lab-elektro.umm.ac.idlab-elektro.umm.ac.id/files/file/data/Sistem Kontrol... · Web viewGambar 1.9 Sinyal keluaran PWM dengan tegangan referensi +3V Gambar 1.10 Sinyal keluaran PWM

PERCOBAAN 1

KONSEP GENERATOR PWM dan PEMBANGKITANNYA

1.1 Tujuan

Memahami konsep generator PWM dan pembangkitannya pada pengendalian motor

servo

1.2 Peralatan Yang Diperlukan

Modul Servo Trainer PT93221

Osciloscope

AVO meter

1.3 Pendahuluan

Suatu servo dapat diatur kecepatannya melalui berbagai cara,salah satunya adalah

dengan menggunakan generator PWM. Generator PWM adalah suatu generator pulsa kotak

yang lebar pulsanya (duty cycle) dapat diatur dan besarnya duty cycle tersebut berbanding

lurus dengan tegangan masukan yang diberikan. Gambar 1.1 memperlihatkan bentuk

gelombang pulsa seperti berikut.

Gambar 1.1 Duty Cycle

1.4 Langkah Kerja

1. Susunlah modul – modul seperti Gambar 1.2

Gambar 1.2 Rangkaian Konsep Generator PWM dan Pembangkitannya

2. Aturlah potensiometer pada posisi kira – kira di tengah – tengah.

3. Hidupkan catu daya

4. Putar potensiometer searah jarum jam hingga putaran motor mencapai 240 rpm.

5. Hubungkan Ch. 1 osiloscope dengan TP 1 pada modul generator 1 PWM, Ch. 2 osciloscope dengan keluaran CW generator PWM.

6. Gambarlah keluaran oscilloscope pada Gambar 1.3 .

7. Pindahkan Ch. 2 osciloscope ke keluaran CCW generator PWM.

8. Gambarlah keluaran oscilloscope pada Gambar 1.4 .

9. Putar potensiometer berlawanan arah jarum jam hingga mencapai 240 rpm.

10. Gambarlah keluaran oscilloscope pada Gambar 1.5

11. Pindahkan Ch. 2 osciloscope ke keluaran CW generator PWM.

12. Gambarlah keluaran oscilloscope pada Gambar 1.6 .

13. Pasang multimeter digital pada keluaran potensiometer

14. Sebelum melakukan langkah berikutnya,perlu diperhatikan bahwa untuk keluaran potensiometer bertegangan negative, Ch. 2 osciloscope dihubungkan dengan keluaran CCW PWM GENERATOR, sedangkan untuk keluaran potensiometer bertegangan

positif Ch. 2 osciloscope dihubungkan dengan keluaran CW PWM GENERATOR. Untuk Ch. 1 tetap pada TP 1 PWM GENERATOR

15. Dengan mengubah – ubah keluaran potensiometer, lengkapilah table 1.1

1.5 Data Hasil Percobaan

Gambar 1.3 Sinyal keluaran arah putar CW dengan pengukuran di generator CW

Gambar 1.4 Sinyal keluaran arah putar CW dengan pengukuran di generator CCW

Gambar 1.5 Sinyal keluaran arah putar CCW dengan pengukuran di generator CCW

Gambar 1.6 Sinyal keluaran arah putar CCW dengan pengukuran di generator CW

Tabel 1.1 Hubungan “ V ” , Kecepatan dan Lebar Pulsa PWM

Keluaran Potensiometer Kecepatan Motor Arah Putaran Motor

-8 V

-3 V

+3 V

+8 V

Gambar 1.7 Sinyal keluaran PWM dengan tegangan referensi -8V

Gambar 1.8 Sinyal keluaran PWM dengan tegangan referensi -3V

Gambar 1.9 Sinyal keluaran PWM dengan tegangan referensi +3V

Gambar 1.10 Sinyal keluaran PWM dengan tegangan referensi +8V

1.6 Analisa Data

1.7 Kesimpulan

PERCOBAAN 2ENCODER SEBAGAI UMPAN BALIK

2.1 Tujuan

Memahami prinsip kerja encoder sebagai umpan balik untuk sensor posisi, arah, dan kecepatan.

2.2 Peralatan Yang Diperlukan

Modul Servo Trainer PT93221

Osciloscope

AVO meter

2.3 PendahuluanUntuk membuat suatu pengaturan kecepatan atau posisi suatu motor, dibutuhkan

sensor sebagai umpan baliknya. Salah satu sensor yang akan dicoba di percobaan ini adalah encoder dengan jenis

optikal. Encoder yang dimaksud dikopel dengan motor DC, sehingga ikut berputar dengan motor. Encoder mempunyai dua buah keluaran A dan B yang berbeda fasa 900 satu dengan yang lain (Gambar 2.1). melalui dua buah keluaran ini, dapat diketahui posisi, arah, dan kecepatan motor tersebut.

Gambar 2.1 Contoh Beda Fasa Encoder

2.4 Langkah Kerja

1. Hubungkan modul-modul sesuai gambar 2.2

Gambar 2.2 Rangkaian Encoder Sebagai Umpan Balik

2. Lakukan pengaturan sebagai berikut :

a. Potensiometer pada posisi tengah-tengah

b. Potensiometer P pada PID unit pada posisi jam 12

3. Aktifkan catu-daya

4. Hubungkan Ch. 1 Osiloskop dengan CH A pada Encoder (Modul MOTOR

ASSEMBLY), Ch. 2 dengan CH B Encoder (modul MOTOR ASSEMBLY),

hubungkan multimeter digital dengan keluaran velocity pada modul ENCODER

CONDITIONER.

5. Putar potensiometer 50% dari tengah-tengah searah jarum jam, amati dan gambar

keluaran osiloskop pada gambar 2.3 serta catat tegangan yang keluar pada multimeter

digital.

6. Bandingkan kedua channel (kanal) tersebut dan hitung beda fasanya.

7. Putar potensiometer 50% dari tengah-tengah dengan arah berlawanan jarum jam..

Amati dan gambar keluaran osiloskop pada gambar 2.4, hitung beda fasanya dan catat

tegangan yang keluar pada multimeter digital.

8. Atur potensiometer pada kecepatan tertinggi, dengan melihat perioda gelombang, lengkapi tabel 2.1

9. Atur potensiometer di tengah-tengah agar motor berhenti.

2.5 Data Hasil Percobaan

Tabel 2.1 Frekuensi encoder

Kecepatan Frekuensi (KHz)

Terendah

Tertinggi

CH 1

CH 2

Gambar 2.3 Sinyal Output Encoder ketika putar CW

CH 1

CH 2

Gambar 2.4 Sinyal Output Encoder ketika putar CCW

2.6 Analisa Data

2.7 Kesimpulan

PERCOBAAN 3PENGONTROL KECEPATAN OPEN LOOP

3.1 Tujuan Memahami sistem pengontrolan kecepatan secara open loop.

3.2 Peralatan Yang Diperlukan Modul Servo Trainer PT93221

Osciloscope

AVO meter

3.3 PendahuluanSistem kontrol dibagi menjadi sistem kontrol simpal terbuka (open loop) dan sistem

kontrol simpal tertutup (closed loop). Pada percoban kali ini akan dibahas sistem kontrol terbuka.Diagram blok sistem kontrol loop terbuka ini adalah sebagai berikut (Gambar 3.1):

Gambar 3.1

Sistem kontrol terbuka tidak memiliki sinyal umpan balik untuk dibandingkan dengan masukan, sehingga untuk setiap masukan acuan (set point), terdapat kondisi operasi yang tetap.

3.4 Langkah Kerja1. Hubungkan modul-modul sesuai gambar ini

2. Hidupkan Catu daya

3. Atur posisi potensiometer pada 100% minimum.

4. Atur potensiometer P pada PID, pada posisi jam 12.00.

5. Hubungkan multimeter digital dengan keluaran potensiometer, kemudian putar

potensiometer searah jarum jam dengan posisi sesuai dengan Tabel 3.1

6. Catat dan lengkapi Tabel 3.1

KontrollerMasukan

PlantKeluaran

7. Dengan posisi potensiometer P pada PID dan pada posisi jam 9.00, lakukan

percobaan berikut dengan mengatur keluaran potensiometer sesuai tabel 3.2.

8. Amati dan catat kecepatan motor, arah putar motor, pada tabel 3.2.

9. Masih dalam keadaan potensiometer P pada PID pada posisi jam 9, aturlah

potensiometer agar didapatkan putaran motor sebesar 350 rpm searah jarum jam.

10. Amati dan catat kecepatan motor pada Tabel 3.3

11. Berikan simulasi beban pada motor dengan cara menggabungkannya dengan

Loading Control sebesar 10mNm dengan arah CCW.

12. Amati dan catat perubahan kecepatan motor pada Tabel 3.4.

13. Sekarang ubah arah LOADING CONTROL menjadi CW.

14. Amati dan catat perubahan kecepatan motor dan gambar pula keluaran osiloskop.

15. Gunakan format Tabel 3.5 untuk mencatat data.

3.5 Data Hasil Percobaan

Tabel 3.1 P pada PID posisi jam 12.00

Posisi Potensiometer Multimeter Digital Tachometer Arah Putaran

100% minimum50% minimum25% minimum25% maksimum50% maksimum100% maksimum

Tabel 3.2 P pada PID posisi jam 9.00

Keluaran Potensiometer Kecepatan Motor Arah

Putaran-6V-5V+5V+6V

Tabel 3.3 P pada PID posisi jam 9.00

Kecepatan Motor Keluaran Potensiometer

Arah Putaran

350 rpm

Tabel 3.4 Menggabungkan motor dengan Loading Control 10mNm arah CCW

Keluaran Potensiometer

Tanpa Beban Dengan BebanKecepatan

MotorArah Motor

Kecepatan Motor

Arah Motor

Tabel 3.5 Menggabungkan motor dengan Loading Control 10mNm arah CW

Keluaran Potensiometer

Tanpa Beban Dengan BebanKecepatan

MotorArah Motor

Kecepatan Motor

Arah Motor

3.6 Analisa Data

3.7 Kesimpulan

PERCOBAAN 4

PENGONTROL KECEPATAN CLOSED LOOP DENGAN PID

4.1 Tujuan

Memahami sistem pengontrolan kecepatan secara simpal tertutup (closed loop) dengan

PID.

4.2 Peralatan Yang Diperlukan

Modul Servo Trainer PT93221

Osciloscope

AVO meter

4.3 Pendahuluan

Diagram blok sistem control tertutup adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1 Diagram Blok Sistem Control Tertutup

Dengan sistem ini, keluaran mempunyai pengaruh langsung pada aksi control. Sinyal

keluaran diumpan balik untuk dibandingkan dengan sinyal masukan, sehingga akan

dihasilkan sinyal kesalahan (error) yang akan mengoreksi pelaksanaan proses sampai

hasilnya sesuai dengan yang diinginkan. Sistem aksi pengontolan yang dapat

digunakan adalah P, PI, PD dan PID. Karakteristik keluaran aksi dasar pengontrolan

pada percobaan ini adalah sebagai berikut :

Aksi kontrol Proporsional (P) : dari 0 volt sampai Vo(t) = 10Vi(t)

(potensiometer P maksimum)

Aksi kontrol Integral (I) : dari 0 volt sampai Vo(t) = ʆ Vi(t)dt

(potensiometer I maksimum)

Aksi kontrol Diferensial (D) : dari 0 volt sampai

(potensiometer D maksimum)

4.4 Langkah Kerja

1. Hubungkan modul – modul seperti Gambar 4.2

Gambar 4.2 Rangkaian Pengontrol Kecepatan Closed Loop dengan PID

2. Lakukan pengaturan sebagai berikut :

a. Potensiometer pada posisi tengah – tengah.

b. PID unit dengan P pada 100% minimum.

3. Pasang multimeter digital pada keluaran potensiometer.

4. Hidupkan catu daya.

5. Atur potensiometer P pada PID pada posisi jam 9.

6. Atur potensiometer pada kecepatan motor 350rpm dengan arah putaran searah jarum jam.

7. Catat tegangan keluaran potensiometer pada Tabel 4.1.

8. Sambungkan MOTOR ASSEMBLY dengan LOADING CONTROL sebesar 150mNm dengan arah CCW. Amati perubahan kecepatan motor dan catat pada Tabel 4.1.

9. Ulangi langkah percobaan 5 sampai 8 untuk posisi potensiometer P pada PID pada posisi jam 10, 11, 15 dan maksimum, lalu lengkapilah Tabel 4.1.

10. Atur potensiometer P pada PID pada posisi jam 12, serta lepaskanlah penghubung antara LOADING CONTROL dan MOTOR ASSEMBLY.

11. Atur potensiometer D pada PID, kemudian pasang jembatan penghubungnya.

12. Putar potensiometer hingga kecepatan motor mencapai 350rpm searah jarum jam

13. Amati, catat dan beri keterangan mengenai kecepatan motor pada Tabel 4.2 untuk setiap perubahan posisi potensiometer D pada PID seperti Tabel 4.2.

14. Atur Potensiometer P pada PID pada posisi jam 12, potensiometer D pada PID pada jam 12.

15. Putar potensiometer hingga kecepatan motor mencapai 350rpm searah jarum jam.

16. .Hubungkan LOADING CONTROL dan MOTOR ASSEMBLY

17. Atur LOADING CONTROL pada posisi minimum dengan arah CCW

18. Atur LOADING CONTROL pada posisi minimum dengan arah CW

19. Amati dan catat pada Tabel 4.3 kecepatan motor untuk setiap perubahan nilai beban dan arah LOADING CONTROL seperti pada Tabel 4.3.

20. Atur Potensiometer D pada PID pada posisi jam 15 (kecepatan 350rpm).

21. Amati dan catat pada Tabel 4.4 kecepatan motor untuk setiap perubahan nilai beban dan arah LOADING CONTROL seperti pada Tabel 4.4.

22. Lepaskan penghubung antara LOADING CONTROL dan MOTOR ASSEMBLY.

23. Atur potensiometer P pada PID pada posisi jam 12, potensiometer I pada PID pada jam 15, potensiometer D pada PID pada jam 10 kemudian pasang penghubungnya.

24. Putar potensiometer hingga kecepatan motor mencapai 350rpm searah jarum jam.

25. Amati dan catat pada Tabel 4.5 kecepatan motor untuk setiap perubahan nilai beban dan arah LOADING CONTROL seperti pada Tabel 4.5.

26. Atur ulang LOADING CONTROL pada posisi minimumnya dengan arah CCW.

27. Atur Potensiometer P pada PID pada posisi jam 12, Potensiometer I pada PID pada posisi jam 15, dan Potensiometer D pada PID pada posisi jam 15.

28. Amati dan catat kecepatan motor pada Tabel 4.6 untuk setiap perubahan nilai beban dan arah LOADING CONTROL seperti pada Tabel 4.6.

29. Matikan catu daya

4.5 Data Hasil Percobaan

Tabel 4.1 Kontroller P

P ( PID ) Keluaran Potensiometer

KecepatanTanpa beban Dengan beban

jam 9 jam 10 jam 11 jam 15 Maksimum

Tabel 4.2 Kontroller PDP (PID) D (PID) Kecepatan (rpm) Keterangan

jam 12

jam 9jam 10jam 11jam 15

Maksimum

Tabel 4.3 Kontroller P jam 12 dan D jam 11P

(PID) D (PID) Beban Kecepatan (rpm)Arah Nilai (mNm)

Jam 12 Jam 11CCW

10150

CW10150

Tabel 4.4 Kontroller P jam 12 dan D jam 15P

(PID) D (PID) Beban Kecepatan (rpm)Arah Nilai (mNm)

Jam 12 Jam 15CCW

10150

CW10150

Tabel 4.5 Kontroller P jam 12, I jam 15 dan D jam 10P

(PID) I (PID) D (PID) Beban Kecepatan (rpm)Arah Nilai (mNm)

Jam 12 Jam 15 Jam 10CCW

10150

CW10

150

Tabel 4.6 Kontroller P jam 12, I jam 15 dan D jam 15P

(PID) I (PID) D (PID) Beban Kecepatan (rpm)Arah Nilai (mNm)

Jam 12 Jam 15 Jam 15CCW

10150

CW10150

4.6 Analisa Data

4.7 Kesimpulan