Ultrasonic sensor level air

Rancang Bangun pengukur level air dengan ultrasonic berbasis Mikrokontroller dan Komputer sebagai Visualisasi

 Syaiful Karim (syaiful_k@yahoo.com)

 Widyaiswara Madya PPPPTK BOE /VEDC Malang

 

Abstrak

Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh telinga manusia, yaitu kira-kira di atas 20 kiloHertz. Hanya beberapa hewan, seperti lumba-lumba menggunakannya untuk komunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk navigasi. Dalam hal ini, gelombang ultrasonik merupakan gelombang ultra (di atas) frekuensi gelombang suara (sonik). Gelombang ultrasonik yang memiliki frekuensi mulai 20 kHz hingga sekitar 20 MHz.

Sensor Ultrasonik Ping produk parallax dipergunakan mendeteksi untuk mengukur level ketinggian air pada tabung bejana bulat yang datanya dapat baca oleh mikrokontroller dan dikirim ke Komputer.

Tabung bejana bulat bahan akrilic diameter 10 cm dengan tinggi 100 cm, dipasang sensor ultrasonic, dipancarkan gekombang sebesar 200 kHz dapat medeteksi level air, sesuai dengan spesifikasi sensor dapat mendeteksi minimal 3 cm yang masih dapat terbaca.

Kata kunci: Sensor Ultrasonik, Mikrokontroller

Pendahuluan

Berasal dari permintaan dari kobangdikal (tempat pendidikan Angkatan Laut) untuk dibuatkan model untuk mengukur level ketinggian air, maka kami membuatkan dengan menggunakan sensor ultrasonic yang digabung dengan mikrokontroller dan Komputer.

Dengan alat ini peserta didik dapat mempelajari sensornya sendiri, memprogram mikrokontroller baik dengan bahasa Bascom atau C Vision serta memprogram komunikasi data yang hasil level air dapat ditampilkan di computer.

Alat tersebut merupakan percontohan situasi di Kapal, sehingga peserta didik lebih mudah memahami

Rancang Bangun

Sensor ultrasonik PING

Memberikan metode mudah pengukuran jarak. Sensor ini sangat cocok untuk sejumlah aplikasi yang memudahkan Anda untuk melakukan pengukuran antara objek bergerak atau stasioner. Apalagi menggunakan Interfacing ke mikrokontroler sangatlah mudah . Sebuah single I / O pin yang digunakan untuk memicu sinyal dengan freqwensi yang sesuai spesikasinya ultrasonik ( di atas pendengaran manusia ). Sensor mengukur waktu yang dibutuhkan untuk kembali gema , dan kembali nilai ini ke mikrokontroler sebagai pulsa variabel-lebar melalui sama I / O pin .

Fitur Utama :
• Menyediakan tepat , non -kontak pengukuran jarak dalam kisaran 2 cm

 sampai 3 m

• Simple pulsa in / out pulsa komunikasi hanya memerlukan satu I / O pin

• Indikator Burst LED menunjukkan pengukuran berlangsung

• 3 pin header memudahkan untuk terhubung ke papan pengembangan,

  secara langsung atau dengan kabel ekstensi , tidak ada solder yang

 dibutuhkan

 Aplikasi edial:

 • Sistem keamanan

 • animasi interaktif pameran

 • Parkir asisten sistem

 • navigasi Robotic

 Prinsip dasar dari sensor ultrasonik PING lebih mudahnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini

 Gambar 1. Prinsip dasar sensor ultrasonik

 Sensor jarak ultrasonik PING produksi parallax yang banyak dipergunakan untuk aplikasi mendeteksi jarak suatu objek.

 Gambar 2. Dimensi Sensor ultrasonik PING

Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik 20 kHz hingga sekitar 20 MHz, pada alat ini dipancarkan sinyal t = 5 us atau f=200kHz kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol ( pulsa trigger dengan tout min 2 us ). Spesifikasi sensor ini dapat dilihat dari gambar 2.

 Gambar 3. Diagram pulsa ultrasonik

 Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas. Reflektivitas dari gelombang ultrasonik ini di permukaan cairan hampir sama dengan permukaan padat, tapi pada tekstil dan busa, maka jenis gelombang ini akan diserap.

Perancangan

Pertama merancang kami merancang blok diagram system yang akan dibuat untuk memudahkan mengerjakan perangkat kerasnya dan bloknya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 Gambar 4. Blok Diagram System

 Setelah itu membuat rumah tempat sensor ultrasonic PING agar dapat diletakan diatas tabung yang berisi air. 

    

   Gambar 5. Sensor ultrasonic dan rumah tempat sensor

Bahan tabung sengaja dibuat dari akrilik karena ringan dan tidak mudah pecah serta tidak bias. Model ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

 Gambar 6. Model pengukur level air dengan ultrasonic

Program uji coba sensor kami menggunakan bahasa Bascom yang dapat dilihat sebagian program bagian mengirim dan menerima sinyal serta menghitung jarak yang terukur.

 Sub Data_ultrasonic

    Arah = 1

    Set Kirim_sinyal

    Waitus 5

    Reset Kirim_sinyal

 'terima pulsa ubah dulu jadi input

    Arah = 0 

    Set Kirim_sinyal

    Bitwait Penerima_sinyal , Set

    Data_timer = 0

    Timer1 = 0

    Start Timer1

 Do

    If Penerima_sinyal = 0 Then

    Data_timer = Timer1

    Stop Timer1

    Exit Do

 End If

 Loop

    Stop Timer1

    Jarak = Data_timer / 2.7034

    Print "J" ; Fusing(jarak , "#.##")

 End Sub

Setelah selesai dan berfungsinya sensor yang dihubungkan oleh mikrokontroller selanjutnya dihubungkan dengan computer dan dibuat program dengan Visual Basic, dan ini contoh sebagian program dan hasil tampilan di layar monitor, tampilan terlihat level air = 25 Cm. Program dari visual Basic dapat dilihat dibawah ini, tapi hanya bagian penting saja.

Private Sub Timer1_Timer()

If MSComm1.InBufferCount > 0 Then

 din = MSComm1.Input

 awal = Mid(din, 1, 1)

 'Label3.Caption = awal

 If awal = "J" Then

 Jarak = Val(Mid(din, 2, 6))

 Jarak = Jarak - 4

 level_air = 69 - Jarak   

 If Jarak >= 69 Then

 Label2.Caption = "Level Air : 69 Cm"

 level.Value = 0

 ElseIf Jarak < 0 Then

 Label2.Caption = "Level Air : 0 Cm"

             level.Value = 69

 Else

 Label2.Caption = "Level Air : " & Format(level_air, "0,0") & " Cm"

 level.Value = level_air

             'Label3.Caption = "Level : " & Format(level_air, "0,0") & " %"

             End If

 End If

 End If

 End Sub

 Private Sub Timer2_Timer()

 Shape1(6).FillColor = &H80FF80

 End Sub

 Private Sub Timer3_Timer()

 Shape1(6).FillColor = &HE0E0E0

End Sub

 Gambar 7. Visualisasi Model

 Hasil uji coba dapat dilihat pada gambar dibawah ini, untuk mikrokontroller ada didalam kotak.

 Gambar 8. Model pengukur level air dengan ultrasonic 

 Simpulan

  1. Sensor Ultrasonik sangat tepat sebagai pengukur jarak yang medianya yang dapat memantulkan
  2. Sensor ultrasonik PING mudah sekali dihubungkan dengan mikrokontroller hanya butuh 1 bit port yang digunakan.
  3. Model pengukur level air dengan ultrasonic  sangat menarik untuk belajar control dan pemrograman.

 Daftar Rujukan

  1. Zoran Vojinovic, ‎Zoran Vojinović, ‎Michael B. Abbott - 2012 - ‎Pratinjau,The sensor must both transmit and receive an ultrasonic pulse. The ultrasonic signal frequency is usually 40 KHz which does not cause any harm to people. Some of the typical problems associated with ultrasonic sensors are: low charge in
  2. Lynnworth, L. C., Ultrasonic Measurements for Process Control, Academic Press, New York, 1989. Puttmer, A. and Hauptman, P., Ultrasonic density sensor for liquids, in Proceedings of the 1998 IEEE Ultrasonics Symposium, Schneider, S. C
  3. Bayu Sasongko (http://etekno.blogspot.com/2011/05/cara-memakai-sensor-ultrasonik-ping.html
  4. hendawan.wordpress.com
  5. http://atmelmikrokontroler.wordpress.com/
  6. http://www.parallax.com/product/28015
  7. http://id.wikipedia.org/wiki/Ultrasonik

Tentang konstanta

Pengetahuan tentang konstanta

(Sugiono,ST., M.Si.)

Abstrak

 Dalam problem matematika, konstanta atau tetapan adalah suatu nilai yang sudah ditetapkan besarannya; lawanan daripada konstanta atau tetapan dinamakan dengan variabel. Variabel adalah suatu bilangan yang berubah-ubah sesuai dengan perilaku operasi yang diberikan melalui masukan dari variable yang lain. Konstanta biasa digunakan dalam disiplin ilmu sains. Pada aplikasinya dalam dunia pemrograman konstata dapat disimpan sebagai deklarasi, karena setiap diperlakukan dalam suatu operasi bilangan konsatanta ini nilainya selalu tetap dan hanya akan berubah mana kala dipegaruhi oleh variable lain saat dioperasikan. Operasi bilangan ini ada dua macam yaitu operasi arithmatika  dan operasi logika. Sebagai contoh operasi aritmatika yang menggunakan konstanta Phi maka tetapan nilai yang muncul adalah( =3.14159265) pemakaian konstanta dengan symbol phi ini adalah langkah yangb sederhana pada saat penulisan program dilakukan. Selain Konstata ini masih banyak konstata lain seperti berikut dibawah ini.

Kata kunci:                              

        Konstanta, variable,Phi,Aritmatika

 

Pendahuluan

            Konstanta atau tetapan ini merupakan syarat dasar dalam pengolahan bilangan dalam ilmu hitung, bilangan yang diketahui adalah wakil atau persamaan dengan suatu konstanta karena sangat biasa ditemui pada setiap penyelesaian  operasi bilangan. Oprerasi arithmatika dan operasi logika dalam sistim digital misalnya sangat popular dalam dunia pemrograman dapat diibaratkan sebagai input data  dan pemberian instruksi, namun data tetap dibagi dua yaitu berupa data utama atau tetapan yang tersimpan pada sebuah memori yang disebut dengan akkumulator sedangkan data kedua disimpan di suatu register atau deretanmemori lain yang dapat kita maknakan sebagai variable atau data yang dapat berubah-ubah.

 

konstan
Daftar ini tidak lengkap, terutama yang berkaitan dengan subjek buku ini.



Radian = 57o17’44.8”

      Radian            Derajat
         1              57,30
         2              114,59
         3              171,89
         4              229,18
         5              286,48
         6              343,77
         2ᴫ             360

Kecepatan cahaya / gelombang radio
= 299.774 km / sec 3 x 108 meter / detik
= 186.271 mil / detik  186,000 miles / detik

1,4 konversi
Satuan Inggris sistim S.I (metrik) satuan
Panjang   1 inc     25,4 mm
          1 ft     304,8 mm
          1 yd     0,9144 m
          1 mile   1,60944 km

Area      1 in2     645,16 mm2
          1 ft2     0.092903 m2
          1 yd2     0.836127 m2
          1 mile2   2,58999 km2

Volume                 1 in3                   16387.1 mm3

                 1 ft3        0.0283168 m3

                  1 gallon  }4.54609  dm3

                               }~ 4.546  litres

 

Velocity     1 ft/s          0.3048 m/s

                  1 mile/h        0.44704 m/s

 

Mass          1 lb               0.453359237  kg

 

Power        1 hp             745.7 w

 

Energi        1  calorie      4.1868 J

                   1  Btu           1.05506 kJ

                   1  kWh         3.6 x 106 J

 

Simpulan :

            Pengertian konstanta dalam artikel ini adalah yang lazim digunakan dalam terapan maetatika sains dan teknologi, yang palig sering dan popular digunakan adalah konstata Inci karena untuk keperluan satuan lebar layar televise, konstanta mile hanya popular untuk satuan jarak di kelautan karena hanya menghafal sesuai dengan keperluan masing-masing maka kadang menganggap konstanta lainnya seolah-olah tidak penting pada halnya semuanya itu pasti diperluakan sesuai dengan keperluan masing-masing.

 

Refferensi:

Bernad Babani (publishing)LTD Thegrampians, Stepherds Brush Road

London W6 7NF England

Kontrol Arah dan Kecepatan Putaran Motor AC 3 Phasa Menggunakan Inverter Altivar 312

Kontrol Arah dan Kecepatan Putaran Motor AC 3 Phasa Menggunakan Inverter Altivar 312

 

Oleh : Agus Putranto, S.Pd., M.Sc.

(Widyaiswara Departemen Elektro - PPPPTK BOE Malang)

 

Abstrak:

Dalam suatu proses produksi di suatu industri, banyak mesin bergerak yang saling berinteraksi untuk memperoduksi suatu barang. Mesin bergerak maju mundur atau berputar kiri kanan bahkan dengan kecepatan yang berbeda adalah salah satunya digerakkan oleh motor listrik sebagai komponen aktoriknya dan pada umumnya motor yang dipergunakan adalah motor AC 3 phase. Untuk mendapatakan arah gerakan dapat dilakukan dengan mengubah sambungan motor melalui suatu kontaktor, tetapi untuk mengatur variasi kecepatan motor adalah hal yang tidak sederhana.

