Rangkaian H-Bridge (rangkaian jembatan H)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang mana telah memberikan kami semua kekuatan serta kelancaran dalam menyelesaikan laporan  mata kuliah dasar teknik elektro yang berjudul “Rangkaian H-Bridge (Rangkaian jembatan H)”Dapat selesai seperti waktu yang telah saya rencanakan.

Selain untuk menambah wawasan dan pengetahuan  penyusun,laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah dasar teknik elektro.

Tersusunnya laporan ini tentunya tidak lepas dari berbagai pihak yang telah memberikan bantuan secara materil dan moril, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Penyusun menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk penyusunan maupun materinya. Kritik dan saran dari pembaca sangat penyusun harapkan untuk penyempurnaan laporan ini selanjutnya.

Kendari, 15 Desember 2014

                                                                                   

                                                                                                Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Baterai saat ini masih menjadi sumber tenaga alternatif yang masihsering digunakan untuk berbagai aplikasi seperti untuk radio saku (pocket radio ), MP3man, discman dan aplikasi lain yang sering digunakan untuktraveling .Bagi beberapa orang baterai bukanlah menjadi masalah tetapi jika aplikasi yang menggunakan baterai tersebut ternyata menggunakandaya yang besar maka tentu saja baterai yang digunakan juga banyak.Sehingga dapat dipastikan biaya untuk baterai juga membengkak.Dengan menggunakan Remote-controlled fan regulator ini kita dapatmengubah kecepatan kipas angin dari tempat santai atau tempat tidur.Modulinfrared receiver TSOP1758 ini digunakan sebagai penerima sinyalinfrared yang dipancarkan oleh remote control. Beberapa tombol di remotecontrol dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan dari kipas angin.H-Bridge atau yang diterjemahkan secara kasar sebagai “JembatanH”, adalah sebuah rangkaian dimana motor menjadi titik tengahnya dengandua jalur yang bisa dibuka tutup untuk melewatkan arus pada motor tersebut, persis seperti huruf “H” (dengan motor berada pada garishorizontal).

1.2 Tujuan Penulisan

Pembuatan laporan ini bertujuan untuk mengetahui kerusakan-kerusakan yang terjadi pada rangkaian serta dapat dijadikan sebagai wawasan tambahan bagi pembacanya.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1  H-BRIDGE

H-Bridge atau jembatan H adalah salah satu rangkaianelektronika yang digunakan untuk mengatur kerja motor listrik.Dapat digunakan untuk mengatur arah arus yang mengalir pada suatu beban.Pada motor listrik ,rangkaian ini dapat mengatur arah putaran motor dan besar arus yang mengalir pada motor listrik tersebut. Nama H Bridge diambil dari bentuk konfigurasi rangkaian tersebut yang terlihat seperti huruf H.Pada rangkaian ini terdapat dua kemungkinan arah arus mengalir,yaitu arus yang di tunjukandengan warna merah dan arah arus yang ditunjukan dengan warna hijau.kedua arah arus tersebut menentukan arah putaran motor listrik.

2.2  PRINSIP KERJA RANGKAIAN H-BRIDGE MOTOR DC

Salah satu aktuator yang sering digunakan adalah  motor DC. Pada motor DC yang diperlukan adalah pengontrolan arah dan kecepatan pada motor DC. Solusi untuk pengontrolan arah pada motor DC adalah dengan  menggunakan  rangkaian H-bridge. H-bridge menggunakan 4 buah switch.

    

 

           Pengaturan yang dilakukan dalam H-bridge adalah pengaturan switch untuk mengatur polaritas yang diterima oleh motor DC, sehingga arah putar motor dapat berubah. Seperti yang diilustrasikan gambar berikut.

 

Terlihat seperti pada gambar diatas ketika switch S1, S4 on dan S2. S3 off maka arus akan mengalir melewati polaritas positif (+)  pada motor dan motor akan bergerak searah jarum jam (forward). Dan ketika switch S2,S3 on dan S1,S4 off maka arus akan mengalir melewati polaritas (-) pada motor dan motor akan bergerak berlawanan arah jarum jam (reverse).

2.3  APLIKASI AKTUATOR MOTOR DC DENGAN MENGGUNAKAN

RANGKAIAN H-BRIDGE

Dalam robotika aktuator adalah komponen yang sangat penting, salah satunya adalah motor DC.  Dengan motor DC H-Bridge ini, aktuator dalam  robotika menjadi sangat berguna, karena dengan motor DC H-bridge ini dapat dilakukan pengontrolan arah dan kecepatan putar motor tersebut.  Seperti contoh dalam aplikasi robotika :

1.      Untuk membuat maju mundur pada robot beroda.

2.      Digunakan pada motor-motor untuk menggerakan robot line follower.

3.      Prinsip dari motor dc h bridge  digunakan banyak alat-alat elektronik seperti alat pembuka baut elektrik.

2.4 KARAKTERISTIK

a.      Motor DC

Motor DC dapat berfungsi sebagai motor apabila di dalam  motor listrik tersebut terjadi  proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC itu sendiri memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Pada motor dc kumparan medan disebut stator (bagian  yang  tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).

Bagian – Bagian Motor DC

 

 

  

1.Badan Mesin

Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik.Fungsi lainnnya adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja.

2.Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet

Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet ini berfungsi untuk mengalirkan arus listrik agar dapat terjadi proses elektromagnetik. Adapun aliran fluks magnet dari kutub utara melalui celah udara yang melewati badan mesin.

3.Sikat-sikat

Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadinya proses komutasi.

4.Komutator

Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda.

5.Jangkar

Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetic dengan maksud agar kumparan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetiknya besar, agar ggl induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar.

6.Belitan jangkar

Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah, berfungsi untuk tempat timbulnya tenaga putar motor.Selain itu, motor juga mempunyai 2 jenis, brush dan brushless typeMotor  DC standart (brush type), jenis ini terbagi lagi menjadi 3, yaitu:

-          Iron core, jenis ini adalah motor dc konvensional

-          Disk, tidak memilik inti besi (iron core), inersi motor kecil sehingga menghasilkan percepatan yang tinggi akan tetapi motor jenis ini akan lebih mahal

-          Cup, motor yang menghasilkan torsi tinggi, inersi yang kecil, dan percepatan yang tinggi. Motor jenis ini umumnya digunakan pada aplikasi yang membutuhkan daya rendah

Motor DC brushless-type, keunggulan motor ini dibanding dengan motor dc brush-type, antara lain:

-          Memiliki effiensi yang lebih tinggi, karena menghilangkan drop tegangan oada sikat dan gesekan sikat

-          Noise lebih ekcil, karena tidak terjadi gesekan antara sikat dan komutator

-          Kecepatan lebih tinggi, karena tidak terdapat batasan mekaik akibat sikat dan komutator

-          Dapat mengurangi biaya pemeliharaan

-          Berkurang ukuran dan berat

Hal-hal dasar yang dapat menurunkan efisiensi kerja motor DC

1.      Kelebihan supply tegangan kerja dari batas maksimum motor DC

2.      Pemanasan terhadap mesin sehingga akan menaikkan temperatur motor

3.      Pembebanan diluar maksimum motor

b.      Jembatan H-Bridge

Rangkaian H Bridge mempunyai karakteristik sebagai berikut: 1.Rangkain H Bridge memakai 4 saklar untuk jalannya arus.

2.Rangkain H Bridge mempunyai 2 input.

3.Jika salah satu input diberi logic high dan yang lainnya low maka           akan menggerakan motor sesuai arah arus yang lewat pada motor tersebut.

4.rangkaian H bridge akan tidak bekerja jika kedua input diberi logic low.

5.rangkaian H bridge akan menjadi tidak berfungsi jika kedua input diberi input high karena akan menyebabkan kedua polaritas motor mendapatkan arus dan merusak motor dc tersebut.

2.5 DESAIN PROYEK

Transistor FET  memiliki impedansi input (input impedance) yang sangat besar. Terutama jika digunakan sebagai switch karena resistansi dan disipasi dayanya yang kecil. Sehingga memilih memakai transistor FET. Dalam masing-masing transistor telah mengandung dioda. Keempat dioda dihubungkan paralel dengan transistor bertujuan untuk menghilangkan tegangan AC yang timbul dari lilitan motor ketika diaktifkan. Sehingga transistor yang dipilih adalah IRF9640(PNP) dan IRF640(NPN), karena telah terdapat diode di dalamnya.

Karakteristik transistor irf 640 :

·         Typical Rds(on) = 0.150 ohm

·         Kapabilitas dv/dt yg sangat besar

·         Kapasitansi interinsik sangat kecil

Aplikasi irf 640 :

·         High current switching

·         Uninteruptible power supply

 Karakteristik transistor irf 9640

Transitor ini dibuat menggunakan bahan silicon. Transistor ini di desain untul aplikasi seperti switching regulator , switching converter motor driver, relay driver dan driver untuk high power switching devices. Rds(on)= 0.500 ohm

Untuk desain proyek, kita menggunakan komponen yang identik di kanan dan kiri. ini dimaksudkan agar rangkaian ini mempunyai arus dan tegangan yang sama besar. Kemudian, kita juga menggunakan 3 gerbang logika NAND, ini dimaksudkan agar jika kedua input berlogic high maka motor DC tidak akan mendapatkan arus dikedua polaritas yang akan merusak motor DC jika diberi kedua input high. Input maksimal yang diberikan 6 volt,karena tegangan maksimal untuk memutarkan motor dc adalah 6V.

Arah putaran motor dapat ditentukan jika input yang masuk ke salah satu transistor 2N222 akan menjadi switch karena mendapatkan logih high, dimana arus akan diteruskan ke transistor lain atau di teruskan ke ground. Contoh apabila motor ingin bergerak dengan arah  searah jarum jam (forward) akan bergerak apabila terdapat input High yang masuk ke input Q1 dan Q3 akan menjadi switch off karena arus masuk melewati gate dan arus pun akan mengalir melalui Q5, kemudian arus akan bergerak melewati motor dan akan melewati Q4 karena ada arus yang melewati drain sehingga menjadi switch ON, dan motor pun bergerak searah dengan jarum jam (forward).

2.6 DATA UJI COBA DAN KESIMPULAN

H-bridge Truth Table

Input A	Input B	Keadaan Motor
Q5 and Q4	Q6 and Q3
0	0	Motor Stopped (OFF)
1	0	Motor Rotates Forward
0	1	Motor Rotates Reverse
1	1	Motor Stopped (OFF)

BAB III

PENUTUP

A.Kesimpulan

1.Pada rangkaian yang telah kita buat ini sudah disimulasikan dengan menggunakan komponen yang serupa dan hasil yang didapat adalah motor dapat berjalan sesuai dengan hasil yang kita inginkan.

2.Tegangan input maksimal yang diberikan 6 volt, lebih dari pada itu motor tidak akan bergerak, namun akan membutuhkan arus besar yang akan menyebabkan komponen rusak.

3.Transistor yang digunakan mudah panas, diakibatkan oleh beban yang dibutuhkan motor besar, maka dibutuhkan heatsink untuk meredam panas untuk pemakaian lebih lama.

B.Saran

Saran yang penulis dapat berikan adalah Rangkaian H-Bridge (Rangkaian jembatan H) harus selalu dipakai dalam pengoperasian motor listrik karena dapat memudahkan pengoperasian motor listrik selain itu dapat dengan mudah merubah arah putaran motor listrik ke kiri atau ke kanan.

DAFTAR PUSTAKA

fisikainstrumentasiukm.files.wordpress.com/uts2011

www.anekawarna.890m.com/NiCadCharger.htmL

 www.google.com www.wikipedia.org

 www.belajarelektronika.com www.waoneelekronika.com 

LAPORAN

RANGKAIAN H-BRIDGE

( RANGKAIAN JEMBATAN H )

DI SUSUN OLEH :

SUPRIADI SABUKTIONO

S1 ELEKTRO

E1D114037

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HALU OLEO

2014