s te 0902236 chapter1
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Motor DC atau motor arus searah yaitu motor yang sering digunakan di
dunia industri, biasanya motor DC ini digunakan sebagai penggerak seperti untuk
menggerakan belt conveyor , pengangkat beban, ataupun sebagai mesin
penggulung, dan lain-lain. Hal ini dikarenakan motor DC memiliki keunggulan
seperti torsi awal yang besar dan metode pengontrolan putarannya sederhana.
Motor DC memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan
kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik.
Selama ini kenyataannya kecepatan motor DC mengalami penurunan
akibat dari pembebanan pada motor DC. Sehingga menyebabkan putaran dari
motor DC menjadi lambat. Untuk mengatasi hal ini maka diperlukan suatu
perancangan sistem pengendali kecepatan motor DC agar motor DC tersebut
berjalan sesuai dengan kecepatan yang diharapkan. Agar sistem pengendali
kecepatan motor DC lebih baik maka diperlukan kontroler yang dapat
mengendalikan sistem tersebut. Selain itu dengan adanya pengendali dapat
mengatasi gangguan-gangguan yang akan terjadi baik dari motor DC maupun
gangguan dari luar misalnya berat material yang berlebihan dari kapasitas yang
ditentukan. Selain itu salah satu tugas komponen kontroler adalah mereduksi
sinyal kesalahan, yaitu perbedaan antara sinyal set point (sinyal yang diatur) dan
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
2
sinyal aktual / process variable yang dibandingkan melalui umpan balik. Tujuan
dari sistem kontrol ini yaitu untuk mendapatkan sinyal aktual yang senantiasa
diinginkan sama dengan sinyal acuan yang di atur (set point). Sehingga
keberadaan kontroler atau pengendali dalam sebuah sistem kontrol mempunyai
kontribusi yang besar terhadap prilaku sistem.
Kontroler yang digunakan untuk mengatasi hal tersebut yaitu dengan
menggunakan kontoler PID. Kontroler PID adalah kontroler berumpan balik yang
paling populer di dunia industri. Kontroler PID terbukti dapat memberikan
performa kontrol yang baik meski mempunyai algoritma sederhana yang mudah
dipahami. Hal krusial dari penggunakan kontrol PID yaitu tuning atau pemberian
parameter P (proporsional), I ( integral), dan D (differential) agar didapatkan
respon sistem yang diinginkan. Sehingga dengan menggabungkan kontrol P, I, D
dapat memberikan keuntungan yaitu dapat memperbaiki respon transien,
menghilangkan error steady state, dan memberikan efek redaman.
Dari latar belakang yang telah dijelaskan maka penulis mengambil judul
tugas akhir “Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor DC 0,75 KW 160
Volt dengan Kontroler PID Analog”.
1.2.
Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari tugas akhir ini yaitu :
1. Memahami apa itu kontroler PID ?
2. Bagaimana perancangan sistem untuk pengendali kecepatan motor DC
menggunakan kontroler PID analog?
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
3
3. Bagaimana merealisasikan pembuatan alat untuk pengendali kecepatan
motor DC dengan kontroler PID analog?
4. Bagaimana mensetting tuning atau pemberian nilai untuk masingmasing parameter proporsional, integral, dan derivatif dengan metode
Trial and Error ?
5. Bagaimana pengujian dan analisis (pembahasan) alat pengendali
kecepatan motor DC dengan menggunakan kontroler PID
apakah
output sesuai dengan yang dikehendaki ? (pada saat diberi beban
putaran pada motor DC tidak mengalami penurunan).
1.3.
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :
1. Perancangan sistem / diagram blok untuk pengendali kecepatan motor
DC dengan kontroler PID analog.
2. Perancangan dan realisasi pembuatan alat pengendali kecepatan motor
DC dengan kontroler PID analog.
3. Tuning atau menentukan parameter P, I, D untuk kontroler PID dengan
menggunakan metode Trial and Error .
4. Pengujian dan analisis alat kontroler PID untuk pengendali kecepatan
motor DC dengan pembebanan kontinyu berupa beban resistif.
5. Motor DC yang digunakan yaitu motor DC merk MIKI PULLEY SYD750 dengan besarnya daya 750 watt, tegangan jangkar 160 volt, dan
tegangan medan 175 volt.
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
4
6. Kontroler PID analog menggunakan op-amp LM741.
1.4.
Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini yaitu :
1. Memahami tentang kontroler PID.
2. Merancangan
sistem
untuk
pengendali
kecepatan
motor
DC
menggunakan kontroler PID analog.
3. Merealisasikan pembuatan alat untuk pengendali kecepatan motor DC
dengan kontroler PID analog.
4. Mampu mensetting tuning atau pemberian nilai untuk masing-masing
parameter proporsional, integral, dan derivatif dengan metode Trial and
Error .
