## Pengaruh Duty Cycle dan Frekuensi Terhadap Kecepatan Putar Motor DC

## Budihardja Murtianta
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga budihardja.murtianta@staff.uksw.edu

## Ringkasan
Tulisan ini dibuat untuk mengetahui pengaruh perubahan frekuensi dan duty cycle terhadap kecepatan putar motor DC saat terbebani dan saat tidak dibebani yang diterapkan dengan menggunakan  sistem PWM ( Pulse  Width  Modulation ). DC  Chopper direalisasikan  guna menerapkan  sistem PWM . DC  Chooper mengubah  secara  langsung  dari dc ke dc dan biasanya hal ini disebut konverter dc ke dc . Alat ini disimulasikan dengan motor DC tape 9V dan IGBT sebagai  saklar chopper .  Perancangan  terdiri  dari  modul regulator 5V,  modul microcontroller  AT89S52 ,  modul keypad ,  modul receiver  IR sebagai  pendeteksi  kecepatan, modul transmiter IR , modul LCD , dan modul DC Chopper + driver . Setiap operasi dilakukan dari sebuah keypad dan besarnya kecepatan motor yang terdeteksi dapat ditampilkan pada LCD . Dari hasil pengujian didapatkan bahwa pemakaian DC Chopper untuk aplikasi motor, IGBT yang  dipakai  bekerja  lebih  baik  saat  mendapat  masukan  frekuensi  lebih  besar  dari 1KHz. Dari hasil percobaan duty cycle 10% frekuensi pensaklaran chopper dc adalah >2Khz tanpa  beban  dan >1Khz dengan  beban1 dan  beban 2.  Pada duty cycle 25% dan  50% adalah >3Khz  tanpa  beban,  >2Khz  pada  beban  1  dan  >1Khz  pada  beban  2.  Pada duty  cycle 75% adalah >2Khz tanpa beban, dan duty cycle 90% adalah >800Hz tanpa beban. Semakin tinggi nilai frekuensi maka semakin baik titik kerja dari DC Chopper .
Kata kunci: duty cycle, chopper, konverter

## 1. Pendahuluan
Motor  listrik  adalah  salah  satu  komponen  utama  dalam  bidang  penggerak.  Sistem pengaturan  kecepatan  motor  listrik  yang  sering  digunakan  adalah  sistem PWM , mengingat  pengaturan  kecepatan  motor  sistem  PWM  efisien.  Sistem PWM merubah sinyal DC flat menjadi  sinyal DC berfrekuensi.  Frekuensi  ini  mempengaruhi  kecepatan putar  motor  itu  sendiri.  Terutama  saat  motor  tersebut  diberi  beban.  Dengan  latar belakang  tersebut  pada  tulisan  ini  akan  diteliti  pengaruh duty  cycle dengan  frekuensi yang  bervariasi  terhadap  kecepatan  putar  motor.  Motor  yang  digunakan  adalah  motor DC seri. Rangkaian DC Chopper dipakai guna untuk menerapkan sistem PWM yang akan digunakan.  Konverter DC ke DC ( DC  Chopper )  digunakan  untuk  mengatur  kecepatan motor  arus  searah  ( DC ). DC  Chopper adalah  sebuah  piranti  yang  mengubah  tegangan sumber arus searah ( DC ) yang tetap menjadi tegangan DC yang arasnya dapat diatur [1]. Penggunaan DC  Chopper memiliki  keuntungan  dalam  pengaturan  tegangan  jangkar motor DC tanpa  adanya  disipasi  panas  yang  berarti.  Sebagai  saklar  dan  pengantaran
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 17 No. 1 April 2018 Hal 13 - 26
daya dipergunakan IGBT. Pengaruh frekuensi dan duty cycle dari DC Chopper terhadap kecepatan putar motor akan diteliti pada tulisan ini.

## 2. Dasar Teori
Pada  bagian  ini  akan  dijelaskan  masing-masing  fungsi  dari  tiap-tiap  komponen penyusun tiap-tiap modul. Tidak seluruh komponen akan dijelaskan satu-persatu tetapi hanya beberapa komponen utama saja yang akan dijelaskan.

## 2.1.   Motor DC
Motor DC biasanya digunakan dalam rangkaian yang memerlukan kepresisian yang tinggi untuk pengaturan kecepatan, pada torsi yang konstan. Pada motor seri, gulungan medan  (medan shunt )  dihubungkan  secara  seri  dengan  gulungan  dinamo  (A)  seperti ditunjukkan dalam Gambar 1. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo [2]. Berikut  tentang  kecepatan  motor  seri  ( Rodwell  International  Corporation,  1997;L.M. Photonics Ltd, 2002 ).  Kecepatan putar motor dibatasi pada 5000 RPM
Gambar 1. Karakteristik Motor DC Seri ( Rodwell International Corporation , 1999)

## 2.2.  Pengendali Mikro
Pada  tulisan  ini  dipakai  dua  pengendali  mikro.  Pengendali  mikro  yang  pertama berfungsi  untuk  pengolahan  data-data  masukan  dari keypad yang  kemudian  diolah sehingga  menghasilkan  sinyal PWM dan  dikirimkan  ke driver motor.  Pengendali  mikro yang  kedua  digunakan  untuk  mengolah  sinyal  yang  diterima  dari  modul  pendeteksi kecepatan  sehingga  sinyal  yang  deterima  dapat  ditampilkan  dalam  satuan RPM. Pengendali mikro yang pertama dan kedua yang dipakai adalah pengendali mikro jenis AT89S52 . Microcontroller tipe Atmel  AT89S52 termasuk  kedalam  keluarga MCS51 merupakan suatu mikrokomputer CMOS 8-bit dengan daya rendah, kemampuan tinggi, memiliki 8K byte Flash Programable and Erasable Read Only Memory ( PEROM ). Perangkat ini  dibuat  menggunakan  teknologi  memori nonvolatile .  Set instruksi dan  kaki  keluaran AT89S52 sesuai  dengan  standar  industri 80C51 dan 80C52 . Atmel AT89S52 adalah mikrokomputer  yang  sangat  bagus  dan  fleksibel  dengan  harga  yang  rendah  untuk banyak aplikasi sistem kendali. Fasilitas yang terdapat dalam AT89S52 antara lain :

## Pengaruh Duty Cycle dan Frekuensi Terhadap Kecepatan Putar Motor DC
1.  Sesuai dengan produk-produk MCS-51 .
2.  Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali.
3.  Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 33MHz.
4.  Tiga tingkat kunci memori program.
5.  Memiliki 256 x 8 bit RAM .
6.  Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram.
7.  3 pewaktu/pencacah 6- bit (untuk 52) & 2 pewaktu/pencacah 16- bit (untuk51).
8.  8  sumber interupsi(untuk 52) & 6 untuk 51.
9.  Kanal serial terprogram.
10.  Mode daya rendah dan mode daya mati.
Microcontroller keluarga MCS  51 memiliki port-port yang  lebih  banyak  (40 port  I/O ) dengan  fungsi  yang  bisa  saling  menggantikan  sehingga microcontroller jenis  ini  menjadi sangat  digemari  karena  hanya  dalam  sebuah chip sudah  bisa  mencakup  untuk  banyak kebutuhan.[3]

## 2.3. Penampil / Display
LCD adalah sebuah display dot matrix yang difungsikan untuk menampilkan tulisan berupa  angka  atau  huruf  sesuai  dengan  yang  diinginkan.  Digunakan LCD dot  matrix dengan  karakter  2  x  16,  sehingga  kaki-kakinya  berjumlah  16 pin .  Dalam  modul  ini menggunakan LCD character untuk  menampilkan  tulisan  atau character saja.  Tampilan LCD terdiri dari dua bagian, yakni bagian panel LCD yang terdiri dari banyak “titik” LCD dan  sebuah microcontroller yang  menempel  di panel dan  berfungsi  mengatur  ‘titik-titik’ LCD  tadi  menjadi  huruf  atau  angka  yang  terbaca.  Huruf  atau  angka  yang  akan ditampilkan  dikirim  ke LCD dalam  bentuk  kode ASCII ,  kode ASCII ini  diterima  dan diolah  oleh microcontroller di  dalam LCD menjadi  ‘titik-titik’ LCD yang  terbaca  sebagai huruf  atau  angka.  Dengan  demikian  tugas microcontroller pemakai  tampilan LCD hanyalah mengirimkan kode-kode ASCII untuk ditampilkan.

