dasar sistem kontrol dasar dan
PRAKTIKUM DASAR
SISTEM KONTROL
KONTROL POSISI
MOTOR DC
ANGGOTA KELOMPOK :
1.
2.
3.
4.
INDRA INSAN PRASETYO (2212038022)
AHMAD NAUFA S.(2212038023)
W AFFAN FEBRYASTA (2212038024)
BAGUS SETIAWAN D. (2212038025)
PERALATAN
• MODUL MOTOR DC
• AVO METER
• STOPWATCH
DASAR TEORI
Dalam sistem pengendali loop tertutup, informasi posisi dari output
potensiometer yang mekanis digabungkan ke umpan balik motor menuju ke
control amplifier. maka posisi referensi masukan dari input potensiometer yang
dikombinasikan dengan sinyal umpan balik pada masukan dan diperkuat oleh
driver motor itu sebanding dengan perbedaan antara sinyal maka ketika dua
posisi tersebut identik, output dari penguat menjadi nol. Diagram sistem
disederhanakan dari posisi controller loop tertutup yang dengan digunakan dalam
penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 10-1
WIRING DIAGRAM KONTROL POSISI
DIAGRAM BLOK KONTROL POSISI MOTOR
DC
Potensi
o1
v
ɵ
POTENSIO
0
v
v
+
+
V
ATT
2
POTENSIO
0
v
+
-
V
TACHO
AMP
Hz
V
MOTO
R DC
ɵ
w
sudut
TACH
O
Potensi
o1
v
ɵ
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
v
V
++
V
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
ATT
2
V
TACHO
AMP
Hz
V
TACH
O
MOTO
R DC
w
sudut
SISTEM
• Cara kerja dari control posisi motor DC ini yaitu pertama dengan
menentukan nilai input melalui pengaturan nilai hambatan oleh
potensiometer 0 sehingga timbullan suatu tegangan referensi. Selanjutnya
tegangan ini akan dibawa menuju attenuator 1 untuk dilemahkan dan
selanjutnya diperkuat oleh pre amplifier sebelum masuk ke dalam rangkaian
motor driver. Di dalam motor driver, tegangan tersebut dikuatkan kembali
untuk menggerakkan potensiometer 1 yang terhubung oleh motor DC. Dari
sini kemudian terdapat perbedaan tegangan dan nilai sudut yang disebut
dengan sinyal error. Sinyal error ini yang nantinya akan dibandingkan
dengan input tegangan referensi melalui summing amplifier yang
sebelumnya dilemahkan dahulu oleh attenuator 2. Output dari system
control posisi adalah berupa teta atau sudut. Nilai sudut ini diperoleh dari
integral kecepatan sudut (w) untuk selanjutnya dikonversikan dan dicatat
sebagai frekuensi oleh tachometer. Setelah dari tachometer, nilai frekuensi
tersebut akan diubah oleh tacho amplifier menjadi nilai tegangan. Sebelum
nilai tegangan ini dibandingkan dengan tegangan referensi , nilai output tadi
perlu dilemahkan oleh attenuator 2. Hasil pembandingan antara tegangan
feedback dan referensi ini yang akan menggerakkan motor untuk
menyesuaikan sudut sesuai dengan sudut referensi. Proses ini secara
kontinyu terus berlangsung sampai selisih nilai sudut dan nilai tegangan
antara referensi dan feedback sama dengan nol.
PENJELASAN DIAGRAM BLOK
Summing Amplifier
Merupakanrangkaianelektronika yang
berfungsiuntukmenjumlahkanduabuahataulebihteganganlistri
kdankemudiandiperkuatdengannilai gain tertentu.
Denganpersamaan :
Vout=
Vout(s)=
A(Gain)=
V1(s)+v2(s)
A
Vout (s)
POTENSIOMETER
Merupakan suatu alat elektronika yang berfungsi untuk
mengatur besarnya tahanan dengan cara memutar saklar putar
sehingga nitai tahanannya dapat ditentukan sesuai dengan
keinginan.
