pengaturan sudut putar motor dc ...repository.usd.ac.id/35400/2/135114061_full.pdfi tugas akhir...

i

TUGAS AKHIR

PENGATURAN SUDUT PUTAR MOTOR

DC MENGGUNAKAN SISTEM KENDALI

PID BERBASIS ARDUINO

Diajukan untuk memenuhi salah syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Univesitas Sanata Dharma

disusun oleh:

YONATHAN DWI ARYANTO

NIM : 135114061

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

CONTROL OF DC MOTOR ANGLE USING

ARDUINO-BASED PID CONTROL SYSTEM

In a partial fulfilment of the requirements

For the degree of Sarjana Teknik

Departement of Electrikal Engineering

Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

YONATHAN DWI ARYANTO

NIM : 135114061

DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

2018


iii


HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“Perjuangan membuahkan hasil, berusaha jangan

menyerah”

Dengan ini kupersembahkan tulisan ini untuk ...

Yesus Kristus,

Kedua orang tua yang selalu memberi dukungan dan doa,

Keluarga besar yang memberi support,

Bapak ibu dosen yang selalu memberi dukungan,

Teman – teman,

Dan semua orang yang selalu mendukung

Terima Kasih.


viii

INTISARI

Salah satu jenis sistem kontrol adalah sistem PID. Kontroler PID merupakan

kontroler mekanisme umpan balik yang biasanya dipakai pada sistem kontrol industri.

Sebuah kontroler PID secara kontinyu menghitung nilai kesalahan sebagai beda antara

setpoint yang diinginkan dan variabel proses terukur. Kontroler mencoba untuk

meminimalkan nilai kesalahan setiap waktu dengan penyetelan variabel kontrol. Terkait

dengan masalah pengontrolan variabel-variabel proses, salah satu kunci utama

keberhasilannya adalah pengetahuan mengenai karakteristik dinamik atau model prosesnya

itu sendiri. Pengetahuan model sangat penting mengingat secara teknis terdapat hubungan

antara proses yang akan dikontrol dengan parameter kontroler PID yang harus di-tuning.

Dalam hal ini, parameter PID yang optimal pada dasarnya dapat dicari secara lebih pasti

tanpa coba-coba berdasarkan model dan nilai parameter proses yang diketahui.

Sistem pengaturan sudut putar motor DC menggunakan sistem kendali PID berbasis

Arduino menggunakan satu buah potensiometer sebagai masukan untuk setpoint.

Menggunakan Rotary Encoder yang berfungsi sebagai sensor feedback untuk

membandingkan dengan nilai setpoint. Semua data masukkan maupun keluaran dari alat ini

akan diolah oleh mikrokontroler Arduino Uno, mulai dari nilai setpoint, nilai sensor

feedback dan juga keluaran untuk menggerakan motor DC.

Kata kunci : PID, Arduino Uno, Motor DC, Rotary Encoder.


https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Mekanisme_umpan_balik&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistem_kontrol_industri&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Setpoint_%28sistem_kontrol%29&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Variabel_proses&action=edit&redlink=1

ix

ABSTRACT

One type of control system is the PID system. The PID controller is a feedback

mechanism controller that is usually used in industrial control systems. A PID controller

continuously calculates the error value as the difference between the desired setpoint and

the measured process variable. The controller tries to minimize the error value every time

by adjusting the control variable. Related to the problem of controlling process variables,

one of the main keys to success is knowledge about the dynamic characteristics or the

process model itself. Knowledge of the model is very important considering that technically

there is a relationship between the process to be controlled and the parameters of the PID

controller that must be tuned. In this case, the optimal PID parameters can basically be

searched more definitely without trial and error based on the known model and process

parameter values.

The DC motor rotation angle control system uses an Arduino-based PID control

system using one potentiometer as input for the setpoint. Using a Rotary Encoder that

functions as a feedback sensor to compare with the setpoint value. All input and output data

from this tool will be processed by the Arduino Uno microcontroller, from the setpoint value,

feedback sensor value and also the output to drive the DC motor.

Keywords : PID, Arduino Uno, DC motor, Rotary Encoder.


x


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ............................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................................ vi

INTISARI ......................................................................................................................... vii

ABSTRACT ...................................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ...................................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xv

DAFTAR PERSAMAAN ................................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .......................................................................................................1

1.2. Tujuan ....................................................................................................................2

1.3. Manfaat ..................................................................................................................2

1.4. Batasan Masalah ....................................................................................................2

1.5. Metodologi Penelitian ............................................................................................3


xii

BAB II DASAR TEORI

2.1. Konfigurasi dan Deskripsi Mikrokontroler ATMega 328 .....................................4

2.2. Arduino Uno ..........................................................................................................5

2.2.1. Catu Daya ..................................................................................................7

2.2.2. I/O ..............................................................................................................7

2.2.3. Komunikasi ................................................................................................8

2.2.4. Programming .............................................................................................9

2.3. Motor DC ............................................................................................................9

2.3.1. Prinsip Arah Putar Motor .......................................................................13

2.4. Potensiometer .....................................................................................................13

2.5. Kontrol PID ........................................................................................................16

2.6. Driver Motor DC L298N ....................................................................................18

2.7. LCD 2 x 16 .........................................................................................................19

2.8. Sistem Pembagi Tegangan .................................................................................20

2.9. Rotary Encoder ...................................................................................................22

2.9.1. Absolut Rotary Encoder .........................................................................22

2.9.2. Incremental Rotary Encoder ..................................................................23

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN

3.1. Sistem Blok Diagram ........................................................................................24

3.2. Perancangan Sistem Elektrik ............................................................................26

3.2.1. Sistem Pembagi Tegangan ....................................................................28

3.3. Perancangan Sistem Hardware ..........................................................................30

3.4. Flowchart ...........................................................................................................33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Perancangan Hardware Mekanik dan Elektrik .........................................36

4.2. Hasil Perancangan Software ..............................................................................38

4.2.1. Inisialisasi Program ...............................................................................38

4.3. Cara Pengoperasian Alat dan Cara Kerja Sistem ..............................................39

4.3.1. Cara Pengoperasian Alat .......................................................................39


xiii

4.3.2. Cara Kerja Sistem ..................................................................................39

4.4. Penjelasan Program .................................................................................................40

4.4.1. Pembacaan nilai ADC ............................................................................40

4.4.2. Pengaturan Arah Putar Motor DC ..........................................................43

4.4.3. Pembacaan Nilai Rotary Encoder .........................................................47

BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 51

5.2. Saran ................................................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 52


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Atmega 328 ......................................................................5

Gambar 2.2. Konfigurasi Arduino ...................................................................................6

Gambar 2.3. Motor DC Sederhana ..................................................................................10

Gambar 2.4. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ....................10

Gambar 2.5. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ....................11

Gambar 2.6. Medan magnet mengelilingi konduktor dan diantara kutub .......................11

Gambar 2.7. Reaksi garis fluks ........................................................................................11

Gambar 2.8. Prinsip kerja motor DC ...............................................................................12

Gambar 2.9. Simbol potensiometer standar ANSI ..........................................................13

Gambar 2.10. Potensiometer .............................................................................................15

Gambar 2.11. Respon Sistem ............................................................................................17

Gambar 2.12. Blok Diagram PID ......................................................................................17

Gambar 2.13. Konfigurasi Pin Driver L298N ...................................................................18

Gambar 2.14. Susunan pin LCD 2x16 ..............................................................................19

Gambar 2.15. Rangkaian Pembagi Tegangan ...................................................................21

Gambar 2.16. Rangkaian Pembagi Tegangan dengan Beban ...........................................21

Gambar 2.17. Rotary Encoder KY-40 ...............................................................................22

Gambar 3.1. Blok Diagram..............................................................................................24

Gambar 3.2. Diagram Blok Sistem..................................................................................25

Gambar 3.2. Rangkaian elektrik......................................................................................26

Gambar 3.2.1. Rangkaian pembagi tegangan ....................................................................28

Gambar 3.3. Desain Rancangan Alat .............................................................................30

Gambar 3.4. Dimensi dari alat yang akan dibuat ...........................................................31

Gambar 3.5. Tampilan pada Piringan Sudut ..................................................................32

Gambar 3.6. Flowchart Utama .......................................................................................33

Gambar 3.7. Flowchart subsistem dari hitung PID ........................................................34

Gambar 4.1. Bagian – bagian alat tampilan depan..........................................................36