5. Mampu menguji dan menganalisis alat pengendali kecepatan motor DC
dengan menggunakan kontroler PID analog (saat diberi beban
kecepatan putaran pada motor DC tidak berkurang).
1.5.
Metodologi Penelitian
Metode penelitian untuk tugas akhir ini adalah :
Studi literatur
Dengan mempelajari materi mengenai sistem kendali, motor DC dan
kontroler PID.
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
5
Bimbingan
Dengan melakukan bimbingan dengan dosen pembimbing yang dimulai
dari pengajuan judul untuk tugas akhir, bimbingan untuk pembuatan
laporan, perancangan dan pembuatan alat, sampai dengan pengujian dan
analisis alat.
Perancangan sistem pengendalian
Merancang
sistem
pengendali
kecepatan
motor
DC
dengan
menggunakan kontroler PID analog dengan metode Trial and Error .
Pembuatan alat
Pembuatan alat kontroler PID seperti power supply, kontroler PID
analog menggunakan op-amp, driver motor DC, dan sensor optocoupler
sebagai umpan balik.
Pengujian dan analisis
Pengujian dan analisis terhadap sistem pengendali kecepatan motor DC
dengan menggunakan kontroler PID analog dengan metode Trial and
Error .
1.6.
Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman terhadap laporan tugas
akhir ini, maka diberikan sistematika penulisan laporan tugas akhir sebagai
berikut :
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
6
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang,
rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metodologi penelitian, dan sistematika
penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan diuraikan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan
perancangan dan pembuatan alat seperti motor DC, driver motor DC dengan
SCR, op-amp, sistem kendali, kontrol PID, sensor optocoupler .
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Pada bab ini akan diuraikan mengenai perancangan sistem dan realisasi
pembuatan alat untuk pengendali kecepatan motor DC menggunakan kontroler
PID analog menggunakan op-amp.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisi tentang data hasil pengujian alat dari sistem pengendali
kecepatan motor DC menggunakan kontroler PID analog dengan menggunakan
metode Trial and Error dan analisis dari hasil output sistem pengendali
menggunakan kontroler PID analog.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan tentang tugas akhir yang telah dilakukan
berdasarkan data-data yang di dapat, serta saran dan kritik yang membangun
untuk pengembangan tugas akhir di masa yang akan datang.
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Motor DC atau motor arus searah yaitu motor yang sering digunakan di
dunia industri, biasanya motor DC ini digunakan sebagai penggerak seperti untuk
menggerakan belt conveyor , pengangkat beban, ataupun sebagai mesin
penggulung, dan lain-lain. Hal ini dikarenakan motor DC memiliki keunggulan
seperti torsi awal yang besar dan metode pengontrolan putarannya sederhana.
Motor DC memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan
kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik.
Selama ini kenyataannya kecepatan motor DC mengalami penurunan
akibat dari pembebanan pada motor DC. Sehingga menyebabkan putaran dari
motor DC menjadi lambat. Untuk mengatasi hal ini maka diperlukan suatu
perancangan sistem pengendali kecepatan motor DC agar motor DC tersebut
berjalan sesuai dengan kecepatan yang diharapkan. Agar sistem pengendali
kecepatan motor DC lebih baik maka diperlukan kontroler yang dapat
mengendalikan sistem tersebut. Selain itu dengan adanya pengendali dapat
mengatasi gangguan-gangguan yang akan terjadi baik dari motor DC maupun
gangguan dari luar misalnya berat material yang berlebihan dari kapasitas yang
ditentukan. Selain itu salah satu tugas komponen kontroler adalah mereduksi
sinyal kesalahan, yaitu perbedaan antara sinyal set point (sinyal yang diatur) dan
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
2
sinyal aktual / process variable yang dibandingkan melalui umpan balik. Tujuan
dari sistem kontrol ini yaitu untuk mendapatkan sinyal aktual yang senantiasa
diinginkan sama dengan sinyal acuan yang di atur (set point). Sehingga
keberadaan kontroler atau pengendali dalam sebuah sistem kontrol mempunyai
kontribusi yang besar terhadap prilaku sistem.
Kontroler yang digunakan untuk mengatasi hal tersebut yaitu dengan
menggunakan kontoler PID. Kontroler PID adalah kontroler berumpan balik yang
paling populer di dunia industri. Kontroler PID terbukti dapat memberikan
performa kontrol yang baik meski mempunyai algoritma sederhana yang mudah
dipahami. Hal krusial dari penggunakan kontrol PID yaitu tuning atau pemberian
parameter P (proporsional), I ( integral), dan D (differential) agar didapatkan
respon sistem yang diinginkan. Sehingga dengan menggabungkan kontrol P, I, D
dapat memberikan keuntungan yaitu dapat memperbaiki respon transien,
menghilangkan error steady state, dan memberikan efek redaman.
