dc motor control
DESCRIPTION
DC MOTOR CONTROLTRANSCRIPT
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