Laporan (1)_1.docx

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi elektronika saat ini sudah sedemikian pesatnya yang kadang – kadang berawal dari rangkaian – rangkain sederhana yang biasa kita jumpai dalam buku – buku tentang elektronika. Aplikasi dari Line Follower biasnya digunakan sebagai motor mainan anak – anak dan juga sebagai sarana transportasi di area pabrik. Jadi dalam laporan ini akan dijelaskan rangkaian elektronika dari Line Follower beserta cara kerjanya. Robot ini salah satu dari jenis robot beroda yang memiliki komponen utama diantaranya Resistor, Diode, Transistor, Led, Relay, Tilting, Photodioda yang dirangkai untuk menghasilkan jenis robot yang berjalan mengikuti garis hitam yang telah ditentukan. Di dalam rangkaian Line Followerr terdapat 2 bagian utama, yaitu bagian sensor, dan driver. Untuk bagian sensor di gunakan Photodioda dan LED, sementara LDR sebagai sensor cahaya. Untuk driver menggunakan 2 buah Relay DPDT yang dihubungkan ke transistor yang berfungsi untuk switching. Dengan adanya project ini diharapkan mahasiswa Teknik Elektromedik dapat lebih mahir dalam bidang elektronika dengan adanya pengalaman dan eksperimen. Untuk rangkaian-rangkaianya yang ada di dalamnya kita akan jelaskan pada bab selanjutnya.

1.2 Tujuan 1.2.1 Mahasiswa mampu mengetahui fungsi-fungsi dari komponen dan mengaplikasikan ke dalam suatu rangkaian. 1.2.2 Mahasiswa mampu membuat rangkaian driver motor dan rangkaian sensor. 1.2.3 Mahasiswa mampu memahami sistem dan cara kerja line follower analog dalam segala kendala.

Rohmatul (002), Allievya (003), Fatich (009)

1

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

BAB II DASAR TEORI http://sharingmekatronika.blogspot.com/2015/11/membuat-robot-linefollower-analog.html

2.1 Pengertian Line Follower Line follower analog adalah suatu robot berbentuk menyerupai mobil kecil, yang bekerja mengikuti garis hitam atau putih. Robot mendeteksi garis tersebut menggunakan sensor yang terdiri dari infra merah (led juga bisa) sebagai transmitter dan photo dioda sebagai receivernya. Untuk mengikuti garis tersebut, robot bergerak secara otomatis yang digerakkan oleh motor DC dan rangkaian drivernya.

Rohmatul (002), Allievya (003), Fatich (009)

2

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Ada beberapa klasifikasi centrifuge menurut jenisnya, antara lain : a.

General Purpose Centrifuge Model ini biasanya adalah tabletop (bisa diletakkan di atas meja) yang dirancang untuk pemisahan sampel urine, serum atau cairan lain dari bahan padat yang tidak larut. Centrifuge ini biasanya berkecepatan 0-3000 rpm, dan bisa menampung sampel dari 5-100 ml.

b.

Micro Centrifuge Atau disebut juga microfuges, memutar microtubes khusus pada kecepatan tinggi. Volume microtubes berkisar 0.5-2.0 ml.

c.

Speciality Centrifuge Yaitu centrifuge yang dipakai untuk keperluan yang lebih spesifik. Jenis lain adalah centrifuge berkecepatan tinggi yang berputar pada kecepatan 0-20.000 rpm dan ada yang berkecepatan di atas 50.000 rpm. Kebanyakan centrifuge ini dilengkapi dengan sistem pendinginan untuk menjaga sampel tetap dingin selama sentrifugasi. Centrifuge ini lazim dipakai di laboratorium penelitian.

Gambar 2.1 Centrifuge (Sumber : https://glasswareindonesia.files.wordpress.com/2018/02/fastgene_miniausgeschnitten-kopie.jpg?w=616 )

Rohmatul (002), Allievya (003), Fatich (009)

3

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

2.2 Kontrol PID Kontroler adalah komponen yang berfungsi meminimasi sinyal kesalahan. Tipe kontroler yang paling populer ialah kontroler PID. PID mmerupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu system instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tersebut. Elemen-elemen kontroler P, I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah sistem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar(Handy Wicaksono & Josaphat Pramudijanto, 2004). Kontrol PID adalah gabungan dari kontrol proporsional, integral, dan derivative.

2.2.1 Kontrol Proporsional Pengontrol proporsional memiliki keluaran yang sebanding dengan besarnya sinyal kesalahan. Dengan Kp adalah konstanta proporsional. Kp berlaku sebagai gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik kepada kinerja kontroler. Penggunaan kontrol P memiliki keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamis.

Gambar 2.2 Grafik Kontrol Proporsional (Sumber : http://arifelektronikaindustri.blogspot.co.id/2011/08/kontrolpid.html)

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

4

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Cara kerja kontrol proporsional adalah : a.

Jika nilai Kp kecil, pengontrol proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat (menambah rise time).

b.

Jika nilai Kp dinaikkan, respon/tanggapan sistem akan semakin cepat mencapai keadaan mantapnya (mengurangi rise time).

c.

Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau respon sistem akan berosilasi.

d.

Nilai Kp dapat diset sedemikian sehingga mengurangi steady state error, tetapi tidak menghilangkannya.

2.2.2 Kontrol Integral Pengontrol integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki kesalahan keadaan nol. Jika sebuah pengontrol tidak memiliki unsur integrator, pengontrol proporsional tidak mampu menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan mantapnya nol. Kontrol I dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan error. Pemilihan Ki yang sangat tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde sistem. Keluaran pengontrol ini merupakan hasil penjumlahan yang terus menerus dari perubahan masukannya. Jika sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, maka keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan masukan. Sinyal keluaran pengontrol integral merupakan luas bidang yang dibentuk oleh kurva kesalahan/error.

Gambar 2.3 Grafik Kontrol Integral (Sumber : http://arifelektronikaindustri.blogspot.co.id/2011/08/kontrolpid.html)

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

5

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Cara kerja pengontrol integral: a.

Keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat respon.

b.

Ketika sinyal kesalahan berharga nol, keluaran pengontrol akan bertahan pada nilai sebelumnya.

c.

Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

d.

Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran pengontrol.

2.2.3 Kontrol Derivatif Perubahan yang mendadak pada masukan pengontrol akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Ketika masukannya tidak mengalami perubahan, keluaran pengontrol juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan menaik, keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Kontrol derivatif hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler derivativf tidak dapat dipakai sendiri.

Gambar 2.4 Grafik Kontrol Derivative (Sumber : http://arifelektronikaindustri.blogspot.co.id/2011/08/kontrolpid.html)

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

6

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Cara kerja pengontrol derivative: a. Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada perubahan pada masukannya (berupa perubahan sinyal kesalahan). b. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan. c. Pengontrol diferensial mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi pengontrol diferensial dapat mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem. d. Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas sistem dan mengurangi overshoot.

