Ahmadi *1), Richa Watiasih a), Ferry Wimbanu A a)

Transkripsi

1 Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan 2017 Vol.01 No.01, ISSN: Ahmadi *1), Richa Watiasih a), Ferry Wimbanu A a) Abstrak: Pada penelitian ini metode Fuzzy Logic diterapkan untuk mengontrol kecepatam motor DC. Proses kontrol dengan Fuzzy Logic ini dilakukan oleh mikrokontroler dengan dikombinasikan dengan rangkaian swicthing dimana. Mikrokontroler yang digunakan sebagai kontrol utama (Master Controller) yang mnegolah data input sehingga menjadi data output. Data output ini sebagai data kestabilan kecepatan motor dc yang di dapat diketahui saat tegangan menurun dan kecepatan motor mulai tidak stabil sehingga output tegangan akan mengirim ke mikrokontroller. Dengan metode fuzzy yang diterapkan dalam program, apabila tegangan mulai menurun maka fuzzy logic akan menambah lebar pulsa PWM sehingga kecepatan motor stabil. Berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian sistem dapat disimpulkan bahwa. kecepatan pelan menuju kecepatan stabil dengan rata-rata waktu 2,276 (second). Dan waktu dari kecepatan cepat menuju kecepatan stabil dengan waktu rata-rata 1,608 (second). Kata kunci : Switching Motor DC, Fuzzy Logic, Motor DC. AVR atmega 32, LM Pendahuluan Penggunaan Motor DC saat ini semakin banyak digunakan diberbagai bidang mulai dari peralatan industri sampai peralatan rumah tangga. Oleh karena itu perlu adanya kendali yang mengatur kecepatan motor DC tersebut. Salah satu kendali yang digunakan adalah kendali berbasis PWM. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dibuatlah sistem Kendali kecepatan motor dc berbasis PWM.[1][2] Teknik kendali juga berkembang suatu teknologi kontrol yang tidak lagi memakai cara konvensional untuk mendapatkan suatu hasil yang diinginkan melalui persamaan matematika. Tetapi dengan menerapkan suatu system kemampuan manusia untuk mengendalikan sesuatu, yaitu dalam bentuk aturanaturan jika-maka (If-Then Rules), sehingga proses pengendalian akan mengikuti pendekatan secara linguistik, sistem ini disebut dengan sistem kendali logika fuzzy, yang mana sistem kendali logika fuzzy merupakan sistem kendali yang tidak memiliki ketergantungan pada variabel-variabel proses kendali[3][4]. Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah meningkatkan kinerja motor dc dalam menjaga kecepatan agar tetap pada set point ketika terjadi gangguan serta kecepatan sistem dalam mengejar set point dan mengatur kecepatan motor dc ketika diberi tegangan melalui PWM (Pulse Width Modulation ). 2. Metodologi Perancangan Hardware Perancangan hardware untuk system swiching motor DC dengan Fuzzy logic terdiri atas catu daya yang bisa di adjust, level indikator catu daya, motor DC, encoder dan lcd untuk dikombinasikan dengan mikrokontrole dan IC LM 2576 dimana IC tersebut sebagai rangkian switching. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AVR Atmega32 sebagai kontrol utama (Master Controller) yang mnegolah data input sehingga menjadi data[5]. Dalam Korespondensi: ahmadi@ubhara.ac.id a) Program Studi Teknik Elektro Universitas Bhayangkara Surabaya pembahasan hardware, secara teknis perancangan hardware terdiri atas catu daya yang bisa di adjust, level indikator catu daya, motor DC, encoder dan lcd untuk dikombinasikan dengan mikrokontroler. Berikut blok diagram hubungan hardware : Gambar 1.1 Blok Diagram Hardware. Perancangan Software Program pada mikrokontroler yang dirancang meliputi perancangan progam utama dan sub program yang didalamnya terdapat pengolahan data dengan metode fuzzy logic untuk mengontrol kecepatan motor DC. Dari gambar2.2 dijelaskan bahwa ketika akan menjalankan hardware untuk mendapatkan kecepatan yang stabil dimulai dengan set poin PWM sesuai dengan nilai yang diinginkan dan pada saat cek tegangan maka program fuzzy logic akan bekerja untuk mendapatkan kecepatan stabil yang akan ditampilkan pada LCD dengan tampilan kecepatan dan tegangan. Pada tampilan LCD tersebut dapat diketahui berada pada keepatan dan di tegangan berapa pada saat hardware di jalankan. 13

