SISTEM PENGENDALI ZAT CAIR PADA TANGKI BERSEKAT BERBASIS PC DENGAN MENGGUNAKAN PERSONAL MEASUREMENT DEVICE SERI 1208LS

Transkripsi

1 SISTEM PENGENDALI ZAT CAIR PADA TANGKI BERSEKAT BERBASIS PC DENGAN MENGGUNAKAN PERSONAL MEASUREMENT DEVICE SERI 1208LS PROYEK AKHIR Laporan ini ditulis sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Diploma III Oleh TITA DWI KESUMA SANISWAN NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2 RIWAYAT HIDUP Nama : Tita Dwi Kesuma Saniswan NIM : Alamat : Jl. Abimanyu No. B45 RT03/08 Kel. Gadobangkong Kec. Ngamprah Kab. Bandung Barat TTL : Cimahi, 04 Maret titadwiks@yahoo.co.id PENDIDIKAN Pendidikan : Politeknik Negeri Bandung, Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Elektronika SMAN 2 CIMAHI - CIMAHI SMPN 2 CIMAHI - CIMAHI SDN SUDIRMAN 6 CIMAHI - CIMAHI PENGALAMAN ORGANISASI HME (Himpunan Mahasiswa Elektronika) KIR (Karya Ilmiah Remaja) Paskibra

3

4 ABSTRAK Zat cair merupakan objek yang menjadi bahan pengendalian dari alat ini. Ketinggian air dan kestabilan air pada tangki bersekat khususnya tangki kedua merupakan tujuan dari sistem pengendalian ini. Walaupun sistem diberi gangguan dari luar, maka sistem pengendali digital dapat otomatis untuk menyesuaikan sehingga ketinggian air tetap dalam keadaan stabil. Alat ini merupakan media pembelajaran yang dapat digunakan untuk memahami proses pengendalian suatu sistem dengan menggunakan PID digital. Metoda yang digunakan adalah Ziegler Nichols, dimana untuk menentukan parameter PID harus menganalisa kurva respon plant sebelum dikendalikan. Dengan menggunakan ketiga parameter tersebut yakni P, I, dan D maka respon sistem yang pada awalnya lambat dapat menjadi lebih cepat. Valve input adalah subjek dari pengendalian ini. Bukaan katup valve dapat mengikuti setiap perubahan parameter yang terjadi di DASYLab Sebagai alat bantu pengendalian dipergunakan Personal Measurement Device Seri 1208LS yang telah dilengkapi ADC dan DAC. Kata Kunci: Pengendalian, PID, Personal Measurement Device Seri 1208LS, DASYLab 11.0 iii

5 ABSTRACT Liquid is a material object to be control of the tool. The water level and water stability in couple tank, especially the second tank is the purpose of this control system. Although the system is given from outside interference, the digital control system can be automated to adjust so that the water levels remained in stable condition. This tool is a medium of learning that can be used to understand the process control system using digital PID. The method used is the Ziegler - Nichols, where fatherly determine PID parameters must be analyzed curve plant response before controlled. By using the third parameter is the P, I, and D the system response is slow at first to be faster. Valve input is the subject of this. Opening valve can follow any parameter changes that occurred in DASYLab As a tool of control used Personal Measurement Device Series 1208LS has ADC and DAC. Keywords: Control, PID, Personal Measurement Device Series 1208LS, DASYLab 11.0 iv

6 Karena semua bahagia dan tangis dalam perjuangan ini adalah teruntuk sebuah senyum dan peluk dari yang tercinta.. IWAN SANISWAN & TINI SUKARTINI.. Terimakasih untuk segala cinta yang selalu tercurah untuk ku. Aku mencintaimu pak mah Dan untuk yang kakak tersayang Ryan Hariwibowo Saniswan & istri. Serta Rizki & Ilham vi

7 KATA PENGANTAR Segala puji serta syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga laporan Proyek Akhir yang berjudul SISTEM PENGENDALI ZAT CAIR PADA TANGKI BERSEKAT BERBASIS PC DENGAN MENGGUNAKAN PERSONAL MEASUREMENT DEVICE SERI 1208LS ini dapat terselesaikan. Dalam proses pengerjaan Proyek Akhir ini banyak sekali bantuan dari pihak luar yang di dapat sehingga dapat terselesaikan dengan baik. Untuk itu dalam kesempatan ini menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada : 1. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 2. Ibu Ervin Masita Dewi.,ST., MT. selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika 3. Bapak Ir. Suheri Bakar selaku pembimbing I, yang telah memberikan bimbingan, dukungan serta pengarahan sehingga Proyek Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya. 4. Bapak Drs. Trisno Yuwono P., ST., MT. selaku pembimbing II, yang telah memberikan usulan dan nasehat semasa penyusunan Proyek Akhir ini. 5. Bapak Suhendar SST., Bapak Supriyadi SST., dan Ibu Ervin Masita Dewi.,ST., MT. selaku penguji yang telah memberikan saran dan koreksi. 6. Bapak Tjan Swi Hong, MSc., Bapak Rida Hudaya, DUTech,ST., DEA dan Bapak Yana Sudarsa, BSEE, MT. selaku Panitia Proyek Akhir Bapak Ir. Sardjono, M.Eng. atas bimbingan dalam menyelesaikan proyek akhir ini. 8. Bapak/Ibu Staf Dosen dan Teknisi Teknik Elektronika yang telah membagi titipan ilmunya. 9. Ibu Iyom yang selama ini telah melayani penulis untuk meminjamkan alat untuk mengerjakan Proyek Akhir 10. Pramakhda Citra Prameswari yang telah menjadi rekan proyek akhir ini. 11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu Sebagai bahan perbaikan untuk masa yang akan datang diharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca. vii

8 DAFTAR ISI ABSTRAK... iii ABSTRACT... iv KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR LAMPIRAN... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xiv Bab I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Metodologi Penulisan Sistematika Bahasan... 4 Bab II KAJIAN PUSTAKA Sistem Pengendalian Penguat Operasional Penguat Daya Motor DC Kendali Level Pada Tangki Bersekat Personal Measurement Device Seri 1208LS DASYLab Bab III PERANCANGAN DAN REALISASI Tujuan Perancangan Langkah-langkah Perancangan Realisasi Bab IV PENGUKURAN DAN ANALISA Tujuan Pengukuran Metode Pengujian dan Pengukuran Penggunaan Alat Ukur viii

9 4.4 Pengujian dan Ananlisa Perangkat Keras Bab V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix

10 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Skematik, Layout PCB Rangkaian elektronik, dan Mekanik Lampiran B User Guide Personal Measurement Device Seri 1208LS dan DASYLab Lampiran C Tampilan Akhir Pada Perangkat Komputer x

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan Dari Modul Pengendalian Level Zat Cair Pada Couple Tank dan Sistem Pengendalian Zat Cair Pada Tangki Bersekat Berbasis PC dengan Komunikasi USB 1208LS... 6 Tabel 2.2 Perbandingan Dari Alat Pengendali Level Air Berbasis PC dan Mikrokontroler ATMega 8535 dan Sistem Pengendali Zat Cair Pada Tangki Bersekat Berbasis PC dengan Menggunakan Personal Measurement Device Seri 1208LS... 7 Tabel 2.3 Tabel Penentuan Parameter PID dengan Metoda Ziegler-Nichols Tabel 2.4 Indikasi Keadaan LED Tabel 2.5 Konfigurasi Pin Personal Measurement Device Seri 1208LS.. 38 Tabel 2.6 Konfigurasi Pin Personal Measurement Device Seri 1208LS.. 39 Tabel 2.7 Spesifikasi Analog Input Tabel 2.8 Spesifikasi Analog Output Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Output pada Rangkaian Power Supply Tabel 4.2 Nilai Set Point untuk Besaran Level Tabel 4.3 Perbedaaan Ketinggian Di Kedua Tangki Pada Saat Keadaan Stabil Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Sistem Secara Keseluruhan xiv

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Blok Sistem Pengendalian Lingkar Terbuka... 8 Gambar 2.2 Diagram Blok Sistem Pengendalian Lingkar Tertutup... 9 Gambar 2.3 Diagram Blok Pengendali Proporsional Gambar 2.4 Tanggapan Sistem Pengendali Proporsional Gambar 2.5 Kurva Sinyal Kesalahan E(t) dan Kurva u(t) Terhadap t Pada Pembangkit Kesalahan Nol Gambar 2.6 Diagram Blok Pengendali Integral Gambar 2.7 Tanggapan Sistem Pengendali Integral Gambar 2.8 Diagram Blok Pengendali Derivatif Gambar 2.9 Tanggapan Sistem Derivatif Gambar 2.10 Kurva Waktu Hubungan Input-Output Pengendali Derivatif Gambar 2.11 Diagram Blok Pengendali PID Gambar 2.12 Tanggapan Sistem Pengendali PID Gambar 2.13 Hubungan dalam Fungsi Waktu Antara Sinyal Keluaran dengan Masukan untuk Kontroller PID Gambar 2.14 Diagram Blok Pengendali Proporsional Derivatif Gambar 2.15 Tanggapan Sistem Pengendali Proporsional Derivatif Gambar 2.16 Diagram Blok Pengendali Proporsional Integral Gambar 2.17 Tanggapan Sistem Pengendali proporsional Integral Gambar 2.18 Rangakaian Pengendali PID Analog Gambar 2.19 Kurva Respon Perhitungan Integral Gambar 2.20 Kurva Respon Perhitungan Derivatif Gambar 2.21 Kurva Respon untuk Metoda Ziegler- Nichols loop Terbuka Gambar 2.22 Konfigurasi pin LM Gambar 2.23 Rangkaian Operasional Summing Gambar 2.24 Penguat Daya Kelas AB Gambar 2.25 Overlaping Sinyal Keluaran Penguat Kelas AB Gambar 2.26 Kontruksi Dasar Motor DC Gambar 2.27 Rangkaian Ekivalen Motor DC dengan Magnet Permanen xi

13 Gambar 2.28 Skema Sistem Servo Motor DC Gambar 2.29 Personal Measurement Device Seri 1208LS Gambar 2.30 Diagram Blok Personal Measurement Device Seri 1208LS Gambar 2.31 Komponen Eksternal Gambar 2.32 Konfigurasi Pin Personal Measurement Device Seri 1208LS.. 37 Gambar 2.33 Tampilan DASYLab Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Gambar 3.2 Skematik Driver Motor Gambar 3.3 Diagram Alir Utama Gambar 3.4 Diagram Alir Baca Level Gambar 3.5 Diagram Alir Baca Set Point Gambar 3.6 Diagram Alir Perhitungan PID Gambar 3.7 Tampilan pada DASYLab Gambar 3.8 Desain Valve Input Gambar 3.9 Desain Motor DC dan Potensiometer Gambar 3.10 Desain Gear pada Motor DC dna Potensiometer Gambar 3.11 Desain Kontruksi Sistem Tampak Atas Gambar 3.12 Desain Kontruksi Sistem Berdasarkan Tampilan ISO Gambar 3.13 Layout Driver Motor Gambar 3.14 PCB Driver Motor Gambar 3.15 Kontruksi Valve Input Gambar 3.16 Kontruksi Gear pada Potensiometer dan Motor DC Gambar 3.17 Kontruksi Motor DC Secara Keseluruhan Gambar 4.1 Respon Tegangan Keluaran dari Penguat F/V Saat Motor Diberi Tegangan DC yang Berubah Tanpa Beban Gambar 4.2 Kendali Level Pada Tangki Bersekat Gambar 4.3 Kurva Respon Plant Sebelum Dilakukan Pengendalian Gambar 4.4 Kurva Respon Plant Setelah Pengendalian Gambar 4.5 Tampilan Awal InstaCal Gambar 4.6 Tampilan Ketika Perangkat Komputer Telah Berhasil Mendeteksi USB 1208L xii

14 Gambar 4.7 Tampilan Ketika USB Telah terkoneksi dengan Perangkat Komputer Gambar 4.8 Tampilan PC Board List yang Sedang Aktif Gambar 4.9 Konfigurasi Personal Measurement Device Seri 1208LS Gambar 4.10 Tampilan untuk Menguji Analog Output Gambar 4.11 Pengujian Analog Output xiii

15 DAFTAR PUSTAKA Afiati, Anisa S. (2010). Modul Perawatan dan Perbaikan Kendali LevelKetinggian Air pada Couple Tank Menggunakan Kontrol PID. Bandung: Politeknik Negeri Bandung. Bakar, Suheri dan Dida Suhadi. (1996). Petunjuk Praktikum Automatik Kontrol. Bandung: Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik. Hasanah, Sri U. (2010). Modul Perawatan dan Perbaikan Kendali Level Air dengan Mengatur Posisi Kran Pembuangan Menggunakan PID. Bandung: Politeknik Negeri Bandung. Hidayat, Megantari. (2011). Alat Pengendali Level Air Berbasis PC dan MIkrokontroler ATMega Bandung: Politeknik Negeri Bandung. LM741 Datasheet. [Online]. (2011, April 24). Available: National Semiconductor Corporation. Measurement Computing. (2005). User Guide PMD-1208LS. Measurement Computing Corporation. Measurement Computing. (2010). DASYLab Data Acquisition System Laboratory. Computing Corporation. Motor DC. [Online]. (2011, Desember 31). Available: material/makalahmotordc.doc. Putro, Trisno Y. (2011). Pengendalian Kecepatan Motor DC Menggunakan Kendali PI Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 dengan Metoda Penalaan Ziegler Nichols. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada. Suhendry, Diding. (2002). Modul Pengendali Level Zat Cair Pada Couple Tank. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.

16 Sukarna, Endang. (2000). Diktat Kuliah : Sistem Kendali Kontinyu. Bandung: Program Studi Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Bandung.