Persamaan :
• PRE AMP
V(s)
V(s)
PRE-AMP
merupakansuatualatelektronika
yang
digunakanuntukmenguatkansinyalmasukan.
Dalamkasuskontrolposisi
motor
DC,
pre
amp
berfungsimenguatkansinyalsebelumdikuatkanoleh
motor
driver.Rumuspersamaandari pre – amp adalahkonstantapenguatan
‘N’.
Vin(s)
Vout(s)
N
• Motor Driver
Merupakan suatu perangkat yang digunakan untuk mengatur kendali
motor DC. Selain itu, motor driver juga berfungsi sebagai sinyal
penguat untuk menggerakkan motor DC.
SERVO
DRIVER
Vin(s)
Ks
Vout(s)
• MOTOR DC
Rumus persamaandari motor
DC adalahsebagaiberikut
(1) eb=Kb
(2) La
(3) J
Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada
kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi
mekanik. Pada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan
menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan
arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik
(motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik
(generator) berlangsung melalui medium medan magnet.
Transformasi Laplace daripersamaan di atasadalah
(1) Eb(s)=Kbs(s)
(2) Ea(s)=(Las+Ra)Ia(s)+Eb(s)
(3) KIa(s)=T(s)=(Js2+bs)(s)
Ea(s) adalahmasukandan(s) sebagaikeluaran. Sehinggadariketigapersamaanlaplace
(1), (2), (3) dapatdibuatlah diagram blokdari motor DC.
Fungsiuntuk motor DC dapatditulissebagaiberikut
Induktansi La dalamsuatukumparan magnet biasanyakecildandapatdiabaikan. Bila La
diabaikan, makafungsialihdarimenjadi
=
Ea(s)
+
-
K
Eb(s)
Kbs
Penyederhanaan
Ea(s)
w
w
• TACHOMETER
Merupakan suatu alat ukur yang digunakan untuk mencatat berapa
kecepatan atau perubahan sudut putaran pada motor DC. Tachometer
mengkonversikan nilai sudut teta menjadi nilai frekuensi yang nantinya
akan dirubah menjadi tegangan oleh tachometer amplifier. Di dalam
tacho amplifier terdapat IC LM 2907 yang akan merubah frekuensi
menjadi tegangan.
Vout(s)=Vcc.Fin(s).C1.R1.K
Dengan Persamaan :
Vout = Vcc .W.C1.R1.K
• ATTENUATOR
Merupakan suatu rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai
pelemah atau penurun level sinyal listrik dari suatu output rangkaian.
Dengan persamaan :
Vout=Vin-(Vin.n.10%)
ATT1
DATA HASIL
PERCOBAAN
V4
V5
V6
V7
V8
Waktu
Putar
2.5
1.2
2
0.3
50
0.65
5
0.1
0.5
0.5
0.03
50
0.03
3.65
0.1
-0.1
-0.1
0
50
0
5.52
0
-0.1
0
0
0
50
0
3.35
3.2
0
0.2
-0.2
0.1
0
50
0
4.9
10
-5.2
0
-0.8
-0.4
0.2
0
50
0
2.76
ATT2
V1
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
Waktu
Putar
2
-8
0
-0.1
0.4
0
0
50
0
5
10
0.1
0
0
-0.4
-0.2
0
50
0
6
2
-9.4
0
-0.3
0.3
0.2
0
50
0
8.92
10
2
-4.4
0
-1
-0.4
-0.3
0
50
0
2.09
10
4.6
0
-0.9
0.4
0.2
0
50
0
3.48
ATT2
V1
V2
V3
2
1.5
0
10
0.2
0
2
3.9
10
9.8
2
0
4
10
ATT1
2
4
8
• PEMBAHASAN HASIL DATA PERCOBAAN :
GAIN Summing Amplifier :
V3 = (V1 +V2)*(Gain) = 1.5 + 0 = 1.5
Dari nilai V3 diatas, untukmencari Gain Summing Amp adalah
