119283 ID Sistem Pengaturan Kecepatan Motor Dc Pad

Publish in

Documents

143 views

Please download to get full document.

View again

of 6
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Share
Description
Sistem Pengaturan Kecepatan Motor Dc Pad
Transcript
  1  Abstrak — Alat penyiram tanaman yang sekarang memang sudah otomatis tapi  sprinkle penyiram masih pada posisi diam di tempat. Pada penelitian ini telah dirancang sistem pengaturan kecepatan motor DC pada alat penyiram tanaman menggunakan kontoler PID sehingga alat penyiram bisa bergerak ke tempat dimana tanah itu memiliki kandungan air yang kurang. Digunakan Kontroler PID untuk mengurangi kesalahan, sehingga putaran motor dapat sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dan jarak yang diinginkan. Dengan bantuan kontroler PID alat penyiram   mampu bergerak dengan aman, halus, responsif dan cepat. Pada skripsi ini digunakan metode  hand tunning . Dalam pembuatannya digunakan Arduino Uno Rev3, Soil     Moisture Sensor  YL69/LM393, dan motor DC. Dari hasil pengujian terhadap aplikasi kontroler PID dengan menggunakan metode  hand  tunning. Didapatkan parameter PID dengan nilai Kp=0.95,Ki= 0.00000001, dan Kd =100 yang menunjukkan bahwa respons sistem untuk pengaturan kecepatan putaran pada alat penyiram tanaman mempunyai error steady state  sensor 1 sebesar 1.14%, sensor 2 sebesar 0.15%, sensor 3 sebesar 0.3%, waktu  steady  hanya 0,9 detik,dan tidak terdapat overshoot.  Error pada sudut 30 ˚ sebesar 1,9% serta waktu  steady  3 detik dan error pada sudut 45 ˚ sebesar 0,2% serta waktu  steady  4 detik, sistem dikatakan cukup baik karena error yang didapatkan masih di dalam batas toleransi 2% Dari pengujian juga didapatkan masih dibawah batas toleransi kesalahan sebesar 2%- 5%.  Kata kunci — PID, Alat Penyiram Tanaman, Sistem Pengontrolan Kecepatan. I.   PENDAHULUAN emakin berkembangnya ilmu pengetahuan memberikan dampak positif pada  perkembangan dunia elektronik khususnya  pada bidang sistem kontrol. Salah satunya adalah aplikasi teknik elektro yang bisa diterapkan pada alat penyiram tanaman menggunakan motor DC. Pada saat ini, masih banyak masyarakat yang menyiram secara manual dan secara asal-asalan sehingga memungkinkan terjadinya kelebihan porsi air yang tidak seharusnya diterima oleh tanah. Kalaupun otomatis hanya sprinkle- nya saja yang berputar tapi masih pada posisi yang sama. Ini membuat kembali dilakukannya hal manual untuk memindahkan posisi sprinkle  pada tanah yang belum tersiram. Hal ini tentunya memiliki kerugian yang cukup  banyak, karena tidak jarang tanah menjadi tidak subur karena kelebihan porsi air, memakan waktu dan tenaga untuk memindahkan sprinkle  sehingga kita harus mengamati terus sprinkle  itu, dan juga tidak semua tanah akan terkena air. Oleh karena hal-hal itu,  penelitian ini memberikan suatu inovasi dengan merancang suatu alat yang dapat menyiram dengan  porsi air yang cukup dan dapat bergerak untuk menyiram pada kondisi tanah yang kadar airnya kurang, serta putaran motornya yang bergerak dapat dikontrol secara stabil. Kontroler yang digunakan pada penelitian ini adalah Proporsional Integral Differensial (PID). Dengan mengurangi sinyal kesalahan yang terjadi saat sistem  bekerja, serta mampu memberikan keluaran sinyal kontrol yang memiliki respon cepat, error steady state  kecil, dan overshoot   kecil. Semakin kecil kesalahan yang terjadi, maka semakin baik kinerja sistem kontrol yang diterapkan. Kontroler ini memiliki nilai  parameter proporsional sebagai nilai pengali error   untuk nilai koreksi. Nilai parameter integral sebagai  perbaikan kesalahan keadaan mantap mencapai nol. Dan nilai parameter deferensial sebagai perbaikan respon transien dan meredam osilasi. [1]  Dengan menggunakan kontroler PID diharapkan  putaran pada alat penyiram tanaman ini dapat dipertahankan sesuai dengan yang diinginkan. II.   TINJAUAN   PUSTAKA  A.    Alat Penyiram Tanaman Spesifikasi alat yang dirancang adalah sebagai  berikut: Gambar 1 Alat Penyiram Tanaman Alat penyiram beroda 3 dengan ukuran: −   Tinggi : 14 cm −   Panjang : 24 cm −   Lebar : 16,5 cm −   Berat : 2,4 kg Mesin penggerak berupa 2 motor DC dengan catu daya 12 volt. Mempunyai kecepatan 75 rpm pada tegangan 6 volt sesuai datasheet  .  [4]   Halaman mini tempat menaruh tanah yang dibuat dengan ukuran: Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC Pada Alat Penyiram Tanaman Menggunakan Kontoler PID Ahmad Akhyar, Pembimbing 1: Purwanto, Pembimbing 2: Erni Yudaningtyas .   S TEUB | Ahmad Akhyar NIM. 0910633026  2 −   Tinggi : 40 cm −   Panjang : 330 cm −   Lebar : 70 cm Lintasan tempat alat berjalan dengan ukuran: −   Tinggi : 168 cm −   Lebar : 19,5 cm  B.    Motor Direct Current (DC) Motor DC berfungsi sebagai aktuator penggerak  pada alat penyiram. Cara kerja dari motor DC ini yaitu dengan mengatur kecepatan putaran alat penyiram sesuai dengan perintah kontroler. Gambar motor DC  pada alat dapat dilihat dalam Gambar 2. [2]   Gambar 2 Motor DC C.   Soil Moisture Sensor YL69/LM393   Sensor ini digunakan untuk mendeteksi kadar air dalam tanah, yang kemudian bisa dijadikan acuan dalam sistem pengairan / penyiraman tanaman. Sensor ini menggunakan moisture probe tipe YL-69 yang diproses IC pembanding offset rendah LM393 ( low offset voltage comparator   dengan offset masukan lebih rendah dari 5mV) yang stabil dan presisi. [3]   Gambar 3 Soil Moisture Sensor YL69/LM393   Penempatan sensor ini diletakkan di tiap petak yang sudah dibuat. Jadi, setiap perubahan kadar air pada tanah akan menentukan apakah motor akan bergerak atau tidak. Letak penempatan sensor ditunjukkan Gambar 4. Gambar 4 Penempatan Soil Moisure Sensor   YL69/LM393   D.   Kontroler PID Ada berbagai macam meteode dalam melakukan tunning  kontroler PID, antara lain Ziegler- Nichols tuning , loop tuning , metode analitis, optimisasi,  pole placement  , auto tuning , dan hand tuning . [1]  Pada perancangan kontroler PID di sistem  pengaturan kecepatan pada alat penyiram kali ini menggunakan metode  Hand Tunning, untuk menentukan parameter Kp, Ki, dan Kd. Dari  penghitungan penentuan nilai penguatan dari metode kedua Ziegler-Nichols, diperoleh Kp = 21, Ki = 10,5, Kd = 10,5 yang akan digunakan untuk pengatur kecepatan motor DC. Dengan nilai Kp, Ki, dan Kd yang sudah diperoleh, maka grafik sistem respon yang diperoleh ditunjukkan oleh Gambar 5. Gambar 5 Respon PID Zygler Nichols Karena dengan metode Ziegler-Nichols respon yang didapat tidak sesuai dengan yang diinginkan karena tidak mencapai setpoint, maka digunakan metode lain yaitu hand-tuning untuk memperbaiki respon yang telah didapatkan nilai Kp = 10, Ki = 0, dan Kd = 100. Dengan nilai Kp, Ki, Kd yang sudah diperoleh, maka grafik respon akan ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6 Respon PID Hand Tunning Dengan metode  Hand Tunning  pada Gambar 6, didapatkan respon yang baik dengan error steady state ( Ess ) dibawah 2% serta waktu steady 2 detik .  E.    Arduino Arduino Uno adalah board   mikrokontroler berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin input   dari output   digital dimana 6 pin input   tersebut dapat digunakan sebagai output   PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB,  jack power  , ICSP header  , dan TEUB | Ahmad Akhyar NIM. 0910633026  3 tombol reset  . Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan  Board   Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC ke adaptor DC atau  baterai untuk menjalankannya. Uno berbeda dengan semua board   sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial  berbeda dengan board   sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial. [5] Gambar 7 Tampak depan Arduino Uno III.   P ERANCANGAN A LAT   Perancangan ini meliputi pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras meliputi  perancangan mekanik alat penyiram tanaman dan  perancangan rangkaian Soil Moisture Sensor YL69/LM393 , dan motor DC sebagai penggerak. Perancangan perangkat lunak meliputi pembuatan  program pada software arduino ERW   1.0.5.  A.    Diagram Blok Sistem Diagram blok sistem yang dirancang ditunjukkan dalam Gambar 8. Gambar 8 Blok Diagram Sistem    B.    Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Badan robot terbuat dari bahan mika acrylic dengan ketebalan 3 mm, ke dua buah roda depan  berbahan acrylic dengan tebal 6 mm dan berdiameter 10 cm. Roda belakang menggunakan roda castor (roda  bebas). Berikut perancangannya dalam Gambar 9. Gambar 9 Perancangan alat penyiram tanaman C.    Motor DC Motor DC berfungsi sebagai penggerak pada alat. Motor DC terpasang sejajar dengan posisi roda mengarah keluar. Berikut adalah gambar perancangan  pemasangan motor DC pada alat penyiram. Gambar 10 Pemasangan Motor pada Alat Penyiram Digunakan 2 Motor DC yang dipasang sejajar dengan tujuan putaran yang dihasilkan oleh motor DC lebih lancar dan tidak memerlukan gearbox  yang memakan tempat dan beban pada alat.  D.    Modul Arduino Uno Rev.3 Modul arduino yang digunakan adalah jenis Arduino Uno Rev-3. Arduino tersebut digunakan sebagai ADC, kontroler, dan pemberi sinyal PWM. Arduino mampu menerima tegangan masuk ke ADC yang ada pada arduino, yaitu antara 0-5V. Untuk mengontrol plan, Arduino perlu diprogram menggunakan Arduino ERW 1.0.5. Sedangkan output   yang dikeluarkan oleh arduino dapat berupa sinyal PWM. Gambar 11Arduino Uno Rev3 Arduino Uno adalah board   mikrokontroler berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input   tersebut dapat digunakan sebagai output   PWM dan 6 pin input   analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB,  jack power  , ICSP header  , dan tombol reset  . Perancangan penggunaan pin input/output   dapat dilihat dalam Tabel 1. Tabel 1 Fungsi Pin Arduino Uno Rev3 Pin Fungsi 2 Data Motor 5 Jalur masukan PWM 8 Input driver 9 Output Motor 1 10 Output Motor 2 TEUB | Ahmad Akhyar NIM. 0910633026  4 5v Jalur masukan catu daya 5 GND Jalur masukan ground A0 Input sensor 1 A1 Input sensor 2 A2 Input sensor 3  E.    Perancangan Perangkat Lunak Pada penelitian ini pemrograman keseluruhan sistem menggunakan bahasa pemrograman C++ dengan software Arduino 1.0.5. Flowchart  perancangan perangkat lunak ditunjukkan dalam Gambar 12 berikut. Gambar 12 Flowchart   Program   IV.   P ENGUJIAN DAN ANALISA DATA   Pengujian ini meliputi: pengujian driver, hubungan PWM dengan kecepatan motor, pengujian Soil  Moisture Sensor   YL69/LM393, dan pengujian sistem secara keseluruhan. Pengujian di atas dilakukan dengan tujuan memperoleh karakteristik dari tiap alat yang kemudian dapat dilakukan penyesuaian pada sistem.  A.    Pengujian Moisture Sensor YL69/LM393 Pengujian ini dilakukan dengan cara memberi porsi air yang berbeda pada sensor dan membandingkan data keluaran dari  Moisture Sensor   YL69/LM393 dengan yang lainnya . Berikut hasil pengujian sensor ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2 Hasil pengujian sensor dalam skala 0-5V Setelah, pengujian  Moisture Sensor   YL69/LM393 dilaksanakan dan hasilnya sesuai yang diharapkan, dilanjutkan dengan pengujian sensor pada motor. Pengujian ini dilakukan dengan cara membandingkan data keluaran dari serial monitor arduino dengan data praktek menggunakan tachometer    pada tiap 10% nilai pembacaan PWM . Berikut hasil  pengujian ditunjukkan pada Tabel 3. Tabel 3 Hasil perbandingan nilai pembacaan sensor    Hasilnya tampak pada Gambar 13. Gambar 13 Grafik Perbandingan Nilai Pembacaan Sensor Dari Gambar 13, terdapat kesalahan antara  pembacaan sensor dan pembacaan manual menggunakan tachometer sebesar 3.66%.  B.    Pengujian Driver Motor Pengujian driver motor DC ini bertujuan untuk mengetahui output driver   motor yang dibandingkan dengan masukannya yang kemudian dapat diketahui juga hubungan keluaran Pulse Width Modulation (PWM) dengan tegangan yang dibutuhkan untuk motor DC. Berikut hasil dari  pengujian Driver  EMS H-Bridge 5A  dalam Tabel 3. TEUB | Ahmad Akhyar NIM. 0910633026
Related Search

Next Document

ggk.docx

We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks