BAB I

PERCOBAAN 5

KENDALI ARAH MOTOR DC

 

1. Tujuan : Agar Bintara Mahasiswa mampu mempraktikan Livewire

untuk membuat rangkaian yang menggunakan satu motor dan empat motor..

2. Alat dan Bahan :

a. Relay,

b. Switch,

c. Baterai, dan

d. Motor.

3. Dasar teori :

a. Pengertian-pengertian.

1. Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik

dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang

terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal

(seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip

Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan

arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang

bertegangan lebih tinggi.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar)

4. Spring

 

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam

peralatan Elektronika diantaranya adalah :

 Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic

Function)

 Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu

(Time Delay Function)

 Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi

dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.

 Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun

komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung

singkat (Short).

 

2. Switch adalah alat yang dapat atau memiliki fungsi untuk

menghubungkan dan memutuskan aliran listrik (arus listrik) pada

jaringan arus listrik kuat maupun jaringan arus listrik yang lemah.

Sistem kerjanya sebagai pemutus atau pemilih sinyal secara  mekanik .

Secara umum, fungsi switch dalam jaringan komputer adalah sebagai

concentrator yang menerima dan membagikan data antar perangka

komputer. Adapun beberapa fungsi switch adalah sebagai berikut:

 Address Learning; switch mampu mencatat alamat MAC address

dari suatu perangkat jaringan yang terhubung dengannya. Saat

switch menerima data, switch akan mencatat MAC address

pengirim dan mempelajari kemana data tersebut harus dikirim.

 Menyaring/ Meneruskan Data Frame; Switch juga dapat

menyaring dan meneruskan suatu paket data yang diterima ke

alamat tujuan, ke alamat MAC address mana, dan port berapa.

Dengan begitu, maka proses pengiriman data tidak akan

mengalami tabrakan.

 Looping Avoidance; switch mampu mencegah terjadinya looping

(data hanya berputar-putar pada port-port switch) ketika data yang

diterima tidak diketahui tujuannya. Data yang diterima dapat

diteruskan ke alamat tujuan dengan cara memblok salah satu port

yang terhubung dengan perangkat lainnya.

Cara Kerja Switch

Pada praktiknya, switch akan menerima data dari perangkat lainnya

yang terkoneksi dengannya. Lalu switch mendeteksi dan mencocokkan

alamat MAC Address perangkat yang dituju dengan data tabel yang

dimilikinya.

 

Selanjutnya, switch akan membuat suatu logika koneksi dengan port

yang terhubung dengan perangkat tujuan. Dengan begitu, data yang

dikirimkan hanya akan diterima oleh port yang dituju, sedangkan port

lainnya tidak dapat menerima data tersebut sehingga mengurangi

potensi terjadinya ‘tabrakan’ data.

Jenis-Jenis Switch

Berdasarkan model OSI (Open System Interconnection), switch dapat

dibedakan menjadi dua jenis. Adapun penjelasan mengenai jenis-jenis

switch adalah sebagai berikut:

 Switch Layer 2, beroperasi Data Link layer pada lapisan model

OSI. Jenis switch ini dapat meneruskan paket data dengan

mendeteksi MAC Address tujuan. Switch ini juga dapat melakukan

fungsi bridge antara beberapa segmen LAN (Local Area Network)

sebab switch mengirimkan paket-paket data dengan cara melihat

alamat yang dituju tanpa mengetahui protokol jaringan yang

digunakan.

 Switch Layer 3, terdapat di Network Layer pada lapisan model

OSI. Jenis switch ini dapat meneruskan paket data dengan

menggunakan alamat IP suatu perangkat. Switch ini disebut juga

dengan switch routing atau switch multi-layer.

3. Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi

kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan

oleh suatu perangkat Elektronik. Setiap Baterai terdiri dari Terminal

Positif( Katoda) dan Terminal Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang

berfungsi sebagai penghantar. Output Arus Listrik dari Baterai adalah

Arus Searah atau disebut juga dengan Arus DC (Direct Current). Pada

umumnya, Baterai terdiri dari 2 Jenis utama yakni Baterai Primer yang

hanya dapat sekali pakai (single use battery) dan Baterai Sekunder

yang dapat diisi ulang (rechargeable battery).

Jenis-jenis Baterai

Setiap Baterai terdiri dari Terminal Positif( Katoda) dan Terminal

Negatif (Anoda) serta Elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar.

Output Arus Listrik dari Baterai adalah Arus Searah atau disebut juga

dengan Arus DC (Direct Current). Pada umumnya, Baterai terdiri dari 2

Jenis utama yakni Baterai Primer yang hanya dapat sekali pakai (single

use battery) dan Baterai Sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable

battery).

1. Baterai Primer (Baterai Sekali Pakai/Single Use)

 

Baterai Primer atau Baterai sekali pakai ini merupakan baterai yang

paling sering ditemukan di pasaran, hampir semua toko dan

supermarket menjualnya. Hal ini dikarenakan penggunaannya yang

luas dengan harga yang lebih terjangkau. Baterai jenis ini pada

umumnya memberikan tegangan 1,5 Volt dan terdiri dari berbagai jenis

ukuran seperti AAA (sangat kecil), AA (kecil) dan C (medium) dan D

(besar). Disamping itu, terdapat juga Baterai Primer (sekali pakai) yang

berbentuk kotak dengan tegangan 6 Volt ataupun 9 Volt.

Jenis-jenis Baterai yang tergolong dalam Kategori Baterai Primer

(sekali Pakai / Single use) diantaranya adalah :

a. Baterai Zinc-Carbon (Seng-Karbon)

Baterai Zinc-Carbon juga disering disebut dengan Baterai “Heavy Duty”

yang sering kita jumpai di Toko-toko ataupun Supermarket. Baterai

jenis ini terdiri dari bahan Zinc yang berfungsi sebagai Terminal Negatif

dan juga sebagai pembungkus Baterainya. Sedangkan Terminal

Positifnya adalah terbuat dari Karbon yang berbentuk Batang (rod).

Baterai jenis Zinc-Carbon merupakan jenis baterai yang relatif murah

dibandingkan dengan jenis lainnya.

b. Baterai Alkaline (Alkali)

Baterai Alkaline ini memiliki daya tahan yang lebih lama dengan harga

yang lebih mahal dibanding dengan Baterai Zinc-Carbon. Elektrolit

yang digunakannya adalah Potassium hydroxide yang merupakan Zat

Alkali (Alkaline) sehingga namanya juga disebut dengan Baterai

Alkaline. Saat ini, banyak Baterai yang menggunakan Alkalline sebagai

Elektrolit, tetapi mereka menggunakan bahan aktif lainnya sebagai

Elektrodanya.

c. Baterai Lithium

Baterai Primer Lithium menawarkan kinerja yang lebih baik dibanding

jenis-jenis Baterai Primer (sekali pakai) lainnya. Baterai Lithium dapat

disimpan lebih dari 10 tahun dan dapat bekerja pada suhu yang sangat

rendah. Karena keunggulannya tersebut, Baterai jenis Lithium ini sering

digunakan untuk aplikasi Memory Backup pada Mikrokomputer

maupun Jam Tangan. Baterai Lithium biasanya dibuat seperti bentuk

Uang Logam atau disebut juga dengan Baterai Koin (Coin Battery).

Ada juga yang memanggilnya Button Cell atau Baterai Kancing.

d. Baterai Silver Oxide

Baterai Silver Oxide merupakan jenis baterai yang tergolong mahal

dalam harganya. Hal ini dikarenakan tingginya harga Perak (Silver).

Baterai Silver Oxide dapat dibuat untuk menghasilkan Energi yang

tinggi tetapi dengan bentuk yang relatif kecil dan ringan. Baterai jenis

Silver Oxide ini sering dibuat dalam dalam bentuk Baterai Koin (Coin

 

Battery) / Baterai Kancing (Button Cell). Baterai jenis Silver Oxide ini

sering dipergunakan pada Jam Tangan, Kalkulator maupun aplikasi

militer.

 

2. Baterai Sekunder (Baterai Isi Ulang/Rechargeable)

Baterai Sekunder adalah jenis baterai yang dapat di isi ulang atau

Rechargeable Battery. Pada prinsipnya, cara Baterai Sekunder

menghasilkan arus listrik adalah sama dengan Baterai Primer. Hanya

saja, Reaksi Kimia pada Baterai Sekunder ini dapat berbalik

(Reversible). Pada saat Baterai digunakan dengan menghubungkan

beban pada terminal Baterai (discharge), Elektron akan mengalir dari

Negatif ke Positif. Sedangkan pada saat Sumber Energi Luar (Charger)

dihubungkan ke Baterai Sekunder, elektron akan mengalir dari Positif

ke Negatif sehingga terjadi pengisian muatan pada baterai. Jenis-jenis

Baterai yang dapat di isi ulang (rechargeable Battery) yang sering kita

temukan antara lain seperti Baterai Ni-cd (Nickel-Cadmium), Ni-MH

(Nickel-Metal Hydride) dan Li-Ion (Lithium-Ion).

Jenis-jenis Baterai yang tergolong dalam Kategori Baterai Sekunder

(Baterai Isi Ulang) diantaranya adalah :

a. Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmium)

Baterai Ni-Cd (NIcket-Cadmium) adalah jenis baterai sekunder (isi

ulang) yang menggunakan Nickel Oxide Hydroxide dan Metallic

Cadmium sebagai bahan Elektrolitnya. Baterai Ni-Cd memiliki

kemampuan beroperasi dalam jangkauan suhu yang luas dan siklus

daya tahan yang lama. Di satu sisi, Baterai Ni-Cd akan melakukan

discharge sendiri (self discharge) sekitar 30% per bulan saat tidak

digunakan. Baterai Ni-Cd juga mengandung 15% Tosik/racun yaitu

bahan Carcinogenic Cadmium yang dapat membahayakan kesehatan

manusia dan Lingkungan Hidup. Saat ini, Penggunaan dan penjualan

Baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmiun) dalam perangkat Portabel Konsumen

 

telah dilarang oleh EU (European Union) berdasarkan peraturan

“Directive 2006/66/EC” atau dikenal dengan “Battery Directive”.

b. Baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride)

Baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride) memiliki keunggulan yang hampir

sama dengan Ni-Cd, tetapi baterai Ni-MH mempunyai kapasitas 30%

lebih tinggi dibandingkan dengan Baterai Ni-Cd serta tidak memiliki zat

berbahaya Cadmium yang dapat merusak lingkungan dan kesehatan

manusia. Baterai Ni-MH dapat diisi ulang hingga ratusan kali sehingga

dapat menghemat biaya dalam pembelian baterai. Baterai Ni-MH

memiliki Self-discharge sekitar 40% setiap bulan jika tidak digunakan.

Saat ini Baterai Ni-MH banyak digunakan dalam Kamera dan Radio

Komunikasi. Meskipun tidak memiliki zat berbahaya Cadmium, Baterai

Ni-MH tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat merusak

kesehatan manusia dan Lingkungan hidup, sehingga perlu dilakukan

daur ulang (recycle) dan tidak boleh dibuang di sembarang tempat.

c. Baterai Li-Ion (Lithium-Ion)

Baterai jenis Li-Ion (Lithium-Ion) merupakan jenis Baterai yang paling

banyak digunakan pada peralatan Elektronika portabel seperti Digital

Kamera, Handphone, Video Kamera ataupun Laptop. Baterai Li-Ion

memiliki daya tahan siklus yang tinggi dan juga lebih ringan sekitar

30% serta menyediakan kapasitas yang lebih tinggi sekitar 30% jika

dibandingkan dengan Baterai Ni-MH. Rasio Self-discharge adalah

sekitar 20% per bulan. Baterai Li-Ion lebih ramah lingkungan karena

tidak mengandung zat berbahaya Cadmium. Sama seperti Baterai Ni-

MH (Nickel- Metal Hydride), Meskipun tidak memiliki zat berbahaya

Cadmium, Baterai Li-Ion tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang

dapat merusak kesehatan manusia dan Lingkungan hidup, sehingga

perlu dilakukan daur ulang (recycle) dan tidak boleh dibuang

disembarang tempat.

 

4. Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang

mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion).

 

Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti

namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan

arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.

Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat

Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti

Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per

menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per

minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun

berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada

Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai

ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan

kecepatan rotasi  sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan

operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabile tegangan yang diberikan ke

Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan

dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan

yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor

DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke

Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan

operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat

berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke

Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional

yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas

dan akhirnya akan menjadi rusak.

Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus

listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan

beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan

persen bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang

diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan

mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus

pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.

Bentuk dan Simbol Motor DC

 

Prinsip Kerja Motor DC

Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC,

yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar,

bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan.

Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri

 

dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi

beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka

magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan

magnet), Armature Winding (Kumparan

Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).

Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena

elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke

kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak

menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang

bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini,

karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet

ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet

maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan

kumparan berhenti.

 

Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan

berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik.

Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub

selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada

saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan

berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan

akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama,

maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak

memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet

dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat

ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan

berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-

ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.

 

4. Langkah Langkah Percobaan.

a. Penyiapan alat dan komponen yang digunakan untuk percobaan;

b. Melaksanakan pembuatan rangkaian menggunakan 1 motor dan 4

motor; dan

c. Melaksanakan pengukuran dengan livewire.

 

Gambar 1.1 Rangkaian 1 Motor

 

Gambar 1.2 Rangkaian 4 Motor

 

5. Analisa Rangkaian :

 

Berdasarkan rangkaian di atas dapat diketahui :

a. Jika switch 2 pada rangkaian 1 motor ditekan/dihubungkan maka motor DC

akan bergerak maju.

b. Jika switch 1 pada rangkaian 1 motor ditekan/dihubungkan maka motor DC

akan bergerak mundur.

c. Jika switch 2 pada rangkaian 4 motor ditekan/dihubungkan maka motor DC

akan bergerak maju ke arah kanan.

d. Jika switch 1 pada rangkaian 4 motor ditekan/dihubungkan maka motor DC

akan bergerak mundur ke arah kiri.

 

6. Kesimpulan dan saran.

a. Kesimpulan.

Berdasarkan rangkaian diatas dapat kita lihat bahwa kita dapat mengatur

fungsi dari motor DC dalam sebuah alat. Motor DC dapat digunakan untuk

menggerakkan alat maju atau mundur dan bergerak ke arah kanan maupun ke arah

kiri. Kita dapat menentukannya sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan.

b. Saran.

Dari rangkaian diatas dengan menggunakan motor DC sebagai komponen di

suatu rangkaian elektronik, maka kita dapat mengubah arus listrik menjadi energi

gerak. Sehingga peralatan seperti kipas, vibrator ponsel, bor listrik DC bisa berfungsi

dengan baik. Namun, fungsi dari motor DC tidak hanya seperti itu saja, ada pula

sebagai penggerak robot dan komponen pintu putar otomatis.