Metode untuk mengendalikan motor AC 3 phase yang sederhana adalah dengan menggunakan Inverter. Inverter adalah alat pengubah arus DC ke arus AC yang cara kerjanya adalah, pertama input inverter adalah AC 50 Hz, lalu dirubah ke DC, kemudian difilter, setelah itu diubah lagi ke AC tetapi frekuensinya tidak lagi 50 Hz. Tetapi besarnya dapat diatur sesuai keinginan. Dengan demikian frekuensi keluaran ini akan berpengaruh terhadap putaran motor, sesuai dengan rumus rpm=120 X F/kutub. Inverter memiliki beberapa terminal masukan untuk sumber arus, saluran kontrol arah putaran, masukan anlog untuk kontrol kecepatan dan sambungan RJ45 untuk komunikasi data apabila dikehendaki sambungan ke komputer. Dengan adanya sambungan ke computer maka pengaturan arah dan kecepatan putaran motor dapat dilakukan dengan mudah melalui layar komputer dan banyak informasi yang dapat diketahui seperti tegangan, arus, torsi, frekuensi dan banyak lagi yang lainnya.

Dari eksperimen yang dilakukan diperoleh hasil bahwa untuk mengontrol arah dan kecepatan putaran motor AC 3 phase dapat dilakukan dengan 4 mode yaitu: Kontrol dengan referensi internal, Kontrol 2-wire dengan referensi external, Kontrol 3-wire dengan referensi external dan Kontrol dengan computer.


Kata kunci:  Motor AC 3 phase, Inverter, Kontrol arah dan putaran

 

PENDAHULUAN

Motor induksi 3 phase merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling banyak digunakan sebagai aktuator yang merubah energi listrik menjadi energi gerak.untuk berbagai keperluan dalam proses produksi pada suatu industri. Konstruksinya yang sederhana dan kuat mendasari alasan keluasan pemakaianya. Dengan menggunakan motor induksi 3 phase, banyak hal yang bisa dilakukan antara lain yaitu mengatur arah putaran dan kecepatan putaran.

Prinsip operasi dari motor induksi ini berdasarkan induksi elektromagnet dari kumparan-kumparan dalam motor tersebut oleh karenanya motor ini dikenal dengan istilah motor induksi.

Ada tiga bagian utama dari motor induksi yaitu stator dan rotor seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Kontruksi motor induksi

 

Gambar 1. Kontruksi motor induksi

 

Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm sampai 4 mm.

Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung singkat dengan batangan logam yang lain.

Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu.

Stator merupakan bagian yang diam dari motor induksi tiga fasa, pada bagian stator terdapat beberapa slot yang merupakan tempat kawat (konduktor) dari tiga kumparan tiga fasa yang disebut kumparan stator, yang masing-masing kumparan mendapatkan suplai arus tiga fasa.

 

Prinsip kerja motor induksi

Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepatan seperti rumus berikut.

Ns = 120 f/P

dimana:

Ns = Kecepatan Putar

f = Frekuensi Sumber

P = Kutub motor

Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada batang konduktor dari rotor akan timbul GGL induksi. Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I). Adanya arus (I) di d alam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yan g dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator. GGL induksi timbul karena terpoton gn ya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr). Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan sebagai berikut.

S= (ns- nr)/ ns

Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

 

Inverter

Inverter yang dipergunakan untuk mengatur kecepatan motor asynchrony 3 phase pada pembahasan ini adalah seperti tampak pada gambar 2 yaitu ATV312 buatan Schneider Electric.

ATV312 memerlukan tegangan supply 200 … 240 V single phase dan outputnya adalah tegangan 200 … 240 V three phase dengan daya 0.37kW – 0.5HP.

 

  

Gambar 2. Inverter ATV312

 

Pada panel depan terdapat HMI yang memiliki fungsi seperti pada gambar  berikut :

 

 

Gambar 3. HMI pada inverter ATV312

 

Untuk mengontrol kecepatan motor 3 phase menggunakan inverter ATV312 dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu dikontrol dengan referensi internal, referensi external dan Modbus.

Di bawah ini adalah struktur menu pengaturan setting untuk pengoperasian inverte ATV312 :

 

 

Gambar 4. Struktur menu

 

Kontrol dengan referensi internal

Pada mode ini, pengaturan kecepatan motor dilakukan dengan menggunakan fasilitas internal yang tersedia pada inverter.

Berikut ini adalah langkah mengatur setting inverter untuk memutar motor 3 phasa menggunakan referensi internal dengan arah putaran motor searah jarum jam.

 

1.      Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

 

 Gambar 5. Pengaturan motor dengan referensi internal

2.  Sambungkan kabel power ke sumber tegangan AC 220 V. Selanjutnya pada display seven segment akan menampilkan nSt (3-wire-control) atau rdy (2- wire-control).

3.      Buka tutup depan inverter

4.      Tekan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led berjalan  pada display berhenti.

5.      Mengeset parameter motor :

Tekan tombol MODE kemudian putar tombol MODE ke kiri atau ke kanan sampai display seven segment menampilkan menu motor control drC. Perhatikan Nameplate pada motor.

Untuk memilih menu dilakukan dengan memutar tombol dan setelah muncul tampilan yang dikehendaki lalu tekan tombol tersebut maka pilihan menu akan tersimpan dan untuk keluar dari menu tekan tombol ESC.

berikutnya setting-lah parameter motor pada menu drC sesuai dengan nameplate pada motor :

 

 Untuk mengeset parameter di atas secara otomatis dapat dilakukan dengan memilih menu drC ® tUn ® YES

 6.   Mengeset parameter dasar :

 

 7.   Mengeset pilihan kontrol :

Karena pada bagian ini kita kan mengontrol kecepatan motor 3 phase menggunakan referensi internal, maka pilihlah setting LOCAL configuration seprti pada table di bawah ini.

 

 8.  Apabila tampilan pada display belum muncul rdy , misalnya muncul tnF berkedip, maka tekan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led pada display berjalan, kemudian tekan tombol STOP RESET maka tnF akan hilang dan muncul rdy pada display yang artinya inverter siap dipergunakan.

9.      Untuk menjalankan motor, tekan tombol RUN .

10.  Untuk mengatur kecepatan motor, putar tombol MODE

Pada display sevent segment dapat ditampilkan setting kecepatan motor.

 

11.  Untuk menghentikan / menstop  motor, tekan tombol STOP RESET .

 

Kontrol 2-wire dengan referensi external

Sistim kontrol 2-wire memiliki 2 masukan yaitu LI1 dan LI2 yang dipergunakan untuk mengatur arah putaran motor.

Jika LI1 on (tersambung ke +24V) dan LI2 off (tidak tersambung ke +24V) maka arah putaran motor adalah searah jarum jam. Jika LI1 off (tidak tersambung ke +24V) dan LI2 on (tersambung ke +24V) maka arah putaran motor adalah berlawanan arah jarum jam.

Tegangan analog 0 s.d. 10 Volt DC sebagai referensi pengaturan kecepatan motor masuk melalui terminal AI1.

 

 Gambar 6. Diagram control 2-wire dengan referensi external

Seperti pada gambar di atas, tegangan referensi diatur melalui potensiometer yang tegangan sumber + 10 volt diambil dari inverter. Untuk mengatur arah dan jalan serta berhentinya motor disediakan dua buah terminal yang harus disambungkan pada dua buah saklar (bukan tombol) ke terminal LI1 dan LI2. Ada dua kondisi saklar yaitu terhubung ke + 24 volt atau tidak, kalau terhubung kita sebut ON dan kalau tidak terhubung kita sebut OFF.

Berikut ini adalah langkah langkah percobaan control 2-wire dengan refernsi external,

1.      Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

  

 Gambar 7. Pengaturan motor dengan referensi internal

2.   Sambungkan kabel power ke sumber tegangan AC 220 V. Selanjutnya pada display seven segment akan menampilkan nSt (3-wire-control) atau rdy (2- wire-control).

3.     Perhatikan tampilan led apakah berjalan atau tidak, jika tampilan led berjalan, maka inverter sedang berjalan dengan setting local atau menggunakan referensi internal. Oleh karena itu setting harus diubah ke refensi external yaitu dengan cara menakan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led berhenti.

6.      Apabila motor yang dipergunakan tetap sama seperti pada percobaan control dengan internal refensi di atas, maka kita tidak perlu melakukan perubahan setting parameter motor dan parameter dasar. Langkah yang perlu dilakukan hanyalah mengubah konfigurasi referensi control ke pilihan remote configuration dengan menentukan sumber masukan refernsi external melalui AI1, AI2 atau AI3 pada menu Ctl- serta mengubah command control dari LOCAl ke REMOTE configuration 2-wire pada menu I-O-

Mengubah setting ke REMOTE configuration :

Tekan tombol MODE kemudian putar tombol tersebut MODEke kiri atau ke kanan sampai display seven segment menampilkan menu motor control Ctl-, selanjutnya tekan tombol tersebut dan untuk keluar dari menu tekan tombol ESC.

Berikutnya ubahlah setting sesuai table berikut

 

 7.      Selanjutnya jangan menekan tombol MODE , control motor 2-wire dengan referensi external melalui AI1 siap dijalankan. Ikuti langkah selanjutnya seperti pada table berikut ini

 

 8.    Untuk memonitor beberapa parameter dapat dilakukan dengan memilih menu SUP- dengan cara memutar dan menekan tombol

Seanjutnya pada display seven segment akan muncul nilai ktual parameter yang dipilih. Berikut ini adakah contoh untuk menampilkan beberpa parameter :

 

 

Kontrol 3-wire dengan referensi external

Sistim kontrol 3-wire memiliki 3 masukan yaitu LI1, LI2 dan LI3 yang dipergunakan untuk mengatur start/stop dan arah putaran motor.

LI1 berfungsi untuk ON/OFF motor, ON artinya terminal LI1 terhubung ke + 24 Volt dan OFF artinya terminal LI1 tidak terhubung ke + 24 Volt.

LI2 berfungsi mengatur arah putaran searah jarum jam (FORWARD)

LI3 berfungsi mengatur arah putaran berlawanan arah jarum jam (REVERSE)

AI1 berfungsi sebagai terminal masukan tegangan analog referensi eksternal 0 s.d. 10 Volt untuk mengatur kecepatan motor.

 

 Gambar 8. Diagram control 3-wire dengan referensi external

 

Berikut ini adalah langkah langkah percobaan control 3-wire dengan refernsi external,

 1.         Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

 

 

 Gambar 9. Pengaturan motor dengan referensi internal

2.   Sambungkan kabel power ke sumber tegangan AC 220 V. Selanjutnya pada display seven segment akan menampilkan nSt (3-wire-control) atau rdy (2- wire-control).

3.     Perhatikan tampilan led apakah berjalan atau tidak, jika tampilan led berjalan, maka inverter sedang berjalan dengan setting local atau menggunakan referensi internal. Oleh karena itu setting harus diubah ke refensi external yaitu dengan cara menakan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led berhenti.

4.     Apabila motor yang dipergunakan tetap sama seperti pada percobaan control dengan internal refensi di atas, maka kita tidak perlu melakukan perubahan setting parameter motor dan parameter dasar. Langkah yang perlu dilakukan hanyalah mengubah konfigurasi referensi control ke pilihan remote configuration dengan menentukan sumber masukan refernsi external melalui AI1, AI2 atau AI3 pada menu Ctl- serta mengubah command control dari LOCAl ke REMOTE configuration 2-wire pada menu I-O-

 

Mengubah setting ke REMOTE configuration :

Tekan tombol MODE kemudian putar tombol MODE ke kiri atau ke kanan sampai display seven segment menampilkan menu motor control Ctl-, selanjutnya tekan tombol tersebut dan untuk keluar dari menu tekan tombol ESC.

 Berikutnya ubahlah setting sesuai table berikut

 

 5.      Selanjutnya jangan menekan tombol MODE , control motor 3-wire dengan referensi external melalui AI1 siap dijalankan. Ikuti langkah selanjutnya seperti pada table berikut ini

Perhatikan blok diagram pada gambar 1.5.1 bahwa LI1 terhubung ke salar toggle sedangkan LI2 dan LI3 terhubung pada tombol yang berfungsi ketika ditekan tersambung ke + 24 volt (ON) dan jika tombol dilepas maka sambungan ke + 24 volt putus (OFF). Karena pada percobaan ini kita menggunkan saklar toggle maka kita harus memperlakukan saklar toggle tersebut seperti perilaku tombol tekan.

 

 

Kontrol dengan komputer  

Pada komputer atau laptop yang diproduksi atau keluaran terakhir sekarang ini biasanya hanya memiliki satu buah COM Port atau bahkan sama sekali tidak memiliki sambungan COM Port dan LPT. Untuk melayani komunikasi data hanya disediakan Universal Serial Bus (USB).

Untuk keperluan komunikasi data dengan computer, modul inverter hanya memiliki sambungan port RJ4 yang merupakan saluran RS485. Oleh karena itu agar dapat dihubungkan dengan komputer atau laptop diperlukan converter dari RS485 ke RS232.

Karena pada computer atau laptop tidak tersedia saluran RS232 maka diperlukan lagi satu converter dari RS232 ke USB. Melalui USB inilah inverter dihubungkan ke computer.

 

Di pasaran telah tersedia berbagai macam USB to RS232 converter ini yang dapat disambungkan ke port USB pada komputer atau Laptop.

Dan selanjutnya kita awali langkah langkah berikut ini :

1.   Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

  

 Gambar 10. Pengaturan motor dengan computer

2.      Sambungkan kabel USB to RS232 Converter ke socket USB computer

3.       Menginstal driver USB to RS232 pada komputer

4.  Buka tutup terminal kabel pada inverter dan sambungkan ujung kabel RS232 to RS485 yang berupaconnectorRJ45 ke connectornya inverter ATV312 seperti gambar berikut.

  

 Gambar 11. Connector kabel RJ45 pada inverter ATV312

5.        Sambungkan kabel RS232 to RS485 ke kabel USB to RS232 dan ke inverter

6.        Install software PowerSuite V 2.6 pada computer/laptop yang akan dipakai.

7.        Setelah proses loading selesai, maka akan muncul jendela PowerSuite seperti di bawah ini. Pilih menu Display ® Connection pada jendela berikut ini

  

 Gambar 12. Jendela PowerSuite

 8.            Setelah itu akan muncul jendela baru sebagai berikut :

 

 Gambar 13. Jendela PowerSuite menu Connection

 9.           Double click pada Serial monodrop seperti pada gambar berikut

 

 Gambar 14. Jendela PowerSuite menu Serial monodrop

10.    Pada jendela Serial monodrop, pilihlah parameter komunikasi sesuai dengan setting pada inverter, yaitu Communication port, baudrate dan format data bits.

 

 Gambar 15. Jendela Serial monodrop

 11.        Berikutnya pilih menu Action ® Connect

  

 Gambar 16. Jendela menu Action ® Connect

 12.        Berikutnya pada jendela baru , tekan tombol Alt + F

  

 Gambar 17. Jendela Peingatan

 13.        Dan tunggu sampai koneksi tersambung

 

 Gambar 18. Jendela Connection in progress

 14.        Selanjutnya pilih menu Action ® Identify

 

 Gambar 19. Jendela Action ® Identify

 Jika proses identifikasi berhasil, maka akan muncul informasi tentang inverter yang tersambung sebagai berikut :

  

 Gambar 20.Jendela PowerSuite dengan device ATV312

  

 Gambar 21. Jendela peringatan

 15.        Selanjutnya kita beri nama ATV no 1.

 

 Gambar 22. Jendela PowerSuite dengan device  ATV no 1

 

 Gambar 23. Jendela PowerSuite untuk mengkontrol device  ATV no 1

Arahkan pointer mouse pada command -> activate maka akan muncul jendela peringatan, jawab dengan menekan tombol Alt + F maka akan muncul jendela control sebagai berikut :

  

 Gambar 24. Jendela peringatan PowerSuite untuk mengkontrol device  ATV no 1

 Setelah menekan tombol Alt + F maka device ATV no 1 siap dikontrol melalui computer/laptop

  

 Gambar 25. Jendela untuk mengkontrol device  ATV no 1

 Dari jendela ini kita dapat mengontrol kecepatan motor dan arah putaran dari computer/laptop dengan sebelumnya menekan tombol Test run

 

 Gambar 26. Jendela kontrol device  ATV no 1 setelah dijalankan

 Dari menu yang tersedia kita dapat mengontrol motor 3 phase dengan fiture :

Command : Activate dan inactivate

Rotation : Forward dan Reverse

Frequency reference

 

 KESIMPULAN

 1.   Pada mode kontrol dengan referensi internalini pengaturan kecepatan motor dilakukan dengan menggunakan fasilitas internal yang tersedia pada inverter dan arah puataran tetap searah jarum jam.

 2.     Pada mode kontrol 2-wire dengan referensi external ini pengaturan kecepatan motor oleh variasi tegangan analog yna masuk pada terminal AI.1 sebesar 0 s.d. 10 Volt untuk mendapatkan frekuensi keluaran 0 s.d. 50 Hz. Sedangkan dua masukan yaitu LI1 dan LI2 dipergunakan untuk mengatur arah putaran motor.

 3.     Pada mode kontrol 3-wire dengan referensi external ini pengaturan kecepatan motor oleh variasi tegangan analog yna masuk pada terminal AI.1 sebesar 0 s.d. 10 Volt untuk mendapatkan frekuensi keluaran 0 s.d. 50 Hz. Sedangkan dua masukan yaitu LI1, LI2 dan LI3 yang dipergunakan untuk mengatur start/stop dan arah putaran motor. LI1 berfungsi untuk ON/OFF motor, ON artinya terminal LI1 terhubung ke + 24 Volt dan OFF artinya terminal LI1 tidak terhubung ke + 24 Volt, LI2 berfungsi mengatur arah putaran searah jarum jam (FORWARD) dan LI3 berfungsi mengatur arah putaran berlawanan arah jarum jam (REVERSE)

 4.    Pada mode kontrol dengan komputer dilakukan dengan sambungan menggunakan kabel data melalui terminal RJ45 yang dikonversi ke  RS485, RS232 dan USB. Dari menu yang tersedia kita dapat mengontrol motor 3 phase dengan fiture : Command : Activate dan inactivate, Rotation : Forward dan Reverse, Frequency reference

 

SARAN

Dengan mengetahui mode pengontrolan motor AC 3 phase menggunakan inverter Altivar 31 ini dapat dikembangkan lgi dengan pembuatan softawre aplikasi tertentu untuk berbagai keperluan.

 

DAFTAR RUJUKAN

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Installation manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Communication variables manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Modbus communication manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Programming manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Simplified manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Quick Start Guide - ATV312, 2009, Schneider Electric.

Sebaiknya perlu untuk diketahui

Sebaiknya perlu untuk diketahui

(oleh Sugiono, ST., M.Si.)

Abstraksi

          Era dasawarsa belakangan ini masih belum semua orang memikirkan pentingnya ngerti tentang satuan dasar. Satuan dasar selalu diperlukan pada setiap keperluan mengukur, membatasi, ataupun menentukan sesuatu. Artikel ini ditulis untuk pembaca dengan harapan dapat mengingatkan kembali bagi yang sudah pernah tahu, dapat memantapkan bagi yang pernah tahu dan dapat menambahkan wawasan bagi pemula yang belum pernah tahu.  Satuan ini selalu ada dan tak pernah tertinggalkan karena selalu bertemu kapan saja dan di mana saja. Dengan membaca dan mengerti akan terbiasa serta mudah untuk menerapkannya.

 Kata kunci:

          Satuan. Mengukur

 Pendahuluan

          Pemahaman dan pengetahuan tentang satuan penting untuk diketahui dan dimengerti oleh stiap orang, terutama anak didik mulai dari sekolah dasar hingga perguruan tinggi. Satuan selalu dipergunakan pada setiap keperluan untuk menentukan ukuran dan besaran. Tidak kalah penting dikhalayak umum satuan juga tetap bayak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dan hampir tak pernah ditinggalkan. Sebagai contoh sederhana anak kecil / seseorang yang minum segelas air perlu mengukur berapa gelas, berapa liter air yang diperlukan disaat  kehausan.Tentu saja dalam hal ini memerlukan mengukur/menakar berapa volume air yang akan dituangkan, perhatikan gambar berikut ini.

 

 Contoh situasi gambar diatas secara tidak langsung tetap menjadi pertimbangan ukuran dan satuan yang diperlukan untuk diketahui semenjak dini hinggga seterusnya dalam terapan kehidupan apa lagi dalam bidang teknologi.

Dengan permasalahan sederhana itulah tetap penting pengetahuan ini untuk melandasi perilaku dan keperluan pengukuran yang disesuaikan dengan keperluan dan kepentingannya, disesuaikan dengan tingkatan masing-masing. Contoh ukuran standard besaran yang diakui dunia diantaranya  satuan Kg adalah satuan dari besaran pokok yang disimpan di lembaga ukuran standard di kota serves peranncis

Berfokus kepada permasalahan satuan berikut ini ditunjukkan satuan – satuan yang biasa digunakan dalam kehidupan sehari-hari sebagai pengetahuan yang langgeng dan terus menerus digunakan setiap hari, berikut ini ditunjukkan table satuan dasar .

 Satuan Dasar S.I

Ini adalah satuan metrik di system Satuan International (SI)

Kuantitas

Nama Satuan

simbol

Panjang

meter

m

Massa

kilogram

kg

Waktu

kedua

s

Arus listrik

amper

J

Temperatur

derajat kelvin

OK

Intensitas cahaya

Candela

cd

Satuan Turunan S.I.
Beberapa satuan turunan (drived unit) lebih sering bertemu dalam rekayasa elektronic

Kuantitas

Nama Satuan

Lambang

Gaya

Kerja,Energi

newton

N = kg m/s2

Kuantitas panas

Joule

J = Nm

Daya listrik

watt

W = J/s

Muatan listrik

coulomb

C = As

Potensial listrik  

Volt

V  = W/A

Capacitas listrik

farad

F  = As/V 

HambatanListrik

ohm

Ω  = V/A

Frekuensi

Hertz

Hz = s-1

Magnetic flux

Weber

Wb = Vs

Kepadatan flux 

Tesla

T  = Wb/m2

Inductance

henry

H  = Vs/A

                                                 

SINGKATAN DAN SIMBOL-SIMBOL

Kepangkatan satuan

Faktor/pangkat                     Awalan                Lambang
1012                                         Tera                    T
109                                          giga                     G
106                                          Mega                    M
103                                          Kilo                      k
102                                          hecto                    h
101                                          deca                     da
10-1                                         Deci                      d
10-2                                         centi                     c
10-3                                         mili                      m
10-6                                         mikro                   μ
10-9                                         nano                    n
10-12                                        pico                     P
10-15                                        femto                  f
10-18                                                  Atto                    a

  

Simbol Matematika

Beberapa hal, mungkin kurang dikenal, simbol yang digunakan dalam buku yang ditampilkan di bawah ini:


~       Sekitar / mendekati ke

≠       tidak sama dengan
≡        identik dengan
∞       bervariasi seperti, proporsional ke
>        Lebih besar dari
<        Kurang dari
∞        infinity/tak dapat ditentukan

J         operator kompleks, √ -1
│z│   modulus dari bilangan kompleks (z)

 

 1.2.3 Alphabet Yunani

Nama                         (Huruf kecil)                          (Huruf Besar)
Alpha                                  a                                   A

Beta                                    β                                   B
Gamma                               γ                                   Г
Delta                                  δ                                    Δ
Epsilon                                ε                                    E
Zeta                                    ζ                                    Z
Eta                                     η                                    H
Theta                                  θ                                    Θ
Iota                                     ι                                     I
Kappa                                  κ                                    K
Lamda                                 λ                                    Λ
Mu                                      μ                                   M
Nu                                      ν                                    N
Xi                                        ξ                                    Ξ
Omicron                              o                                    O
Pi                                        π                                    П
Rho                                     ρ                                    P
Sigma                                  σ                                    Σ
Tau                                      τ                                    T
Upsilon                                υ                                    Y
Phi                                      Ф                                   Φ
chi                                       χ                                   X
Psi                                       ψ                                  Ψ
Omega                                 ω                                 Ω

simpulan

Pentingnya pengetahuan ini adalah masih adanya siswa tingkat menegah atas yang tidak dapat menjawab secara tepat konversi nilai 1 kg = berapa onz?, berapa gram? Dengan membaca artikel ini dengan harapan dapat kekhawatiran tersebut dapat diatasi

 Refferensi:

Bernad Babani (publishing)LTD Thegrampians, Stepherds Brush Road

London W6 7NF England

Perancangan dan Implementasi Knowledge Base PID Controller untuk Electric Power Steering

 

PERANCANGAN  DAN IMPLEMENTASI KNOWLEDGE BASE PID CONTROLLER

UNTUK ELECTRIC POWER STEERING 

 Oleh : Herry Sudjendro

ABSTRAK

Pada penelitian ini  dirancang sebuah  knowledge base PID controller untuk kemudi bertenaga listrik (electric power steering) yang berfungsi pada saat kecepatan kendaraan di bawah 30 km/jam. Bantuan tenaga kemudi (assist steering) berupa motor dc berfungsi untuk memberi bantuan torsi putar pada tangkai kolom kemudi agar usaha memutar kemudi menjadi ringan. Kontroler berfungsi untuk mengendalikan putaran motor dc. Untuk mengatasi perubahan dinamis pada beban maka didisain kontrol knowledge base PID controller dengan delapan buah parameter Kp, ti dan td yang berbeda-beda dengan menyesuaikan friksi pada roda depan. Perbedaan sudut tangkai kemudi dan tangkai kolom  dikompensasikan melalui sebuah kompensator pada sensor torsi menjadi tegangan koreksi torsi yang linier antara 0 sampai dengan 5 Volt dc. Pada implementasi didapatkan bantuan torsi putar sebesar 249%

Kata kunci: knowledge base PID controller, kemudi bertenaga listrik (electric power steering), torsi putar, tangkai kemudi, tangkai kolom, sensor torsi.

 

PENDAHULUAN

       Kendaraan roda empat yang tidak menggunakan power steering mempunyai problem pengendalian pada kecepatan kendaraan  rendah.  Roda kendaraan yang  menempel pada  landasan menghasilkan friksi yang besar, sehingga pada saat belok   memerlukan gaya memutar tangkai kemudi yang relatif  besar. Hal ini menimbulkan kekurangnyamanan pada saat mengemudi.Untuk mengatasi hal tersebut di atas mulai dikembangkan inovasi  pembantu tenaga kemudi (assist power steering)  yang menggunakan kemudi bertenaga hidrolik. Sistem ini bisa membantu memberikan gaya pada sistem kemudi, namun memerlukan ruangan yang cukup besar untuk menempatkan sistem kemudi hidrolik tersebut. Bagi kendaraan ukuran kecil hal ini merupakan masalah, sehingga dikembangkan kemudi bertenaga listrik (electric power steering) yang hanya memerlukan ruangan yang relatif kecil untuk menempatkan sistem kemudi bertenaga listrik.

        Kemudi bertenaga listrik mulai banyak dikembangkan sesudah munculnya sistem kemudi hidrolik. Kemudi bertenaga listrik memiliki sistem yang  lebih  sederhana, tidak memerlukan tempat yang luas serta lebih murah. Keuntungan yang lain menggunakan kemudi bertenaga listrik adalah mesin  berdiri sendiri (menghemat bahan bakar), mudah diatur (steering feel), modular, mudah dibongkar pasang, berukuran kecil dan sederhana [8].

        Kemudi bertenaga listrik menggunakan motor dc sebagai penggerak mempunyai masalah utama berupa kelebihan pengemudian (over steering). Kelebihan pengemudian adalah  gejala yang muncul karena bantuan kemudi terlalu kuat sehingga pembelokan terlalu jauh dari alurnya. Gejala ini muncul pada kendaraan berukuran kecil berkapasitas silinder 1000 cc yang dilengkapi dengan kemudi bertenaga listrik. Hal ini disebabkan karena fungsi sistem kontroler yang memiliki performansi kurang bagus pada pengendalian motor dc.

