Jurnal teknik listrik yang benardan baik

jurnal

1. PERANCANGAN POWER SUPPLY 12V DENGAN SLIDING MODE CONTROLLER
(SMC) SEBAGAI CATU DAYA PADA MODUL MESIN CUCI OTOMATIS
(Design of a Power Supply12Volt with Sliding Mode Controller (SMC) as a Power Source in
Automation Washing Machine Module)
Nur Kholiq
1
, Dr. Ir. Moch. Rusli, Dipl.Ing.
2
, Dr. Tri Nurwati, S.T., M.T.
2

1
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro,
2
Dosen Jurusan Teknik Elektro, Universitas Brawijaya
Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia
E-mail: [email protected]

ABSTRAK
Mesin cuci merupakan salah satu peralatan rumah tangga yang banyak digunakan untuk
mencuci kain. Oleh karena itu untuk mempermudah pekerjaan pencucian, orang-orang
membutuhkan mesin untuk mencuci. Pada sekarang ini, mesin cuci sudah memakai teknologi yang
dapat memprogram secara otomatis baik dari segi mencuci, membilas, dan mengeringkan.
Pengguna cukup menekan tombol dan semuanya akan bekerja secara otomatis. Namun, masih
banyak orang yang menggunakan mesin cuci manual, dimana mengisi air, mencuci, mengeringkan
dilakukan secara manual dan terpisah. Salah satu sistem yang menjadi perhatian yaitu penyediaan
catu daya yang digunakan untuk memberikan daya terhadap module mesin cuci otomatis. Catu
daya digunakan sebagai penyedia daya terhadap sensor sensor dan mikrokontroller yang terdapat
didalam modul agar sistem dapat bekerja. Pada catu daya tegangan keluaran sangat diperhatikan
agar tidak merusak komponen elektronik yang terdapat didalam module mesin cuci otomatis. Pada
penelitian ini tegangan keluaran diatur dengan nilai 12 Volt. Untuk mengatasi tegangan jatuh pada
saat catu daya diberi beban digunakan sliding mode controller.
Kata Kunci: mesin cuci otomatisi, catudaya, Sliding Mode Controller (SMC).

2. Design of a Power Supply12Volt with Sliding Mode Controller (SMC) as a Power Source
in Automation Washing Machine Module
Nur Kholiq
1
, Dr. Ir. Moch. Rusli, Dipl.Ing
2
, Dr. Tri Nurwati, S.T., M.T.
2

1
Student of Electrical Engineering Departement,
2
Lecturer of Electrical Engineering
Departement, Brawijaya University
Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia
E-mail: [email protected]


Abstract

The washing machine is one of the most widely used household appliances for washing cloth.
Therefore, to make washing work easier, people need machines to wash. At this time, washing
machines have used technology that can program automatically both in terms of washing, rinsing,
and drying. Users simply press a button and everything will work automatically. However, there
are still many people who use manual washing machines, where filling, washing, drying is done
manually and separately. One system that is of concern is the provision of a power supply that is
used to provide power to the automatic washing machine module. The power supply is used as a
power provider for the sensors and microcontrollers contained in the module so that the system
can work. In the power supply, the output voltage is very careful so as not to damage the electronic
components contained in the automatic washing machine module. In this study, the output voltage
is set to a value of 12 Volts. To overcome the voltage drop when the power supply is loaded, a
sliding mode controller is used.

Keywords: Automation Washing Machine, Power Supply, Sliding Mode Controller

3. I. Pendahuluan
Mesin cuci merupakan salah satu
peralatan rumah tangga yang banyak
digunakan untuk mencuci kain. Oleh karena
itu untuk mempermudah pekerjaan
pencucian, orang-orang membutuhkan mesin
untuk mencuci
Pada sekarang ini, mesin cuci sudah
memakai teknologi yang dapat memprogram
secara otomatis baik dari segi mencuci,
membilas, dan mengeringkan. Pengguna
cukup menekan tombol dan semuanya akan
bekerja secara otomatis. Namun, masih
banyak orang yang menggunakan mesin cuci
manual, dimana mengisi air, mencuci,
mengeringkan dilakukan secara manual dan
terpisah.
Untuk membuat mesin cuci otomatis
biasanya teridiri dari beberapa sistem antara
lain sistem elektrik dan mekanik. Pada sistem
mekanik biasanya terdapat pemeberat,
stablisher, dan lainnya. pada sistem elektrik
teridiri dari beberapa sub sistem didalamnya
antara lain sub sistem konversi tegangan yang
berfungsi sebagai pensupplai daya dan
tegangan yang dibutuhkan oleh subsistem
lain, subsitem kontrol atau module mesin
cuci yang berfungsi sebagai perintah perintah
yang dijaankan yang terdiri dari
mikrokontroller dan komponen lainnya,
subsistem penggerak yang berfungsi sebagai
penggerak motor yang terdapat di dalam
mesin cuci.
Pada penelitian ini akan dilalukan
kajian untuk membuat catu daya dengan
Tegangan Keluaran 12 Volt. Tujuannya
adalah agar dapat memenuhi kebutuhan
tegangan dan arus yang terdapat pada
komponen mesin cuci otomatis seperti
module yang didalamnya terdapat
mikrokontroler dan sensor sensor yang
membutuhkan tegangan 12 Volt. Oleh karena
itulah dibuat kajian tentang “Rancang
Bangun Catu Daya DC (Power Supply)
Untuk Memenuhi Kebutuhan Komponen
Elektrik Yang Terdapat Pada Module Mesin
Cuci Otomatis”.
II. Identifikasi Sistem
Terdapat beberapa jenis mesin cuci yang
umum digunakan di rumah yaitu mesin cuci
satu tabung dengan tipe front loading dan
top loading, dan mesin cuci dua tabung.
Mesin cuci otomatis terdiri dari beberapa
komponen elektronik didalamnya agar dapat
memprogram secara otomatis. Didalam
mesin cuci otomatis terdapat modul yang
terdiri dari mikrokontroller dan sensor
sensor. Modul pada mesin cuci otomatis
berfungsi sebagai pengatur kerja sistem pada

4. mesin cuci agar sistem dapat bekerja secara
otomatis.

2.1 Catu Daya
catu daya merupakan sebuah
peralatan elektronika daya yang berfungsi
sebagai penyedia daya (tegangan dan arus)
untuk peralatan lainnya dengan prinsip
mengubah tegangan listrik yang tersedia dari
jaringan jala-jala ke nilai yang dibutuhkan
beban [Tohir, Nuril I, 2016].
Rangkaian catu daya berfungsi untuk
menyediakan arus dan tegangan tertentu
sesuai dengan kebutuhan beban dari sumber
daya listrik yang ada. Untuk mencukupi
kebutuhan beban DC dari jala -jala,
diperlukan suatu rangkaian catu daya yang
mengubah tegangan AC ke tegangan DC
[Istataqomawan, Zuli. 2002].
Catu daya dc lengkap terdiri dari filter
saluran masukan, penyearah dengan koreksi
faktor daya, dan konverter dc-dc. Filter
saluran biasanya terdiri dari komponen L dan
C yang berfungsi untuk mengatasi gangguan
yang terjadi pada sumber tegangan AC.
Kemudian terdapat penyearah yang berfungsi
untuk menyearahkan tegangan AC menjadi
tegangan DC berupa penyearah terkontrol
maupun tidak terkontrol. Selanjutnya
terdapat konverter dc-dc yang berfungsi
sebagai pengatur tegangan dan dapat
digunakan untuk memperbaiki kualitas
tegangan yang dihasilkan oleh penyearah.
Dan terakhir terdapat pengendali yang
digunakan untuk mengontrol tegangan
keluaran catu daya agar mendapatkan hasil
yang maksimal seperti yang terlihat pada
gambar 2.1.

Gambar 1.Catu Daya DC
2.2 Penyearah Terkontrol 1 Fasa
Gelombang Penuh Beban R
Penyearah 1 fasa terkontrol penuh
adalah suatu konverter AC ke DC yang
menggunakan empat komponen elektronika
daya sebagai switching device yaitu thyristor.
Tegangan output dari rangkain ini dapat
diatur dengan mengatur sudut penyalaan dari
komponen switching tersebut.

Gambar 2. Rangkaian penyearah terkontrol

5. untuk ∝<??????&#3627408481;<&#3627409149; dapat dihitung persamaan
utnuk mencari tegangan keluaran rata rata
sebagai berikut.
??????
&#3627408439;&#3627408438;=
1
??????
∫??????
?????? &#3627408480;??????&#3627408475; ??????&#3627408481; &#3627408465;??????&#3627408481;
??????
??????
=
??????
??????
??????
(1+&#3627408464;&#3627408476;&#3627408480;&#3627409148;)
Nilai arus rata rata teganga keluaran dapat
digitung sebagai berikut.
??????
&#3627408439;&#3627408438;=
??????
&#3627408439;&#3627408438;
??????

2.3 Buck Converter
Konverter jenis ini banyak digunakan dalam
beberapa aplikasi seperti mengontrol
kecepatan motor DC, tetapi seringkali
tujuannya adalah untuk menghasilkan output
DC yang murni. Buck Converter sering
disebut konverter step down karena tegangan
keluaran lebih kecil dari tegangan masukan.

Gambar 3. Buck Converter
persamaan model matematis dari Buck
Converter menjadi.
??????
1̇=−
??????&#3627408464;
??????
+
&#3627408439;
??????
????????????&#3627408475;
??????
2̇=
??????
??????
&#3627408438;
−
??????&#3627408464;
??????&#3627408438;


2.4 Sliding Mode Controller
Sliding Mode Control (SMC)
adalah metode kontrol non -linier
yangmengubah dinamika sistem dengan
menerapkan sinyal kontrol yangtidak kontinu
sehingga memaksa sistem untuk berseluncur
sepanjang bagian silang dari perilaku normal
sistem(Vijay, 2016: 3). Sliding surface
(permukaan geser) dipilih sedemikian rupa
sehingga lintasan sistem atau respon sistem di
dekat permukaan diarahkan ke permukaan
geser (S) itu sesuai dengan referensi baik itu
berupa tegangan maupun arus.
Keuntungan utama dari mode ini
adalah sensitivitas yang rendah terhadap
variasi parameter dan gangguan yang
meniadakan perlunya pemodelan yang tepat.
SMC memungkinkan pemisahan gerakan
sistem secara keseluruhan menjadi
komponen parsial independen dari dimensi
yang lebih rendah dan, sebagai hasilnya,
mengurangi kompleksitas umpan balik.

6. 3 Hasil dan Pembahasan
3.3 Rancangan Power Supply dengan
SMC

Gambar 4. Rancangan Power Supply dengan
SMC
Power supply yang dihasilkan
memiliki spesifikasi dengan:

Tabel 1. Spesifikasi Power Supply
Tegangan masukan 220 Volt AC
Tegangan keluaran 12 Volt DC
Arus keluaran 4 A

3.4 Pengujian Sistem

3.4.1 Pengujian Tegangan
Keluaran dengan Masukan
Berubah
Tujuan dari pengujian ini adalah
untuk mengetahui tegangan keluaran yang
dihasilkan oleh power supply yang telah
dirancang.




Tabel 2. Hasil Pengukuran Tegangan Keluaran
PERUBAHAN TEGANGAN MASUKAN
No Vin
(Vac)
R
(Ohm)
Vreff
(Vdc)
Vout
(Vdc)
1 220
3 12
12,0001
2 231 12,00014
3 242 12,00015
4 253 12,00016
5 264 12,00017

Berdasarkan tabel percobaan diatas maka
hasil penggunaan pengendali SMC pada catu
daya mampu mempertahankan kondisi
kestabilan tegangan keluaran walaupun
tegangan masukannya bertambah. Dari tabel
diatas dapat dilihat bahwa perubahan nilai
yang terjadi pada tegangan keluaran sangat
kecil dengan nilai rata rata 0,000126 volt dari
tegangan referensi.

7. 3.4.2 Pengujian Tegangan
Keluaran dengan Beban
Berubah

Tabel 3. Hasil Pengukuran Tegangan
Keluaran
PERUBAHAN BEBAN
No Vin
(Vac)
Z
(Ohm)
Vreff
(Vdc)
Vout
(Vdc)
trec
1
220
12,369
12
12,0013 0,13
2 15,402 12,0005 0,16
3 20,396 11,9998 0.17
4 25,401 11,9993 0.19
5 30,413 11,9988 0.2

Berdasarkan tabel percobaan diatas
maka hasil penggunaan pengendali SMC
pada catu daya mampu mempertahankan
kondisi kestabilan tegangan keluaran
walaupun beban bertambah. Dari tabel diatas
dapat dilihat bahwa perubahan nilai yang
terjadi pada tegangan keluaran sangat kecil
dengan nilai rata rata keluaran sebesar
11,9999 Volt dari tegangan referensi dan rata
rata waktu yang dibutuhkan untuk mencapai
kondisi steady state sebesar 0.17 detik pada
saat diberi gangguan Ketika beban berubah.

4 Kesimpulan
Dalam merancang dan membangun sebuah
catu daya dengan kendali SMC dibutuhkan
beberapa sistem didalamnya yaitu penyearah,
dc dc konverter, dan kontroller. Pada
penyearah menggunakan penyearah 1 fasa
terkontrol gelombang penuh dengan sudut
penyalaan 134°. Kemudian terdapat dc dc
konverter berupa buck converter yang
digunakan untuk menurunkan tegangan serta
memperbaiki kualitas gelombang keluaran
dengan tegangan masukkan yang bersumber
dari penyearah dengan nilai 30 V dc dan
tegangan keluaran sebesar 12 Vdc yang akan
menjadi tegangan keluaran pada catu daya.
Dan terakhir terdapat pengendali berupa
SMC yang digunakan untuk memperbaiki
kestabilan tegangan keluaran pada saat
tegangan masukan berubah maupun pada saat
beban berubah.