2 Gambar 2.5 Membership Function Output lebar pulsa PWM Gambar 2.2 Flowchart Kontrol Kestabilan Kecepatan Motor Dalam sub program proses data dengan fuzzy logic yang ada pada gambar 2.2 dapat dijelaskan sebagai langkah-langkah atau tahap-tahap yang harus dilakukan dalam membuat kontroler yang menerapkan metode fuzzy logic, yaitu : Fuzifikasi, Rule Base/rule evaluasi dan Defuzifikasi Fuzifikasi Tahap pertama pada proses Fuzzy Logic ini adalah penentuan crisp input dan crisp output fuzzy, yaitu : tegangan sebagai input 1, kecepatan sebagai input 2 serta output adalah lebar pulsa pwm. Gambar 2.3 Membership Function Input Tegangan Kemudian dibuat rule evaluasi dimana keterangan rule sebagai berikut : 1. If Tegangan is Very low And kecepatan is pelan Then PWM is di tambah 30% 2. If Tegangan is Very low And kecepatan is sedang Then PWM is di tambah 30% 3. If Tegangan is Very low And kecepatan is cepat Then PWM is di tambah 30% 4. If Tegangan is Very low And kecepatan is s.cepat Then PWM is di tambah 30% 5. If Tegangan is low And kecepatan is pelan Then PWM is di tambah 30% 6. If Tegangan is low And kecepatan is sedang Then PWM is di tambah 30% 7. If Tegangan is low And kecepatan is cepat Then PWM is ditambah 30% 8. If Tegangan is low And kecepatan is s.cepat Then PWM is ditambah 15% 9. If Tegangan is middle And kecepatan is pelan Then PWM is ditambah 30% 10. If Tegangan is middle And kecepatan is sedang Then PWM is di tambah 15% 11. If Tegangan is middle And kecepatan is cepat Then PWM is Stabil 12. If Tegangan is middle And kecepatan is s.cepat Then PWM is Stabil 13. If Tegangan is full And kecepatan is pelan Then PWM is ditambah 30% 14. If Tegangan is full And kecepatan is sedang Then PWM is ditambah 15% 15. If Tegangan is full And kecepatan is cepat Then PWM is Stabil 16. If Tegangan is full And kecepatan is s.cepat Then PWM is dikurangi 15%. Setelah mendapatkan hasil dari rule evaluation maka dibuat suatu tabel rule evaluasi seperti tabel 2.1 : Gambar 2.4 Membership Function Input Kecepatan Volt Very low Low Middle Full Kecepatan ( rpm) Pelan Sedang Cepat s.cepat Tambah Tambah Tambah Tambah 30% 30% 30% 30% Tambah Tambah Tambah Tambah 30% 30% 30% 15% Tambah Tambah Stabil Stabil 30% 15% Tambah Tambah Kurang Stabil 30% 15% 15 % 14