## 2.4. Optocoupler
Optocoupler merupakan  kombinasi  antara  sebuah  sumber  cahaya  ( LED )  dengan sebuah photosensitive  detector ( phototransistor ).  Fungsi  dari  o ptocoupler tergantung  dari jenisnya. Ada dua jenis optocoupler :
1. Optocoupler jenis ’U’ sering dipakai untuk mengitung putaran dari suatu piringan.
2. Optocoupler jenis DIP ( Dual In  - line Package )  berfungsi  untuk  melindungi  atau mengisolasi  rangkaian dari tegangan tinggi.
Pada tulisan ini digunakan optocoupler jenis 4N35 yang merupakan IC driver berfungsi memindahkan  sinyal  gelombang  dari  rangkaian  kontrol  ke  rangkaian  daya  sekaligus sebagai pemisah tegangan kerja pada rangkaian kontrol dan rangkaian daya. Rangkaian driver yang diimplementasikan dengan IC 4N35 ditunjukkan pada Gambar 2.
Pada optocoupler sisi masukan (kaki 1) dihubungkan dengan tahanan (pembatas arus yang melewati LED ) dari keluaran rangkaian kontrol, sedangkan kaki 2 dihubungkan ke tegangan  nol ( common ground ).  Pada  sisi keluaran, kaki  5 dihubungkan  melalui tahanan ke  tegangan  sumber  dan  kaki  4  terhubung  dengan  beban  dan  merupakan  terminal keluaran IC ini.

## Gambar 2. Optocoupler 4N35

## 2.5. IGBT
IGBT ( Insulated-Gate  Bipolar  Transistor )  adalah  piranti  semikonduktor  sebagai komponen sakelar yang  sifatnya setara dengan gabungan sebuah transistor bipolar ( BJT ) dan  sebuah transistor efek  medan  ( MOSFET ).  Dengan  gabungan  sifat  kedua  elemen tersebut, IGBT mempunyai  perilaku  yang  cukup  ideal  sebagai  sebuah  sakelar elektronik.[1]  Di  satu  pihak IGBT tidak  terlalu  membebani  sumber  dan  di  pihak  lain mampu menghasilkan arus yang besar bagi beban listrik yang dikendalikannya. Dengan demikian,  terminal  masukan IGBT mempunyai  nilai  impedansi  yang  sangat  tinggi, sehingga  tidak  membebani  rangkaian  pengendalinya  yang  umumnya  terdiri  dari rangkaian logika. Ini akan menyederhanakan rancangan rangkaian pengendali ( controller ) dan  penggerak  ( driver )  dari IGBT .  Di  samping  itu,  kecepatan  pensakelaran IGBT juga lebih  tinggi  dibandingkan  komponen BJT ,  meskipun  lebih  rendah  dari  komponen MOSFET  yang  setara.  Di  lain  pihak,  terminal  keluaran IGBT mempunyai  sifat  yang menyerupai terminal keluaran ( collector-emitter ) BJT . Dengan kata lain, pada saat keadaan menghantar, nilai tahanan menghantar ( R_on ) dari IGBT sangat kecil, menyerupai R_on pada BJT . Pada tulisan ini digunakan IGBT jenis GT15Q101 sebagai driver dc choppernya . IGBT memiliki  3  terminal  yaitu gate , collector dan emitter .  Simbol  dan  Arsitektur  IGBT dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Simbol dan Arsitektur IGBT
Karateristik Switching IGBT:
1.  IGBT Turn – On
Arus gate menentukan kecepatan turn – on pada IGBT . Proses turn - on IGBT lebih cepat  dibandingkan  proses turn-on pada BJT ,  dan  lebih  lambat  dibandingkan proses turn - on pada MOSFET karena IGBT harus mengkonduksi MOSFET dan BJT yang  ada  didalam IGBT .  Untuk  membuat IGBT turn  -  on ,  kapasitan input diantara gate dan emitter diisi  dengan  tegangan VGE yang  lebih  besar dibandingkan dengan tegangan threshold V GE ( th ). GT15Q101 mempunyai V GE ( th ) = 3 – 6 V.