Dari latar belakang yang telah dijelaskan maka penulis mengambil judul
tugas akhir “Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor DC 0,75 KW 160
Volt dengan Kontroler PID Analog”.
1.2.
Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari tugas akhir ini yaitu :
1. Memahami apa itu kontroler PID ?
2. Bagaimana perancangan sistem untuk pengendali kecepatan motor DC
menggunakan kontroler PID analog?
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
3
3. Bagaimana merealisasikan pembuatan alat untuk pengendali kecepatan
motor DC dengan kontroler PID analog?
4. Bagaimana mensetting tuning atau pemberian nilai untuk masingmasing parameter proporsional, integral, dan derivatif dengan metode
Trial and Error ?
5. Bagaimana pengujian dan analisis (pembahasan) alat pengendali
kecepatan motor DC dengan menggunakan kontroler PID
apakah
output sesuai dengan yang dikehendaki ? (pada saat diberi beban
putaran pada motor DC tidak mengalami penurunan).
1.3.
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :
1. Perancangan sistem / diagram blok untuk pengendali kecepatan motor
DC dengan kontroler PID analog.
2. Perancangan dan realisasi pembuatan alat pengendali kecepatan motor
DC dengan kontroler PID analog.
3. Tuning atau menentukan parameter P, I, D untuk kontroler PID dengan
menggunakan metode Trial and Error .
4. Pengujian dan analisis alat kontroler PID untuk pengendali kecepatan
motor DC dengan pembebanan kontinyu berupa beban resistif.
5. Motor DC yang digunakan yaitu motor DC merk MIKI PULLEY SYD750 dengan besarnya daya 750 watt, tegangan jangkar 160 volt, dan
tegangan medan 175 volt.
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
4
6. Kontroler PID analog menggunakan op-amp LM741.
1.4.
Tujuan
Tujuan dari tugas akhir ini yaitu :
1. Memahami tentang kontroler PID.
2. Merancangan
sistem
untuk
pengendali
kecepatan
motor
DC
menggunakan kontroler PID analog.
3. Merealisasikan pembuatan alat untuk pengendali kecepatan motor DC
dengan kontroler PID analog.
4. Mampu mensetting tuning atau pemberian nilai untuk masing-masing
parameter proporsional, integral, dan derivatif dengan metode Trial and
Error .
5. Mampu menguji dan menganalisis alat pengendali kecepatan motor DC
dengan menggunakan kontroler PID analog (saat diberi beban
kecepatan putaran pada motor DC tidak berkurang).
1.5.
Metodologi Penelitian
Metode penelitian untuk tugas akhir ini adalah :
Studi literatur
Dengan mempelajari materi mengenai sistem kendali, motor DC dan
kontroler PID.
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
5
Bimbingan
Dengan melakukan bimbingan dengan dosen pembimbing yang dimulai
dari pengajuan judul untuk tugas akhir, bimbingan untuk pembuatan
laporan, perancangan dan pembuatan alat, sampai dengan pengujian dan
analisis alat.
Perancangan sistem pengendalian
Merancang
sistem
pengendali
kecepatan
motor
DC
dengan
menggunakan kontroler PID analog dengan metode Trial and Error .
Pembuatan alat
Pembuatan alat kontroler PID seperti power supply, kontroler PID
analog menggunakan op-amp, driver motor DC, dan sensor optocoupler
sebagai umpan balik.
Pengujian dan analisis
Pengujian dan analisis terhadap sistem pengendali kecepatan motor DC
dengan menggunakan kontroler PID analog dengan metode Trial and
Error .
1.6.
Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman terhadap laporan tugas
akhir ini, maka diberikan sistematika penulisan laporan tugas akhir sebagai
berikut :
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu
6
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang,
rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metodologi penelitian, dan sistematika
penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan diuraikan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan
perancangan dan pembuatan alat seperti motor DC, driver motor DC dengan
SCR, op-amp, sistem kendali, kontrol PID, sensor optocoupler .
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Pada bab ini akan diuraikan mengenai perancangan sistem dan realisasi
pembuatan alat untuk pengendali kecepatan motor DC menggunakan kontroler
PID analog menggunakan op-amp.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisi tentang data hasil pengujian alat dari sistem pengendali
kecepatan motor DC menggunakan kontroler PID analog dengan menggunakan
metode Trial and Error dan analisis dari hasil output sistem pengendali
menggunakan kontroler PID analog.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan tentang tugas akhir yang telah dilakukan
berdasarkan data-data yang di dapat, serta saran dan kritik yang membangun
untuk pengembangan tugas akhir di masa yang akan datang.
Irvan Nur Ardiansyah, 2012
Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor Dc 0,75 Kw 160 Volt Dengan Kontroler Pid Analog
Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu