1 NOVEMBER 2010 Tugas 01: Riset Laboratorium 1 M. Nur Qomaruddin, Fajar Shodiq Edi Kurniawan STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM B105 JURUSAN TEKNIK ELEKTR0 – SISTEM PENGATURAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
Aug 07, 2015
1 NOVEMBER 2010
Tugas 01: Riset Laboratorium 1
M. Nur Qomaruddin, Fajar Shodiq Edi Kurniawan
STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM B105 JURUSAN TEKNIK ELEKTR0 – SISTEM PENGATURAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 2
Daftar Isi
STUDI 1 INSTRUMEN PENGATURAN TEKANAN DAN KECEPATAN ALIR ........................................................ 4
1.1. PENGANTAR ......................................................................................................................................... 4
1.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................... 4
1.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................... 6
1.4. SISTEM PENGATURAN ............................................................................................................................. 6
1.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................... 7
STUDI 2 INSTRUMEN PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC ..................................................................... 8
2.1. PENGANTAR ......................................................................................................................................... 8
2.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................... 8
2.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................... 9
2.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 10
2.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 11
STUDI 3 INSTRUMEN PENGATURAN PROSES MANUFAKTUR .................................................................... 11
3.1. PENGANTAR ....................................................................................................................................... 12
3.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................. 12
3.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................. 13
3.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 13
3.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 14
STUDI 4 INSTRUMEN PENGATURAN PENDULUM TERBALIK ...................................................................... 14
4.1. PENGANTAR ....................................................................................................................................... 14
4.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................. 15
4.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................. 15
4.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 16
4.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 17
STUDI 5 INSTRUMEN PENGATURAN LEVEL ............................................................................................... 18
5.1. PENGANTAR ....................................................................................................................................... 18
5.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................. 18
5.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................. 19
5.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 20
5.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 20
STUDI 6 INSTRUMEN PENGATURAN TEMPERATUR .................................................................................. 21
6.1. PENGANTAR ....................................................................................................................................... 21
6.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................. 21
6.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................. 23
6.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 23
6.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 24
STUDI 7 MESIN MOBIL MITSUBISHI .......................................................................................................... 24
7.1. PENGANTAR ....................................................................................................................................... 24
7.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................. 25
7.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................. 26
7.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 26
7.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 27
STUDI 8 AIR VEHICLE ................................................................................................................................ 28
8.1. PENGANTAR ....................................................................................................................................... 28
8.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................. 28
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 3
8.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................. 29
8.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 30
8.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 31
STUDI 9 BOE-BOT..................................................................................................................................... 32
9.1. PENGANTAR ....................................................................................................................................... 32
9.2. KOMPONEN SISTEM ............................................................................................................................. 32
9.3. PERMASALAHAN .................................................................................................................................. 33
9.4. SISTEM PENGATURAN ........................................................................................................................... 33
9.5. RISET YANG SUDAH DIKERJAKAN ............................................................................................................. 33
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 4
STUDI 1 INSTRUMEN PENGATURAN TEKANAN DAN KECEPATAN
ALIR
Gambar 1 Instrumen FeedBack: Pressure Process Rig 38 - 714
1.1. Pengantar
Instrumen yang ditunjukkan pada Gambar 1 adalah Pressure Process Rig 38 - 714 dari
Feedback. Instrumen ini merupakan peralatan laboratorium yang berguna sebagai alat
peraga dan simulasi untuk penelitian yang terkait dengan pengaturan tekanan (pressure) dan
kecepatan alir (flow) udara.
1.2. Komponen Sistem
Instrumen ini tersusun dari beberapa komponen berikut.
1.2.1 Kompresor
Kompresor merupakan pumpa bertekanan yang berfungsi sebagai penyuplai udara ke semua
saluran pipa. Tekanan udara yang dikeluarkan kompresor tidak boleh melebihi 40 psi agar
tidak merusak komponen yang lain khususnya sensor tekanan.
1.2.2 I/P Converter
Alat yang berguna untuk mengubah arus listrik menjadi tekanan. Alat ini menerima masukan
berupa arus listrik dan udara bertekanan kemudian memberikan keluaran berupa udara
bertekanan yang merepresentasikan besar arus listrik yang masuk. Besar arus listrik yang
masuk adalah 4 – 20 mA dan besar tekanan udara yang dikeluarkan adalah 3 – 15 psi. Kedua
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 5
besaran ini terhubung secara linier. Keluaran I/P Converte ini digunakan sebagai sinyal
masukan bagi Control Valve.
1.2.3 Control Valve
Valve atau katup yang besar bukaannya dapat diatur. Control valve menerima masukan
udara bertekanan 3 – 15 psi yang berasal dari I/P Converter. Besar tekanan yang masuk
mempengaruhi besar bukaan valve.
1.2.4 Pressure Sensor
Sensor untuk mengukur tekanan udara di saluran pipa atau di air receiver.
1.2.5 Differential Pressure Sensor
Dua sensor tekanan yang dipasang berdampingan pada jarak tertentu (relatif dekat) dalam
satu saluran yang diberi sekat dengan orifice plate. Perbedaan tekanan yang terukur adalah
informasi untuk mengetahui aliran udara.
1.2.6 Air Receiver
Air receiver adalah penampung udara yang dialirkan dan dapat juga digunakan sebagai
tempat yang diukur tekanannya.
1.2.7 Manual Valve
Manual valve adalah katup-katup manual yang terpasang di saluran udara untuk mengatur
arah aliran udara. Manual valve ini juga dapat difungsikan untuk keperluan pembebebanan
dengan mengatur bukaan valve secara manual.
1.2.8 PC, ADC-DAC, dan PCI Card
Perangkat tambahan yang terintegrasi dengan instrumen untuk menjalankan pengaturan
secara digital. PC yang digunakan mendukung software LabVIEW yaitu software untuk
membuat pengatur digital yang mampu menentukan set poin, memperbaiki respon, hingga
memonitor dinamika variabel yang diatur. Pengaturan secara digital mengijinkan
perancangan algoritma pengaturan yang beragam sesuai dengan tujuan penelitian. ADC-DAC
dan PCI Card adalah komponen untuk menyesuaikan sinyal analog yang terlibat dalam
proses dengan sinyal digital yang diolah di PC.
1.2.9 Modul Pengaturan Analog
Perangkat atau modul pengaturan analog ini adalah modul pengaturan standar yang sudah
disediakan oleh Feedback. Modul ini juga disertai software untuk memonitor proses yang
terjadi melalui PC. Jenis kontroler yang tersedia di modul ini antara lain kontroler
Proportional, Integral, dan Differential. Pengaturan secara analog hanya mampu
menjalankan algoritma pengaturan yang sudah terpasang di modul dan tidak memungkinkan
perancangan algoritma pengaturan lain.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 6
1.2.10 Gauge
Gauge berguna sebagai indikator tekanan udara yang melewati saluran pipa. Beberapa
saluran pipa memiliki batas tekanan maksimum yang diijinkan agar instrumen tidak rusak,
gauge inilah yang sangat membantu untuk memastikan hal tersebut.
1.2.11 Regulator
Pengatur manual bukaan saluran udara untuk membatasi tekanan udara yang melewati
saluran tertentu.
1.3. Permasalahan
Permasalahan yang banyak diteliti dengan menggunakan instrumen ini adalah bagaimana
variabel kontrol dapat mencapai nilai yang ditentukan secepat mungkin? atau bagaimana
variabel kontrol dapat mencapai nilai yang ditentukan dengan error steady-state yang sekecil
mungkin? atau gabungan dari keduanya.
1.4. Sistem Pengaturan
1.4.1 Variabel Kontrol
Variabel kontrol dari instrumen ini adalah tekanan dan kecepatan alir.
1.4.2 Sistem Pengaturan Terbuka
Mode pengaturan terbuka digunakan untuk keperluan identifikasi sistem, yaitu upaya untuk
mendapatkan model matematika yang merepresentasikan dinamika sistem. Dalam mode
pengaturan terbuka, sebuah nilai set poin ditentukan kemudian respon transien dari variabel
kontrol direkam. Analisis terhadap respon transien dari variabel kontrol menghasilkan suatu
model matematik yang merepresentasikan dinamika sistem. Beberapa sinyal untuk
keperluan identifikasi antara lain sinyal step, sinyal impuls, dan PRBS (Pseudo Random Binary
Sequence).
Gambar 2 Diagram Sistem Pengaturan Terbuka
1.4.3 Sistem Pengaturan Tertutup
Mode pengaturan tertutup digunakan untuk keperluan pengaturan respon plant. Gambar 3
menunjukkan diagram sistem pengaturan tertutup. Set poin adalah nilai yang dikehendaki
terhadap variabel kontrol. Setiap saat nilai set poin dibandingkan dengan nilai sesungguhnya
dari variabel kontrol yang didapatkan dari pengukuran dengan sensor. Perbedaan nilai
keduanya adalah nilai error yang kemudian diolah oleh kontroler. Hasil keluaran dari
Sinyal Uji Plant Sinyal
Keluaran
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 7
kontroler (berupa sinyal listrik) disesuaikan dengan menggunakan sinyal kondisioning. Besar
arus listrik yang digunakan menurut spesifikasi instrumen ini adalah 4 – 20 mA. Arus listrik ini
kemudian digunakan untuk mengubah variabel kontrol melalui aktuator. Aktuator
merupakan komponen yang perlu diubah untuk mengubah besar variabel kontrol. Aktuator
dari instrumen ini adalah Control Valve. Plant adalah variabel yang dikontrol di sini yaitu
tekanan atau kecepatan alir.
Gambar 3 Sistem Pengaturan Tertutup
Instrumen ini tersusun dari beberapa komponen utama yaitu: kompresor, gauge, I/P
converter, control valve, pressure sensor, differential pressure sensor, air receiver, dan
manual valve. I/P converter berguna untuk mengubah arus listrik menjadi tekanan. Alat ini
menerima dua masukan yaitu arus listrik dan tekanan dan memiliki satu keluaran yaitu
tekanan. Jangkauan arus listrik yang digunakan adalah 4-20 mA dan jangkauan tekanan yang
dihasilkan adalah 3-15 psi. Arus listrik diperoleh dari kontroler digital (melalui PCI Card dan
ADC-DAC) sebagai aksi kontrol. Tekanan yang dihasilkan oleh I/P converter digunakan
sebagai masukan control valve. Control valve ini menerima masukan berupa tekanan udara
untuk membuka dan menutup katup saluran udara secara linier.
Apabila variabel yang ingin diukur adalah kecepatan alir (flow), maka sensor yang digunakan
adalah sensor differential pressure.
Tekanan udara yang disalurkan oleh kompresor bernilai konstan, begitu juga yang dialirkan
menuju I/P converter. Untuk mengubah nilai tekanan di air receiver atau flow udara di
saluran, yang diubah adalah bukaan control valve yang mengijinkan aliran udara menuju air
receiver.
1.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
Desain dan Implementasi Kontroler Cascade Robust pada Sistem Pressure Process Trainer
FeedBack 38-714
Implementasi Kontroler Neuro Fuzzy untuk Pengaturan Tekanan Pneumatic pada Pressure
Process Rig Work FeedBack 38-714
Set
Poin Kontroler Sinyal
Kondisioning Aktuator Plant
Sensor Sinyal
Kondisioning
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 8
Perancangan Pengendalian Fuzzy Adaptif dengan Menggunakan Neural Network pada
Sistem Pressure Control Trainer FeedBack 38-714
Sistem Pengaturan Berjaringan: Perancangan dan Realisasi Kontroler PID Adaptif pada
Pressure Process Rig 38-714
Thesis
Perancangan Kontroler Cascade Optimal Menggunakan Radial Basis Function Neuro Fuzzy
untuk Pengendalian Pressure Process Rig 38-714
STUDI 2 INSTRUMEN PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC
Gambar 4 Instrumen Pengaturan Kecepatan Motor
2.1. Pengantar
Instrumen yang ditunjukkan di Gambar 4 digunakan untuk keperluan penelitian pengaturan
kecepatan motor DC. Instrumen ini juga produk dari Feedback. Instrumen ini tersusun secara
modular sehingga memungkinkan pembuatan kontroler baru baik analog maupun digital.
2.2. Komponen Sistem
Instrumen ini tersusun dari beberapa komponen berikut.
2.2.1 Power Supply
Penyuplai daya listrik untuk semua komponen yang lain termasuk motor DC.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 9
2.2.2 Resistor Variable
Resistor variabel digunakan sebagai set poin, untuk mengatur kecepatan/posisi motor dc
melalui pengaturan tegangan masuk (tegangan referensi).
2.2.3 Differential Amplifier
Differential amplifier sebenarnya digunakan sebagai summing point, yaitu alat untuk
membandingkan nilai tegangan masukan dan tegangan hasil pengukuran motor dc (yang
mewakili kecepatan motor). Keluaran dari alat ini adalah sinyal error atau kesalahan yang
merepresentasikan perbedaan antara keinginan dan realita. Sinyal error ini kemudian
dikirimkan menuju servo amplifier.
2.2.4 Pre-Amplifier
Rangkaian preamplifier sebenarnya juga berguna sebagai differential amplifier tetapi
rangkaian ini memiliki dua jalur keluaran. Satu jalur keluaran akan aktif jika sinyal eror yang
terukur memiliki polaritas negatif dan satu jalur yang lain akan aktif jika sinyal terukur
memiliki polaritas positif. Kedua jalur keluaran tidak akan aktif dalam waktu yang
bersamaan.
2.2.5 Servo Amplifier
Servo amplifier ini berguna untuk menyesuaikan level sinyal error dengan sinyal penggerak
motor secara linear. Keluaran servo amplifier adalah sinyal (dalam bentuk tegangan listrik)
untuk menggerakkan motor.
Untuk pengaturan kecepatan motor DC dua arah, servo amplifier terhubung dengan kedua
jalur keluaran preamplifier. Apabila salah satu jalur tersebut aktif maka servo amplifier akan
memberikan daya kepada motor untuk bergerak ke arah yang bersesuaian begitu juga
dengan jalur yang satunya (ke arah berlawanan). Besar atau tidak sinyal penggerak
ditentukan oleh level sinyal error yang terukur.
2.2.6 Motor DC
Motor yang menerima catu daya DC.
2.2.7 Tachometer
Putaran motor diukur dengan menggunakan tachometer dan dapat dinyatakan baik dalam
bentuk tegangan atau rpm. Hasil pengukuran techometer inilah yang diumpanbalikkan ke
differential amplifier untuk mencari nilai error.
2.3. Permasalahan
Permasalahan yang banyak diteliti dengan menggunakan instrumen ini adalah bagaimana
variabel kontrol dapat mencapai nilai yang ditentukan secepat mungkin? atau bagaimana
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 10
variabel kontrol dapat mencapai nilai yang ditentukan dengan error steady-state yang sekecil
mungkin? atau gabungan dari keduanya.
2.4. Sistem Pengaturan
Gambar 5 Diagram Sistem Pengaturan Kecepatan Motor DC
Diagram pada Gambar 5 adalah sebuah sistem pengaturan tertutup yang variabel kontrolnya
adalah kecepatan motor. Set poin adalah komponen yang berguna untuk memberikan nilai
kecepatan yang diinginkan. Nilai kecepatan direpresentasikan sebagai sinyal tegangan listrik,
sehingga untuk pengubahan kecepatan motor dilakukan dengan mengubah nilai tegangan
listrik melalui pengubahan nilai resistor variable. Summing Point merupakan komponen
untuk menghitung perbedaan antara nilai set poin dengan nilai aktual kecepatan motor.
Keluaran dari summing point adalah sinyal error (dalam satuan tegangan listrik). Komponen
fisik dari summing point adalah differential amplifier atau pre-amplifier, bergantung pada
tujuan pengaturan yang diteliti. Sinyal kondisioning bertugas untuk menyesuaikan level
sinyal error dengan sinyal penggerak motor. Kedua sinyal ini memiliki jangkauan nilai yang
berbeda. Sinyal kondisioning menghubungkan kedua nilai ini secara linear. Aktuator
merupakan komponen yang dikendalikan untuk memperoleh nilai variabel kontrol yang
dikehendaki. Aktuator untuk instrumen ini adalah motor DC. Plant tidak lain adalah variabel
kontrol dalam sistem yaitu kecepatan motor. Kecepatan putaran motor dipantau setiap saat
oleh Sensor untuk memastikan apakah nilai kecepatan aktual sudah mencapai nilai yang
diinginkan. Sensor inilah yang mengukur kecepatan putaran motor dan merepresentasikan
hasil pengukuran sebagai sinyal tegangan listrik. Komponen sensor yang dipakai di instrumen
ini adalah Tachometer.
2.4.1 Sistem Pengaturan Kecepatan Satu Arah
Mode pengaturan kecepatan satu arah bertujuan untuk mengatur kecepatan motor dalam
satu arah saja. Diagram sistem pengaturan juga merujuk ke Gambar 5 dan menggunakan
rangkaian differential amplifier sebagai summing point. Nilai kecepatan yang dikehendaki
ditentukan melalui komponen set poin dengan memberikan level tegangan listrik yang
menrepresentasikan nilai kecepatan tertentu. Polaritas sinyal tegangan yang digunakan
sebagai set poin hanya satu macam, positif atau negatif.
Set
poin Summing
Point Aktuator Plant
Sensor
Sinyal
Kondisioning
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 11
2.4.2 Sistem Pengaturan Kecepatan Dua Arah
Dalam mode pengaturan kecepatan dua arah komponen summing point yang digunakan
bukan differential amplifier tetapi pre-amplifier. Pengaturan ini mengubah rentang nilai set
poin (dari satu polaritas menjadi dua polaritas). Dengan sinyal tegangan sebagai set poin
yang memiliki dua polaritas, memungkinkan motor DC bergerak dua arah, salah satu contoh
ke kanan untuk polaritas positif dan ke kiri untuk polaritas negatif.
2.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
Perancangan Pengaturan Motor DC Jarak Jauh Dengan Metode Adaptif
Pengaturan Kecepatan Adaptif Motor DC Penguatan Terpisah dengan Menggunakan SWA-
Aturr Fuzzy-Logc
Sistem Pengaturan Berjaringan: Perancangan dan Realisasi Client untuk Pengaturan Motor
DC
Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Kontrol Jaringan Syaraf Tiruan
Thesis
Aplikasi Kontroler Adaptif Neuro Fuzzy pada Pengaturan Kecepatan Motor DC
Penggunaan LabVIEW untuk Sistem Pengaturan Kecepatan Motor Jarak Jauh dengan Metode
Adaptif
STUDI 3 INSTRUMEN PENGATURAN PROSES MANUFAKTUR
Gambar 6 PLC OMRON dan Instrumen FeedBack: PLC Workcell 34 - 120
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 12
3.1. Pengantar
Instrumen yang ditampilkan di Gambar 6 adalah sebuah alat peraga atau simulasi dari
pengaturan proses manufaktur di industri. Gambar sebelah kiri adalah Programmable Logic
Controller (PLC) dan gambar sebelah kanan adalah PLC Workcell 38 – 120 dari FeedBack
atau lebih dikenal dengan konveyor merah. Proses manufaktur yang dijalankan adalah
proses penyusunan produk dengan bahan baku besi dan plastik secara otomatis.
3.2. Komponen Sistem
Komponen utama di instrumen ini adalah sebagai berikut.
3.2.1 Motor & Konveyor
Konveyor adalah lintasan gerak untuk menjalankan bahan baku dalam proses manufaktur.
Konveyor digerakkan oleh motor berdasarkan instruksi dari PLC.
3.2.2 Sensor Optik
Sensor optik merupakan sensor yang memanfaatkan pantulan gelombang yang dipancarkan
oleh dirinya sendiri. Sensor optik terletak melintang di samping konveyor untuk mendeteksi
bahan/produk yang melintas. Sensor optik memancarkan gelombang elektromagnetik setiap
saat. Ketika sebuah bahan/produk melintas di depannya maka sebagian besar gelombang
tersebut akan dipantulkan kembali menuju sensor optik. Gelombang pantulan ini
menginformasikan bahwa sebuah bahan/produk telah melintas di depannya.
3.2.3 Sensor Induksi
Sensor induksi adalah komponen yang bertugas untuk mendeteksi jenis bahan baku. Dengan
menggunakan prinsip induksi, sensor ini mampu membedakan jenis bahan baku yang
melintas, apakah bahan tersebut terbuat dari besi atau plastik?
3.2.4 Electric Plunger
Plunger merupakan komponen elektromekanik yang digunakan untuk mendorong atau
menarik bahan/produk. Plunger menerima sinyal listrik dari PLC dan mengubahnya menjadi
gerak dorong atau tarik.
3.2.5 Sensor Ketebalan
Komponen ini digunakan untuk mengukur ketebalan bahan baku untuk proses manufaktur.
Apabila ada bahan yang ketebalannya tidak memenuhi syarat yang telah didefinisikan maka
bahan tersebut tidak akan diproses lebih lanjut menjadi produk.
3.2.6 PLC
Programmable Logic Controller atau PLC merupakan komponen yang bertugas untuk
mengatur dan mengendalikan proses manufaktur. PLC menerima masukan dari semua
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 13
sensor kemudian mengolahnya (berdasarkan algoritma tertentu) menjadi aksi kontrol untuk
komponen-komponen aktuator seperti motor-konveyor dan electric plunger. Semua
komponen dari proses manufaktur harus dihubungkan dengan PLC sehingga proses
manufaktur dapat berjalan secara otomatis. Beberapa merk PLC yang dapat digunakan untuk
konveyor merah ini adalah OMRON, SIEMENS, MITSUBISHI, dan ALLAN BRADLEY. PLC
bekerja untuk mengendalikan proses dengan dua kondisi yaitu ON dan OFF. Namun,
beberapa merk PLC menyediakan modul khusus untuk mengendalikan proses secara analog,
tidak hanya ON atau OFF.
3.3. Permasalahan
Permasalahan yang dapat dipelajari dengan instrumen ini adalah perancangan algoritma
yang tepat untuk mengendalikan proses manufaktur seefisien mungkin dengan
mengantisipasi berbagai gangguan yang mungkin terjadi seperti disfungsi komponen,
gangguan pembacaan sensor, dan sebagainya. Hal lain yang juga perlu dipertimbangkan
adalah masalah timing dan counting yaitu pengaturan waktu dan penghitungan. Semua hal
tersebut dapat diatur dengan PLC.
3.4. Sistem Pengaturan
Gambar 7 Diagram sistem pengaturan
Proses manufaktur konveyor merah menjalankan sebuah proses manufaktur dari produk
silinder yang terbuat dari gabungan cincin besi dan cincin plastik yang tersusun vertikal.
Sebagai misal, tujuan manufaktur adalah menghasilkan produk dengan cincin besi berada di
bawah dan cincin plastik di atasnya. Proses manufaktur di awali dengan suplai bahan yaitu
cincin besi dan plastik yang datang secara acak di atas konveyor. Untuk membuat produk
dengan spesifikasi yang diinginkan, perlu dibedakan antara cincin plastik dan cincin besi
melalui sensor optik. Setelah dideteksi dengan sensor, aksi yang dilakukan adalah memilah
cincin besi dengan menggunakan electric plunger (pendorong). Kurang lebih ada 10 macam
input dan 10 macam output di plant konveyor merah.
Proses-proses yang terjadi selama proses manufaktur dapat dikendalikan dengan beberapa
cara untuk mencapai/menghasilkan produk yang sama. Algoritma pengaturan melalui PLC
dapat di representasikan dengan menggunakan diagram ladder yaitu diagram yang
menggambarkan hubungan antara input dan output. Algoritma tersebut akan dijalankan
Kontroler Aktuator
Sensor
Plant
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 14
oleh PLC untuk mengendalikan proses manufaktur melalui pengaturan komponen-
komponen proses.
Gambar 7 menampilkan diagram sistem pengaturan proses manufaktur konveyor merah.
Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa sistem pengaturan ini tersusun dari empat bagian
yaitu proses, sensor, kontroler, dan aktuator. Keempat bagian tersebut terhubung satu
sama lain. Proses yang dimaksud adalah proses manufaktur produk konveyor merah.
Kontroler (PLC) menerima masukan dari sensor kemudian menjalankan aksi kontrol dengan
mengaktifkan/menon-aktifkan aktuator (motor dan plunger).
3.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
Perancangan Konsep Fault Tolerance pada Sistem Kontrol Terdestribusi Berbasis PLC
Thesis
[belum ada riset untuk Thesis]
STUDI 4 INSTRUMEN PENGATURAN PENDULUM TERBALIK
Gambar 8 Instrumen FeedBack: Digital Pendulum
4.1. Pengantar
Instrumen Pendulum Terbalik merupakan salah satu plant yang memiliki tingkat dinamika
yang sangat tinggi. Instrumen ini sering digunakan untuk menguji algoritma pengaturan.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 15
Tujuan umum pengaturan plant pendulum terbalik adalah untuk menjaga batang pendulum
tegak vertikal di atas kereta.
4.2. Komponen Sistem
Instrumen pendulum terbalik ini tersusun atas beberapa komponen berikut ini.
4.2.1 Pendulum
Sepasang besi sejajar yang bisa berputar 360 derajat dan terpasang di pusat kereta
pendulum. Apabila kereta pendulum bergerak, pendulum akan menyimpang hingga tegak
vertikal di atas kereta.
4.2.2 Kereta Pendulum
Kereta pendulum dapat bergerak ke kanan dan ke kiri menurut gerakan motor servo yang
menariknya. Gerakan kereta ini dikendalikan sedemikian rupa sehingga pendulum
mengalami penyimpangan dari posisi semula hingga mampu tegak vertikal.
4.2.3 Motor Servo
Motor yang menggerakkan kereta. Motor ini menerima sinyal masukan dari digital
controller.
4.2.4 Industrial Computer
Perangkat untuk merancang algoritma pengaturan digital untuk pendulum terbalik.
4.2.5 Modul Kontroler Digital
Modul pengatur yang terhubung langsung dengan plant pendulum terbalik untuk keperluan
pengaturan. Algoritma pengaturan didapatkan dari Industrial Computer. Modul ini hanya
sebagai pengeksekusi algoritma tersebut.
4.2.6 Sensor Posisi Sudut Pendulum
Sensor yang terhubung dengan besi pendulum dan terpasang di dalam kereta pendulum.
Sensor ini mengukur simpangan sudut pendulum terhadap garis normal.
4.3. Permasalahan
Ada tiga permasalahan utama dalam plant pendulum. Permasalahan pertama adalah swing-
up yaitu bagaimana mengendalikan pendulum dari posisi awal (diam vertikal di bawah)
menuju tegak vertikal ke atas dengan sudut simpangan minimum 70 derajat. Permasalahan
kedua adalah regulator yaitu pengaturan pendulum untuk tetap tegak vertikal di satu
tempat dengan gerakan kereta sesedikit mungkin. Dan permasalahan yang ketiga adalah
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 16
tracking yaitu bagaimana pendulum terbalik dapat tetap tegak vertikal dengan posisi kereta
yang dapat diubah-ubah berdasarkan lintasan yang didefinisikan sebelumnya.
4.4. Sistem Pengaturan
4.4.1 Variabel Kontrol
Variabel kontrol dalam pengaturan pendulum terbalik ada empat macam. Keempat variabel
tersebut, yang lebih dikenal dengan state variable, adalah posisi kereta, posisi sudut
pendulum, kecepatan kereta, kecepatan sudut pendulum. Dua variabel pertama didapat
dari pengukuran dengan menggunakan sensor, sedangkan dua variabel yang terakhir adalah
variabel turunan terhadap waktu.
4.4.2 Diagram Sistem Pengaturan
Gambar 9 Sistem pengaturan pendulum terbalik
Sistem pengaturan untuk pendulum terbalik dapat dinyatakan dalam diagram di Gambar 9,
sebuah sistem pengaturan tertutup dengan empat variabel kontrol. Sebagaimana sistem
pengaturan tertutup pada umumnya, sistem pendulum terbalik juga tersusun dari kontroler,
aktuator, dan sensor. Set poin adalah nilai variabel kontrol yang dikehendaki. Jika ada empat
variabel kontrol maka nilai set poin harus ditentukan untuk keempat variabel tersebut.
Berdasarkan penjelasan di bagian 4.3, bahwa ada tiga macam permasalahan di pendulum
terbalik yaitu swing-up, regulator, dan tracking. Permasalahan regulator dan tracking
dibedakan dalam nilai set poin. Untuk regulator, nilai set poin untuk variabel posisi kereta
selalu bernilai nol, artinya posisi kereta pendulum harus tetap berada pada posisi setimbang
(tengah) ketika mempertahankan kestabilan pendulum. Sedangkan untuk tracking, nilai set
poin untuk variabel posisi kereta tidak tetap, berubah sesuai keinginan, artinya posisi kereta
pendulum harus mampu mengikuti track/lintasan yang dikehendaki dengan tetap
mempertahankan kestabilan pendulum. Kontroler yang digunakan dalam pengaturan
pendulum adalah modul kontroler digital. Algoritma pengaturan dapat dirancang dengan
menggunakan software MATLAB kemudian ditransfer ke modul kontroler digital melalui PCI
Card.
Aksi kontrol yang dihasilkan oleh kontroler dilewatkan menuju Sinyal kondisioning, yaitu
komponen pengubah sinyal. Komponen ini dibutuhkan karena sinyal kontrol yang dihasilkan
oleh kontroler adalah sinyal digital sedangkan sinyal yang diperlukan oleh aktuator adalah
Set
Poin
Sinyal
kondisioning Aktuator Kontroler
Sensor
Plant
Sinyal
kondisioning
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 17
sinyal analog dengan level yang berbeda pula. Begitu juga dengan sinyal analog hasil
pembacaan sensor. Agar dapat diolah kontroler sinyal hasil pembacaan sensor perlu diubah
menjadi sinyal digital.
Aktuator dalam pendulum terbalik hanya ada satu, yaitu motor servo. Gerak pendulum
dipengaruhi oleh gerak kereta dan gerak kereta disebabkan oleh putaran motor servo. Untuk
mencapai kestabilan pendulum baik dalam permasalahan regulator atau tracking peran
motor servo sangat dominan sehingga pendulum dapat mencapai nilai variabel kontrol yang
dikehendaki.
Sensor yang terlibat dalam pengaturan pendulum terbalik ada dua macam yaitu sensor
posisi kereta dan sensor posisi sudut pendulum. Sensor posisi kereta sebenarnya
direpresentasikan oleh motor servo. Posisi putaran sudut motor menginformasikan posisi
kereta pendulum.
4.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
Desain Kontrol Fuzzy Berbasis Model Takagi Sugeno dengan Menggunakan Pendekatan
Linear Matrix Inequality untuk Inverted Pendulum
Sistem Kontrol Fuzzy Berbasis Robust H-Infinity pada Inverted Pendulum
Implementasi Kontrol Continuous Tracking Fuzzy pada Inverted Pendulum
Desain dan Uji Stabilitas Kontrol Fuzzy Berbasis Model Takagi Sugeno untuk Inverted
Pendulum
Thesis
Perencanaan dan Implementasi Observer Fuzzy Berbasis Model Fuzzy Takagi Sugeno untuk
Inverted Pendulum
Desain Observer Fuzzy Berbasis Model Takagi Sugeno untuk Inverted Pendulum
Implementasi Observer Kontroler Berbasis Model Takagi Sugeno untuk Inverted Pendulum
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 18
STUDI 5 INSTRUMEN PENGATURAN LEVEL
Gambar 10 Instrumen FeedBack: Level and Flow Process Control 318 - 100
5.1. Pengantar
Instrumen yang ditunjukkan pada Gambar 10 adalah Basic Process Rig 318 - 100 dari
FeedBack. Instrumen ini merupakan peralatan laboratorium yang berguna sebagai alat
peraga dan simulasi untuk penelitian yang terkait dengan pengaturan level dan kecepatan
alir (flow) air.
5.2. Komponen Sistem
Instrumen pengaturan ini tersusun atas beberapa komponen berikut ini.
5.2.1 Sensor Level
Sensor level atau ketinggian permukaan air terbuat dari potensiometer/variable resistor
yang terhubung dengan sumbu putar roda/katrol. Roda akan berputar jika level permukaan
air berubah. Putaran roda akan mengubah nilai resistansi potensiometer dan nilai inilah yang
diolah sebagai informasi tentang level permukaan air setiap saat.
5.2.2 Pompa Air
Pompa air berfungsi untuk mengalirkan air dari bak sumber air ke tangki air. Pompa
digerakkan dengan sumber tegangan DC.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 19
5.2.3 Solenoid Valve
Solenoid valve merupakan salah satu aktuator elektromekanik yang tersusun dari lilitan
silinder (solenoid) dan sebuah plunger di dalam lilitan. Komponen ini menerima sinyal listrik
DC dan mengubahnya menjadi gerak plunger untuk membuka atau menutup saluran air.
5.2.4 Manual Valve
Manual valve adalah katup yang hanya dapat dibuka dan ditutup secara manual oleh
operator. Valve ini terpasang di saluran air untuk mengatur arah aliran air.
5.2.5 Motorised Control Valve
Motorised Control valve adalah katup yang dikendalikan melalui putaran motor servo.
Komponen ini digunakan untuk mengatur debit air yang masuk ke tangki.
5.2.6 Flow Meter
Flow meter berfungsi untuk menunjukkan kecepatan alir dari air yang melalui saluran
tertentu. Jenis flow meter yang digunakan adalah rotarimeter.
5.2.7 Flow Sensor dan Flow Transmitter
Dua komponen ini berguna untuk menginformasikan nilai kecepatan alir pada kontroler.
Flow sensor mengukur kecepatan alir dalam saluran dan merepresentasikan nilai tersebut
dalam besaran listrik kemudian meneruskannya ke flow transmitter. Flow transmitter
mengkondisikan sinyal listrik dari flow sensor dan mentransmisikan ke kontroler.
5.2.8 Modul Pengatur Analog
Perangkat atau modul pengaturan analog ini adalah modul pengaturan standar yang sudah
disediakan oleh FeedBack. Modul ini juga disertai software untuk memonitor proses yang
terjadi melalui PC. Pengaturan secara analog hanya mampu menjalankan algoritma
pengaturan yang sudah terpasang di modul dan tidak memungkinkan perancangan algoritma
pengaturan lain.
5.3. Permasalahan
Dalam instrumen pengaturan level ini terdapat dua masalah. Masalah pertama yaitu
bagaimana sistem mecapai level sesuai set poin yang dikehendaki dengan waktu secepat
mungkin. Masalah kedua yaitu bagaimana cara mendapatkan respon sistem dengan error
steady state sekecil mungkin. Untuk keperluan penelitian kedua masalah ini dapat
digabungkan dengan metode pengaturan tertentu. Kedua permasalahan ini juga berlaku
untuk variabel kontrol kecepatan alir.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 20
5.4. Sistem Pengaturan
5.4.1 Variable Kontrol
Variabel kontrol di instrumen ini adalah ketinggian permukaan air (level) atau kecepatan alir
(flow).
5.4.2 Sistem Pengaturan Tertutup
Gambar 11 Sistem Pengaturan Tertutup Level Permukaan Air
Gambar 11 menunjukkan diagram sistem pengaturan tertutup pada instrumen pengaturan
level. Set poin adalah besarnya nilai variabel level yang dikehendaki. Set poin ditentukan
melalui komponen Modul Pengatur Analog. Modul ini membandingkan nilai set poin dengan
nilai hasil pengukuran level oleh sensor. Perbedaan antara kedua nilai ini disebut sebagai
error. Kontroler menerima sinyal error sebagai input. Error diolah oleh kontroler untuk
menghasilkan sinyal kontrol. Fungsi kontroler ini juga tercakup dalam komponen Modul
Pengatur Analog. Sinyal kondisioning berfungsi untuk menyesuaikan jangkauan sinyal
kontrol untuk sinyal aktuator. Sinyal untuk aktuator ini adalah arus listrik. Komponen sinyal
kondisioning ini juga tercakup dalam modul pengatur analog. Aktuator dalam instrumentasi
pengaturan level yaitu motor servo. Motor servo bekerja sesuai dengan sinyal arus listrik
dari komponen sinyal kondisioning sehingga aliran air yang menuju ke tangki dapat dikontrol
berdasarkan hasil perbandingan set poin dan sinyal pengukuran dari sensor. Setiap kenaikan
atau penurunan level akan merubah nilai dari tahanan. Dengan membandingkan antara set
poin dan keluaran dari sensor akan di dapatkan nilai error.
Plant yang dikendalikan di sistem ini adalah level permukaan air di tangki atau kecepatan alir
air di saluran. Nilai variabel ini dapat diubah melalui peran aktuator. Dinamika plant diukur
setiap saat dengan menggunakan Sensor. Sensor ini mengubah variabel level permukaan air
atau kecepatan alir menjadi besaran listrik. Sebelum digunakan untuk menghasilkan sinyal
kontrol, sinyal keluaran sensor siolah di sinyal kondisioning untuk menyesuaikan level dan
jenis sinyal agar dapat diolah kontroler.
5.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
[belum ada riset untuk Tugas Akhir]
Set
Poin Kontroler Sinyal
Kondisioning Aktuator Plant
Sensor Sinyal
Kondisioning
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 21
Thesis
Perancangan dan Penerapan ANFIS untuk Memprediksi Level Air dan Tekanan Uap Pada
Tangki Boiler
STUDI 6 INSTRUMEN PENGATURAN TEMPERATUR
Gambar 12 Instrumen FeedBack: Temperature Process Control 38 - 600
6.1. Pengantar
Instrumen yang ditunjukkan pada Gambar 12 adalah Temperature Process Control dari
Feedback. Instrumen ini merupakan peralatan laboratorium yang berguna sebagai alat
peraga dan simulasi untuk penelitian yang terkait dengan pengaturan temperatur.
6.2. Komponen Sistem
Instrumen pengaturan temperatur ini tersusun atas beberapa komponen berikut ini.
6.2.1 Kompresor
Kompresor berfugsi untuk memompa air menuju ke instrumen pengaturan temperatur.
6.2.2 Sensor Temperatur
Sensor temperatur berfungsi untuk menginformasikan besarnya temperatur di suatu titik.
Sensor temperatur yang digunakan di instrumen ini adalah thermistor. Thermistor
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 22
menyatakan nilai temperatur dalam besaran listrik. Sinyal listrik inilah yang akan diteruskan
menuju modul pengatur analog.
6.2.3 Heater
Heater adalah komponen yang berfungsi untuk memanaskan air. Daya yang dibutuhkan oleh
heater adalah 3700 watt.
6.2.4 Selenoid Valve
Selenoid valve digunakan untuk membuka dan menutup saluran air. Solenoid adalah
aktuator elektromekanik yang menerima sinyal aksi dari modul pengatur analog.
6.2.5 Pump
Pompa air digunakan untuk mealirkan air dari heat exchanger ke heater.
6.2.6 Motorised Control Valve
Motorised Control valve adalah katup yang dikendalikan melalui putaran motor servo.
Komponen ini digunakan untuk mengatur debit air yang masuk ke tangki.
6.2.7 Radiator/Pendingin
Radiator berfungsi untuk mendinginkan temperatur air sebelum air keluar menuju bak
penampungan air.
6.2.8 Heat Exchanger
Heat exchanger adalah ruang pertukaran panas. Ada dua macam aliran yang melaluinya.
Aliran air panas dari heater dan aliran air normal dari bak. Kedua aliran ini dihimpitkan
sedemikian rupa sehingga terjadi pertukaran panas.
6.2.9 Holder Tank
Holder Tank adalah tempat penampungan untuk air yang dipanaskan oleh heater pada
waktu awal pemakaian instrumen.
6.2.10 Modul Pengatur Analog
Perangkat atau modul pengatur analog ini adalah modul standar yang sudah disediakan oleh
FeedBack. Modul ini juga disertai software untuk memonitor proses yang terjadi melalui PC.
Pengaturan secara analog hanya mampu menjalankan algoritma pengaturan yang sudah
terpasang di modul, yaitu P, PI, dan PID, dan tidak memungkinkan perancangan algoritma
pengaturan yang lain.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 23
6.3. Permasalahan
Ada dua permasalahan utama dalam instrumen ini. Pertama adalah bagaimana
mendapatkan temperatur air sesuai dengan set poin secepat mungkin. Kedua adalah
bagaimana mendapatkan temperatur air dengan error sekecil mungkin terhadap nilai set
poin.
6.4. Sistem Pengaturan
6.4.1 Variable Kontrol
Variable kontrol adalah temperatur air yang keluar dari heat exchanger.
6.4.2 Sistem Pengaturan Tertutup
Gambar 13 Sistem Pengaturan Tertutup Temperatur Air
Gambar 13 menunjukkan diagram sistem pengaturan tertutup pada instrumen pengaturan
temperatur. Set poin adalah besarnya nilai variabel temperatur yang dikehendaki. Set poin
ditentukan melalui komponen modul pengatur analog. Kontroler menerima sinyal error
sebagai input. Error diolah oleh kontroler untuk menghasilkan sinyal kontrol. Sinyal error di
dapatkan dari perbedaan temperatur antara nilai yang dikehendaki dan nilai hasil
pengukuran plant. Sinyal Kondisioning berguna untuk menyesuaikan sinyal kontrol dengan
jangkauan kerja aktuator. Aktuator dalam sistem pengaturan temperatur yaitu motor servo
dan pompa yang berfungsi untuk mengatur pencampuran temperatur panas dan dingin di
lakukan dengan pengaturan aliran air yang ke heat axcharger baik dari inlet (temperatur
dingin) maupun dari output dari element sehingga di dapatkan temperatur sesuai dengan
set poin. Sensor temperatur 5 digunakan untuk melihat temperatur setelah melewati
radiotor dan yang akan keluar dari sistem.
Plant yang diatur adalah temperatur air yang keluar dari heat exchanger. Temperatur air ini
diukur dengan thermistor dan dilaporkan ke kontroler. Thermistor adalah sensor untuk
mengukur temperatur air di saluran tertentu. Ada lima sensor temperatur di instrumen ini.
Sensor temperatur pertama untuk melihat besarnya temperatur awal air sebelum ke heat
exchanger dan menuju ke heater. Sensor temperatur 2 digunakan untuk melihat besarnya
temperatur air hasil percampuran air panas dan dingin setelah melewati heat exchanger.
Set
Poin Kontroler Sinyal
Kondisioning Aktuator Plant
Sensor Sinyal
Kondisioning
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 24
Sensor temperatur 3 digunakan untuk mengetahui besarnya temperatur setelah dari
pemanas. Sensor temperatur 4 digunakan untuk megetahui besarnya temperatur hasil
pencampuran dari heat exchanger dan yang akan keluar dari heat exchanger.
6.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
[belum ada riset untuk Tugas Akhir]
Thesis
Perancangan Sistem Tracking Pengendalian Temperatur Mesin Solder SMD Menggunakan
Kontroller Adaptif – Prediktif 2 Titik
Adaptive Predictive Control Berbasis ANFIS-PI untuk Pengaturan Temperatur Heat Exchanger
STUDI 7 MESIN MOBIL MITSUBISHI
Gambar 14 Mesin Mitsubishi Injeksi
7.1. Pengantar
Mesin mobil yang digunakan untuk keperluan riset ini menggunakan bahan bakar bensin dan
terdiri dari 4 injektor. Tujuan umum pengaturan pada mesin mobil adalah menghasilkan
kecepatan yang diinginkan dengan bensin yang seminimal mungkin.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 25
7.2. Komponen Sistem
Komponen dari mesin adalah sebagai berikut.
7.2.1 ECU (Engine Control Unit)
ECU adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai kontroler dalam pengaturan mesin.
Sinyal input ECU didapatkan dari 4 komponen yaitu TPS, MAP, TDC, dan CAS. Sinyal input
diolah oleh ECU untuk menentukan aksi kontrol yang tepat dengan menggunakan algoritma
tertentu. Sinyal output dari ECU digunakan untuk 2 komponen yaitu injector dan coil.
7.2.2 Manipol
Tempat untuk mencampurkan udara dengan bahan bakar yang telah dikabutkan. Di dalam
manipol ada beberapa komponen seperti Throttle, TPS, dan MAP.
7.2.3 Throttle dan TPS (Throttle Position Sensor)
Throttle yang terhubung dengan pedal gas berfungsi untuk mengatur udara yang masuk ke
manipol. Sedangkan TPS merupakan sensor untuk mendeteksi posisi pedal pegas. Sinyal
output dari TPS digunakan sebagai sinyal input oleh ECU.
7.2.4 MAP (Measurement Air Pressure)
Sensor untuk mengukur tekanan udara yang berada di dalam manipol. Sinyal output dari
MAP digunakan juga sebagai sinyal input oleh ECU.
7.2.5 Injektor
Komponen yang berfungsi untuk menyemprotkan bahan bakar ke manipol dengan tekanan
tinggi. Lamanya injektor dipengaruhi sinyal ouput dari ECU.
7.2.6 Driver Injektor
Komponen yang berperan untuk mengaktifkan injektor agar melepaskan bahan bakar dalam
jumlah tertentu ke ruang manipol. Komponen ini bekerja berdasarkan perintah atau sinyal
keluaran dari ECU.
7.2.7 Driver Pembakaran
Driver untuk pembakaran adalah komponen yang menghasilkan sinyal listrik bertegangan
tinggi untuk mengaktifkan busi sehingga proses pembakaran terjadi. Komponen ini bekerja
berdasarkan perintah atau sinyal keluaran dari ECU.
7.2.8 Blok Silinder
Tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang telah dicampur dengan udara untuk
menghasilkan energi mekanik.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 26
7.2.9 TDC (Top Dead Centre) & CAS (Crank Angle Sensor)
TDC merupakan sensor yang digunakan untuk menginformasikan kepada ECU bahwa piston
sedang berada di posisi atas di dalam tabung pembakaran. Sedangkan CAS merupakan
sensor yang digunakan ECU untuk mengetahui posisi sudut piston setiap saat.
7.3. Permasalahan
Terdapat empat permasalahan di dalam pengaturan mesin mobil yaitu kecepatan putaran
mesin, ratio perputaran dengan bahan bakar, interval waktu injeksi, dan temperatur kerja
mesin agar menghasilkan kecepatan yang maksimum dengan bahan bakar yang irit.
7.4. Sistem Pengaturan
Gambar 15 Diagram fisik mesin Mitsubishi
Gambar 16 Diagram sistem pengaturan kecepatan putaran mesin
Set
Poin Kontroler Sinyal
Kondisioning Aktuator Plant
Sensor Sinyal
Kondisioning
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 27
Set poin adalah nilai variable control yang dikehendaki. MAP mengirimkan sinyal input ke
ECU berupa informasi tekanan udara di dalam manipol yang kemudian digunakan sebagai
set poin. Kontroler adalah perangkat untuk mengatur semua yang berada di dalam mesin
secara tepat. merupakan Udara masuk ke manipol sebesar bukaan dari throttle, dimana
throttle ini terhubung dengan pedal gas. Posisi dari throttle dideteksi dengan TPS (Throttle
Position Sensor) untuk inputan ke ECU (Engine Control Unit). Udara yang ada di dalam
manipol diukur tekanan udaranya dengan menggunakan MAP (Measurement Air Pressure)
untuk inputan ECU juga. Input dari TPS digunakan oleh ECU untuk mengontrol besarnya
pulsa untuk sinyal yang akan dikirim ke injektor. MAP digunakan untuk timing penyemprotan
bahan bakar untuk dicampurkan dengan udara. Bahan bakar dan udara yang telah
tercampur dimasukkan ke blok silinder. Didalam blok silinder udara dan bahan bakar ditekan
dengan piston kemudian diberi percikan dari busi, Dimana percikan busi diatur oleh ECU
dengan inputan posisi piston dengan menggunakan sensor TDC (Top Dead Center) & CAS
(Crank Angle Sensor). Ledakan di blok silinder menghasilkan kecepatan yang dinyatakan
dengan satuan rpm (radian per minutes).
Dalam instrumen ini, driver injektor dan driver pembakaran berperan sebagai sinyal
kondisioning. Kedua komponen ini menerima sinyal kontrol dari ECU dan menyesuaikannya
kemudian meneruskannya ke komponen aktuator. Aktuator adalah komponen yang
dikendalikan untuk mengubah variabel kontrol. Peran aktuator dijalankan oleh busi dan
injektor. Plant di sistem ini tidak lain adalah kecepatan putaran mesin dalam satuan rpm.
Nilai kecepatan putaran mesin selalu diukur oleh sensor dan dikirim ke ECU. Komponen yang
digunakan untuk mengukur kecepatan putaran mesin adalah CAS.
7.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
[belum ada riset untuk Tugas Akhir]
Thesis
Desain Pengaturan Putaran Idle Mesin Pada Injeksi Bensin Berbasis Index Performasi Suhu – Putaran
Pengendalian Temperatur Kerja Motor Bensin Melalui Pengaturan Kecepatan Flow Air Pendinginan Dengan Fuzzy Logic Controller
Pengendalian Aliran Fluida dan Kipas Pendingin Radiator Motor Bakar Menggunakan Neural Network Controller Terkordinasi
Pengendalian Temperatur Kerja Engine Melalui Pengaturan Kipas Radiator Berbasis Fuzzy Logic Controller
Perancangan Fuzzy Logic Controller Sistem MIMO Untuk Mengendalikan Temperatur Kerja Mesin Pada Motor Bensin Dengan Mengatur Aliran Fluida Dan Udara
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 28
STUDI 8 AIR VEHICLE
Gambar 17 Air Vehicle
8.1. Pengantar
Air Vehicle adalah instrumen yang baru saja dimiliki di Laboratorium SP B 105. Instrumen ini
seperti pesawat terbang baling-baling yang dikendalikan dengan remote control. Air Vehicle
mampu bergerak dalam tiga macam gerak yaitu roll, pitch, dan yaw. Ketiga macam gerak ini
dapat diwujudkan melalui perubahan rudder, aileron, dan elevator.
8.2. Komponen Sistem
Air vehicle tersusun dari beberapa komponen berikut ini.
8.2.1 Rudder
Rudder terletak pada vertical stabilizer. Rudder merupakan bidang kendali pada saat
pesawat melakukan yaw, yaitu gerak pada sumbu vertikal (sumbu memanjang tegak lurus
terhadap Center of gravity dari pesawat). Rudder dikendalikan dari cockpit dengan
menggunakan rudder pedal. Jenis kestabilan yang dilakukan aileron adalah menyetabilkan
pesawat dalam arah direksional. Pergerakan rudder berdefleksi ke kiri atau kanan.
8.2.2 Aileron
Aileron terletak pada wing atau sayap pesawat. Aileron merupakan bidang kendali pada saat
pesawat melakukan roll yaitu gerak rotasi pada sumbu longitudinal (sumbu yang memanjang
dari nose hingga ke tail). Aileron dikendalikan dari cockpit dengan menggunakan stick
control. Jenis kestabilan yang dilakukan aileron adalah menyetabilkan pesawat dalam arah
lateral. Pergerakan aileron berkebalikan antara kiri dan kanan, berdefleksi naik atau turun.
8.2.3 Elevator
Elevator terletak pada horizontal stabilizer. Merupakan bidang kendali pada saat pesawat
melakukan pitch (pitch up or down). Bergerak pada sumbu lateral (sumbu yang memanjang
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 29
sepanjang wing). Elevator dikendalikan dari cockpit dengan menggunakan stick control. Jenis
kestabilan yang dilakukan aileron adalah menyetabilkan pesawat dalam arah longitudinal.
Pergerakan elevator bersamaan antara kiri dan kanan, berdefleksi naik atau turun.
8.2.4 Motor Brushless
Motor Brushless berguna untuk menggerakkan baling-baling pesawat sehingga
menimbulkan daya dorong untuk pesawat. Motor ini menerima daya listrik AC melalui
inverter.
8.2.5 Motor Servo
Motor servo berguna untuk menggerakkan elevator, eleron, dan rudder.
8.2.6 Inverter
Inverter berguna untuk merubah tegangan DC ke AC untuk menggerakkan motor brushless.
8.2.7 Receiver
Receiver berguna untuk menerima sinyal kontrol dari remote control.
8.2.8 Remote Control
Remote control berguna untuk mengontrol gerakan pesawat dengan mengirimkan sinyal
kendali ke receiver.
8.2.9 Baterai
Baterai berguna sebagai catu daya untuk menggerakkan air vehicle.
8.2.10 Gyro
Gyro merupakan komponen tambahan yang berperan sebagai sensor untuk menentukan
simpangan posisi dan arah pesawat dari titik setimbang atau pusat massanya.
8.2.11 Global Positioning System
Global positioning system berguna untuk menentukan posisi, kecepatan, dan ketinggian
pesawat pada setiap saat.
8.3. Permasalahan
8.3.1 Tracking
Tracking adalah pengendalian gerak pesawat secara otomatis (auto-pilot) agar dapat
bergerak melalui lintasan tertentu yang dikehendaki.
8.3.2 Kestabilan Lateral
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 30
Masalah kestabilan lateral adalah pengendalian gerak pesawat secara otomatis (auto-pilot)
agar menjaga posisi setimbang secara lateral, tidak melakukan gerak roll dan yaw.
8.3.3 Kestabilan Longitudinal
Masalah kestabilan longitudinal adalah pengendalian gerak pesawat secara otomatis (auto-
pilot) agar menjaga posisi setimbang secara longitudinal, tidak melakukan gerak pitch.
8.4. Sistem Pengaturan
Gambar 18 Ilustrasi pengaturan gerak roll (kiri), pitch (tengah), dan yaw (kanan)
Gambar 19 Blok diagram sistem pengaturan Air Vehicle
Pesawat kecil yang ada di laboratorium adalah suatu alat peraga. Terdapat beberapa
komponen dalam pesawat sehingga pesawat dapat terbang dan berbelok dengan menjaga
kestabilan dari pesawat. Motor AC brushless berfungsi untuk menggerakkan baling – baling,
dengan bergeraknya baling – baling maka ada daya dorong pada pesawat. Dengan adanya
daya dorong sehingga ada angin yang berhembus melalui sayap, sayap memberi gaya angkat
yang dibutuhkan untuk terbang. gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan
di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Gaya angkat akan ada jika tekanan
dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan
tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah
permukaan sayap. Gerakan elevator adalah ke atas dan ke bawah yang terletak pada ekor
pesawat. Bila elevator bergerak ke atas, kontak elevator dengan udara akan menekan turun
bagian ekor pesawat, secara otomatis, hidung pesawat akan mengarah ke atas. Ini akan
menyebabkan sayap pesawat mengangkat ketinggian badan pesawat karena sudut kontak
sayap pesawat dengan udara bertambah demikian pula sebaliknya.
Set
Poin Kontroler Sinyal
Kondisioning Aktuator Plant
Sensor Sinyal
Kondisioning
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 31
Riset yang dikerjakan pada umumnya bertujuan untuk membuat rangkaian kontroler auto-
pilot. Diagram untuk pengaturan auto-pilot pesawat ditunjukkan di Gambar 19. Set poin
adalah nilai yang diinginkan. Untuk tracking set poin adalah lintasan atau titik-titik yang
harus dilewati oleh pesawat sedangkan untuk kestabilan baik lateral maupun longitudinal set
poin adalah posisi nol atau setimbang. Nilai set poin dibandingkan dengan nilai pengukuran
oleh sensor terhadap kondisi sebenarnya. Selisih kedua nilai ini, nilai error, diteruskan
menuju kontroler. Kontroler adalah sebuah rangkaian berbasis mikrokontroler untuk
menjalankan algoritma kontrol tertentu baik untuk permasalahan tracking atau kestabilan
pesawat. Kontroler menghasilkan sinyal kontrol sebagai respon untuk sinyal error yang
masuk ke kontroler. Selanjutnya sinyal kontrol ini dilewatkan menuju sinyal kondisioning.
Sinyal kondisioning berfungsi untuk mengubah jenis dan jangkauan sinyal kontrol menjadi
sinyal penggerak aktuator. Komponen untuk sinyal kondisioning adalah inverter, yaitu
komponen yang mampu mengubah sinyal listrik DC menjadi AC untuk menggerakkan motor
AC brushless. Aktuator untuk pesawat adalah motor AC brushless dan motor servo. Motor
AC brushless adalah aktuator untuk mengubah kecepatan gerak pesawat. Putaran motor
yang semakin cepat akan menghasilkan kecepatan gerak yang lebih besar. Motor servo
adalah aktuator untuk menggerakkan rudder, ailevon, dan elevator sehingga pesawat dapat
melakukan gerak roll, pitch, dan yaw. Plant adalah variabel yang diatur, yaitu posisi pesawat
untuk masalah tracking, dan simpangan untuk masalah kesetimbangan. Perubahan nilai
plant diukur oleh sensor setiap saat. Sensor yang digunakan adalah GPS, untuk masalah
tracking, dan Gyro, untuk masalah kestabilan. GPS adalah sensor yang menunjukkan posisi,
kecepatan, dan ketinggian pesaawat sedangkan Gyro adalah sensor yang memberikan
informasi tentang simpangan pesawat dari posisi setimbangnya baik secara lateral maupun
longitudinal.
8.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
[belum ada riset untuk Tugas Akhir]
Thesis
[belum ada riset untuk Thesis]
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 32
STUDI 9 BOE-BOT
Gambar 20 BOE-BOT
9.1. Pengantar
BOE-BOT, Board of Education – BOT, adalah robot beroda yang berukuran relatif kecil dan
programmable untuk keperluan penelitian. Robot ini menyediakan beberapa slot kosong
untuk penambahan komponen baru sehingga dapat digunakan untuk berbagai tujuan riset.
9.2. Komponen Sistem
BOE-BOT tersusun dari beberapa komponen berikut.
9.2.1 Board of Education
Board of education (BOE) adalah sebuah rangkaian yang tersusun dari beberapa komponen
elektronik dan berfungsi pengendali utama.
9.2.2 Motor Servo
Motor servo berguna untuk memutar roda.
9.2.3 Web Cam
Web Cam berguna sebagai penangkap citra.
9.2.4 PC atau Laptop
PC atau Laptop terhubung dengan BOE-BOT. Laptop berfungsi untuk mendefinisikan
program yang akan dieksekusi oleh BOE-BOT. Jika program sudah dibuat, maka program
tersebut ditransfer ke BOE. Gambar yang ditangkap oleh web cam dikirimkan ke laptop
kemudian diteruskan menuju BOE.
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 33
9.2.5 Baterai
Catu daya utama untuk BOE-BOT.
9.3. Permasalahan
Auto-Tracking
Permasalahan yang telah diteliti dengan menggunakan BOE-BOT adalah auto-tracking, yaitu
pengendalian robot agar melewati lintasan yang didefinisikan sendiri secara cerdas.
9.4. Sistem Pengaturan
Gambar 21 Sistem pengaturan BOE BOT
Gambar 21 menunjukkan sistem pengaturan untuk keperluan auto-tracking BOE-BOT.
Tujuan auto-tracking ini adalah menjalankan robot secara otomatis untuk mengejar bola dan
menggiringnya menuju gawang lawan. Robot ini menerima informasi koordinat letak bola
melalui web cam. Web cam berperan sebagai sensor dengan mengambil citra digital dari
lingkungan sekitar robot. Citra digital tersebut dikirim ke laptop untuk diolah sehingga
didapatkan koordinat bola dan robot. Informasi posisi ini dikirimkan menuju BOE. Sinyal
informasi tentang posisi ini diolah oleh Digital Kontroler untuk menghasilkan sinyal kontrol.
Digital kontroler ini tidak lain adalah modul BOE yang sudah diprogram melalui laptop
dengan algoritma kontrol tertentu. Sinyal kontrol keluaran digital kontroler adalah sinyal
digital. Sinyal ini perlu diubah menjadi sinyal analog melalui komponen sinyal kondisioning.
Selanjutnya sinyal analog ini digunakan untuk menggerakkan aktuator, yaitu motor servo.
Motor servo yang digunakan berjumlah dua motor, kanan dan kiri. Arah dan kecepatan
gerak robot ditentukan sepenuhnya oleh dinamikan putaran kedua motor servo. Gerakan
robot dipantau melalui citra web cam setiap saat hingga tujuan auto-tracking terpenuhi.
9.5. Riset yang Sudah Dikerjakan
Tugas Akhir
Perancangan sistem visual servo control pada intelligent mobile robot dengan menggunakan
struktur image based visual servoing (IBVS)
Digital
Kontroler Sinyal
Kondisioning Aktuator Plant
Sensor
1 NOVEMBER 2010 [STUDI INSTRUMEN LABORATORIUM SP B105]
Tugas: Riset Laboratorium 1 34
Penerapan behavior based robotic pada sistem navigasi dan kontrol robot soccer
Deteksi objek menggunakan kamera dengan pendekatan neural network pada robot soccer
Thesis
[belum ada riset untuk thesis]