Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v10i1.55 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 10, No. 1, Maret 2020

## RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING OUTPUT KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA BERBASIS MIKROKONTROLLER DENGAN PENAMPIL PADA MATLAB
Rizana Fauzi 1) , Maryantho Masarrang 2) , Yulius S. Pirade 3) , Yuli Asmi Rahman 4)
1,2,3,4) Dosen Teknik Elektro Universitas Tadulako Program Studi S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tadulako
E-mail : rfauzi86@gmail.com

## Abstract
The  use  of  three-phase  induction motors  in  the  industrial  world  is  increasingly growing,  in  addition  to  industry,  the transportation department is also increasingly using  induction  motors  with the  development of  transportation  models  that  use  electricity. But  testing  in  the  performance  of  induction motors is still not applied. Only the industrial world  is  able  to  set  test  standards  for  the performance of induction motors.
Performance  can  be  seen  by  monitoring  how the output speed of the induction motor. This study  aims  to  create  a  system  that  is  able  to see  the  performance  of  the  induction  motor output  in  a  graph  in  real  time  and continuously. In the implementation results, it can  be  seen  that  the  monitoring  system  can display  a  graph  that  matches  the  reading  of the  speed  sensor  mounted  on  the  induction motor.
Keyword : induction motor, monitoring system

## I. PENDAHULUAN
Motor  Induksi  3  phase  merupakan sebuah  komponen  aktuator  yang  semakin tinggi  kegunaannya  dalam  dunia  Industri. Mulai  dari  alat  alat  industri  sampai transportasi  yang  kini  beralih  ke  listrik, keterlibatan motor induksi sangat signifikan. Sebagai  aktuator  atau  komponen  gerak, kinerja  dari  motor  induksi  harus  dapat terpantau atau termonitor. [1]
Sistem  yang dapat  memonitor  gerak dari  motor  induksi  haruslah  mudah  untuk dipergunakan dan dibaca datanya. Sistem ini
berkesesuaian  dengan  penggunaan  sensor kecepatan  untuk  mengukur  kecepatan  putar dari motor induksi. [2]
Saat ini perkembangan dari perangkat digital dan mikrokontroller memungkinkan untuk dapat memproses data lebih  baik  dan  menampilkan  dalam  bentug grafik  yang friendly  user atau  mudah  untuk dibaca oleh operator.

## II. METODE PENELITIAN

## 2.1 Alat dan Bahan
Adapun  alat  dan  bahan  yang diperlukan  dalam  penelitian  ini  adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Daftar Alat dan Bahan NO Nama Komponen Tipe Jumlah 1 Mikrokontr oller Atemega 16 dan 128 1 buah 2 Minimum System Atemega 1 buah 3 Rotary Encoder Shaft rotation 1 buah 4 Analog To Digital Converter - 1 buah 5 Step Down LM2596 1 buah 6 Papan PCB - 1 buah 7 Kabel Jumper - 1 set
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v10i1.55 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 10, No. 1, Maret 2020

## 2.2 Spesifikasi Motor Induksi
Motor induksi dipasang pada dudukan  plat  aluminium  setebal  15mm sebagai  dudukan,  ini  dilakukan  agar  motor induksi  dalam  kondisi  stabil  dan  tidak bergetar.  [3]  Konstruksi  dudukan  motor dapat  dilihat  seperti  yang  tampak  pada Gambar 1.
Gambar 1. Motor Induksi
Motor  induksi  yang  digunakan adalah motor induksi 3 phasa. Motor induksi ini menggunakan driver motor type SYSDRIVE 3G3MV. [4] Adapun spesifikasi dari  motor yang  digunakan  dapat  dilihat pada Gambar 2 berikut :
Gambar 2. Name plate Motor Induksi
Motor induksi dikonfigurasi dengan hubungan  delta,  ini  dimaksudkan  agar menghasilkan  arus  yang  lebih  besar  dari pada  hubungan bintang  seperti  pada  gambar 3 :
Gambar 3. Konfigurasi Motor Induksi

## 2.3 Rotary Encoder
Rotary Encoder adalah suatu komponen  elektro  mekanis  yang  memiliki fungsi  untuk  memonitoring  posisi  anguler pada  suatu  poros  yang  berputar.  Dari perputaran benda tersebut data yang termonitoring  akan  diubah  ke  dalam  bentuk data digital oleh rotary encoder berupa lebar pulsa  kemudian  akan  dihubungkan  ke kontroler (Mikrokontroler/PLC).
Berdasarkan  data  yang  di  dapat  berupa posisi anguler (sudut) kemudian dapat diolah oleh  kontroler  sehingga  mendapatkan  data berupa kecepatan,  arah,  dan  posisi  dari perputaran porosnya.
Penerapan  dari  penggunaan  Rotary Encoder  sering dijumpai  pada  alat  alat  yang berhubungan  langsung  dengan  pembacaan kecepatan ataupun posisi pada aktuator yang bergerak,  seperti  motor  yang  membutuhkan kepresisian  tinggi  dalam  hal  posisi  ataupun pembacaan  nilai  kecepatan  putar.  Rotary Encoder juga digunakan untuk mobile robot, yaitu  untuk  mengatur  agar  kecepatan  putar motor  di  roda  kiri  dan  kanan  bisa  sama. Adapun jenis rotary encoder yang digunakan seperti pada gambar 4 :
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v10i1.55 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 10, No. 1, Maret 2020
Gambar 4. Rotary encoder Adapun konstruksi rotary encoder yang digunakan adalah seperti pada gambar 5:
Gambar 4. Konstruksi

## 2.4 Mikrokontroller
Mikrokontroler  adalah  suatu  chip berupa  IC  (Integrated  Circuit)  yang  dapat menerima  sinyal  input,  mengolahnya  dan memberikan  sinyal  output  sesuai  dengan program  yang  diisikan  ke  dalamnya.  Sinyal input  mikrokontroler  berasal  dari  sensor yang  merupakan  informasi  dari  lingkungan sedangkan  sinyal  output  ditujukan  kepada aktuator  yang  dapat  memberikan  efek  ke lingkungan. Jadi secara sederhana mikrokontroler  dapat  diibaratkan  sebagai otak  dari  suatu  perangkat/produk  yang mempu  berinteraksi  dengan  lingkungan sekitarnya.  Mikrokontroler  pada  dasarnya adalah  komputer  dalam  satu  chip,  yang  di dalamnya  terdapat  mikroprosesor,  memori, jalur  Input/Output  (I/O)  dan  perangkat pelengkap  lainnya.  Kecepatan  pengolahan data  pada  mikrokontroler  lebih  rendah  jika dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan  mikroprosesor  yang  digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan  operasi  mikrokontroler  pada
umumnya  berkisar  antara  1  –  16  MHz. Begitu  juga  kapasitas  RAM  dan  ROM  pada PC  yang  bisa  mencapai  orde  Gbyte, dibandingkan  dengan  mikrokontroler  yang hanya  berkisar  pada  orde  byte/Kbyte. Mikrokontroller  biasa  digunakan  dalam produk  yang  menganut  sistem  otomasi seperti sistem kontrol mesin mobil, perangkat  medis,  remot  kontrol,  alat  –  alat listrik  dan  sistem  embedded  lainnya. Penggunaan  mikrokontroller  menghabiskan biaya  yang  lebih  murah  dan  kompleksitas yang  lebih  mudah  daripada  mikroprosesor.
Karena mikroprosesor
menggunakan
memori dan I/O yang terpisah.

## 2.4.1 Mikrokontroller Atmega 128
ATMEGA  128  merupakan  salah  satu varian  dari  mikrokontroler  AVR  8-bit.
Beberapa fitur yang dimiliki adalah memiliki  beberapa  memory  yang  bersifat non-volatile,  yaitu  128  Kbytes  of  In-System Self-Programmable  Flash  program  memory (128 Kbytes memory flash untuk pemrograman), 4 Kbytes memori EEPROM,
4 Kbytes memori Internal SRAM, write/erase  cycles  :  10.000  Flash/  100.000 EEPROM  (program  dalam  mikrokontroler dapat diisi dan dihapus berulang kali sampai 10.000 kali untuk flash memori atau 100.000 kali  untuk  penyimpanan  program/data  di EEPROM).
Selain  memory,  fitur  yang  dimiliki oleh  mikrokontroler  ATMEGA  128  ini adalah pada perangkat peripheral interfacenya,  yaitu  memiliki  2  buah  8-bit Timer/Counter,  2  buah  expand  16-bit Timer/Counter,  RTC  (Real  Time  Counter) dengan oscillator yang terpisah, 2 buah 8-bit chanel  PWM,  6  PWM  chanel  dengan resolusi pemrograman dari 2 sampai 16 bits, output  compare  modulator,  8-chanel  10-bit ADC,  2  buah  TWI  (Two  Wire  Interface),  2 buah  serial  USARTs,  Master/Slave  SPI serial  interface,  Programmable  Watchdog Timer  dengan  On-chip  Oscillator,  On-chip analog  comparator,  dan  memiliki  53 programmable I/O .
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v10i1.55 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729
Vol 10, No. 1, Maret 2020
Sedangkan  untuk  pengoperasiannya sendiri,  Miktrokontroler  ATMEGA  128 dapat  dioperasikan  pada  catuan  2.7  –  5.5  V untuk ATMEGA 128L (low voltage) dengan clock  speed  0  –  8  MHz  dan  4.5  –  5.5  V untuk  ATMEGA  128  dengan  clock  speed  0 – 16 MHz.
Untuk  proses  kerjanya  diperlukan sistem minimum sebagai perangkat penunjang.  Sistem  minimum merupakan suatu  rangkaian  minimalis  yang  dirancang  / dibuat  agar  suatu  mikrokontroler  dapat berfungsi  dan  bekerja  dengan  semestinya. Sama  seperti  mikrokontroler  ATMEGA 8535,  ATMEGA  128  juga  membutuhkan sistem  minimum,  Namun  sistem  minimum pada Mikrokontroler  ATMEGA  128 memiliki  beberapa  perbedaan  dibandingkan dengan  sistem  minimum  mikrokontroler keluarga AVR yang lain.
Perbedaan  terletak  pada  konfigurasi pin pada ISP (In System Programming). Jika pada  kebanyakan  mikrokontroler  jenis  AVR konfigurasi  pin  untuk  ISP-nya  adalah  mosi- mosi,  miso-miso,  sck-sck,  reset-reset,  dan power  supply,  maka  pada Mikrokontroler ATMEGA128 adalah  mosi-RX0,  miso-TX0, SCK-SCK, dan power supply.
Gambar 4. Rangkaian minimum sistem mikrokontroller
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Rangkaian Pembaca Putaran Motor
Induksi
Gambar 5. Rangkaian penggerak dan pembaca putaran motor induksi
Dalam  penelitian  ini,  digunakan Mikrokontroller  atemega  16  yang  berfungsi mengirimkan  pulsa  ke  rangkaian  inverter yang  kemudian  akan  memicu  inverter  untuk menggerakkan motor induksi.
Putaran  kemudian  terjadi  pada motor  induksi.  Putaran  tersebut  kemudian memutar  ass  sumbu  yang  terhubung  dari rotor  motor  ke  rotary  encoder  pada  motor induksi.  Rotari  kemudian  membaca  putaran dari motor induksi tersebut.
Akibat  putaran  yang  terjadi,  rotari
kemudian  akan  mengeluarkan  data  berupa pulka  yang kemudian dikirimkan ke mikrokontroller  atmega  128  yang  berfungsi untuk  membaca  data  output  dari  rotary encoder. Kemudian mikrokontroller yang
membaca  data  output  dari  rotari  encoder akan  mengirimkan  data  ke  komputer  lewat USB  port.  Data  tersebut  kemudian  akan tampil  dalam  program  grafik  output  yang dibuat pada MATLAB.
Pada grafik dalam MATLAB tersebut  akan  tampil  nilai  kecepatan  putar
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v10i1.55 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 10, No. 1, Maret 2020
referensi dan kecepatan putar real atau yang sebenarnya  yang  ditampilkan  dalam  bentuk grafik dan nilai.
Adapun  output  tampilan  kecepatan putar motor induksi dalam grafik MATLAB adalah sebagai berikut :
Gambar 6 . Pengujian real system dengan kecepatan referensi 250rpm
Gambar 7 . Pengujian real system dengan kecepatan referensi 500rpm
Gambar 8 . Pengujian real system dengan kecepatan referensi 750rpm
Gambar 9 . Pengujian real system dengan kecepatan referensi 1000rpm
Gambar 10 . Pengujian real system dengan kecepatan referensi 1250rpm
Gambar 11. Pengujian real system dengan perubahan kecepatan referensi 250rpm, 750rpm, 1250rpm dan 1800rpm
Pada  hasil  grafik  Gambar  4.32,  untuk  data dengan  nilai  referensi  250rpm,  750rpm, 1250rpm, dan 1800rpm. Dapat dilihat :
1. Untuk kecepatan 450rpm, sistem dengan pengendalian pada speed controller berfungsi dengan cukup baik. Pada  kecepatan  ini,  motor  induksi memiliki  respon  yang  cukup  baik  dan tidak terdapat overshoot maupun undershoot  pada  system,  nilai  real  time dapat  tergambag  dengan  baik  pada grafik.
Jurnal Ilmiah Foristek Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : : https://doi.org/10.54757/fs.v10i1.55 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 10, No. 1, Maret 2020
2. Untuk kecepatan 750rpm, sistem mampu  memperlihatkan  respon  yang cukup  baik  pada  sistem  real,  namun terdapat nilai overshoot sebesar 145rpm dan  sedikit  nilai  undershoot  sekitar 50rpm.  Namun  saat  sistem  mencapai referensi,  sistem  cukup  baik  dengan tidak adanya error steady-state.
3. Untuk  kecepatan  1250rpm,  respon sistem  real  cukup  baik  namun  masih terdapat  error  overshot  seberas  250rpm dan  error  undershoot  sebesar  150rpm, namun  saat  sistem  telah  mencapai referensi  tidak  terdapat  nilai  error steady state.
4. Untuk  kecepatan  maksimum  1800rpm, sistem bekerja dengan sangat baik. Pada kecepatan  referensi  1800rpm  sistem mampu  dengan  baik  menyesuaikan, time respon sistem baik, nilai overshoot dan  undershoot  tidak  ada  dan  error steady state tidak ada. Semua perubahan  nilai  tergambar  dengan  baik dalam grafik MATLAB.

## IV. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan dengan penggunakan  rangkaian  pembaca  putaran motor  induksi  dan  penampil  grafik  pada MATLAB,  maka  diperoleh  kesimpulan sebagai berikut :
1. Kecepatan  putar  motor  induksi  dapat dibaca  baik  dengan  penempatan  rotary encoder  yang  langsung  bersambung pada shaft ass pada motor induksi.
2. Penggunaan  dua  buah  mikrokontroller terbukti efektif
dalam proses pengolahan  data,  dengan  satu  buah mikrokontroller berfungsi sebagai pengendali  kecepatan  putaran  motor induksi  dan  yang  satu  lagi  berfungsi sebagai  pembacaan  data  pada  sensor rotari  encoder  dan  mentransmisikan data  yang  diterima  ke  komputer  untuk ditampilakn pada MATLAB.
3. Jenis mikrokontroller sangat
berpengaruh pada ketepatan pembacaan data  dikarenakan  besaran  data  yang
dapat  diproses  oleh  mikrokontroller Atmega  16  dan  128  cukup  terbatas hanya  dalam  besaran  8  dan  12  bit, sehingga  diperlukan  mikrokontroller yang  proses  pembacaan  datanya  lebih baik dan cepat agar tingkat akurasi data menjadi lebih baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Jae-Sung  Yu,  Sang-Hoon  Kim,  Fuzzy logic  based  Vector  Control    scheme for    permanent    magnet    Synchronous motors  in  elevator  drive  applicantion, IEEE   Trans   on  Industrial  Electronics, Vol. 54 No. 4, Aug 2007 .
[2]  Salah  Eddine,  Hocine  Benalla,  “High Performance Controllers For Speed and Position  Induction  Motor  Drive  Using New  Reaching  Law,”  International Journal  of  Instrumentation  and  Control
Systems  (IJICS)  Vol.1,  No.2,  October 2011. [3] Mohamed  Rachid  Chekkouri,  Jordi Catal,  Fuzzy  Adaptive  Control    of    an Induction  Motor  Drive,    ISSN    0005 – 1144  ATKAAF  44(3 – 4),  113 – 122
(2003).
[4] Fauzi Rizana, Dedid C.H, Indra A, Fast Respon  Three  Phase  Induction  Motor Based  on  Indirect  Field  Oriented Control  (IFOC)  Using  Fuzzy-PI, International  Electrocic  Symposium (IES), December 2014.