dokumen perancangan b100 - b600

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen Dokumen B100: “Kontrol PID Pengarah Gerak Kamera Menggunakan

Sensor Photodioda”

Jenis Dokumen B100

Nomor Dokumen B100 – 01

Nomor Revisi 01

Nama File B100 (Kendali PID).docx

Tanggal Penerbitan 29 November 2016

Unit Penerbit

Jumlah Halaman 5

Data Pengusul

Pengusul Nama Jabatan

Anggota

Mahasiswa Elektronika D-IV

Ade Zaelani 1313154001

Tanggal 29 - 11 - 2016 Tanda Tangan

Lembaga Politeknik Negeri Bandung

Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : [email protected]

Daftar Isi

Sejarah revisi dokumen ............................................................................................................ 3

1. Pengantar .......................................................................................................................... 4

1.1 Ringkasan Isi Dokumen ..................................................................................................... 4

1.2 Tujuan Penullisan............................................................................................................... 4

2. Proposal Pengembangan ................................................................................................... 5

2.1 Pendahuluan ...................................................................................................................... 5

2.2 Desain ............................................................................................................................... 5

2.2.1 Latar Belakang .......................................................................................................... 5

1.Pengantar

1.1 Ringkasan isi dokumen

Dokumen ini berisi proposal pengembangan kontrol PID pengarah gerak kamera menggunakan

sensor photodioda ditujukan sebagai tugas proyek mata kuliah praktek Sistem Kendali Terdistribusi

program studi D4 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada ide

pengembangan yang berisi antara lain : konsep, desain dan fitur dari prototipe sistem kendali PID

pengarah gerak kamera direncanakan akan dikembangkan, perangkat/tools yang akan digunakan dan

rencana pengembangan dari awal perencanaan hingga produk akhir dari proyek ini.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan dari dokumen ini yaitu :

1. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan topik serupa dan pengembangan

lebih lanjut

2. Manfaat membantu memudahkan fotografer dalam mengatasi letak pengaturan

cahaya dengan cara membuat alat pengontrol arah gerak kamera menuju tempat yang

banyak cahaya dan menghindari gelap.

2. Proposal Pengembangan

2.1 Pendahuluan

Fotografi merupakan proses untuk menghasilkan gambar / foto melalui media cahaya

menggunakan kamera. Fotografi sangat erat kaitannya dengan pencahayaan, karena kualitas foto

sangat ditentukan oleh kuantitas cahaya yang sesuai. Didalam melakukan kegiatan fotografi ini

biasanya fotografer membutuhkan sebuah alat yang dapat dijadikan sebagai sumber cahaya.

Seringkali fotografer membutuhkan bantuan orang lain untuk mengatur letak alat tersebut. Untuk

mengatasi hal tersebut kami membuat sebuah alat pengontrol arah gerak kamera yang dapat

mengarahkan kamera menuju tempat yang banyak cahayanya dan menghindari gelap. Pengontrol

ini terdiri dari motor servo, arduino uno, photodioda dan kamera. Photodioda selanjutnya akan

diletakkan pada beberapa sudut ruangan untuk mendeteksi kuantitas cahaya.

Berdasarkan perencanaan, perancangan dan pengoperasian kemudian, diharapkan

prototype kontrol PID arah gerak kamera bekerja sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Hal ini

mengindikasikan bahwa prototipe sistem tersebut dapat diimplementasikan ke bentuk yang

sebenarnya sebagai alat yang dapat membantu fotografer dalam mengambil gambar.

2.2 Desain Prototipe Kontrol PID Arah Gerak Kamera

Prototipe kontrol PID penyarah gerak kamera adalah sebuah rangkaian dari kerja motor

posisi yang dapat menggerakan sebuah kamera secara otomatis sehingga memudahkan kamera

mengarahkan ke arah banyak cahaya dan menghindari menangkap objek yang membelakangi

cahaya. Cara kerja dari alat ini adalah berbasis mikrokontroller Arduino Uno. Bahasa

pemograman yang digunakan adalah bahasa pemograman C yang di isi pada sebuah chip IC .

2.2.1 Latar belakang

Latar belakang kami dimulai dari permasalahan pengarahan kamera untuk menghindari

menangkap objek yang membelakangi cahaya. Ketika fotografer mengambil gambar pada objek

yang membelakangi cahaya, maka objek hanya akan terlihat menjadi siluet hitam dikarenakan

bayangan yang dihasilkan dari sumber cahaya yang dihalangi oleh objek. Di masa sekarang ini,

terkadang fotografer merasa kesusahan dengan penyesuaian cahaya agar tidak membelakangi

cahaya. Sehingga untuk menyesuaikan pencahayaan membutuhkan beberapa waktu yang cukup

lama sebagai persiapan sebelum mengambil gambar. Untuk mempermudah persiapan dan

mempersingkat waktu persiapan pengambilan gambar dan kemudahan yang berupa otomasi

pengarahan kamera akan sangat membantu fotografer dalam pengambilan gambar

Karena itulah penulis mencoba menganalisa dan mempelajari lebih dalam tentang

membuat sebuah alat elektronika berbasis mikrokontroler yang dikendalikan oleh bahasa

pemograman C yang dapat menggerakkan sebuah prototype pengarah gerak kamera yang dapat

mengarahkan ke sudut arah sumber cahaya. Dan penulis bisa belajar memahami fungsi,

karakteristik, serta carakerja dari alat yang kami buat dan berusaha menerapkannya dalam

dunia fotografi

2.2.2 Konsep

Prototipe pengarah gerak kamera merupakan sebuah bentuk otomatisasi yang kinerjanya

dapat memudahkan dan sangat membantu masyarakat terutama fotografer maupun penyuka hobi

fotografi karena memudahkan dalam mengarahkan kamera secara otomatis tanpa diperlukan lagi

orang yang mengatur letak sumber cahaya karena alat ini dapat mengontrol arah gerak kamera

menuju tempat yang banyak cahaya dan menghindari gelap.



Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


Judul Dokumen Dokumen B-200 : “Kontrol PID Pengarah Gerak Kamera Menggunakan

Sensor Photodioda”

Jenis Dokumen B-200

Nomor Dokumen TST – 01

Nomor Revisi 01



Unit Penerbit

Jumlah Halaman 5

Data Pengusul


-

Mahasiswa Elektronika D-III


Tanggal 29 - 11 – 2016 Tanda Tangan



Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


mailto:[email protected]

Daftar Isi

1.1 Pengantar

1.1 Pengantar

Dokumen B200 ini berisi tentang dokumen spesifikasi alat yang meliputi spesifikasi sistem

dalam mengembangkan alat ini, serta detail dari alat yang akan kami buat dengan nama “Kontrol

PID Pengarah Gerak Kamera Menggunakan Sensor Photodioda”. Dokumen ini berisi mengenai

mekanisme alat dan cara kerja alat.

1.2 Functional Requirement Specification

Untuk memudahkan dalam fotografi yang merupakan proses untuk menghasilkan gambar

/ foto melalui media cahaya menggunakan kamera. Fotografi sangat erat kaitanya dengan

pencahayaan karena kualitas foto sangat ditentukan oleh kuantitas cahaya yang sesuai

dengan demikian alat ini dapat mengambil peran dalam membantu mengambil gambar

sesuai intensitas yang didapat.

Desain dalam hal ini adalah pengembang sistem, dalam hal ini adalah saya yang nantinya

akan mencoba mengendalikan motor servo dengan kontrol PID dengan sensor cahaya

sebagai pengarah sumber cahaya dari alat yang akan dibuat serta sistem kendali dapat

aplikasikan pada kegiatan sehari - hari seperti kamera studio atau kamera aksi yang kita

gunakan.

2.1 Pendahuluan

2.1.1 Gambaran Umum

Dokumen ini berisi proposal kontrol PID pengarah gerak kamera ditujukan sebagai tugas

mandiri mata kuliah praktek Sistem Kendali Terdistribusi program studi D4 Teknik Elektronika

Politeknik Negeri Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangan yang berisi

antara lain : konsep, desain dan fitur dari Prototipe kontrol PID pengarah gerak kamera yang

direncanakan akan dikembangkan, perangkat / tools yang akan digunakan dan rencana

pengembangan dari awal perencanaan hingga produk akhir dari proyek ini.

Berdasarkan perancangan, perencanaan dan pengoperasian kemudian, diharapkan

prototipe kontrol PID pengarah gerak kamera ini bekerja sesuai dengan kondisi yang diinginkan.

Hal ini mengindikasikan bahwa Prototipe kontrol PID pngarah gerak kamera yang dibuat dapat

diimplementasikan ke bentuk yang sebenarnya.

2.1.2 Tujuan

Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah :

Merancang dan merealisasikan perangkat keras dan perangkat lunak prototipe kontrol

PID pengarah gerak kamera secara otomatis.

Menguji dan mengevaluasi kinerja dari alat ini.

Sistem ini nantinya diharapkan dapat membantu bagi seseorang terutama pada fotografer

atau penyuka hobi fotografi.

2.1.3 Ruang Lingkup

Alat ini memiliki batasan-batasan sebagai berikut :

Teknis :

Alat yang akan dikembangkan pada awalanya adalah suatu prototipe kontrol PID

pengarah gerak kamera dibuat secara otomatis.

Dapat berjalan dengan baik saat kamera memotret gambar dengan pengarah kamera

mendeteksi intensitas cahaya cukup

Konten :

Target pengguna dari alat ini adalah dapat membantu untuk memotret gambar dengan

pengarah kamera mendeteksi intensitas cahaya yang cukup

Mempermudah dalam pemahaman kontrol PID sebagai pengarah gerak kamera

2.2 Deskripsi Sistem

Karakteristik sistem dari alat ini adalah :

Mengatur posisi kamera dengan arah sumber cahaya

Memberikan umpan balik dari sensor cahaya dengan cara menggerakan motor posisi

pada arah sumber cahaya.

2.3 Elemen yang dibutuhkan

Dalam hal ini, elemen yang paling dibutuhkan adalah kontrol PID pada motor posisi

pada pergerakan kamera untuk mendeteksi sumber cahaya dari sensor photodioda

Pengaturan kendali PID dan pengarah dari sensor cahaya dengan pengaturan pada

program.

3. Overall Specification

3.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari prototipe kontrol PID penyarah

gerak kamera sebagai suatu sistem dan komponen-komponen penyusunnya. Hal-hal yang akan

dijelaskan antara lain :

Deskripsi Sistem : menjelaskan mengenai cara kerja secara umum dari sistem alat ini.

Deskripsi Perangkat Keras : menjelaskan perangkat keras yang digunakan dalam sistem ini.

Deskripsi Perangkat Lunak: menjelaskan diagram blok perangkat lunak yang akan kami

susun pada sistem ini.

3.2 Deskripsi Alat

Alat ini merupakan suatu sistem pengarah gerak kamera yang cara kerjanya adalah kerja motor

servo yang dapat menggerakan sebuah kamera secara otomatis sehingga pergerakan tersebut

didapat dari banyaknya cahaya yang dideteksi sensor cahaya photodioda pada saat memotret

gambar

3.3 Deskripsi Perangkat Keras

Prototipe kontrol PID pengarah gerak kamera ini membutuhkan perangkat keras sebagai

pendukung dari sistem ini, diantaranya :

Motor Servo

Kamera dan dudukan

Perancangan mekanik seperti : akrilik, cover kamera, dsb

Dan komnponen lainnya seperti Sensor Cahaya Photodiode

3.4 Deskripsi Perangkat Lunak

Secara singkatnya, pemrograman yang digunakan pada prototipe kontrol PID pengarah gerak

kamera ini adalah :

Realisasi perangkat lunak adalah proses pembuatan perangkat lunak sesuai dengan diagram alir

yang telah dibuat. Berikut adalah tahapan dalam realisasi perangkat lunak.

Menentukan bahasa pemrograman yang dipakai

Menentukan software yang digunakan untuk pemrograman

Membuat dan menguji program berdasarkan diagram alir yang telah dibuat dan

mensimulasikannya pada Arduino uno

Menguji program pada alat yang telah dibuat.



Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


Judul Dokumen Dokumen B300: “Prototipe Kontrol PID Penyarah Gerak Kamera”

Jenis Dokumen B300

Nomor Dokumen 01

Nomor Revisi 01



Unit Penerbit

Jumlah Halaman 7

Data Pengusul


Anggota






Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


1

I. Pengantar

Dokumen ini merupakan proposal tugas mandiri “Prototipe Kontrol PID Penyarah Gerak

Kamera” yang akan dikembangkan dengan menggunakan Arduino sebagai langkah awal

mencoba simulasinya.

1.1. Ringkasan Isi Dokumen

Dokumen ini terdiri dari dua bab sebagai berikut :

1. Bab Pengantar

Menjelaskan mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan penulisan, kegunaan dokumen,

referensi dan daftar singkatan. Bab ini bertujuan untuk memudahkan penggunaan

dokumen ini.

2. Bab Proyek Pengembangan Mekanik dan Sistem Elektronik

Bab ini berisikan pendahuluan, konsep rancangan, dan perencanaan teknologi.

1.2. . Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah untuk melanjutkan proyek

mekatronika dalam hal mekanikal dan sistem elektronika dalam hal pengembangan dari konsep

dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terealisasikan.

Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah:

1. Untuk memudahkan proses pengembangan proyek.

2. Sebagai landasan dalam proses pengerjaan proyek.

3. Sebagai dokumentasi tahapan dalam pengembangan sebuah proyek.

1.3. Referensi

1. Universitas Gajah Mada. Paper Responsi Eksperimen Kontrol Digital – Kontrol PID Pengarah Gerak

Kamera Menggunakan Sensor Photodioda. Yogyakarta : Jurusan Ilmu Komputer dan Elektronika,

FMIPA UGM. ISSN: 1978-1520 1.

2

II. Proposal Pengembangan Produk Sistem Elektronik dan Mekanik

2.1 Pendahuluan

Pada pengembangan proyek ini, kami memberikan rancangan mekanik dan

elektronik yang akan menjadi acuan dalam mengembangkan proyek ini menjadi terealisasi

sehingga dalam pengerjaannya setiap tahapnya bisa menjadi lebih mudah. Dan tidak

menutup kemungkinan bila disaat proses pengerjaannya dapat mengalami beberapa

perubahan dan modifikasi dalam hal mekanik maupun sistem elektroniknya.

2.2 Perancangan Sistem Elektronik

2.2.1 Analisis Rangkaian Secara Diagram Blok

Berdasarkan fungsi pembuatan prototipe kontrol PID penyarah gerak kamera dapat di

bagi menjadi beberapa blok. Masing - masing blok tampak pada gambar 3.1.8

INPUT

POTENSIOMTERARDUINO UNO

MOTOR

SERVO

SENSOR

PHOTODIODE

SENSOR

PHOTODIODE

SENSOR

PHOTODIODE

SENSOR

PHOTODIODE

SENSOR

PHOTODIODE

SENSOR

PHOTODIODE

Gambar 0.1 Diagram Blok

3

2.2.2 Analisis Rangkaian Per Blok

A. Analisis Masukkan

Gambar 0.2 Potensiometer

Untuk pembuatan proyek ini, input sebagai masukan yang dibutuhkan adalah

beberapa potensiometer sebagai set point untuk memberikan nilai sudut motor servo

sejauh 180 derajat. Misalkan potensiometer diputar 3k ohm maka motor servo akan

bergerak ke posisi 30 derajat .

B. Proses Pengontrolan

Gambar 0.3 Arduino Uno

Pengendali proses pada rangkaian ini untuk mengatur sudut motor servo yang

digunakan. Blok inilah yang memproses hasil dari tombol-tombol masukan untuk

diolah dan dieksekusi oleh blok selanjutnya. Nilai sudut ditentukan oleh timing yang

4

harus disesuaikan dengan program. Port yang digunakan sebagai masukan telah

dihubungkan dengan tombol push button. Port yang digunakan sebagai keluaran untuk

menggerakkan motor servo

C. Analisis Keluaran

Keluaran pada rangkaian ini yaitu sebuah motor servo yang digunakan sebagai

memutarkan kamera. Pada output dari mikrokontroler yaitu Arduino Uno 5V untuk

input motor servo sebagai penggerak arah kamera kemudian output sensor photodiode

akan membaca intensitas cahaya dengan perubahan tegangan 0 - 5 V yang akan masuk

ke input Arduino Uno sebagai error kemudian mikrokontroler akan kalkulasi nilai PID

untuk menggerakan motor servo ke arah perubahan intensitas photodiode yang terdiri

dari 6 sensor photodiode tersebut

2.3 Perancangan Perangkat Lunak

Ketika potensiometer diputar, maka arduino akan memproses masukan dari

potensiometer untuk memberikan perintah motor servo yang untuk bergerak menuju sudut

derajat yang diatur oleh potensiomter. Saat potensiometer diputar misal 3k ohm, maka arduino

akan memproses masukan dari potensiometer untuk memberikan dari motor servo 30 derajat

namun pada sensor cahaya terdeteksi sumber cahaya dari posisi lain maka sinyal akan di umpan

balikan ke Arduino Uno untuk diproses error dari sensor kemudian output Arduino Uno akan

memberikan sinyal ke motor servo untuk bergerak ke posisi yang banyak cahaya tersebut

5

START

SET POINT =

POTENSIO

PROCESS VALUE =

SENSOR

PHOTODIODE

MOTOR

SERVO

INPUT SINYAL

ARDUINO UNO

END

SET PONIT

SINYAL SENSOR

PHOTODIODE

YA

TIDAK

YA

Gambar 0.4 Flow Chart Sistem

6

2.4 Perancangan Mekanik

Dari perangkat lunak yang di rancang maka berikut ini adalah gambar perncangan

mekanik yang kami desain.

Gambar 0.5 Arsitektur

B400 | 1

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA


Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


Judul Dokumen Dokumen Proposal Produk : “Kontrol Posisi dengan Sensor LDR

Menggunakan Metode PID”

Jenis Dokumen PRO : Proposal Proyek Pengembangan

Nomor Dokumen Pro – 04

Nomor Revisi 00

Nama File B400

Tanggal Penerbitan 19 Desember 2016

Unit Penerbit -

Jumlah Halaman 14

Data Pengusul

Pengusul Nama

Ade Zaelani

Jabatan Mahasiswa D4 Teknik Elektronika

131354001

Tanggal 13 Desember 2016

Tanda

tangan

Lembaga Teknik Elektronika – Politeknik Negeri Bandung

Alamat Jl. Geger Kalong Hilir, Desa Ciwaruga, Bandung 40012, Kotak Pos 1234,

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Telepon :08814553264 Email : [email protected]

B400 | 2

DAFTAR ISI

Daftar Isi ............................................................................................................................ 3

Daftar Gambar ................................................................................................................... 4

1. Pengantar ....................................................................................................................... 4

1.1. Ringkasan Isi Dokumen ......................................................................................... 4

1.2. Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen ............................................ 4

1.3. Referensi ................................................................................................................ 4

2. Proposal Implementasi dan Pengembangan Produk ..................................................... 4

3. Implementasi Sistem Elektronik ................................................................................... 5

3.1. Rangkaian catu daya DC ........................................................................................ 5

3.2. Sensor Photodioda ................................................................................................. 6

3.3. LDC Shield 16x2 ................................................................................................... 6

3.4. Rangkaian LED ..................................................................................................... 7

4. Implementasi Mekanik .................................................................................................. 8

a. Tampilan Atas ......................................................................................................... 8

b. Tampilan Depan ...................................................................................................... 9

c. Tampilan Samping .................................................................................................. 9

5. Listing Program Komputer ........................................................................................... 9

6. Penutup ........................................................................................................................... 16

B400 | 3

1. Pengantar


Dokumen ini berisi proposal spesifikasi produk yang ditujukan sebagai proyek

tugas mandiri mata kuliah Sistem Kontrol Terdistribusi. Dokumen ini menjelaskan

lebih detail mengenai konsep dan desain alat serta upaya pengembangan serta perangkat

yang akan digunakan.

.

1.2. Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen

Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah untuk melanjutkan proyek

dalam hal hardware dan sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep

dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan.

2. Proposal Implementasi dan Pengembangan Produk

Pada pengembangan proyek ini kami memberikan rancangan serta implementasi

mekanik dan elektronik yang akan menjadi acuan dalam proses pengembangan dan

perealisasian proyek sehingga dalam pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah. Dan tidak

menutup kemungkinan bila disaat proses pengerjaannya mengalami beberapa perubahan

dan modifikasi dalam hal mekanik maupun sistem elektroniknya.

B400 | 4

3. Implementasi Sistem Elektronik

3.1. Rangkaian catu daya DC

Sistem yang akan dirancang memerlukan sumber tegangan searah sebesar +5 VDC untuk

Arduino Uno dan rangkaian LED. Berikut adalah gambar power supply yang diambil

charger handphone.

Gambar 1. Rangkaian Catu Daya

Prinsip kerja dari rangkaian catu daya dari charger handphone sama dengan power

supply yang lain yaitu tegangan input AC sebesar 220 volt yang sudah diturunkan oleh

trafo step-down akan disearahkan menggunakan 2 buah dioda, lalu di-filter oleh C untuk

mengurangi tegangan ripple-nya. Setelah melalui filter, tegangan ini kemudian diteruskan

ke LM7805 yang akan menghasilkan tegangan konstan sebesar 5 Volt.

3.2. Sensor Photodioda

Sensor yang dipakai pada proyek ini adalah sensor cahaya Photodioda. Photodioda ini

digunakan sebagai pendeteksi intensitas cahaya pada 6 LED yang kami gunakan dari

intensitas redup sampai intensitas terang. Sensor akan dipasang diatas motor servo sebagai

penunjuk posisi dari intensitas redup sampai intensitas terang.

B400 | 5

Gambar 3. Sensor Photodioda

Seperti yang ditampilkan pada gambar 3, sensor photodiode terpasang dengan

motor servo SG09 dengan sudut derajat 0o sampai 180o. Ada 3 kabel dari motor servo

dengan masing – masing warna kuning input data PWM, warna merah sebagai sumber

tegangan +5 V dan warna coklat sebagai ground.

3.3. LCD Shield 16 x 2

LCD Shield 16x2 digunakan untuk menampilkan Set Point dan Proses Value dan

memudahkan dalam pemasangan dari Arduino dengan LCD dengan konfirgurasi kaki

– kaki pin LCD 16x2 langsung terhubung dengan pin – pin Arduino. Pada LCD Shield

16x2 sudah terdapat pin untuk menempatkan potensiometer untuk Set Point. Berikut

adalah gambar LCD Shield 16x2.

Gambar 4. LCD shield

B400 | 6

3.4. LED

LED yang diperlukan berjumlah 6 LED warna merah terpasang secara setengah

lingkaran bertujuan untuk perpindahan sudut dari 0o sampai 180o. LED ini dirancang

dengan intensitas yang bervariasi di mulai dari LED pertama dengan intensitas cahaya

redup sekali, LED kedua dengan intensitas cahaya redup, LED ketiga dengan intensitas

cahaya agak terang, LED keempat dengan intensitas cahaya terang, dan LED kelima

dengan intensitas cahaya sangat terang. Berikut adalah gambar LED terpasang pada

protoboard.

Gambar.5 LED yang dipakai terpasang pada Protoboard

4. Realisasi

Pada realisasi tugas mandiri Kontrol Posisi dengan Sensor LDR Menggunakan Metode PID

terpasang pada protoboard dengan Aduino Uno.

Gambar.6 Realisasi Plant

B400 | 7

5. Listing Program Komputer

//1.a deklarrasi library yang di pakai

#include <LiquidCrystal.h> //library LCD

//#include <Servo.h>

//1.b deklarasi variabel untuk perhitungan kendali pid

float pid;

float et,et_1; //et=eror sekarang, et_1=error sebelumnya

float eint, eint_1, eint_update; //eint = integrar error sekarang; eint_1 = integrar error

sebelumnya

float edif; //edif=differential error

float Kp, Ti, Td, Ki, Kd; //parameter desain kendali baik scr ZN1, ZN2, CC,

IMC, TFpased, SSbased

int SV ; // SV = Setpoint Value, PV=Process Value (umpan balik sensor)

int PV ;

int MV ; //MV = Manipulated Value, Sinyal kendali ke output PWM

harus integer [0-255]

//Servo myservo;

int potpin =A0;

int sensorValue = 0;

//1.c deklarasi variable untuk menghitung time sampling

unsigned long t; //hasil perhitungan fungsi millis()

double t_1, Ts; //t_1 hasil perhitungan fungsi millis () sebelumnya, Ts=time

sampling

//1.d deklarasi variable untuk display SV dan PV, penting untuk

float interval_elapsed; //waktu interval yang sudah di lalui

B400 | 8

float interval_limit; //batas interval agar nilai SV, PV dimunculkan

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); //susunan PIN D7 s.d D4:pin 2 s.d 5, enable:11,

RS:12

//1.e deklarasi pendukung lainnya

int start; //untuk menjalankan dan menghentikan looping arduino

void setup()

{

// put your setup code here, to run once:

//2.a setup nilai kendali

Kp = 18 ; //isikan sesuia hasil desain

Ti = 0.1; //isikan sesuia hasil desain

Td = 0.15; //isikan sesuia hasil desain

//-->hitung Ki

if (Ti==0)

{

Ki=0;

}

else

{

Ki = Kp/Ti;

}

//-->hitung Kd

Kd= Kp*Td;

//-->

et_1=0; //di looping berikutnya niai et akan di update dengan

perhitungan

eint_1=0; //di looping berikutnya nilai eint akan di update dengan

perhitungan

B400 | 9

//2.b setup untuk DISPLAY

interval_limit= 0.4; //isikan mau setiap rentang berapa detik nilai akan di

display

interval_elapsed=0; //nilai awal diset 0, karna belum melakukan

perhitungan

//men set besaran dan satuan di LCD

lcd.begin (16, 2);

lcd.setCursor (0,0); //letakan, penulisan di kolom 0 baris 0 (titk awal)

lcd.print ("SV:"); //karakter yang ditulis

lcd.setCursor (0,1); //letak untuk menulis 'PV:'

lcd.print("PV:"); //karakter yang ditulis

lcd.setCursor (11,0); //letak untuk menulis 'RPM'

lcd.print("cm") ; //ganti sesuai satuan plant, misalkan mbar, L/H, cm, C,

dll

lcd.setCursor (11,1); //letak untuk menulis 'RPM'

//2.c setup pin yang di pakai

//t = millis (); //acuan awal untuk menghitung TS

//delay(100); //isikan milli detik Pd awalnya di set 0, lalu perhatikan

besaranya delay rata-rata

//melalui serial.print lalu ganti nilai 0. hal ini untuk

menghindari Ts= 0, dimana akan

//menyebabkan perhitungan diperensial error jd salah

[edif=(et-et_1)/Ts

//2.d setup pin yang dipakai

pinMode (13, OUTPUT);

pinMode (8, INPUT); //keluaran dari pin 13 akan di masukan ke pin ini

untuk start-stop looping

pinMode (9, OUTPUT); //keluaran sinyal kendali

// myservo.attach(9);

B400 | 10

//2.e setup untuk sistem

digitalWrite (13, HIGH);

Serial.begin (9600);

}

void loop()

{

// put your main code here, to run repeatedly:

//3. membaca kondisi variable 'start'

start =digitalRead(8); //membaca nilai pin 13. jika nilai berlogika 1

intruksi di

//4 cek apakah nilai 'start' atau yg masuk ke pin 8 berlogika 1 atau tidak

while ( start == 1)

{ //jika '1' akan di eksekusi. nilai start akan terus di cek

di akhir

//5. pembacaan SP, PV, dan perhitungan pid

//5.a pembacaan SV

SV = analogRead(potpin); //kuantisasi [0 s.d 1023] ke [0 s.d 5] 5/1023

= 0.004887

SV = map (SV, 0, 800, 14, 241);

// myservo.write(SV);

delay(15);

//5.b pembacaan PV

PV = analogRead(A5);

PV=map (PV, 14, 241, 241, 14);

//5.c hitung time sampling (Ts)

B400 | 11

t=millis (); //menghitung selisih dengan instruksi

millis()sebelumnya

Ts=0.03 ;//(t-t_1)/600; //Ts sudah dalam detik

//Serial.println(Ts);

//5.d hitung error

et=SV-PV;

//5.e hitung integrar error

eint_update = ((et + et_1)*Ts)/2; // menghitung luasan untuk error terbaru

eint = eint_1 + eint_update; // menghitung luas total

//5.f hitung Differential error

edif = (et - et_1) / Ts; //menghitung perubahan error

//5.g hitung pid

pid = Kp*et + Ki*eint +Kd *edif;

//pid = Kp*et;

//6. membatasi keluaran , disesuaikan kondisi hardware plant

//6.a pembatasan hasil perhitungan, perlu dianalisis, selain dibatsi bisa juga di

scale-down

if(pid >2700)

{

pid = 2700;

}

else if (pid <550)

{

pid = 550;

}

else

{

pid=pid;

}

B400 | 12

//6.b setelah dibatasi di sesuaikan dengan keterbatasan embedded system

//pid =pid/2; //keterbatasan output arduino [0 s.d 5].

dihardware di kembalikan lagi di kali 2

MV=pid; //nilai disesuaikan dengan 8 bit output

2*8==255

//analogWrite(6, MV); //mengirimkan sinyal kendali ke pwm 6

digitalWrite(9, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage

level)

delayMicroseconds(MV); // wait for a second

digitalWrite(9, LOW); // turn the LED off by making the voltage

LOW

delay(50);

//7 display

//7.a hitung waktu display

interval_elapsed = interval_elapsed + Ts; // mengupdate

interval_elapsed (IE)

//7.b cek apakah nilai Interval_elapsed (IE) sudah memenuhi atau >

Interval_Limit (IL)

if (interval_elapsed >= interval_limit )

{

//7.c jika memenuhi nilai akan ditambahkan ke serial plotter dan LCD,

kemudian IE di reset

//untuk menampilkan di serial ploter

Serial.print (SV); //pengali disesuaikan dengan nilai

sensor

Serial.print (" ");

Serial.println(PV);

//untuk menampilkan di LCD

lcd.setCursor (3,0);

lcd.print (SV);

lcd.setCursor (3, 1);

lcd.print(PV);

B400 | 13

}

//8 set parameter untuk penghitungan looping sebelumnya

et_1=et; //di looping berikutnya nilai et

akan di update dengan perhitungan

eint_1=eint; //di looping berikutnya nilai eint


t_1=t;

//3 cek nilai 'start' untuk memastikan syarat looping 'while' masih terpenuhi atau

tidak

start = digitalRead (8);

} //akhirdari intruksi while yg

syaratnya terpenuhi

//9 intruksi jika syarat whie tidak terpenuhi('start' =!1)

//9.a agar tidak ada sinyal output

analogWrite (6, 0); //jika nilai 'start' tidak sama

dengan 1, sinyal ke plant 0

//9.b agar IE direset menjadi 0

interval_elapsed=0;

//9.c reset perhitungan pid

et_1=0; //di looping berikutnya nilai et


eint_1=0; //di looping berikutnya nilai eint


//9.d agar nilai Ts awaltidak 0

t=millis(); //acuan awal untuk menghitung Ts

delay(1000);

//9.e agar nilai SV dan PV ttp bisa ditampilkan

B400 | 14

SV = analogRead (A0)*0.004887;

PV = analogRead (A5)*0.004887;

//agar tetap menampilkan di serial plotter

Serial.print (SV); //pengali disesuaikan dengan

nilai sensor

Serial.print (" ");

Serial.println (PV);

//untuk menampilkan di LCD


lcd.print (SV);


lcd.print (PV);

}

6. Penutup

Tahap implementasi merupakan tahap mewujudkan konsep dan rencana yang telah

dibuat sebelumya. Masalah-masalah yang timbul tentu saja merupakan suatu hambatan

sekaligus tantangan yang harus segera dicari solusinya agar memperoleh hasil yang

diinginkan. Dengan demikian, masalah-masalah tersebut dapat dijadikan pelajaran dan

bahan pertimbangan untuk mengambil keputusan pada tahap-tahap berikutnya.

1



Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


Judul Dokumen

Dokumen B-500 : “Kontrol Posisi dengan Sensor LDR Menggunakan

Metode PID”

Jenis Dokumen B-500

Nomor Dokumen Pro – 05

Nomor Revisi 00

Nama File B500.docx

Tanggal Penerbitan 19 Desember 2016

Unit Penerbit

Jumlah Halaman 5

Data Pengusul

Pengusul Nama NIM

131354001

Mahasiswa Elektronika D-IV

Ade Zaelani

Tanggal 19 -12 -2016 Tanda Tangan



Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Telepon : 08814553264 Email : [email protected]

2

DAFTAR ISI

Daftar Isi ............................................................................................................................ 2

1. Pengantar

1.1 Ringkasan Isi Dokumen .................................................................................3

1.2 Tujuan ............................................................................................................3

1.3 Daftar Singkatan dan Istilah ..........................................................................3

2. Desain Sistem Kendali..........................................................................................3

3

1. Pengantar


Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul Kontrol Posisi

dengan Sensor LDR Menggunakan Metode PID. Deskripsi dan gambaran umum

proyek telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen

B200, perancangan desain telah diurakan pada dokumen B300 dan realisasi alat telah

diuraikan pada dokumen B400. Pada dokumen ini akan dijelaskan proses desain kendali

dari sistem.

1.2. Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen

Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah:

1. Untuk menuliskan hasil uji desain kendali PID

2. Sebagai dokumentasi proyek mandiri

2. Desain Sistem Kendali

Desain sistem kendali kali ini menggunakan metode Ziegler-Nichols tipe 2 untuk

mencari nilai dari Kp, Ti dan Td. Untuk melakukan pemodelan Ziegler-Nichols tipe 2

dibutuhkan pengaturan Kp untuk membuat osilasi sempurna pada output respon sistem.

Osilasi sempurna pada hasil respon sistem akan digunakan untuk mencari nilai dari Kcr dan

Pcr. Berikut gambar 5.1 merupakan respon sistem dengan nilai gain/Kp = 150.

Gambar 5.1 Respon Sistem

4

Berdasarkan pada output respon dari sistem didapat nilai Kcr = 30 dan Pcr = 1.2. Dengan

nilai Kcr dan Pcr yang didapat dilakukan proses perhitungan untuk menentukan nilai dari

Kp, Ti dan Td.

𝐾𝑐𝑟 = 30

𝑃𝑐𝑟 = 1.2

Penghitungan nilai Kp, Ti dan Td

𝐾𝑝 = 0.6 𝐾𝑐𝑟

𝐾𝑝 = 0.6 ∗ 30 = 18

𝑇𝑖 = 0.5 𝑃𝑐𝑟

𝑇𝑖 = 0.5 ∗ 1.2 = 0.1

𝑇𝑑 = 0.125 𝑃𝑐𝑟

𝑇𝑑 = 0.125 ∗ 1.2 = 0.15

Penghitunngan nilai Ki dan Kd

𝐾𝑖 =𝐾𝑝

𝑇𝑖

𝐾𝑖 =18

0.1= 180

𝐾𝑑 = 𝐾𝑝 ∗ 𝑇𝑑

𝐾𝑑 = 18 ∗ 0.15 = 2.7

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan didapat nilai-nilai sebagai berikut:

Kp = 18

Ti = 0.1

Td = 0.15

Nilai-nilai tersebut akan dimasukan kedalam program Arduino Uno. Nilai-nilai kendali

yang didapatkan berdasarkan metode ZN2 akan menjadi starting point untuk melakukan

proses tuning.

Berikut gambar 5.2 hasil respon sistem setelah nilai-nilai desain kendali dimasukan ke

dalam program.

5

Gambar 5.2 Respon Sistem dengan nilai hasil desain

Berdasarkan gambar 5.2 terlihat bahwa hasil respon tanpa tuning sudah baik dengan waktu

steady state sebesar 7 detik.

3. KESIMPULAN

Dari proses desain kendali yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa:

1. Nilai parameter PID yang didapatkan menggunakan metoda ZN2 hanya digunakan

sebagai starting point dalam proses tuning.

2. Dengan tanpa tuning sinyal respon sudah menunjukan sinyal yang bagus, ini dapat

diartikan pada proses perhitungan ZN tipe 2 sudah tepat.

1



Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


Judul Dokumen Dokumen Uji Sistem: “Kontrol Posisi dengan Sensor LDR

Menggunakan Metode PID”

Jenis Dokumen TST: Uji Sistem Keseluruhan

Nomor Dokumen TST – 01

Nomor Revisi 00

Nama File B600 .docx

Tanggal Penerbitan 15 Januari 2075

Unit Penerbit

Jumlah Halaman 9

Data Pengusul





1.



Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889


2

DAFTAR ISI

Daftar Isi ............................................................................................................................... 2

Daftar Gambar ...................................................................................................................... 3

Daftar Tabel .......................................................................................................................... 3

1. Pengantar ......................................................................................................................... 4

1.1. Ringkasan Isi Dokumen ........................................................................................... 4

1.2. Tujuan Penulisan ...................................................................................................... 4

2. Pengujian ........................................................................................................................ 5

2.1. Hasil Uji .................................................................................................................. 5

2.1.1. Tuning ............................................................................................................. 5

2.1.2. Gangguan ........................................................................................................ 6

3

1. Pengantar

Dokumen ini merupakan laporan akhir dari pengembangan tugas mandiri “Kontrol Posisi

dengan Sensor LDR Menggunakan Metode PID” yang saya buat.


Dokumen ini dibagi menjadi dua bagian :

Bagian Pengantar.

Bagian pengantar yang memaparkan informasi mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan

penulisan dan referensi.

Bagian Hasil Tuning dan Gangguan

Bagian ini membahas mengenai hasil tuning setelah pengujian dan tes gangguan sistem

yang terdapat pada alat.

1.2. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan dari dokumen ini adalah :

Sebagai landasan dalam pelaksanaan pengembangan kendali PID.

Memudahkan proses pengembangan aplikasi Arduino Uno dalam konsep sistem kendali

PID.

Sebagai bagian dari dokumentasi tugas mandiri.

4

2. Hasil Pengujian

2.1. Hasil Pengujian

2.1.1. Hasil Uji

a. Pengujian Arduino Uno

Pengujian dilakukan dengan melakukan proses download program ke dalam

modul Arduino

b. Pengujian Motor Stepper

Bagian yang

diuji

Output yang dihasilkan

Intensitas Terang Intensitas Redup

Motor Servo Posisi 0 derajat Posisi bergerak 180 derajat

c. Pengujian secara keseluruhan

No. Hasil yang diharapkan Hasil

Pengujian Catatan

1. Switch dapat memberikan input kepada

arduino dengan tepat OK

2. Driver Motor dapat men-drive motor stepper. OK

3. Arduino dapat mengendalikan kinerja motor

stepper OK

2.2. Tuning 1 Analisa hasil, lalu tentukan perubahan parameter

2.2.1. Pada sinyal respon terlihat sudah baik dengan overshoot kecil dengan parameter yang

diubah yaitu

Kp = 10

Ti = 0.3

Td = 0.02

5

Sinyal Respon pada tuning 1 memperlihatkan tidak ada perubahaan yang signifikan sehingga

dengan tidak melakukan tuningpun sinyal respon yang didapatkan sudah memperlihatkan sinyal

yang baik

2.2.2 Parameter dari tuning terakhir di uji coba dengan gangguan (disturbance)

Hasil grafik sinyal respon saat diganggu dengan menahan servo motor saat berputar

kekiri atau kenan dengan kendali PID tipe 2 sinyal respon dapat kembali ke steady state

dan stabil

6

Gambar menunjukan respon sistem terhadap gangguang yang diberikan, gangguan yang diberikan

dapat dilakukan dengan memaksakan posisi untuk kekiri dan kekanan. Sebagai contoh untuk di

interval waktu 10 detik diberikan gangguan berupa memaksakan turun sesaat lalu saat dilepas

sistem kembali menuju setpoint. Contoh gangguan selanjutnya adalah dengan memaksakan naik

seperti pada antara interval wakti 15 - 20 detik. Sistem sesaat setelah dipaksa naik, posisinya

kembali pada setpoint yaitu SV 190 dan PV 190

dokumen perancangan b100 - b600

Engineering