3 Defuzifikasi Defuzifikasi adalah tahap akhir dari proses fuzzy logic. Metode defuzifikazi yang dipakai adalah metode centroid. Pada metode ini, solusi crisp yang diperoleh dengan cara mencari nilai tengah atau biasa disebut Center of Area (COA). Pencarian nilai tengah ini diperoleh dari persamaan sebagai berikut :. (1) 3. Pengujian dan Analisa Pengujian Hardware Pengaplikasian setelah merancang sebuah hardware untuk mengontrol kecepatan motor dc agar stabil. Hardwarenya terdiri dari level indicator catu daya, driver motor dc. Berdasarkan data yang diambil pada rangkaian switching regulator maka switching regulator pada catu daya membantu menstabilkan tegangan saat tegangan mulai menurun karena memiliki output tegangan yang berbeda walaupun input tegangan hanya satu. Pengujian Ketika Tegangan Menurun Dan Kecepatan Menurun. Pengambilan data pada tabel 4.2 merupakan pembanding dimana kecepatan motor pada saat tanpa menggunakan mikrokontroler dengan menggunakan kontrol melalui mikrokontroller. Tabel 3.2 Gelombang sinyal PWM tanpa kontoller No Tegangan (Volt) Sinyal PWM Blok Driver Motor DC Level indikator 1 11,8 Regulat encoder 2 10,5 Gambar 3.1 Hardware Agar mendapatkan kecepatan yang stabil pada motor dc maka hardware yang di perlukan adalah level indicator, driver motor dc, encoder dan lcd sebagai display, agar dapat mengetahui kecepatan motor dc apabila tegangan catu daya mulai menurun. Pengujian Switching Regulator Dengan menggunakan catu daya baterai kemungkinan tegangan catu daya berkurang dan menyebabkan kestabilan kecepatan motor dc menjadi terganggu. Karena itu digunakan switching regulator berbasis fuzzy untuk menanggulanginya. Dalam menerapkan system Fuzzy pada swiching regulator ini diperlukan prosedur perancangan fuzzy logic yang berfungsi sebagai kontroler dari swiching regulator catu daya tersebut dalam mengambil aksi dari berbagai kemungkinan dengan hasil yang optimal Tabel 3.1 Hasil Rangkaian Catu Daya dan Level Indikator No Indikator Led Tegangan input (Volt ) Tegangan output (Volt ) 1 4 nyala 17,80 16,7-11, nyala 17,80 10,78 8, nyala 17,80 8,02 5, nyala 17,80 4,83 2,9 3 9,2 Perbedaan sinyal PWM pada saat tegangan berbeda menunjukkan bahwa pada saat tegangan menurun maka V PP pada layar osiloskop juga menurun. Pengujian Ketika Telah Menggunakan Mikrokontroler Pada saat tegangan menurun maka kecepatan juga menurun ini hal ini dapat diatasi dengan menambah lebar pulsa pada program sehingga kecepatan motor dapat stabil. Seperti pada table 3.3 : Tabel 3.3 Hasil Pengujian Pengaturan Kecepatan dengan Menambah Lebar Pulsa No Tegangan (Volt) Sinyal PWM 1 11,8 2 10,5 3 9,2 15

4 Pada saat tegangan mulai menurun maka kondisi V PP juga menurun namun lebar pulsa tetap, namun dengan menggunakan kontroller kondisi V PP turun lebar pulsa ditambah agar mendapatkan kecepatan yang stabil. Namun pada saat tegangan berada di area 2 led nyala hardware mengidintifikasi bahwa sistem kontrol mulai tidak berjalan dengan baik karena pengaruh beban yang terhubung seperti pada gambar Dari data yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa hanya pada saat pertama kali motor ini start membutuhkan waktu yang lama untuk menstabilkan kecepatan motor. Grafik dari hasil percobaan dapat dilihat seperti pada tabel 3.3 : Gambar 3.3 Grafik Hasil Pengambilan Waktu Gambar 3.2 Kondisi Batas Akhir Hardware Bekerja waktu (second) Pada saat tegangan mengidentifikasi dibesaran 7,6 volt kondisi hardware telah berada di batas akhir untuk menjaga kestabilan kecepatan motor. Ini ditunjukkan dengan tampilan pada lcd yang mulai menghilang dan motor berhenti bergerak karena tegangan dari catu daya yang kurang. Hasil Data Waktu Perubahan Menjadi Stabil Pengambilan data pada saat uji coba alat di dapatkan hasil percobaan waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan kecepatan yang stabil pada saat tegangan menurun maupun tegangan berlebih sehingga mendapatkan kecepatan yang stabil seperti pada tabel 3.3 Tabel 3.4 Data Hasil Perubahan Kecepatan Agar Stabil Waktu kondisi Percobaan ke Pelan menuju Stabil (Second) Cepat menuju stabil (Second) Berdasarkan dari data yang tampil pada grafik hasil percobaan pengambilan waktu untuk mendapatkan kecepatan agar stabil, dapat diketahui percobaan pada saat percobaan pertama kali dibutuhkan waktu yang lebih lama untuk menstabilkan kecepatan motor dikarenakan waktu yang dibutuhkan untuk proses inialisasi untuk menjalankan logika fuzzy. Dan perbedaan waktu rata-rata antara dari kecepatan pelan kekecepatan stabil dan dari kecepetan cepat ke kecepatan stabil Analisa Dari beberapa hasil pengujian yang telah dilakukan, maka dapat dianalisa bahwa : Penggunaan switching regulator pada catu daya sangat membantu menjaga kestabilan tegangan yang akan digunakan untuk menyuplai beban walaupun sumber tegangan mulai menurun. Pada saat tegangan switching regulator menurun maka indikasi tegangan dari rangkaian indikator yang telah terpasang sebagai umpan balik untuk mendeteksi tegangan bekerja, sehingga dapat diketahui bahwa kecepatan motor telah ikut melambat. Saat indicator tegangan bekerja maka akan mengirim data ke mikrokontroller yang kemudian mikro akan memroses dengan metode fuzzy logic untuk mengatur lebar pulsa pada PWM sehingga mendapatkan kecepatan yang stabil. Pada saat tegangan menurun untuk dapat membantu menjaga kestabilan kecepatan metode fuzzy logic dapat bekerja efektif, karena pada saat tegangan menurun yang membutuhkan waktu rata-rata 2,276(second) dan pada kondisi kecepatan cepat menuju ke kecepatan stabil dengan waktu rata-rata 1,608(second). 16

5 4. Penutup Kesimpulan Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem kemudian dilakukan pengujian dan analisa, maka dapat diambil beberapa kesimpulan tentang sistem kerja dari sistem yang dibuat 1. Sistem Switching regulator sangat membantu untuk mempertahankan tegangan dengan adanya beban yang terhubung dengan data yang diambil pada percobaan maka dengan switching regulator ini dapat mengefektifkan waktu agar logika fuzzy ini segera bekerja. 2. Proses kontrol kecepatan yang stabil ketika tegangan catu daya menurun maka kontroller akan merubah lebar pulsa pada PWM untuk mendapatkan kecepatan yang stabil. 3. Untuk pengaplikasian fuzzy logic dalam mengatur kontrol kecepatan motor agar stabil sangat berpengaruh, hal ini didapat dari data hasil percobaan untuk mendapatkan kecepatan yang stabil. 4. Pada saat tegangan menurun yang dapat mempengaruhi melambatnya kecepatan motor dapat diatasi dengan menggunakan metode fuzzy logic agar mendapatkan kecepatan yang stabil. 5. Tingkat keberhasilan memiliki perbedaan waktu, yaitu waktu yang dibutuhkan dari kecepatan pelan menuju kecepatan stabil dengan rata-rata waktu 2,276 (second). Dan waktu dari kecepatan cepat menuju kecepatan stabil dengan waktu rata-rata 1,608 (second). DAFTAR PUSTAKA [1].Khan Masoom Raza, JARCCE Speed Control of DC Motor by using PWM, Electrical Engg Department, MIT Moradabad1 [2].Atul Kumar Dewangan (2012), PWM Based Automatic Closed Loop Speed Control of DC Motor, International Journal of Engineering Trends and Technology. [3].H. Samsul Bachri M (2004), SISTEM KENDALI HYBRID PID - LOGIKA FUZZY PADA PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC, Teknik Elektro, Program Studi Teknik, Universitas Jember, Jember, AKARA, TEKNOLOGI, VOL. 8, NO. 1, APRIL 2004 [4].Sri Kusuma Dewi, Heri Purnomo, 2010, Aplikasi Logika Fuzzy untuk Pendukung Keputusan, Yogyakarta, Graha Ilmu [5].Winoto, Ardi, 2008, Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada winavr, Bandung : Informatika Bandung 17

6 18