A(Gain) :
Keterangan : V1 = Input Set poin
V2 = Input dari feedback
V3 = Output Summing Amplifier
Attenuation Attenuator:
a(attenuation) =
Keterangan : V3 = Outpu Summing Amplifier
V8 = Output Attenuator
•Gain
Pre – Amplifier :
A(Gain) =
Keterangan : V4 = Output Pre Amp
V8 = Output Attenuator
Gain Servodriver :
Ks =
Keterangan : V5 = Output Servo Driver
V4 = Output Pre Amp
DIAGRAM BLOK KONTROL POSISI
MOTOR DC
Potensi
o1
v
ɵ
POTENSIO
0
v
v
+
+
V
ATT
2
POTENSIO
0
v
+
-
V
TACHO
AMP
Hz
V
MOTO
R DC
ɵ
w
sudut
TACH
O
Potensi
o1
v
ɵ
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
v
V
++
V
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
ATT
2
V
TACHO
AMP
Hz
V
TACH
O
MOTO
R DC
w
sudut
DIAGRAM BLOK KONTROL POSISI
MOTOR DC
V
ɵ
ɵ
V
+
ɵ
-
V
V
V
++
1.7
0.2
6
1.8
4
V
V
0.2
6
V
1.7
Hz
2*sin(
1/2*pi
)
w
SUMMING AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
ATTENUATOR
SIMULASI M-FILE
PRE AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
DRIVER MOTOR
SIMULASI M-FILE
MOTOR
SIMULASI M-FILE
TACHO
SIMULASI M-FILE
PRE AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
PRE AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
M – FILE PERSAMAAN
TOTAL
simulink
SISTEM KONTROL
KONTROL POSISI
MOTOR DC
ANGGOTA KELOMPOK :
1.
2.
3.
4.
INDRA INSAN PRASETYO (2212038022)
AHMAD NAUFA S.(2212038023)
W AFFAN FEBRYASTA (2212038024)
BAGUS SETIAWAN D. (2212038025)
PERALATAN
• MODUL MOTOR DC
• AVO METER
• STOPWATCH
DASAR TEORI
Dalam sistem pengendali loop tertutup, informasi posisi dari output
potensiometer yang mekanis digabungkan ke umpan balik motor menuju ke
control amplifier. maka posisi referensi masukan dari input potensiometer yang
dikombinasikan dengan sinyal umpan balik pada masukan dan diperkuat oleh
driver motor itu sebanding dengan perbedaan antara sinyal maka ketika dua
posisi tersebut identik, output dari penguat menjadi nol. Diagram sistem
disederhanakan dari posisi controller loop tertutup yang dengan digunakan dalam
penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 10-1
WIRING DIAGRAM KONTROL POSISI
DIAGRAM BLOK KONTROL POSISI MOTOR
DC
Potensi
o1
v
ɵ
POTENSIO
0
v
v
+
+
V
ATT
2
POTENSIO
0
v
+
-
V
TACHO
AMP
Hz
V
MOTO
R DC
ɵ
w
sudut
TACH
O
Potensi
o1
v
ɵ
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
v
V
++
V
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
ATT
2
V
TACHO
AMP
Hz
V
TACH
O
MOTO
R DC
w
sudut
SISTEM
• Cara kerja dari control posisi motor DC ini yaitu pertama dengan
menentukan nilai input melalui pengaturan nilai hambatan oleh
potensiometer 0 sehingga timbullan suatu tegangan referensi. Selanjutnya
tegangan ini akan dibawa menuju attenuator 1 untuk dilemahkan dan
selanjutnya diperkuat oleh pre amplifier sebelum masuk ke dalam rangkaian
motor driver. Di dalam motor driver, tegangan tersebut dikuatkan kembali
untuk menggerakkan potensiometer 1 yang terhubung oleh motor DC. Dari
sini kemudian terdapat perbedaan tegangan dan nilai sudut yang disebut
dengan sinyal error. Sinyal error ini yang nantinya akan dibandingkan
dengan input tegangan referensi melalui summing amplifier yang
sebelumnya dilemahkan dahulu oleh attenuator 2. Output dari system
control posisi adalah berupa teta atau sudut. Nilai sudut ini diperoleh dari
integral kecepatan sudut (w) untuk selanjutnya dikonversikan dan dicatat
sebagai frekuensi oleh tachometer. Setelah dari tachometer, nilai frekuensi
tersebut akan diubah oleh tacho amplifier menjadi nilai tegangan. Sebelum
nilai tegangan ini dibandingkan dengan tegangan referensi , nilai output tadi
perlu dilemahkan oleh attenuator 2. Hasil pembandingan antara tegangan
feedback dan referensi ini yang akan menggerakkan motor untuk
menyesuaikan sudut sesuai dengan sudut referensi. Proses ini secara
kontinyu terus berlangsung sampai selisih nilai sudut dan nilai tegangan
antara referensi dan feedback sama dengan nol.
PENJELASAN DIAGRAM BLOK
Summing Amplifier
Merupakanrangkaianelektronika yang
berfungsiuntukmenjumlahkanduabuahataulebihteganganlistri
kdankemudiandiperkuatdengannilai gain tertentu.
Denganpersamaan :
Vout=
Vout(s)=
A(Gain)=
V1(s)+v2(s)
A
Vout (s)
POTENSIOMETER
Merupakan suatu alat elektronika yang berfungsi untuk
mengatur besarnya tahanan dengan cara memutar saklar putar
sehingga nitai tahanannya dapat ditentukan sesuai dengan
keinginan.
Persamaan :
• PRE AMP
V(s)
V(s)
PRE-AMP
merupakansuatualatelektronika
yang
digunakanuntukmenguatkansinyalmasukan.
Dalamkasuskontrolposisi
motor
DC,
pre
amp
berfungsimenguatkansinyalsebelumdikuatkanoleh
motor
driver.Rumuspersamaandari pre – amp adalahkonstantapenguatan
‘N’.
Vin(s)
Vout(s)
N
• Motor Driver
Merupakan suatu perangkat yang digunakan untuk mengatur kendali
motor DC. Selain itu, motor driver juga berfungsi sebagai sinyal
penguat untuk menggerakkan motor DC.
SERVO
DRIVER
Vin(s)
Ks
Vout(s)
• MOTOR DC
Rumus persamaandari motor
DC adalahsebagaiberikut
(1) eb=Kb
(2) La
(3) J
Motor DC adalah motor yang memerlukan suplai tegangan searah pada
kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi
mekanik. Pada motor DC, kumparan medan yang dialiri arus listrik akan
menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan
arah tertentu. Konverter energi baik energi listrik menjadi energi mekanik
(motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik
(generator) berlangsung melalui medium medan magnet.
Transformasi Laplace daripersamaan di atasadalah
(1) Eb(s)=Kbs(s)
(2) Ea(s)=(Las+Ra)Ia(s)+Eb(s)
(3) KIa(s)=T(s)=(Js2+bs)(s)
Ea(s) adalahmasukandan(s) sebagaikeluaran. Sehinggadariketigapersamaanlaplace
(1), (2), (3) dapatdibuatlah diagram blokdari motor DC.
