Sistem Pengendalian Level Cairan Tinta Printer Epson C90 Sebagai Simulasi Pada Industri Percetakan Menggunakan Kontroler PID

Transkripsi

1 kecepatan (rpm) kecepatan (rpm) Sitem Pengendalian Level Cairan Tinta Printer Epon C9 Sebagai Simulai Pada Indutri Percetakan Menggunakan Kontroler PID Firda Ardyani, Erni Yudaningtya, dan M. Aziz Mulim. Abtrak Pengendalian ketinggian cairan tinta yang dilakukan dalam penelitian ini memberikan keuntungan pada peruahaan percetakan yang memiliki kala bear untuk mengatai kerumitan aat mengii ulang cairan tinta erta untuk menghindari kelalaian pengiian cairan tinta karena terbatanya waktu, dan kurangnya pengawaan terebut dibutuhkan ebuah item otomatiai pengiian cairan tinta dapat mengurangi terjadinya maintenance pada mein cetak. Metode yang digunakan untuk pengendalian ketinggian tinta adalah Proporional Integral Differenial (PID). Hail identifikai item dengan menggunakan MATLAB RA didapatkan fungi alih item. Proe perancangan parameter PID digunakan metode root locu dan didapatkan bahwa emua akar peramaan berada diebelah kiri bidang, ehingga memenuhi yarat ketabilan. Hail perhitungan parameter PID dengan pole = -38 didapatkan nilai parameter PID terbaik yaitu Kp=9., Ki=.5 dan Kd=.5 dengan time ettling (t) waktu yang dibutuhkan untuk mempertahankan ketinggian tinta ebear 5.3 detik. Kata Kunci Pengendalian Ketinggian, PID, root locu. K I. PENDAHULUAN emajuan di bidang percetakan dewaa ini emakin meningkat dengan banyaknya permintaan akan panduk, banner, kartu nama, brour untuk mempromoikan ebuah event, keperluan promoi ebuah peruahaan, keperluan pelajar bahkan ampai keperluan politik dan maih banyak lagi. Pengiian cairan tinta pada tabung printer memerlukan waktu yang lama dan haru dilakukan edikit demi edikit, erta ketika cairan tinta habi dan pengawaan manuia yang terbata tentunya dapat menghambat hail erta tidak dapat mengefiienikan waktu dalam pemenuhan kebutuhan konumen. Oleh karena itu diperlukan ebuah item pengendalian ketinggian cairan tinta, agar dapat mengefiieni waktu, menghindari kelalaian ketika cairan tinta habi dan agar tidak ering dilakukan maintenance. Pengendalian cairan tinta dilakukan agar pemilik tidak perlu melakukan pengiian tinta ecara manual dan ketinggian tetap dipertahankan pada ketinggian yang diinginkan. Salah atu item pengendalian yang dapat dilakukan adalah PID. Keunggulan dari item kontrol PID adalah repon item lebih cepat dalam mengambil keputuan dan mudah dalam analii. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat item pengendalian ketinggian cairan tinta dengan menggunakan kontroler PID. II. IDENTIFIKASI SISTEM A. Motor Pompa Motor pompa yang digunakan pada perancangan ini adalah Motor DC magnet permanen yang digunakan untuk memompa cairan tinta dari tandon bear ketabung infu. Karakteritik motor DC pompa yang digunakan ditunjukkan pada Gambar. Gambar. Motor Pompa Gambar. Karakteritik motor DC Gambar 3. Sinyal prb dan rpm Gambar. Identifikai dengan ident pada MATLAB Fungi alih motor DC diperoleh dengan cara membangkitkan inyal prb dari mikrokontroler yang

2 ditunjukkan pada Gambar 3. Setelah didapatkan inyal prb dilakukan identifikai dengan ident pada MATLAB yang ditunjukkan pada Gambar. Data identifikai yang digunakan, PRBS ebagai input edangan kecepatan ebagai output. truktur model yang digunakan adalah Auto Regreive with Exogenou input (ARX) dengan etimai parameter dan didapatkan fungi alih motor. B. Senor Ultraonik PING)) Senor ultraonik PING)) yang digunakan pada perancangan alat ini memiliki 3 pin keluaran yaitu pin SIG untuk data, pin VCC untuk maukan ebear 5V dan pin GND. Fungi alih dari enor adalah ebuah kontanta dengan perhitungan : [ ] =.875 ma/hz Gambar 5. Senor Ultraonik PING)) C. Miktrokontroler ATMega3 I. Mikrokontroler ATMega3 adalah mikrokontroler yang diproduki oleh Atmel. mikrokontroler ini memiliki clock dan kerjanya tinggi ampai 6 MHz, ukuran flah memorinya cukup bear, kapaita SRAM ebear KiloByte, 3 buah port I/O yang angat memadai untuk berinteraki dengan LCD dan keypad. Pada perancangan alat ini mikrokontroler ATMega3 digunakan ebagai Mikrokontroler Utama. D. Mikrokontroler ATMega8 Mikrokontroler ATmega8 merupakan mikrokontroler keluaran AVR yang merupakan mikrokontroler AVR CMOS 8 bit berdaya rendah. Mikrokontroler ATmega8 dapat mengekekui intruki hingga MIPS per MHz dalam atu iklu waktu. Pada perancangan alat ini mikrokontroler ATMega8 digunakan ebagai mikrokntroler lave ebagai pengendali enor ultraonik PING)). E. Perancangan PID dengan metode Root Locu [] Proedur analiti perancangan kontroler PID menggunakan metode root locu yang dijelakan dalam Feedback Control Sytem oleh Charle L. Philip dan Royce D. Harbour dapat dilihat dalam gambar berikut. Gambar 6. Sitem Kendali Loop Tertutup Untuk mendapatkan nilai-nilai dari parameter kontroler, haru ditentukan dahulu peifikai deain item yang diinginkan ehingga nilai pole impul tertutup (dimialkan = ) yang berkeeuaian dapat dicari. [3] Mialkan diinginkan loku akar melalui, maka ) Gp( ) j j ) Gp( ) e e Fungi alih kontroler PID etelah ditranformai laplace dinyatakan oleh Ki ) Kp Kd () Sehingga dari peramaan diata didapatkan ) Gp e j( ) atau j( ) e Kd Kp Ki (3) Gp Dengan j e Maka Kd Gp j in Kp co j in Ki co co( ) j in( ) Menyamakan real dengan real dan imajiner dengan imajiner, didapat atau co Kd Gp in Kp Gp co( ) Ki in( ) co( ) Ki co Kd Gp () in Kp in( ) Gp Dari peramaan diaata dapat dilihat bahwa untuk perancangan kontroler PID, atu dari tiga penguatan Kp. Ki, Kd, haru ditentukan dahulu. Sedangkan untuk perancangan PI atau PD, penguatan yang euai pada peramaan diata dibuat ama dengan nol. [3] III. PERANCANGAN ALAT Perancangan ini meliputi pembuatan perangkat kera dan perangkat lunak, perangkat kera meliputi perancangan rangkaian driver motor L98N, perancangan rangkaian mikrokontroler utama dan mikrokontroler lave. Perancangan perangkat lunak meliputi pembuatan program untuk mikrokontroler utama dan mikrokontroler lave untuk pengendalian keeluruhan item dengan algoritma PID. Peramaan karakteritik dari item kendali diata adalah: Gc ( ) Gp( ) ()

3 3 A. Rangkaian Mikrokontroler Utama (ATMega3) dan Mikrokontroler Slave (ATMega8) Dalam penelitian ini mikrokontroler ATMega3 berfungi ebagai pengendali utama dalam menjalankan program keeluruhan, edangkan mikrokontroler ATMega8 berfungi ebagai mikrokontroler lave untuk pengendali enor PING)) agar tidak mempengaruhi mikrokontroler utama. Komunikai antara mikrokontroler utama dan mikrokontroler lave menggunakan komunikai UART. PWM yang diberikan oleh mikrokontroler. Hail pengujian driver motor ditunjukkan pada tabel. Berdaarkan tabel, terdapat eliih rata rata duty cyle keluaran driver dengan mikrokontroler ebear.73%. Hal ini diebabkan karena adanya akumulai delay pada eluruh rangkaian. Seliih rata rata ebear.73% cukup bagu karena tidak memberikan pengaruh yang angat bear terhadap kinerja item, ehingga dapat diimpulkan driver motor L98N dapat bekerja dengan baik. Tabel. Hail Pengujian Driver Motor (PWM MK) (keluaran driver) (delta error).% 5.6% 5.%.3% 5.6% 5.3% 3.% 35.5% 5.% Gambar 7. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8.3% 5.5% 5.% 5% 55% 5% 6.% 65.% 5.% 7% 7.9%.9% 8% 8.5%.5% 89.8% 93.7% 3.9% 95% 97.6%.6% Seliih rata-rata duty cycle.73% Gambar 8. Rangkaian Mikrokontroler ATMega3 B. Rangkaian Driver Motor L98N Pada penelitian ini modul pengendali motor DC menggunakan rangkaian driver dengan menggunakan IC L98N. Gambar 9. Rangkaian driver motor DC L98N C. Perancangan Perangkat Lunak Pada penelitian ini pemrograman keeluruhan item menggunakan oftware CodeViionAVR V.5.. Perancangan program dilakukan etelah didapat perhitungan eluruh algoritma dari hail identifikai. IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA Pengujian ini meliputi pengujian perangkat kera dalam hal ini driver dan hubungan PWM dengan kecepatan motor diterukan dengan pengambilan data input-output dengan penggunaan inyal PRBS, kemudian data tereebut dianalia dengan MATLAB 7 dengan failtia ident yang teredia. A. Pengujian Driver Motor Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja dan repon dari rangkaian driver pengendali motor DC L98N dengan membandingkan dan menguji inyal keluaran dari driver motor terhadap inyal maukan B. Pengujian enor PING)) Pengujian ini dilakukan apakah pembacaan jarak oleh enor PING)) euai dengan jarak yang eungguhnya. Hail pengujian enor PING)) ditunjukkan pada tabel. Pengujian ke- Tabel. Hail Pengujian Senor PING)) Jarak Uji (cm) Senor PING))A Senor PING))B Sumber: Perancangan Berdaarkan tabel 3 dari data hail pengujian pembacaan enor PING)) dapat dilihat bahwa enor PING)) memiliki rata rata kealahan pembacaan ebear %, ehingga dapat diimpulkan enor PING)) memiliki keakuratan pembacaan yang bagu. C. Pengujian Komunikai Serial UART ke PC Senor PING))D Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroler dapat megirimkan data memalui komunikai erial UART. Hail pengujian ditunjukkan pada gambar.

4 Amplitude (cm) Imaginary Axi Gambar. Pengujian Komunikai UART MK dan PC Dari hail pengujian komunikai erial UART antara mikrokontroler dan PC dengan kabel erial RS-3, dapt diimpulkan bahwa data dapat dikirim dengan baik tanpa ada karakter yang hilang dan program pembacaan berjalan dengan benar dengan diberikan gangguan dapat dilihat euai dengan grafik yang didapatkan item dapat mempertahankan ketinggian ketika level tinta mengalami pengurangan dan mencapai ketinggian yang ditentukan. Dapat diimpulkan dengan nilai parameter Kp=9. Ki=.5 dan Kd=.5 item dapat mempertahankan ketinggian level dengan t=5.3 detik. Gambar menunjukkan keluaran repon dengan kontroler menggunakan imulai pada MATLAB, dari hail imulai repon yang dihailkan euai dengan yang diinginkan dan memiliki e (error teady tate) yang kecil. Sehingga dapat diimpulkan hail tuning parameter PID yang didapatkan euai dengan plant. D. Penentuan Parameter PID Untuk mendapatkan parameter PID yang diinginkan terlebih dahulu ditentukan nilai dari yang nilainya ada pada diagram root locu. nilai pole yang dipilih adalah yang terletak pada ebelah kiri bidang, dan didapatkan nilai yang terbaik dan memenuhi karakteritik item adalah = Urutan Data ( kala = m).8.6 Root Locu Gambar. Grafik Pembacaan Jarak Terhadap Urutan Data dengan Kontroler PID menggunakan erial RS-3 (Perancangan) Real Axi Gambar. Diagram Root Locu Fungi Alih Sitem Selanjutnya nilai hail perhitungan dimaukkan pada peramaan, dengan menggunakan liting program pada MATLAB didapatkan repon item dengan variai nilai Kp, Ki dan Kd yang ditunjukkan pada gambar Urutan Data ( kala = m) Gambar 3. Grafik Repon Sitem dengan Gangguan (Perancangan) Step Repone Kp=9.6 Ki=, Kd=.5 Kp=9.8 Ki=.5 Kd=.5 Kp=9. Ki= Kd=.5 Kp=9. Ki=.5 Kd= Time (ec) 5 Gambar. Grafik Repon dengan Parameter PID Hail Perhitungan Berdaarkan Gambar repon item dengan Kp=9., Ki=.5 dan Kd=.5 memiliki repon yang paling baik dengan t yang tercepat. Hail parameter PID hail perhitungan kemudian diimplementaikan pada item dan didapatkan pembacaan jarak terhadap ketinggian level dengan erial RS-3 pada Gambar dan item dapat mempertahankan ketinggian dengan t=5.3 detik. Gambar 3 menunjukkan grafik item Gambar. Grafik Repon Sitem dengan Kp=9. Ki=.5 Kd=.5 pada MATLAB (Perancangan) V. KESIMPULAN DAN PROSPEK Dari hail perancangan dan pengujian alat yang telah dilakukan, maka dapat diimpulkan bahwa dengan menggunakan metode root locu untuk menentukan nilai penguat kontroler PID, didapatkan parameter yang terbaik dengan Kp=9.,Ki=.5,Kd=.5. Setelah diimplementaikan pada item, item dapat mempertahankan ketinggian tinta dengan waktu atau time ettling (t) elama 5.3 detik. Dengan keterbataan fiik yang ada pada item diperlukan adanya pemikiran lebih lanjut untuk menentukan parameter PID.

5 5 DAFTAR PUSTAKA [] Ikrom, Haanal. 8. Perancangan Kontroler Pid-Kakade Dengan Metode Root Locu Untuk Kontrol Temperatur Dan Tekanan Pada Proe Evaporator. Laporan Skripi, Teknik Elektro Brawijaya [] Philip, C. L. & Harbor, R. D Feedback Control Sytem. Prentice Hall. New Jerey [3] Ikrom, Haanal. 8. Perancangan Kontroler Pid-Kakade Dengan Metode Root Locu Untuk Kontrol Temperatur Dan Tekanan Pada Proe Evaporator. Laporan Skripi, Teknik Elektro Brawijaya