Gambar 4.2. Bagian – bagian alat tampilan atas .............................................................37

Gambar 4.3. Contoh inisialisasi program ........................................................................39

Gambar 4.4. Program Pembacaan ADC ..........................................................................40


xv

Gambar 4.5. Hubungan antara Sudut dan Tegangan Setpoint .......................................42

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara sudut dengan nilai ADC .....................................43

Gambar 4.7. Program untuk mengatur arah putar motor DC ........................................43

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara nilai pwm dengan tegangan saat motor berputar

CCW .........................................................................................................45

Gambar 4.9. Grafik hubungan antara nilai pwm dengan tegangan saat motor berputar

CW ............................................................................................................45

Gambar 4.10. Program Pembacaan Nilai Rotary Encoder ..............................................46

Gambar 4.11. Hubungan antara Sudut dengan Rotary Encoder ......................................48


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Deskripsi Arduino Uno ................................................................................6

Tabel 2.2. Tanggapan sistem kontrol PID terhadap perubahan parameter ....................16

Tabel 2.3. Keterangan pin LCD 2x16 ..........................................................................20

Tabel 2.4. Rangkaian Arduino dengan Driver motor L298N ......................................27

Tabel 2.5. Rangkaian Arduino dengan LCD 2x16......................................................27

Tabel 2.6. Rangkaian Aruino dengan potensiometer....................................................28

Tabel 2.7. Rangkaian Arduino dengan rotary encoder.................................................28

Tabel 4.1. Keterangan bagian – bagian alat .................................................................37

Tabel 4.2. Keterangan bagian – bagian alat..................................................................37

Tabel 4.3. Penjelasan Inisialisasi Program ...................................................................38

Tabel 4.4. Data hubungan antara potensiometer dan nilai pwm motor dc....................40

Tabel 4.5. Tabel data pwm............................................................................................44


xvii

DAFTAR PERSAMAAN

Persamaan 2.1 ......................................................................................................................17

Persamaan 2.2 ......................................................................................................................18

Persamaan 2.3 ......................................................................................................................21

Persamaan 2.4 ......................................................................................................................21

Persamaan 2.5 ......................................................................................................................22

Persamaan 2.6 ......................................................................................................................26

Persamaan 2.7 ......................................................................................................................45


xviii


xix


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sistem kontrol adalah bagian integral dari masyarakat modern. Banyak aplikasi

ada di sekitar kita: roket api, dan pesawat luar angkasa terangkat ke orbit bumi; dalam

mencipratkan air pendingin, bagian logam secara otomatis dikerjakan; kendaraan yang

dipandu sendiri mengirimkan material ke workstation di pabrik perakitan kedirgantaraan

meluncur di sepanjang lantai untuk mencari tujuannya.

Sistem kontrol posisi mengubah perintah input posisi ke respons output posisi.

Sistem kontrol posisi menemukan aplikasi yang tersebar luas di antena, lengan robot, dan

disk drive komputer. Antena teleskop radio adalah salah satu contoh sistem yang

menggunakan sistem kontrol posisi. Pada bagian ini, kita akan melihat secara terperinci pada

sistem kontrol posisi antena azimut yang dapat digunakan untuk memposisikan antena

teleskop radio. Kita akan melihat bagaimana sistem bekerja dan bagaimana kita dapat

mempengaruhi perubahan dalam kinerjanya.

Salah satu jenis sistem kontrol adalah sistem PID. Kontroler PID merupakan

kontroler mekanisme umpan balik yang biasanya dipakai pada sistem kontrol industri.

Sebuah kontroler PID secara kontinyu menghitung nilai kesalahan sebagai beda antara

setpoint yang diinginkan dan variabel proses terukur. Kontroler mencoba untuk

meminimalkan nilai kesalahan setiap waktu dengan penyetelan variabel kontrol. Terkait

dengan masalah pengontrolan variabel-variabel proses, salah satu kunci utama

keberhasilannya adalah pengetahuan mengenai karakteristik dinamik atau model prosesnya

itu sendiri. Pengetahuan model sangat penting mengingat secara teknis terdapat hubungan

antara proses yang akan dikontrol dengan parameter kontroler PID yang harus di-tuning.

Dalam hal ini, parameter PID yang optimal pada dasarnya dapat dicari secara lebih pasti

tanpa coba-coba berdasarkan model dan nilai parameter proses yang diketahui [1].

Salah satu contoh penggunaan sistem PID adalah untuk mengatur arah putar dan

kecepatan motor DC. Pengendali putaran sudut motor DC dengan sistem PID berbasis

Arduino merupakan sebuah sistem yang menggunakan metode PID untuk mengatur sudut

putar motor DC agar dapat memperoleh sudut yang diinginkan secara konstan. Modul

kendali PID digital digunakan untuk membantu dalam proses pembelajaran mata kuliah






2

kendali. Dengan menggunakan modul praktikum yang sederhana, mahasiswa diharap dapat

lebih mudah mengerti mengenai sistem kendali PID digital dari segi perancangan dan juga

penggunaannya.

1.2. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah membuat modul pembelajaran untuk membantu

mahasiswa dalam mempelajari tehnik kendali PID. Modul pembelajaran pada penelitian ini

berupa kontrol digital PID untuk mengatur/mengetahui sistem kerja pada pengaturan kendali

sudut motor DC menggunakan Arduino.

1.3. Manfaat

Khususnya bagi dunia pendidikan berfungsi sebagai media pembelajaran untuk

mempelajari tentang sistem kendali PID. Dengan mempelajari teknik kendali PID melalui

modul dan praktek langsung, diharapkan mahasiswa lebih mudah mempelajari kendali

menggunakan kontrol PID beserta aplikasi penggunaannya.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah:

a. Dimensi alat 20cm x 20cm x 14cm.

b. Menggunakan mikrokontroler Atmega328 berbasis Arduino.

c. Menggunakan motor DC 24Volt sebanyak satu buah yang berfungsi sebagai

output.

d. Menggunakan potensiometer sebanyak satu buah sebagai masukan setpoint.

Potensiometer untuk masukan setpoint menggunakan jenis potensiometer putar

standar.

e. Menggunakan rotary encoder KY-40 yang berfungsi sebagai sensor feedback.

f. Menggunakan driver motor DC L298N.

g. Menggunakan LCD 2 x 16 sebagai penampil nilai PID.


3

1.5. Metodologi Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:

a. Study literatur berupa pengumpulan referensi dari buku-buku maupun dari

internet yang berhubungan dengan dasar PID, motor DC dan mikrokontroler

Arduino.

b. Perancangan modeling hardware.

Perancangan ini bertujuan untuk menentukan dari ukuran alat yang akan dibuat

dan tata letak komponen yang digunakan.

c. Pembuatan hardware alat.

d. Perancangan dan pembuatan software.

Merancang software menggunakan aplikasi Arduino.

e. Proses pengujian dan pengambilan data.

Teknik pengambilan data dan pengujian dilakukan dengan cara menguji

keseluruhan sistem. Pengujian dilakukan untuk mengetahui respon dari sistem

apabila setpoint, parameter P (proporsional), I (Integral), dan D (Derivatif)

dirubah.

f. Analisa dan kesimpulan hasil perancangan.

Analisa data dilakukan untuk mengetahui apakah alat sudah bekerja dengan baik

sesuai dengan rancangan awal.


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Konfigurasi dan Deskripsi Mikrokontroler ATMega 328

ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC

(Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari

pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :

• 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

• 32 x 8-bit register serba guna.

• Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.

• 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2

KB dari flash memori sebagai bootloader.

• Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM

tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

• Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.

• Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width

Modulation) output.

• Master / Slave SPI Serial interface.

Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana

pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.

Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu

siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU

( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna

ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak

langsung untuk mengambil data pada ruang memori data.


5

Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27

), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir

semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari

instruksi 16-bit atau 32-bit.

Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik

memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus

antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI,

EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat

0x20h – 0x5Fh [1].

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega328. [6]

2.2. Arduino Uno

Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan

sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik

tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler,

hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari

adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.


6

Gambar 2.2. Konfigurasi Arduino.

Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :

• 1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya

ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk

beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Pengembangannya, sistem

akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan

5V dan dengan Arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak

terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.

• Circuit Reset

Tabel 2.1. Deskripsi Arduino Uno.


7

2.2.1. Catu Daya

Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal.

Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat datang baik dari AC-

DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya

plug pusat-positif

2.1mm ke dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header

pin Gnd dan Vin dari konektor Power. Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 -

20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai

kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V,

regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7- 12

volt.

Pin catu daya adalah sebagai berikut:

• VIN.

Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai

lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat

menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok tegangan melalui colokan listrik,

mengaksesnya melalui pin ini.

• 5V.

Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal

ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator on-board, atau diberikan oleh USB .

• 3,3

volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus maksimum adalah 50

mA.

• GND

2.2.2. I/O

Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai

input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan

digitalRead(). Mereka beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan

atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal


8

dari 20-50 K Ω [2].

Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

• Serial: 0 (RX) dan 1 (TX).

Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung

ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to-Serial TTL.

• Eksternal Interupsi: 2 dan 3.

Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau

jatuh, atau perubahan nilai.

• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11.

Menyediakan 8-bit output PWM dengan analogWrite () fungsi.

• SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK).

Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI.

• LED: 13.

Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah nilai TINGGI, LED

menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.

Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing menyediakan 10

bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem mengukur dari tanah sampai

5 volt.

• TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin.

Mendukung komunikasi TWI.

• Aref. Referensi tegangan untuk input analog.

Digunakan dengan analogReference.

• Reset

2.2.3. Komunikasi

Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer,

Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V)

komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2

pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual

untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar

COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan.


9

Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor

serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX

LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan

koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan

SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada sistem.

2.2.4. Programming

Uno Arduino dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino Uno

dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan. Para ATmega328 pada Uno

Arduino memiliki bootloader yang memungkinkan untuk meng-upload program baru untuk

itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan

protokol dari bahas C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows)

atau programmer DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau dapat

menggunakan header ISP dengan programmer eksternal .

2.3. Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik

menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller

pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik

digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik

kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor motor

menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah

menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak

berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran

pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan yang

berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.

Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang

mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang

berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor


10

paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-

kutub magnet permanen.

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator,

dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar

2.7. disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar

di antara medan magnet.

Gambar 2.3. Motor DC Sederhana. [3]

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah

medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Gambar 2.4. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor. [3]

Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks

di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah

pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 2.6


11

menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena

bentuk U.

Gambar 2.5. Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor. [3]

Catatan :

Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada

konduktor tersebut.

Pada motor listrik konduktor berbentuk U disebut angker dinamo.

Gambar 2.6. Medan magnet mengelilingi konduktor dan diantara kutub. [3]

Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub uatara dan

selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub.

Gambar 2.7. Reaksi garis fluks. [3]

Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan

(looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B.

Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan

menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak ke

atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang berlawanan arah jarum jam

akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor.


12

Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut.

Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam.

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :

• Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

• Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran / loop,

maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya

pada arah yang berlawanan.

• Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar kumparan.

• Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga

putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan

elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan

magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik

menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet,

dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat

untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan

energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.8. Prinsip kerja motor DC. [3]

Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka

tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan.

Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka

menimbulkan perputaran pada motor.


13

2.3.1. Prinsip Arah Putaran Motor

Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah Flamming tangan kiri.

Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke

kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus

searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya

Lorentz, yang besarnya sama dengan F.

Prinsip motor : aliran arus di dalam penghantar yang berada di dalam pengaruh medan

magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya pada penghantar akan bertambah besar

jika arus yang melalui penghantar bertambah besar. [3]

2.4. Potensiometer

Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang nilai tahanannya atau hambatannya

(resistansi) dapat dirubah atau diatur (adjustable). Potensiometer memiliki 3 terminal, 2

terminal terhubung ke kedua ujung elemen resistif, dan terminal ketiga terhubung ke

kontak geser yang disebut wiper. Posisi wiper menentukan tegangan keluaran dari

potensiometer. Berikut ini simbol dari potensiometer, simbol potensiometer dengan standar

IEC dan standar ANSI.

Gambar 2.9. Simbol potensiometer standar ANSI. [4]

Potensiometer pada dasarnya berfungsi sebagai pembagi tegangan variabel. Unsur

resistif dapat dilihat sebagai dua resistor seri, dimana posisi wiper menentukan rasio

resistensi dari resistor pertama ke resistor kedua.

Potensiometer juga dikenal sebagai potmeter atau pot. Bentuk paling umum dari potmeter

adalah potmeter putar. Jenis pot sering digunakan dalam kontrol volume suara audio dan

berbagai aplikasi lainnya. Unsur resistif pada potensiometer biasanya terbuat dari bahan

seperti karbon, keramik logam, gulungan kawat (wirewound), plastik konduktif, atau film

logam.


http://1.bp.blogspot.com/-a-Vw1nmsZ7g/VAXtheLVALI/AAAAAAAABYU/bYrKJHoLyBA/s1600/potensiometer+3.png

14

Jenis potensiometer

1. Secara manual potensiometer dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu potensiometer dengan

gerakan berputar (potensiometer putar) dan potensiometer linier.

• Potensiometer putar adalah jenis potensiometer yang paling umum dimana wiper

bergerak dengan jalan melingkar (memutar).

• Potensiometer linier adalah jenis potensiometer dimana wiper bergerak pada

sepanjang jalur linier. Potensio linier juga dikenal sebagai slider, pot slide, atau

fader.

2. Potensiometer digital adalah potensiometer yang dikontrol secara elektronik. Dalam

kebanyakan kasus mereka ada dari berbagai komponen resistif kecil secara seri. Setiap

elemen resistif dilengkapi dengan saklar yang dapat berfungsi sebagai tap-off point atau

posisi wiper sebenarnya.

3. Rheostat adalah resistor variabel dua terminal dan seringkali didesain untuk menangani

arus dan tegangan yang tinggi. Sebuah potensiometer juga dapat digunakan sebagai

rheostat, atau resistensi variabel tunggal. Cara terbaik untuk menggunakan potensiometer

sebagai rheostat adalah dengan menghubungkan wiper dan ujung satu terminal lainnya

menjadi satu. Hal ini dilakukan untuk mencegah bila wiper menjadi hilang kontak/ putus

kontak akibat kotoran atau sebagainya.

Aplikasi potensiometer

Potensiometer digunakan dalam berbagai aplikasi. Baik aplikasi-aplikasi yang ada di

industri maupun aplikasi – aplikasi yang ada di rumah biasanya menggunakan

potensiometer sebagai komponen pengontrolnya. Jadi akan sangat ribet untuk mendaftar

semua aplikasi-aplikasi yang menggunakan potensiometer disini. Potensiometer bisa

digunakan sebagai input kontrol, sensor posisi, komponen kalibrasi dan lain sebagainya.


15

• Input kontrol

Potensiometer sering digunakan pada mesin atau aplikasi – aplikasi yang memerlukan

input kontrol secara variabel.

• Kontrol audio

Potensiometer sering digunakan dalam aplikasi audio sebagai kontrol volume.

• Sensor posisi

Potensiometer juga sering digunakan untuk mengetahui posisi jarak atau sudut.

• Kalibrasi dan tuning

Dalam fabrikasi dan kalibrasi, trimpots sering digunakan. Trimpots adalah potensiometer

preset yang sering dipasang pada papan sirkuit dan digunakan untuk tune atau

menyesuaikan kinerja sirkuit/rangkaian. Mereka digunakan hanya selama kalibrasi sistem

dan kebanyakan selalu berada pada posisi tetap. Trimpots sering digerakkan/ disetel

dengan obeng minus kecil. Trimpots juga dikenal sebagai preset, trimmers, atau

potensiometer trimming. [4]

Gambar 2.10. Potensiometer. [7]


16

2.5. Kontrol PID

Kontroler PID merupakan kontroler mekanisme umpan balik yang biasanya dipakai

pada sistem kontrol industri. Sebuah kontroler PID secara kontinyu menghitung nilai

kesalahan sebagai beda antara setpoint yang diinginkan dan variabel proses terukur.

Kontroler mencoba untuk meminimalkan nilai kesalahan setiap waktu dengan penyetelan

variabel kontrol, seperti posisi keran kontrol, damper, atau daya pada elemen pemanas.

• P bertanggung jawab untuk nilai kesalahan saat ini. Contohnya, jika nilai kesalahan

besar dan positif, maka keluaran kontrol juga besar dan positif.

• I bertanggung jawab untuk nilai kesalahan sebelumnya. Contoh, jika keluaran saat

ini kurang besar, maka kesalahan akan terakumulasi terus menerus, dan kontroler

akan merespon dengan keluaran lebih tinggi.

• D bertanggung jawab untuk kemungkinan nilai kesalahan mendatang, berdasarkan

pada rate perubahan tiap waktu. [5]

Tabel 2.2. Tanggapan sistem kontrol PID terhadap perubahan parameter






https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Keran_kontrol&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Damper_%28aliran%29&action=edit&redlink=1

17

Gambar 2.11. Respon Sistem. [8]

Gambar 2.12 Blok Diagram PID. [8]

Persamaan pengontrol PID :

𝑚𝑣(𝑡) = Kp (𝑒(𝑡) +1

𝑇∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 + 𝑇𝑑

𝑑𝑒(𝑡)

𝑑𝑡

𝑡

0) (2.1)

Keterangan :

mv(t) = output dari pengontrol PID atau Manipulated Variable

Kp = konstanta Proporsional

Ti = konstanta Integral


18

Td = konstanta Detivatif

e(t) = error (selisih antara set point dengan level aktual)

atau secara garis besar dapat ditulis :

𝑚𝑣(𝑡) = 𝐾𝑝𝑒(𝑡) + 𝐾𝑖 ∫ 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 + 𝐾𝑑𝑑𝑒(𝑡)

𝑑𝑡

𝑡

0 (2.2)

Dengan :

𝐾𝑖 = 𝐾𝑝 ×1

𝑇𝑖 dan 𝐾𝑑 = 𝐾𝑝 × 𝑇𝑑 [8]

2.6. Driver Motor DC L298N

Driver motor L298N merupakan driver motor yang paling populer digunakan untuk

mengontrol kecepatan dan arah pergerakan motor terutama pada robot line follower / line

tracer.

Kelebihan dari driver motor L298N ini adalah cukup presisi dalam mengontrol motor. Selain

itu, kelebihan driver motor L298N adalah mudah untuk dikontrol.

Untuk mengontrol driver L298N ini dibutuhkan 6 buah pin mikrokontroler.

Dua buah untuk pin Enable ( satu buah untuk motor pertama dan satu buah yang lain untuk

motor kedua. Karena driver L298N ini dapat mengontrol dua buah motor DC).

Gambar 2.13 Konfigurasi Pin Driver L298N


19

Keterangan gambar 2.20 :

• Output A : digunakan untuk dihubungkan ke motor 1

• Output B : digunakan untuk dihubungkan ke motor 2

• A Enable : mengaktifkan driver motor A

• B Enable : mengaktifkan driver motor B

• 5V Enable : mengaktifkan tegangan masukan yaitu 5 Vdc, jika tidak di jumper

maka akan digunakan tegangan direct dari +12 V power

• Logic Input : digunakan untuk kendali PWM yang dihubungkan ke Arduino Uno

2.7. LCD 2x16

LCD (Liquid Cristal Display) adalah merupakan salah satu jenis display elektronik

yang dibuat menggunakan teknologi CMOS logic yang dapat bekerja dengan tidak

menghasilkan cahaya namun memantulkan cahaya yang ada di sekitarnya terhadap front-lit

atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. Fungsi dari LCD yaitu sebagai penampil data

baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

LCD adalah merupakan display untuk menampilkan karakter yang mana LCD

merupakan singkatan dari liquid crystal display. LCD memiliki beberapa ukuran sesuai

dengan jumlah karakternya berdasarkan baris dan kolom. LCD 2x16 yang artinya display

ini memiliki 16 kolom karakter sebanyak 2 baris jadi total karakter yang bisa di tampilkan

adalah 16x2 di mana dalam 1 baris maksimal karakter yang dapat ditampilkan hanya 16

karakter saja.

Gambar 2.14 Susunan pin LCD 2x16


20

Tabel 2.3. Keterangan pin LCD 2x16

Pin Nama Keterangan

1 VCC +5V

2 GND 0V

3 VEE Tegangan Kontras LCD

4 RS Register Select

5 R/W 1 = Read, 0 = Write

6 E Enable Clock LCD

7 D0 Data Bus 0

8 D1 Data Bus 1

9 D2 Data Bus 2

10 D3 Data Bus 3

11 D4 Data Bus 4

12 D5 Data Bus 5

13 D6 Data Bus 6

14 D7 Data Bus 7

15 Anoda Tegangan Positif Backlight

16 Katoda Tegangan Negatif Backlight

• Pin nomor 4 (RS) merupakan Register Selector yang berfungsi untuk memilih

Register Kontrol atau Register Data. Register kontrol digunakan untuk

mengkonfigurasi LCD. Register Data digunakan untuk menulis data karakter ke

memori display LCD.

• Pin nomor 5 (R/W) digunakan untuk memilih aliran data apakah READ ataukah

WRITE. Karena kebanyakan fungsi hanya untuk membaca data dari LCD dan hanya

perlu menulis data saja ke LCD, maka kaki ini dihubungkan ke GND (WRITE).

• Pin nomor 6 (ENABLE) digunakan untuk mengaktifkan LCD pada proses

penulisan data ke Register Kontrol dan Register Data LCD.

2.8. Sistem Pembagi Tegangan

biasanya digunakan untuk membagi tegangan atau mengkonversi dari resistensi

menjadi sebuah tegangan. Biasanya fungsi dari pembagi tegangan ini untuk mengubah atau


21

mengkonversikan dari tegangan tegangan yang lebih besar untuk memberi bias kepada

komponen yang aktif dalam rangkaian tersebut.

Gambar 2.15 Rangkaian Pembagi Tegangan.

Pada gambar rangkaian pembagi tegangan diatas, bisa dilihat bentuk rangkaian

sederhana yang tidak terlalu kompleks. Dari rangkaian di atas, bisa dilihat bahwa tegangan

output yang diberi simbol V0, dan juga arus yang bersimbol I, mengalir ke rangkaian R1 dan

R2. Dan hasil di tegangan VI merupakan hasil dari penggabungan atau penjumlahan dari

rumus VS dan VO. Untuk rumusnya sendiri adalah :

Vi = Vs + Vo= i * R1 + i * R2 (2.3)

Gambar 2.16 Rangkaian Pembagi Tegangan dengan Beban.

Dari rangkaian dan juga penjabaran rumus diatas, bisa ditemukan bahwa tegangan

masukan dibagi menjadi 2 bagian. Dan nilai atau besaran masing-masing ditentukan dengan

berapa tegangan di resistor yang terdapat dalam rangkaian tersebut. Dari rangkaian dan

keterangan diatas, maka dapat ditemukan dan disimpulkan bahwa :

𝑉𝑜 =𝑅2

𝑅1+𝑅2 V1 (2.4)


http://www.rangkaianelektronika.org/wp-content/uploads/2013/09/Rangkaian-Pembagi-Tegangan.jpg

http://www.rangkaianelektronika.org/wp-content/uploads/2013/09/Skema-Rangkaian-Pembagi-Tegangan.jpg

22

Dari rangkaian diatas, bisa dilihat rangkaian sederhana pembagi tegangan yang

menggunakan beban terpasang. Di Rangkaian Pembagi yang terbebani, terdapat beban

terpasang yang akan dialirkan sebuah tegangan dari sistem pembagi tersebut. Pada terminal

tersebut, io akan diambil arusnya dan akan menghasilkan Vo yang diambil tegangannya.

Sementara mengenai hubungan io dan Vo di dalam rumus adalah :

𝑉𝑜 =𝑅2

𝑅1+𝑅2V1 - 𝑖𝑜(𝑅1

𝑅2

𝑅1+𝑅2) (2.5)

2.9. Rotary Encoder

Gambar 2.17. Rotary Encoder KY-40

Rotary encoder adalah divais elektromekanik yang dapat memonitor gerakan dan

posisi. Rotary encoder umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial

pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu

poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh rotary encoder

untuk diteruskan oleh rangkaian kendali. Rotary encoder umumnya digunakan pada

pengendalian robot, motor drive, dsb.

2.9.1. Absolut Rotary Encoder

Absolute encoder menggunakan piringan dan sinyal optik yang diatur sedemikian

sehingga dapat menghasilkan kode digital untuk menyatakan sejumlah posisi tertentu dari

poros yang dihubungkan padanya. Piringan yang digunakan untuk absolut encoder tersusun

dari segmen-segmen cincin konsentris yang dimulai dari bagian tengah piringan ke arah tepi


23

luar piringan yang jumlah segmennya selalu dua kali jumlah segmen cincin sebelumnya.

Cincin pertama di bagian paling dalam memiliki satu segmen transparan dan satu segmen

gelap, cincin kedua memiliki dua segmen transparan dan dua segmen gelap, dan seterusnya

hingga cincin terluar. Sebagai contoh apabila absolut encoder memiliki 16 cincin konsentris

maka cincin terluarnya akan memiliki 32767 segmen.

2.9.2. Incremental Rotary Encoder

Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua sensor yang

disebut channel A dan B. Ketika poros berputar, deretan pulsa akan muncul di masing-

masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan kecepatan putar sedangkan

hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan arah putaran. Dengan menghitung

jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi piringan maka putaran dapat diukur. Untuk

mengetahui arah putaran, dengan mengetahui channel mana yang leading terhadap channel

satunya dapat kita tentukan arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan

selalu berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output

channel ketiga, disebut INDEX, yang menghasilkan satu pulsa per putaran berguna untuk

menghitung jumlah putaran yang terjad


24

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan yang menyangkut pembuatan alat

menggunakan kontrol mikrokontroler ATmega328. Perancangan ini meliputi diagram alir

sistem, perancangan konstruksi hardware baik dari segi desain mekanik maupun elektrik,

dan juga perancangan software.

3.1. Sistem Blok Diagram

Gambar 3.1 Blok Diagram.

Blok diagram penelitian pada Gambar 3.1 menampilkan cara kerja sistem dari

perancangan alat ini. Potensiometer input berfungsi sebagai masukan untuk setpoint. Sinyal

dari potensiometer akan masuk dan diolah oleh mikrokontroler yang kemudian akan

memberikan output ke motor DC. Kemudian motor DC akan memutar atau menggerakkan

potensiometer feedback yang tersambung langsung ke motor DC kemudian akan dibaca oleh


25

mikrokontroler. Mikrokontroler akan membandingkan setpoint dengan besarnya nilai

putaran motor. Apabila proses perhitungan pada mikrokontroler sudah tepat, nilai putaran

pada motor DC akan sama atau mendekati nilai dari setpoint. Nilai dari hasil pemrograman

kemudian akan ditampilakan pada LCD 2 x 16. Pengaturan pemrograman dapat dikerjakan

menggunakan aplikasi Arduino melalui laptop ataupun PC.

Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem.

Kendali utama sistem berada di Mikrokontroler ATmega328 sebagai kendali PID.

Bagian ini berfungsi untuk mengendalikan input dan output, serta mengolah data dari input

yang kemudian ditampilkan melalui output.


26

3.2. Perancangan Sistem Elektrik

Perancangan sistem elektrik alat ini terdiri dari rangkaian elektrik dan pin – pin yang

digunakan di Arduino Uno, driver motor L298N dan LCD 2 x 16. Pembuatan gambar

rangkaian elektrik menggunakan aplikasi Proteus.

Gambar 3.2 Rangkaian elektrik.

Pada gambar 3.2 ditunjukan sistem wiring untuk keseluruhan alat yang digunakan.

Pin – pin yang digunakan pada komponen alat dijelaskan pada tabel. Tabel 1 menjelaskan

pin – pin yang digunakan untuk wiring antara mikrokontroler Arduino, Driver motor L298N

dan motor DC.

Untuk tabel 2 menjelaskan pin – pin yag digunakan untuk wiring antara mikrokontroler

Arduino dan LCD 2 x 16.


Arduino dan potensiometer setpoint.


Arduino dan rotary encoder sebagai sensor feedback.


27

Tabel 2.4. Rangkaian Arduino dengan Driver motor L298N.

NO. Arduino L298N KETERANGAN

1. PIN 9 IN1 INPUT MOTOR 1

2. PIN 10 IN2 INPUT MOTOR 1

3. 5V +5V TEGANGAN 5V

4. 12V +12V TEGANGAN 12V

5. GND GND GROUND

6. - OUT1 OUTPUT MOTOR1

7. - OUT2 OUTPUT MOTOR1

Tabel 2.5. Rangkaian Arduino dengan LCD 2x16.

NO. Arduino LCD KETERANGAN

1. PIN 4 D4 DIGITAL PIN 4




5. PIN 12 E CONTROL

6. PIN 13 RS CONTROL

7. GND RW GROUND

8. GND VSS GROUND

9. 5V VDD TEGANGAN 5V


28

Tabel 2.6. Rangkaian Aruino dengan potensiometer.

NO. Arduino POTENSIOMETER KETERANGAN

1. PIN 23 DATA INPUT SETPOINT

2. 5V VCC TEGANGAN 5V

3. GND GND GROUND

Tabel 2.7. Rangkaian Arduino dengan rotary encoder.

NO. Arduino Rotary Encoder KETERANGAN

1. PIN 2 ENCODER PIN A (CLK) INPUT ENCODER 1

2. PIN 7 ENCODER PIN B (DT) INPUT ENCODER 2

3. 5V 5V (+) TEGANGAN 5V

4. GND GND GROUND

3.2.1. Sistem Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan digunakan untuk mengetahui nilai dari tegangan

setpoint yang masuk ke Arduino.

Gambar 3.2.1 Rangkaian pembagi tegangan.


29

Besarnya Vout :

𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑅2

𝑅1+𝑅2Vin (2.4)

Misal :

Vin = 5Volt

R1 = 10k

R2 = 10k

Maka nilai Vout :

𝑉𝑜𝑢𝑡 =10𝑘

10𝑘+10𝑘5Volt

= 2,5 Volt

Dari dasar pembagi tegangan diatas, Aruino akan mengubah nilai tegangan analog ke

dalam bentuk digital. Arduino memiliki sirkuit yang disebut analog to digital converter

(ADC) yang membaca perubahan nilai tegangan dan mengubahnya ke angka digital 10 bit

antara 0 dan 1023. Nilai terbesar 1023 dan bukan 1024 karena dimulai dari angka 0 bukan

angka 1. Misal tegangan 5 volt akan dikonversi menjadi data digital 10 bit maka :

𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 =𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛

𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 (2.6)

maka,

0,004887585 𝑉𝑜𝑙𝑡 =5 𝑉𝑜𝑙𝑡

1023

Artinya setiap 1 angka desimal bernilai tegangan sebesar 0,004887585volt.

Jadi apabila nilai tegangan setpoint analog 2,5 volt dirubah ke nilai digital maka :

0,004887585 𝑉𝑜𝑙𝑡 =2,5 𝑉𝑜𝑙𝑡

𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙

𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 =2,5 𝑉𝑜𝑙𝑡

0,004887585 𝑉𝑜𝑙𝑡

= 511,5

Pada program Arduino fungsi analogRead() menghasilkan nilai 0 sampai 1024 (10 bit),

sedangkan untuk fungsi analogWrite() menghasilkan nilai 0 sampai 255.


30

3.3. Perancangan Sistem Hardware

Pada perancangan sistem hardware akan dijelaskan mengenai bentuk utama dari alat

yang akan dibuat. Mulai dari dimensi, komponen yang digunakan dan tata letak komponen.

Gambar 3.3 Desain Rancangan Alat.

Bagian – bagian alat :

1. Gear motor DC.

Menggunakan bahan dari tembaga dengan diamater 3cm.

2. Motor DC.

Menggunakan motor DC 24V dengan gearbox 240 rpm.

3. Gear penggerak potensiometer feedback dan piringan sudut.

Menggunakan bahan dari tembaga dengan diameter 7cm.

4. Rotary encoder feedback.

Rotary encoder feedback menggunakan modul rotary encoder KY-40.

5. Potensiometer setpoint.

2

3 4

5

1

6

7


31

Potensiometer untuk setpoint menggunakan potensiometer putar bernilai 10k.

6. LCD 2 x 16.

LCD akan menampilkan nilai setpoint, KP, KI, dan KD.

7. Piringan sudut.

Piringan sudut menggunakan bahan dari akrilik berdiameter 10cm dengan

keterangan tampilan sudut.

(a) (b)

Gambar 3.4 Dimensi dari alat yang akan dibuat.

Gambar (a) tampilan alat dilihat dari atas, gambar (b) tampilan alat dilihat dari

depan.

Pada gambar 3.4 di atas diperlihatkan ukuran dari alat yang akan dibuat. Alat yang

akan dibuat, dibuat dengan ukuran yang tidak begitu besar supaya lebih praktis ketika akan

dipindah – pindah tempat.

Alat yang akan dibuat memiliki dimensi 20cm x 20cm x 14 cm.

