PENDAHULUAN PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR DC DENGAN KONTROL PID BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan industri skala kecil hingga skala besar di berbagai negara di
belahan dunia saat ini tidak terlepas dari pemanfaatan mesin-mesin industri
sebagai alat utama penunjang proses produksi disebabkan karena kebutuhan
manusia terhadap barang hasil produksi harus dapat diimbangi dengan proses
produksi yang mencukupi. Namun, tidak hanya terbatas pada industri, realitas
penggunaan mesin-mesin dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari baik di
dalam maupun di luar rumah, gedung, dan tempat-tempat umum, sebagai contoh
aplikasi pengendalian dapat diterapkan pada sistem konveyor, penggulung plastik,
penggulung benang, dan kendaraan yang memerlukan kecepatan konstan.
Penelitian dan pengembangan teknologi yang diimplementasikan pada mesin
akan terus mengalami kemajuan hingga mendapatkan hasil yang efisien dan
efektif. Salah satu pengembangan teknologi mesin yang terus dilakukan hingga
saat ini terutama di bidang akademik adalah pengendalian motor DC (Direct
Current).
Motor DC merupakan suatu mesin yang mengubah tenaga listrik arus searah
menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik. Pengendalian motor DC sebagai mesin
penggerak saat ini masih cukup dominan dilakukan di dunia pendidikan karena
penggunaan motor DC masih cukup mudah dalam proses aplikasi kendali
dibandingkan dengan motor AC (Alternating Current).
1
2
Pengendalian sistem gerak pada perangkat berbeban dan keakuratan
kecepatan putar motor arus searah sangat penting agar motor dapat berputar secara
mantap. Metode pengendalian yang dapat diterapkan pada pengendalian
kecepatan motor DC adalah kendali PID (Proportional-Integral-Derivative)
dengan umpan balik.
Pengendali PID merupakan teknik kendali yang sudah umum diterapkan di
dunia rekayasa kendali. Sistem kendali PID merupakan kombinasi dari tiga
macam kendali, yakni kendali proportional, kendali integral, dan kendali
derivative. Kendali ini cukup mudah diterapkan dibandingkan dengan kendali
yang lain dan banyak diaplikasikan pada mesin-mesin industri.
Sistem kendali ini dapat diaplikasikan pada komponen mikrokontroler untuk
mendapatkan sistem otomasi industri yang handal dan memberikan unjuk kerja
yang cepat, akurat, dan stabil.
Berdasarkan latar belakang tersebut, Penulis ingin mengimplementasikan
sistem kendali kecepatan motor DC dengan kontrol PID pada sistem tanpa beban
dan berbeban dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 8535. Judul yang
diambil Penulis adalah : Pengendalian kecepatan motor DC dengan kontrol PID
berbasis mikrokontroler ATMega 8535.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang Penulis yang dikemukakan di atas, maka
dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut :
3
“Bagaimana cara merancang dan mengimplementasikan sistem kendali
kecepatan motor DC dengan kontrol PID berbasis mikrokontroler ATMega 8535
pada sistem berbeban.”
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah adalah sebagai berikut :
a.
Menggunakan kontrol PID model kalang tertutup.
b.
Penggunaan motor DC jenis magnet permanen.
c.
Tampilan kecepatan motor DC dilakukan dengan LCD (Liquid Crystal
Display).
d.
Softaware analisa respon sistem menggunakan MATLAB 7.0.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
a.
Mempelajari perancangan konstanta kendali PID model close loop metode
ziegler nichols.
b.
Mengaplikasikan keunggulan sistem kendali PID berbasis mikrokontroler
ATMega 8535 pada motor DC untuk diterapkan dalam sistem berbeban.
1.5 Manfaat Penelitian
Perancangan dan pembuatan alat ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai
berikut :
4
a.
Mengetahui proses perancangan konstanta kendali PID model close loop
metode ziegler nichols.
b.