        Sistem kemudi bertenaga listrik ini hanya akan berfungsi pada saat kondisi idle speed, yaitu pada saat putaran mesin sekitar 3000 rpm. Pada saat itu baterai mempunyai cukup daya karena secara otomatis rangkaian alternator mengisi muatan listrik ke baterai.

        Pada penelitian ini dirancang  sebuah knowledge base PID controller  berupa sebuah sistem yang bisa dipasang dan berfungsi pada benda kerja nyata berupa kemudi bertenaga listrik. Sistem ini diharapkan mampu mengatasi permasalahan pada sistem kemudi kendaraan di mana terdapat friksi pada roda depan.

        Takayuki Kifuku dan Shunichi Wada telah melakukan penelitian tentang kompensasi pada inersia motor dan friksi torsi untuk mengatasi problem bila motor listrik digunakan pada alat bantu kemudi. Problem tersebut  adalah keluaran torsi motor yang cukup tinggi mengakibatkan  tangkai kemudi agak lamban kembali ke posisi awal. Dalam penelitiannya  dilakukan minimisasi friksi motor dengan mengembangkan metode kompensasi inersia motor dan friksi torsi [8]

        Aly Badawy, Jeff Zraski, Fahrad Bolourchi dan Ashok Chandy mengembangkan sistem kemudi tenaga listrik jenis tangkai kolom seperti digambarkan pada Gambar1. Sistem tersebut terdiri dari kolom kemudi, mekanik pembantu roda gigi, motor dc, kontroler, sensor, tangkai kemudi (hand wheel), tangkai penghubung (intermediate shaft), rak dan pinion (rack and pinion) dan  tangkai roda (tie rod)[1].

 

 Gambar 1        Sistem kemudi bertenaga listrik

       Kegunaan utama dari sistem kemudi bertenaga listrik adalah membuat bantuan tenaga torsi pengemudi pada saat mobil berjalan di bawah 30 km/jam. Pada saat kendaraan melaju di atas kecepatan 30 km/jam, torsi yang diperlukan pengemudi untuk memutar tangkai kemudi sudah di bawah 0,2 kg. Tingkat kenyamanan manusia untuk memutar tangkai putar adalah dengan torsi 0,2 kg. Sinyal yang dibangkitkan oleh sensor torsi merupakan perbedaan torsi antara tangkai kemudi dan posisi roda melalui tangkai kolom dan tangkai pinion. Sinyal tersebut dikirim ke unit kontroler elektronika (Electronic Control Unit) untuk menggerakkan motor dc yang putarannya akan membantu memutar tangkai kolom.

 Penalaan parameter dengan metode Ziegler Nichols lup terbuka.

        Metode ini didasarkan terhadap reaksi sistem lup terbuka. Plant sebagai lup terbuka diberi sinyal unit step (Gambar 3). Kalau plant minimal tidak mengandung unsur integrator ataupun pole-pole kompleks, reaksi sistem akan berbentuk kurva S

 

 Gambar 2 Reaksi lup terbuka

 

 

 Gambar 3. Kurva S  Ziegler Nichols

            G(s)=Ke-Ls/(1+Ts)      

       Zeigler dan Nichols melakukan eksperimen dan menyarankan parameter penalaan nilai Kp, ti, dan td dengan didasarkan pada kedua parameter tersebut.  Tabel 1 merupakan rumusan penalaan parameter PID berdasarkan cara kurva reaksi.

           Tabel 1 Parameter PID dengan metode kurva reaksi [4].

Tipe Kontroler

Kp

ti

tD

P

T/L

~

0

PI

0,9T/L

L/0,3

0

PID

1,2T/L

2L

0,5L

 Rangkaian kontroler PID analog[5].

 Rangkaian kontroler PID bisa dirancang dengan rangkaian analog seperti Gambar 4.

 

 

Gambar 4 Rangkaian kontroler PID

 

            Kp=R4(R1.C1+R2.C2)/R3.R1.C3                                                                

               t1=R1.C1+R2/C2                                                                               

               tD=R1.C1.R2.C2/(R1.C1+R2.C2)                                                                             

 Bila dinyatakan dalam penguatan operasional, menjadi :

        Kp=R4(R1.C1+R2.C2)/(R1.R3.C2)

        Ki=R4/(R1.R3.C2)

       Kd=(R4.R2.C1)/R2                                                                                      

 

METODOLOGI PENELITIAN

        Parameter kontroler ditentukan berdasarkan analisa pendekatan plant orde dua dengan sistem look up table. Parameter – parameter Kp, ti, td nilainya tergantung dari besarnya tegangan keluaran dari sensor torsi yang merupakan representasi dari dinamika friksi antara roda depan dengan permukaan jalan berbeda-beda.

       Pada perancangan sistem knowledge base PID controller ini dibuat delapan buah rangkaian kontroler PID yang masing-masing memiliki parameter yang berbeda-beda dan akan bekerja secara bergantian.

        Potensiometer P1 dan P2 adalah sensor torsi yang digerakkan secara serempak oleh lever pada torsi bar. Tegangan keluaran dari dua buah potensiometer diumpankan ke rangkaian komparator, dan tegangan hasilnya diumpankan ke rangkaian PID.

        Output 1 dan output 2 adalah saling komplemen sebagai penggerak motor DC ke arah kanan dan ke arah kiri.

        Pemilihan salah satu kontroler PID dengan menggunakan rangkaian multiplexer IC MC 4051 yang memiliki delapan buah masukan dan satu keluaran Pemilihan kanal tergantung dari kondisi kontrol kanal A,B dan C. Tegangan main dari sensor torsi sebagai referensi identifikasi masukan, untuk memilih satu kontrol PID diantara 8 kontrol PID.

 Gambar 5 Perancangan rangkaian PID dengan 8 pilihan parameter.

        Bila tegangan main diibaratkan dengan Vi, maka bisa dibuat aturan diagran fungsi rangkaian sebagai berikut:

·          If Vi =5V >Vi> 4,375V, then aktifkan PID1

·          If Vi =4,375V >Vi> 3,75V, then aktifkan PID2

·          If Vi  =3,75V >Vi> 3,125V, then aktifkan PID3

·          If Vi  = 3,125V >Vi> 2,5V, then aktifkan PID4

·          If Vi =2,5V >Vi> 1.875V, then aktifkan PID5

·          If Vi =1,875V >Vi> 1,25V, then aktifkan PID6

·          If Vi =1,25V >Vi> 0,625V, then aktifkan PID7

·          If Vi =0,625V >Vi> 0,V, then aktifkan PID8

        Karena kondisi tegangan main dari sensor torsi pada lebih besar dari 2,5 Volt dan lebih kecil dari 2,5 Volt adalah simetris, maka bisa disederhanakan :  

·          PID1 = PID8

·          PID2 = PID7

·          PID3 = PID6

·          PID4 = PID5

 

 

Prosedur Knowledge base PID Controller

        Untuk mengatasi perubahan torsi beban yang selalu berubah, maka dirancang sebuah rangkaian elektronika yang mampu mengadaptasi setiap perubahan torsi beban. Dalam penelitian ini dirancang delapan macam parameter untuk kontroler PID.  Tegangan keluaran sensor torsi adalah merupakan representasi puntiran torsi bar yang merupakan reaksi dari friksi roda depan dengan landasan. Hubungan pemilihan parameter kontroler Kp, ti dan tD adalah seperti pada tabel  di bawah:

 Tabel 2  Hubungan  tegangan torsi dengan parameter kontroler PID

No

Tegangan keluaran sensor torsi

 

Parameter kontroler

 

1

5V>Vi>4,375V

 KP4=24,6

ti4=1,172

tD4=0.292

2

4,375V>Vi>3,75V

 KP3=13,5

ti3=0,952

tD3=0.238

3

3,75V>Vi>3,125V

KP2=8,3

ti2=0,805

tD2=0.201

4

3,125V>Vi>2,5V

KP1=3,9

ti1=0,658

tD1=0.164

5

2,5V>Vi>1,875V

KP5=3,9

ti5=0,658

tD5=0.164

6

1,875>Vi>1,25V

KP6=8,3

ti6=0,805

tD6=0.201

7

1,25V>Vi>0,625V

 KP7=13,5

ti7=0,952

tD3=0.238

8

0,625>Vi>0V

 KP8=24,6

ti8=1,172

tD8=0.292

             

Implementasi

       Setelah didapatkan parameter kontroler PID untuk beban torsi yang berbeda-beda, maka  dilakukan implementasi dalam rangkaian elektronika sebagai berikut:

 

 

Gambar 6 Rangkaian kontrol PID sebagai kontrol EPS.

 

        Potensiometer P1 dan P2 adalah sensor torsi yang masing-masing tegangan keluarannya akan dibandingkan oleh rangkaian komparator. Tegangan error akan diolah oleh rangkaian kontroler PID.  Puntiran tangkai kemudi akan menghasilkan tegangan keluaran torsi main dan sub berubah sesuai dengan besarnya beda torsi antara tangkai kemudi dan tangkai kolom yang dihubungkan oleh batang torsi. Tegangan error   dari sensor torsi dihubungkan ke rangkaian analog to digital converter  (ADC 0804). Keluaran ADC 0804 berupa keluaran digital  data bit 5, data bit 6 dan data bit 7, berfungsi sebagai kontrol kanal pada multiplexer untuk memilih PID yang harus aktif. Keluaran dari rangkaian kontrol terdiri dari dua buah keluaran yang dihubungkan ke penggerak motor dc. 

 ANALISIS HASIL

·         Percobaan I :

Percobaan pertama dilakukan pada saat beban torsi 6 Nm, maka bila tangkai kemudi diputar-putar pada saat EPS dihidupkan, ayunan maksimum pada penampilan oscilloscope sebesar 2,900V dan minimum sebesar 2,200V. Selisih kedua buah tegangan tersebut adalah sebesar 0,700V .


 Gambar 7.  Tegangan sensor torsi pada beban 6 Nm  saat EPS hidup

          Maka penguatan torsi bantuan:

        AT1=1,82V/0,7V = 2,6 = 260 %

Gambar 8 Tegangan sensor torsi pada beban 6 Nm  saat EPS mati

 

·         Percobaan II:

Percobaan kedua dilakukan pada saat beban torsi 3 Nm, maka bila tangkai kemudi diputar-putar pada saat EPS dihidupkan, ayunan maksimum pada penampilan oscilloscope sebesar 2,720V dan minimum sebesar 2,340V. Selisih kedua buah tegangan tersebut adalah sebesar 0,380V

 

Gambar 9  Tegangan sensor torsi pada beban 3 Nm  saat EPS hidup

 

Gambar 10 Tegangan sensor torsi pada beban 3 Nm saat EPS mati

 

 

Kemudian EPS dimatikan,pada oscilloscope akan menampilkan ayunan dari ayunan maksimum sebesar 3,000 Vdc  dan minimum 1,980V. Selisih kedua buah tegangan tersebut sebesar 1,020V.

Maka penguatan torsi bantuan:

 

           AT2=1,020V/0,380V = 2,68=168%

 

          ·        Percobaan III:

 

Percobaan ketiga dilakukan pada saat beban torsi 4 Nm, maka bila tangkai kemudi diputar-  putar pada saat EPS dihidupkan, ayunan maksimum pada penampilan oscilloscope sebesar 2,800V dan minimum sebesar 2,320V. Selisih kedua buah tegangan tersebut adalah sebesar 0,480V.

Gambar 11.  Tegangan sensor torsi pada beban 4 Nm saat EPS hidup

 

Kemudian EPS dimatikan,pada oscilloscope akan menampilkan ayunan dari ayunan maksimum sebesar 3,120 Vdc  dan minimum 2,060V. Selisih kedua buah tegangan tersebut sebesar 1,060V.

 Gambar 12 Tegangan sensor torsi pada beban 4 Nm saat EPS mati

 

 Maka penguatan torsi bantuan:

         AT3=1,060V/0,480V = 2,2 = 220%

           Dengan demikian bisa diambil nilai torsi rata-rata:

           AT=(2,6+2,68+2,2)/3 = 2,49=249%

 KESIMPULAN

Dengan menggunakan kontroler PID yang parameter kontrolernya disesuaikan dengan kondisi torsi beban, dari hasil implementasi dari tiga kondisi beban torsi yang berbeda, maka kemudi bertenaga listrik bisa membantu torsi putar pada tangkai kemudi  menjadi ringan  dengan bantuan torsi sebesar 249%

 

 

DAFTAR PUSTAKA

[1].  Aly Badawy dkk., Steering and Suspension Technology Symposium 1999, Detroit, Michigan, March 1-4, 1999.

[2]    I Nyoman Sutantra, “Milestone kombinasi kontrol engineering dan mechanical engineering dalam mewujudkan global stability vehicle program dan intelligent car”, Proceding of Conference on Electrical Electronic Communication an Information (CECI) and Seminar an Intelligent Technologyand Its Application (SITIA) 17th Juni 2003.

 [3].   Josaphat Pramudijanto dkk., “Implementasi kontroler PID pada PLC untuk pengaturan kecepatan motor”, Proceding of Conference on Electrical, Electronic, Communication an Information (CECI) and Seminar an Intelligent Technologyand Its Application (SITIA) 17th Juni 2003].

[4].   Ogata, K, Teknik Kontrol Otomatik, edisi ke dua, Penerbit Erlangga,1997.

[6]   Patrick,S, “Numerical Simulation of Electric Power Steering (EPS) System”, Koyo Engineering Journal, English Edition no. 160 E  202, 2002.

[7].   Yoshida,K, “Development of Custom IC for EPS Torque Sensor”, Koyo Engineering Journal, English Edition no. 160 E  202, 2002.

 [8].   …………….,”Suzuki Karimun SL410R”, PT. Indomobil Jakarta, 2000

 

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG