LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

SISTEM KONTROL MOTOR DC BERBASIS LABVIEW DENGAN MENGGUNAKAN ROTARY ENCODER

SEBAGAI SENSOR KECEPATAN

(By Endang Wijaya) 1. Motor DC dan Rotary Encoder Motor dc dan Rotary encoder dirancang dengan kopel langsung pada satu sumbu, seperti diperlihatkan pada gambar 1. Dengan demikian kecepatan putaran motor sama dengan kecepatan putaran rotary encoder. Motor dc yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut: Tegangan : 24 V Arus : 1 A RPM : 3000 Resolusi : 125 RPM/V Dalam rancangan ini, motor dc hanya dikerjakan pada tegangan 0,6 – 10 V (RPM: 45 – 1250). Rotary encoder. digunakan untuk mengkonversi jumlah putaran menjadi jumlah pulsa dan dicatu dengan tengan dc 12V dengan spesifikasi: PPR : 300 pulsa per-putaram Tegangan : 7 – 24 Vdc

Gambar 1 Motor dc dan rotary encoder

By Endang Wijaya 1

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

2. Akuisisi Data Akuisisi data menggunakan modul DAQ 6008 USB produk National Instruments, seperti diperlihatkan pada gambar 3.2. Setup parameter dan instalasi diperlihatkan pada gambar 2, 3, 4, 5, dan 6. Fasilitas yang digunakan sebagai berikut:

Saluran (Channel): Fungsi: Analog Output, AO1 (Pin: 15 (+), 16 (0V/Gnd) Tegangan keluaran kontroler PID Counter Input, PFI (Pin: 29 (Input +), 32 (0V/Gnd) Menghitung pulsa output rotary encoder Analog Input, AI0 (Pin: 1 (+), 2 (0V/Gnd)

Mengukur tegangan sensor tegangan motor dc

Analog Input, AI1 (Pin: 1 (+), 2 (0V/Gnd) Mengukur tegangan sensor arus motor dc

Saluran analog Input

Saluran Digital Input/Output

Gambar 2 Modul akuisisi data DAQ 6008 USB

Gambar 3 Setup parameter analog output AO1

By Endang Wijaya 2

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

Gambar 4 Setup parameter saluran analog input AI0 dan AI1

Gambar 5 Instalasi saluran analog input AI0

By Endang Wijaya 3

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

Gambar 6 Instalasi saluran analog input AI1

3. Power Amplifier Power amplifier (PA) berfungsi untuk men-drive motor dc melalui analog output DAQ 6009 USB. Rangkaian yang digunakan dan hasil realisasi diperlihatkan pada gambar 7 dan 8. Spesifikasi rancangan sebagai berikut: Penguatan tegangan : 2 x Kapasitas arus output : 3 A Konfigurasi : Non-Inverting Tegangan input : 0 – 5 V Catu daya : 12V/3A R1 : 10kΩ ±5% (0,5W)-Carbon film R2, R3 : 22 kΩ ±5% (0,5W)-Carbon film R4 : 0,1Ω ±5% (5W)-Wirewound C1 : 100 nF D1 : 1N4001 (Si) Q1 : TIP 3055 (BJT Si-NPN) ICA : LM 324 (Quad Opamp)

By Endang Wijaya 4

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

Q1BJT_NPN_VIRTUALTIP3055

U1ALM324N

3

2

11

4

1R110kΩ

R222kΩ

R322kΩ

D11N4001 R4

0.1Ω

J1HDR1X2VIN

J2HDR1X2VCC

J3

HDR1X3VOUT

C1100nF

+12V

M+M-

+Vsens

0V

J4HDR1X2Vx

Gambar 7 Rangkaian skematik power amplifier

Gambar 8 Hasil realisasi power amplifier

By Endang Wijaya 5

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

4. Program Aplikasi Diagram alur program diperlihatkan pada gambar 9. Setpoint dibatasi untuk 0- 1250 RPM.

Start

SP = 0 – 1250 (Integer)C = 0 (SP=0)S = True or Fals (Boolean)X = TTL PulseN = 1n = 0tc = 1 ms (Loop-time)

SP, S

Devidedby 50

IF S is True THEN Y is SP ELSE C

Y

PID Controller

Devidedby 50

SP PV

OUT

Devidedby 5

Digital to Analog Conversion

Signal Out(0 – 5 Vdc)

X

n=n+1Collect X

Rotary encoder output pulse

Count RPM

Count X Clear n

RPM OutCount Error

RPM Error

Continued ?

Stop

No

AYes

A

0

Data Log

Save Data?Yes

No

By Endang Wijaya 6

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

Gambar 9 Diagram alur program aplikasi Hasil rancangan program aplikasi dengan menggunakan LabVIEW 8.5 diperlihatkan pada gambar 10, dengan fasilitas monitoring tegangan, arus dan daya motor. Sedangkan rancangan front-panel diperlihatkan pada gambar 11. Prosedur pengoperasian melalui front-panel sebagai berikut:

- Set PID Gain untuk Kc=0,1; Ti=0,025 dan Td=0,001 - Klik tombol ”Run Continously” - Set RPM Target - Klik tombol ”Start/Stop” - Klik tombol SAVE DATA jika data pengukuran ingin disimpan

Gambar 10 Hasil rancangan program aplikasi menggunakan LabVIEW 8.5

By Endang Wijaya 7

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

Slider untuk mengatur setpoint

Tombol untuk menyimpan data

Lokasi file data

Tren grafikSetup PID

Tombol start/stop

Gambar 11 Hasil rancangan front panel menggunakan LabVIEW 8.5 5. Hasil Realisasi Hardware Hasil realisasi hardware diperlihatkan pada gambar 12 Sedangkan instalasinya diperlihatkan pada gambar 13

Gambar 11 Hasil rancangan hardware

By Endang Wijaya 8

LabVIEW Team Indonesia ‐ Februari, 2012

J1

MOTOR DC

J2

ROTARY ENCODER

+12V(1)

0V(2)

M-(3)

M+(4)

J3

DAQ 6009 USB (ANALOG)

J6

DC PSU 12V/3A

+12V(1)

0V(2)

MerahPutihHitam

MerahHitam

MerahBiru

1 16152 5 6

0V(2

)

J5

POWER AMPLIFIER

1234567

+12V(1)

0V(2)

AO1(5)

AO1(

5)

0V(2

)

M+(4)

M-(3)

VSE

NS(

6)

VSENS(6)

VX(7

)

VX(7)

0V(2

)

J4

DAQ 6009 USB (DIGITAL)

Bus1

3229

PF

I(8)

0V(2

)

PFI(8)

Gambar 12 Instalasi hardware

By Endang Wijaya 9