Mengetahui keunggulan kontrol PID pada aplikasi kendali kecepatan motor
DC yang diterapkan dalam sistem berbeban berbasis mikrokontroler
ATMega 8535.
1.6 Metode Penelitian
Metodologi yang digunakan Penulis dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut :
1.
Konsultasi
Perolehan data dari jawaban atas pertanyaan yang diberikan langsung kepada
dosen pembimbing, dosen, mahasiswa, dan praktisi yang paham terhadap akar
permasalahan.
2.
Studi Pustaka
Metode pengumpulan data yang diambil dari literatur-literatur yang
berhubungan dengan obyek penelitian, yaitu buku-buku tentang pemrograman
mikrokontroler, sistem otomasi, desain sistem kendali dan mekatronika.
3.
Eksperimen
Tahapan percobaan atau eksperimen sistem yang disusun dari hasil analisa
data dan perancangan untuk diimplementasikan dalam bentuk perangkat terdiri
atas software dan hardware.
5
4.
Pengujian
Tahapan simulasi hasil implementasi perancangan untuk memperoleh nilai
atau data dan proses analisa atas hasil pengujian keseluruhan sistem yang
dilakukan.
5.
Pengambilan data dan pengolahan
Proses pengambilan data yang didapatkan dari proses pengujian untuk
dilakukan tahap analisa dan pengolahan data lebih lanjut.
6.
Kesimpulan
Menarik kesimpulan keseluruhan hasil analisa data yang diperoleh dari
pengujian sistem dengan data analisa teori.
1.7 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan
sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian, dan sistematika
penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini berisi tentang penjelasan teori-teori sistem kendali PID yang menjadi
referensi penelitian, penjelasan hardware dan software yang diaplikasikan pada
sistem.
6
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang uraian langkah-langkah penelitian, perancangan sistem
dari awal hingga akhir proses pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA
Bab ini berisi tentang hasil pengujian sistem yang telah dibuat beserta
pembahasan dan analisa.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan industri skala kecil hingga skala besar di berbagai negara di
belahan dunia saat ini tidak terlepas dari pemanfaatan mesin-mesin industri
sebagai alat utama penunjang proses produksi disebabkan karena kebutuhan
manusia terhadap barang hasil produksi harus dapat diimbangi dengan proses
produksi yang mencukupi. Namun, tidak hanya terbatas pada industri, realitas
penggunaan mesin-mesin dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari baik di
dalam maupun di luar rumah, gedung, dan tempat-tempat umum, sebagai contoh
aplikasi pengendalian dapat diterapkan pada sistem konveyor, penggulung plastik,
penggulung benang, dan kendaraan yang memerlukan kecepatan konstan.
Penelitian dan pengembangan teknologi yang diimplementasikan pada mesin
akan terus mengalami kemajuan hingga mendapatkan hasil yang efisien dan
efektif. Salah satu pengembangan teknologi mesin yang terus dilakukan hingga
saat ini terutama di bidang akademik adalah pengendalian motor DC (Direct
Current).
Motor DC merupakan suatu mesin yang mengubah tenaga listrik arus searah
menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik. Pengendalian motor DC sebagai mesin
penggerak saat ini masih cukup dominan dilakukan di dunia pendidikan karena
penggunaan motor DC masih cukup mudah dalam proses aplikasi kendali
dibandingkan dengan motor AC (Alternating Current).
1
2
Pengendalian sistem gerak pada perangkat berbeban dan keakuratan
kecepatan putar motor arus searah sangat penting agar motor dapat berputar secara
mantap. Metode pengendalian yang dapat diterapkan pada pengendalian
kecepatan motor DC adalah kendali PID (Proportional-Integral-Derivative)
dengan umpan balik.
Pengendali PID merupakan teknik kendali yang sudah umum diterapkan di
dunia rekayasa kendali. Sistem kendali PID merupakan kombinasi dari tiga
macam kendali, yakni kendali proportional, kendali integral, dan kendali
derivative. Kendali ini cukup mudah diterapkan dibandingkan dengan kendali
yang lain dan banyak diaplikasikan pada mesin-mesin industri.
Sistem kendali ini dapat diaplikasikan pada komponen mikrokontroler untuk
mendapatkan sistem otomasi industri yang handal dan memberikan unjuk kerja
yang cepat, akurat, dan stabil.
Berdasarkan latar belakang tersebut, Penulis ingin mengimplementasikan
sistem kendali kecepatan motor DC dengan kontrol PID pada sistem tanpa beban
dan berbeban dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 8535. Judul yang
diambil Penulis adalah : Pengendalian kecepatan motor DC dengan kontrol PID
berbasis mikrokontroler ATMega 8535.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang Penulis yang dikemukakan di atas, maka
dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut :
3
“Bagaimana cara merancang dan mengimplementasikan sistem kendali
kecepatan motor DC dengan kontrol PID berbasis mikrokontroler ATMega 8535
pada sistem berbeban.”
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah adalah sebagai berikut :
a.
Menggunakan kontrol PID model kalang tertutup.
b.
Penggunaan motor DC jenis magnet permanen.
c.
Tampilan kecepatan motor DC dilakukan dengan LCD (Liquid Crystal
Display).
d.
Softaware analisa respon sistem menggunakan MATLAB 7.0.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
a.
Mempelajari perancangan konstanta kendali PID model close loop metode
ziegler nichols.
b.
Mengaplikasikan keunggulan sistem kendali PID berbasis mikrokontroler
ATMega 8535 pada motor DC untuk diterapkan dalam sistem berbeban.
1.5 Manfaat Penelitian
Perancangan dan pembuatan alat ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai
berikut :
4
a.
Mengetahui proses perancangan konstanta kendali PID model close loop
metode ziegler nichols.
b.
Mengetahui keunggulan kontrol PID pada aplikasi kendali kecepatan motor
DC yang diterapkan dalam sistem berbeban berbasis mikrokontroler
ATMega 8535.
1.6 Metode Penelitian
Metodologi yang digunakan Penulis dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut :
1.
Konsultasi
Perolehan data dari jawaban atas pertanyaan yang diberikan langsung kepada
dosen pembimbing, dosen, mahasiswa, dan praktisi yang paham terhadap akar
permasalahan.
2.
Studi Pustaka
Metode pengumpulan data yang diambil dari literatur-literatur yang
berhubungan dengan obyek penelitian, yaitu buku-buku tentang pemrograman
mikrokontroler, sistem otomasi, desain sistem kendali dan mekatronika.
3.
Eksperimen
Tahapan percobaan atau eksperimen sistem yang disusun dari hasil analisa
data dan perancangan untuk diimplementasikan dalam bentuk perangkat terdiri
atas software dan hardware.
5
4.
Pengujian
Tahapan simulasi hasil implementasi perancangan untuk memperoleh nilai
atau data dan proses analisa atas hasil pengujian keseluruhan sistem yang
dilakukan.
5.
Pengambilan data dan pengolahan
Proses pengambilan data yang didapatkan dari proses pengujian untuk
dilakukan tahap analisa dan pengolahan data lebih lanjut.
6.
Kesimpulan
Menarik kesimpulan keseluruhan hasil analisa data yang diperoleh dari
pengujian sistem dengan data analisa teori.
1.7 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan
sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, manfaat penelitian, metode penelitian, dan sistematika
penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini berisi tentang penjelasan teori-teori sistem kendali PID yang menjadi
referensi penelitian, penjelasan hardware dan software yang diaplikasikan pada
sistem.
6
BAB III : METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang uraian langkah-langkah penelitian, perancangan sistem
dari awal hingga akhir proses pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA
Bab ini berisi tentang hasil pengujian sistem yang telah dibuat beserta
pembahasan dan analisa.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN