DESAIN SISTEM KONTROL OTOMATIS UNTUK MEN (1)

DESAIN SISTEM KONTROL OTOMATIS UNTUK MENGENDALIKAN MOTOR
DC BERBASIS FUZZY LOGIC (KARAKTERISASI SUHU DAN JARAK)
Yogie Sanjaya1 Muhammad Muslim2
Mahasiswa pendidikan Fisika Unsri1 Dosen pendidikan Fisika Unsri2
Email : yogie.sanjaya@ymail.com1 m_muslim7781@yahoo.co.id2
ABSTRAK
Sistem kontrol otomatis berbasis Fuzzy Logic telah berhasil dibuat untuk mengendalikan
motor DC. Pengendalian kecepatan motor DC ini dilakukan berdasarkan data input berupa
suhu dan jarak. Data suhu didapatkan dari pengukuran menggunakan sensor suhu LM35
sedangkan untuk data jarak diperoleh menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04. Kedua
data tersebut dijadikan sebagai input Fuzzy Logic. Output dari Fuzzy Logic PWM (Pulse
Width Modulation) sebagai penentu sumber tegangan masukan motor DC.
Kata kunci: Suhu, Jarak, Motor DC, Fuzzy Logic

Pendahuluan

sebuah pakaian pun sekarang dapat

Teknologi merupakan hal yang
tak pernah lepas dari kehidupan manusia.


dilakukan oleh mesin.
Pengurangan

keterlibatan

manusia

Dari zaman purbakala sudah banyak

dalam melakukan suatu pekerjaan dan

teknologi

yang

menggantinya

manusia

walaupun


telah

dikembangkan
masih

sangat

membuat

dengan

sebuah

mesin

itu

dapat


pekerjaan

sederhana seperti pisau yang terbuat dari

terselesaikan

batu.

mesin memiliki presentase kesalahan

Semakin

berkembangnya

ilmu

mengalami

Kemajuan


membuat mesin yang dapat mengganti

teknologi saat ini membawa kita menuju

posisi manusia dalam melakukan sebuah

ke

aktivitas

pekerjaan diperlukan kecerdasan buatan

manusia dilakukan oleh mesin secara

yang ditanamkan pada mesin dalam

otomatis.

mengambil


dimana
Buktinya,

semua
untuk

mencuci

Namun

karena

yang

zaman

kecil.

efektif,


pengetahuan turut membawa teknologi
kemajuan.

sangat

dengan

keputusan

untuk

dalam

menyelesaikan pekerjaan itu.
1

Banyak para ilmuwan diseluruh dunia
yang

berlomba-lomba


kecerdasan

buatan

kecerdasan

manusia.

membuat

dengan

meniru

Seperti

yang

Dari gambar diatas terdapat 3 bagian

penting dalam pengendalian motor DC
yakni kontroler, sensor dan plant.
1. Kontroler

dilakukan oleh Thongchai, dkk (2000)

Dalam mengendalikan motor DC,

yang menggambarkan Fuzzy Logic untuk

Fuzzy Logic yang menjadi kontroler

robot mobil yang menggunakan sonar.

untuk menentukan kecepatan motor

Oleh

mengikuti


DC. Fuzzy Logic berfungsi untuk

perkembangan teknologi yang sudah

mengolah data input berupa suhu dan

sangat

jarak

karena
pesat

bertujuan

itu,

untuk

didunia

untuk

kecerdasan

luar

penulis

menggunakan

buatan

sederhana

menggunakan Fuzzy Logic. Fuzzy Logic
ini

akan

ditanamkan


mikrokontroler

yang

terukur

sehingga

menghasilkan PWM.
2. Sensor
Dalam bagian sensor terdapat sensor

pada

sebuah

LM35 dan HC-SR04 yang mem-

8

untuk

berikan feedback (umpan balik) dari

ATmega

mengendalikan sebuah motor DC sesuai

kontroler

untuk

dengan suhu yang dibaca oleh sensor

input

LM35 dan jaraknya yang diukur dengan

perubahan

sensor ultrasonik HC-SR04.

tersebut, sehingga secara otomatis

yang

memberikan

baru

data

apabila

terjadi

data

input

terhadap

PWM yang dihasilkan oleh kontroler
Metode

akan berubah nilainya.

Perancangan Alat

3. Plant

Diagram blok pada perancangan

Dalam bagian plant hanya terdapat

pengendali motor DC dapat dilihat pada

motor DC, sehingga PWM yang

gambar berikut.

dihasilkan dari kontroler akan dikirim
langsung ke motor DC tersebut. Dari
pemberian PWM pada motor DC
menghasilkan output berupa kecepatan
motor DC. Besarnya kecepatan motor
DC bergantung pada nilai PWM yang
diberikan.

Gambar 1. Diagram blok pengendali
motor DC
2

Perancangan perangkat lunak pada
pengendali

motor

DC

pengaturan

kerja

sistem

meliputi
seperti

pengukuran suhu dan jarak, penerapan

Pin 23 ATmega 8 yang merupakan Pin
ADC0. Dengan menggunakan rumus :
adc ×500
1024

tegangan

yang

masuk

Fuzzy Logic dengan output PWM dan

dikonversi

pengiriman PWM ke motor DC. Berikut

ditampilkan pada LCD. Sementara data

ini tampilan diagram alir dari program

jarak

yang akan dibuat.

pulsa yang dihasilkan sensor ultrasonik

ke

dalam

didapat

HC-SR04

dengan

pada

Pin

suhu

dan

memanfaatkan
ECHO

selama

gelombang ultrasonik dipancarkan dari
pemancar dan pulsa ini akan berhenti
dihasilkan saat gelombang yang terpancar
dipantulkan kembali dan diterima oleh
penerima.

Lamanya

dihasilkan

selama

dipancarkan

dan

pulsa

yang

gelombang

diterima

dihitung
eksekusi

nilainya

dengan

kecepatan

perintah

11,0592

MIPS

(kristal

yg

dipakai 11,0592 MHz) sehingga untuk
melakukan

1

kali

dibutuhkan waktu
Gambar 2. Diagram alir program
pengendali motor DC

diperlukan data suhu dan jarak yang
didapat dari sensor LM35 dan HC-SR04.
Data suhu diambil dari tegangan output
LM35 yang merupakan penunjuk suhu
karena

LM35

s,

jadi rumus untuk menghitung lamanya
pulsa dihasilkan menjadi :

menggunakan rumus

Dalam mengendalikan motor DC,

terbaca

0,09042 x 10−6

t=0,09042 x 10−6 . count .Dengan

Prinsip Kerja Alat

yang

penghitungan

akan

menghasilkan tegangan yang berbeda

s=

v ∙t
2

jarak

dapat ditentukan dengan memasukkan
rumus t. Namun karena kecepatan bunyi
juga tergantung oleh suhu medium
(Serway and Jewett : 2004) , maka untuk
menentukan kecepatan gelombang bunyi
di udara digunakan rumus:

pada suhu yang berbeda yang masuk ke
3

−1

v =( 331,3+0,606 ℃ ∙T )

m
dengan
s

demikian rumus untuk menentukan jarak

Himpunan Fuzzy Jarak

menjadi :
No

s=

( 331,3+0,606 ℃−1 ∙T °C ) m ∙ ( 0,09042∙ count1) s
s
2000000

Label

Kurva

Derajat

Anggota

Range

1

Dekat

Segitiga

20

0-40

2

Sedang

Segitiga

40

20-60

3

Jauh

Segitiga

60

40-80

s = jarak yang terukur (m)
Namun untuk output PWM nilai anggota

T = suhu yang terukur (°C)

untuk setiap derajat keanggotaan dalam

count = hasil penghitungan pulsa

suatu keanggotaan adalah sama dan tidak
Untuk

mengendalikan

motor

DC

digunakan fasilitas PWM pada timer1

memiliki nilai pada keanggotaan yang
lain.

yang terdapat pada ATmega 8. Dengan
mengubah

nilai

PWM

maka

nilai

tegangan yang masuk ke motor DC pun

Himpunan PWM
N

Label Anggota

Nilai Setiap Derajat

berubah. Tegangan ini dikirimkan ke

o

motor DC melalui Pin 15 ATmega 8 yang

1

Rendah

5

merupakan Pin OC1A.

2

Menengah

115

3

Tinggi

225

Dalam pengendalian motor DC
digunakan

Fuzzy

Logic

untuk

mendapatkan output PWM dari input
suhu dan jarak. Input suhu dikategorikan
menjadi tiga, normal, hangat, dan panas
sedangkat input jarak juga dibagi tiga
menjadi dekat, sedang, dan jauh.

Label

Kurva

1
2

Anggota
Normal
Hangat

3

Panas

Dalam

mengimplementasikan

Fuzzy Logic digunakan 9 aturan fuzzy
dalam

proses

inferensinya

dengan

menggunakan model Sugeno. Aturan
fuzzy memainkan peran kunci dalam
menunjukkan
ahli/pemodelan

Himpunan Fuzzy Suhu
No

Keanggotaan

kontrol
pengetahuan

yang
dan

pengalaman dan dalam menghubungkan
Derajat 1

Range

Segitiga
Segitiga

27
32

22-32
27-37

Segitiga

37

32-42

variabel input pengendali fuzzy / model
untuk variabel output (atau beberapa
variabel). (Mehran : 2008). Aturan
linguistik menggambarkan sistem kontrol
4

terdiri dari dua bagian, sebuah blok
pendahuluan (antara IF dan THEN) dan
blok konsekuensi (mengikuti THEN)
(Hassan, dkk : 2012).
Aturan Fuzzy
Jarak

Dekat

Sedang

Jauh

Suhu
Normal

Rendah

Rendah

Menengah

Hangat

Rendah

Menengah

Tinggi

Panas

Menengah

Tinggi

Tinggi

Gambar 4. Nilai PWM pada suhu tetap
dan jarak berbeda
Nilai PWM yang terukur pada jarak
tetap
Jarak yang terukur = 40 cm
No.
1.
2.
3.

Suhu (°C)
30
34
38

PWM
71
159
225

Gambar 3. Pengendali motor DC
Hasil
Data Hasil Pengujian
Nilai PWM yang terukur pada suhu tetap
Suhu yang terukur = 35 °C
No.
1.
2.
3.

Jarak (cm)
30
50
70

PWM
121
200
225

Gambar 5. Nilai PWM pada jarak tetap
dan suhu berbeda

5

Pembahasan

Kesimpulan

Pengujian dilakukan untuk melihat

Telah

terealisasi

sistem

kontrol

keakuratan pengukuran jarak dan suhu

otomatis untuk mengendalikan motor DC

serta kesesuaian PWM yang dihasilkan

berbasis Fuzzy Logic (karakterisasi suhu

menggunakan Fuzzy Logic yang menjadi

dan jarak) dengan rentang input suhu dari

penentu kecepatan motor DC. Pengujian

20-40ºC, jarak dari 0-80cm, dan output

dilakukan sebanyak 6 kali dimana 3

PWM dari 0-225 dengan menerapkan

pengujian dilakukan pada keadaan suhu

sembilan

tetap dan 3 lainnya pada keadaan jarak

pengujian didapat bahwa besarnya nilai

yang tetap. Dari keenam pengujian

PWM yang dihasilkan sesuai dengan

diperoleh bahwa PWM yang dihasilkan

suhu dan jarak yang terukur, meskipun

oleh alat sesuai dengan hasil perhitungan

dalam pengukuran suhu dan jarak masih

secara

terdapat

teori,

dimana

dilihat

dari

perhitungan output berupa PWM dengan

aturan

Fuzzy.

Dari

ketidakstabilan

hasil

hasil

pengukuran.

menggunakan Fuzzy Logic berdasarkan
input yang berupa suhu dan jarak. Dalam
proses Fuzzyfikasi untuk input suhu
diberikan rentang dari 22-42ºC karena
dari hasil pengujian pengukuran suhu,
suhu yang terbaca mencapai nilai 40ºC.
Namun pada pengukuran jarak, saat
menentukan jarak yang lebih dari 80cm
ditemukan

kegagalan

pengukuran

sehingga dalam proses Fuzzyfikasi untuk
input jarak rentang nilai dibuat 0-80cm.
Dari pengujian ini, juga ditemukan
ketidakstabilan pengukuran suhu dan
jarak yang menyebabkan ketidak-stabilan
PWM yang dihasilkan.

6

Proceedings of the World Congress
on Engineering 2012 Vol II,
London , Juli 4 - 6, 2012.
DAFTAR PUSTAKA

Mehran, Kemyar. 2008. Takagi-Sugeno
Fuzzy Modeling for Process

Arifin, Bustanul. 2005. Pengendalian
Motor DC Menggunakan Logika

Control. Newcastle : Newcastle
University.

Fuzzy. Jurnal Transistor Vol. 5, No.
1 Juli 2005 : 21 – 30.

Prasetyo, Hermawan Putra dan Aulia S.
A., _, Perancangan Sistem

Baharuddin, dkk. 2011. Sistem Kendali

Navigasi Pada Kapal (Mcst-1 Ship

Kecepatan Motor DC Berbasis

Autopilot) Untuk Mendukung

PWM ( Pulse Width Modulation ),

Sistem Autopilot, Jurnal yang tidak

Jurnal yang tidak dipublikasikan,

dipublikasikan, Jurusan Teknik

Jurusan Sistem Komputer, STMIK

Fisika, ITS Surabaya Indonesia.

Kendari Sulawesi Tenggara.
Serway, Raymond A. and John W. Jewett.
Craig, Kevin._. Fuzzy Logic and Fuzzy
Control. New York : Rensselaer

2004. Physics for Scientists and
Engineers. Thomson Brooks/Cole.

Polytechnic Institute.
Thongcai, S. 2000. Sonar BehaviorHassan, M. F. Abu, dkk. 2012. Fuzzy

Based Fuzzy Control for a Mobile

Logic Based Intelligent Control of

Robot, Proceedings of the IEEE

RGB Colour Classification System

International Conference on

for Undergraduate Artificial

Systems, Man and Cybernetics,

Intelligence Laboratory,

Nashville, Oktober 8-1

7