2.3 Rangkaian Pada Simulation Centifuge dengan Kontrol PID 2.3.1 Rangkaian Penguat Non-Inverting Rangkaian penguat non-inverting merupakan penguat sinyal dengan karakteristik dasar sinyal output yang menguatkan memiliki fasa yang sama dengan sinyal input. Sinyal tegangan input diterapkan langsung ke terminal input non-inverting yang berarti bahwa gain output penguat menjadi positif. Rangkaian penguat non-inverting ini dapat digunakan untuk memperkuat sinyal AC maupun DC dengan output yang tetap sefase dengan sinyal input. Besarnya penguatan tergantung pada besar tahanan input dan tahanan feedback. Pada rangkaian penguat non-inverting memiliki kelemahan pada output yaitu, rangkaian ini hanya dapat digunakan untuk menguatkan sinyal namun tidak bisa digunakan untuk melemahkan sinyal.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

7

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 2.5 Rangkaian Non-Inverting Amplifier (Sumber :http://elektronika-dasar.web.id/penguat-tak-membalik-non-invertingamplifier/) Rumus rangkaian non inverting :

𝑽𝒐𝒖𝒕 = (

𝑹𝒇

𝑹𝒊𝒏

+ 𝟏) . 𝑽𝒊𝒏

(1)

2.3.2 Rangkaian Penguat Inverting Penguat ini dinamakan penguat inverting karena input diterapkan pada terminal inverting pada op-amp. Rangkaian penguat inverting merupakan rangkaian dengan karakterikstik dasar sinyal output memiliki fase yang berkebalikan dengan fase sinyal input. Dalam rangkaian ini, fungsi pemasangan resistor feedback dan resistor input adalah untuk mengatur penguatan pada sinyal outputnya. Pada rangkaian penguat inverting, kondisi output tidak hanya dapat dikuatkan tetapi juga dapat dilemahkan.

Gambar 2.6 Rangkaian Inverting Amplifier (Sumber https://electrosome.com/inverting-amplifier-using-opamp/) Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

8

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Rumus rangkaian inverting :

𝑽𝒐𝒖𝒕 = −

𝑹𝒇 𝑹𝒊𝒏

. 𝑽𝒊𝒏

(2)

2.3.3 Rangkaian Komparator Komparator

adalah

sebuah

rangkaian

elektronika

yang

berfungsi

membandingkan dua nilai kemudian memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih kecil. Sebuah rangkaian komparator akan membandingkan tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa tegangan high atau low sesuai perbandingan tegangan input dan tegangan referensi.

Gambar 2.7 Rangkaian Komparator (Sumber :http://ilham-kn.blogspot.co.id/2013/12/komparator.html) Berdasarkan gambar diatas jika: 

Input Vref> Vin ;maka output Vo = - Vcc



Input Vref < Vin ;maka output Vo = + Vcc



Input Vref = Vin ;maka output Vo = Mengikuti kondisi sebelumnya

2.3.4 Rangkaian PWM PWM (Pulse Width Modulation) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam satu periode, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. PWM merupakan salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (duty cycle) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang tetap. Satu siklus pulsa merupakan kondisi high kemudian Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

9

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

berada di zona transisi ke kondisi low. Lebar pulsa PWM berbanding lurus dengan amplitudo sinyal asli yang belum termodulasi. Duty cycle merupakan representasi dari kondisi logika high dalam suatu periode sinyal dan dinyatakan dalam bentuk (%) dengan range 0% sampai 100%. Rangkaian osilator gelombang segitiga adalah rangkaian yang tidak mempunyai input. Rangkaian ini berfungsi untuk pembangkit sinyal segitiga dan kotak. Output dari rangkaian osilator gelombang kotak segitiga adalah gelombang segitiga dan gelombang kotak. Pembentukan gelombang kotak dipengaruhi oleh IC pertama yang mirip dengan rangkaian komparator yaitu rangkaian smitch trigger sedangkan gelombang segitiga karena dari IC ke dua merupakan rangkaian integrator. C1

-12 -12 U1 -

6

2

LM741 6

7 1

7 1

3

+

R

+

3

4 5

4 5

U2 LM741

-

2

+12 +12 R2 R1

Gambar 2.8 Rangkaian Osilator (Sumber :http://teknikelektronika.com/pengertian-osilator-prinsip-kerjaoscillator/)

Rumus Rangkaian Osilator:

𝑽𝒐𝒖𝒕 = 𝑽𝒔.

𝑹𝟏 𝑹𝟐

(3)

2.3.5 Rangkaian Summing Summing amplifier adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk menjumlahkan dua buah atau lebih tegangan listrik. Rangkaian summing amplifier pada dasarnya sama dengan operational amplifier lainnya, hanya berbeda pada pengaturan tahanan input. Jika ditulisakan dalam sebuah persamaan, maka summing amplifier dapat didefinisikan sebagai Vout = Vin1+Vin2+Vin3+…+Vn. Apabila hanya menggunakan satu buah jalur input, maka nilai tegangan output Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

10

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

akan sama dengan nilai tegangan input. Dan semakin banyak jalur input, maka nilai penguatan juga semakin besar. Maka dari itu summing amplifier memiliki tegangan keluaran berkebalikan dengan tegangan masukan akibat penggunaan dasar rangkaian inverting. Tegangan input seolah-olah dijumlahkan, padahal sebenarnya hanya memanfaatkan hubungan paralel antar tahanan input.

Gambar 2.9 Rangkaian Summing (Sumber :http://belajarelektronika.net/pengertian-summing-amplifier/) Rumus rangkaian summing : 𝑹𝒇

𝑹𝒇

𝑹𝒇

𝑽𝒐𝒖𝒕 = − ((𝑹𝟏 . 𝑽𝟏) + (𝑹𝟐 . 𝑽𝟐) + (𝑹𝒏 . 𝑽𝒏))

(4)

2.3.6 Rangkaian Difference Difference amplifier adalah selisih tegangan input. Besar hambatan resistor mempengaruhi output pada rangkaian difference amplifier. Semakin besar hambatan pada input maka output pada rangkaian semakin kecil. Ketika hambatan input kecil maka output pada rangkaian semakin besar. Penguatan difference amplifier

merupakan

selisih

antara

nilai

penguatan

non

inverting

amplifier dengan inverting amplifier.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

12

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 2.10 Rangkaian Difference (Sumber :http://lang8088.blogspot.co.id/2011/12/differential-amplifier-opamp.html) Rumus rangkaian difference : a. Apabila R1 ≠ R3 dan R2 ≠ R4 𝑹𝟏+𝑹𝟐 𝑹𝟒

𝑹𝟐

𝑽𝒐𝒖𝒕 = (𝑹𝟑+𝑹𝟒) 𝑹𝟏 . 𝑽𝒃 − 𝑹𝟏 . 𝑽𝒂

(5)

b. Apabila R1=R3 dan R2=R4, maka : 𝑹𝟐

𝑽𝒐𝒖𝒕 = 𝑹𝟏 (𝑽𝒃 − 𝑽𝒂)

(6)

2.3.7 Rangkaian Integrator Rangkaian integrator adalah adalah rangkaian penguat operasional yang melakukan operasi matematika yaitu integrasi, dimana rangkaian integrator akan menghasilkan output yang menanggapi perubahan tegangan input dari waktu ke waktu, integrator akan menghasilkan tegangan output yang sebanding dengan integral dari tegangan input. Besar sinyal ouput ditentukan oleh lamanya waktu tegangan pada input yang dipengaruhi oleh kapasitor. Rangkaian integrator merupakan rangkaian penguat inverting yang menggunakan kapasitor untuk menggantikan komponen tegangan feedback, dengan hasil gelombang segitiga dari gelombang persegi. Apabila fin < fc maka rangkaian bertindak sebagai inverting amplifier, dan jika fin > fc maka rangkaian bertindak sebagai integrator.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

12

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 2.11 Rangkaian Integrator (Sumber :http://basukidwiputranto.blogspot.co.id/2014/04/aplikasi-op-amp-ke6-integrator.html) Rumus rangkaian integrator : 𝟏

Vout=[− 𝑹𝟏.𝑪 ∫ 𝑽𝒊𝒅𝒕]

(7)

2.3.8 Rangkaian Differensiator Penggunaan rangkaian differensiator digunakan untuk menghasilkan output sinyal persegi dari input sinyal segitiga. Pada rangkaian differensiator terdapat penambahan tahanan dan kapasitor yang fungsinya untuk menfilter sinyal masukan. Dengan adanya kapasitor, maka ada batasan input (frekuensi cut off) dari frekuensi yang masuk. Apabila fin < fc maka rangkaian bertindak sebagai differensiator, dan jika fin > fc maka rangkaian mendekati inverting amplifier.

Gambar 2.12 Rangkaian Differensiator (Sumber :http://elektronika-dasar.web.id/differensiator-aktif/)

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

13

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Rumus rangkaian differensiator : 𝑽𝒐𝒖𝒕 = −𝑹𝒇 𝑪

𝒅𝑽𝒊𝒏 𝒅𝒕

(8)

2.3.9 Rangkaian Low Pass Filter Pasif Low pass filter adalah rangkaian yang dapat dirancang untuk memodifikasi, semua frekuensi tinggi yang tidak diinginkan dari sinyal listrik dan menerima atau hanya melewatkan sinyal yang diinginkan oleh perancang sirkuit. Dengan kata lain rangkaian ini "mem-filter" sinyal yang tidak diinginkan dan filter ideal akan memisahkan dan melewati sinyal input sinusoidal berdasarkan frekuensi yang ada. Pada aplikasi frekuensi rendah (sampai 100 kHz), filter pasif dibangun menggunakan jaringan RC (Resistor-Capacitor) sederhana. Low pass filter hanya memungkinkan sinyal frekuensi rendah dari 0Hz ke frekuensi cut-off, ƒc titik ke pass saat melemahkan yang lebih tinggi. Filter pasif orde 1 (satu) yang sederhana dapat dilakukan dengan menghubungkan satu resistor dan satu kapasitor secara seri melintasi sinyal input, (Vin) dengan output filter, (Vout) yang diambil dari perimpangan kedua komponen.

Gambar 2.13 Rangkaian Low Pass Filter Pasif (Sumber : http://www.tespenku.com/2018/01/low-pass-filter-lpf-filter-pasif-rc.html ) Rumus frekuensi cut-off rangkaian low-pass filter pasif :

𝒇𝒄 =

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

𝟏 𝟐𝝅𝑹𝑪

(8)

14

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

BAB III PEMBAHASAN 3.1 Desain Project

Gambar 3.1 Peletakan Piringan pada Motor DC Dari gambar 3.1 adalah desain peletakkan piringan pada motor DC yang digunakan pada project simulasi centrifuge dengan kontrol PID. Motor yang digunakan adalah jeni motor tape dengan spesifikasi tegangan 0-12 VDC. Piringan yang digunakan terbuat dari triplek yang diberi lubang pada bagian pinggirnya agar infrared dan photodioda dapat saturasi. Ujung motor DC diletakkan tepat pada tengah piringan agar perputaran dapat konstan.

Gambar 3.2 Desain Piringan Tampak Atas Dari gambar 3.2 adalah desain piringan tampak atas. Pada project ini menggunakan piringan yang terbuat dari triplek yang dipotong membentuk lingkaran dengan diameter 6 cm. Pada bagian tengah triplek diberi lubang untuk memudahkan Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020) 15

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

pemasangan piringan pada motor DC. Pada bagian pinggir triplek diberi lubang dengan diameter terluar 1,7 cm agar infrared dan photodioda dapat saturasi.

Gambar 3.3 Desain Project tampak 3D Dari gambar 3.3 adalah desain project tampak 3D. Pada project ini menggunakan alas yang terbuat dari papan kayu dengan ukuran panjang 34.3 cm dan ukuran lebar 24.5 cm. Pada papan kayu digunakan untuk meletakkan semua rangkaian beserta motor DC yang dibutuhkan untuk jalannya rangkaian project.

Gambar 3.4 Desain Project tampak atas Dari gambar 3.4 adalah desain project tampak atas. Dari gambar dapat terlihat bahwa pada project ini menggunakan dua buah power supply. Di sudut papan kayu terdapat motor DC yang telah diberi piringan beserta sensor infrared dan photodioda. Dan terdapat tempat untuk seluruh blok rangkaian simulasi centrifuge dengan kontrol PID.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

16

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

3.2 Blok Diagram

Gambar 3.5 Blok Diagram Keseluruhan Pada blok diagram diatas terdapat 3 set point. 3 set point ini digunakan sebagai rpm yang diatur untuk perputaran motor nantinya. Kemudian dari set point akan dimasukkan ke rangkaian difference, masukan dari rangkaian difference tidak hanya set point saja, melainkan juga dari output motor yang telah dikonversi menjadi tegangan. Sehingga keluaran rangkaian difference berupa selisih tegangan antara sensor dan set point. Output rangkaian difference masuk ke masing-masing masukan PID yang kemudian akan diolah oleh masing-masing rangkaian sesuai fungsinya. Keluaran PID harus dimasukkan kedalam rangkaian summing untuk menjumlahkan semua output tegangan. Keluaran summing akan di masukkan kedalam PWM untuk dibandingkan dengan gelombang segitiga dari osilator gelombang segitiga. Sehingga keluaran PWM berupa sinyal dengan perbandingan T(on) dan T(off) yang berbeda beda. Oleh driver motor singal ini diterjemahkan menjadi sinyal high-low yang akan menentukan kecepatan motor. Output yang dilihat tidak hanya kecepatan pada piringan namun juga dilihat kestabilan kecepatan motor dengan melihat grafik rpmnya menngunakan PC.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

17

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

3.3 Rangkaian dan Penjelasan 3.3.1

Power Supply D2 U1

D1 LED

2

+

1 +

3

GND

-

IN

OUT

C1 2200

1 +

Q1 TIP3055

C2 220

0

1 2

2

LM7805

R1 RESISTOR

J3

3

DIODE BRIDGE

1

C3 104

2 D3 1N4007

0

0

0

U2

2 Q2

1 3

GND

2

IN

OUT

D4 LED

3 TIP2955 C5 220

1

C4 2200

2

+

+

5 4 3 2 1

1 D5 1N4007

0

R2 RESISTOR

0

C6 104

0

-5V

U3

0

2 1

+ +

IN

C7 2200

1

3

GND

0 -

OUT

+

Q3 TIP3055

GND

3

C8 220

LM7812 2

D6 LED 1

2 D8 1N4007

0

0

0 C9 104

U4

+12V D9 LED

2 1 GND

3

OUT

0

1 2

0

IN

R3 RESISTOR

J7

DIODE BRIDGE

2

J6 1 2 3 4 5

0

D7

TRAFO

0

J4 1 2

LM7905 J1

+5V

0

R4 RESISTOR

0

J8 Q4

1 2

3 TIP2955

-12V LM7912 C11 220

1

2

1 D10 1N4007

+

0

+

C10 2200

C12 104

0 0

0

Gambar 3.6 Skematik Power Supply Fungsi

: Memberikan sumber tegangan ke seluruh rangkaian.

Cara Kerja

: Pada rangkaian power supply ini, tegangan AC 220 V akan di step down menjadi tegangan AC 12 V dan AC 18 V, yang nantinya akan di searahkan secara penuh oleh 2 dioda bridge. Fungsi dari dioda bridge adalah mengubah arus AC menjadi arus DC. Pada setiap dioda bridge terdapat 2 outputan, yaitu positif dan negatif dimana outputan positif akan masuk melalui IC 7805 dan IC 7812 sedangkan outputan negatifnya akan akan masuk melalui IC 7905 dan 7912. Fungsi IC regulator sebagai pembatas tegangan yang kita beri +5v, -5v, +12v dan -12v. Pada ground dari setiap IC regulator di pasang dioda yang berfungsi sebagai peningkat tegangan. Setelah itu kaki outputan dari setiap IC regulator di hubungkan ke basis dari setiap transistor (TIP 3055 dan 2955)

yang

berfungsi

sebagai

penguat

arus

akan

mempengaruhi outputan nantinya sesuai dengan spesifikasi dari IC regulatornya. Dan fungsi dari setiap kapasitor yang di gunakan

adalah

sebagai

pemfilteran

outputan

agar

outputannya lebih halus nantinya atau tidak terjadinya noise. Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

18

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Selain itu juga terdapat LED sebagai indikator dari setiap keluaran power supply dan juga resistor sebagai pelindung dari LEDnya agar tidak cepat rusak, maka digunakan resistor 1k untuk setiap output. 3.3.2

Rangkaian Selektor (pembagian tegangan) +12V

+12V

+12V

+12V

J1 1 2

R5 1K

R6 1K

R1

R4 1K

R2

R3

10K

10K D3

10K

D2

3.7V

D1

3.7V

3.7V

J3 1 2

J4 1 2

0.4 V

CON2

J5 1 2

0.8 V

1.2 V

Gambar 3.7 Skematik Pembagian Tegangan Fungsi

: Rangkaian pembagi tegangan disini difungsikan sebagai Vset yang berguna untuk mengatur rpm(rotations per minutes) yang kita inginkan pada simulasi centrifuge.

Cara Kerja

: Input Vset diberi tegangan sebesar 12V kemudian diteruskan ke multitune untuk dibagi tegangan sesuai dengan putaran multitune tersebut. Dioda Zener tersebut berfungsi untuk menjaga agar output Vset tetap stabil, karena output dari multitune tidak selalu stabil. Pemilihan nilai dioda zener ditentukan dari Vset atau besar rpm yang diinginkan, semakin besar jumlah rpmnya maka dioda zener yang digunakanpun semakin besar. Masing-masing output Vset diatur sehingga mengeluarkan output 150rpm, 400rpm, dan 595rpm.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

19

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

3.3.3

Rangkaian Difference Amplifier R1

1k -12 J1

U1

R2

J2

4 5

2 1

1k R3

3

LM741 -

SENSOR

1 2 3

6

+

2

J3 OUTPUT

7 1

2 1

J7 1k

+12

VREF

1 2 3

R4 1k +12

-12

0

CON3

0

Gambar 3.8 Skematik Difference Amplifier Fungsi

: Mencari nilai selisih antara masukan non-inverting dan

inverting. Cara kerja

: Kedua tegangan input tersebut merupakan nilai dari sensor infrared-photodiode yang telah dikuatkan menggunakan doubleinverting amplifier (hasil berupa tegangan) dan nilai dari tegangan setting yang telah diatur melalui pembagian tegangan yang telah dibuat (hasil berupa tegangan). Hasil atau output dari difference amplifier ini berupa nilai error(tegangan).

Perhitungan Output Difference Amplifier :  𝑉𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟(150𝑟𝑝𝑚) =

𝑅𝑓 𝑅𝑖𝑛

(𝑉𝑠𝑒𝑡 − 𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟)

1𝐾 (0,75 𝑉 − 0,75𝑉) 1𝐾 1𝐾 = × 0,3𝑉 1𝐾 =

= 0,3𝑉  𝑉𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟(400𝑟𝑝𝑚) =

𝑅𝑓 𝑅𝑖𝑛

(𝑉𝑠𝑒𝑡 − 𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟)

1𝐾 (2,48 𝑉 − 3,38 𝑉) 1𝐾 1𝐾 = × 0,9 𝑉 1𝐾 =

= 0,9 𝑉

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

20

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

 𝑉𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟(595𝑟𝑝𝑚) =

𝑅𝑓

(𝑉𝑠𝑒𝑡 − 𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟)

𝑅𝑖𝑛

1𝐾 (5,19 𝑉 − 2,61 𝑉) 1𝐾 1𝐾 = × 2,58𝑉 1𝐾 =

= 2,58 𝑉 3.3.4

Rangkaian PID 3.3.4.1 Rangkaian Proporsional R13 J11 1 2 3

POT

U7 2

LM741

RESISTOR

+

R20

7 1

3 INPUT

CON3

4 5

R19

-

J3 1 2

J10

6 1 2 OUT

RESISTOR

Gambar 3.9 Skematik Proporsional Fungsi

: Menguatkan tegangan input sehingga mempercepat untuk mencapai Vset.

Cara Kerja : Rangkaian kontrol proporsional diatas sama halnya dengan rangkaian penguat biasanya, yaitu dengan besaran nilai resistor yag terdapat pada rangkaianlah yang akan mempengaruhi besaran nilai penguatannya. Di dalam rangkaian ini digunakan variabel resistor (potensiometer) pada Rf agar penguatan di rangkaian ini dapat di ubah – ubah. Perhitungan Proporsional : 

VP 150rpm

=− =−

13.1𝐾 1𝐾 13.1𝐾 1𝐾

(0,3𝑉 ) (0,3𝑉)

= −3,93𝑉 

VP 400rpm

=−

13.1𝐾 1𝐾

= Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

(0,9𝑉 ) −

13.1𝐾 1𝐾

(0,9𝑉) 21

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

= −11.79 

VP 595rpm

=− =−

13.1𝐾 1𝐾 13.1𝐾 1𝐾

(2,58𝑉 ) (2,58𝑉)

= −33.8𝑉 Data tersebut diperoleh karena diambil dari nilai eror dari hasil pengukuran, maka didapatkan hasil Vp seperti di atas. Namun, pada pengukuran, hasil Vp pun tidak mencapai perhitungan karena memang tegangan supply yang digunakan adalah 12 volt. 3.3.4.2 Rangkaian Integral (Integrator) R2

R1

1K

10k C1

J6 0,1uF 1 2

-12V VERR J5

U1 2 3 1K

ENABLE

1 2

6 OUPUT I

7 1

R4 1K

LM741 -

R3

+

3 2 1

4 5

J4

+12V

Gambar 3.10 Skematik Integral (Integrator) Fungsi

: Rangkaian pengontrol Integral (I) merupakan salah satu fungsi dari sebuah rangkaian penguat yang menghasilkan respon sistem dengan memiliki kesalahan nol (Error Steady State = 0), rangkaian ini juga berfungsi untuk menjaga suhu ketika mencapai V set (mempercepat osilasinya).

Cara Kerja

:Rangkaian integrator ini terdiri dari kapasitor dan resistor yang dihubungkan, dengan pemberian signal pulsa pada input

Perhitungan Integrator: 

1

1

T1= 2 𝑇

T= 𝑓 =

1 200

=

1 2

. 5. 10−3

= 5.10-3= 25.10-4 

1

Vout = − 𝑅𝑖𝑛 . 𝐶 ∫ 𝑉𝑖 𝑑𝑡

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

22

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

1

= − 1𝐾 . 0.1. 10−6 . ∫ 0 (25. 10−4 − 0 ) =0V 

1

F Cut Off = 2𝜋𝑅𝐶 1

= 2𝑥3,14𝑥19𝑥103 𝑥10−5 10−2

= 119,32 Hz = 0,84 Hz 3.3.4.3 Rangkaian Derivatif(Diferensiator) J19 1 2 3 - 12 V R3 VCC

2 1

2 3 1 uf

1K

LM741 -

R6

6

+

C2

4 5

POT/SM U3 J8

J9 1 2

INPUT OUTPUT

7 1

R14 R

+ 12 V

Gambar 3.11 Skematik Derivatif (Diferensiator) Fungsi

: Berfungsi untuk merubah input dari segitia ke kotak.

Cara kerja

: a. Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada perubahan pada masukannya (berupa perubahan sinyal kesalahan). b. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan.

Perhitugan Derivatif : 



T= 1/f

T1= 1/4 .T

= 1/200

= 1/4 . 5.10-3

= 5.10-3

= 125.10-5

Vout = -Rf.C. dVi/dt = -5k. 0.1.10-6 (V1-V0) / (t1-t0)

= -5k. 0.1.10-6 (0 – 0) / (125.10-5 – 0) Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

23

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

= -1.10-3 (0) = 0V 

1

F Cut Off = 2𝜋𝑅𝐶 1

= 2𝑥3,14𝑥156𝑥102 𝑥10−5 100

= 97,968 Hz = 1,02 Hz 3.3.5

Rangkaian Summing PID R4

J5 1 2 3

10K

CON3

U1 4 5

J1

INPUT P

10K

J2

R2

UA741 6

7 1

3

-

2

+

R1

2 1

J4 1 2 OUTPUT

2 1 R5 10K

10K INPUT I

R3

J3 2 1 10K INPUT D

Gambar 3.12 Skematik Rangkaian summing PID Fungsi

: Berfungsi sebagai rangkaian penjumlah yang terdiri dari dua atau lebih input.

Cara Kerja

: Tegangan output adalah (R gain / R input) x tegangan input. Summing inverting memiliki nilai tahanan input yang sama di masing-masing jalur input. Tahanan penguatan yang dimiliki, nilainya juga sama dengan tahanan input. Apabila hanya menggunakan satu buah jalur input, maka nilai tegangan output akan sama dengan nilai tegangan input.

Perhitungan Summing : 

𝑅𝑓

𝑉1

𝑉2

Vout = − 𝑅𝑖𝑛 . (𝑅1 + 𝑅2 + 1𝑘

0𝑉

0𝑉

= − 1𝑘 . (1𝑘 + 1𝐾 +

𝑉3 𝑅3 0𝑉 1𝐾

) )

= 0V Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

24

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

3.3.6

Rangkaian Osilator Gelombang Segitiga -12 -12

4 5

3 75K

4 5 2

U2 LM741 6

R6

1 2

J6

CON2

1 2 3

7 1

7 1

+12 J1

+

-

6

+

3

R5

-

2

0.1uF

U1 LM741

12K +12 +12

CON3

R7

R8

1K

1K

-12

Gambar 3.13 Skematik Rangkaian Osilator Fungsi

: Berfungsi sebagai pembangkit sinyal dimana kita bisa menentukan Vp-p dan frekuensi yang kita inginkan.

Cara kerja

: Oscilator itu dapat menghasilkan keluaran gelombang sinusoidal yang inputnya merupakan suatu sinyal yang kecil kemudian diperkuat oleh komponen aktif sehingga sinyal ini merupakan sinyal keluaran yang nanti digunakan, sebagian dari sinyal ini kemudian diumpan balikkan ke input sehingga sinyal akan terus kontinu dan dapat menghasilkan keluaran gelombang sinusoidal yang dikehendaki.

Perhitungan osilator :  Frekuensi Osilasi 1

𝑅6

fo = 4 . 𝑅2. 𝐶. (𝑅7+𝑅8) 1

12𝑘

= 4 . 75𝐾. 0.1. 10−6 . ( 2𝑘 ) = 33,33 . (6) = 199,8 Hz 

Vout Segitiga : Vout = Vs. (

𝑅7+𝑅8 𝑅6

)

2𝐾

= 24 . (12𝐾) = 4 Vp-p Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

25

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Rangkaian PWM 3.3.6.1 Rangkaian Summing PWM R4

10K

U1 4 5

J3

3 10K R6

6

1 2 3

1 2 CON2

7 1

CON2

J1

UA741 -

2

+

R1

J2 1 2

CON3

10K R5 10K

Gambar 3.14 Skematik Rangkaian Summing PWM Fungsi

: Berfungsi sebagai rangkaian penjumlah yang terdiri dari dua atau lebih input.

Cara Kerja

: Tegangan output adalah (R gain / R input) x tegangan input. Summing inverting memiliki nilai tahanan input yang sama di masing-masing jalur input. Tahanan penguatan yang dimiliki, nilainya juga sama dengan tahanan input. Apabila hanya menggunakan satu buah jalur input, maka nilai tegangan output akan sama dengan nilai tegangan input.

3.3.6.2 Rangkaian Komparator -

R1 POT

J3 1 2 3 U1

4 5

J4

3

7 1

SUMMING J1 2 1

+ CON3

UA741 -

2

+

2 1

6

J2 1 2 OUT PWM

+

PID

Gambar 3.15 Skematik Rangkaian Komparator Fungsi

: Berfungsi sebagai pegatur nilai T.ON dan T.OFF pada rangkaian ini yang diaplikasikan pada rangkaian.

Cara kerja

: Rangkaian PWM (Pulse Width Modulation) terdiri dari rangkaian summing dan rangkaian komparator, dimana

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

26

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

input dari rangkaian summing amplifier adalah dari rangkaian osilator yang sudah dijelaskan diatas. Selain mendapat input dari osilator rangkaian summing ini mendapat input DC yang berasal dari pembagian tegangan dengan fungsi sebagai referensi. Kemudian dilanjutkan ke rangkaian komparator yang berfungsi sebagai pembanding antara outputan summing dan outputan PID. 3.3.7

Rangkaian Driver J5

J3 2 1

1 2

PWM

+12V

R1 RESISTOR

1

U1 PS2501

J4

4 1 2

2

3

CON2

J2 Q1

2 1

BD135-16/PLP

GND

Gambar 3.16 Skematik Rangkaian Driver Fungsi

: Berfungsi sebagai pengatur tegangan yang masuk melalui T.ON dan T.OFF pada rangkaian.

Cara kerja

: Rangkaian driver menggunakan IC PC-817, yang apabila saat T.ON maka driver akan saturasi dan apabila saat T.OFF driver akan cutoff.

3.3.8

Rangkaian Sensor J2 J1 2 1

D1 LED

D3

1 2

PHOTODIODE CON2

CON2

Gambar 3.17 Skematik Rangkaian Sensor Fungsi

: Berfungsi untuk menghitung RPM motor dengan mendeteksi lubang pada piringan.

Cara kerja

: Rangkaian sensor motor terdiri dari photodioda dan

infrared. Sensor inframerah dan photodioda berfungsi untuk menghitung Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

27

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

RPM motor dengan mendeteksi lubang yang terdapat pada piringan. Inframerah berfungsi sebagai pemancar sinar sedangkan photodioda berfungsi sebagai penerima pantulan sinar inframerah, dimana keluarannya berupa pulsa-pulsa listrik yang akan dikirimkan ke rangkaian komparator.

3.3.9

Rangkaian Komparator Sensor J3 2 1

J5 LED

J4 +12V

J12 2 1

1 2

PHOTODIODE 1 2

VREFF R2 100K

J11 R1

1 2

J7 1 2

1K J6

7 1

R3 10K

2 1

3 2

U1

5V

6

4 5

2 1

REFF

+

GND

LM741 J10

2 1

VOUT

J8 2 1

-12V

J9 PHOTO

Gambar 3.18 Skematik Rangkaian Komparator Sensor Fungsi

: Berfungsi untuk membandingkan antara tegangan referensi +5V dengan tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian.

Cara kerja

: Rangkaian komparator sensor menghasilkan tegangan

sebesar 0 volt atau 5 volt pada output komparator. Nilai tegangan pada multiturn akan mempengaruhi nilai output komparator

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

28

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

3.3.10 Rangkaian FTV ( Frequency To Voltage) J3 1 2 GND J4 J6 1 2

1 2

OUTPUT VCC R2

U1 5

5

4

6

3

7

2

8

1

4

470

R3 6 7

3

10k

2

R1 C2

8

1

100k

C1 1uF

0,02uF

LM2917/DIP8

J5 1 2 INPUT

Gambar 3.19 Skematik FTV Fungsi

: Berfungsi sebagai pengubah frekuensi menjadi tegangan pada rangkaian.

Cara kerja

: Rangkaian frequency to voltage bekerja apabila motor DC berputar, sehingga didapatkan besarnya frekuensi yang oleh IC2917 akan diubah menjadi tegangan DC. Setiap frekuensi maka akan dihasilkan tegangan DC yang berbeda-beda. Semakin tinggi frekuensi sinyal yang masuk, nilai tegangan DC yang dikeluarkan pun semakin besar, begitu juga sebaliknya. Ketika frekuensi semakin kecil maka nilai tegangan DC yang dihasilkan akan semakin kecil pula.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

29

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

3.3.11 Rangkaian Double Inverting(PSA) R4

R2

10K

1K

-12V

-12V

U1

3 1K

4 5

4 5

U2 LM741

R1

6

2

+

2

3

INPUT FTV

6

1 2

7 1

7 1

1K

J3

LM741 +

2 1

-

R3

-

J2

OUTPUT

+12V +12V

+12V J1 1 2 3 -12V

CON3

Gambar 3.20 Skematik Rangkaian PSA Fungsi

: Berfungsi sebagai pengubah frekuensi menjadi tegangan pada rangkaian.

Cara kerja

: Rangkaian frequency to voltage bekerja apabila motor DC berputar, sehingga didapatkan besarnya frekuensi yang oleh IC2917 akan diubah menjadi tegangan DC. Setiap frekuensi maka akan dihasilkan tegangan DC yang berbeda-beda.

Perhitungan 

VO

=− = −

:

𝑅𝐹2 𝑅𝑖𝑛2 1𝑘 1𝑘

𝑅𝑓1

𝑥 (− 𝑅𝑖𝑛1 𝑥 𝑉𝑓𝑡𝑣) 2𝑘

𝑥 (− 1𝑘 𝑥 𝑉𝑓𝑡𝑣)

= −1𝑥(−2 𝑥 𝑉𝑓𝑡𝑣) = 2 V ftv

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

30

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

3.3.12 Rangkaian LPF (Low Pass Filter) J3

J1

C1 1

out psa

1 CAP

R1 RESISTOR

output

J2 1 gnd

Gambar 3.21 Skematik Rangkaian LPF Fungsi

: Berfungsi sebagai filter frekuensi.

Cara kerja

: Rangkaian LPF bekerja dengan cara menekan frekuensi tinggi dan menaikkan frekuensi rendah.

Perhitungan

: 1



F Cut Off = 2𝜋𝑅𝐶 1

= 2𝑥3,14𝑥104 𝑥10−6 1

= 6,28 𝑥 102 102

= 6,28 100

= 6,28 = 15,92 Hz

3.4 Program Monitoring Rpm 3.4.1

Arduino

float RPM=0; float RPMasli; int i; void setup() {

Serial.begin(9600); }

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

31

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

void loop() {

suhu=0; for (i=0;i<100;i++) { suhu = RPM+analogRead(0); delay(5); } suhuasli= suhu/100; Serial.print('a'); Serial.print(RPMasli); Serial.print('b'); delay(500);

} 3.4.2

Delphi 7 unit Unit1;

interface

uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, CPort, TeEngine, Series, ExtCtrls, TeeProcs, Chart, jpeg;//TeeTools, jpeg;

type TForm1 = class(TForm) Chart1: TChart; Series1: TLineSeries; Edit1: TEdit; ComPort1: TComPort; Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

32

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

ComDataPacket1: TComDataPacket; Label1: TLabel; Label2: TLabel; Button2: TButton; SaveDialog1: TSaveDialog; Button1: TButton; Label3: TLabel; Label4: TLabel; Label5: TLabel; Label6: TLabel; procedure ComDataPacket1Packet(Sender: TObject; const Str: String); procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure FormCreate(Sender: TObject);

private { Private declarations } public { Public declarations } end;

var Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TForm1.ComDataPacket1Packet(Sender: TObject; const Str: String); var dataADC:real; e:Integer; Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

33

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

tegangan:real; datareal:integer; datake:integer; menitke:integer; detikke:integer; begin val(str,dataADC,e); if e=0 then begin tegangan:= ((dataADC/1023)*1000); end; label1.caption := formatfloat('0.##',tegangan); chart1.Series[0].AddXY(chart1.Series[0].count,tegangan); if Chart1.Series[0].MaxXValue> 1500 then begin SaveDialog1.FileName:=edit1.Text; SaveDialog1.Execute; form1.chart1.SaveToBitmapFile(SaveDialog1.FileName+'.bmp'); ShowMessage('Semoga hasilnya baik.. Semangaat!!!'); Chart1.Series[0].Clear;

end;

datake := round(Chart1.Series[0].MaxXValue); datareal := datake div 2 ; menitke:= datareal div 60; detikke := datareal mod 60; label3.Caption:=inttostr(menitke); label4.Caption:=inttostr(detikke);

end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

34

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

begin

if edit1.Text='' then begin ShowMessage('Maaf,nama percobaan belum terisi. Silahkan isi terlebih dahulu. || ELKA CREW ||'); Chart1.Series[0].Clear; comport1.Close; end else comport1.Open; Chart1.Series[0].Clear;

end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin Chart1.Series[0].Clear; end;

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); begin comport1.ShowSetupDialog; end;

end.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

35

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

BAB IV HASIL DAN ANALISA 4.1 Hasil Output 4.1.1 Kontrol PID di 150 RPM Tabel 4.1 Hasil output PID 150 RPM VPSA

Volt

1,44

Vset

PID

1,01

Summing PID

Kp

Kd

Ki

3,80

0,30

0,82

4,18

Tabel 4.2 Hasil nilai RF pada PID 150 RPM Nilai RF pada PID Kp

Ohm

Kd

Ki

0,131M 0,156M 0,019M

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

36

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 4.1 Kontrol PID 150 RPM

Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa rpm yang telah ditentukan adalah 150 RPM. Dengan toleransi overshoot sebesar ±5 dan toleransi osilasi sebesar ±3. Pada tahap ini sensor diletakkan di antara piringan yang telah dipasang di motor dc, sensor yang digunakan adalah photodioda dan infrared yang akan saturasi apabila tidak terhalang oleh piringan yang berputar. Kontrol yang digunakan pada tahap ini adalah P, I, dan D. Dengan Kp = 0,131M Kd = 0,156M Ki = 0,019M. Gambar diatas merupakan hasil monitoring rpm selama 10 menit yang dimulai saat detik ke-20.

4.1.2 Kontrol PID di 400 RPM Tabel 4.3 Hasil output PID 400 RPM VPSA

Volt

0,25

Vset

2,48

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

PID

Summing PID

Kp

Kd

Ki

4,04

0,78

6,12

10,2

37

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Tabel 4.4 Hasil nilai RF pada PID 400 RPM Nilai RF pada PID Kp

Ohm

Kd

Ki

0,131M 0,156M 0,019M

Gambar 4.2 Kontrol PID 400 RPM

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

38

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa rpm yang telah ditentukan adalah 400 RPM. Dengan toleransi overshoot sebesar ±5 dan toleransi osilasi sebesar ±3. Pada tahap ini sensor diletakkan di antara piringan yang telah dipasang di motor dc, sensor yang digunakan adalah photodioda dan infrared yang akan saturasi apabila tidak terhalang oleh piringan yang berputar. Kontrol yang digunakan pada tahap ini adalah P, I, dan D. Dengan Kp = 0,131M Kd = 0,156M Ki = 0,019M. Gambar diatas merupakan hasil monitoring rpm selama 10 menit yang dimulai saat detik ke-20.

4.1.3 Kontrol PID di 595 RPM Tabel 4.5 Hasil output PID 595 RPM VPSA

Volt

3,61

Vset

PID

5,19

Summing PID

Kp

Kd

Ki

4,46

0,54

9,42

10,8

Tabel 4.6 Hasil nilai RF pada PID 595 RPM Nilai RF pada PID Kp

Ohm

Kd

Ki

0,131M 0,156M 0,019M

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

39

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 4.3 Kontrol PID 595 RPM Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa rpm yang telah ditentukan adalah 595 RPM. Dengan toleransi overshoot sebesar ±5 dan toleransi osilasi sebesar ±3. Pada tahap ini sensor diletakkan di antara piringan yang telah dipasang di motor dc, sensor yang digunakan adalah photodioda dan infrared yang akan saturasi apabila tidak terhalang oleh piringan yang berputar. Kontrol yang digunakan pada tahap ini adalah P, I, dan D. Dengan Kp = 0,131M Kd = 0,156M Ki = 0,019M. Gambar diatas merupakan hasil monitoring rpm selama 10 menit yang dimulai saat detik ke-20.

4.1.4 Output LPF dan Tegangan setting pada 150 RPM.

Gambar 4.4 Output LPF 150 RPM

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

40

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Dari gambar 4.4 merupakan gambar dari tegangan output dari low pass filter (LPF) dengan nilai 711mV diperoleh dari rangkaian LPF yang terdiri dari resistor dan kapasitor yang disusun secara seri dengan frekuensi cutoff sebesar 15,92 Hz.

Gambar 4.5 Vset 150 RPM Dari gambar 4.5 merupakan gambar dari tegangan setting 150 RPM dengan nilai 1,01 V yang diperoleh dari rangkaian pembagian tegangan. Dari kedua output tersebut akan dimasukkan pada rangkaian difference yang berfungsi menyelisihkan antara tegangan output LPF dengan tegangan setting dengan hasil yang disebut sebagai Verror. Nilai Verror tersebut akan menjadi input dari masing-masing kontrol.

4.1.5 Output LPF dan Tegangan setting pada 400 RPM.

Gambar 4.6 Output LPF 400 RP Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

41

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Dari gambar 4.6 merupakan gambar dari tegangan output dari low pass filter (LPF) dengan nilai 3,38V diperoleh dari rangkaian LPF yang terdiri dari resistor dan kapasitor yang disusun secara seri dengan frekuensi cutoff sebesar 15,92Hz.

Gambar 4.7 Vset 400 RPM Dari gambar 4.7 merupakan gambar dari tegangan setting 400 RPM dengan nilai 1,63 V yang diperoleh dari rangkaian pembagian tegangan. Dari kedua output tersebut akan dimasukkan pada rangkaian difference yang berfungsi menyelisihkan antara tegangan output LPF dengan tegangan setting dengan hasil yang disebut sebagai Verror. Nilai Verror tersebut akan menjadi input dari masing-masing kontrol.

4.1.6 Output LPF dan Tegangan setting pada 595 RPM.

Gambar 4.8 Output LPF 595 RPM Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

42

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Dari gambar 4.8 merupakan gambar dari tegangan output dari low pass filter (LPF) dengan nilai 2,61V diperoleh dari rangkaian LPF yang terdiri dari resistor dan kapasitor yang disusun secara seri dengan frekuensi cutoff sebesar 15,92Hz.

Gambar 4.9 Vset 595 RPM Dari gambar 4.9 merupakan gambar dari tegangan setting 595 RPM dengan nilai 5,19V yang diperoleh dari rangkaian pembagian tegangan. Dari kedua output tersebut akan dimasukkan pada rangkaian difference yang berfungsi menyelisihkan antara tegangan output LPF dengan tegangan setting dengan hasil yang disebut sebagai Verror. Nilai Verror tersebut akan menjadi input dari masing-masing kontrol. 4.1.7 PWM 4.1.7.1 150 RPM

Gambar 4.10 Osilator 150 RPM Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

43

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Dari gambar 4.10 merupakan rangkaian osilator yang berfungsi untuk menghasilkan output gelombang kotak dengan nilai 10,1V.

Gambar 4.11 Integrator 150 RPM Dari gambar 4.11 merupakan rangkaian integrator yang berfungsi untuk menghasilkan output gelombang segitiga dengan nilai 4,22V.

Gambar 4.12 Summing 150 RPM Dari gambar 4.12 merupakan rangkaian summing dengan nilai 4,92 V yang berfungsi untuk menaikkan tegangan referensi sehingga gelombang segitiga akan naik.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

44

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

4.1.7.2 400 RPM

Gambar 4.13 Osilator 400 RPM Dari gambar 4.13 merupakan rangkaian osilator yang berfungsi untuk menghasilkan output gelombang kotak dengan nilai 9,96V.

Gambar 4.14 Integrator 400 RPM Dari gambar 4.14 merupakan rangkaian integrator yang berfungsi untuk menghasilkan output gelombang segitiga dengan nilai 5,74V.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

45

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 4.15 Summing 400 RPM Dari gambar 4.15 merupakan rangkaian summing dengan nilai 3,98V yang berfungsi untuk menaikkan tegangan referensi sehingga gelombang segitiga akan naik.

4.1.7.3 595 RPM

Gambar 4.16 Osilator 595 RPM Dari gambar 4.16 merupakan rangkaian osilator yang berfungsi untuk menghasilkan output gelombang kotak dengan nilai 10,1V.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

46

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 4.17 Integrator 595 RPM Dari gambar 4.17 merupakan rangkaian integrator yang berfungsi untuk menghasilkan output gelombang segitiga dengan nilai 4,40V.

Gambar 4.18 Summing 595 RPM Dari gambar 4.18 merupakan rangkaian summing dengan nilai 2,81V yang berfungsi untuk menaikkan tegangan referensi sehingga gelombang segitiga akan naik.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

47

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

4.1.8 Tegangan untuk Kontrol P

Gambar 4.19 VP 150 RPM Dari gambar 4.19 merupakan hasil dari output kontrol proposional sebesar 3,80V pada 150 RPM, kontrol proporsional diatas berfungsi sebagai penguatan dari inputan P yang berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

Gambar 4.20 VP 400 RPM Dari gambar 4.20 merupakan hasil dari output kontrol proposional sebesar 4,04V pada 400 RPM, kontrol proporsional diatas berfungsi sebagai penguatan dari inputan P yang berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing. Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

48

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 4.21 VP 595 RPM Dari gambar 4.21 merupakan hasil dari output kontrol proposional sebesar 4,46V pada 595 RPM, kontrol proporsional diatas berfungsi sebagai penguatan dari inputan P yang berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

4.1.9 Tegangan untuk Kontrol I

Gambar 4.22 VI 150 RPM Dari gambar 4.22 merupakan hasil dari output kontrol intergral sebesar 821mV pada 150 RPM, kontrol integral diatas juga berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

49

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 4.23 VI 400 RPM Dari gambar 4.23 merupakan hasil dari output kontrol integral sebesar 6,12V pada 400 RPM, kontrol integral diatas juga berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

Gambar 4.24 VI 595 RPM Dari gambar 4.24 merupakan hasil dari output kontrol integral sebesar 9,42V pada 595 RPM, kontrol integral diatas juga berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

50

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

4.1.10 Tegangan untuk Kontrol D

Gambar 4.25 VD 150 RPM Dari gambar 4.25 merupakan hasil dari output kontrol integral sebesar 303mV pada 150 RPM, kontrol derevatif diatas berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

Gambar 4.26 VD 400 RPM Dari gambar 4.26 merupakan hasil dari output kontrol intergral sebesar 789mV pada 400 RPM, kontrol derevatif diatas berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

51

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

Gambar 4.27 VD 595 RPM Dari gambar 4.27 merupakan hasil dari output kontrol intergral sebesar 543mV pada 595 RPM, kontrol derevatif diatas berasal dari selisih antara tegangan output LPF dan tegangan setting atau dengan nama lain disebut tegangan error, yang hasil dari masing-masing kontrol akan dijumlahkan pada rangkaian summing.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

52

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Project elektronika terintegrasi yaitu Simulasi Centrifuge Dengan Kontrol PID ini terdiri dari berbagai rangkaian dengan fungsinya masing-masing, didalam project Simulasi Centrifuge Dengan Kontrol PID terdapat rangkaian Difference Amplifier, Rangkaian Kontrol Proporsional, Rangkaian Kontrol Integratif, Rangkaian Kontrol Derivatif, rangkaian Summing Amplifier, Rangkaian PWM, rangkaian Driver Motor, rangkaian Sensor, rangkaian Komparator, rangkaian Frequency To Voltage, dan rangkaian Pengondisi Sinyal Aktif (PSA). Selain rangkaian-rangkaian tersebut terdapat beberapa pendukung yaitu : Motor DC 12 v, Arduino nanu/uno, dan rangkaian Low Pass Filter. Penggunaan Arduino dalam project ini bertujuan untuk mempermudah pengambilan data pada setiap RPM yang diinginkan. Project Simulasi Centrifuge Dengan Kontrol PID ini menggunakan kontrol PID dengan tujuan untuk menjaga kestabilan kecepatan motor pada RPM yang telah di atur. Masalah yang kami alami pada project

ini adalah terjadi overshoot pada saat

lonjakan pertama pengambilan data yang jauh dari setting pada selektor RPM dan osilasi yang melebihi toleransi. Maka dari itu, masalah tersebut diselesaikan dengan pengaturan pada control PID dengan memberikan nilai resistansi dan teganganyang tepat untuk masing-masing kontrol tersebut.

5.2 Kritik dan Saran Pada project Simulasi Centrifuge Dengan Kontrol PID ini kami mengalami hasil yang kurang baik karena terjadi overshoot tegangan dan osilasi yang diluar batas toleransi. Hal ini dapat disebabkan dari pengontrolan PID yang kurang tepat, kami menyarankan untuk selalu melakukan pada setiap rangkaian yang telah ada terutama pada rangkaian pengontrol PID.

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

53

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

DAFTAR PUSTAKA [1]

Handy Wicaksono, & Josaphat Pramudijanto. (2004). Kontrol PID Untuk Pengaturan Kecepatan Motor DC Dengan Metode Tuning Direct Synthesis. Jurnal Teknik Elektro, 4(1), 10–17. Retrieved from http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/elk/article/view/15881 (Diakses pada 17 Juli 2018)

[2]

http://fungsialat.blogspot.com/2016/12/fungsi-alat-centrifuge-dan-cara.html (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[3]

http://labkontrol.blogspot.co.id/2012/09/controller-p-pengendali-proportional.html (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[4]

http://arifelektronikaindustri.blogspot.co.id/2011/08/kontrol-pid.html (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[5]

https://putraekapermana.wordpress.com/2013/11/21/pid/ (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[6]

http://labkontrol.blogspot.co.id/2012/09/kontroller-d-pengendali-tipe.html (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[7]

https://electrosome.com/inverting-amplifier-using-opamp/ (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[8]

http://belajarelektronika.net/pengertian-summing-amplifier/ (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[9]

http://lang8088.blogspot.co.id/2011/12/differential-amplifier-op-amp.html (Diakses pada : 17 Juli 2018)

[10] http://basukidwiputranto.blogspot.co.id/2014/04/aplikasi-op-amp-ke-6-integrator.html (Diakses pada : 17 Juli 2018) [11] http://elektronika-dasar.web.id/differensiator-aktif/ (Diakses pada : 17 Juli 2018) Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

54

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

LAMPIRAN 1. Power Supply

2. Pembagian Tegangan

3. FTV

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

4. PSA

5. LPF

6. Sensor

7. Komparator Sensor

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

8. Difference Amplifier

9. Proporsional

10. Integrator

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

11. Differensiator

12. Summing PID

13. Komparator PID

14. Osilator

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)

Line Follower Analog - Elektronika Diskrit 2019

15. Driver Motor

16. Summing Osilator

Ardelia (007), Afrizal (014), Noan (020)