## Analisis Frekuensi Terhadap Kecepatan Motor
BLDC ( Brushless Direct Current ) Satu Fasa Kontruksi Axial Flux Celah Udara Tunggal

## Rizqi Afif
Rizqiafif21@gmail.com
Universits Jember Widyono Hadi

## Widyono.hadi1961@gmail.com
Universits Jember Widya Cahyadi cahyadi@unej.ac.id Universitas Jember Abstrak
Semakin  berkembanganya  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi, banyak penemuan baru dan pengembangan untuk mempermudah dalam melakukan sesuatu pekerjaan. Salah satu pengembangan  alat  yang  sering  dibutuhkan  dan  digunakan dalam  kehidupan  sehari  –  hari  yaitu  motor  penggerak.  Isu pemanasan  global  dan penghematan penggunaan Bahan  Bakar Minyak    (BBM)  merupakan  isu  pendongkrak  berkembangnya teknologi  motor  listrik.  Motor  DC  konvensional  sudah  dikenal efisien  dan  bebas  polusi,    namun  masih  memiliki  kekurangan yang  perlu  diperbaiki.  Solusi  dari  permasalahan  tersebut  salah satunya  adalah  motor  bldc  (brushless  direct  current)  satu  fasa kontruksi  axial  flux  celah  udara  tunggal.  Alasan  untuk melakukan  penelitian  tentang  analisa  driver  menggunakan  IC NE 555 untuk memperbaiki penelitian sebelumnya yaitu rancang bangun motor searah tanpa sikat satu fasa (bldc) kontruksi axial flux (pancake) dengan celah udara tunggal. Dari hasil pengujian menggunakan  frekuensi  antara  5  Hz  sampai  50  Hz  dihasilkan pada  motor  bldc  (brushless  direct  current)  satu  fasa  kontruksi axial  flux  celah  udara  tunggal  saat  frekuensi  5  Hz  sudah  dapat berputar  dengan  menghasilkan  kecepatan  terkecil  sebesar  99,3 rpm dan saat frekuensi 50 Hz menghasilkan kecepatan tertinggi sebesar  1022  rpm.  Dari  penelitian  yang  dihasilkan  bahwa semakin  besar  frekuensi  yang  masuk  maka  semakin  cepat putaran dari motor.

## Kata Kunci — Driver,IC NE 555, Motor BLDC, Axial Flux

## Abstract
In this era, the development of science and technology is very fast.  There  are  so  many  new  inventions  and  developments  to simplify  human  work.  One  of  the  development  tools  that  often needed  and  used  in  everyday  life  is  motor  drive.  The  issue  of global  warming  and  saving  Fuel  (BBM)  is  a  levers  issue  of electric motor  technology  development.  Conventional DC motor has  known  as  an  efficient  and  pollution-free,  but  it  still  has deficiencies  that  need  to  be  fixed.  One  of  solutions  to  solve  the problem  is  bldc  motor  (brushless  direct  current)  single  phase axial flux with a single air gap construction. The reason in doing research  on  the  analysis  of  driver  using  IC  NE  555  was  to improve  previous  research  on  the  design  of  motor  used unidirectional  one-way  brush  (bldc)  axial  flux  construction (pancake) with a single air gap. Based on the result of test used frequencies  between  5  Hz  to  50  Hz  showed  that  when  the frequency  of  5  Hz,  bldc  motor  (brushless  direct  current)  single phase axial  flux  with  a single air gap  construction can  spin  and
produce the smallest speed of 99.3 rpm and when the frequency of  50  Hz,  it  produce  the  highest  speed  which  was  1022  rpm. Based on the research result, it can be concluded that the greater frequency given the faster rotation of the motor.
Keywords — Driver,IC NE 555, Motor BLDC, Axial Flux.

## I. PENDAHULUAN
Semakin berkembanganya ilmu pengetahuan dan teknologi,  banyak  penemuan  baru  dan  pengembangan  untuk mempermudah dalam melakukan sesuatu pekerjaan. Pengembangan  dalam  bidang  teknologi  sangat  dibutuhkan untuk  lebih  meningkatkan  efisiensi  dan  kualitas  alat  yang sudah  dibuat.  Salah  satu  pengembangan  alat  yang  sering dibutuhkan  dan  digunakan  dalam  kehidupan  sehari  –  hari yaitu  motor  penggerak.  Isu  pemanasan    global    dan penghematan  penggunaan  Bahan    Bakar    Minyak    (BBM) merupakan  isu  pendongkrak  berkembangnya  teknologi  motor listrik.  Motor  DC  konvensional  sudah  dikenal  efisien  dan bebas polusi,  namun masih memiliki kekurangan  yang perlu diperbaiki.    Maka  diperlukan  pengembanga  maupun perancangan  motor  listrik baru untuk mendapatkan performa motor  listrik  yang  lebih  baik[1].  Kendaraan  listrik  memiliki beberapa  keuntungan  dibanding  mobil  mesin  pembakaran internal,  termasuk  pengurangan  polusi  udara  yang  signifikan, mengurangi emisi gas, dan mengurangi ketergantungan energi pada  berkurangnya  cadangan  minyak.  Kendaraan  listrik  akan menggunakan  listrik  yang  tersimpan  di  dalam  baterai  untuk menggerakkan  motor,  dan  daya  bisa  diisi  ulang  dengan pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan. Dari berbagai  motor  listrik,  motor  yang  paling  cocok  untuk kendaraan  listrik  adalah  motor  BLDC,  karena  motor  ini memiliki  keandalan  tinggi,  kepadatan  tenaga  tinggi, Persyaratan  perawatan  rendah,  biaya  rendah  dan  bobot  yang lebih  rendah  efisiensi  tinggi[2].  Teknologi  motor  tanpa  sikat memungkinkan untuk mencapai keandalan yang tinggi dengan efisiensi  tinggi,  dan  dengan  biaya  yang  lebih  rendah dibandingkan dengan motor sikat. Meskipun karakteristik dari motor  tanpa  sikat  bisa  diaplikasikan  pada  beberapa  jenis motor  –  motor  AC,  motor  stepper,  motor  induksi  AC,  motor BLDC  secara  konvensional  didefinisikan  sebagai  motor sinkron  magnet  permanen  dengan  bentuk  gelombang  EMF
2
trapesium belakang. Mesin  sinkron magnet  permanen dengan trapezoidal  Back  –  EMF  dan  (120  derajat  kelistrikan  yang lebar)  arus  stator  persegi  panjang  banyak  digunakan  karena mereka  menawarkan  keuntungan  berikut  pertama,  dengan asumsi  motor  memiliki  Impho  trapesium  murni  dan  bahwa proses  pergantian  fase  stator  akurat,  mekanis  torsi  yang dikembangkan  oleh  motor  konstan;  Kedua,  driver  DC  motor tanpa  sikat  menunjukkan  kepadatan  tenaga  mekanik  yang sangat  tinggi[3].  Brushless    DC  (BLDC)    adalah    motor magnet    permanen    akan  tetapi  proses  comutator  dan  sikat digantikan  oleh    solid    state    switch.    Pada    Controller Brushless    DC    Motor   (BLDC)    tiga   fasa    berperan    sangat penting  atau  sebagai penunjang  utama  beroperasinya  motor DC    Brushless    karena    motor    ini  membutuhkan    suatu trigger    pulsa    ke    bagian    elektromagnetik    (stator)    dari motor  DC    Brushless    sebagai    pengaturan    besarnya    arus yang    mengalir    sehingga    motor  dapat  berputar  dan  diatur secara akurat[4].
Pada  penelitian  yang  dilakukan  ini  yaitu  untuk menganalisis driver IC NE 555 pada motor searah tanpa sikat. Penelitian ini menggunakan motor searah tanpa sikat satu fasa kontruksi  Auxial  Flux  dengan  rotor  ada  di  bagian  atas  dan stator  di  bagian  bawah  dan  untuk  mengetahui  karakteristik driver  NE  555  dan  membandingkan  hasilnya  dengan menggunakan  driver  Arduino  –  UNO.  Pada  perancangan motor searah tanpa sikat peneliti menggunakan 6 coil sebagai stator  dan  6  magnet  neodymium  sebagai  rotor  dengan diameter  kawa  email  0,2  mm.  Dengan  adanya  penelitian  ini yang  menggunakan  kontruksi  Axuial  Flux  dengan  6    coil sebagai stator dan 6 magnet neodymium sebagai rotor serta IC NE  555  sebagai  driver  yang  digunakan  untuk  mengendalikan motor  searah  tanpa  sikat  satu  fasa  sehingga  dapat mengembangkan  suatu  driver  yang  baru  untuk  meningkatkan efisiensi dan akurasi yang lebih tinggi.

## II. M ETODE
Rotor    adalah    bagian    motor    yang    berputar    karena adanya    gaya  elektromagnetik  dari  stator.  Jumlah  kutub magnet  berbanding  lurus  dengan  torsi  motor,    namun berbanding    terbalik    dengan    RPM.    Untuk    mendapatkan hasil  dari  kecepatan    motor    yang    sedang    berputar    dengan nilai    frekuensi    yang    sudah  diketahui  pada  osiloskop  dapat digunakan persamaan sebagai berikut[5].
......................................................... (1)
Dari  rumus  tersebut  menjelaskan  bahwa  besar  kecepatan dipengaruhi oleh besar frekuensi (f) dan jumlah kumparan (P) yang  digunakan.  Sehingga  dapat  diketahui  kecepatan berbanding  lurus  dengan  besar  frekuensi.  Dan  sebaliknya yaitu kecepatan berbanding terbalik dengan jumlah kumparan.
IC  ( Integrated  Circuit )  adalah  komponen  elektronika  semi konduktor yang merupakan gabungan dari ratusan atau ribuan komponen  –  komponen  lain.  Bentuk  IC  berupa  kepingan silikon  padat,  biasanya  berwarna  hitam  yang  mempunyai banyak  kaki  –  kaki  (pin)  sehingga  bentuknya  mirip  sisir.  IC
merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti resistor, kapasitor, dioda dan transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah  rangkaian  berbentuk  chip  kecil.  IC  digunakan  untuk beberapa  keperluan  pembuatan  peralatan  elektronik  agar mudah  dirangkaia  menjadi  peralatan  yang  berukuran  relatif kecil [6].
Clock Generator  sering  disebut  sebagai  pembangkit  pulsa ( clock ).  Pembangkit  pulsa  dalam  pembuatan  rangkaiannya sering  digunakan  rangkaian  terpadu  linear  (  IC  : Integrated Circuit ).  IC  linear  yang  sering  digunakan  secara  umum biasanya  NE  555  yang  merupakan  IC  pewaktu  ( Timer ). Sebagai timer secara  analogi  dapat  juga  digunakan  sebagai Clock Generator  atau  pembangkit  pulsa  yang  pada  umumnya dapat  membangkitkan  frekuensi  atau  waktu  sesuai  dengan yang  diperlukan.  Untuk  membangkitkan  pulsa  atau  frekuensi sesuai  yang  diperlukan  tersebut,  maka  dalam  setiap periodenya dapat dihitung dengan menggunakan prinsip dasar rangkaian dan persamaan (2)[7].
...........................  (2)

## III. P ROSEDUR
Adapun prosedur yang dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Studi literatur Tahap  ini  merupakan  tahapan  untuk  mencari  sumber informasi  terkait  penelitian  yang  akan  dilakukan,  dengan informasi  yang  didapat  maka  akan  menjadi  acuan  untuk mencapai hasil penelitian
2. Perancangan dan pembuatan driver motor
Pada  tahap  ini  dilakukan  perancangan  dan  pembuatan driver motor  yang  menggunakan  IC  NE  555  untuk penggerak motor tersebut.
3. Percobaan driver IC NE 555
Pada tahapan ini adalah melakukan percobaan pada driver yang telah selesai dirancang dan dibuat.
4. Pengujian driver IC  NE  555  pada  motor  tanpa  sikat  satu fasa kontruksi axial flux celah udara tunggal Pada  tahap  ini  adalah  pengujian  alat  yang  telah  dibuat dengan  menggunakan  AVO  meter  untuk  mengukur tegangan  dan  arus  masukan  ke driver , fluks meter  untuk mengukur  kerapatan  magnet, tacho meter  untuk  mengukur kecepatan  dan  menghitung  torsi  motor,  dan  osiloskop untuk  melihat  frekuensi  dan duty  cycle masukan  pada driver IC NE 555. 5. Analisa data dan pembuatan laporan
Pada tahap ini dilakukan setelah melakukan pengujian dan mendapatkan  data,  maka  langkah  selanjutnya  yaitu melakukan  analisis  terhadap  data  yang  telah  didapatkan. Analisis tersebut berfungsi untuk mengetahui karakteristik dirver IC  NE  555  dan  perbandingan  antara  pengukuran dan perhitungan mengenai kinerja dari motor tersebut.
6. Penarikan kesimpulan dan saran
Setelah  menganalisa  data  dan  pembuatan  laporan dilakukan  kemudian  dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan
yang  menyangkut  kriteria  dengan  ketentuan  apabila  daya yang  dihasilkan  dibandingkan  dengan  rumus  kecepatan motor  menurut  (pramono,  pratama,  &  warindi,  2016), maka  kinerja  alat  dinilai  semakin  baik,  selain  itu  apabila frekuensi  semakin  besar  maka  kecepatan  motor  semakin besar  dan  saran  yang  dimaksudkan  untuk  memperbaiki kekurangan yang  ada, kemungkinan pengembangan, serta penyempurnaan alat pada penelitian selanjutnya.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
P engujian motor pada frekuensi 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, dan 50 Hz.
Pada  tabel  1  dapat  dilihat  kecepatan  yang  dihasilkan dengan  jumlah  kutub  sebanyak  enam  memiliki  kecepatan putar  rotor  tertinggi  yang  dihasilkan  yaitu  sebesar  1022  rpm dengan menggunakan sumber tegangan (Vin) tetap sebesar 13 volt  dengan sumber dc  dan frekuensi  yang digunakan sebesar 50  Hz.  Sedangkan  kecepatan  putar  rotor  terendah  yang dihasilkan  yaitu  sebesar  99,3  rpm  dengan  menggunakan sumber  tegangan  (Vin)  tetap  sebesar  13  volt  dengan  sumber dc  dan  frekuensi  yang  digunakan  sebesar  5  Hz,  dengan didapatkannya hasil tersebut  dapat  diketahui  bahwa frekuensi berbanding lurus dengan keccepatan.
Tabel 1. Hasil pengujian pengukuran menggunakan frekuensi
5 Hz sampai 50 Hz Vin (volt) Frekuensi (Hz) Kecepatan (rpm) 13 5 99,3 13 10 212,5 13 15 301,3 13 20 407,9 13 25 499,8 13 30 604,0 13 35 705,3 13 40 816,2 13 45 891,3 13 50 1022
Perhitungan  pada  kecepatan  motor  BLDC  Satu  Fasa Kontruksi Axial Flux Celah Udara Tunggal
Dari data hasil perhitungan yang dapat dilihat pada tabel 2 dengan menggunakan rumus pada persamaan (1), maka dapat diketahui  bahwa  kecepatan  yang  dihasilkan  oleh  motor terkecil  sebesar  100  rpm  pada  saat  frekuensi  5  Hz  dan kecepatan  motor  terbesar  sebesar  1000  rpm  pada  saat frekuensi  sebesar  50  Hz.  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa
semakin besar frekuensi yang digunakan maka semakin cepat putaran motor.
Tabel 2. Hasil perhitungan kecepatan motor bldc satu fasa kontruksi axial flux celah udara tunggal Vin (volt) Frekuensi (Hz) Kecepatan (rpm) 13 5 100 13 10 200 13 15 300 13 20 400 13 25 500 13 30 600 13 35 700 13 40 800 13 45 900 13 50 1000
Perbandingan  Antara  Perhitungan  dengan  Pengukuran  Pada Kecepatan  Motor  BLDC  ( Brushless  Direct  Current ) Kontruksi Axial Flux Satu Fasa Celah Udara Tunggal
Dari  data yang dihasilkan  dapat  dilihat pada table 3 maka dapat  diketahui  bahwa  nilai error persen  terbesar  terdapat pada  frekuensi  10  Hz  yaitu  sebesar  6,25%,  kemudian  pada nilai error persen terkecil terdapat pada frekuensi 15 Hz yaitu sebesar  0,2%.  Pada  perhitungan  terdapat  nilai error persen karena  diakibatkan  pada  alat  ukur  tachometer  pada  motor yang kurang mendukung.
Tabel 3. Hasil perbandingan error persen motor bldc satu fasa kontruksi axial flux celah udara tunggal
Vin (volt) Rpm (Pengukuran) N s (Perhitungan) E% (Perhitungan) 13 99,3 100 0,7 13 212,5 200 6,25 13 301,3 300 0,43 13 407,9 400 1,98 13 499,8 500 0,2 13 604,0 600 0,67 13 705,3 700 0,76 13 816,2 800 2,03 13 891,3 900 0,97 13 1022 1000 2,2
Perbandingan  Frekuensi  Antara  Teori  dengan  Pengukuran Pada Resistot Driver Motor BLDC ( Brushless Direct Current ) Kontruksi Axial Flux Satu Fasa Celah Udara Tunggal
Dari  data  yang  dihasilkan  maka  dapat  diketahui  bahwa nilai error persen terbesar terdapat  pada frekuensi  5 Hz yaitu sebesar  1,94%,  kemudian  pada  nilai error persen  terkecil terdapat  pada  frekuensi  35  Hz  yaitu  sebesar  0,09%.  Pada perhitungan terdapat nilai error persen karena diakibatkan alat ukur dan alat yang digunakan.
Tabel 4 Hasil Perbandingan Frekuensi Antara Teori dengan Pengukuran Pada Resistot Driver Motor BLDC ( Brushless Direct Current ) Kontruksi Axial Flux Satu Fasa Celah Udara Tunggal Perhitungan Resistor (Ω) Frekuensi Teori (Hz) Frekuensi Praktikum (Hz) E% (Perhitungan) 127085,44 5 5,05 1,94% 65058,65 10 10 0,60% 43372,43 15 15,06 0,20% 32545,5 20 20 0,55% 26116,92 25 25,02 0,16% 21664,68 30 30,15 0,20% 18625,21 35 35,11 0,09% 16313,31 40 40,25 0,32% 14500 45 45,04 0,22% 13071,5 50 50,20 0,26%
V. KESIMPULAN (PENUTUP)
Dari  hasil  pengujian  pada  driver  IC  NE  555  terhadap kecepatan  motor  BLDC  ( brushless  direct  current )  satu  fasa kontruksi axial  flux celah  udara  tunggal  maka  dapat disimpulkan dan saran yang dapat digunakan untuk pengujian selanjutnya diantaranya yaitu sebagai berikut. Pada rancangan driver IC NE 555 dapat menghasilkan frekuensi sebesar 5 Hz sampai  50  Hz  dan  dimana  frekuensi  tersebut  dapat menggerakkan  motor  BLDC  ( brushless  direct  current )  satu fasa kontruksi axial flux celah udara tunggal dengan kecepatan 99,3 rpm sampai 1022 rpm dan semakin besar frekuensi yang diatur  maka  akan  semakin  besar  kecepatan  putar  dari  motor BLDC ( brushless direct current ) satu fasa kontruksi axial flux celah  udara  tunggal  karena  arus  listrik  yang  masuk  ke coil (kumparan)  sehingga  membuat  dorongan  terhadap  magnet permanen yang ada di rotor semakin cepat.

## R EFERENSI
[1]  Rencana,  H.,  Sakti,  P.,  &  Yuniarto,  M.  N.  2014. Perancangan  dan  Uji  Performa  Axial  Flux  Permanent Magnet Coreless Brushless Direct Curent ( DC ) Motor ,
1 (1), 1–7.
[2]  Sujanarko,  B.  2014. BLDC  Motor  Control  for  Electric Vehicle  Based  On  Digital  Circuit  and  Proportional- , 11674–11681.
[3]  Welekar,  A.  M.,  &  Apte,  A.  A.  2014. Development  of Brushless  DC  Motor  Drive . Journal  of  Electrical  and Electronics Engineering (IOSR-JEEE) , 2014 , 12–18.
[4]  Indradewa,  E.  (2013). Brushless  Motor  DC .  Jurnal Elektromagnetika.
[5]  Hadi, W. (2016). Rancang Bangun Motor BLDC Dengan Rotor . Prosiding .
[6]  Hakiem,  Ilmiawan.  2015. TOKOTEKNOLOGI. Malang. PT. Tokoteknologi Mikroelektronik Nusantara.
[7]  Susa'at,  S.  2015. APLIKASI  IC  NE  555  SEBAGAI CLOCK  GENERATOR  PADA  RANGKAIAN  TERPADU (IC) DIGITAL JENIL TTL . Malang. Widyaiswara Madya P4TK BOE/VEDC.