dan pembenahan sehingga penggunaan energi bisa lebih efisien.
Perlu diingat pula bahwa yang dimaksud dengan efisiensi energi adalah, suatu keadaan dimana dengan jumlah energi yang cukup, kita bisa melakukan pekerjaan dengan nyaman, tanpa hambatan, dan hasilnya tetap optimal. Kepala BPPT memandang masih banyak tantangan kedepannya, tetapi dia akan terus berusaha untuk mengejar target untuk membantu bangsa ini dalam masalah efisiensi energi, melakukan analisis, dan penyediaan energi alternatif. (suryapratama)
Artikel berkaitan lebih baru:
• 08/10/2009 15:13 - OUTLOOK ENERGI INDONESIA 2009: PERLU ANTISIPASI DEFISIT ENERGI 2025
Artikel berkaitan terdahulu:
• 04/05/2009 15:21 - PRESS TOUR KE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HIBRIDA DI DESA PONELO, KWANDANG GORONTALO UTARA
• 30/03/2009 10:07 - SOSIALISASI FASILITAS PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN BIODIESEL BRDST-BPPT
• 30/03/2009 09:49 - KUNJUNGAN KEPALA BPPT MENDAMPINGI MENRISTEK KE SURABAYA DALAM RANGKA PENANDATANGANAN SURAT KEPUTUSAN BERSAMA PENINGKATAN PEMBERDAYAAN SUMBERDAYA NASIONAL BIDANG RISET DAN TEKNOLOGI UNTUK INDUSTRI HULU MINYAK DAN GAS BUMI
• 30/01/2009 11:35 - PTKKE BPPT ADAKAN WORKSHOP TENTANG KUALITAS TENAGA LISTRIK PADA SEKTOR INDUSTRI
BPPT merupakan lembaga pemerintah yang ditugaskan untuk melakukan pengkajian dan penerapan teknologi, yang difokuskan ke bidang-bidang yang menjadi hajat hidup orang banyak. Sudah sejak lama pengembangan teknologi energi, khususnya energi-energi alternatif mendapat perhatian besar dari BPPT.” Hal tersebut diungkapkan Kepala BPPT Marzan Aziz Iskandar, dalam suatu wawancara dengan majalah Energy and Mining, Jakarta (2/6).
Besarnya potensi sumberdaya energi di Indonesia, membuat BPPT menaruh perhatian besar dalam pengkajian dan penerapan teknologi energi. Hal itu bertujuan untuk menjamin pemenuhan energi secara nasional, tidak dengan mengandalkan import, tetapi dengan mengoptimalkan potensi sumber daya energi yang ada di Indonesia. Secara rutin BPPT terus memperbaharui data dan melakukan berbagai analisis, yang menghasilkan prediksi-prediksi baru mengenai bagaimana kebutuhan, dan permasalahan energi yang ada di Indonesia. ”Prediksi itulah yang kemudian disampaikan kepada instansi terkait, dan juga pihak industri, kita susun standar, dan bersama lembaga terkait disusun regulasinya,” ungkap Kepala BPPT.
BPPT selama ini banyak berperan menjadi pionir dalam hal menerapkan aplikasi teknologi di Indonesia. Sejak awal tahun 1980-an sudah dimulai kegiatan mengkaji kemungkinan pemanfaatan bioethanol, dan biodiesel, sebagai salah satu energi alternatif untuk digunakan di Indonesia. Ketika itu tidak ada lembaga lain yang memerhatikannya, mungkin karena harga minyak ketika itu masih sangat murah. Bisa dilihat, bagaimana semakin hari penggunaan energi bahan bakar minyak semakin besar yang membuat harga minyak pun semakin membumbung tinggi.
Penerapan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) pun sudah sejak tahun 80-an dikenalkan oleh BPPT. Ketika itu dilakukan pengkajian untuk membuktikan apakah penerapan PLTS ini bisa dilakukan di Indonesia. Berdasarkan dari kondisi geografis, yang membuat negeri kita mendapat sinar matahari yang berlimpah sepanjang tahunnya, PLTS diharapkan menjadi salah satu energi alternatif yang sangat potensial bagi Indonesia.
Penerapan PLTS
Penerapan PLTS oleh BPPT dimulai dengan pemasangan 80 unit PLTS (Solar Home System), Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya untuk Lampu Penerangan Rumah di Desa Sukatani, Jawa Barat pada tahun 1987. Setelah itu pada tahun 1991 dilanjutkan dengan proyek Bantuan Presiden (Banpres PLTS masuk Desa) untuk pemasangan 3.445 unit SHS di 15 propinsi yang dinilai layak dari segi kebutuhan (tidak terjangkau oleh PLN), kemampuan masyarakat setempat (pembayaran dengan cara mencicil) dan persyaratan teknis lainnya.
Program Banpres PLTS Masuk Desa yang telah memperoleh sambutan sangat menggembirakan dari masyarakat pedesaan dan telah terbukti dapat berjalan dengan baik akan dijadikan model guna implementasi Program Listrik Tenaga Surya untuk Sejuta Rumah. Program ini juga merupakan salah upaya untuk mencapai target Pemerintah dalam melistriki seluruh pedesaan dan daerah terpencil di Indonesia dengan ratio elektrifikasi nasional di atas 75%.
Menurut kajian para perekayasa dan peneliti BPPT, potensi energi matahari bisa mencapai 4,8 kwh/m2, dan hal itu merupakan sebuah potensi yang luar biasa bagi Indonesia untuk memanfaatkan tenaga surya. Berbagai upaya juga dilakukan BPPT seperti menyampaikan konsep-konsep yang kemudian diadopsi dalam Peraturan Presiden No 5 Tahun 2006 mengenai Kebijakan Energi Nasional. Dalam peraturan itu ditetapkan bahwa pada tahun 2025 nanti kita harus memanfaatkan energi surya sebanyak 2% dari total penggunaan energi secara nasional.
Pembangunan sistem PLTS untuk membantu masyarakat miskin yang ada di pedesaan terpencil yang tidak terjangkau listrik mempunyai kendala utama yaitu biaya investasi yang tinggi. Sampai saat ini kita masih melakukan impor panel surya, untuk itulah dibutuhkan tumbuh kembangnya industri PLTS. ”Tentunya dibutuhkan adanya suatu jaminan bahwa apabila kita membangun industri PLTS, market atau pasar juga harus ada,” terang Kepala BPPT.
Pemanfaatan Energi di Indonesia
”Sampai saat ini banyak dibangun berbagai pembangkit listrik, kita bisa menghasilkan berbagai energi alternatif. Tapi kita gunakan dengan boros, jadinya ya percuma,” ungkap Marzan. Boros tidaknya penggunaan energi pun bisa diukur melalui jasa audit teknologi yang biasa dilakukan BPPT, hal yang dilakukan adalah memeriksa penggunaan pendingin udara, penerangan, dan lainnya dalam suatu gedung atau penyewa jasa audit energi. Setelah itu dilaporkan kepada penyewa jasa mengenai adanya pemborosan energi, yang melahirkan sebuah rekomendasi untuk dilakukan berbagai perbaikan dan pembenahan sehingga penggunaan energi bisa lebih efisien.
Perlu diingat pula bahwa yang dimaksud dengan efisiensi energi adalah, suatu keadaan dimana dengan jumlah energi yang cukup, kita bisa melakukan pekerjaan dengan nyaman, tanpa hambatan, dan hasilnya tetap optimal. Kepala BPPT memandang masih banyak tantangan kedepannya, tetapi dia akan terus berusaha untuk mengejar target untuk membantu bangsa ini dalam masalah efisiensi energi, melakukan analisis, dan penyediaan energi alternatif. (suryapratama)
Artikel berkaitan lebih baru:
• 08/10/2009 15:13 - OUTLOOK ENERGI INDONESIA 2009: PERLU ANTISIPASI DEFISIT ENERGI 2025
Artikel berkaitan terdahulu:
• 04/05/2009 15:21 - PRESS TOUR KE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HIBRIDA DI DESA PONELO, KWANDANG GORONTALO UTARA
• 30/03/2009 10:07 - SOSIALISASI FASILITAS PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN BIODIESEL BRDST-BPPT
• 30/03/2009 09:49 - KUNJUNGAN KEPALA BPPT MENDAMPINGI MENRISTEK KE SURABAYA DALAM RANGKA PENANDATANGANAN SURAT KEPUTUSAN BERSAMA PENINGKATAN PEMBERDAYAAN SUMBERDAYA NASIONAL BIDANG RISET DAN TEKNOLOGI UNTUK INDUSTRI HULU MINYAK DAN GAS BUMI
• 30/01/2009 11:35 - PTKKE BPPT ADAKAN WORKSHOP TENTANG KUALITAS TENAGA LISTRIK PADA SEKTOR INDUSTRI
Selasa, 20 Oktober 2009
Robot Berkaki Empat berotak LINUX
Disusun Oleh:
Nama : Aryanto Dwi Nugroha
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Tahap awal pemodelan dilakukan untuk memprediksi data motor
drive yang dibutuhkan bergantung
kepada geometri robot. Ini adalah proses iteratif yang akan
berakhir, jika diketemukan kompromi antara data geometri robot dan data
motor drive.
Data motor drive ini sangat penting, karena menentukan keberhasilan proses
realisasi robot nantinya. Dimensi data motor yang terlalu kecil, akan membuat
motor drive tidak mampu menanggung beban berat sendiri atau tidak mampu
melakukan gerakan yang diinginkan. Sedangkan, dimensi yang berlebihan
akan menambah beban robot secara percuma dan akibatnya kebutuhan daya
yang meningkat.Setelah data geometri robot didapatkan,
saatnya untuk memulai konstruksi baik kaki maupun bodi robot. Satu hal
yang juga harus dipikirkan adalah hasil konstruksi ini selain digunakan untuk
keperluan manufakturing, juga harus dapat dimanfaatkan untuk kepentingan
animasi. Dengan demikian, kita akan mendapatkan animasi robot 3-D yang
menyerupai wujud nyatanya. WalauLinux juga menyediakan beberapa
program untuk mendesain objek 3-D ; seperti AC3D, Autocad, Aero, Blender,
namun saya memakai Pro/ENGINEER untuk menggenerasi model 3-D.
Alasannya mudah, di banyak tempat sudah disediakan lisensi untuk Pro/
ENGINEER, banyak orang yang sudah mengetahui
bagaimana comfort-nya bekerja dengan program ini untuk menghasilkan objek
3-D. Selain itu, program ini mempunyai dukungan penyimpanan model 3-Ddalam bermacam-macam format, seperti CGM, VRML, Open Inventor, 3D
Studio Max, dan sebagainya. Format CGM sangat bermanfaat, jika
kita ingin melakukan koreksi ataupun menambahkan sesuatu ke model 3-D
ini dengan program lainnya. Untuk kemudian menyimpannya kembali
dalam format Postscript yang dibutuhkan nantinya dalam penulisan
skripsi dengan Latex. Sedangkan untuk keperluan animasi, objek 3-D diekspor
ke data berformat VRML, yang nantinya akan digunakan Coin sebagai
model robot. Gambar Robot.html - Leg, menunjukkan objek 3-D kaki robot,
serta konstruksi robot keseluruhan yang digunakan untuk manufakturing.
Sedangkan gambar Robot.html -RobotAni, menunjukkan hasil animasi
robot menggunakan tools Coin. Disana terlihat bahwa bentuk kaki robot
sama dengan kaki robot yang nyata.Setelah mengungkapnya
garis besar pengembangan sebuah robot berkaki
empat dengan Linux pada bagian sebelumnya, maka
kali ini akan diulas lebih rinci mengenai
konstruksi, peranti keras,dan peranti lunaknya.
Peranti keras kendali
Pada robot berkaki empat ini, dibutuhkan peranti keras yang mampu
untuk mengendalikan seluruhnya 12 motor, karena setiap kaki digerakkan
oleh 3 motor. Board PC/104 dengan prosesor AMD 366MHz yang tujuan
utamanya digunakan untuk penghitungan kinematik serta dinamik,
tidak digunakan secara langsung untuk tujuan ini. Karena, selain akan
menghabiskan waktu prosesor untuk keperluan proses kendali motor, masih
dibutuhkan board input/output, seperti timer, Position Decoder, dan lainnya.
Oleh sebab itu, dipilih mikrokontroller LM629 untuk
mengendalikan setiap motor.Mikrokontroller LM629 ini memang
dikembangkan untuk pengendalian motor, baik motor DC maupun motor step.
Dengan fitur PID-Control sebagai kendalinya, kita dapat memberikan nilai
posisi, kecepatan, maupun percepatan gerak motor. Realisasi sambungan ke
board prosesor dilakukan lewat ISABus, sehingga kecepatan komunikasi
antara LM629 dengan board prosesor mencapai maksimal.
Untuk bisa mendapatkan waktu sampling sebesar 5ms dalam pengendalian
gerak kaki, maka digunakan dua board prosesor yang masing-masing
dihubungkan dengan enam LM629 lewat ISA-Bus. Dengan demikian, satu
board prosesor bertanggung jawabuntuk mengendalikan dua kaki. Dua
board prosesor ini berkomunikasi satu dengan lainnya lewat sambungan
Ethernet, yang masing-masing mempunyai kecepatan 10Mbs.
Agar mampu berkomunikasi dengan komputer lainnya di salah satu board,
disambungkan dengan Wireless Card lewat board PCMCIA. Ini sangat
bermanfaat untuk melakukan monitoring data robot, seperti posisi maupun
kecepatan aktual setiap motor maupun besar arus di setiap motor.
Seperti terlihat di gambar Robot.html - HardwareStruktur, di board prosesor
pertama masih ditambah lagi board AD(Analog to Digital) untuk mengukur
arus listrik di setiap motor. Nilai arus yang proporsional dengan gaya ini,
nantinya dimanfaatkan untuk pengendalian gaya (force control).
Beberapa manfaat dari force controladalah mendeteksi halangan yang
mengenai kaki robot atau menghindaritumbukan keras dari kaki ketika mulai
menginjak tanah.
Pengembangan
sistem embedded,Pada pengembangan sistem embedded,
dibedakan antara sistem target dan sistem
develop. Sistem target mencakup peranti keras
(board prosesor, boardinput/output, minidisk/
flashdisk, dan sebagainya) dan peranti
lunak (sistem operasi,Sistem develop digunakan
untuk merujuk peranti keras dan lunak yang
dimanfaatkan untuk membuat sistem yang
dibutuhkan oleh system target. Biasanya, ukuran
dari disk yang dipunyai sistem target ini kecil
sehingga hanya mampu menyimpan program aplikasi yang
dibutuhkan saja. Proses pengembanganaplikasi dengan segala macam toolsnya
harus dilakukan di sistem develop.Jika proses pengem bangan ini sudah
selesai, hasilnya dapat di-copy-kan kedisk sistem target. Dalam praktiknya,
pemindahan sistem hasilpengembangan di sistem develop ke
sistem target ini tidak segampang yang ditulis
di atas. Salah satu aspek yang akan dibahas di sini
adalah cara membuat disk sistem target mampu di-booting pada
sistem target.Saat proses desain awal, direncanakan untuk
menggunakan hanya satu harddisk (tepatnya flashdisk
berukuran 64MB yang kecil serta ringan dan tidak peka terhadap
goncangan, karena tidak ada mekanikyang berputar) yang disambungkan ke
salah satu board prosesor. Boardprosesor kedua akan melakukan
booting dengan bantuan sambunganEthernet. Namun, karena kerja untuk
melakukan perubahan di BIOS untuktujuan tersebut tidak mudah, akhirnya
diputuskan untuk menggunakan satuflashdisk lagi sebesar 32MB karena
harga flashdisk yang sekarang relatif murah.Seperti ditulis sebelumnya, Debian
Potato dipilih sebagai distribusi Linuxuntuk sistem develop maupun embedded.
Setelah proses instalasi di sistemdevelop selesai, maka diteruskan
dengan instalasi RTLinux.Hal penting yang harus diperhatikan
pada saat konfigurasi kernel adalahpemilihan dukungan driver untuk
sistem embedded yang harus dipilihdalam bentuk module. Beberapa driver
ini, di antaranya driver network,wireless serta PTP (Point to Point
Protokol). Jika kita ingin melakukandebug memanfaatkan kabel null
modem, maka pilihan dukungan konsol lewat serial harus diaktifkan. Dengan
dukungan ini, proses booting kernel disistem embedded dapat dimonitor
lewat sistem develop yang terhubung dengan kabel null modem. Bahkan,
pada beberapa board prosesor sudah ada dukungan oleh BIOS sehingga
proses booting komputer dari awal dapat dimonitor.Langkah selanjutnya adalah
penulisan driver untuk mendukung board AD serta driver untuk
berkomunikasi dengan mikrokontroller
LM629. Kedua driver ini harus diimplementasi sebagai real time
module, karena akan dijalankan sebagai proses real time di dalam konteks
RTLinux. Gambar Robot.html -RTModule memperlihatkan struktur
diagram kedua module tersebut. Module medriver.o adalah module
dasar bagi module lainnya, yang
berguna untuk melakukan pekerjaandasar sebuah driver, seperti registrasi
nomor port maupun nomor interupsi.
Nama : Aryanto Dwi Nugroha
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Tahap awal pemodelan dilakukan untuk memprediksi data motor
drive yang dibutuhkan bergantung
kepada geometri robot. Ini adalah proses iteratif yang akan
berakhir, jika diketemukan kompromi antara data geometri robot dan data
motor drive.
Data motor drive ini sangat penting, karena menentukan keberhasilan proses
realisasi robot nantinya. Dimensi data motor yang terlalu kecil, akan membuat
motor drive tidak mampu menanggung beban berat sendiri atau tidak mampu
melakukan gerakan yang diinginkan. Sedangkan, dimensi yang berlebihan
akan menambah beban robot secara percuma dan akibatnya kebutuhan daya
yang meningkat.Setelah data geometri robot didapatkan,
saatnya untuk memulai konstruksi baik kaki maupun bodi robot. Satu hal
yang juga harus dipikirkan adalah hasil konstruksi ini selain digunakan untuk
keperluan manufakturing, juga harus dapat dimanfaatkan untuk kepentingan
animasi. Dengan demikian, kita akan mendapatkan animasi robot 3-D yang
menyerupai wujud nyatanya. WalauLinux juga menyediakan beberapa
program untuk mendesain objek 3-D ; seperti AC3D, Autocad, Aero, Blender,
namun saya memakai Pro/ENGINEER untuk menggenerasi model 3-D.
Alasannya mudah, di banyak tempat sudah disediakan lisensi untuk Pro/
ENGINEER, banyak orang yang sudah mengetahui
bagaimana comfort-nya bekerja dengan program ini untuk menghasilkan objek
3-D. Selain itu, program ini mempunyai dukungan penyimpanan model 3-Ddalam bermacam-macam format, seperti CGM, VRML, Open Inventor, 3D
Studio Max, dan sebagainya. Format CGM sangat bermanfaat, jika
kita ingin melakukan koreksi ataupun menambahkan sesuatu ke model 3-D
ini dengan program lainnya. Untuk kemudian menyimpannya kembali
dalam format Postscript yang dibutuhkan nantinya dalam penulisan
skripsi dengan Latex. Sedangkan untuk keperluan animasi, objek 3-D diekspor
ke data berformat VRML, yang nantinya akan digunakan Coin sebagai
model robot. Gambar Robot.html - Leg, menunjukkan objek 3-D kaki robot,
serta konstruksi robot keseluruhan yang digunakan untuk manufakturing.
Sedangkan gambar Robot.html -RobotAni, menunjukkan hasil animasi
robot menggunakan tools Coin. Disana terlihat bahwa bentuk kaki robot
sama dengan kaki robot yang nyata.Setelah mengungkapnya
garis besar pengembangan sebuah robot berkaki
empat dengan Linux pada bagian sebelumnya, maka
kali ini akan diulas lebih rinci mengenai
konstruksi, peranti keras,dan peranti lunaknya.
Peranti keras kendali
Pada robot berkaki empat ini, dibutuhkan peranti keras yang mampu
untuk mengendalikan seluruhnya 12 motor, karena setiap kaki digerakkan
oleh 3 motor. Board PC/104 dengan prosesor AMD 366MHz yang tujuan
utamanya digunakan untuk penghitungan kinematik serta dinamik,
tidak digunakan secara langsung untuk tujuan ini. Karena, selain akan
menghabiskan waktu prosesor untuk keperluan proses kendali motor, masih
dibutuhkan board input/output, seperti timer, Position Decoder, dan lainnya.
Oleh sebab itu, dipilih mikrokontroller LM629 untuk
mengendalikan setiap motor.Mikrokontroller LM629 ini memang
dikembangkan untuk pengendalian motor, baik motor DC maupun motor step.
Dengan fitur PID-Control sebagai kendalinya, kita dapat memberikan nilai
posisi, kecepatan, maupun percepatan gerak motor. Realisasi sambungan ke
board prosesor dilakukan lewat ISABus, sehingga kecepatan komunikasi
antara LM629 dengan board prosesor mencapai maksimal.
Untuk bisa mendapatkan waktu sampling sebesar 5ms dalam pengendalian
gerak kaki, maka digunakan dua board prosesor yang masing-masing
dihubungkan dengan enam LM629 lewat ISA-Bus. Dengan demikian, satu
board prosesor bertanggung jawabuntuk mengendalikan dua kaki. Dua
board prosesor ini berkomunikasi satu dengan lainnya lewat sambungan
Ethernet, yang masing-masing mempunyai kecepatan 10Mbs.
Agar mampu berkomunikasi dengan komputer lainnya di salah satu board,
disambungkan dengan Wireless Card lewat board PCMCIA. Ini sangat
bermanfaat untuk melakukan monitoring data robot, seperti posisi maupun
kecepatan aktual setiap motor maupun besar arus di setiap motor.
Seperti terlihat di gambar Robot.html - HardwareStruktur, di board prosesor
pertama masih ditambah lagi board AD(Analog to Digital) untuk mengukur
arus listrik di setiap motor. Nilai arus yang proporsional dengan gaya ini,
nantinya dimanfaatkan untuk pengendalian gaya (force control).
Beberapa manfaat dari force controladalah mendeteksi halangan yang
mengenai kaki robot atau menghindaritumbukan keras dari kaki ketika mulai
menginjak tanah.
Pengembangan
sistem embedded,Pada pengembangan sistem embedded,
dibedakan antara sistem target dan sistem
develop. Sistem target mencakup peranti keras
(board prosesor, boardinput/output, minidisk/
flashdisk, dan sebagainya) dan peranti
lunak (sistem operasi,Sistem develop digunakan
untuk merujuk peranti keras dan lunak yang
dimanfaatkan untuk membuat sistem yang
dibutuhkan oleh system target. Biasanya, ukuran
dari disk yang dipunyai sistem target ini kecil
sehingga hanya mampu menyimpan program aplikasi yang
dibutuhkan saja. Proses pengembanganaplikasi dengan segala macam toolsnya
harus dilakukan di sistem develop.Jika proses pengem bangan ini sudah
selesai, hasilnya dapat di-copy-kan kedisk sistem target. Dalam praktiknya,
pemindahan sistem hasilpengembangan di sistem develop ke
sistem target ini tidak segampang yang ditulis
di atas. Salah satu aspek yang akan dibahas di sini
adalah cara membuat disk sistem target mampu di-booting pada
sistem target.Saat proses desain awal, direncanakan untuk
menggunakan hanya satu harddisk (tepatnya flashdisk
berukuran 64MB yang kecil serta ringan dan tidak peka terhadap
goncangan, karena tidak ada mekanikyang berputar) yang disambungkan ke
salah satu board prosesor. Boardprosesor kedua akan melakukan
booting dengan bantuan sambunganEthernet. Namun, karena kerja untuk
melakukan perubahan di BIOS untuktujuan tersebut tidak mudah, akhirnya
diputuskan untuk menggunakan satuflashdisk lagi sebesar 32MB karena
harga flashdisk yang sekarang relatif murah.Seperti ditulis sebelumnya, Debian
Potato dipilih sebagai distribusi Linuxuntuk sistem develop maupun embedded.
Setelah proses instalasi di sistemdevelop selesai, maka diteruskan
dengan instalasi RTLinux.Hal penting yang harus diperhatikan
pada saat konfigurasi kernel adalahpemilihan dukungan driver untuk
sistem embedded yang harus dipilihdalam bentuk module. Beberapa driver
ini, di antaranya driver network,wireless serta PTP (Point to Point
Protokol). Jika kita ingin melakukandebug memanfaatkan kabel null
modem, maka pilihan dukungan konsol lewat serial harus diaktifkan. Dengan
dukungan ini, proses booting kernel disistem embedded dapat dimonitor
lewat sistem develop yang terhubung dengan kabel null modem. Bahkan,
pada beberapa board prosesor sudah ada dukungan oleh BIOS sehingga
proses booting komputer dari awal dapat dimonitor.Langkah selanjutnya adalah
penulisan driver untuk mendukung board AD serta driver untuk
berkomunikasi dengan mikrokontroller
LM629. Kedua driver ini harus diimplementasi sebagai real time
module, karena akan dijalankan sebagai proses real time di dalam konteks
RTLinux. Gambar Robot.html -RTModule memperlihatkan struktur
diagram kedua module tersebut. Module medriver.o adalah module
dasar bagi module lainnya, yang
berguna untuk melakukan pekerjaandasar sebuah driver, seperti registrasi
nomor port maupun nomor interupsi.
PERANCANGAN PUTARAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA TANPA
Ridwan Gunawan, Feri Yusivar,Wahidin Wahab, dan Zuhal A. Kadir
Departemen Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia
1. Pendahuluan
Motor induksi memiliki banyak kelebihan dibandingkan
dengan motor lainnya, antara lain konstruksi yang
sederhana, ukuran fisik lebih kecil, perawatan yang
rendah, tingkat reabilitas yang tinggi dan harga murah
Pengaturan kecepatan merupakan masalah utama dalam
penggunaan setiap motor listrik. Kecepatan motor
umumnya diukur dengan menggunakan sensor
kecepatan. Hal ini seringkali kurang efektif, karena
membutuhkan biaya yang lebih besar. Untuk mengatasi
hal ini maka dapat dilakukan pengendalian arus motor
dengan metoda vektor kontrol dan kecepatan motor
diestimasi dengan menggunakan observer. Observer
yang digunakan untuk mengestimasi kecepatan
umumnya berada pada sumbu alfa-beta, sehingga
menyulitkan jika akan dilakukan kompensasi atau
perbaikan karena bagian fluks model, dekopling dan
controller berada pada sumbu dq, maka dilakukan
pengujian, dengan meletakkan observer ke dalam
sumbu dq. Motor-motor induksi yang digunakan pada
umumnya motor tiga fasa, sedangkan model motor yang
dikembangkan sampai saat ini adalah dua fasa, karena
perhitungan dan analisa yang dilakukan menjadi lebih
mudah. Oleh karena itu diperlukan suatu metode
untuk mentransformasi dari tiga fasa menjadi dua fasa.
Transformasi Clarke adalah transformasi tiga fasa
menjadi dua fasa diam (alfa-beta). Transformasi Park
adalah transformasi dua fasa diam menjadi dua fasa
MAKARA, TEKNOLOGI, VOL. 10, NO. 1, APRIL 2006: 34-39 35
berputar (dq). Sehingga matrik transformasi dari tiga
fasa ke dua fasa berputar
2. Metode Penelitian
Model motor induksi dalam sumbu alfa-beta, dengan ωe
nol, dan karena rotor merupakan jenis rotor sangkar,
maka tegangan rotor vr adalah nol.
Persamaan tegangan stator dalam sumbu d dan q adalah
νsd dan νsq , pengendali yang digunakan adalah
pengendali PI, namun pengendali ini hanya dapat
mengendalikan sistem yang linier, sehingga νsd dan νsq
harus dilinierisasi dengan menggunakan dekopling.
Putaran motor dikendalikan dengan menggunakan
pengendali proporsional dan integral. Arus yg
diberikan konstan sebesar 2 A sedangkan arus
diberikan nilai secara bervariasi dengan arus maksimum
3 A, minimum -1 A dan stabil pada 0,2 A.
Observer yang digunakan untuk estimasi arus, fluks dan
kecepatan diletakkan pada sumbu dq, sehingga nilai ωe
tidak lagi sama dengan nol, tetapi berubah setiap saat.
Model sistem dinyatakan dalam state variabel, dengan
matrik A dan C adalah observable:
x&= Ax + Bu y=Cx (3.1)
persamaan observer dinyatakan sebagai berikut:
xˆ&= Axˆ+Bu+G(y− yˆ) yˆ=Cxˆ (3.2)
Tanda ‘topi’ menunjukkan nilai yang diestimasi.
Nilai eigen dari model motor μ dan nilai eigen dari
model observer adalah λ, dan besarnya nilai eigen dari
model observer adalah k kali dari nilai eigen model
motor, dengan menggunakan persamaan identitas, dan
mengasumsikan nilai ˆ ˆ e r ω = ω
Sistem akan stabil jika turunan fungsi kandidat
Lyapunov terhadap waktu lebih kecil dari nol [5].
Kesalahan dinamik observer akan stabil jika turunan V
adalah definite negative. Nilai gain matrik G bernilai
semidefinite negative, karena itu nilai matrik
[(A−GC)T+(A−GC)]semi definite negative, sehingga
turunan V akan definite negative.
Komponen proporsional ditambahkan bertujuan
mengurangi kesalahan tunak.
3. Hasil dan Pembahasan
Dalam percobaan simulasi yang dilakukan,
menggunakan motor dengan data-data [8]:
Lm = 0,2279 H,Lr = 0,2349 H,Ls = 0,2349 H, Rs = 2,76
Ω
Rr = 2,90 Ω, P= 1 HP, pole =2 dan waktu cuplik: 10-4s
Hasil simulasi dengan kobserver = 1.33, kp = 8 dan ki = 650
Diperlihatkan pada Gambar 2 sampai Gambar 8. Secara
menyeluruh, hasil dari model aktual dengan estimasi
dari observer menunjukkan kesesuaian, meskipun pada
beberapa grafik terdapat ripple yang cukup besar.
Selisih ini ditimbulkan oleh θe, karena dengan
memindahkan observer ke sumbu dq, θe sangat
mempengaruhi nilai variabel-variabel yang diestimasi.
Akibat dari perbedaan nilai θe ini terlihat pada arus iq
dan fluks q, dimana nilai estimasi mengalami sedikit
kenaikan pada waktu kondisi awal, dan sesudah itu
menunjukkan nilai yang sama dengan aktual. Persen
kesalahan yang didapat antara nilai estimasi dan aktual
untuk kecepatan rotor ωr sebesar 0,2297 %, dan untuk
nilai Torsi sebesar 3,1488 %.
Dengan kompensasi arus, terlihat adanya pengurangan
nilai lonjakan yang terjadi dan semakin cepatnya waktu
stabil dari arus magnetisasi, fluks d dan fluks q,
sementara grafik yang lain tidak banyak perbedaan.
Persen kesalahan antara estimasi dan aktual untuk ωr =
0,1081 % dan untuk Te = 1,4308 %.
Pada reduced order observer, persamaan estimasi fluks
dieliminasi, dan fluks dihitung mengambil nilai
magnitud ψr
Hasil yang didapat dengan menggunakan reduced order
observer cukup baik, hanya nilai id kurang baik jika
dibandingkan dengan hasil yang didapat menggunakan
full order observer. Persen kesalahan antara estimasi
dan aktual untuk ωr = 0,3748 % dan untuk Te = 3,9156%.
Kompensasi pada Reduced Order Observer sama
dengan kompensasi pada Full Order Observer. Diagram
blok sistemnya diperlihatkan pada Gambar 16.
Konstanta error yang digunakan adalah 0,005. Secara
keseluruhan hasil yang didapat dengan reduced order
observer menunjukkan kesesuaian, hal ini disebabkan
nilai konstanta error yang amat kecil. Persen kesalahan
antara estimasi dan aktual untuk ωr = 0,184 % dan untuk
Te = 2,666 %. Dengan mengganti arus masukan i*sq
menjadi step maka didapat error ωe dan torsi Te yang
lebih kecil, meskipun kompensasi tidak memberikan
perubahan yang signifikan.
4. Kesimpulan
Dengan memindahkan observer ke sumbu dq,
penggunaan full order observer memberikan hasil yang
lebih baik dibandingkan dengan penggunaan reduced
order observer berdasarkan persen kesalahan yang
dihitung. Kompensasi arus dq pada full order observer
memberikan hasil perbaikan yang cukup signifikan,
sementara pada reduced order observer tidak. Error
yang didapat dengan mengganti i*
sq menjadi step,
menunjukkan bahwa kompensasi full order observer
memiliki persen error yang lebih besar dibandingkan
dengan kompensasi reduced order observer.
Daftar Acuan
[1] T. Cao-Minh Ta, C. Chakraborty, Y. Hori,
Efficiency Maximization of Induction Motor Drives
for Electric Vehicles Based on Actual Measurement
of Input Power, Department of Electrical
Engineering, University of Tokyo, Japan
[2] P. Vas, Electric Machine and Drives: A Space
Vector Theory Approach, Oxford University, New
York, 1992.
[3] R. Krishnan, Electric Motor Drives, Prentice Hall,
New York, 2001.
[4] P. Albertos, A. Sala, Multivariable Control
Systems: An Engineering Approach, Springer-
Verlag, Valencia, 2004.
[5] L. F. A. Pereira, J. F. Haffner, Proceeding of the
27th annual conference of the IEEE Industrial
Electronics Society, 2001.
[6] O. Chee-Mun, Dynamic Simulation of Electric
Machinery, Prentice Hall, New Jersey, 1998.
[7] Fery, Skripsi Sarjana, Departemen Elektro Fakultas
Teknik, Universitas Indonesia, Indonesia, 2004.
[8] R. Gunawan, Skripsi Sarjana, Departemen Elektro
Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Indonesia,
2006.
Departemen Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia
1. Pendahuluan
Motor induksi memiliki banyak kelebihan dibandingkan
dengan motor lainnya, antara lain konstruksi yang
sederhana, ukuran fisik lebih kecil, perawatan yang
rendah, tingkat reabilitas yang tinggi dan harga murah
Pengaturan kecepatan merupakan masalah utama dalam
penggunaan setiap motor listrik. Kecepatan motor
umumnya diukur dengan menggunakan sensor
kecepatan. Hal ini seringkali kurang efektif, karena
membutuhkan biaya yang lebih besar. Untuk mengatasi
hal ini maka dapat dilakukan pengendalian arus motor
dengan metoda vektor kontrol dan kecepatan motor
diestimasi dengan menggunakan observer. Observer
yang digunakan untuk mengestimasi kecepatan
umumnya berada pada sumbu alfa-beta, sehingga
menyulitkan jika akan dilakukan kompensasi atau
perbaikan karena bagian fluks model, dekopling dan
controller berada pada sumbu dq, maka dilakukan
pengujian, dengan meletakkan observer ke dalam
sumbu dq. Motor-motor induksi yang digunakan pada
umumnya motor tiga fasa, sedangkan model motor yang
dikembangkan sampai saat ini adalah dua fasa, karena
perhitungan dan analisa yang dilakukan menjadi lebih
mudah. Oleh karena itu diperlukan suatu metode
untuk mentransformasi dari tiga fasa menjadi dua fasa.
Transformasi Clarke adalah transformasi tiga fasa
menjadi dua fasa diam (alfa-beta). Transformasi Park
adalah transformasi dua fasa diam menjadi dua fasa
MAKARA, TEKNOLOGI, VOL. 10, NO. 1, APRIL 2006: 34-39 35
berputar (dq). Sehingga matrik transformasi dari tiga
fasa ke dua fasa berputar
2. Metode Penelitian
Model motor induksi dalam sumbu alfa-beta, dengan ωe
nol, dan karena rotor merupakan jenis rotor sangkar,
maka tegangan rotor vr adalah nol.
Persamaan tegangan stator dalam sumbu d dan q adalah
νsd dan νsq , pengendali yang digunakan adalah
pengendali PI, namun pengendali ini hanya dapat
mengendalikan sistem yang linier, sehingga νsd dan νsq
harus dilinierisasi dengan menggunakan dekopling.
Putaran motor dikendalikan dengan menggunakan
pengendali proporsional dan integral. Arus yg
diberikan konstan sebesar 2 A sedangkan arus
diberikan nilai secara bervariasi dengan arus maksimum
3 A, minimum -1 A dan stabil pada 0,2 A.
Observer yang digunakan untuk estimasi arus, fluks dan
kecepatan diletakkan pada sumbu dq, sehingga nilai ωe
tidak lagi sama dengan nol, tetapi berubah setiap saat.
Model sistem dinyatakan dalam state variabel, dengan
matrik A dan C adalah observable:
x&= Ax + Bu y=Cx (3.1)
persamaan observer dinyatakan sebagai berikut:
xˆ&= Axˆ+Bu+G(y− yˆ) yˆ=Cxˆ (3.2)
Tanda ‘topi’ menunjukkan nilai yang diestimasi.
Nilai eigen dari model motor μ dan nilai eigen dari
model observer adalah λ, dan besarnya nilai eigen dari
model observer adalah k kali dari nilai eigen model
motor, dengan menggunakan persamaan identitas, dan
mengasumsikan nilai ˆ ˆ e r ω = ω
Sistem akan stabil jika turunan fungsi kandidat
Lyapunov terhadap waktu lebih kecil dari nol [5].
Kesalahan dinamik observer akan stabil jika turunan V
adalah definite negative. Nilai gain matrik G bernilai
semidefinite negative, karena itu nilai matrik
[(A−GC)T+(A−GC)]semi definite negative, sehingga
turunan V akan definite negative.
Komponen proporsional ditambahkan bertujuan
mengurangi kesalahan tunak.
3. Hasil dan Pembahasan
Dalam percobaan simulasi yang dilakukan,
menggunakan motor dengan data-data [8]:
Lm = 0,2279 H,Lr = 0,2349 H,Ls = 0,2349 H, Rs = 2,76
Ω
Rr = 2,90 Ω, P= 1 HP, pole =2 dan waktu cuplik: 10-4s
Hasil simulasi dengan kobserver = 1.33, kp = 8 dan ki = 650
Diperlihatkan pada Gambar 2 sampai Gambar 8. Secara
menyeluruh, hasil dari model aktual dengan estimasi
dari observer menunjukkan kesesuaian, meskipun pada
beberapa grafik terdapat ripple yang cukup besar.
Selisih ini ditimbulkan oleh θe, karena dengan
memindahkan observer ke sumbu dq, θe sangat
mempengaruhi nilai variabel-variabel yang diestimasi.
Akibat dari perbedaan nilai θe ini terlihat pada arus iq
dan fluks q, dimana nilai estimasi mengalami sedikit
kenaikan pada waktu kondisi awal, dan sesudah itu
menunjukkan nilai yang sama dengan aktual. Persen
kesalahan yang didapat antara nilai estimasi dan aktual
untuk kecepatan rotor ωr sebesar 0,2297 %, dan untuk
nilai Torsi sebesar 3,1488 %.
Dengan kompensasi arus, terlihat adanya pengurangan
nilai lonjakan yang terjadi dan semakin cepatnya waktu
stabil dari arus magnetisasi, fluks d dan fluks q,
sementara grafik yang lain tidak banyak perbedaan.
Persen kesalahan antara estimasi dan aktual untuk ωr =
0,1081 % dan untuk Te = 1,4308 %.
Pada reduced order observer, persamaan estimasi fluks
dieliminasi, dan fluks dihitung mengambil nilai
magnitud ψr
Hasil yang didapat dengan menggunakan reduced order
observer cukup baik, hanya nilai id kurang baik jika
dibandingkan dengan hasil yang didapat menggunakan
full order observer. Persen kesalahan antara estimasi
dan aktual untuk ωr = 0,3748 % dan untuk Te = 3,9156%.
Kompensasi pada Reduced Order Observer sama
dengan kompensasi pada Full Order Observer. Diagram
blok sistemnya diperlihatkan pada Gambar 16.
Konstanta error yang digunakan adalah 0,005. Secara
keseluruhan hasil yang didapat dengan reduced order
observer menunjukkan kesesuaian, hal ini disebabkan
nilai konstanta error yang amat kecil. Persen kesalahan
antara estimasi dan aktual untuk ωr = 0,184 % dan untuk
Te = 2,666 %. Dengan mengganti arus masukan i*sq
menjadi step maka didapat error ωe dan torsi Te yang
lebih kecil, meskipun kompensasi tidak memberikan
perubahan yang signifikan.
4. Kesimpulan
Dengan memindahkan observer ke sumbu dq,
penggunaan full order observer memberikan hasil yang
lebih baik dibandingkan dengan penggunaan reduced
order observer berdasarkan persen kesalahan yang
dihitung. Kompensasi arus dq pada full order observer
memberikan hasil perbaikan yang cukup signifikan,
sementara pada reduced order observer tidak. Error
yang didapat dengan mengganti i*
sq menjadi step,
menunjukkan bahwa kompensasi full order observer
memiliki persen error yang lebih besar dibandingkan
dengan kompensasi reduced order observer.
Daftar Acuan
[1] T. Cao-Minh Ta, C. Chakraborty, Y. Hori,
Efficiency Maximization of Induction Motor Drives
for Electric Vehicles Based on Actual Measurement
of Input Power, Department of Electrical
Engineering, University of Tokyo, Japan
[2] P. Vas, Electric Machine and Drives: A Space
Vector Theory Approach, Oxford University, New
York, 1992.
[3] R. Krishnan, Electric Motor Drives, Prentice Hall,
New York, 2001.
[4] P. Albertos, A. Sala, Multivariable Control
Systems: An Engineering Approach, Springer-
Verlag, Valencia, 2004.
[5] L. F. A. Pereira, J. F. Haffner, Proceeding of the
27th annual conference of the IEEE Industrial
Electronics Society, 2001.
[6] O. Chee-Mun, Dynamic Simulation of Electric
Machinery, Prentice Hall, New Jersey, 1998.
[7] Fery, Skripsi Sarjana, Departemen Elektro Fakultas
Teknik, Universitas Indonesia, Indonesia, 2004.
[8] R. Gunawan, Skripsi Sarjana, Departemen Elektro
Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Indonesia,
2006.
Sistem Keamanan Pintu Gerbang Berbasis AT89C51
Pendahuluan
Sebuah pabrik yang memiliki aktivitas produksi
dalam jumlah besar, pasti memiliki sejumlah kendaraan
yang cukup banyak untuk melaksanakan proses
distribusi. Setiap hari, kendaraan-kendaraan tersebut
keluar dan masuk pabrik dengan jumlah, tujuan dan
waktu yang berbeda-beda. Untuk mengawasi sejumlah
kendaraan tersebut, tentu kurang baik jika hanya
ditangani oleh satu atau dua orang penjaga gerbang saja.
Beberapa kekurangan yang mungkin dapat terjadi
misalnya, penjaga harus memeriksa setiap sopir yang
membawa kendaraan masuk atau keluar pabrik. Selain
itu juga penjaga harus membuka dan menutup pintu
gerbang setiap kali ada kendaraan yang hendak masuk
maupun keluar pabrik. Kemudian, kemungkinan
kekurangan yang lain yaitu keamanan kurang terjamin.
Untuk menanggulangi hal tersebut, pihak
perusahaan harus menambah pengeluaran untuk
membayar sejumlah petugas penjaga gerbang. Selain
itu, faktor keamanan yang kemungkinan dapat
terganggu akibat keluar dan masuknya kendaraan
kurang tertib, bisa menimbulkan kerugian yang cukup
berarti bagi sebuah perusahaan. Dengan demikian,
sangat berarti sekali jika proses pengawasan setiap
kendaraan yang keluar dan masuk pabrik dibantu
dengan penerapan teknologi, agar efisiensi dan proses
pengawasannya lebih terstruktur dan lebih baik.
Di lain hal, suatu teknik komunikasi data serial
asinkron dapat dilakukan antara mikrokontroler
AT89C51 dengan komputer melalui RS-232.
Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis mencoba
untuk membuat suatu prototipe sistem keamanan pintu
gerbang pabrik berbasis AT89C51 teroptimasi basisdata
melalui antarmuka port serial. Alat ini menjadi salah
satu solusi untuk lebih meminimalkan dan mengoptimalkan peran karyawan dalam hal ini petugas pengawas
kendaraan di pintu gerbang, dikarenakan sebagian tugas
lainnya digantikan oleh sistem terprogram.
Design dan Implementasi
Secara umum prototipe sistem keamanan pintu
gerbang pabrik berbasis AT89C51 teroptimasi basisdata
melalui antarmuka port serial ini terdiri atas dua bagian
utama, dimana masing-masing bagian tersusun atas
komponen perangkat keras (hardware) dan komponen
perangkat lunak (software).
Bagian Pertama
Bagian pertama adalah bagian yang dipasang di
lokasi (di dekat) pintu gerbang pabrik. Tugas dari
bagian ini, adalah menerima masukkan password yang
ketikkan oleh sopir, lalu memverifikasi apakah data
password itu benar atau salah. Jika password benar,
maka palang pintu akan membuka, dan data password
akan dikirim ke komputer dengan teknik serial asinkron.
Bagian pertama ini dibuat dua buah yakni satu untuk
jalur masuk dan satu lagi untuk jalur keluar pabrik.
Sehingga berdasarkan hal tersebut, maka
komponen-komponen utama yang dibutuhkan untuk
membangun bagian pertama ini adalah sebagai berikut.
a. Keypad matriks 4X3 untuk memasukkan password
sopir.
b. Sensor sebagai pemberi sinyal input.
c. Rangkaian driver untuk sensor dan penggerak pintu
d. Kotak (box) sebagai tempat penyimpanan
rangkaian, untuk memberi tampilan yang menarik
dan menjaga rangkaian agar tersimpan dengan
aman.
e. simulasi palang pintu gerbang dengan motor
penggeraknya.
f. Rangkaian kendali berbasis AT89C51 untuk
mengatur semua proses kerja dari bagian pertama
ini yakni : driver keypad dan 4 buah seven segmen,
driver sensor, motor penggerak palang pintu, pemverifikasi
password yang dimasukkan sopir, serta
mengirimkan data password secara serial asinkron
ke komputer (bagian kedua).
Bagian Kedua
Bagian kedua adalah bagian yang berbasis PC.
Bagian ini berada di lokasi yang relatif jauh dari pintu
gerbang (biasanya di ruang kontrol). Tugas dari bagian
ini adalah menerima data password sopir yang dikirim
secara serial (asinkron) oleh bagian pertama. Data yang
telah diterima lalu diproses lebih lanjut untuk
menghasilkan informasi lebih, misalnya: data tentang
identitas sopir, tanggal dan jam kejadian masuk/keluar,
lalu menyimpan semua data tersebut ke dalam suatu
basis data guna pembuatan pelaporan perusahaan.
Perancangan Hardware
Rangkaian kendali.
Komponen utama yang berfungsi sebagai
komponen kendali adalah AT89C51. AT89C51 beserta
komponen pendukungnya difungsikan untuk mengambil
sinyal input dari keypad, kemudian menampilkan data
hasil scanning dari tiap penekanan tombolnya. Selain itu
berfungsi juga untuk mengambil sinyal dari sensor
sebagai isyarat untuk menutup pintu. Kemudian yang
menjadi fungsi utama dari penggunaan AT89C51 ini
adalah sebagai sarana pengirim data secara serial
menuju perangkat komputer.
Penggunaan port-port untuk input dan output pada
mikrokontroler AT89C51 adalah sebagai berikut.
• Port 1, untuk port input dari keypad.
• Port 2, untuk mengeluarkan data ke display seven
segment.
• P0.0 sampai P0.3, dihubungkan dengan anoda
display seven segment.
• P3.2 dan P3.3, untuk menggerakkan motor berputar
ke kanan dan ke kiri.
• P0.4, untuk mengendalikan sensor transmitter.
• P0.5, dihubungkan dengan sensor receiver.
• P3.1, untuk melakukan pengiriman data secara
serial ke komputer.
Rangkaian kendali ini dibuat pada media PCB (Printed
Circuit Board) single layer dengan ukuran 8cm x 12cm.
Display seven segment langsung dipasang pada PCB,
agar hubungan kaki-kaki display dengan pin-pin
mikrokontroler AT89C51 tidak melalui perantara kabel.
Berikut ini adalah jalur pemasangan kaki-kaki display
seven segment dengan pin-pin mikrokontroler
AT89C51.
Perancangan Software
Mikrokontroler
Hal yang paling awal dilakukan pada setiap
pemrograman mikrokontroler adalah inisialisasi port
dan inisialisasi operasi yang akan dilakukan. Inisialisasi
port pada perancangan program ini terdapat pada
inisialisasi keypad. Kemudian selanjutnya adalah
inisialisasi operasi kirim data serial. Proses pengiriman
data ini diatur pada kecepatan 9600 bps. Berikutnya
adalah pengaturan port-port untuk mengatur tampilan
pada empat digit sevensegment, driver motor penggerak
palang pintu dan sensor.
Komputer (menggunakan Borland Delphi)
Borland Delphi digunakan untuk menampilkan
basis data. Pada program ini juga, data serial yang
dikirimkan oleh mikrokontroler akan ditampilkan. Yang
pertama kali dirancang adalah tabel-tabel basis data.
Tabel-tabel ini dibuat dengan utilitas Database Desktop,
software bawaan Borland Delphi. Tabel-tabel ini akan
ditunjuk oleh alias pada BDE (Borland Database
Engine). Dengan BDE ini, program menampilkan basis
data dibuat.
Berikutnya adalah Form penampil data sopir dan
kendaraan. Form ini tersusun oleh beberapa komponen
Edit, Button, Label, DBEdit, BitButton, Panel, Timer,
Tabel, DBGrid dan CPort. Komponen yang utama pada
Form ini adalah komponen CPort. CPort adalah
komponen untuk menampilkan dan mengirim data
secara serial melalui RS-232. Komponen ini dilengkapi
dengan fitur setting komunikasi serial, seperti penggunaan Port, Baud Rate, Data Bits, Stop Bits,
Parity dan Flow Control. Penggunaannya sama seperti
penggunaan komponen lain, yaitu dengan mengaktifkan
komponen tersebut, kemudian menangani kejadian pada
Events-nya.
Perancangan kotak rangkaian
Box rangkaian terbuat dari akrilik dengan ketebalan
1,5 mm. Rangkaian dan kabel penghubung diluar
rangkaian kendali, diletakan pada bagian bawah papan
kayu. Hal ini dimaksudkan untuk memberikan kesan
rapi.
Data Hasil Pengujian
Pengujian motor DC 12 volt dan sensor.
Pengujian pada bagian ini dilakukan dengan
memberikan bit logika 1 dan logika 0 pada rangkaian
driver motor dan sensor.
Pembahasan
Alat keamanan pintu gerbang pabrik berbasis
AT89C51 terkoneksi dengan komputer melalui RS-232
(port serial asinkron), disuplai oleh catu daya sebesar 5
volt. Alat ini mempunyai rangkaian kendali yang
berfungsi sebagai pengendali keseluruhan kerja alat.
Dengan proses berdasarkan program, rangkaian kendali
ini mengolah setiap penekanan tombol keypad untuk
ditampilkan pada display seven segment. Selanjutnya
mengatur setiap sinyal keluaran untuk mengendalikan
motor dan sensor, melalui pengoperasian bit yang
dikirimkan ke driver-drivernya.
Pengiriman data secara serial ke komputer
dilakukan melalui com 1 pada pintu keluar dan com 2
pada pintu masuk. Data yang masuk ke komputer
ditampilkan sesuai dengan karakter yang dikirimkan
oleh mikrokontroler, yaitu dalam karakter angka empat
digit. Setiap data yang masuk ke komputer, menjadi
input untuk menampilkan data sopir dan kendaraan.
Adapun cara kerja alat ini adalah sebagai berikut.
• Tombol-tombol keypad ditekan, menghasilkan data
input ke mikrokontroler.
• Data input dari keypad, diolah dan ditampilkan
pada empat buah display seven segment.
• Data input dibandingkan dengan data pada
mikrokontroler. Jika data input sesuai dengan data
pada memori alat, maka pintu akan terbuka.
Kemudian sensor transmitter akan aktif. Setelah
itu, data dikirimkan secara serial ke komputer.
• Di sisi komputer, data diterima, diolah, ditampilkan
dan disimpan dalam file. Apabila perlu bisa dicetak
melalui printer.
• Setelah kendaraan melewati sensor, sensor receiver
akan memberikan sinyal bit (logika 1) ke rangkaian
kendali dan pintu akan menutup.
Mekanisme kerja seperti ini berlaku pada pintu
keluar pabrik dan pintu masuk pabrik.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan evaluasi dari
prototipe sistem keamanan pintu gerbang pabrik
berbasis AT89C51 teroptimasi basis data, maka penulis
dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut.
1. Desain alat keamanan pintu gerbang pabrik
berbasis AT89C51 terkoneksi dengan komputer
melalui RS-232, terdiri dari perangkat keras dan
perangkat lunak. Perangkat keras meliputi
mikrokontroler, keypad, seven segment, motor DC
dan komputer. Sedangkan perangkat lunak meliputi
pemrograman assembler pada mikrokontroler dan
pemrograman Borland Delphi pada komputer.
2. Unjuk kerja dari alat keamanan pintu gerbang
pabrik berbasis AT89C51 terkoneksi dengan
komputer melalui RS-232, yaitu; tampilan pada
display berjumlah empat digit seven segment,
keypad yang digunakan adalah keypad matriks
4X3, kemampuan jangkauan sensor sejauh lima
meter, kombinasi nomor sopir sebanyak 9999
nomor, kecepatan pengiriman data ke komputer
sebesar 9600bps dan catu daya yang dipakai untuk
rangkaian kendali sebesar +5V DC.
Daftar Pustaka
[1] Haline, 2003, User’s Manual Programmer, Minimum System, Emulator & Evaluation Board Type:
HB2000S. Haline Elektronik.
[2] Nalwan, Paulus A, 2003, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler
AT89C51. Jakarta: PT Gramedia.
[3] Pranata, Antony, 2003, Pemrograman Borland Delphi 6 Edisi 4. Yogyakarta: Andi Yogyakarta.
[4] Putra, Agfianto E, 2002, Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Graha Ilmu, Yogyakarta.
[5] www.sourceforge.net/projects/comport.
Sebuah pabrik yang memiliki aktivitas produksi
dalam jumlah besar, pasti memiliki sejumlah kendaraan
yang cukup banyak untuk melaksanakan proses
distribusi. Setiap hari, kendaraan-kendaraan tersebut
keluar dan masuk pabrik dengan jumlah, tujuan dan
waktu yang berbeda-beda. Untuk mengawasi sejumlah
kendaraan tersebut, tentu kurang baik jika hanya
ditangani oleh satu atau dua orang penjaga gerbang saja.
Beberapa kekurangan yang mungkin dapat terjadi
misalnya, penjaga harus memeriksa setiap sopir yang
membawa kendaraan masuk atau keluar pabrik. Selain
itu juga penjaga harus membuka dan menutup pintu
gerbang setiap kali ada kendaraan yang hendak masuk
maupun keluar pabrik. Kemudian, kemungkinan
kekurangan yang lain yaitu keamanan kurang terjamin.
Untuk menanggulangi hal tersebut, pihak
perusahaan harus menambah pengeluaran untuk
membayar sejumlah petugas penjaga gerbang. Selain
itu, faktor keamanan yang kemungkinan dapat
terganggu akibat keluar dan masuknya kendaraan
kurang tertib, bisa menimbulkan kerugian yang cukup
berarti bagi sebuah perusahaan. Dengan demikian,
sangat berarti sekali jika proses pengawasan setiap
kendaraan yang keluar dan masuk pabrik dibantu
dengan penerapan teknologi, agar efisiensi dan proses
pengawasannya lebih terstruktur dan lebih baik.
Di lain hal, suatu teknik komunikasi data serial
asinkron dapat dilakukan antara mikrokontroler
AT89C51 dengan komputer melalui RS-232.
Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis mencoba
untuk membuat suatu prototipe sistem keamanan pintu
gerbang pabrik berbasis AT89C51 teroptimasi basisdata
melalui antarmuka port serial. Alat ini menjadi salah
satu solusi untuk lebih meminimalkan dan mengoptimalkan peran karyawan dalam hal ini petugas pengawas
kendaraan di pintu gerbang, dikarenakan sebagian tugas
lainnya digantikan oleh sistem terprogram.
Design dan Implementasi
Secara umum prototipe sistem keamanan pintu
gerbang pabrik berbasis AT89C51 teroptimasi basisdata
melalui antarmuka port serial ini terdiri atas dua bagian
utama, dimana masing-masing bagian tersusun atas
komponen perangkat keras (hardware) dan komponen
perangkat lunak (software).
Bagian Pertama
Bagian pertama adalah bagian yang dipasang di
lokasi (di dekat) pintu gerbang pabrik. Tugas dari
bagian ini, adalah menerima masukkan password yang
ketikkan oleh sopir, lalu memverifikasi apakah data
password itu benar atau salah. Jika password benar,
maka palang pintu akan membuka, dan data password
akan dikirim ke komputer dengan teknik serial asinkron.
Bagian pertama ini dibuat dua buah yakni satu untuk
jalur masuk dan satu lagi untuk jalur keluar pabrik.
Sehingga berdasarkan hal tersebut, maka
komponen-komponen utama yang dibutuhkan untuk
membangun bagian pertama ini adalah sebagai berikut.
a. Keypad matriks 4X3 untuk memasukkan password
sopir.
b. Sensor sebagai pemberi sinyal input.
c. Rangkaian driver untuk sensor dan penggerak pintu
d. Kotak (box) sebagai tempat penyimpanan
rangkaian, untuk memberi tampilan yang menarik
dan menjaga rangkaian agar tersimpan dengan
aman.
e. simulasi palang pintu gerbang dengan motor
penggeraknya.
f. Rangkaian kendali berbasis AT89C51 untuk
mengatur semua proses kerja dari bagian pertama
ini yakni : driver keypad dan 4 buah seven segmen,
driver sensor, motor penggerak palang pintu, pemverifikasi
password yang dimasukkan sopir, serta
mengirimkan data password secara serial asinkron
ke komputer (bagian kedua).
Bagian Kedua
Bagian kedua adalah bagian yang berbasis PC.
Bagian ini berada di lokasi yang relatif jauh dari pintu
gerbang (biasanya di ruang kontrol). Tugas dari bagian
ini adalah menerima data password sopir yang dikirim
secara serial (asinkron) oleh bagian pertama. Data yang
telah diterima lalu diproses lebih lanjut untuk
menghasilkan informasi lebih, misalnya: data tentang
identitas sopir, tanggal dan jam kejadian masuk/keluar,
lalu menyimpan semua data tersebut ke dalam suatu
basis data guna pembuatan pelaporan perusahaan.
Perancangan Hardware
Rangkaian kendali.
Komponen utama yang berfungsi sebagai
komponen kendali adalah AT89C51. AT89C51 beserta
komponen pendukungnya difungsikan untuk mengambil
sinyal input dari keypad, kemudian menampilkan data
hasil scanning dari tiap penekanan tombolnya. Selain itu
berfungsi juga untuk mengambil sinyal dari sensor
sebagai isyarat untuk menutup pintu. Kemudian yang
menjadi fungsi utama dari penggunaan AT89C51 ini
adalah sebagai sarana pengirim data secara serial
menuju perangkat komputer.
Penggunaan port-port untuk input dan output pada
mikrokontroler AT89C51 adalah sebagai berikut.
• Port 1, untuk port input dari keypad.
• Port 2, untuk mengeluarkan data ke display seven
segment.
• P0.0 sampai P0.3, dihubungkan dengan anoda
display seven segment.
• P3.2 dan P3.3, untuk menggerakkan motor berputar
ke kanan dan ke kiri.
• P0.4, untuk mengendalikan sensor transmitter.
• P0.5, dihubungkan dengan sensor receiver.
• P3.1, untuk melakukan pengiriman data secara
serial ke komputer.
Rangkaian kendali ini dibuat pada media PCB (Printed
Circuit Board) single layer dengan ukuran 8cm x 12cm.
Display seven segment langsung dipasang pada PCB,
agar hubungan kaki-kaki display dengan pin-pin
mikrokontroler AT89C51 tidak melalui perantara kabel.
Berikut ini adalah jalur pemasangan kaki-kaki display
seven segment dengan pin-pin mikrokontroler
AT89C51.
Perancangan Software
Mikrokontroler
Hal yang paling awal dilakukan pada setiap
pemrograman mikrokontroler adalah inisialisasi port
dan inisialisasi operasi yang akan dilakukan. Inisialisasi
port pada perancangan program ini terdapat pada
inisialisasi keypad. Kemudian selanjutnya adalah
inisialisasi operasi kirim data serial. Proses pengiriman
data ini diatur pada kecepatan 9600 bps. Berikutnya
adalah pengaturan port-port untuk mengatur tampilan
pada empat digit sevensegment, driver motor penggerak
palang pintu dan sensor.
Komputer (menggunakan Borland Delphi)
Borland Delphi digunakan untuk menampilkan
basis data. Pada program ini juga, data serial yang
dikirimkan oleh mikrokontroler akan ditampilkan. Yang
pertama kali dirancang adalah tabel-tabel basis data.
Tabel-tabel ini dibuat dengan utilitas Database Desktop,
software bawaan Borland Delphi. Tabel-tabel ini akan
ditunjuk oleh alias pada BDE (Borland Database
Engine). Dengan BDE ini, program menampilkan basis
data dibuat.
Berikutnya adalah Form penampil data sopir dan
kendaraan. Form ini tersusun oleh beberapa komponen
Edit, Button, Label, DBEdit, BitButton, Panel, Timer,
Tabel, DBGrid dan CPort. Komponen yang utama pada
Form ini adalah komponen CPort. CPort adalah
komponen untuk menampilkan dan mengirim data
secara serial melalui RS-232. Komponen ini dilengkapi
dengan fitur setting komunikasi serial, seperti penggunaan Port, Baud Rate, Data Bits, Stop Bits,
Parity dan Flow Control. Penggunaannya sama seperti
penggunaan komponen lain, yaitu dengan mengaktifkan
komponen tersebut, kemudian menangani kejadian pada
Events-nya.
Perancangan kotak rangkaian
Box rangkaian terbuat dari akrilik dengan ketebalan
1,5 mm. Rangkaian dan kabel penghubung diluar
rangkaian kendali, diletakan pada bagian bawah papan
kayu. Hal ini dimaksudkan untuk memberikan kesan
rapi.
Data Hasil Pengujian
Pengujian motor DC 12 volt dan sensor.
Pengujian pada bagian ini dilakukan dengan
memberikan bit logika 1 dan logika 0 pada rangkaian
driver motor dan sensor.
Pembahasan
Alat keamanan pintu gerbang pabrik berbasis
AT89C51 terkoneksi dengan komputer melalui RS-232
(port serial asinkron), disuplai oleh catu daya sebesar 5
volt. Alat ini mempunyai rangkaian kendali yang
berfungsi sebagai pengendali keseluruhan kerja alat.
Dengan proses berdasarkan program, rangkaian kendali
ini mengolah setiap penekanan tombol keypad untuk
ditampilkan pada display seven segment. Selanjutnya
mengatur setiap sinyal keluaran untuk mengendalikan
motor dan sensor, melalui pengoperasian bit yang
dikirimkan ke driver-drivernya.
Pengiriman data secara serial ke komputer
dilakukan melalui com 1 pada pintu keluar dan com 2
pada pintu masuk. Data yang masuk ke komputer
ditampilkan sesuai dengan karakter yang dikirimkan
oleh mikrokontroler, yaitu dalam karakter angka empat
digit. Setiap data yang masuk ke komputer, menjadi
input untuk menampilkan data sopir dan kendaraan.
Adapun cara kerja alat ini adalah sebagai berikut.
• Tombol-tombol keypad ditekan, menghasilkan data
input ke mikrokontroler.
• Data input dari keypad, diolah dan ditampilkan
pada empat buah display seven segment.
• Data input dibandingkan dengan data pada
mikrokontroler. Jika data input sesuai dengan data
pada memori alat, maka pintu akan terbuka.
Kemudian sensor transmitter akan aktif. Setelah
itu, data dikirimkan secara serial ke komputer.
• Di sisi komputer, data diterima, diolah, ditampilkan
dan disimpan dalam file. Apabila perlu bisa dicetak
melalui printer.
• Setelah kendaraan melewati sensor, sensor receiver
akan memberikan sinyal bit (logika 1) ke rangkaian
kendali dan pintu akan menutup.
Mekanisme kerja seperti ini berlaku pada pintu
keluar pabrik dan pintu masuk pabrik.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan evaluasi dari
prototipe sistem keamanan pintu gerbang pabrik
berbasis AT89C51 teroptimasi basis data, maka penulis
dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut.
1. Desain alat keamanan pintu gerbang pabrik
berbasis AT89C51 terkoneksi dengan komputer
melalui RS-232, terdiri dari perangkat keras dan
perangkat lunak. Perangkat keras meliputi
mikrokontroler, keypad, seven segment, motor DC
dan komputer. Sedangkan perangkat lunak meliputi
pemrograman assembler pada mikrokontroler dan
pemrograman Borland Delphi pada komputer.
2. Unjuk kerja dari alat keamanan pintu gerbang
pabrik berbasis AT89C51 terkoneksi dengan
komputer melalui RS-232, yaitu; tampilan pada
display berjumlah empat digit seven segment,
keypad yang digunakan adalah keypad matriks
4X3, kemampuan jangkauan sensor sejauh lima
meter, kombinasi nomor sopir sebanyak 9999
nomor, kecepatan pengiriman data ke komputer
sebesar 9600bps dan catu daya yang dipakai untuk
rangkaian kendali sebesar +5V DC.
Daftar Pustaka
[1] Haline, 2003, User’s Manual Programmer, Minimum System, Emulator & Evaluation Board Type:
HB2000S. Haline Elektronik.
[2] Nalwan, Paulus A, 2003, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler
AT89C51. Jakarta: PT Gramedia.
[3] Pranata, Antony, 2003, Pemrograman Borland Delphi 6 Edisi 4. Yogyakarta: Andi Yogyakarta.
[4] Putra, Agfianto E, 2002, Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Graha Ilmu, Yogyakarta.
[5] www.sourceforge.net/projects/comport.
PEMANFAATAN TURBIN ANGIN DUA SUDU SEBAGAI PENGGERAK
disusun oleh :
Nama : Hery Alamsyah
NIM : 5301402005
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
diringkas oleh :
Nama : Utami Sri Rahayu S
PENDAHULUAN
Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan masyarakat
karena hampir semua aktivitas manusia selalu membutuhkan energi.
Misalnya untuk penerangan, proses industri atau untuk menggerakkan
peralatan rumah tangga diperlukan energi listrik, untuk menggerakkan
kendaraan baik roda dua maupun empat diperlukan bensin, serta masih
banyak peralatan di sekitar kehidupan manusia yang memerlukan energi.
Sebagian besar energi yang digunakan di Indonesia berasal dari energi
fosil yang berbentuk minyak bumi dan gas bumi. Ketergantungan terhadap
bahan bakar fosil setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni:
1. Menipisnya cadangan minyak bumi.
2. Kenaikan / ketidakstabilan harga akibat laju permintaan yang
lebih besar dari produksi minyak.
3. Polusi gas rumah kaca (terutama CO2) akibat pembakaran bahan
bakar fosil.
Kadar CO2 saat ini disebut sebagai yang tertinggi selama 125 tahun
belakangan, efek buruk CO2 terhadap pemanasan global telah disepakati
hampir oleh semua kalangan. Hal ini menimbulkan ancaman serius bagi
kehidupan makhluk hidup di muka bumi. Oleh karena itu, pengembangan
dan implementasi bahan bakar terbarukan yang ramah lingkungan perlu
mendapatkan perhatian serius dari berbagai negara.
Pemanfaatan energi angin sebenarnya bukan barang baru bagi umat
manusia. Semenjak 2000 tahun lalu teknologi pemanfaatan sumber daya
angin dan air sudah dikenal manusia dalam bentuk kincir angin (wind
mills). Selain ramah lingkungan, sumber energi ini juga selalu tersedia
setiap waktu dan memiliki masa depan bisnis yang menguntungkan
Pemanfaatan energi angin ini, dilakukan beberapa tahap, yaitu: 1)
Menentukan besaran sudu 2) Membuat prosedur penelitian 3) Mencari data Angin
daerah Gunung Pati 4) Mengaplikasikan alat 5) Mencatat hasi penelitian 6)
Evaluasi
Tujuan Penelitian
1. Mengetahui kemampuan turbin angin dua sudu untuk penggerak mula
alternator mobil
2. Mengetahui berapa daya dan tegangan yang dihasilkan dari alternator
Manfaat Penelitian
1. Bagi Mahasiswa elektro, dapat memahami mengenai kegunaan turbin
angin sebagai pembangkit tenaga listrik.
2. Bagi Dosen, dapat dijadikan sebagai media untuk penelitian dengan
skala yang lebih besar lagi.
3. Bagi Pemerintah, dapat dijadikan sebagai masukan referensi untuk
Jenis Turbin Angin
Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi dua
jenis turbin angin Propeller dan turbin angin Darrieus.
a. Turbin angin Propeller adalah jenis turbin angin dengan poros
horizontal seperti baling – baling pesawat terbang pada umumnya.
Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang
paling tinggi kecepatannya.
b. Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi
angin yang digolongkan dalam jenis turbin angin berporos tegak.
Sudu
Sudu merupakan bagian dari sebuah kincir angin berupa pelat
yang rata. Bila sejumlah udara dengan kecepatan v bergerak melalui
bidang seluas A (luas sudu)
Gearbox
Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada
kincir menjadi putaran tinggi
Brake System
Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah
gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang
besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja
aman dalam pengoperasiannya.
Generator
Generator AC dan generator DC memiliki perbedaan
prinsip. Untuk generator DC kumparan jangkar ada pada bagian
rotor dan terletak di antara kutub-kutub magnit yang tetap di
tempat, diputar oleh tenaga mekanik. Pada generator AC,
konstruksinya sebaliknya yaitu, kumparan jangkar disebut juga
kumparan stator karena berbeda pada tempat yang tetap, sedangkan
kumparan rotor bersama-sama dengan kutub magnet diputar oleh
tenaga mekanik.
Penyimpan energi
Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak
sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik
pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan
energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban
penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika
kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan
permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu
kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika
terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau
saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan
energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan
energi.
Angin
Pengertian angin adalah gerakan udara dari daerah yang bertekanan
tinggi ke daerah yang bertekanan rendah. (Kamus Besar Bahasa
Indonesia)
Alternador
Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik dan mesin
menjadi energi listrik. Energi mekanik dan mesin diterima melalui
sebuah pulley yang memutarkan rotor dan membangkitkan arus bolakbalik
pada stator.
Desain penelitian yang digunakan adalah one shot case study yaitu pola
eksperimen yang dilakukan tanpa adanya kelompok pembanding atau tes
awal. Desain tersebut mempunyai pola XO, dimana X adalah perlakukan dan
O adalah tes akhir.
Perlakuan (X) Tes Akhir (O)
Kecepatan putaran alternator
Tegangan output alternator
Sampel penelitian adalah alternator mobil jenis konvensional tipe dua
titik kontak dengan tegangan output 12 volt.
Bahan dan Alat
Berikut daftar bahan dan alat yang digunakan dalam menunjang kegiatan
penelitian:
a. Bahan
a. Kabel NYA 1,5 mm2
b. Jumper 12 buah
b. Alat
a. Alternator mobil kendaraan jenis kijang
Merk = Nippo Denso
Jenis Konvensional tanpa IC
Output =12 Volt
b. Anemometer dengan 3 mangkok
Kecepatan max 40 mil/jam
c. Baterai / Accu 12 volt
d. Multimeter
Merk = Sanwa (DMM)
Tipe = CD 720E
e. Ampere meter
Merk = Sanwa (DMM)
Tipe = CD 720E
f. Tacho meter
Merk = Lutron
Tipe = DT-2236
Langkah Penelitian
a. Pasangkan alternator mobil dengan penggerak mula menggunakan belt.
b. Sambungkan test probe dari terminal positif amperemeter ke terminal B
alternator
c. Sambungkan negatif probe ampere meter ke resistor
d. Sambungkan test probe dari terminal positif voltmeter ke terminal B
alternator
e. Sambungkan negatif probe voltmeter ke masa.
f. Mengamati gejala dari pengukuran indikasi.
g. Catat setiap gejala yang muncul pada alat ukur tadi, dengan mencatat arus
dan tegangannya.
h. Mencatat gejala yang muncul pada tiap alat ukur yang telah dipasang.
i. Menarik kesimpulan dari apa yang telah diperoleh dari hasil pengamatan
pada eksperimen.
KESIMPULAN
Pembahasan di atas dapat diambil suatu kesimpulan, antara lain:
1. Pengaplikasian turbin angin dua sudu dalam hal ini sebagai penggerak
mula alternator dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga
angin, meskipun output yang dihasilkan dipengaruhi oleh faktor
kecepatan angin.
2. Tegangan dan daya yang dihasilkan dari alternator mobil dari hasil
penelitian sampel awal sebesar 5,1 volt dan 0,34 ampere dengan
kecepatan 120 rpm, kemudian sampel terakhir didapat tegangan
sebesar 6,6 volt dan 0,44 ampere dengan kecepatan 210 rpm. Sehingga
semakin cepat putaran alternator maka semakin besar output yang
dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Hofman, Harm. 1987. Energi Angin (Alih Bahasa Harun ): Binacipta
Suharsimi, Arikunto. 1993. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan
Praktek. Jakarta : Rineka Cipta.
Kadir, Abdul. 1995. Energi Sumber Daya Inovasi, Tenaga Listrik, dan
Potensi Ekonomi. Jakarta : UI Press.
R.Wartena . 1987. Generator Angin (Alih Bahasa Harun dan Ir. Sobandi
Sachri ): Binacipta
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. 2003. Departemen pendidikan
Nasional. Jakarta
Soeparno, & Soepatah, Bambang. 1979. Mesin Listrik 2. Departeman
pendidikan dan kebudayaan. Direktorat Pendidikan Menengah
Kejuruan. Jakarta
Rijono, Yon 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik (Edisi Revisi).
Yogyakarta: Andi Offset.
Basri, Sarjoni & Syah, Djalinus. 2001. Kamus Teknik Inggris-Indonesia.
Jakarta: Rineka Cipta.
Dagun, Save M. 1997. Kamus Besar Ilmu Pengetahuan. Lembaga
Pengkajian Kebudayaan Nusantara. Jakarta.
-. 1994. Fundamental of Electricity Step 2. PT. TOYOTA
Sumanto. 1992. Mesin-mesin Sinkron. Yogyakarta: Andi Offset.
Abdul Kadir. 1999. Mesin Sinkron. Jakarta: Djambatan.
Okta, Nanang. 2006. Menabur Angin, Menuai Energi. Yayasan Pijar
Cendikiawan. Bandar lampung. Download pada tanggal 10
februari 2007
http://www.sendaljepit.wordpress.com/
Indartono, Yuli S. 2005. Krisis Energi di Indonesia. Graduate School of
Science and Technology, Kobe University, Japan. Download
pada tanggal 10 februari 2007
http://www.io.ppi-jepang.org/article.php?edition=5
Wikipedia Indonesia, ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia.
Download pada tanggal 12 februari 2007
http://www.id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin
http://www.id.wikipedia.org/wiki/Tenaga_angin
Yuni. 2002. Minyak Mahal, Ada Angin Cuma – Cuma. Download pada
tanggal 12 februari 2007
http://www.kompas.com/kompas-cetak/0201/19/Indonesia/index.htm
Safarudin, Mochamad. 2003. Turbin Angin sebagai Alternatif
Pembangkit Listrik. Peneliti Sekolah Tinggi Teknologi Mandala,
Bandung. Download pada tanggal 15 februari 2007
http://www.kompas.com/inspirasi/index.htm
Nama : Hery Alamsyah
NIM : 5301402005
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
diringkas oleh :
Nama : Utami Sri Rahayu S
PENDAHULUAN
Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan masyarakat
karena hampir semua aktivitas manusia selalu membutuhkan energi.
Misalnya untuk penerangan, proses industri atau untuk menggerakkan
peralatan rumah tangga diperlukan energi listrik, untuk menggerakkan
kendaraan baik roda dua maupun empat diperlukan bensin, serta masih
banyak peralatan di sekitar kehidupan manusia yang memerlukan energi.
Sebagian besar energi yang digunakan di Indonesia berasal dari energi
fosil yang berbentuk minyak bumi dan gas bumi. Ketergantungan terhadap
bahan bakar fosil setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni:
1. Menipisnya cadangan minyak bumi.
2. Kenaikan / ketidakstabilan harga akibat laju permintaan yang
lebih besar dari produksi minyak.
3. Polusi gas rumah kaca (terutama CO2) akibat pembakaran bahan
bakar fosil.
Kadar CO2 saat ini disebut sebagai yang tertinggi selama 125 tahun
belakangan, efek buruk CO2 terhadap pemanasan global telah disepakati
hampir oleh semua kalangan. Hal ini menimbulkan ancaman serius bagi
kehidupan makhluk hidup di muka bumi. Oleh karena itu, pengembangan
dan implementasi bahan bakar terbarukan yang ramah lingkungan perlu
mendapatkan perhatian serius dari berbagai negara.
Pemanfaatan energi angin sebenarnya bukan barang baru bagi umat
manusia. Semenjak 2000 tahun lalu teknologi pemanfaatan sumber daya
angin dan air sudah dikenal manusia dalam bentuk kincir angin (wind
mills). Selain ramah lingkungan, sumber energi ini juga selalu tersedia
setiap waktu dan memiliki masa depan bisnis yang menguntungkan
Pemanfaatan energi angin ini, dilakukan beberapa tahap, yaitu: 1)
Menentukan besaran sudu 2) Membuat prosedur penelitian 3) Mencari data Angin
daerah Gunung Pati 4) Mengaplikasikan alat 5) Mencatat hasi penelitian 6)
Evaluasi
Tujuan Penelitian
1. Mengetahui kemampuan turbin angin dua sudu untuk penggerak mula
alternator mobil
2. Mengetahui berapa daya dan tegangan yang dihasilkan dari alternator
Manfaat Penelitian
1. Bagi Mahasiswa elektro, dapat memahami mengenai kegunaan turbin
angin sebagai pembangkit tenaga listrik.
2. Bagi Dosen, dapat dijadikan sebagai media untuk penelitian dengan
skala yang lebih besar lagi.
3. Bagi Pemerintah, dapat dijadikan sebagai masukan referensi untuk
Jenis Turbin Angin
Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi dua
jenis turbin angin Propeller dan turbin angin Darrieus.
a. Turbin angin Propeller adalah jenis turbin angin dengan poros
horizontal seperti baling – baling pesawat terbang pada umumnya.
Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang
paling tinggi kecepatannya.
b. Turbin angin Darrieus merupakan suatu sistem konversi energi
angin yang digolongkan dalam jenis turbin angin berporos tegak.
Sudu
Sudu merupakan bagian dari sebuah kincir angin berupa pelat
yang rata. Bila sejumlah udara dengan kecepatan v bergerak melalui
bidang seluas A (luas sudu)
Gearbox
Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada
kincir menjadi putaran tinggi
Brake System
Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah
gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang
besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja
aman dalam pengoperasiannya.
Generator
Generator AC dan generator DC memiliki perbedaan
prinsip. Untuk generator DC kumparan jangkar ada pada bagian
rotor dan terletak di antara kutub-kutub magnit yang tetap di
tempat, diputar oleh tenaga mekanik. Pada generator AC,
konstruksinya sebaliknya yaitu, kumparan jangkar disebut juga
kumparan stator karena berbeda pada tempat yang tetap, sedangkan
kumparan rotor bersama-sama dengan kutub magnet diputar oleh
tenaga mekanik.
Penyimpan energi
Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak
sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik
pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan
energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban
penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika
kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan
permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu
kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika
terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau
saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan
energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan
energi.
Angin
Pengertian angin adalah gerakan udara dari daerah yang bertekanan
tinggi ke daerah yang bertekanan rendah. (Kamus Besar Bahasa
Indonesia)
Alternador
Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik dan mesin
menjadi energi listrik. Energi mekanik dan mesin diterima melalui
sebuah pulley yang memutarkan rotor dan membangkitkan arus bolakbalik
pada stator.
Desain penelitian yang digunakan adalah one shot case study yaitu pola
eksperimen yang dilakukan tanpa adanya kelompok pembanding atau tes
awal. Desain tersebut mempunyai pola XO, dimana X adalah perlakukan dan
O adalah tes akhir.
Perlakuan (X) Tes Akhir (O)
Kecepatan putaran alternator
Tegangan output alternator
Sampel penelitian adalah alternator mobil jenis konvensional tipe dua
titik kontak dengan tegangan output 12 volt.
Bahan dan Alat
Berikut daftar bahan dan alat yang digunakan dalam menunjang kegiatan
penelitian:
a. Bahan
a. Kabel NYA 1,5 mm2
b. Jumper 12 buah
b. Alat
a. Alternator mobil kendaraan jenis kijang
Merk = Nippo Denso
Jenis Konvensional tanpa IC
Output =12 Volt
b. Anemometer dengan 3 mangkok
Kecepatan max 40 mil/jam
c. Baterai / Accu 12 volt
d. Multimeter
Merk = Sanwa (DMM)
Tipe = CD 720E
e. Ampere meter
Merk = Sanwa (DMM)
Tipe = CD 720E
f. Tacho meter
Merk = Lutron
Tipe = DT-2236
Langkah Penelitian
a. Pasangkan alternator mobil dengan penggerak mula menggunakan belt.
b. Sambungkan test probe dari terminal positif amperemeter ke terminal B
alternator
c. Sambungkan negatif probe ampere meter ke resistor
d. Sambungkan test probe dari terminal positif voltmeter ke terminal B
alternator
e. Sambungkan negatif probe voltmeter ke masa.
f. Mengamati gejala dari pengukuran indikasi.
g. Catat setiap gejala yang muncul pada alat ukur tadi, dengan mencatat arus
dan tegangannya.
h. Mencatat gejala yang muncul pada tiap alat ukur yang telah dipasang.
i. Menarik kesimpulan dari apa yang telah diperoleh dari hasil pengamatan
pada eksperimen.
KESIMPULAN
Pembahasan di atas dapat diambil suatu kesimpulan, antara lain:
1. Pengaplikasian turbin angin dua sudu dalam hal ini sebagai penggerak
mula alternator dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga
angin, meskipun output yang dihasilkan dipengaruhi oleh faktor
kecepatan angin.
2. Tegangan dan daya yang dihasilkan dari alternator mobil dari hasil
penelitian sampel awal sebesar 5,1 volt dan 0,34 ampere dengan
kecepatan 120 rpm, kemudian sampel terakhir didapat tegangan
sebesar 6,6 volt dan 0,44 ampere dengan kecepatan 210 rpm. Sehingga
semakin cepat putaran alternator maka semakin besar output yang
dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Hofman, Harm. 1987. Energi Angin (Alih Bahasa Harun ): Binacipta
Suharsimi, Arikunto. 1993. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan
Praktek. Jakarta : Rineka Cipta.
Kadir, Abdul. 1995. Energi Sumber Daya Inovasi, Tenaga Listrik, dan
Potensi Ekonomi. Jakarta : UI Press.
R.Wartena . 1987. Generator Angin (Alih Bahasa Harun dan Ir. Sobandi
Sachri ): Binacipta
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. 2003. Departemen pendidikan
Nasional. Jakarta
Soeparno, & Soepatah, Bambang. 1979. Mesin Listrik 2. Departeman
pendidikan dan kebudayaan. Direktorat Pendidikan Menengah
Kejuruan. Jakarta
Rijono, Yon 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik (Edisi Revisi).
Yogyakarta: Andi Offset.
Basri, Sarjoni & Syah, Djalinus. 2001. Kamus Teknik Inggris-Indonesia.
Jakarta: Rineka Cipta.
Dagun, Save M. 1997. Kamus Besar Ilmu Pengetahuan. Lembaga
Pengkajian Kebudayaan Nusantara. Jakarta.
-. 1994. Fundamental of Electricity Step 2. PT. TOYOTA
Sumanto. 1992. Mesin-mesin Sinkron. Yogyakarta: Andi Offset.
Abdul Kadir. 1999. Mesin Sinkron. Jakarta: Djambatan.
Okta, Nanang. 2006. Menabur Angin, Menuai Energi. Yayasan Pijar
Cendikiawan. Bandar lampung. Download pada tanggal 10
februari 2007
http://www.sendaljepit.wordpress.com/
Indartono, Yuli S. 2005. Krisis Energi di Indonesia. Graduate School of
Science and Technology, Kobe University, Japan. Download
pada tanggal 10 februari 2007
http://www.io.ppi-jepang.org/article.php?edition=5
Wikipedia Indonesia, ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia.
Download pada tanggal 12 februari 2007
http://www.id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin
http://www.id.wikipedia.org/wiki/Tenaga_angin
Yuni. 2002. Minyak Mahal, Ada Angin Cuma – Cuma. Download pada
tanggal 12 februari 2007
http://www.kompas.com/kompas-cetak/0201/19/Indonesia/index.htm
Safarudin, Mochamad. 2003. Turbin Angin sebagai Alternatif
Pembangkit Listrik. Peneliti Sekolah Tinggi Teknologi Mandala,
Bandung. Download pada tanggal 15 februari 2007
http://www.kompas.com/inspirasi/index.htm
Robot Pendeteksi Asap Berbasis Mikrokontroler AT89S52
1.Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler AT89S52 adalah mikrokontroler keluaran ATMEL dengan 8K byte Flash PEROM (Programable and Erasable Red Only Memory). Mikrokontroler AT89S52 merupakan salah satu dari keluarga mikrokontroler MCS 51 yang termurah dan paling banyak digunakan saat ini, itu dikarenakan mikrokontroler jenis ini memiliki fasilitas onchip memory. Mikrokontroler AT89S52 merupakan mikrokontroler dengan teknologi nonvolatile memory, yang berarti isi dari memory tersebut dapat ditulis atau diisi dan dihapus berulang-ulang.
2.SENSOR
Sensor adalah bagian dari piranti ukur, sistam kemudi atau pengaturan, yang langsung menanggapi adanya penyimpangan dari acuan dan mengolah simpangannya menjadi isarat.
a).Sensor Infra Merah
Led infra merah merupakan piranti semikonduktor khusus yang dirancang untuk memancarkan cahaya apabila arus melaluinya. Apabila diberi bias maju, energi elektron yang mengalir melewati tahanan sambungan diubah menjadi energi cahaya.
Cahaya infra merah walaupun mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang ,tetapi tidak dapat menembus bahan-bahan yang melewatkan cahaya tampak.
Pada saat sensor infra merah mengenai garis atau jalur hitam maka photodioda tidak mendapat cahaya dari infra merah maka robot akan berjalan. Dan disaat sinar infra merah tidak mengenai garis atau jalur yang berwarna hitam maka photo dioda mendapat cahaya dari infra merah maka robot akan berhenti.Berikut simbol infra merah dan photodioda:
b).Sensor Fotolistrik
Fotolistrik adalah perangkat atau komponen yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya yang diterimanya. Sensor fotolistrik ini dapat dijadikan saklar elektronik,yang artinya memiliki fungsi kerja dalam keadaan ON-OFF, yaitu ketika ada tidaknya penghalang yang melewatinya sehingga mempengaruhi intensitas cahaya yang diterimanya.
Salah satu jenis dari sensor fotolistrik adalah optocoupler. Optocoupler merupakan salah satu komponen yang memanfaatkan sinar atau cahaya yang diterimanya sebagai pemicu ON-OFF-nya. Optocoupler terdiri dari led infra merah sebagai pemberi cahaya dan foto transistor sebagai penerima cahaya.Berikut simbol optocoupler:
3. MOTOR DC
Motor DC adalah mesin listrik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Prinsip dasar dari motor DC adalah kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet (uta-selatan), maka kawat itu akan bekerja sesuai dengan gaya yang diberikan kepadanya.
Pada motor DC, kumparan meadan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi energi listrik menjadi energi gerak (mekanik) berlangsung melalui medan magnet. Energi listrik yang akan diubah dari suatu sistem sementara akan disimpan dalam medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi mekanik (gerak). Motor DC terdiri dari :
a). Bagian tetap (stator)
Stator ini menghasilkan medan magnet ,baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektromagnetik) atau magnet permanen. Bagian stator terdiri dari bodi magnet yang melekat padanya. Untuk motor kecil, magnet tersebut adalah magnet permanen, sedangkan untuk motor besar menggunakan elektromagnetik.
b). Bagian berputar (rotor)
Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir. Suatu kumparan motor akan berfungsi apabila mempunyai:
Arah putaran kawat yang menentukan arah putaran motor dapat ditentukan dengan menggunakan kaedah tangan kiri, yang berbunyi :”apabila tangan kiri terbuka diletakkan diantara kutub utara dan selatan magnet, sehingga garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus di dalam kawat mengalir searah dengan arah keempat jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari.
Untuk membalik arah putaran motor DC dapat dilakukan dengan membalik arah arus jangkar. Misalkan mula-mula arah putaran ke kanan, untuk mengubah arah putaran ke kiri dilakukan dengan membalik arah arus jangkar, atau pada prinsipnya sama dengan membalik polaritas motor DC.
Berdasarkan prinsip kerja motor DC, maka naik/turun jangkar yang bekerja pada motor DC,tergantung pada naik/turun arus yang terdapat pada jangkar.
Pada motor DC rotornya terdiri dari kumparan dan komulator yang banyak untuk untuk menghasilkan torsi yang terus menerus. Rotor terdiri dari jangkar yang intinya terbuat dari lempengan- lempengan yang ditakik. Susunan lempengan membentuk celah. Celah tersebut dimasuki konduktor kumparan jangkar. Ujung tiap-tiap kumparan dihubungkan pada satu segmen komutator. Tiap segmen merupakan pertemuan dua ujung kumparan yang terhubung.
Kumparan penguat dihubungkan seri, jangkar merupakan bagian bergerak yang terbuat dari besi berlaminasi untuk mengurangi rugi arus Eddy. Kumparan jangkar diletakkan pada slot besi disebelah luar permukaan jangkar. Pada jangkar terdapat komulator yang berbentuk silinder masing-masing diisolasi. Sisi kumparan dihubungkan dengan segmen komulator pada beberapa bagian, tergantung dari tipe lilitan yang diperlukan.
4. DRIVER MOTOR DC
Driver motor DC menggunakan IC L293D. Sebuah IC L293D mempunyai empat buah push-pull.setiap dua buah push-pulldapat digunakan sebagai sebuah untai H-bridge dan dapat diaktifkan dengan sebuah sinyal enable. IC L293D mampu beroperasi pada tegangan 4,5 sampai 36 volt. Besarnya arus yang dapat ditarik adalah 600mA pada kondisi normal serta 1,2 A pada arus puncak (sesaat). IC ini khusus digunakan pada motor sebagai pengganti relay, namun dengan syarat pin enable 1 dan 2 dalam kondisi high (1). Dapat digunakan pada arah bidirectional (dua arah), terdiri dari 16 pin. Apabila salah satu input berlogika 1 (high),maka outputnya berlogika 1 (high)
5. SPESIFIKASI ROBOT
Robot ini mempunyai untuk peletakkan komponen, catu daya, motor roda, kipas dan buzzer. Robot ini berbentuk lingkaran dengan diameter 25 cm, tinggi robot 25 cm.
Sistem kerja robot ini adalah mendeteksi keberadaan asap hasil pembakaran yang bekerja pada line tracking. Robot ini menggunakan dua jenis sensor, yang pertama adalah sensor asap menggunakan optocoupler untuk mendeteksi keberadaan asap,dan yang kedua adalah sensor infra merah digunakan untuk mendeteksi jalur yang akan dilaluinya (sensor jalur).
Sistem robot ini menggunakan mator DC sebagai penggerak atau actuator. Pada robot ini terdapat dua pasang motor DC. Adapun fungsi masing-masing motor adalah sebagai berikut :
B. PENUTUP
Dari uraian di atas kita dapat simpulkan bahwa robot ini akan bekerja setelah ada asap yang ditimbulkan dari pembakaran yang mengenai sensor asap atau optocoupler. Karena asap tersebut dapat menghalangi sinar (cahaya) dari infra merah yang akan menuju ke foto transistor.
Setelah itu robot akan mendeteksi keberadaan asap kemudian robot tersebut akan berjalan menuju tempat timbulnya asap.
Setelah sampai di tempat timbilnya asap, maka leher kipas akan berputar ke kanan dan kiri kemudian blower akan berputar untuk memadamkam api dan mengurangi asap yang ada disekitar robot itu.
Mikrokontroler AT89S52 adalah mikrokontroler keluaran ATMEL dengan 8K byte Flash PEROM (Programable and Erasable Red Only Memory). Mikrokontroler AT89S52 merupakan salah satu dari keluarga mikrokontroler MCS 51 yang termurah dan paling banyak digunakan saat ini, itu dikarenakan mikrokontroler jenis ini memiliki fasilitas onchip memory. Mikrokontroler AT89S52 merupakan mikrokontroler dengan teknologi nonvolatile memory, yang berarti isi dari memory tersebut dapat ditulis atau diisi dan dihapus berulang-ulang.
2.SENSOR
Sensor adalah bagian dari piranti ukur, sistam kemudi atau pengaturan, yang langsung menanggapi adanya penyimpangan dari acuan dan mengolah simpangannya menjadi isarat.
a).Sensor Infra Merah
Led infra merah merupakan piranti semikonduktor khusus yang dirancang untuk memancarkan cahaya apabila arus melaluinya. Apabila diberi bias maju, energi elektron yang mengalir melewati tahanan sambungan diubah menjadi energi cahaya.
Cahaya infra merah walaupun mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang ,tetapi tidak dapat menembus bahan-bahan yang melewatkan cahaya tampak.
Pada saat sensor infra merah mengenai garis atau jalur hitam maka photodioda tidak mendapat cahaya dari infra merah maka robot akan berjalan. Dan disaat sinar infra merah tidak mengenai garis atau jalur yang berwarna hitam maka photo dioda mendapat cahaya dari infra merah maka robot akan berhenti.Berikut simbol infra merah dan photodioda:
b).Sensor Fotolistrik
Fotolistrik adalah perangkat atau komponen yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya yang diterimanya. Sensor fotolistrik ini dapat dijadikan saklar elektronik,yang artinya memiliki fungsi kerja dalam keadaan ON-OFF, yaitu ketika ada tidaknya penghalang yang melewatinya sehingga mempengaruhi intensitas cahaya yang diterimanya.
Salah satu jenis dari sensor fotolistrik adalah optocoupler. Optocoupler merupakan salah satu komponen yang memanfaatkan sinar atau cahaya yang diterimanya sebagai pemicu ON-OFF-nya. Optocoupler terdiri dari led infra merah sebagai pemberi cahaya dan foto transistor sebagai penerima cahaya.Berikut simbol optocoupler:
3. MOTOR DC
Motor DC adalah mesin listrik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Prinsip dasar dari motor DC adalah kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnet (uta-selatan), maka kawat itu akan bekerja sesuai dengan gaya yang diberikan kepadanya.
Pada motor DC, kumparan meadan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi energi listrik menjadi energi gerak (mekanik) berlangsung melalui medan magnet. Energi listrik yang akan diubah dari suatu sistem sementara akan disimpan dalam medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi mekanik (gerak). Motor DC terdiri dari :
a). Bagian tetap (stator)
Stator ini menghasilkan medan magnet ,baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektromagnetik) atau magnet permanen. Bagian stator terdiri dari bodi magnet yang melekat padanya. Untuk motor kecil, magnet tersebut adalah magnet permanen, sedangkan untuk motor besar menggunakan elektromagnetik.
b). Bagian berputar (rotor)
Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir. Suatu kumparan motor akan berfungsi apabila mempunyai:
Arah putaran kawat yang menentukan arah putaran motor dapat ditentukan dengan menggunakan kaedah tangan kiri, yang berbunyi :”apabila tangan kiri terbuka diletakkan diantara kutub utara dan selatan magnet, sehingga garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus di dalam kawat mengalir searah dengan arah keempat jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari.
Untuk membalik arah putaran motor DC dapat dilakukan dengan membalik arah arus jangkar. Misalkan mula-mula arah putaran ke kanan, untuk mengubah arah putaran ke kiri dilakukan dengan membalik arah arus jangkar, atau pada prinsipnya sama dengan membalik polaritas motor DC.
Berdasarkan prinsip kerja motor DC, maka naik/turun jangkar yang bekerja pada motor DC,tergantung pada naik/turun arus yang terdapat pada jangkar.
Pada motor DC rotornya terdiri dari kumparan dan komulator yang banyak untuk untuk menghasilkan torsi yang terus menerus. Rotor terdiri dari jangkar yang intinya terbuat dari lempengan- lempengan yang ditakik. Susunan lempengan membentuk celah. Celah tersebut dimasuki konduktor kumparan jangkar. Ujung tiap-tiap kumparan dihubungkan pada satu segmen komutator. Tiap segmen merupakan pertemuan dua ujung kumparan yang terhubung.
Kumparan penguat dihubungkan seri, jangkar merupakan bagian bergerak yang terbuat dari besi berlaminasi untuk mengurangi rugi arus Eddy. Kumparan jangkar diletakkan pada slot besi disebelah luar permukaan jangkar. Pada jangkar terdapat komulator yang berbentuk silinder masing-masing diisolasi. Sisi kumparan dihubungkan dengan segmen komulator pada beberapa bagian, tergantung dari tipe lilitan yang diperlukan.
4. DRIVER MOTOR DC
Driver motor DC menggunakan IC L293D. Sebuah IC L293D mempunyai empat buah push-pull.setiap dua buah push-pulldapat digunakan sebagai sebuah untai H-bridge dan dapat diaktifkan dengan sebuah sinyal enable. IC L293D mampu beroperasi pada tegangan 4,5 sampai 36 volt. Besarnya arus yang dapat ditarik adalah 600mA pada kondisi normal serta 1,2 A pada arus puncak (sesaat). IC ini khusus digunakan pada motor sebagai pengganti relay, namun dengan syarat pin enable 1 dan 2 dalam kondisi high (1). Dapat digunakan pada arah bidirectional (dua arah), terdiri dari 16 pin. Apabila salah satu input berlogika 1 (high),maka outputnya berlogika 1 (high)
5. SPESIFIKASI ROBOT
Robot ini mempunyai untuk peletakkan komponen, catu daya, motor roda, kipas dan buzzer. Robot ini berbentuk lingkaran dengan diameter 25 cm, tinggi robot 25 cm.
Sistem kerja robot ini adalah mendeteksi keberadaan asap hasil pembakaran yang bekerja pada line tracking. Robot ini menggunakan dua jenis sensor, yang pertama adalah sensor asap menggunakan optocoupler untuk mendeteksi keberadaan asap,dan yang kedua adalah sensor infra merah digunakan untuk mendeteksi jalur yang akan dilaluinya (sensor jalur).
Sistem robot ini menggunakan mator DC sebagai penggerak atau actuator. Pada robot ini terdapat dua pasang motor DC. Adapun fungsi masing-masing motor adalah sebagai berikut :
B. PENUTUP
Dari uraian di atas kita dapat simpulkan bahwa robot ini akan bekerja setelah ada asap yang ditimbulkan dari pembakaran yang mengenai sensor asap atau optocoupler. Karena asap tersebut dapat menghalangi sinar (cahaya) dari infra merah yang akan menuju ke foto transistor.
Setelah itu robot akan mendeteksi keberadaan asap kemudian robot tersebut akan berjalan menuju tempat timbulnya asap.
Setelah sampai di tempat timbilnya asap, maka leher kipas akan berputar ke kanan dan kiri kemudian blower akan berputar untuk memadamkam api dan mengurangi asap yang ada disekitar robot itu.
Evaluasi Kinerja Algoritma Penjadwalan Weighted Round Robin Pada Wimax
Salah satu algoritma penjadwalan yang diterapkan pada jaringan WiMAX yaitu Weighted Round Robin (WRR). Algoritma WRR sesungguhnya diusulkan untuk digunakan pada jaringan Asyncronous Transfer Mode (ATM). Akan tetapi, algoritma ini juga dapat diimplementasikan untuk jaringan lain seperti jaringan nirkabel WiMAX. Oleh karena itu, perlu dilakukan suatu evaluasi atau penilaian terhadap kinerja algoritma WRR pada jaringan WiMAX.
Arsitektur Jaringan WiMAX
Secara umum sistem WiMAX tidak berbeda jauh dengan sistem Wireless Local Area Network (WLAN). Bila pada WLAN terdiri dari Access Point (AP) yang tersambung ke jaringan kemudian pelanggan disambungkan dengan client (device WLAN) dengan menggunakan WLAN card. Maka sistem WiMAX secara umum terdiri dari Base Station (BS), Subsriber Station (SS) dan server di belakang BS seperti Network Management System (NMS) serta koneksi ke jaringan.
Secara umum konfigurasi WiMAX dibagi menjadi 3 bagian yaitu SS, BS dan transport site (bagian back end). Untuk SS terletak di lingkungan pelanggan (bisa fixed atau mobile) sedangkan BS biasanya satu lokasi dengan jaringan operator (jaringan IP/internet atau jaringan TDM/PSTN). Transport site berfungsi untuk melakukan manajemen jaringan WiMAX.
Quality of Service (QoS) WiMAX
Medium Access Control (MAC) pada WiMAX dapat menjalankan QoS dengan berbagai kebutuhan bandwidth dan aplikasi. Sebagai contoh aplikasi voice dan video memerlukan waktu tunda (latency) yang rendah tetapi masih bisa mentolelir beberapa error. Aspek lain yang tersedia pada QoS yang terdapat di WiMAX adalah kemampuan mengatur kecepatan data (data rate manageability) dimana ditentukan oleh analisis link antara BS dan SS. Kuat sinyal antara BS dan SS akan menentukan kecepatan data yang mampu dikirim ke sisi pelanggan. Besar kecilnya kecepatan data tersebut didasarkan pada jenis modulasi yang tersedia (apakah 64 QAM, 16 QAM, QPSK atau BPSK). Biasanya semakin jauh pelanggan (SS) dari BS, maka kecepatan datanya akan semakin kecil. Modulasi 64 QAM merupakan modulasi terbaik untuk mendukung kecepatan data yang paling besar. Standar IEEE 802.16 mendukung lima jenis (kelas) aliran layanan menurut kebutuhan QoS,
yaitu:
1. Unsolicited Grant Service (UGS). UGS mendukung aliran data real time yang terdiri dari paket – paket data yang berukuran tetap pada interval yang periodik. Contohnya untuk aplikasi VoIP, T1/E1 atau ATM CBR.
2. Real Time Polling Service (rtPS). rtPS mendukung aliran data real time yang terdiri dari paket – paket data yang berukuran tidak tetap atau berubah – ubah pada interval yang periodik, misalnya MPEG video. SS pada jenis layanan ini harus melakukan persaingan atau kompetisi untuk mendapatkan alokasi slot pada periode uplink.
3. Non – Real Time Polling Service (nrtPS). nrtPS mendukung aliran data yang mempunyai toleransi terhadap aktu tunda (tundaan) terdiri dari paket – paket data yang berukuran tidak tetap dimana dibutuhkan laju data minimum, misalnya aplikasi File Transfer Protokol (FTP). Extended Real Time Polling Service (ertPS) adalah mekanisme penjadwalan yang dibangun untuk mengefisiensikan penggunaan bandwidth pada layanan UGS dan rtPS.
4. Best Effort (BE). BE mendukung layanan yang tidak mempunyai kebutuhan penting terhadap laju data dan waktu tunda. Contohnya aplikasi internet (web browsing), telnet dan email.
Algoritma Penjadwalan Weighted Round Robin (WRR)
Algoritma penjadwalan WRR merupakan pengembangan dari algoritma Round Robin (RR) yang sebenarnya diusulkan untuk jaringan ATM yang mempunyai ukuran paket tetap. WRR adalah sebuah algoritma penjadwalan yang dapat diterapkan pada berbagai bidang, untuk pemakaian sumber daya secara bersama-sama pada sebuah komputer atau jaringan. Algoritma ini dieksekusi atau dijalankan pada permulaan dari setiap frame pada Base Station (BS). Pada permulaan frame, algoritma WRR menentukan alokasi bandwidth diantara SS berdasarkan pada bobotnya (weight). Bagian yang kritis dari skema WRR adalah menentukan bobot untuk setiap SS. Bobot tersebut ditentukan untuk menggambarkan prioritas relatif dan kebutuhan QoS dari SS. Selama minimum reserved traffick rate (MRTR) merupakan salah satu parameter yang ditetapkan oleh SS untuk menggambarkan kebutuhan QoSnya.
Program Simulasi Jaringan WiMAX
Program simulasi jaringan WiMAX terbagi menjadi beberapa tahapan utama yaitu pengaturan parameter untuk simulasi, inisialisasi, pengaturan parameter node, pembuatan node, pembuatan aliran trafik data yang terdiri dari uplink dan downlink, dan akhir program. Keseluruhan proses tahapan utama pembuatan simulasi jaringan WiMAX dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Kesimpulan
Berdasarkan proses yang telah dilakukan , mulai dari perancangan sampai pengujian dan analisis, dapat disimpulkan beberapa hal, antara lain :
1. Jenis layanan rtPS memiliki nilai throughput paling besar diantara jenis layanan lainnya pada setiap skenario jaringan, nilai throughput terbesar dari jenis layanan rtPS yaitu 1040,832 Kbps. Sedangkan jenis layanan BE mempunyai nilai throughput yang paling kecil, nilai throughput terkecil dari jenis layanan BE yaitu 4,648 Kbps.
2. Dari besar nilai throughput yang diperoleh menunjukkan bahwa algoritma penjadwalan WRR mempunyai kinerja yang baik untuk jenis layanan yang mempunyai nilai MRTR dan prioritas antrian yang tinggi.
3. Algoritma penjadwalan WRR kurang adil terhadap jenis layanan yang mempunyai MRTR dan prioritas antrian yang kecil, seperti jenis layanan BE.
4. Paket hilang pada simulasi jaringan WiMAX ini terjadi pada permulaan dari simulasi dengan nilai paket hilang yang sangat besar. Hal tersebut terjadi karena, pada permulaan simulasi BS dan SS sibuk melakukan proses ranging untuk memasuki jaringan.
5. Secara umum paket hilang yang terjadi pada setiap jenis layanan dari simulasi ini tidak terpengaruh oleh banyaknya jumlah SS.
6. Dari hasil pengujian, Algoritma WRR menunjukkan kinerja yang baik dalam menekan terjadinya paket hilang.
7. Besarnya nilai rata-rata waktu tunda dari setiap jenis layanan dipengaruhi oleh banyaknya jumlah SS yang menggunakan jenis layanan tersebut.
8. Nilai rata-rata waktu tunda terkecil terjadi pada jenis layanan UGS sebesar 0,167 mikro detik.
Sedangkan nilai rata-rata waktu tunda terbesar terjadi pada jenis layanan ertPS yaitu sebesar 0,752 mikro detik.
Sumber dari : jun08_t02_wimax_sukiswo
Diposting oleh : Miftah Farid (41407010024), Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
Arsitektur Jaringan WiMAX
Secara umum sistem WiMAX tidak berbeda jauh dengan sistem Wireless Local Area Network (WLAN). Bila pada WLAN terdiri dari Access Point (AP) yang tersambung ke jaringan kemudian pelanggan disambungkan dengan client (device WLAN) dengan menggunakan WLAN card. Maka sistem WiMAX secara umum terdiri dari Base Station (BS), Subsriber Station (SS) dan server di belakang BS seperti Network Management System (NMS) serta koneksi ke jaringan.
Secara umum konfigurasi WiMAX dibagi menjadi 3 bagian yaitu SS, BS dan transport site (bagian back end). Untuk SS terletak di lingkungan pelanggan (bisa fixed atau mobile) sedangkan BS biasanya satu lokasi dengan jaringan operator (jaringan IP/internet atau jaringan TDM/PSTN). Transport site berfungsi untuk melakukan manajemen jaringan WiMAX.
Quality of Service (QoS) WiMAX
Medium Access Control (MAC) pada WiMAX dapat menjalankan QoS dengan berbagai kebutuhan bandwidth dan aplikasi. Sebagai contoh aplikasi voice dan video memerlukan waktu tunda (latency) yang rendah tetapi masih bisa mentolelir beberapa error. Aspek lain yang tersedia pada QoS yang terdapat di WiMAX adalah kemampuan mengatur kecepatan data (data rate manageability) dimana ditentukan oleh analisis link antara BS dan SS. Kuat sinyal antara BS dan SS akan menentukan kecepatan data yang mampu dikirim ke sisi pelanggan. Besar kecilnya kecepatan data tersebut didasarkan pada jenis modulasi yang tersedia (apakah 64 QAM, 16 QAM, QPSK atau BPSK). Biasanya semakin jauh pelanggan (SS) dari BS, maka kecepatan datanya akan semakin kecil. Modulasi 64 QAM merupakan modulasi terbaik untuk mendukung kecepatan data yang paling besar. Standar IEEE 802.16 mendukung lima jenis (kelas) aliran layanan menurut kebutuhan QoS,
yaitu:
1. Unsolicited Grant Service (UGS). UGS mendukung aliran data real time yang terdiri dari paket – paket data yang berukuran tetap pada interval yang periodik. Contohnya untuk aplikasi VoIP, T1/E1 atau ATM CBR.
2. Real Time Polling Service (rtPS). rtPS mendukung aliran data real time yang terdiri dari paket – paket data yang berukuran tidak tetap atau berubah – ubah pada interval yang periodik, misalnya MPEG video. SS pada jenis layanan ini harus melakukan persaingan atau kompetisi untuk mendapatkan alokasi slot pada periode uplink.
3. Non – Real Time Polling Service (nrtPS). nrtPS mendukung aliran data yang mempunyai toleransi terhadap aktu tunda (tundaan) terdiri dari paket – paket data yang berukuran tidak tetap dimana dibutuhkan laju data minimum, misalnya aplikasi File Transfer Protokol (FTP). Extended Real Time Polling Service (ertPS) adalah mekanisme penjadwalan yang dibangun untuk mengefisiensikan penggunaan bandwidth pada layanan UGS dan rtPS.
4. Best Effort (BE). BE mendukung layanan yang tidak mempunyai kebutuhan penting terhadap laju data dan waktu tunda. Contohnya aplikasi internet (web browsing), telnet dan email.
Algoritma Penjadwalan Weighted Round Robin (WRR)
Algoritma penjadwalan WRR merupakan pengembangan dari algoritma Round Robin (RR) yang sebenarnya diusulkan untuk jaringan ATM yang mempunyai ukuran paket tetap. WRR adalah sebuah algoritma penjadwalan yang dapat diterapkan pada berbagai bidang, untuk pemakaian sumber daya secara bersama-sama pada sebuah komputer atau jaringan. Algoritma ini dieksekusi atau dijalankan pada permulaan dari setiap frame pada Base Station (BS). Pada permulaan frame, algoritma WRR menentukan alokasi bandwidth diantara SS berdasarkan pada bobotnya (weight). Bagian yang kritis dari skema WRR adalah menentukan bobot untuk setiap SS. Bobot tersebut ditentukan untuk menggambarkan prioritas relatif dan kebutuhan QoS dari SS. Selama minimum reserved traffick rate (MRTR) merupakan salah satu parameter yang ditetapkan oleh SS untuk menggambarkan kebutuhan QoSnya.
Program Simulasi Jaringan WiMAX
Program simulasi jaringan WiMAX terbagi menjadi beberapa tahapan utama yaitu pengaturan parameter untuk simulasi, inisialisasi, pengaturan parameter node, pembuatan node, pembuatan aliran trafik data yang terdiri dari uplink dan downlink, dan akhir program. Keseluruhan proses tahapan utama pembuatan simulasi jaringan WiMAX dapat dilihat pada gambar dibawah ini
Kesimpulan
Berdasarkan proses yang telah dilakukan , mulai dari perancangan sampai pengujian dan analisis, dapat disimpulkan beberapa hal, antara lain :
1. Jenis layanan rtPS memiliki nilai throughput paling besar diantara jenis layanan lainnya pada setiap skenario jaringan, nilai throughput terbesar dari jenis layanan rtPS yaitu 1040,832 Kbps. Sedangkan jenis layanan BE mempunyai nilai throughput yang paling kecil, nilai throughput terkecil dari jenis layanan BE yaitu 4,648 Kbps.
2. Dari besar nilai throughput yang diperoleh menunjukkan bahwa algoritma penjadwalan WRR mempunyai kinerja yang baik untuk jenis layanan yang mempunyai nilai MRTR dan prioritas antrian yang tinggi.
3. Algoritma penjadwalan WRR kurang adil terhadap jenis layanan yang mempunyai MRTR dan prioritas antrian yang kecil, seperti jenis layanan BE.
4. Paket hilang pada simulasi jaringan WiMAX ini terjadi pada permulaan dari simulasi dengan nilai paket hilang yang sangat besar. Hal tersebut terjadi karena, pada permulaan simulasi BS dan SS sibuk melakukan proses ranging untuk memasuki jaringan.
5. Secara umum paket hilang yang terjadi pada setiap jenis layanan dari simulasi ini tidak terpengaruh oleh banyaknya jumlah SS.
6. Dari hasil pengujian, Algoritma WRR menunjukkan kinerja yang baik dalam menekan terjadinya paket hilang.
7. Besarnya nilai rata-rata waktu tunda dari setiap jenis layanan dipengaruhi oleh banyaknya jumlah SS yang menggunakan jenis layanan tersebut.
8. Nilai rata-rata waktu tunda terkecil terjadi pada jenis layanan UGS sebesar 0,167 mikro detik.
Sedangkan nilai rata-rata waktu tunda terbesar terjadi pada jenis layanan ertPS yaitu sebesar 0,752 mikro detik.
Sumber dari : jun08_t02_wimax_sukiswo
Diposting oleh : Miftah Farid (41407010024), Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
WiMAX: (Wireless Microwave Access)
istilah WiMAX berasal dari singkatan wireless (disingkat Wi) Microwave Access (disingkat MAX). WiMAX menyerupai Wi-Fi dalam hal penggunaan teknologi modulasi yang sama. Perbedaan antara wiFi dengan WiMax adalah, WiFi hanya beroperasi pada kisaran meter, WiMAX bisa beroperasi pada kisaran kilometer. Selain itu, WiMAX dirancang dalam tataran teknologi carrier-grade. Hal ini membuat WiMAX memiliki kehandalan dan kualitas pelayanan yang lebih baik dibandingkan Wi-Fi. Dengan jangkauan jarak yang lebih jauh, dan kemampuan untuk melewati aneka penghalang seperti gedung atau pohon, WiMAX sesuai untuk diterapkan di daerah perkotaan yang memiliki gedung perkantoran dan pemukiman.
1. Karakteristik WiMAX
WiMAX merupakan standar IEEE 802.16 yang membawahi aneka standar
turunannya. Standar ini mengatur penggunaan perangkat nirkabel untuk keperluan
jaringan perkotaan (Metropolitan Area Network/MAN). Standar ini khususnya dirancang untuk memenuhi kebutuhan jaringan akan akses nirkabel berkecepatan tinggi atau BWA (broadband wireless access). Kehadiran teknologi ini diharapkan akan memungkinkan akses terhadap aneka aplikasi multimedia via koneksi nirkabel dengan jarak antar perangkat yang lebih jauh. Standar 802.16 (dan turunanannya) beroperasi pada pita frekuensi radio antara 2GHz sampai 11GHz. Standar ini memiliki transfer rate 75Mbit per detik dengan tingkat latency yang rendah, dan efisiensi penggunaan ruang spektrum frekuensi. Untuk mengamankan koneksi yang terjadi, standar ini juga telah mendukung feature enkripsi data, dengan pengaturan kesalahan bertipe Forward Error Correction (FEC). Jarak yang bisa dijangkau oleh standar ini dapat diperluas sampai sekitar 30 mil, atau sekitar 48 kilometer dengan tingkat throughput yang masih memadai untuk mentransfer data.
WiMax terbagi menjadi dua model pemanfaatan yang masing-masing diwakili
oleh dua standar IEEE yang berbeda. Model pemanfaatan pertama adalah pemanfaatan fixed-access, atau sambungan tetap yang menggunakan standar IEEE 802.16-2004 (sebagai hasil revisi atas standar IEEE 802.16a). Standar ini termasuk dalam golongan layanan "fixed wireless" karena menggunakan antena yang dipasang di lokasi pelanggan. Antena ini dapat dipasang di atap atau tiang tinggi persis seperti cakram parabola untuk TV. Teknologi dari standar inilah yang menjadi subsitusi dari teknologi-teknologi seperti modem kabel, segala macam digital subscriber line (xDSL), sirkuit transmit/exchange (Tx/Ex), dan sirkuit optical carrier (Oc-x). Sementara model pemanfaatan kedua, sering disebut pemanfaatan portable atau mobile yang menggunakan standar IEEE 802.16e. Standar ini khususnya diimplementasikan untuk komunikasi data pada aneka perangkat genggam, atau perangkat bergerak (mobile) seperti PDA atau notebook.
2. Keuntungan WiMAX
Dengan penerapan standar IEEE 802.16-2004, diharapkan akan didapat aneka
keuntungan, seperti tersedianya layanan jaringan secara lebih cepat (bahkan di daerah
yang sulit dijangkau oleh jaringan berbasis kabel), biaya instalasi yang lebih rendah, dan kemampuan untuk mengatasi batasan fisik yang terdapat dalam jaringan berbasis kabel. Keuntungan ini antara lain tersedianya layanan broadband on demand, layanan broadband di perumahan, layanan jaringan di daerah terpencil, serta dimungkinkannya penjelajahan (roaming) antar-MAN hotspot oleh pengguna. Dengan adanya broadband on demand, tempat-tempat yang tadinya belum
memiliki akses Internet berkecepatan tinggi (karena terbatasnya daerah cakupan modem kabel dan DSL), akan bisa mendapatkan layanan braodband tanpa menunggu lama.
3. WiMAX di masa depan
Standar 802.16e yang di pakai di WiMax bisa berperan sebagai penyedia layanan data yang akan berdampingan dengan layanan suara berbasis 3G. Standar ini bisa dipakai memperluas layanan yang sudah ada. Meskipun bisa menjadi pelengkap bagi jaringan 3G, WiMAX akan difokuskan untuk menyediakan komunikasi data secara nirkabel, dan bukan menyediakan komunikasi suara secara nirkabel. Lalu untuk potensi pasar sendiri, dikandung oleh WiMAX ini berkisar pada angka US$ 3 milyar - US$ 5 milyar pada tahun 2009. Maka dari itu para vendor perangkat telekomunikasi dan jaringan mulai berlomba untuk mengembangkan dan memasarkan aneka perangkat berbasis standar 802.16.
Dengan antusiasme vendor yang begitu tinggi, para analis memperkirakan
bahwa jaringan berbasis WiMAX boleh jadi akan tersedia secara komersial pada akhir
tahun 2007 atau paling lambat pada tahun 2008. Yang mungkin bisa dicatat dari
antusiasme itu adalah adanya kecenderungan dari para vendor layanan 3G (khususnya
vendor infrastruktur) yang menawarkan produk-produk berbasis 3G dan WiMAX.
Kecenderungan lain yang juga terlihat adalah para vendor mengambil pendekatan yang kompromistis dengan titik berat terhadap layanan berbasis 3G.
Sebelumnya, tidak lama saat WiMAX digulirkan, banyak kalangan menyatakan bahwa teknologi WiMAX akan menenggelamkan teknologi 3G. Namun kini, para vendor seperti Nokia menyatakan bahwa WiMAX akan menjadi pendamping sempurna bagi 3G, yang memungkinkan tersedianya layanan broadband dengan kandungan multimedia.
Di posting oleh : Miftah Farid (41407010024). Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
1. Karakteristik WiMAX
WiMAX merupakan standar IEEE 802.16 yang membawahi aneka standar
turunannya. Standar ini mengatur penggunaan perangkat nirkabel untuk keperluan
jaringan perkotaan (Metropolitan Area Network/MAN). Standar ini khususnya dirancang untuk memenuhi kebutuhan jaringan akan akses nirkabel berkecepatan tinggi atau BWA (broadband wireless access). Kehadiran teknologi ini diharapkan akan memungkinkan akses terhadap aneka aplikasi multimedia via koneksi nirkabel dengan jarak antar perangkat yang lebih jauh. Standar 802.16 (dan turunanannya) beroperasi pada pita frekuensi radio antara 2GHz sampai 11GHz. Standar ini memiliki transfer rate 75Mbit per detik dengan tingkat latency yang rendah, dan efisiensi penggunaan ruang spektrum frekuensi. Untuk mengamankan koneksi yang terjadi, standar ini juga telah mendukung feature enkripsi data, dengan pengaturan kesalahan bertipe Forward Error Correction (FEC). Jarak yang bisa dijangkau oleh standar ini dapat diperluas sampai sekitar 30 mil, atau sekitar 48 kilometer dengan tingkat throughput yang masih memadai untuk mentransfer data.
WiMax terbagi menjadi dua model pemanfaatan yang masing-masing diwakili
oleh dua standar IEEE yang berbeda. Model pemanfaatan pertama adalah pemanfaatan fixed-access, atau sambungan tetap yang menggunakan standar IEEE 802.16-2004 (sebagai hasil revisi atas standar IEEE 802.16a). Standar ini termasuk dalam golongan layanan "fixed wireless" karena menggunakan antena yang dipasang di lokasi pelanggan. Antena ini dapat dipasang di atap atau tiang tinggi persis seperti cakram parabola untuk TV. Teknologi dari standar inilah yang menjadi subsitusi dari teknologi-teknologi seperti modem kabel, segala macam digital subscriber line (xDSL), sirkuit transmit/exchange (Tx/Ex), dan sirkuit optical carrier (Oc-x). Sementara model pemanfaatan kedua, sering disebut pemanfaatan portable atau mobile yang menggunakan standar IEEE 802.16e. Standar ini khususnya diimplementasikan untuk komunikasi data pada aneka perangkat genggam, atau perangkat bergerak (mobile) seperti PDA atau notebook.
2. Keuntungan WiMAX
Dengan penerapan standar IEEE 802.16-2004, diharapkan akan didapat aneka
keuntungan, seperti tersedianya layanan jaringan secara lebih cepat (bahkan di daerah
yang sulit dijangkau oleh jaringan berbasis kabel), biaya instalasi yang lebih rendah, dan kemampuan untuk mengatasi batasan fisik yang terdapat dalam jaringan berbasis kabel. Keuntungan ini antara lain tersedianya layanan broadband on demand, layanan broadband di perumahan, layanan jaringan di daerah terpencil, serta dimungkinkannya penjelajahan (roaming) antar-MAN hotspot oleh pengguna. Dengan adanya broadband on demand, tempat-tempat yang tadinya belum
memiliki akses Internet berkecepatan tinggi (karena terbatasnya daerah cakupan modem kabel dan DSL), akan bisa mendapatkan layanan braodband tanpa menunggu lama.
3. WiMAX di masa depan
Standar 802.16e yang di pakai di WiMax bisa berperan sebagai penyedia layanan data yang akan berdampingan dengan layanan suara berbasis 3G. Standar ini bisa dipakai memperluas layanan yang sudah ada. Meskipun bisa menjadi pelengkap bagi jaringan 3G, WiMAX akan difokuskan untuk menyediakan komunikasi data secara nirkabel, dan bukan menyediakan komunikasi suara secara nirkabel. Lalu untuk potensi pasar sendiri, dikandung oleh WiMAX ini berkisar pada angka US$ 3 milyar - US$ 5 milyar pada tahun 2009. Maka dari itu para vendor perangkat telekomunikasi dan jaringan mulai berlomba untuk mengembangkan dan memasarkan aneka perangkat berbasis standar 802.16.
Dengan antusiasme vendor yang begitu tinggi, para analis memperkirakan
bahwa jaringan berbasis WiMAX boleh jadi akan tersedia secara komersial pada akhir
tahun 2007 atau paling lambat pada tahun 2008. Yang mungkin bisa dicatat dari
antusiasme itu adalah adanya kecenderungan dari para vendor layanan 3G (khususnya
vendor infrastruktur) yang menawarkan produk-produk berbasis 3G dan WiMAX.
Kecenderungan lain yang juga terlihat adalah para vendor mengambil pendekatan yang kompromistis dengan titik berat terhadap layanan berbasis 3G.
Sebelumnya, tidak lama saat WiMAX digulirkan, banyak kalangan menyatakan bahwa teknologi WiMAX akan menenggelamkan teknologi 3G. Namun kini, para vendor seperti Nokia menyatakan bahwa WiMAX akan menjadi pendamping sempurna bagi 3G, yang memungkinkan tersedianya layanan broadband dengan kandungan multimedia.
Di posting oleh : Miftah Farid (41407010024). Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
Pengaturan Tegangan Generator Sinkron
Pengaturan tegangan adalah perubahan tegangan terminal antara keadaan beban nol dengan beban penuh, dan ini dinyatakan dengan persamaan :
Terjadinya perbedaan tegangan terminal V dalam keadaan berbeban dengan tegangan Eo pada saat tidak berbeban dipengaruhi oleh faktor daya dan besarnya arus jangkar (Ia) yang mengalir.
Untuk menentukan pengaturan tegangan dari generator adalah dengan memanfaatkan karakteristik tanpa beban dan hubung singkat yang diperoleh dari hasil percobaan dan pengukuran tahanan jangkar. Ada tiga metoda atau cara yang sering digunakan untuk menentukan pengaturan tegangan tersebut, yaitu :
• Metoda Impedansi Sinkron atau Metoda GGL.
• Metoda Amper Lilit atau Metoda GGM.
• Metoda Faktor Daya Nol atau Metoda Potier.
Metoda Impedansi Sinkron
Untuk menentukan pangaturan tegangan dengan menggunakan Metoda Impedansi Sinkron, langkah-langkahnya sebagai berikut :
• Tentukan nilai impedansi Sinkron dari karakteristik tanpa beban dan karakteristik hubung singkat.
• Tentukan nilai Ra berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan.
• Berdasarkan persamaan hitung nilai Xs.
• Hitung harga tegangan tanpa beban Eo.
• Hitung persentase pengaturan tegangan.
Metoda Amper Lilit
Perhitungan dengan Metoda Amper Lilit berdasarkan data yang diperoleh dari percobaan tanpa beban dan hubung singkat. Dengan metoda ini reaktansi bocor XL diabaikan dan reaksi jangkar diperhitungkan.
Adapun langkah-langkah menentukan nilai arus medan yang diperlukan untuk memperoleh tegangan terminal generator saat diberi beban penuh, adalah sebagai berikut :
• Tentukan nilai arus medan (Vektor OA) dari percobaan beban nol yang diperlukan untuk mendapatkan tegangan nominal generator.
• Tentukan nilai arus medan (Vektor AB) dari percobaan hubung singkat yang diperlukan untuk mendapatkan arus beban penuh generator.
• Gambarkan diagram vektornya dengan memperhatikan faktor dayanya:
• untuk faktor daya “Lagging” dengan sudut (90° + ϕ)
• untuk faktor daya “Leading” dengan sudut (90° - ϕ)
• untuk faktor daya “Unity” dengan sudut (90°). perhatikan gambar 2a,b,c.
• Hitung nilai arus medan total yang ditunjukkan oleh vektor OB.
Metoda Potier
Metoda ini berdasarkan pada pemisahan kerugian akibat reaktansi bocor XL dan pengaruh reaksi jangkar Xa. Data yang diperlukan adalah :
• Karakteristik Tanpa beban.
• Karakteristik Beban penuh dengan faktor daya nol.
Khusus untuk karakteristik beban penuh dengan faktor daya nol dapat diperoleh dengan cara melakukan percobaan terhadap generator seperti halnya pada saat percobaan tanpa beban, yaitu menaikkan arus medan secara bertahap, yang membedakannya supaya menghasilkan faktor daya nol, maka generator harus diberi beban reaktor murni. Arus jangkar dan faktor daya nol saat dibebani harus dijaga konstan.
Langkah-langkah untuk menggambar Diagram Potier sebagai berikut :
1. Pada kecepatan Sinkron dengan beban reaktor, atur arus medan sampai tegangan nominal dan beban reaktor (arus beban) sampai arus nominal.
2. Gambarkan garis sejajar melalui kurva beban nol. Buat titik A yang menunjuk-kan nilai arus medan pada percobaan faktor daya nol pada saat tegangan nominal.
3. Buat titik B, berdasarkan percobaan hubung singkat dengan arus jangkar penuh. OB menunjukkan nilai arus medan saat percobaan tersebut.
4. Tarik garis AD yang sama dan sejajar garis OB.
5. Melalui titik D tarik garis sejajar kurva senjang udara sampai memotong kurva beban nol dititik J. Segitiga ADJ disebut segitiga Potier.
6. Gambar garis JF tegak lurus AD. Panjang JF menunjukkan kerugian tegangan akibat reaktansi bocor.
7. AF menunjukkan besarnya arus medan yang dibutuhkan untuk mengatasi efek magnetisasi akibat raeksi jangkar saat beban penuh.
8. DF untuk penyeimbang reaktansi bocor jangkar (JF).
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/pengaturan-tegangan-generator-sinkron.html
Diposkan Oleh : Amdhani Santoso, (41407010002), Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
Terjadinya perbedaan tegangan terminal V dalam keadaan berbeban dengan tegangan Eo pada saat tidak berbeban dipengaruhi oleh faktor daya dan besarnya arus jangkar (Ia) yang mengalir.
Untuk menentukan pengaturan tegangan dari generator adalah dengan memanfaatkan karakteristik tanpa beban dan hubung singkat yang diperoleh dari hasil percobaan dan pengukuran tahanan jangkar. Ada tiga metoda atau cara yang sering digunakan untuk menentukan pengaturan tegangan tersebut, yaitu :
• Metoda Impedansi Sinkron atau Metoda GGL.
• Metoda Amper Lilit atau Metoda GGM.
• Metoda Faktor Daya Nol atau Metoda Potier.
Metoda Impedansi Sinkron
Untuk menentukan pangaturan tegangan dengan menggunakan Metoda Impedansi Sinkron, langkah-langkahnya sebagai berikut :
• Tentukan nilai impedansi Sinkron dari karakteristik tanpa beban dan karakteristik hubung singkat.
• Tentukan nilai Ra berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan.
• Berdasarkan persamaan hitung nilai Xs.
• Hitung harga tegangan tanpa beban Eo.
• Hitung persentase pengaturan tegangan.
Metoda Amper Lilit
Perhitungan dengan Metoda Amper Lilit berdasarkan data yang diperoleh dari percobaan tanpa beban dan hubung singkat. Dengan metoda ini reaktansi bocor XL diabaikan dan reaksi jangkar diperhitungkan.
Adapun langkah-langkah menentukan nilai arus medan yang diperlukan untuk memperoleh tegangan terminal generator saat diberi beban penuh, adalah sebagai berikut :
• Tentukan nilai arus medan (Vektor OA) dari percobaan beban nol yang diperlukan untuk mendapatkan tegangan nominal generator.
• Tentukan nilai arus medan (Vektor AB) dari percobaan hubung singkat yang diperlukan untuk mendapatkan arus beban penuh generator.
• Gambarkan diagram vektornya dengan memperhatikan faktor dayanya:
• untuk faktor daya “Lagging” dengan sudut (90° + ϕ)
• untuk faktor daya “Leading” dengan sudut (90° - ϕ)
• untuk faktor daya “Unity” dengan sudut (90°). perhatikan gambar 2a,b,c.
• Hitung nilai arus medan total yang ditunjukkan oleh vektor OB.
Metoda Potier
Metoda ini berdasarkan pada pemisahan kerugian akibat reaktansi bocor XL dan pengaruh reaksi jangkar Xa. Data yang diperlukan adalah :
• Karakteristik Tanpa beban.
• Karakteristik Beban penuh dengan faktor daya nol.
Khusus untuk karakteristik beban penuh dengan faktor daya nol dapat diperoleh dengan cara melakukan percobaan terhadap generator seperti halnya pada saat percobaan tanpa beban, yaitu menaikkan arus medan secara bertahap, yang membedakannya supaya menghasilkan faktor daya nol, maka generator harus diberi beban reaktor murni. Arus jangkar dan faktor daya nol saat dibebani harus dijaga konstan.
Langkah-langkah untuk menggambar Diagram Potier sebagai berikut :
1. Pada kecepatan Sinkron dengan beban reaktor, atur arus medan sampai tegangan nominal dan beban reaktor (arus beban) sampai arus nominal.
2. Gambarkan garis sejajar melalui kurva beban nol. Buat titik A yang menunjuk-kan nilai arus medan pada percobaan faktor daya nol pada saat tegangan nominal.
3. Buat titik B, berdasarkan percobaan hubung singkat dengan arus jangkar penuh. OB menunjukkan nilai arus medan saat percobaan tersebut.
4. Tarik garis AD yang sama dan sejajar garis OB.
5. Melalui titik D tarik garis sejajar kurva senjang udara sampai memotong kurva beban nol dititik J. Segitiga ADJ disebut segitiga Potier.
6. Gambar garis JF tegak lurus AD. Panjang JF menunjukkan kerugian tegangan akibat reaktansi bocor.
7. AF menunjukkan besarnya arus medan yang dibutuhkan untuk mengatasi efek magnetisasi akibat raeksi jangkar saat beban penuh.
8. DF untuk penyeimbang reaktansi bocor jangkar (JF).
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/pengaturan-tegangan-generator-sinkron.html
Diposkan Oleh : Amdhani Santoso, (41407010002), Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
AVR (Automatic Voltage Regulator)
AVR (Automatic Voltage Regulator)
Rangkuman ini erat kaitannya dengan artikel mengenai sistem eksitasi karena prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan ( excitacy)pada exciter.
Sistem pengoperasian Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator.
Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.
Gambar 1. Diagram sistem eksitasi.
AVR dioperasikan dengan mendapat satu daya dari permanen magnet generator (PMG) sebagai contoh AVR dengan tegangan 110V, 20A, 400Hz. Serta mendapat sensor dari potencial transformer (PT) dan current transformer (CT).
Bagian-bagian pada unit AVR
a. Sensing circuit
Tegangan tiga phasa generator diberikan pada sensing circuit melewati PT dan 90R terlebih dahulu, dan tegangan tiga phasa keluaran dari 90R diturunkan kemudian disearahkan dengan rangkaian dioda, dan diratakan oleh rangkaian kapasitor dan resistor dan tegangan ini dapat diatur dengan VR (Variable Resistant). Keuntungan dari sensing circuit adalah mempunyai respon yang cepat terhadap tegangan output generator.
b. Comparative amplifier
Rangkaian comparative amplifier digunakan sebagai pembanding antara sensing circuit dengan set voltage. Besar sensing voltage dengan set voltage tidak mempunyai nilai yang sama sehingga selisih/rentang besar tegangan tersebut. Selisih tegangan disebut dengan error voltage. Ini akan dihilangkan dengan cara memasang VR (variable resistance) pada set voltage dan sensing voltage.
c. Amplifier circuit
Aliran arus dari D11, D12, dan R34 adalah rangkaian penguat utama atau penguatan tingkat terendah. Keluaran dari comparative amplifier dan keluaran dari over excitation limiter (OEL) adalah tegangan negative dan dari tegangan negative kemudian pada masukan OP201. Ketika over excitation limiter (OEL) atau minimum excitation limiter (MEL) tidak operasi maka keluaran dari comparative amplifier dikuatkan oleh OP201 dan OP301 masukan dari OP301 dijumlahkan dengan keluaran dari dumping circuit. OP401 adalah Amplifier untuk balance meter hubungan antara tegangan masuk dan tegangan keluaran dari OP201 dan OP40
d. Automatic manual change over and mixer circuit
Rangkaian ini disusun secara Auto-manual pemindah hubungan dan sebuah rangkaian untuk mengontrol tegangan penguatanmedan generator. Auto-manual change over and mixer circuit pada operasi manual pengaturan tegangan penguatan medan generator dilakukan oleh 70E, dan pada saat automatic manual change over and mixer circuit beroperasi manual maka AVR (automatic voltage Rregulator) belum dapat beroperasi. Dan apabila rangkaian ini pada kondisi auto maka AVR sudah dapat bekerja untuk mengatur besar arus medan generator.
e. Limited circuit
Limited circuit adalah untuk penentuan pembatasan lebih dan kurang penguatan (excitation) untuk pengaturan tegangan output pada sistem excitacy, VR125 untuk pembatas lebih dari keluaran terminal C6 dan VR126 untuk pembatas minimal dari keluaran terminal C6.
f. Phase syncronizing circuit
Unit tyristor digunakan untuk mengontrol tegangan output tyristor dengan menggunakan sinyal kontrol yang diberikan pada gerbang tyristor dengan cara mengubah besarnya sudut sinyal pada gerbang tyristor. Rangkaian phase sinkronisasi berfungsi untuk mengubah sudut gerbang tyristor yang sesuai dengan tegangan output dari batas sinkronisasi dan juga sinyal kontrol yang diberikan pada tyristor di bawah ini terdapat gambar sinkronisasi.
g. Thyristor firing circuit
Rangkaian ini sebagai pelengkap tyristor untuk memberikan sinyal kontrol pada gerbang tyristor.
h. Dumping circuit
Dumping circuit akan memberikan sensor besarnya penguatan tegangan dari AC exciter dan untuk diberikan ke amplifier circuit dengan dijadikan feed back masukan terminal OP301.
i. Unit tyristor
Merupakan susunan dari tyristor dan dioda. Dan juga menggunakan fuse (sekring) yang digunakan sebagai pengaman lebur dan juga dilengkapi dengan indikator untuk memantau kerja dari tyristor yang dipasang pada bagian depan tyristor untuk tiap phase diberikan dua fuse yang disusun pararel dan ketika terjadi kesalahan atau putus salah satunya masih dapat beroperasi.
j. MEL (minimum excitacy limiter)
MEL (minimum eksitasi limiter) yaitu untuk mencegah terjadinya output yang berlebihan pada generator dan adanya penambahan penguatan (excitacy) untuk meningkatkan tegangan terminal generator pada level konstan. Rangkaian ini digunakan untuk mendeteksi operasional dari generator yaitu dengan mendeteksi keluaran tegangan dan arus pada generator. Rangkaian inijuga digunakan untuk membandingkan keluaran tegangan generator dengan eksitasi minimum yang telah diseting. Rangkaian ini akan memberikan batas sinyal pada rangkaian AVR apabila melebihi eksitasi minimum, kemudian output dari MEL (Minimum Eksitasi Limiter) dikuatkan oleh amplifier.
k. Automatic follower
Prinsip kerja dari alat ini adalah untuk melengkapi penguatan dengan pengaturan secara manual oleh 70E. Untuk menyesuaikan pengoperasian generator dalam pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal error. Hal tersebut digunakan untuk menjaga kesetabilan tegangan pada generator. Pengoperasian ini digunakan untuk pengaturan manual (70E) untuk ketepatan tingkatan excitacy yang telah disesuaikan. Kondisi pengoperasian generator dan pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal tegangan error. Hal tersebut dijadikan pegangan untuk menjaga kestabilan tegangan pada generator dengan adanya perubahan beban.
Automatic Follower digunakan untuk mendeteksi keluaran regulator dari sinyal tegangan error dan pengoperasian otomatis manual adjuster dengan membuat nilai nol. Rangkaian ini untuk menaikkan sinyal dan menurunkan sinyal yang dikendalikan oleh 70E.
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/06/avr-automatic-voltage-regulator.html
Diposkan Oleh : Amdhani Santoso, (41407010002), Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
Rangkuman ini erat kaitannya dengan artikel mengenai sistem eksitasi karena prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan ( excitacy)pada exciter.
Sistem pengoperasian Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator.
Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.
Gambar 1. Diagram sistem eksitasi.
AVR dioperasikan dengan mendapat satu daya dari permanen magnet generator (PMG) sebagai contoh AVR dengan tegangan 110V, 20A, 400Hz. Serta mendapat sensor dari potencial transformer (PT) dan current transformer (CT).
Bagian-bagian pada unit AVR
a. Sensing circuit
Tegangan tiga phasa generator diberikan pada sensing circuit melewati PT dan 90R terlebih dahulu, dan tegangan tiga phasa keluaran dari 90R diturunkan kemudian disearahkan dengan rangkaian dioda, dan diratakan oleh rangkaian kapasitor dan resistor dan tegangan ini dapat diatur dengan VR (Variable Resistant). Keuntungan dari sensing circuit adalah mempunyai respon yang cepat terhadap tegangan output generator.
b. Comparative amplifier
Rangkaian comparative amplifier digunakan sebagai pembanding antara sensing circuit dengan set voltage. Besar sensing voltage dengan set voltage tidak mempunyai nilai yang sama sehingga selisih/rentang besar tegangan tersebut. Selisih tegangan disebut dengan error voltage. Ini akan dihilangkan dengan cara memasang VR (variable resistance) pada set voltage dan sensing voltage.
c. Amplifier circuit
Aliran arus dari D11, D12, dan R34 adalah rangkaian penguat utama atau penguatan tingkat terendah. Keluaran dari comparative amplifier dan keluaran dari over excitation limiter (OEL) adalah tegangan negative dan dari tegangan negative kemudian pada masukan OP201. Ketika over excitation limiter (OEL) atau minimum excitation limiter (MEL) tidak operasi maka keluaran dari comparative amplifier dikuatkan oleh OP201 dan OP301 masukan dari OP301 dijumlahkan dengan keluaran dari dumping circuit. OP401 adalah Amplifier untuk balance meter hubungan antara tegangan masuk dan tegangan keluaran dari OP201 dan OP40
d. Automatic manual change over and mixer circuit
Rangkaian ini disusun secara Auto-manual pemindah hubungan dan sebuah rangkaian untuk mengontrol tegangan penguatanmedan generator. Auto-manual change over and mixer circuit pada operasi manual pengaturan tegangan penguatan medan generator dilakukan oleh 70E, dan pada saat automatic manual change over and mixer circuit beroperasi manual maka AVR (automatic voltage Rregulator) belum dapat beroperasi. Dan apabila rangkaian ini pada kondisi auto maka AVR sudah dapat bekerja untuk mengatur besar arus medan generator.
e. Limited circuit
Limited circuit adalah untuk penentuan pembatasan lebih dan kurang penguatan (excitation) untuk pengaturan tegangan output pada sistem excitacy, VR125 untuk pembatas lebih dari keluaran terminal C6 dan VR126 untuk pembatas minimal dari keluaran terminal C6.
f. Phase syncronizing circuit
Unit tyristor digunakan untuk mengontrol tegangan output tyristor dengan menggunakan sinyal kontrol yang diberikan pada gerbang tyristor dengan cara mengubah besarnya sudut sinyal pada gerbang tyristor. Rangkaian phase sinkronisasi berfungsi untuk mengubah sudut gerbang tyristor yang sesuai dengan tegangan output dari batas sinkronisasi dan juga sinyal kontrol yang diberikan pada tyristor di bawah ini terdapat gambar sinkronisasi.
g. Thyristor firing circuit
Rangkaian ini sebagai pelengkap tyristor untuk memberikan sinyal kontrol pada gerbang tyristor.
h. Dumping circuit
Dumping circuit akan memberikan sensor besarnya penguatan tegangan dari AC exciter dan untuk diberikan ke amplifier circuit dengan dijadikan feed back masukan terminal OP301.
i. Unit tyristor
Merupakan susunan dari tyristor dan dioda. Dan juga menggunakan fuse (sekring) yang digunakan sebagai pengaman lebur dan juga dilengkapi dengan indikator untuk memantau kerja dari tyristor yang dipasang pada bagian depan tyristor untuk tiap phase diberikan dua fuse yang disusun pararel dan ketika terjadi kesalahan atau putus salah satunya masih dapat beroperasi.
j. MEL (minimum excitacy limiter)
MEL (minimum eksitasi limiter) yaitu untuk mencegah terjadinya output yang berlebihan pada generator dan adanya penambahan penguatan (excitacy) untuk meningkatkan tegangan terminal generator pada level konstan. Rangkaian ini digunakan untuk mendeteksi operasional dari generator yaitu dengan mendeteksi keluaran tegangan dan arus pada generator. Rangkaian inijuga digunakan untuk membandingkan keluaran tegangan generator dengan eksitasi minimum yang telah diseting. Rangkaian ini akan memberikan batas sinyal pada rangkaian AVR apabila melebihi eksitasi minimum, kemudian output dari MEL (Minimum Eksitasi Limiter) dikuatkan oleh amplifier.
k. Automatic follower
Prinsip kerja dari alat ini adalah untuk melengkapi penguatan dengan pengaturan secara manual oleh 70E. Untuk menyesuaikan pengoperasian generator dalam pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal error. Hal tersebut digunakan untuk menjaga kesetabilan tegangan pada generator. Pengoperasian ini digunakan untuk pengaturan manual (70E) untuk ketepatan tingkatan excitacy yang telah disesuaikan. Kondisi pengoperasian generator dan pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal tegangan error. Hal tersebut dijadikan pegangan untuk menjaga kestabilan tegangan pada generator dengan adanya perubahan beban.
Automatic Follower digunakan untuk mendeteksi keluaran regulator dari sinyal tegangan error dan pengoperasian otomatis manual adjuster dengan membuat nilai nol. Rangkaian ini untuk menaikkan sinyal dan menurunkan sinyal yang dikendalikan oleh 70E.
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/06/avr-automatic-voltage-regulator.html
Diposkan Oleh : Amdhani Santoso, (41407010002), Teknik Elektro, Universitas Mercubuana
Sabtu, 17 Oktober 2009
KONTROL ROBOT SECARA WIRELESS DENGAN MODULASI FM (FREQUENCY MODULATION) – FSK (FREQUENCY SHIFT KEYING)
Teknik Modulasi
Modulasi merupakan cara untuk membawa informasi yang telah diubah dalam bentuk listrik ke dalam gelombang radio, atau menjalin informasi yang telah berbentuk listrik ke dalam gelombang radio. Radio, televisi dan banyak sistem elektronika lainnya akan menjadi tidak mungkin tanpa modulasi, modulasi mengacu ke sinyal frekuensi rendah yang mengendalikan amplitudo, frekuensi atau fasa dari sinyal frekuensi tinggi. Modulasi adalah suatu proses pada satu frekuensi tinggi, dimana frekuensi tinggi itu diubah-ubah sesuai dengan arus pembicaraan (atau suatu sinyal yang dimasukkan). Frekuensi tinggi yang membawa informasi dari arus pembicaraan, dinamakan arus carier. Atau bisa dikatakan juga sebuah proses penumpangan sinyal informasi kedalam gelombang / sinyal pembawa atau dinamakan gelombang carier. Berikut ini macam – macam teknik modulasi diantaranya AM (Amplitude Modulation), FM (Frequency Modulation) dan FSK (Frequency Shift Keying)
Modulasi Frekuensi.
Modulasi frekuensi adalah suatu proses modulasi dengan cara mengubah frekuensi gelombang pembawa sinusoidal yaitu dengan cara menyelipkan sinyal sinyal pemodulasi pada gelombang pembawa. Jika sinyal informasi (sinyal pemodulasi) telah diselipkan maka frekuensi gelombang pembawa akan naik menuju harga maksimum, sesuai dengan amplitudo dari sinyal pemodulasi yang naik menuju harga maksimum dalam arah positif. Kemudian frekuensi gelombang pembawa akan turun kembali menuju harga nol. Selanjutnya pada setengah siklus berikutnya, frekuensi gelombang pembawa akan turun ke harga minimum, sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang menuju negatif, kemudian frekuensi gelombang pembawa akan naik kembali munuju harga aslinya sesuai dengan harga ampliduto sinyal pemodulasi yang turun kembali ke harga nol.
FSK (Frequency Shift Keying)
Pada teknik ini, sinyal informasi digital yang akan dikirimkan dipakai untuk mengubah frekuensi dari sinyal pembawa. Sistem ini lebih kebal terhadap derau dengan cara memperlebar kanal yang dipakai. Hal ini dapat dibayangkan sebagai upaya menyebar energi informasi ke bandwidth yang lebih besar, sehingga gangguan yang muncul di satu frekuensi tidak begitu merusak keseluruhan sinyal yang dikirimkan.
Modulasi digital dengan FSK juga menggeser Frekuensi carrier menjadi beberapa frekuensi yang berbeda didalam band-nya sesuai dengan kedaan digit yang dilewatkannya. Jenis modulasi ini tidak mengubah amplitude dari signal carrier yang berubah hanya frekuensi.
Frequency Shift Keying (FSK) pada biasanya digunakan untuk sistem transmisi dengan kecepatan rendah. Berikut ini gambar sinyal dari modulasi frequency shift keying:
Gbr. 2 Modulasi FSK
Pemancar FM
Pada sistem pemancar terdapat tiga bagian penting yaitu VCO (Voltage Controlled Oscillator), penyangga (Buffer) dan penguat akhir. Pemancar FM secara umum terdiri dari blok – blok bagian seperti gambar 2.3 berikut.
Gambar 3 Diagram Blok Pemancar FM
Pada pemancar FM (Frequency Modulation), untuk menghasilkan frekuensi 88MHz – 108MHz dapat dipakai VFO (Variable Frequency Oscilltor). Karena pada VFO dipakai induktor dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya maka kestabilan VFO sangat tergantung dari kestabilan nilai induktor dan kapasitor. VFO yang frekuensinya bisa berubah karena diberi besaran tegangan tertentu pada inputnya disebut sebagai VCO (Voltage Controlled Oscillator). VCO paling banyak dipakai pada rangkaian osilator FM karena sinyal suara langsung dapat dimasukkan pada input VCO.
Penyangga (Buffer) berfungsi untuk menstabilkan amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya. Biasanya penyangga terdiri dari 1 atau 2 tingkat penguat transistor yang dibias sebagai kelas A. Dengan penguat kelas A akan didapatkan penguatan dan linearitas yang tinggi meskipun demikian penguat kelas A memiliki effisiensi yang paling rendah dibandingkan kelas yang lain. Pada referensi untuk penyangga ini menggunakan penguat kelas C.
Sinyal yang didapat dari penyangga masih relatif lemah. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar dibutuhkan penguat daya frekuensi radio. Parameter-parameter yang perlu diperhatikan pada penguat daya frekuensi radio adalah:
Bandwidth dan faktor kualitas
Daya input dan output tiap tingkat
Impedansi input output tiap tingkat
Linearitas dan effisiensi
Perancangan Sistem
Rangkaian FSK Modulator
Rangkaian FSK (Frequency Shift Keying) modulator merupakan rangkaian perubah sinyal digital (kotak) ke sinyal sinusoidal dengan perbedaan frekuensi antara masukan logika tinggi (Mark) dan logika rendah (Space). Rangkian FSK (frequency Shift Keying) modulator ini sangat cocok untuk aplikasi pengiriman data serial atau pulsa kotak melalui pemancar radio.
Rangkaian Pemancar FM
Pemancar FM disini berfungsi sebagai alat pengiriman data yang dikirim dari FSK modulator dan telah diproses oleh mikrokontroller. Data tersebut dikirim oleh pemancar FM dalam bentuk bit – bit yang dikeluarkan oleh mikrokontroller untuk langsung dipancarkan oleh pemancar FM melalui antena sebagai media terakhir untuk proses pengiriman transmisi data yang akan dikirim.
Antena
Antena yang dipakai pada rancangan ini menggunakan jenis telescopic (antena batang)
Perancangan Software
Sebelum tahap perancangan software dilakukan, tahap pertama yaitu dengan membuat diagram alir
(flowchart), kemudian memprogram dengan menggunakan IC AT89C51.
Setelah itu memprogram IC tersebut dengan melakukan inisialisasi mikrokontroller, yaitu dengan mengakses port serial mana yang akan kita gunakan, setelah itu mengisi beberapa register tertentu seperti penentuan mode serial dan penentuan baud rate serial.
Untuk penentuan baud rate serial dapat diatur pada mode 1 dan mode 3 dengan menggunakan timer 1. Cara yang biasa digunakan adalah Timer Mode 2 (8 bit auto reload) yang hanya menggunakan register TH1 saja. Pengiriman setiap bit data terjadi.
setiap Timer 1 overflow sebanyak 32 kali sehingga dapat disimpulkan bahwa:
Baud rate (jumlah bit data yang terkirim tiap detik) =
Pengukuran Transmisi Data
Pengujian data dapat dilihat pada diagram blok dibawah ini:
Gambar 8. Pengujian Transmisi Data
Pengujian dilakukan dengan status tombol dideteksi, maka selanjutnya mirokontroler akan mengirimkan data sesuai dengan tombol yang ditekan. Data tersebut dikirimkan ke FSK modulator, selanjutnya dikirimkan ke pemancar FM. Data yang dipancarkan oleh modulator FM – FSK akan diterima oleh FM – FSK demodulator, selanjutnya data tersebut ditampilkan di PC (Hyper Terminal).
Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat yang telah dilakukan sebelumya, maka dapat disimpulkan bahwa semua sistem kontrol robot dapat berjalan sesuai yang direncanakan, yaitu:
Data Output yang dipancarkan oleh FM – FSK sesuai dengan tombol yang ditekan.
Keadaan disekitar robot dapat dipantau melalui televisi.
V. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Frenzel, Louis E., ”Communication Electronics : Principles and Application”, Mc Graw Hill, New York, 2001
[2]. Roddy, D., Idris, K., Coolen, J., “Komunikasi Elektronika”, Erlangga, Ciracas, Jakarta, 1984
[3]. Sudjadi., ”Teori dan Aplikasi Mikrokontroler : Aplikasi pada Mikrokontroler AT89C51”, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2005
[4]. Gaberielson, Bruce. DR., “Basic Communication” http://www.infosec
[5]. engineering.html, 14.01.2005.
[6]. Team RTC UI., “Pemancar FM”
[7]. http://www.elektroindonesia.com/elektro/elek29.html, No 29, Januari 2000
[8]. Hartanto, D., ”Pemancar FM 12 Watt : Bagian 1” http://www.bogor.net/idkf/idkf-1/community-broadcasting/pemancar, 1.03.2001
Diposting oleh : Amdhani Santoso (41407010002), Teknik Elektro
(Rangkuman 4)
Modulasi merupakan cara untuk membawa informasi yang telah diubah dalam bentuk listrik ke dalam gelombang radio, atau menjalin informasi yang telah berbentuk listrik ke dalam gelombang radio. Radio, televisi dan banyak sistem elektronika lainnya akan menjadi tidak mungkin tanpa modulasi, modulasi mengacu ke sinyal frekuensi rendah yang mengendalikan amplitudo, frekuensi atau fasa dari sinyal frekuensi tinggi. Modulasi adalah suatu proses pada satu frekuensi tinggi, dimana frekuensi tinggi itu diubah-ubah sesuai dengan arus pembicaraan (atau suatu sinyal yang dimasukkan). Frekuensi tinggi yang membawa informasi dari arus pembicaraan, dinamakan arus carier. Atau bisa dikatakan juga sebuah proses penumpangan sinyal informasi kedalam gelombang / sinyal pembawa atau dinamakan gelombang carier. Berikut ini macam – macam teknik modulasi diantaranya AM (Amplitude Modulation), FM (Frequency Modulation) dan FSK (Frequency Shift Keying)
Modulasi Frekuensi.
Modulasi frekuensi adalah suatu proses modulasi dengan cara mengubah frekuensi gelombang pembawa sinusoidal yaitu dengan cara menyelipkan sinyal sinyal pemodulasi pada gelombang pembawa. Jika sinyal informasi (sinyal pemodulasi) telah diselipkan maka frekuensi gelombang pembawa akan naik menuju harga maksimum, sesuai dengan amplitudo dari sinyal pemodulasi yang naik menuju harga maksimum dalam arah positif. Kemudian frekuensi gelombang pembawa akan turun kembali menuju harga nol. Selanjutnya pada setengah siklus berikutnya, frekuensi gelombang pembawa akan turun ke harga minimum, sesuai dengan harga amplitudo sinyal pemodulasi yang menuju negatif, kemudian frekuensi gelombang pembawa akan naik kembali munuju harga aslinya sesuai dengan harga ampliduto sinyal pemodulasi yang turun kembali ke harga nol.
FSK (Frequency Shift Keying)
Pada teknik ini, sinyal informasi digital yang akan dikirimkan dipakai untuk mengubah frekuensi dari sinyal pembawa. Sistem ini lebih kebal terhadap derau dengan cara memperlebar kanal yang dipakai. Hal ini dapat dibayangkan sebagai upaya menyebar energi informasi ke bandwidth yang lebih besar, sehingga gangguan yang muncul di satu frekuensi tidak begitu merusak keseluruhan sinyal yang dikirimkan.
Modulasi digital dengan FSK juga menggeser Frekuensi carrier menjadi beberapa frekuensi yang berbeda didalam band-nya sesuai dengan kedaan digit yang dilewatkannya. Jenis modulasi ini tidak mengubah amplitude dari signal carrier yang berubah hanya frekuensi.
Frequency Shift Keying (FSK) pada biasanya digunakan untuk sistem transmisi dengan kecepatan rendah. Berikut ini gambar sinyal dari modulasi frequency shift keying:
Gbr. 2 Modulasi FSK
Pemancar FM
Pada sistem pemancar terdapat tiga bagian penting yaitu VCO (Voltage Controlled Oscillator), penyangga (Buffer) dan penguat akhir. Pemancar FM secara umum terdiri dari blok – blok bagian seperti gambar 2.3 berikut.
Gambar 3 Diagram Blok Pemancar FM
Pada pemancar FM (Frequency Modulation), untuk menghasilkan frekuensi 88MHz – 108MHz dapat dipakai VFO (Variable Frequency Oscilltor). Karena pada VFO dipakai induktor dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya maka kestabilan VFO sangat tergantung dari kestabilan nilai induktor dan kapasitor. VFO yang frekuensinya bisa berubah karena diberi besaran tegangan tertentu pada inputnya disebut sebagai VCO (Voltage Controlled Oscillator). VCO paling banyak dipakai pada rangkaian osilator FM karena sinyal suara langsung dapat dimasukkan pada input VCO.
Penyangga (Buffer) berfungsi untuk menstabilkan amplitudo osilator akibat dari pembebanan tingkat selanjutnya. Biasanya penyangga terdiri dari 1 atau 2 tingkat penguat transistor yang dibias sebagai kelas A. Dengan penguat kelas A akan didapatkan penguatan dan linearitas yang tinggi meskipun demikian penguat kelas A memiliki effisiensi yang paling rendah dibandingkan kelas yang lain. Pada referensi untuk penyangga ini menggunakan penguat kelas C.
Sinyal yang didapat dari penyangga masih relatif lemah. Untuk mendapatkan daya yang lebih besar dibutuhkan penguat daya frekuensi radio. Parameter-parameter yang perlu diperhatikan pada penguat daya frekuensi radio adalah:
Bandwidth dan faktor kualitas
Daya input dan output tiap tingkat
Impedansi input output tiap tingkat
Linearitas dan effisiensi
Perancangan Sistem
Rangkaian FSK Modulator
Rangkaian FSK (Frequency Shift Keying) modulator merupakan rangkaian perubah sinyal digital (kotak) ke sinyal sinusoidal dengan perbedaan frekuensi antara masukan logika tinggi (Mark) dan logika rendah (Space). Rangkian FSK (frequency Shift Keying) modulator ini sangat cocok untuk aplikasi pengiriman data serial atau pulsa kotak melalui pemancar radio.
Rangkaian Pemancar FM
Pemancar FM disini berfungsi sebagai alat pengiriman data yang dikirim dari FSK modulator dan telah diproses oleh mikrokontroller. Data tersebut dikirim oleh pemancar FM dalam bentuk bit – bit yang dikeluarkan oleh mikrokontroller untuk langsung dipancarkan oleh pemancar FM melalui antena sebagai media terakhir untuk proses pengiriman transmisi data yang akan dikirim.
Antena
Antena yang dipakai pada rancangan ini menggunakan jenis telescopic (antena batang)
Perancangan Software
Sebelum tahap perancangan software dilakukan, tahap pertama yaitu dengan membuat diagram alir
(flowchart), kemudian memprogram dengan menggunakan IC AT89C51.
Setelah itu memprogram IC tersebut dengan melakukan inisialisasi mikrokontroller, yaitu dengan mengakses port serial mana yang akan kita gunakan, setelah itu mengisi beberapa register tertentu seperti penentuan mode serial dan penentuan baud rate serial.
Untuk penentuan baud rate serial dapat diatur pada mode 1 dan mode 3 dengan menggunakan timer 1. Cara yang biasa digunakan adalah Timer Mode 2 (8 bit auto reload) yang hanya menggunakan register TH1 saja. Pengiriman setiap bit data terjadi.
setiap Timer 1 overflow sebanyak 32 kali sehingga dapat disimpulkan bahwa:
Baud rate (jumlah bit data yang terkirim tiap detik) =
Pengukuran Transmisi Data
Pengujian data dapat dilihat pada diagram blok dibawah ini:
Gambar 8. Pengujian Transmisi Data
Pengujian dilakukan dengan status tombol dideteksi, maka selanjutnya mirokontroler akan mengirimkan data sesuai dengan tombol yang ditekan. Data tersebut dikirimkan ke FSK modulator, selanjutnya dikirimkan ke pemancar FM. Data yang dipancarkan oleh modulator FM – FSK akan diterima oleh FM – FSK demodulator, selanjutnya data tersebut ditampilkan di PC (Hyper Terminal).
Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat yang telah dilakukan sebelumya, maka dapat disimpulkan bahwa semua sistem kontrol robot dapat berjalan sesuai yang direncanakan, yaitu:
Data Output yang dipancarkan oleh FM – FSK sesuai dengan tombol yang ditekan.
Keadaan disekitar robot dapat dipantau melalui televisi.
V. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Frenzel, Louis E., ”Communication Electronics : Principles and Application”, Mc Graw Hill, New York, 2001
[2]. Roddy, D., Idris, K., Coolen, J., “Komunikasi Elektronika”, Erlangga, Ciracas, Jakarta, 1984
[3]. Sudjadi., ”Teori dan Aplikasi Mikrokontroler : Aplikasi pada Mikrokontroler AT89C51”, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2005
[4]. Gaberielson, Bruce. DR., “Basic Communication” http://www.infosec
[5]. engineering.html, 14.01.2005.
[6]. Team RTC UI., “Pemancar FM”
[7]. http://www.elektroindonesia.com/elektro/elek29.html, No 29, Januari 2000
[8]. Hartanto, D., ”Pemancar FM 12 Watt : Bagian 1” http://www.bogor.net/idkf/idkf-1/community-broadcasting/pemancar, 1.03.2001
Diposting oleh : Amdhani Santoso (41407010002), Teknik Elektro
(Rangkuman 4)
SISTEM PENGEMBANGAN KENDALI FUZZY LOGIC BERBASIS MIKROKONTROLER KELUARGA MCS51
SISTEM PETRAFUZ
Sistem PetraFuz terdiri dari 2 bagian yaitu sistem software yang berjalan pada PC dan sistem target perangkat keras berupa sistem mikrokontroler MCS51. Proses perancangan, evaluasi, pembentukan program assembly dan proses downloading MCS51 machine code menuju sistem target dilakukan oleh program yang berjalan pada PC yaitu PetraFuz51 software. Sedangkan sistem target melakukan proses fuzzy logic yang berinteraksi dengan perangkat I/O ke dunia luar. Proses fuzzy logic yang dilakukan oleh sistem target meliputi proses fuzzification, rule evaluation dan defuzzification. Program PetraFuz51 dibuat dengan Delphi v.2 berbasis Windows dengan kemampuan graphical user interface sehingga memudahkan user dalam penggunaanya. Perancangan kendali meliputi pembentukan fuzzy membership function untuk input maupun output (maksimum 5 input, 3 output dan 8 label per input/output) serta pembentukan fuzzy if-then rules. Sedangkan proses evaluasi kendali menyajikan control surface untuk berbagai kombinasi input kendali. Dengan demikian pengguna dapat melihat respon kendali sebelum kendali sesungguhnya dijalankan oleh perangkat keras sistem target.
PetraFuz51 juga membentuk program bahasa assembly MCS51 yang selanjutnya dicompile dan didownload menuju sistem target melalui serial komunikasi RS232. Sistem target perangkat keras terdiri dari mikrokontroler MCS51 dilengkapi dengan paralel I/O serta interface analog (ADC/DAC).
Aksi kendali dapat diakuisisi oleh program PC melalui komunikasi serial RS232 sehingga respon kendali dapat digambarkan pada layar monitor untuk dilakukan analisis lebih lanjut yang diperlukan pada proses tuning if-then fuzzy rules. Selain respon kendali, masing-masing input fuzzy logic juga dapat diamati melalui layar monitor.
Secara umum kemampuan sistem PetraFuz adalah:
• Max. 5 Input
• Max. 3 Output
• 8 Membership Functions per Input
• 8 Membership Functions per Output
• 1024 if-then Rule
• 15 Characters per Name (Input, Output, Member).
• 4 Points per Input Member. (Trapezoid MF)
• 1 Point per Output Member. (Singleton MF)
CONTOH PENGGUNAAN PETRAFUZ
Program PetraFuz51 meyediakan beberapa fasilitas yaitu perancangan input dan output membership function (MF), perancangan fuzzy if-then rules, fuzzy logic evaluator, control surface, pembentukan assembly code, downloader ke sistem target dan data acquisition. Secara umum penggunaan PetraFuz dapat dibagi atas tahap-tahap berikut yaitu tahap pertama mendisain fuzzy inference system yang meliputi perancangan input dan output fuzzy beserta membership functionnya dan perancangan fuzzy if-then rules. Tahap kedua pembentukan database (yang terdiri dari MF dan if-then rules) dari hasil perancangan tahap pertama dalam bahasa assembly MCS51 yang akan digabungkan dengan user program. Adapun user program yang dimaksud adalah program yang dibuat user untuk akses data dari/ke I/O interface baik analog maupun digital sesuai dengan sistem kendali yang dirancang. Tahap ketiga adalah user program dicompile terlebih dahulu untuk menghasilkan machine code, baru kemudian machine code tersebut didownload ke sistem target mikrokontroler MCS51.
Untuk memberi gambaran yang lebih jelas diambil contoh penggunaan PetraFuz pada sistem kendali temperatur udara yang menggunakan bola lampu sebagai pemanas dan kipas sebagai pedingin. Input sistem fuzzy disini adalah Error dan Delta_Error temperatur udara terhadap Setting Point yang diinginkan. Input Error adalah selisih antara Setting Point dengan Present Value (Error= SP - PV) sedangkan Delta_Error adalah kecepatan perubahan error yang terjadi, Delta_Error = Error (n) - Error (n-1) . Pertama dilakukan pengisian spesifikasi dari crisp input dan crisp output yaitu nama, satuan, nilai minimum, nilai maksimum dan jumlah label membership function.
PELUANG PENGGUNAAN PETRAFUZ
Selama ini cukup banyak para praktisi sistem kendali mengalami kesulitan dalam mengaplikasikan metode fuzzy logic dalam sistem kendali terutama sampai pada level implementasi hardware. Salah satu alasannya adalah karena tidak didukung oleh fuzzy development tools yang dilengkapi dengan target sistem perangkat keras. Sistem PetraFuz menyediakan tools yang cukup lengkap mulai dari proses desain membership function dan pembentukan fuzzy if-then rule sampai pada proses kendali fuzzy logic yang dilaksanakan oleh sistem target perangkat keras. Pada kenyataannya dalam kendali fuzzy logic, bagian yang tersulit adalah mendesain membership function dan fuzzy rules sehingga didapatkan yang optimum dan menghasilkan kendali fuzzy logic yang memadai. Untuk mendapatkan hasil yang terbaik maka harus dilakukan percobaan yang berulang-ulang. Ini akan menjadi suatu kendala tersendiri bila tidak mempunyai tools yang menunjang.
Dari hasil pengujian yang dilakukan, PetraFuz Routine Engine mampu mengevaluate lebih kurang 16000 rule dalam satu detik. Pengujian ini dilakukan dengan kondisi tiap rule mempunyai 2 antecendent dan 1 consequent dan sistem clok yang digunakan pada prosesor MCS51 adalah 2 MHz. Ini berarti untuk mengevaluate satu rule, PetraFuz Routine Engine membutuhkan waktu lebih kurang 62,5 mikrodetik. Jika sistem kendali fuzzy logic mempunyai 2 input 1 output dan masing-masing input mempunyai 5 label membership function maka jumlah maksimum rule adalah 25 sehingga waktu untuk mengevaluate rule tidak lebih dari 1,5625 milidetik.
Dengan waktu akses yang cukup cepat ini, maka sistem PetraFuz dapat digunakan pada sistem kendali yang mempunyai respon yang relatif cepat seperti mengendalikan kecepatan motor DC, kontrol posisi dan lain-lain. Selain itu sistem ini berpeluang untuk digunakan pada aplikasi proses kendali industri seperti pressure control, chemical process control, kiln control dan lain-lain.
Sistem ini juga berpeluang dimanfaatkan untuk pengembangan kendali untuk bidang pertanian, misalnya pada kendali temperatur untuk cold/hot storage produk-produk pertanian yang membutuhkan kondisi temperatur tertentu. Dapat pula digunakan untuk pengendalian kadar PH air tambak, identifikasi level kematangan produk pertanian, dan lain-lain.
Sistem PetraFuz telah dimanfaatkan sebagai modul praktikum Kendali Fuzzy Logic pada institusi penulis dan terlihat cukup bermanfaat bagi pemula untuk memahami dan merancang sistem kendali fuzzy. Disamping itu pula tools ini memberikan pemahaman aspek implementasi khususnya menggunakan mikrokontroler.
KESIMPULAN
Dari hasil eksperimen pembuatan dan pemanfaatan sistem pengembangan fuzzy logic PetraFuz penulis mencatat beberapa hal antara lain:
• Sistem PetraFuz relatif mudah digunakan dan bermanfaat bagi pemula yang ingin bereksperimen sistem kendali berbasis fuzzy logic yang diimplementasikan pada mikrokontroler. Saat ini mikrokontroler yang dapat digunakan terbatas pada keluarga MCS51, dan tidak tertutup kemungkinan untuk dikembangkan fuzzy kernel untuk berbagai prosesor misalkan 8088, MCS96, Z80 atau lainnya.
• Sistem PetraFuz menyediakan kemampuan yang interaktif dan terintegrasi dengan sistem target perangkat keras. Dengan tools ini meningkatkan peluang pemanfaatan konsep kendali fuzzy pada berbagai bidang di Indonesia, khususnya pada bidang kendali pada pertanian.
• Masih terbuka pengembangan lebih lanjut dari sistem ini untuk mengakomodasi jumlah input/output yang lebih banyak, variasi bentuk membership function dan berbagai metode defuzzifikasi. Juga tidak menutup kemungkinan untuk memadukan metode jaringan saraf tiruan dengan fuzzy logic untuk membentuk kendali cerdas.
DAFTAR PUSTAKA
1. Klir, George J, “Fuzzy Sets and Fuzzy Logics : Theory and Applications”, NJ : Prentice Hall, 1995.
2. Alex De Castro, Jason Spelman, John Dumas, "Fuzzy Designer Generator (FUDGE)", Motorola Inc., 1994
3. Center for Emerging Computer Technologies, "Fuzzy Logic Education Program", Motorola Inc., 1994
4. Advanced Micro Device, “Microcontrollers Handbook”, California : Advanced Micro Device, 1988.
5. Sanchez, Julio, “IBM Microcomputers : A Programmer’s Handbook”, New York : McGraw-Hill, 1990
Di Posting oleh : Amdhani Santoso (41407010002), Teknik Elektro
Sistem PetraFuz terdiri dari 2 bagian yaitu sistem software yang berjalan pada PC dan sistem target perangkat keras berupa sistem mikrokontroler MCS51. Proses perancangan, evaluasi, pembentukan program assembly dan proses downloading MCS51 machine code menuju sistem target dilakukan oleh program yang berjalan pada PC yaitu PetraFuz51 software. Sedangkan sistem target melakukan proses fuzzy logic yang berinteraksi dengan perangkat I/O ke dunia luar. Proses fuzzy logic yang dilakukan oleh sistem target meliputi proses fuzzification, rule evaluation dan defuzzification. Program PetraFuz51 dibuat dengan Delphi v.2 berbasis Windows dengan kemampuan graphical user interface sehingga memudahkan user dalam penggunaanya. Perancangan kendali meliputi pembentukan fuzzy membership function untuk input maupun output (maksimum 5 input, 3 output dan 8 label per input/output) serta pembentukan fuzzy if-then rules. Sedangkan proses evaluasi kendali menyajikan control surface untuk berbagai kombinasi input kendali. Dengan demikian pengguna dapat melihat respon kendali sebelum kendali sesungguhnya dijalankan oleh perangkat keras sistem target.
PetraFuz51 juga membentuk program bahasa assembly MCS51 yang selanjutnya dicompile dan didownload menuju sistem target melalui serial komunikasi RS232. Sistem target perangkat keras terdiri dari mikrokontroler MCS51 dilengkapi dengan paralel I/O serta interface analog (ADC/DAC).
Aksi kendali dapat diakuisisi oleh program PC melalui komunikasi serial RS232 sehingga respon kendali dapat digambarkan pada layar monitor untuk dilakukan analisis lebih lanjut yang diperlukan pada proses tuning if-then fuzzy rules. Selain respon kendali, masing-masing input fuzzy logic juga dapat diamati melalui layar monitor.
Secara umum kemampuan sistem PetraFuz adalah:
• Max. 5 Input
• Max. 3 Output
• 8 Membership Functions per Input
• 8 Membership Functions per Output
• 1024 if-then Rule
• 15 Characters per Name (Input, Output, Member).
• 4 Points per Input Member. (Trapezoid MF)
• 1 Point per Output Member. (Singleton MF)
CONTOH PENGGUNAAN PETRAFUZ
Program PetraFuz51 meyediakan beberapa fasilitas yaitu perancangan input dan output membership function (MF), perancangan fuzzy if-then rules, fuzzy logic evaluator, control surface, pembentukan assembly code, downloader ke sistem target dan data acquisition. Secara umum penggunaan PetraFuz dapat dibagi atas tahap-tahap berikut yaitu tahap pertama mendisain fuzzy inference system yang meliputi perancangan input dan output fuzzy beserta membership functionnya dan perancangan fuzzy if-then rules. Tahap kedua pembentukan database (yang terdiri dari MF dan if-then rules) dari hasil perancangan tahap pertama dalam bahasa assembly MCS51 yang akan digabungkan dengan user program. Adapun user program yang dimaksud adalah program yang dibuat user untuk akses data dari/ke I/O interface baik analog maupun digital sesuai dengan sistem kendali yang dirancang. Tahap ketiga adalah user program dicompile terlebih dahulu untuk menghasilkan machine code, baru kemudian machine code tersebut didownload ke sistem target mikrokontroler MCS51.
Untuk memberi gambaran yang lebih jelas diambil contoh penggunaan PetraFuz pada sistem kendali temperatur udara yang menggunakan bola lampu sebagai pemanas dan kipas sebagai pedingin. Input sistem fuzzy disini adalah Error dan Delta_Error temperatur udara terhadap Setting Point yang diinginkan. Input Error adalah selisih antara Setting Point dengan Present Value (Error= SP - PV) sedangkan Delta_Error adalah kecepatan perubahan error yang terjadi, Delta_Error = Error (n) - Error (n-1) . Pertama dilakukan pengisian spesifikasi dari crisp input dan crisp output yaitu nama, satuan, nilai minimum, nilai maksimum dan jumlah label membership function.
PELUANG PENGGUNAAN PETRAFUZ
Selama ini cukup banyak para praktisi sistem kendali mengalami kesulitan dalam mengaplikasikan metode fuzzy logic dalam sistem kendali terutama sampai pada level implementasi hardware. Salah satu alasannya adalah karena tidak didukung oleh fuzzy development tools yang dilengkapi dengan target sistem perangkat keras. Sistem PetraFuz menyediakan tools yang cukup lengkap mulai dari proses desain membership function dan pembentukan fuzzy if-then rule sampai pada proses kendali fuzzy logic yang dilaksanakan oleh sistem target perangkat keras. Pada kenyataannya dalam kendali fuzzy logic, bagian yang tersulit adalah mendesain membership function dan fuzzy rules sehingga didapatkan yang optimum dan menghasilkan kendali fuzzy logic yang memadai. Untuk mendapatkan hasil yang terbaik maka harus dilakukan percobaan yang berulang-ulang. Ini akan menjadi suatu kendala tersendiri bila tidak mempunyai tools yang menunjang.
Dari hasil pengujian yang dilakukan, PetraFuz Routine Engine mampu mengevaluate lebih kurang 16000 rule dalam satu detik. Pengujian ini dilakukan dengan kondisi tiap rule mempunyai 2 antecendent dan 1 consequent dan sistem clok yang digunakan pada prosesor MCS51 adalah 2 MHz. Ini berarti untuk mengevaluate satu rule, PetraFuz Routine Engine membutuhkan waktu lebih kurang 62,5 mikrodetik. Jika sistem kendali fuzzy logic mempunyai 2 input 1 output dan masing-masing input mempunyai 5 label membership function maka jumlah maksimum rule adalah 25 sehingga waktu untuk mengevaluate rule tidak lebih dari 1,5625 milidetik.
Dengan waktu akses yang cukup cepat ini, maka sistem PetraFuz dapat digunakan pada sistem kendali yang mempunyai respon yang relatif cepat seperti mengendalikan kecepatan motor DC, kontrol posisi dan lain-lain. Selain itu sistem ini berpeluang untuk digunakan pada aplikasi proses kendali industri seperti pressure control, chemical process control, kiln control dan lain-lain.
Sistem ini juga berpeluang dimanfaatkan untuk pengembangan kendali untuk bidang pertanian, misalnya pada kendali temperatur untuk cold/hot storage produk-produk pertanian yang membutuhkan kondisi temperatur tertentu. Dapat pula digunakan untuk pengendalian kadar PH air tambak, identifikasi level kematangan produk pertanian, dan lain-lain.
Sistem PetraFuz telah dimanfaatkan sebagai modul praktikum Kendali Fuzzy Logic pada institusi penulis dan terlihat cukup bermanfaat bagi pemula untuk memahami dan merancang sistem kendali fuzzy. Disamping itu pula tools ini memberikan pemahaman aspek implementasi khususnya menggunakan mikrokontroler.
KESIMPULAN
Dari hasil eksperimen pembuatan dan pemanfaatan sistem pengembangan fuzzy logic PetraFuz penulis mencatat beberapa hal antara lain:
• Sistem PetraFuz relatif mudah digunakan dan bermanfaat bagi pemula yang ingin bereksperimen sistem kendali berbasis fuzzy logic yang diimplementasikan pada mikrokontroler. Saat ini mikrokontroler yang dapat digunakan terbatas pada keluarga MCS51, dan tidak tertutup kemungkinan untuk dikembangkan fuzzy kernel untuk berbagai prosesor misalkan 8088, MCS96, Z80 atau lainnya.
• Sistem PetraFuz menyediakan kemampuan yang interaktif dan terintegrasi dengan sistem target perangkat keras. Dengan tools ini meningkatkan peluang pemanfaatan konsep kendali fuzzy pada berbagai bidang di Indonesia, khususnya pada bidang kendali pada pertanian.
• Masih terbuka pengembangan lebih lanjut dari sistem ini untuk mengakomodasi jumlah input/output yang lebih banyak, variasi bentuk membership function dan berbagai metode defuzzifikasi. Juga tidak menutup kemungkinan untuk memadukan metode jaringan saraf tiruan dengan fuzzy logic untuk membentuk kendali cerdas.
DAFTAR PUSTAKA
1. Klir, George J, “Fuzzy Sets and Fuzzy Logics : Theory and Applications”, NJ : Prentice Hall, 1995.
2. Alex De Castro, Jason Spelman, John Dumas, "Fuzzy Designer Generator (FUDGE)", Motorola Inc., 1994
3. Center for Emerging Computer Technologies, "Fuzzy Logic Education Program", Motorola Inc., 1994
4. Advanced Micro Device, “Microcontrollers Handbook”, California : Advanced Micro Device, 1988.
5. Sanchez, Julio, “IBM Microcomputers : A Programmer’s Handbook”, New York : McGraw-Hill, 1990
Di Posting oleh : Amdhani Santoso (41407010002), Teknik Elektro
Langganan:
Postingan (Atom)