Untuk benda – benda penunjang seperti alas, dudukan motor, penyangga gear penggerak

rotary encoder feedback dan cover alat menggunakan bahan dari akrilik.


32

Gambar 3.5 Tampilan pada Piringan Sudut.

Piringan sudut akan menampilkan nilai sudut yang diperoleh dari perhitungan PID

pada Arduino. Sudut yang ditampilkan dibatasi mulai dari 0o sampai 270o dengan nilai

ketelitian 10o. Tanda panah yang terhubung dengan motor DC akan menunjukan berapa nilai

derajat yang diperoleh. Jadi untuk penampil sudut, yang berputar hanyalah tanda panah yang

terhubung dengan motor DC sedangkan untuk piringan sudut tetap diam.

180o

0o

270o 90o


33

3.4. Flow Chart

START

INISIALISAI I/O

SET POINT

MEMBACA NILAI SET POINT DAN NILAI FEEDBACK

MOTOR BERPUTAR

TAMPILAN NILAI PID

END

APAKAH SESUAI SET POINT?

HITUNG PID

Gambar 3.6 Flowchart Utama.


34

START

NILAI SETPOINT, KP, KD, KI, FEEDBACK DIDAPAT?

MENGHITUNG NILAI PARAMETER DENGAN

RUMUS

MEMBACA NILAI SETPOINT DAN FEEDBACK

OUTPUT TEGANGAN UNTUK DRIVER MOTOR

Gambar 3.7 Flowchart subsistem dari hitung PID.

Pada gambar 3.6 merupakan flowchart yang menunjukan proses kerja dari keseluruhan

sistem dalam mengolah data mulai dari input hingga output.


35

Proses kerja dari sistem ini dimulai ketika setpoint diberi nilai dan mikrokontroler telah

melakukan proses inisislisai pada input dan output yang digunakan. Ketika setpoint sudah

diatur, kemudian mikrokontroler akan membaca nilai tegangan pada masukan dan akan

melakukan proses perhitungan. Setelah mikrokontroler selesai melakukan proses

perhitungan, maka mikrokontroler akan memberikan nilai output pada motor DC.

Setelah itu motor DC akan memutar rotary encoder yang berfungsi sebagai sensor

feedback. Apabila nilai putaran sudut motor DC sudah sesuai dengan setpoint maka proses

telah selesai.

Namun apabila nilai putaran sudut motor DC belum sesuai dengan nilai setpoint maka proses

akan terus berulang sampai mikrokontroler mendapatkan nilai perhitungan yang sesuai.

Apabila antara nilai putaran sudut motor DC dengan nilai setpoint sudah sesuai maka LCD

akan menampilkan nilai – nilai yang digunakan.


36

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini menjelaskan dan membahas hasil perancangan dari Pengaturan Sudut Putar

Motor DC Menggunakan Sistem Kendali PID berbasis Arduino. Dalam bab ini akan dibagi

menjadi 3 bagian yaitu, hasil perancangan pada hardware mekanik dan elektrik, hasil

perancangan pada software dan pengujian alat secara keseluruhan.

4.1. Hasil Perancangan Hardware Mekanik dan Elektrik

Pada gambar 4.1, ada 2 buah indikator sudut. Indikator sudut yang kecil berfungsi

sebagai penunjuk nilai setpoint. Sedangkan untuk indikator yang bessar berfungsi sebagai

penunjuk nilai sudut yang diinginkan.

Bentuk fisik alat ditunjukan pada gambar 4.1 dan gambar 4.2.

Gambar 4.1. Bagian – bagian alat tampilan depan

1

5 4

3 2


37

Tabel 4.1. Keterangan bagian – bagian alat pada gambar 4.1.

No. Keterangan

1. Indikator sudut yang diinginkan

2. Jarum penunjuk sudut yang diinginkan

3. Jarum penunjuk setpoint

4. Tuas pemutar setpoint (potensiometer)

5. Indikator setpoint

Gambar 4.2. Bagian – bagian alat tampilan atas

1

2

3 4 5

6 9

8 7


38

Tabel 4.2. Keterangan bagian – bagian alat pada gambar 4.2.

No. Keterangan Penjelasan

1. Power Supply Power supply 12V 2A sebagai

sumber tegangan

2. Board Arduino UNO Board Arduino UNO sebagai

mikrokontroler

3. Terminal Terminal untuk membagi tegangan

dari Power Supply

4. Modul Regulator Tegangan 5 Volt Regulator 5V sebagai sumber

tegangan untuk Arduino

5. Roda Gigi Berfungsi sebagai transmisi dari

motor DC ke shaft penunjuk sudut

6. Motor DC Sebagai penggerak utama penunjuk

sudut

7. Driver Motor DC Berfungsi untuk menggerakkan

motor DC

8. Rotary Encoder Berfungsi sebagai sensor feedback

9. Shaft Penghubung Berfungsi untuk menggerakan

penunjuk sudut dan Rotary Encoder

4.2. Hasil Perancangan Software

4.2.1. Inisialisasi Program

Inisialisasi ini membahas tentang pendefinisian fungsi dan variabel yang digunakan

dalam pemrograman. Bagian dari inisialisasi program meliputi input setpoint, input rotary

encoder dan output motor DC. Gambar 4.2.1 merupakan contoh inisialisasi program.

Tabel 4.3. Penjelasan Inisialisasi Program


1. #define encoder0PinA Pin encoder A masuk pada PD 2 Arduino

2. #define encoder0PinB Pin encoder B masuk pada PD 2 Arduino

3. Int encoder0Pos Pembacaan nilai awal encoder


39


4. Int M1 Pin driver motor DC IN1 masuk pada PD 5 Arduino

5. Int M2 Pin driver motor DC IN2masuk pada PD4 Arduino

6. Int enableA Pin enable PWM masuk pada PD 3 Arduino

Gambar 4.3. Inisialisasi program Arduino.

4.3. Cara Pengoperasian Alat dan Cara Kerja Sistem

4.3.1. Cara Pengoperasian Alat

Untuk menggunakan alat alat ini pastikan kabel power ke sumber tegangan. User

hanya tinggal memutar potensiometer setpoint ke sudut yang diinginkan. Ketika setpoint

sudah ditentukan, maka motor DC akan mengikuti sudut yang telah ditentukan dari setpoint.

4.3.2. Cara Kerja Sistem

Cara kerja sistem ini dengan cara membaca nilai tegangan pada potensiometer

setpoint dan nilai dari rotary encoder sebagai sensor feedback yang akan diolah oleh

mokrokontroler Arduino untuk memberi masukan pada driver L298N yang kemudian akan

menggerakkan motor DC menurut nilai sudut setpoint yang telah ditentukan. Nilai dari

setpoint dibatasi mulai 0o sampai dengan 270o.


40

4.4. Penjelasan Program

Pada sub bab ini akan dijelaskan mengenai sub program dan juga data yang diperoleh

dari program yang dibuat. Mulai dari pembacaan nilai ADC, pengaturan arah gerak motor

DC dan pembacaan nilai rotary encoder.

4.4.1. Pembacaan nilai ADC

Nilai ADC didapat dari mapping nilai potensiometer. Nilai 10 bit pada pembacaan

nilai potensiometer akan dikonversi ke nilai 8 bit dan akan diukur tegangannya untuk

mengetahui nilai dari ADC. Pada alat ini, nilai ADC akan diperoleh dari perubahan nilai

sudut yang terhubung melalui potensiometer. Nilai sudut yang digunakan dibatasi hanya

sampai 270o. Nilai sudut antara 0o sampai 270o akan dikonversi ke nilai ADC mulai dari 0

sampai dengan 255.

Gambar 4.4. Program untuk membaca nilai ADC

Tabel 4.4. Data hubungan antara potensiometer dan nilai pwm motor dc.

NO.

SUDUT

(DERAJAT)

TEGANGAN

(TERUKUR) ADC

TEGANGAN

(PERHITUNGAN)

1 0 0 0 0

2 5 0 0 0

3 10 0 0 0

4 15 0 0 0

5 20 0 0 0

6 25 0,051 2 0,039216

7 30 0,13 6 0,117647

8 35 0,205 10 0,196078

9 40 0,316 17 0,333333

10 45 0,412 22 0,431373

11 50 0,5 28 0,54902

12 55 0,581 32 0,627451

13 60 0,658 36 0,705882

14 65 0,77 41 0,803922

15 70 0,853 48 0,941176

16 75 0,923 51 1

17 80 1,028 60 1,176471

18 85 1,1 62 1,215686


41

NO.

SUDUT

(DERAJAT)

TEGANGAN

(TERUKUR) ADC

TEGANGAN

(PERHITUNGAN)

19 90 1,191 66 1,294118

20 95 1,287 71 1,392157

21 100 1,358 76 1,490196

22 105 1,467 82 1,607843

23 110 1,538 86 1,686275

24 115 1,636 90 1,764706

25 120 1,715 95 1,862745

26 125 1,783 100 1,960784

27 130 1,873 104 2,039216

28 135 1,951 108 2,117647

29 140 2,033 114 2,235294

30 145 2,117 118 2,313725

31 150 2,186 121 2,372549

32 155 2,282 125 2,45098

33 160 2,346 130 2,54902

34 165 2,435 133 2,607843

35 170 2,5 138 2,705882

36 175 2,577 143 2,803922

37 180 2,631 148 2,901961

38 185 2,726 153 3

39 190 2,819 157 3,078431

40 195 2,915 160 3,137255

41 200 3,005 166 3,254902

42 205 3,081 170 3,333333

43 210 3,174 178 3,490196

44 215 3,263 181 3,54902

45 220 3,323 186 3,647059

46 225 3,436 192 3,764706

47 230 3,535 197 3,862745

48 235 3,603 202 3,960784

49 240 3,713 208 4,078431

50 245 3,794 214 4,196078

51 250 3,89 219 4,294118

52 255 3,992 224 4,392157

53 260 4,078 230 4,509804

54 265 4,152 235 4,607843

55 270 4,25 240 4,705882

𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑠𝑒𝑡𝑖𝑎𝑝 1 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 =𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟


0,019608𝑉𝑜𝑙𝑡 =5 𝑉𝑜𝑙𝑡

255

Nilai tegangan sumber merupakan tegangan yang masuk ke potensiometer sebesar 5 VDC.


42

Dari hasil perhitungan diatas didapatkan untuk setiap 1 nilai digital akan bernilai 0,019608

volt. Jadi untuk mendapatkan nilai tegangan dari nilai ADC yang diinginkan, maka nilai

0,019608 diatas dikalikan dengan besar nilai ADC yang ditentukan. Ada selisih antara

tegangan hasil pengukuran dengan tegangan hasil perhitungan.

Pada grafik 4.3 ditunjukan hubungan antara besar sudut dan nilai ADC. Besar nilai

sudut akan berbanding lurus terhadap nilai ADC. Semakin besar nilai sudut maka semakin

besar pula nilai ADC yang diperoleh. Untuk nilai tegangan yang diperoleh, ditunjukkan pada

gambar 4.6.

Pada gambar 4.6 dapat dilihat perbandingan antara nilai tegangan terukur dan tegangan

perhitungan terhadap nilai ADC. Pada grafik dapat dilihat bahwa ada sedikit perbedaan dari

nilai tegangan perhitungan dengan nilai tegangan pengukuran. Nilai dari tegangan hasil dari

perhitungan lebih besar dibanding nilai tegangan hasil dari pengukuran yang dilakukan

secara manual menggunakan multimeter.

Gambar 4.5. Hubungan antara sudut sepoint dan nilai ADC.

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210220230240250260

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

SU

DU

T

NILAI ADC

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA SUDUT SETPOINT

DAN NILAI ADC SETPOINT


43

Gambar 4.6. Grafik perbandingan antara tegangan terukur dan tegangan perhitungan

terhadap nilai ADC

4.4.2. Pengaturan Arah Putar Motor DC

Program ini berfungsi untuk mengatur arah putaran dan nilai pwm motor DC berdasar nilai

mapping PWM dari potensiometer.

Gambar 4.7. Program untuk mengatur arah putar motor DC

Nilai dari pwm, tegangan dan arah putaran motor DC ditunjukan pada tabel 4.2. Nilai

PWM didapat dari mapping nilai ADC. Untuk arah putaran motor DC secara CCW, ADC

akan bernilai antara 0 sampai 511. Sementara untuk arah putaran motor DC secara CW,

0

50 0 0 6

17

28

36

48

60

66

76

86

95

10

4

11

4

12

1

13

0

13

8

14

8

15

7

16

6

17

8

18

6

19

7

20

8

21

9

23

0

24

0

TE

GA

GA

N

ADC

GRAFIK PERBANDINGAN ANTARA

TEGANGAN TERUKUR DAN TEGANGAN

PERHITUNGAN TERHADAP NILAI ADC

NILAI PERHITUNGAN TEGANGAN TERHADAP NILAI ADC

NILAI PENGUKURAN TEGANGAN TERHADAP NILAI ADC


44

maka ADC akan bernilai antara 512 sampai 1023.Semakin besar nilai ADC, semakin besar

pula untuk nilai PWM motor DC.

Nilai tegangan dari motor DC didapat degan melakukan pengukuran secara manual

menggunakan multimeter.

Tabel 4.5. Tabel data pwm untuk arah motor DC CCW

PWM

TEGANGAN

TERUKUR

(V) ARAH

TEGANGAN

PERHITUNGAN

(V)

0 0 OFF 0

10 -0,028 OFF -0,470588235

20 -0,09 OFF -0,941176471

30 -0,202 OFF -1,411764706

40 -0,27 OFF -1,882352941

50 -0,434 OFF -2,352941176

60 -0,63 OFF -2,823529412

70 -0,79 OFF -3,764705882

80 -0,97 OFF -3,764705882

90 -1,224 OFF -4,235294118

100 -1,62 OFF -4,705882353

110 -1,75 OFF -5,176470588

120 -4,32 CCW -5,647058824

130 -5,26 CCW -6,117647059

140 -6,13 CCW -6,588235294

150 -6,79 CCW -7,058823529

160 -7,23 CCW -7,529411765

170 -7,75 CCW -8

180 -7,9 CCW -8,470588235

190 -8,3 CCW -8,941176471

200 -8,7 CCW -9,411764706

210 -9,01 CCW -9,882352941

220 -9,3 CCW -10,35294118

230 -10 CCW -10,82352941

240 -10,3 CCW -11,29411765

250 -11,07 CCW -11,76470588

255 -11,47 CCW -12


45

Tabel 4.6. Tabel data pwm untuk arah motor DC CW

PWM

TEGANGAN

TERUKUR

(V) ARAH

TEGANGAN

PERHITUNGAN

(V)

0 0 OFF 0

10 0,021 OFF 0,470588235

20 0,101 OFF 0,941176471

30 0,202 OFF 1,411764706

40 0,321 OFF 1,882352941

50 0,56 OFF 2,352941176

60 0,59 OFF 2,823529412

70 0,77 OFF 3,764705882

80 0,98 OFF 3,764705882

90 1,187 OFF 4,235294118

100 1,51 OFF 4,705882353

110 3,52 CW 5,176470588

120 4,32 CW 5,647058824

130 5,3 CW 6,117647059

140 5,63 CW 6,588235294

150 6,54 CW 7,058823529

160 7,13 CW 7,529411765

170 7,34 CW 8

180 8,02 CW 8,470588235

190 8,24 CW 8,941176471

200 8,68 CW 9,411764706

210 9,06 CW 9,882352941

220 9,48 CW 10,35294118

230 10,02 CW 10,82352941

240 10,12 CW 11,29411765

250 10,92 CW 11,76470588

255 11,45 CW 12

𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑠𝑒𝑡𝑖𝑎𝑝 1 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙(𝑝𝑤𝑚) =𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑠𝑢𝑚𝑏𝑒𝑟


0,047058824 =12 𝑉𝑜𝑙𝑡

255

Dari hasil perhitungan didapat untuk setiap nilai PWM yang diperoleh, maka

akan mempunyai nilai tegangan sebesar 0,047058824 volt. Jadi untuk mendapatkan

nilai tegangan dari nilai PWM yang sudah ditentukan, maka nilai PWM yang ditentukan

dikalikan dengan nilai 0,047058824 volt.

Grafik perbandingan antara nilai PWM dengan nilai tegangan dapat dilihat pada

gambar 4.8 dan grafik 4.9.


46

Gambar 4.8. Grafik hubungan antara nilai pwm dengan tegangan saat motor berputar CCW

Pada grafik 4.8 diatas diperlihatkan hubungan antara nilai PWM dengan nilai

tegangan hasil pengukuran. Semakin besar nilai PWM, maka nilai tegangan akan semakin

bernilai minus. Dengan nilai tegangan minus, maka motor DC akan berputar secara CCW.