## Pengaruh Duty Cycle dan Frekuensi Terhadap Kecepatan Putar Motor DC
2.  IGBT Turn – Off
Selama IGBT turn - off , kapasitansi gate - emitter pada masukan akan dikosongkan melalui  hambatan  seri  R GE antara gate dan emitter. Nilai  minimal  R GE ditentukan berdasarkan  suatu  nilai  dimana  ada  jaminan IGBT mengalami  kondisi  terkunci untuk berbagai kondisi arus dan tegangan selama pengoperasian termasuk beban resistif maupun induktif .  Nilai  maksimum  R GE ditentukan  berdasarkan pengamatannya  pada  saat turn  -  off .  Pengaturan  kecepatan  motor DC ini dilakukan  oleh DC Chooper menggunakan IGBT yang  berfungsi  sebagai  saklar. Pulsa PWM di  biaskan  ke  kaki gate dari IGBT ,  pulsa PWM ini  berbentuk  suatu pulsa ON  /  OFF kotak  dengan duty  cycle yang  bervariasi.  Lebar  pulsa  satu gelombang  dapat  diubah  ,  sehingga  lebar  pulsa ON dan  lebar  pulsa OFF nya tergantung  pada  lebar  pulsa  satu  gelombang.[1]  Dari  perbandingan duty  cycle maka di dapatkan rumus
` Vs DutyCycle presentase Vs OFF lebarpulsa ON lebarpulsa ON lebarpulsa V output      (1) Untuk hubungan arus kecepatan dan torsi: a I K T  
T = torsi , K = konstanta persamaan , Φ = fluks medan , I a = arus.

## 3. Perancangan Sistem
Secara lengkap diagram blok alat yang dibuat ditunjukkan oleh Gambar 4.
Gambar 4. Diagram Blok Alat
Catu Daya Modul DC Chopper Modul Driver Motor DC 12V
Modul Microcontroller 1 sebagai pusat pengendali Modul Keypad Modul Pendeteksi Kecepatan Motor Modul Penampil Microcontroller 2 sebagai pengolah sinyal
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 17 No. 1 April 2018 Hal 13 - 26
Perancangan dan realisasi perangkat keras dibagi dalam beberapa bagian yaitu :
1.  Modul Regulator 5V.
2.  Modul Microcontroller .
3.  Modul Keypad.
4.  Modul LCD ( Liquid Crystal Display ) . 5.  Modul DC Choper + driver.
6.  Modul Transmiter IR ( Infra Red ).
7.  Modul Receiver IR sebagai pendeteksi kecepatan .
3.1.   Modul Regulator
Modul regulator 5  V  berfungsi  sebagai  penstabil  tegangan  5  V,  tegangan  inputnya sebesar  12  V  yang  berasal  dari power  supply .    Tiap    modul    menggunakan  satu  buah regulator 5 V. Gambar regulator 5 Volt ditunjukkan oleh Gambar 5..
Gambar 5. Modul Regulator 5V
3.2.   Modul Microcontroller [4]
Pada  tulisan  ini  digunakan  dua  modul microcontroller .  Kedua microcontroller yang digunakan di sini adalah microcontroller tipe AT89S52 . AT89S52 memiliki memori internal ( Programmable and Erasable  Read Only  Memory disingkat PEROM )  sebesar  8  kB sehingga perangkat lunak yang dibuat dapat langsung disimpan di dalam ROM internal yang ada. Microcontroller ini  mempunyai  kemampuan In Sysyem Programming ( ISP ). Microcontroller berfungsi  mengatur  dan  mengendalikan  seluruh  proses  operasi  yaitu  mengatur  picuan IGBT ,  mengolah  data  dari keypad ,  menerima  data  dari  modul  pendeteksi  kecepatan, menjalankan sistem PWM , dan  menampilkan inputan dan hasil deteksi kecepatan pada LCD . Microcontroller AT89S52 mempunyai  tiga timer yaitu timer 0, timer 1,  dan timer 2. Modul  ini  menggunakan  osilator  kristal  12  MHz  sebagai  pembangkit clock sehingga dalam  alat  ini  siklus  kerja  dari microcontroller adalah 1 12 1 12 
MHz X µ detik.  Gambar modul microcontroller dapat dilihat pada Gambar 6.

