pengaturan sudut putar motor dc menggunakan sistem … · 2019-08-21 · arduino-based pid control...
Post on 25-Dec-2019
11 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xix
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
Untuk tabel 3 menjelaskan pin – pin yag digunakan untuk wiring antara mikrokontroler
Arduino dan potensiometer setpoint.
Untuk tabel 4 menjelaskan pin – pin yag digunakan untuk wiring antara mikrokontroler
Arduino dan rotary encoder sebagai sensor feedback.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
2. PIN 5 D5 DIGITAL PIN 5
3. PIN 6 D6 DIGITAL PIN 6
4. PIN 11 D7 DIGITAL PIN 7
5. PIN 12 E CONTROL
6. PIN 13 RS CONTROL
7. GND RW GROUND
8. GND VSS GROUND
9. 5V VDD TEGANGAN 5V
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
No. Keterangan Penjelasan
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
No. Keterangan Penjelasan
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 (2.6)
0,019608𝑉𝑜𝑙𝑡 =5 𝑉𝑜𝑙𝑡
255
Nilai tegangan sumber merupakan tegangan yang masuk ke potensiometer sebesar 5 VDC.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 (2.7)
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
SUDUT
NILAI ENCODER
PERCOBAAN - 1 PERCOBAAN - 2 PERCOBAAN - 3
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
PERCOBAAN - 1 PERCOBAAN - 2 PERCOBAAN - 3
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
SUDUT
NILAI ENCODER
PERCOBAAN - 1 PERCOBAAN - 2 PERCOBAAN - 3
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
Diakses pada tanggal 22 Maret 2017
[3] Anonim, MOTOR DC
http://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/dcmotorpaperandqa.p
df
Diakses pada tanggal 22 Maret 2017
[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
Diakses pada tanggal 19 April 2017
[6] Anonim, Simulasi Arduino menggunakan Proteus VSM
https://pintarembeddedsystem.wordpress.com/2010/09/27/ simulasi-arduino-
menggunakan-proteus-vsm/#more-56
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Diakses pada tanggal 16 Juli 2018
[7] Anonim, Cara mengetahui kaki potensiometer (slide potentiometer) dan
potensiometer putar (Rotary Potentiometer)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
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
Diakses pada tanggal 20 April 2017
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
top related