Sementara untuk grafik 4.9 diperlihatkan hubungan antara nilai PWM dengan nilai

tegangan hasil pengukuran yang menjelaskan arah putaran motor DC secara CW.

Gambar 4.9. Grafik hubungan antara nilai pwm dengan tegangan saat motor berputar CW

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

01

02

03

04

05

06

07

08

09

01

00

11

01

20

13

01

40

15

01

60

17

01

80

19

02

00

21

02

20

23

02

40

25

02

55

TE

GA

NG

AN

PWM

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA NILAI PWM

DENGAN TEGANGAN (CCW)

TEGANGAN TERUKUR TEGANGAN PERHITUNGAN

0

5

10

15

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

255

TE

GA

NG

AN

NILAI PWM

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA NILAI

PWM DENGAN TEGANGAN (CW)

TEGANGAN PERHITUNGAN TEGANGAN TERUKUR


47

4.4.3. Pembacaan Nilai Rotary Encoder

Gambar 4.10. Program pembacaan nilai Rotary Encoder

Nilai rotary encoder yang didapat berfungsi sebagai nilai feedback untuk membandikan

dengan nilai setpoint. Apabila nilai feedback sama ataupun mendekati nilai setpoint, maka

sudut yang diinginkan akan diperoleh.

Tabel 4.7. Tabel nilai rotary encoder dari sudut 0o sampai 270o

SUDUT

NILAI ENCODER

PERCOBAAN - 1 PERCOBAAN - 2 PERCOBAAN - 3

0 0 0 0

10 10 10 10

20 20 20 10

30 60 90 20

40 60 90 20

50 70 90 90


48

SUDUT

NILAI ENCODER


60 110 90 90

70 110 200 160

80 110 200 160

90 140 210 170

100 150 210 180

110 160 240 180

120 160 240 180

130 170 230 200

140 300 240 210

150 310 250 210

160 310 280 240

170 310 280 250

180 320 280 270

190 330 360 270

200 340 360 270

210 340 350 360

220 350 380 360

230 350 380 370

240 350 390 380

250 380 390 400

260 390 410 410

270 400 420 410

Tabel 4.8. Tabel nilai Rotary Encoder dari 270o sampai 0o

SUDUT

NILAI ENCODER


270 270 270 270

260 270 260 280

250 260 260 270

240 270 200 260

230 210 180 260

220 200 180 240

210 160 140 210

200 160 140 200

190 160 140 180

180 150 100 180

170 110 100 180

160 110 90 160

150 100 80 160

140 100 60 100

130 80 60 90


49

SUDUT

NILAI ENCODER


120 60 50 70

110 60 30 50

100 50 30 40

90 40 40 20

80 40 20 0

70 10 0 -10

60 10 0 -10

50 0 -20 -30

40 -10 -20 -20

30 -20 0 -40

20 -40 -20 -40

10 -40 -30 -60

0 -60 -40 -70

Setelah dilakukan 3 kali percobaan mulai dari sudut 0o sampai 270o dan sebaliknya

mulai dari 270o sampai 0o, nilai rotary encoder yang didapat tidak dapat linear terhadap nilai

sudut yang diinginkan. Ada dua kemungkinan yang menyebabkan hal ini terjadi. Pertama

karena modul rotary encoder terhubung dengan shaft yang digerakkan oleh motor DC.

Kemungkinan ada perbedaan gerakan putaran antara motor DC dengan rotary encoder

karena konstruksi mekanik yang kurang presisi. Yang kedua kemungkinan disebabkan oleh

modul rotary encodernya sendiri yang konstruksinya juga mekanik. Semakin sering

digunakan, akan terjadi keausan pada mekanik didalam rotary encoder. Perbandingan antara

sudut dengan nilai rotary encoder ditunjukkan pada gambar 4.11 dan 4.12.

Gambar 4.11. Hubungan antara sudut keluaran dengan Nilai Rotary Encoder 0o

sampai 270o.

050

100150200250300350400450

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

NIL

AI

RO

TA

RY

EN

CO

DE

R

SUDUT

HUBUNGAN ANTARA SUDUT DENGAN NILAI

ROTARY ENCODER 0o - 270o

SUDUT PERCOBAAN 1 PERCOBAAN 2 PERCOBAAN 3


50

Gambar 4.11. Hubungan antara sudut keluaran dengan Nilai Rotary Encoder 270o

sampai 0o.

Pada gambar 4.11 dan gambar 4.12 diatas dapat dilihat terdapat perbedaan yang

sangat besar antara nilai dari sudut apabila dibandingkan dengan nilai rotary encoder dari 3

kali percobaan. Pada 3 kali percobaan yang dilakukan, nilai rotary encoder yang didapat

sering kali mengalami naik turun nilai dengan selisih nilai yang besar dari nilai yang didapat

sebelumnya.

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

250

260

270

NIL

AI

RO

TA

RY

EN

CO

DE

R

SUDUT

HUBUNGAN ANTARA SUDUT DENGAN NILAI

ROTARY ENCODER 270o - 0o

SUDUT PERCOBAAN 1 PERCOBAAN 2 PERCOBAAN 3


51

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan dan pengujian setiap subsistem dari alat, maka

diperoleh kesimpulan :

1. Hasil pembacaan nilai ADC sudah sesuai dengan yang diharapkan. Terdapat sedikit

perbedaan antara nilai tegangan hasil pengukuran yang dilakukan secara manual dengan

hasil perhitungan yang dilakukan.

2. Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, untuk pengaturan nilai PWM dan

pengaturan arah putar motor DC sudah sangat sesuai dengan yang diinginkan. Nilai PWM

dan arah putar motor DC sudah sesuai dengan program yang dibuat.

3. Hasil pembacaan nilai rotary encoder sangat jauh darhasil yang diinginkan. Nilai

yang didapat tidak sesuai dengan program yang dibuat. Terdapat perbedaan yang sangat

besar antara nilai yang diinginkan dengan hasil percobaan yang sudah dilakukan sebanyak 3

kali.

Dari hasil pengujian yang diperoleh diatas maka untuk sistem utama PID belum

dapat diimplementasikan ke dalam alat yang telah dibuat. Data yang diperoleh dari

pembacaan nilai Rotary Encoder yang berfungsi sebagai sensor feedback, yang telah

dilakukan pengujian berulang kali dengan cara mengganti modul Rotary Encoder dan juga

menggunakan program yang berbeda ternyata niai yang diperoleh tidak dapat bernilai linear.

5.2. Saran

Untuk pengembangan alat ini, penggunaan rotary encoder sebagai sensor feedback

dapat diganti menggunakan sensor yang lain untuk mendapatkan nilai feedback yang lebih

linear dan presisi.


52

DAFTAR PUSTAKA

[1] Iwan Setiawan – 2008, UNDIP, Kontrol PID untuk Proses Industri

eprints.undip.ac.id/227/1/PID.pdf

Diakses pada tanggal 8 Maret 2017

[2] Anonim, Uno Arduino

http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/dcmotorpaperandqa.p

df


[3] Anonim, MOTOR DC

http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/dcmotorpaperandqa.p

df


[4] Anonim, POTENSIOMETER

http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/06/pengertian-fungsi-

potensiometer.html (ojo blogspot)

Diakses pada tanggal 11 April 2017

[5] Anonim, PID

https://id.wikipedia.org/wiki/PID


[6] Anonim, Simulasi Arduino menggunakan Proteus VSM

https://pintarembeddedsystem.wordpress.com/2010/09/27/ simulasi-arduino-

menggunakan-proteus-vsm/#more-56


http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/dcmotorpaperandqa.pdf




ttp://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/06/pengertian-fungsi-p

ttp://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/06/pengertian-fungsi-p

https://id.wikipedia.org/wiki/PID

53

Diakses pada tanggal 16 Juli 2018

[7] Anonim, Cara mengetahui kaki potensiometer (slide potentiometer) dan

potensiometer putar (Rotary Potentiometer)


54

Vivasupri.blogspot.com/2017/12/cara-mengetahui-kaki-potensiometer.html

Diakses pada tanggal 16 Juli 2018

[8] Anonim, Landasan Teori PID

Thesis.binus.ac.id



2


pengaturan sudut putar motor dc ...repository.usd.ac.id/35400/2/135114061_full.pdfi tugas akhir...

Documents