## 3.3.   Modul Keypad
Keypad mempunyai  banyak  fungsi,  yaitu  untuk  memasukkan  besarnya  frekuensi (  dalam Hz )  dan  memasukkan  besarnya duty  cycle yang  diinginkan  (  dalam  %  ),  juga untuk  memulai  dan  menghentikan  motor  berputar,  dan  beberapa  fungsi  yang  lain. Keypad yang  digunakan  di  sini  menggunakan keypad 4  ×  4  dengan  konfigurasi  seperti Tabel 1.
Tombol 0 – 9 adalah tombol angka yang berguna sebagai masukan frekuensi dan duty cycle yang  dikehendaki. Enter adalah  tombol  yang  berguna  setelah user memasukkan inputan  frekuensi  atau duty  cycle yang  dikehendaki. Backspace adalah  tombol  yang

## Pengaruh Duty Cycle dan Frekuensi Terhadap Kecepatan Putar Motor DC
berfungsi sebagai mana backspace pada keyboard berfungsi, yakni untuk menghapus data inputan  jika user salah  memasukkan  masukan. Reset adalah  tombol  untuk  mereset program  dan  kembali  meminta  inputan  dari  awal,  disini  nilai  masukan  yang  sudah disimpan  diawal  akan  hilang. Start sendiri  adalah  tombol  untuk  memulai  berputarnya motor. Tombol Stop berfungsi untuk menghentikan putaran motor.
Gambar 6. Modul Microcontroller

## 3.4. Modul LCD (Liquid Crystal Display)
Modul  penampil  digunakan LCD 16  x  2  karakter,  di mana LCD ini  memiliki  8 jalur data dan 3 jalur kontrol. Data yang dikenali LCD adalah kode ASCII ( American Standart Code for Information Interchange ). Pin E ( enable ) berfungsi untuk menginformasikan bahwa ada  data  baru  yang  siap  ditampilkan.  Pin RS berfungsi  untuk  memberitahukan LCD bahwa data yang akan dikirim berupa data atau berupa kode pengaturan. Pin RS diset ‘1’ jika mengirim data dan  diset ‘0’ jika  mengirim  kode  pengaturan.  Pin R/W berfungsi untuk memberi perintah baca ( read ) atau tulis ( write ), diset ‘1’ untuk read dan diset ‘0’ untuk write . Pin R/W diset ‘0’ karena LCD hanya digunakan untuk menampilkan. Modul
LCD ditunjukkan oleh Gambar 8.
Kemampuan  kontras LCD dapat  diatur  dengan  cara  mengubah-ubah  nilai  potensio R1.  Berdasarkan  lembar  data  ( data  sheet ) LCD ini  memiliki  192  karakter  yang  berbeda, lihat Tabel 3.4.

## 3.5. Modul DC Chopper + driver
Pada  modul  ini  digunakan  sebuah IGBT tipe  GT15Q101  yang  berfungsi  sebagai saklar.  Sedangkan  sebagai  driver  untuk  memicu  agar IGBT aktif  digunakan  sebuah optocoupler. Modul DC Chopper dan driver nya ditunjukkan oleh Gambar 9.

## Tabel 1. Konfigurasi Tombol Keypad 4 X 4
1 2 3 Enter 4 5 6 Backspace 7 8 9 Reset 0 Start Stop
Gambar 7. Rangkaian Keypad 4X4

## Gambar 9. Modul DC Chopper + driver
Prinsip kerja dari rangkaian driver DC Chopper dapat dijelaskan sebagai berikut. Pada Gambar 10 terlihat bahwa untuk mengaktifkan transistor yang ada di dalam optocoupler 4N35 maka basis dari transistor tersebut harus dipicu dengan cara menyalakan led yang ada  di  dalam optocoupler  4N35 .  Berdasarkan data  sheet dari optocoupler  4N35 ,  untuk menyalakan led di  dalam 4N35 dibutuhkan  tegangan  minimal  1,18V  dan  tegangan maksimalnya 1,5V dengan arus maksimum 100mA. Tegangan yang akan diberikan ke led adalah 1,2V dan arus yang melewati led adalah
led I =     100 2 , 1 5 Volt = 38 100 8 , 3   Volt mA
Sehingga saat IGBT GT15Q101 saturasi maka tegangan output transistornya adalah
V output = Volt R R R 15 3 2 3   = Volt K K 15 2 2 100 2 2   =   14,35 Volt
Tegangan  picuan  dari microcontroller akan  membentuk  pulsa  yang  lebar  pulsa  dan duty  cycle yang  dihasilkan  akan  sama  dengan  lebar  pulsa  serta duty  cycle dari output optocoupler , hanya perbedaannya adalah amplitudo pulsa picuan microcontroller adalah 5 Volt sedangkan  ampitudo  pulsa  output optocoupler adalah  14,35 Volt .  Tegangan  sebesar 14,35 Volt ini sudah cukup untuk memicu basis dari GT15Q101 agar IGBT tersebut aktif. Pada output dari DC Chopper terdapat dioda DM, dioda ini berfungsi untuk membuang arus dari motor DC yang bersifat induktif saat suplai tegangan dimatikan.

## 3.6. Modul Transmiter IR ( Infra Red )
Modul ini berfungsi sebagai transmitter IR. VCO 4046 berfungsi sebagai osilator yang membangkitkan  pulsa.  Pulsa  ini  akan  dikeluarkan  lewat  pin  4  untuk  kemudian diumpankan  ke  basis  dari transistor  BC108 yang  akhinya  menyebabkan IR  LED mati hidup sesuai frekuensi yang dikeluarkan osilator. Modul transmiter IR ditunjukkna pada Gambar 11.
Gambar 10. Rangkaian Driver DC Chopper
Gambar 11. Modul Transmiter IR Gambar 12. Modul Receiver IR

## 3.7. Modul Receiver IR sebagai pendeteksi kecepatan motor
Dengan  konfigurasi  sederhana  ini,  sinar  IR  dari transmitter dapat  dideteksi. Pin Out Rec kemudian  dihubungkan  ke  modul  pendeteksi  kecepatan  motor.  Gambar  modul receiver IR dapat  dilihat  pada  Gambar  12. Pada  modul  ini  komponen TSOP akan  selalu berhadapan dengan led IR pada  modul transmiter IR . Jika antara led IR dan TSOP tidak terhalang maka led yang terdapat pada modul receiver IR akan menyala, itu berarti nilai data pada kaki out rec adalah ‘0’. Jika led IR dan TSOP terhalang maka led yang terdapat pada  modul receiver  IR akan  padam,  dan  nilai  kaki out  rec adalah  ‘1’. Pulsa  tersebut kemudian diberikan ke kaki interupt eksternal 0 dari microcontroller . Kaki interupt external 0 mendeteksi  adanya  peralihan  logika  (  transisi  )  dari  logika  1  ke  logika  0.  Jika  terjadi transisi,  maka  perhitungan  jumlah  lubang  akan  ditambah  1.  Sedangkan Timer 1  pada microcontroller difungsikan  sebagai timer /pewaktu  selama  1  detik.  Setelah  timer  1  detik berakhir,  maka  nilai  perhitungan  jumlah  lubang  akan  diambil.  Kemudian  berdasarkan pada  nilai  yang  terhitung  tersebut, microcontroller akan  menghitung  kecepatan  berputar dari  motor  yang  dikendalikan  dan  menampilkannya  ke  modul  penampil.  Kecepatan putar motor dapat dihitung dari banyaknya pulsa yang terdeteksi oleh pengindera optik selama satu detik dengan menggunakan cara perhitungan sebagai berikut :
Kecepatan motor ( rpm ) = Jumlah pulsa yang terhitung x ng JumlahLuba
60

## Pengaruh Duty Cycle dan Frekuensi Terhadap Kecepatan Putar Motor DC
Sebagai contoh, jumlah pulsa yang terhitung oleh pengindera optik selamasatu detik adalah sebanyak 100 pulsa. Maka kecepatan putar dari motor tersebut adalah :
Kecepatan putar motor (rpm) = 100 x 10 60 = 600 rpm

## 4. Pengujian Sistem
Pada  bahasan  ini  dilakukan  pengujian  terhadap  sistem  secara  keseluruhan  dengan tujuan  untuk  mengetahui  apakah  sistem  pengatur  kecepatan  putar  motor    yang  telah direalisasikan  dapat  bekerja  sesuai  dengan  yang  diinginkan.  Pengujian  pertama dilakukan pada sistem pengaturan kecepatan motor DC yaitu dengan merangkai seluruh modul yang telah diuji sebelumnya menjadi satu sistem yang terpadu. Pada saat pertama kali dihidupkan, alat meminta user memasukkan berapa besar frekuensi yang diinginkan. Jumlah  frekuensi  yang  bisa  diiputkan  hanya  sebatas  0  –  10000Hz  saja.  Jika user saat memasukkan  frekuensi  yang  diinginkan  salah, user bisa  mengahapus  data  tersebut dengan  tombol backspace .  Setelah user merasa  sudah  mengisi  besar  frekuensi  yang diinginkan,  program  menunggu  tombol start ditekan.  Setelah  ditekan  maka  program akan  meminta user untuk  memasukkan  besar duty  cycle yang  diinginkan.  Besaran duty cycle yang  bisa  diiputkan  sudah  disebutkan  pada  subbab  batasan  masalah.  Jika user memasukkan  data  frekuensi  dan duty  cycle melebihi  batas  yang  ditentukan  maka program  akan  menghapus  data  tersebut  dan  meminta  user  untuk  mengisi  kembali. Motor akan berputar jika ada penekanan tombol start , dan motor akan berhenti berputar jika  tombol stop ditekan  (  bisa  di start lagi  ),  atau  tombol  reset    tidak  bisa  di start lagi). Kecepatan  putar  motor  akan  dideteksi  oleh  bagian  pendeteksi  kecepatan  dan  akan ditampilkan  pada  bagian  penampil.  Grafik  pengujian  motor DC yang  langsung dihubungkan dengan sumber tegangan dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Grafik kecepatan tanpa pengendali PWM
Dapat  dilihat  pada  grafik  diatas  bahwa  dengan  adanya  kenaikan  tegangan  maka kecepatan  motor  juga  akan  bertambah.  Grafik  hasil  percobaan  pengujian  perubahan frekuensi  dengan duty cycle dapat  dilihat  pada  Gambar  13  ( duty 10%),  Gambar  17  ( duty 25%), Gambar 18 ( duty 50%), Gambar 19 ( duty 75% dan 90%).
Gambar 14. Grafik pengujian duty cycle 10%
Pada percobaan dengan duty cycle 10% saya memberikan dua tipe beban, yakni beban pertama berupa balok segiempat tipis seragam beraturan dan beban kedua berupa balok segiempat  seragama  beraturan  yang  di  kedua  sisi  panjangnya  nya  diberi  beban tambahan. Titik kerja minimum dari driver motor yang menggunakan DC Chopper pada duty  cycle 10  %  adalah  diatas  atau  lebih  besar  dari  2000Hz  tanpa  beban  dan  >1000Hz dengan  beban  1  dan  beban  2.  Sedangkan  nilai  kecepatan  yang  didapat  dari  frekuensi dibawah  2000Hz  merupakan  nilai  yang  tidak  valid.  Gambar  grafik  sinyal  dibawah 2000Hz  dapat  dilihat  pada  Gambar  15  (100Hz),  dan  Gambar  sinyal  frekuensi  lebih  dari 2000Hz dapat dilihat pada Gambar 16 (5000Hz). Bentuk gelombang pada Gambar 15 dan Gambar 16 merupakan bentuk gelombang sebelum motor dibebani.
Gambar 15. Gelombang VCE pada IGBT Gambar 16. Gelombang VCE pada IGBT saat duty cycle 10% dan frekuensi 100Hz                 saat duty cycle 10% dan frekuensi 5KHz
Gambar 17. Grafik pengujian duty cycle 25%
Dari  hasil  percobaan  titik  kerja  minimum DC Chopper pada duty cycle 25%  dan  50% adalah >3Khz tanpa beban, >2Khz pada beban 1 dan >1Khz pada beban 2.
0 500 1000 1500 2000 2500 0 2000 4000 6000 R PM frekuensi (Hz) tanpa beban diberi beban 1 diberi beban 2
0 1000 2000 3000 4000 0 5000 10000 RP M frekuensi (Hz) tanpa beban diberi beban 1 diberi beban 2

## Pengaruh Duty Cycle dan Frekuensi Terhadap Kecepatan Putar Motor DC
Gambar 18. Grafik pengujian duty cycle 50%
Gambar 19. Grafik pengujian duty cycle 75% dan 90%
Untuk duty cycle 75% nilai frekuensi yang tepat untuk DC Chopper adalah lebih besar dari 2000Hz tanpa beban, sedangkan untuk duty cycle 90% adalah lebih besar dari 800Hz tanpa  beban.  Semakin  tinggi  nilai  frekuensi  maka  semakin  baik  titik  kerja  dari DC Chopper .  Nilai  frekuensi  seharusnya  setinggi  mungkin  untuk  mengurangi  arus ripple beban dan meminimalkan jumlah tambahan deret induktor pada rangkaian beban.

## 5. Kesimpulan
Berdasarkan  pengujian  terhadap  perangkat  yang  direalisasikan,  maka  kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah sebagai berikut:
1.  Nilai frekuensi seharusnya setinggi mungkin untuk mengurangi arus riple beban dan meminimalkan jumlah tambahan deret induktor pada rangakian beban.
2.  Frekuensi pensakelaran dc chopper pada duty cycle 10% adalah >2Khz tanpa beban dan >1Khz dengan beban1 dan beban 2.
3.  Frekuensi  pensakelaran dc  chopper pada duty  cycle 25%  dan  50%  adalah  >3Khz tanpa beban, >2Khz pada beban 1 dan >1Khz pada beban 2.
4.  Frekuensi pensakelaran dc chopper pada duty cycle 75% adalah >2Khz tanpa beban, dan duty cycle 90% adalah >800Hz tanpa beban.
5.  Semakin  besar  sinyal  frekuensi  sinyal PWM yang  diberikan  semakin  baik  pula kerja dari DC Chopper .
6.  Keuntungan  yang  didapat  dengan  mengunakan DC  Chopper yakni  kecilnya disipasi daya.

## Daftar Pustaka
[1]  M.  Rashid, Power  Electronics:  Circuits,  Devices,  and  Applications ,  Prentice  Hall International Editions, Second Edition.
0 1000 2000 3000 4000 0 5000 10000 15000 RPM frekuensi (Hz) tanpa beban diberi beban 1 diberi beban 2 3000 3200 3400 3600 3800 0 2000 4000 6000 RP M frekuensi (Hz) duty 75% duty 90%
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 17 No. 1 April 2018 Hal 13 - 26
[2]  S.J.  Chapman, Electric  Machinery  Fundamentals, International  Student  Edition, McGraw-Hill, 1985.
[3]  A. Nalwan, Paulus, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51 , PT Elek Media Komputindo, Jakarta, 2003.
[4] D.K.  Sutantyo, Arsitektur  dan  Pemrograman  Mikrokontroler  MCS-51, Fakultas  Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga, 2001.