Fungsiuntuk motor DC dapatditulissebagaiberikut
Induktansi La dalamsuatukumparan magnet biasanyakecildandapatdiabaikan. Bila La
diabaikan, makafungsialihdarimenjadi
=
Ea(s)
+
-
K
Eb(s)
Kbs
Penyederhanaan
Ea(s)
w
w
• TACHOMETER
Merupakan suatu alat ukur yang digunakan untuk mencatat berapa
kecepatan atau perubahan sudut putaran pada motor DC. Tachometer
mengkonversikan nilai sudut teta menjadi nilai frekuensi yang nantinya
akan dirubah menjadi tegangan oleh tachometer amplifier. Di dalam
tacho amplifier terdapat IC LM 2907 yang akan merubah frekuensi
menjadi tegangan.
Vout(s)=Vcc.Fin(s).C1.R1.K
Dengan Persamaan :
Vout = Vcc .W.C1.R1.K
• ATTENUATOR
Merupakan suatu rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai
pelemah atau penurun level sinyal listrik dari suatu output rangkaian.
Dengan persamaan :
Vout=Vin-(Vin.n.10%)
ATT1
DATA HASIL
PERCOBAAN
V4
V5
V6
V7
V8
Waktu
Putar
2.5
1.2
2
0.3
50
0.65
5
0.1
0.5
0.5
0.03
50
0.03
3.65
0.1
-0.1
-0.1
0
50
0
5.52
0
-0.1
0
0
0
50
0
3.35
3.2
0
0.2
-0.2
0.1
0
50
0
4.9
10
-5.2
0
-0.8
-0.4
0.2
0
50
0
2.76
ATT2
V1
V2
V3
V4
V5
V6
V7
V8
Waktu
Putar
2
-8
0
-0.1
0.4
0
0
50
0
5
10
0.1
0
0
-0.4
-0.2
0
50
0
6
2
-9.4
0
-0.3
0.3
0.2
0
50
0
8.92
10
2
-4.4
0
-1
-0.4
-0.3
0
50
0
2.09
10
4.6
0
-0.9
0.4
0.2
0
50
0
3.48
ATT2
V1
V2
V3
2
1.5
0
10
0.2
0
2
3.9
10
9.8
2
0
4
10
ATT1
2
4
8
• PEMBAHASAN HASIL DATA PERCOBAAN :
GAIN Summing Amplifier :
V3 = (V1 +V2)*(Gain) = 1.5 + 0 = 1.5
Dari nilai V3 diatas, untukmencari Gain Summing Amp adalah
A(Gain) :
Keterangan : V1 = Input Set poin
V2 = Input dari feedback
V3 = Output Summing Amplifier
Attenuation Attenuator:
a(attenuation) =
Keterangan : V3 = Outpu Summing Amplifier
V8 = Output Attenuator
•Gain
Pre – Amplifier :
A(Gain) =
Keterangan : V4 = Output Pre Amp
V8 = Output Attenuator
Gain Servodriver :
Ks =
Keterangan : V5 = Output Servo Driver
V4 = Output Pre Amp
DIAGRAM BLOK KONTROL POSISI
MOTOR DC
Potensi
o1
v
ɵ
POTENSIO
0
v
v
+
+
V
ATT
2
POTENSIO
0
v
+
-
V
TACHO
AMP
Hz
V
MOTO
R DC
ɵ
w
sudut
TACH
O
Potensi
o1
v
ɵ
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
v
V
++
V
SERVO
DRIVE
R
PREAMP
ATT
1
ATT
2
V
TACHO
AMP
Hz
V
TACH
O
MOTO
R DC
w
sudut
DIAGRAM BLOK KONTROL POSISI
MOTOR DC
V
ɵ
ɵ
V
+
ɵ
-
V
V
V
++
1.7
0.2
6
1.8
4
V
V
0.2
6
V
1.7
Hz
2*sin(
1/2*pi
)
w
SUMMING AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
ATTENUATOR
SIMULASI M-FILE
PRE AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
DRIVER MOTOR
SIMULASI M-FILE
MOTOR
SIMULASI M-FILE
TACHO
SIMULASI M-FILE
PRE AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
PRE AMPLIFIER
SIMULASI M-FILE
M – FILE PERSAMAAN
TOTAL
simulink