The Final Project equipment is working to maximize the cement industry. One of kind that we maximize is the sound sensor and the dc motor is used as a booster to beat Ball Mill materials cement . With 12 Vdc battery voltage is connected with the Boost Converter to be raised to 24 Vdc. Boost Converter to work on the 40 kHz switching frequency with a wide balance of 50%. Boost converter output voltage. Boost converter output voltage at the End of jobs is used as the source for the dc motor as a booster Ball Mill. By using a 3 kg load currents of 2.5 A and the battery output current 3-4 A, with the capacity of 12 Ah battery can play Ball Mill for 1-2 hours

Hadi , Hendik Eko

Irianto,

Prayitno, Sugeng Agus

Indonesian

PENS Repository

RANCANG BANGUN PROSES PENGISIAN PADA BALL MILL (Pengaturan Motor)   Sugeng Agus Prayitno1*, Ir. Hendik Eko Hadi S.,MT2, Drs. Irianto,MT3  Mahasiswa Elektro Industri, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, Indonesia1* agus190886@yahoo.co.id Dosen Pembimbing 1, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, Indonesia2 Dosen Pembimbing 2, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya, Indonesia3    Abstrak Proyek Akhir ini memaksimalkan kerja peralatan di industri semen. Salah satu peralatan industri yang kami maksimalkan kerjanya adalah sensor suara dan  Motor dc digunakan sebagai penggerak Ball Mill untuk mengaduk bahan-bahan semen.. Dengan tegangan 12 Vdc Baterai dihubungkan dengan Boost Converter untuk dinaikkan menjadi 24 Vdc. Boost Converter bekerja pada frekuensi switching 40 kHz dengan lebar pulsa sebesar 50%. Tegangan keluaran Boost Converter. Tegangan keluaran Boost Converter  pada Proyek Akhir ini digunakan sebagai sumber untuk motor dc sebagai penggerak Ball Mill. Dengan menggunakan beban 3 kg membutuhkan arus kerja 2,5 A dan arus keluaran baterai 3-4 A, maka dengan kapasitas baterai 12 Ah dapat memutar Ball Mill selama 1-2 jam.   Kata kunci : Driver mosfet, Boost Converter.  Abstract Project End equipment is working to maximize the cement industry. One of the equipment industry that we maximize the sound sensor is working and the dc motor is used as a booster to beat Ball Mill materials cement .. With 12 Vdc battery voltage is connected with the Boost Converter to be raised to 24 Vdc. Boost Converter to work on the 40 kHz switching frequency with a wide balance of 50%. Boost converter output voltage. Boost converter output voltage at the End of jobs is used as the source for the dc motor as a booster Ball Mill. By using a 3 kg load currents of 2.5 A and the battery output current 3-4 A, with the capacity of 12 Ah battery can play Ball Mill for 1-2 hours.   Keyword : Driver mosfet, Boost Converter  1. Pendahuluan Perkembangan teknologi maupun otomasi industri yang sangat pesat dari setiap tahun mempunyai dampak yang sangat besar bagi masyarakat di seluruh negara maju dan berkembang. Pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi itu sendiri bertujuan untuk membantu manusia dalam melakukan aktifitas maupun komunikasi, serta memenuhi seluruh kebutuhan hidup sehari-hari.   Penerapan teknologi pada finish mill menggunakan aplikasi kendali mikrokontroller AVR untuk pengatur kecepatan dari motor dc yang digunakan pada finish mill. Kemampuan adaptasi terhadap kondisi motor yang berubah-ubah diharapkan mampu bekerja pada finish mill , yang salah satunya dapat dicapai dengan penerapan metode PI  controler.  2. Teori  Penunjang 2.1. Konfigurasi Sistem Secara keseluruhan sistem kerja dari Ball Mill yaitu pemanfaatan kontrol PI sebagai pensaklaran PWM untuk mendriver boost converter dalam memberikan supply untuk menggerakkan motor dc. PWM inilah yang akan dikontrol oleh Atmega 16 dengan memanfaatkan switching dari boost converter. Metode yang diterapkan dalam Ball Mill ini adalah PI controler, yang diharapkan dapat bekerja ketika  Ball Mill dalam keadaan kosong maupun penuh. Proportional integral controller dipilih untuk mengatur pensaklaran dari PWM untuk boost converter, dikarenakan PI merupakan salah saru jenis pengendali yang dapat memperbaiki respon transien, khususnya rise time, settling time dan juga mengurangi (bukan menghilangkan) error steady state, yang kita bangun dari mikrokontroler. Rotary encoder  disini digunakan sebagai setting point untuk kontrol yang merupakan sensor yang  memiliki sudut operasi yang bebas. Besar tegangan pada rotari encoder  inilah yang kemudian dibaca oleh external interrup pada mikrokontroller Atmega 16. Dari setting point akan didapatkan nilai dari error yang nantinya akan dibandingkan dengan nilai dari delta error untuk memperoleh nilai output yang baik untuk proses pensaklaran dari PWM untuk boost converter. 2.2.  Data Laporan Real PT. Semen Gresik Persero,Tbk. – Tuban Divisi Finishing Mill 2.2.1. Jenis  Produk Di PT. Semen Gresik Persero,Tbk terdapat 2 jenis produk semen Portland, yaitu Pozzoland Portland Cement (PPC) dan Ordinary Portland Cement (OPC). Dari kedua jenis semen tersebut masing-masing memiliki keunggulan tersendiri. Dan kedua jenis produk tersebut memiliki komposisi bahan yang berbeda. Perbedaaan antara semen PPC dan OPC dapat dilihat pada Tabel 2.1 seperti yang terlihat berikut ini  Tabel 2.1 Perbandingan Semen PPC dan OPC   OPC PPCTipe Semen ini dipakai untuk semen konstruksi, yang tidak memerlukan persyaratan sifat-sifat khusus, seperti ketahanan sulfat, panas hidrasi dan sebagainya semen ini merupakan suatu bahan pengikat hidrolis  Kandungan C2S lebih kecil daripada kandungan C3S, dengan kandungan C3S antara 55% - 56%, sedangkan kandungan SO3 antara 1,3% - 1,4%. terak Semen Portland dan bahan yang mempunyai sifat pozzolan, biasanya digunakan trass. Semen ini tahan terhadap asam ataupun garam, cocok untuk bangunan – bangunan dekat laut. Menurut ASTM bahan pozzolan yang ditambahkan antara 15% - 40%  Keunggulan Semen tipe ini mempunyai sifat antara moderat heat cement dan high early strength cement. Tipe semen ini mempuyai kuat tekan awal rendah tetapi  kuat tekan selanjutnya lebih stabil. Semen ini tahan terhadap asam ataupun garam, cocok untuk bangunan – bangunan dekat  laut. Netto 40 Kg  50 Kg     2.2.2. Parameter  Produk Semua pabrik PT. Semen Gresik Persero,Tbk dilengkapi dengan Roller-press sebagai pregrinder. Plant dari produksi adalah memproduksi semen OPC dan PPC, dengan beberapa Mill lebih dikhususkan untuk PPC. Penting untuk diingat, bahwa hanya kerak besi yang melalui Roller-press. Trass (+ semen PPC) dan Gypsum (syntetic) langsung masuk ke Mill. Parameter dari produk utama dapat dilihat pada Tabel 2.2 seperti yang tertera sebagai berikut :  Tabel 2.2 Parameter Produk Utama    OPC Cement    Composition Clinker (%)  85 Gypsum (%)  4 Limestone (%)  9 Trass (%)  - Fly ash (%)  2 Dust (%)  -    Production (with press)  (t/h)  21 Production (without press)  16 Product fineness (blaine)  3300 +/- 100 Product fineness (R/45µ)  15      3.  Perencanaan Dan Pembuatan Sistem 3.1.  Skema Diagram Sistem  Sebelum merancang perangkat lunak, yang perlu diketahui adalah susunan dari sistem itu sendiri ( blok diagram sistem ). Sebagian  sistem yang dibangun pada Ball Mill sebagai gambar 3.1   Gambar 3.1 Skema diagram system keseluruhan  Terdapat komponen input dari mikrokontroller yaitu berupa rotari encoder  berfungsi untuk sistem pengendali putaran motor . Dari hasil koreksi kecepatan dari rdaydyu3rotary encodediproses mikroNilai darakan dijumlahyang kemudiadelta error unyang baik sebuntuk boost co 3.2. Perenca3.2.1.  ORGambar pemisahpada siskeluarangangguatidak bepembangdapat digyang jugkaki yang Gambar  Usupplai  tmasukansehinggateganganground ground dipisahkadimaksusebagai berfungsdihasilkahanya  sdibutuhk 3.2.2.  TSsangat mengurapower elektronikita meelektronikarena satu ke secara  charus memberiarus pader berupa dokontroler poini setting point h dan diperoan akan dibanntuk mendapabagai pensakonverter. anaan PerangOptocoupler Rangkaian Op3.2 berfu rangkaian pesi masukan den. Sehinggaan pada rangerpengaruh  pgkit pulsa. Tipgantikan dengga memiliki fug sama denga 3.2 RangkaiaUntuk rangkaitegangan harn dan keluaa mempun sendiri. Sepada kaki pada kaki nan. Hal- dkan agar funisolator si. Karena an oleh pemsatu maka opkan juga hanyaTotempole DriSudah menjapenting angi atau losses pak (electronic endesain suka daya. Switada perubahkondisi (low) cepat. Drive cdapat deikan arus dda saat beradaata yang aknt value.   dan point valoleh data errdingkan dengtkan nilai outplaran dari PWgkat Keras ptocoupler paungsi sebagembangkit puengan rangkaia jika terjagkaian keluarpada rangkaipe IC 4N25 jugan tipe IC 4Nungsi dan kaan tipe IC 4N2an Optocouplean Optocouprus beda antaaran rangkaianyai suppedangkan untnomor 2 dnomor 4 harhal tersebngsi Optocoupelectric dappulsa yambangkit puptocoupler yaa satu. ive Circuit adi hal yauntuk dapmeminimalkada switchiswitching) sauatu rangkaitch losses terjaan dari kondyang lain (higcitcuit MOSFengan cepdan membuaa pada switchikan lue ror, gan put WM ada gai lsa ian adi ran ian uga N26 aki-25.  er. pler ara an, plai tuk dan rus but pler pat ang lsa ang ang pat kan ing aat ian adi disi gh) ET pat ang ing frekusangsebaadalayangPNPadalaRangpada Gam3.2.3ranglengkseba GrangdengboospenydibanberogelomPWMdihuboptocpemidengDengATMPWMapabrangranguensi tinggi. gat cocok agai drive circah yang dinamg terdiri dari t. Transistor ah BD 139gkaian totema Gamber 3.3.mbar 3.3 Totem 3. Boost  ConPerencanakaian boost kap ditunjukkaagai berikut :    Gambar 3.4. RConPada Gamkaian dasargan PWM untst converteyulutan  Bngkitkan dari perasi untumbang kotakM keluaran dabungkan dcoupler yang isah antara Agan mosfet gan rangkaianEGA  16 sM utama terhinbila terdapat kaian  Boost CKemudian kaian optocoRangkaian untuk digucuit pada MOmakan “totemtransistor NPyang digu9 dan BD mpole dapat  m-pole drive cinverter an dan pembconverter  san pada GambRangkaian Booverter.  bar 3.4. merur boost conuk menyulut r. PWM Boost ConAVR ATMEGuk menghak sebagai ari AVR ATMEengan randigunakan seAVR ATMEGABoost Conn optorcoupleebagai pembndar dari keruarus balikConverter. PWM keluaraoupler dihubuyang unakan OSFET m-pole”, N dan unakan 140. dilihat  ircuit. buatan secara bar 3.4  ost upakan nverter mosfet untuk nverter GA  16 asilkan PWM. EGA16 gkaian ebagai A  16 nverter. er AVR bangkit sakan, k dari an dari ungkan dengan Rangkaiauntuk  mperubahadengan PWM unConverte40 kHz. masukandan didteganganTbahwa penaik  tmenggundevice  psendiri pada gatGBoost  CGambar GambarUdan tegaperlu didigunakamengurakomponemenguraPuntuk ketentuaTegangaTegangaArus Outf = 40 kH∆I = 10%∆Vc = 1%Vcx I100110010= Δ= Δ             = =IoVoRrangkaian toan totempomelakukan  san kondisi dacepat pada fntuk penyulutaer didisain deBoost convern dari baterai disain untuk n keluaran sebTelah dijelaskaBoost Contegangan DCnakan MOSpensaklaran. bekerja jika te.  Gambar ranConverter dit3.5 r 3.5. RangkaiConvertUntuk menguraangan maka iberi filter, oan komponenangi ripple en kapaangi ripple tegPada Proyek ABoost Convan sebagai beran Input (Vi) = an Output (Vo)tput (Io) = 3A Hz % % V xA x24 , 0 2403 , 0 3==  Ω = 8324otempole drivole digunakswitching a tari  low ke hifrekuensi tingan mosfet Booengan frekuerter memperolsebesar 12 Vmenghasilkbesar 24 Volt.an pada Babnverter adalC ke DC yaSFET sebagDan MOSFada switchingkaian dastunjukkan paian Dasar Booter angi ripple arboost konveroleh karena n Induktor untarus  dsitor untangan.  Akhir ini didisaventer dengrikut :  12 V ) = 24 V    ve. kan tau igh ggi. ost nsi leh Volt kan . b II lah ang gai ET ing sar ada  ost rus rter itu tuk dan tuk ain gan fLI== ΔfCVc== Δ perhyangPsimpenyteganyangGamberikGambpen1 kk 1Vo− == −=xI x fk x ViL x fk x Vi400000     12            =ΔxVc x fk x IoC x fk x Io40003            =Δ= Berdasarkitungan disaig disimulasikm diperoleh hyulutan mosfengan keluarang ditunjukkan mbar 3.7 dan Gkut : ar 3.6. RangkConv Gambar 3.nyulutan Mosf0,5 0,50,2412VoV ik︶︵1V i= −= = =−      mx0005 , 03 , 0    5 , 0=xx2 ,. 15624 , 0 05 , 0=an n Boost Conkan mengguhasil simulasi et Boost Conn dan arus kepada GambaGambar 3.8 sekaian Simulasiverter.    .7. Pulsa untufet Boost Con,5uH mH 5 , 0 =uF uF 220 25 =hasil nverter unakan pulsa nverter, eluaran ar 3.6, ebagai  i Boost  k verter. 4.  P4rdmmrprmBskgd44dGdkdGambakelu Pengujian A4.1. PengujiaKotak Untuk rangkaian pedan rangkmemerlukan mengetahui  brangkaian ospembangkit  prangkaian menggunakanBerdasarkan switching rankHz. Hasil pgelombang ditunjukkan pa Gam4.2. PengujiaRangkaia4.6. menggdihubungkan Ground paddipisahkan  dkeluaran.  Pdengan sifat ar 3.8. Teganguaran Boost CAlat an Pembangkmelakukanembangkit gekaian osilaoscilloscop bentuk gelomsilator tersepulsa kotak osilator yan AVR Akebutuhangkaian boosengujian pemkotak dari ada Gambar 4 mbar 4.1 Gelom an Optocoupan optocouplegunakan ICdengan transda sisi mdengan  grouPemisahan  gdasar dari opgan dan Arus Converter. kit Gelombann pengujielombang kotator lainnyuntuk dapmbang keluarbut. Pengujidilakukan paang dibangATMEGA  1an frekuest converter mbangkit puATMEGA 4.1. mbang kotakpler er pada GambC 4N25 dsistor  BD 13asukan harund pada sground terkptocoupler y a ng ian tak ya, pat ran ian ada gun 16. nsi 40 lsa 16  bar dan 39. rus sisi kait ang berfungsi dengan ra GambPadamasukan dihasilkangelombanjuga sammembeda12 volt. masukan dari rangdengan traPengdilakukan BD 139 seoptocouplerpenguatan. optocouplerGamba 4.3. PengRang4.5 difunggelombanpengisian dilakukan mengisolasi angkaian keluabar 4.2 Rangk a saat osinyal dari ra ATMEGA g kotak, makama dengan kan adalah bePerbedaan dan keluarakaian optocoansistor BD 13gujian  rangkpada  pin  kbagai keluarr yang tHasil penr ditunjukkan p ar 4.3 Gelombkeluaran optgujian Totemgkaian totempgsikan sebagag kotak kedan pembuadengan cepatrangkaian maaran.   kaian Optocouoptocoupler ngkaian PWM 16 pemba frekuensi kemasukan esar amplitudoamplitudo an karena keoupler dihubu39 untuk dikuakaian  optocoolektor  tranran dari rangtelah menngujian ranpada Gambar  bang pulsa kotocoupler pole pole pada Gai sinkronisasi e MOSFET, angan pulsa t.  asukan  upler diberi M yang bangkit eluaran yang o yaitu antara eluaran ungkan atkan. oupler nsistor gkaian galami gkaian 4.3  otak Gambar sinyal agar dapat   Gambar 4.4 Rangkaian Totempole.  Rangkaian totempole terdiri dari transistor BD 139 dan BD 140. Rangkaian memerlukan tegangan suplai sebesar 12 Volt agar tegangan keluaran gelombang juga sebesar 12 Volt. Pada rangkaian totempole ground tegangan suplai totem-pole dapat digabung dengan ground pada tegangan suplai optocoupler.  Pengujian rangkaian totempole dilakukan pada resistor 22 Ohm yang terhubung dengan pin emitor kedua transistor. Keluaran dari rangkaian totem-pole dihubungkan dengan gate dan source MOSFET. Hasil pengujian rangkaian totempole ditunjukkan pada Gambar 4.4      Gambar 4.4 Gelombang pulsa kotak keluaran totempole.  4.4.  Pengujian Boost Converter Pengujian Boost converter dilakukan pada keluaran rangkaian Boost Converter. Boost Converter memperoleh tegangan masukan sebesar 12 Vdc. Pada saat tidak ada switching maka besar tegangan keluaran  sama dengan tegangan baterai. Apabila mosfet pada boost converter diberi frekuensi switching sebesar 40 kHz dengan duty cycle 0,5 seperti pada Gambar 4.6. maka  tegangan keluaran  akan naik menjadi  sebesar 24 Vdc. Pada Gambar 4.5 menunjukkan tegangan masukan yang berasal dari baterai sebesar 12 Volt.   Gambar 4.5 Tegangan Baterai.  Pada Gambar 4.6 merupakan tegangan keluaran boost pada saat di beri beban 3 kg   Gambar 4.6 Tegangan keluaran boost saat di bebani .  4.5.  Pengujian PWM Mikrokontroller ATMega16 Pengujian PWM untuk boost converter yang dihasilkan mikrokontroller digunakan untuk mengetahui gelombang keluaran PWM. Pengujian ini untuk mengetahui frekuensi dan lebar pulsa. Pada boost converter dibutuhkan satu gelombang pulsa yang mempunyai perbedaan selang waktu on-off (death time).Gelombang pulsa PWM dibangkitka Mikrokontroller ATMEGA 16 pada PD.6 . Untuk melakukan pengujian diperlukan program yang digunakan untuk membangkitkan pulsa PWM sebagai berikut.  int jarak,speed,x,y,fast,jarba; unsigned char tulis[20],tulis3[20];;  interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) {         x++; }  it              }  //fo== //rointi{   }  //rointi{        }  HM4  4interrupt [TIM0timer0_ovf_isr({        y++;        if(y==21)        {        jarba=jarak       y=0;       speed=x*2;      fast=speed;      x=0;       }       /===========or RPM ===================== / Timer 1 outpuoutine nterrupt [TIM1_imer1_compa_i PORTD.6=/ Timer 1 outpuoutine nterrupt [TIM1_imer1_compb_i      PORTD.6=      TCNT1H=0      TCNT1L=0Hasil pengujiaMikrokontroller4.7. Gambar 4dibangkitkan M4.6. PengujiaAdobe Aa. Saat0_OVF] void (void) k;        ; ;//salah hoo.... ======= End o============ut compare A in_COMPA] voidisr(void) =0; ut compare B in_COMPB] voidisr(void) =1; 0x00; 0x00; an pembangr ditunjukkan .7 GelombangMikrokontrolle an Filter denAudition t Mill kosong of timer/counter===========nterrupt service d nterrupt service d gkit PWM olpada Gambg PWM yang er ATMEGA 16ngan Softwar ==leh bar  6. are 5.b.  Sc.  Sd.  S. Penutup5.1. KesiSeteperencanaalat serta teori-teori data yangmengenai 1. Tegamengsebe 5.2. SaraPadatentu tidakekurangasistem madibuat.  Ukekurangamelakukan1. UntuteganBooskeluaSaat Mill berisSaat Mill berisSaat Mill beris p mpulan lah dilaaan, pembuadengan mempenunjang,  diperoleh maBall Mill sebaangan keluaragalami penesar 50 % untuan a pengerjaanak lepas daran dan kelemaupun pada pUntuk mempean dari peraln hala-hal sebk menangngan yang best converter,aran boost csi 2Kg si 6Kg si 12Kg (penuakukan atan dan penbandingkan ddan berdasaka dapat simagai berikut: an Boost Connurunan teguk beban (14kn Proyek Akri berbagai mahan, baik ituperalatan yangerbaiki kekuraatan, maka bagai berikut: gani penuesar pada ke, maka tegconverter dipe   uh)  proses ngujian dengan sarkan pulkan nverter gangan kg). khir ini macam u pada g telah angan- perlu urunan eluaran gangan erlukan pengaturan tegangan melalui penyulutan terkontrol.  6. Daftar  Pustaka  Abraham I. Pressman,  “Switching Power Supply Design,”     M c  G r a w - H i l l  International, Electrical Engineering Series, Second Editions, 1998.  Carlos Lozano Espinosa , “ Static Bike Using Renasas 3687,” Colombia.  Daniel W. Hart, “Introduction to  Power Electronics,”  Prentice-Hall International, International Edition, 1997.  David Butcher, “Ultimate Pedal Powered Television,” 2006.  Greg Miller, “AC-DC Bike Powered Generator System,” 2005.  Mag Trainer, “The Pedal a Watt Stationary Bike Power Generator,” Convergen Tech, Inc.  Nathan  Eagle,  Benjamin  Olding,           ”Using an Alternator in Renewleable Energy Project,” Summer, 2000.  Ned Mohan, Tore M. Underland, William P. Robbins, ”Power Electronics, Converters, Applications and Designs,” Second Edition, Jhon Wiley & Son, Inc, New York, 1995.   P.J. Randewijk, “Inductor Design,” 2006.   Prastilastiarso, Joke, “ Elektronika Daya 2, “ materi kuliah, 2004.  Rashid, Muhammad H., “Power Electronic Circuit, Devices, and Apllications,”  Second Edition, Prentice-Hall International, Inc, 1993.  R. W. Erickson, “Fundamentals of Power Electronics,” New York, Chapman and Hall, 1997, Chapter 13.          

Rancang Bangun Proses Pengisian Pada Ball Mill (Pengaturan Motor)

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

PENS Repository