1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Motor DC atau motor arus searah yaitu motor yang sering digunakan di dunia industri, biasanya motor DC ini digunakan sebagai penggerak seperti untuk menggerakan belt conveyor, pengangkat beban, ataupun sebagai mesin penggulung, dan lain-lain. Hal ini dikarenakan motor DC memiliki keunggulan seperti torsi awal yang besar dan metode pengontrolan putarannya sederhana. Motor DC memerlukan suplai tegangan searah pada kumparan jangkar dan kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Selama ini kenyataannya kecepatan motor DC mengalami penurunan akibat dari pembebanan pada motor DC. Sehingga menyebabkan putaran dari motor DC menjadi lambat. Untuk mengatasi hal ini maka diperlukan suatu perancangan sistem pengendali kecepatan motor DC agar motor DC tersebut berjalan sesuai dengan kecepatan yang diharapkan. Agar sistem pengendali kecepatan motor DC lebih baik maka diperlukan kontroler yang dapat mengendalikan sistem tersebut. Selain itu dengan adanya pengendali dapat mengatasi gangguan-gangguan yang akan terjadi baik dari motor DC maupun gangguan dari luar misalnya berat material yang berlebihan dari kapasitas yang ditentukan. Selain itu salah satu tugas komponen kontroler adalah mereduksi sinyal kesalahan, yaitu perbedaan antara sinyal set point (sinyal yang diatur) dan
2 sinyal aktual / process variable yang dibandingkan melalui umpan balik. Tujuan dari sistem kontrol ini yaitu untuk mendapatkan sinyal aktual yang senantiasa diinginkan sama dengan sinyal acuan yang di atur (set point). Sehingga keberadaan kontroler atau pengendali dalam sebuah sistem kontrol mempunyai kontribusi yang besar terhadap prilaku sistem. Kontroler yang digunakan untuk mengatasi hal tersebut yaitu dengan menggunakan kontoler PID. Kontroler PID adalah kontroler berumpan balik yang paling populer di dunia industri. Kontroler PID terbukti dapat memberikan performa kontrol yang baik meski mempunyai algoritma sederhana yang mudah dipahami. Hal krusial dari penggunakan kontrol PID yaitu tuning atau pemberian parameter P (proporsional), I (integral), dan D (differential) agar didapatkan respon sistem yang diinginkan. Sehingga dengan menggabungkan kontrol P, I, D dapat memberikan keuntungan yaitu dapat memperbaiki respon transien, menghilangkan error steady state, dan memberikan efek redaman. Dari latar belakang yang telah dijelaskan maka penulis mengambil judul tugas akhir Rancang Bangun Pengendali Kecepatan Motor DC 0,75 KW 160 Volt dengan Kontroler PID Analog. 1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah dari tugas akhir ini yaitu : 1. Memahami apa itu kontroler PID? 2. Bagaimana perancangan sistem untuk pengendali kecepatan motor DC menggunakan kontroler PID analog?
3 3. Bagaimana merealisasikan pembuatan alat untuk pengendali kecepatan motor DC dengan kontroler PID analog? 4. Bagaimana mensetting tuning atau pemberian nilai untuk masingmasing parameter proporsional, integral, dan derivatif dengan metode Trial and Error? 5. Bagaimana pengujian dan analisis (pembahasan) alat pengendali kecepatan motor DC dengan menggunakan kontroler PID apakah output sesuai dengan yang dikehendaki? (pada saat diberi beban putaran pada motor DC tidak mengalami penurunan). 1.3. Batasan Masalah Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah : 1. Perancangan sistem / diagram blok untuk pengendali kecepatan motor DC dengan kontroler PID analog. 2. Perancangan dan realisasi pembuatan alat pengendali kecepatan motor DC dengan kontroler PID analog. 3. Tuning atau menentukan parameter P, I, D untuk kontroler PID dengan menggunakan metode Trial and Error. 4. Pengujian dan analisis alat kontroler PID untuk pengendali kecepatan motor DC dengan pembebanan kontinyu berupa beban resistif. 5. Motor DC yang digunakan yaitu motor DC merk MIKI PULLEY SYD- 750 dengan besarnya daya 750 watt, tegangan jangkar 160 volt, dan tegangan medan 175 volt.
4 6. Kontroler PID analog menggunakan op-amp LM741. 1.4. Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini yaitu : 1. Memahami tentang kontroler PID. 2. Merancangan sistem untuk pengendali kecepatan motor DC menggunakan kontroler PID analog. 3. Merealisasikan pembuatan alat untuk pengendali kecepatan motor DC dengan kontroler PID analog. 4. Mampu mensetting tuning atau pemberian nilai untuk masing-masing parameter proporsional, integral, dan derivatif dengan metode Trial and Error. 5. Mampu menguji dan menganalisis alat pengendali kecepatan motor DC dengan menggunakan kontroler PID analog (saat diberi beban kecepatan putaran pada motor DC tidak berkurang). 1.5. Metodologi Penelitian Metode penelitian untuk tugas akhir ini adalah : Studi literatur Dengan mempelajari materi mengenai sistem kendali, motor DC dan kontroler PID.
5 Bimbingan Dengan melakukan bimbingan dengan dosen pembimbing yang dimulai dari pengajuan judul untuk tugas akhir, bimbingan untuk pembuatan laporan, perancangan dan pembuatan alat, sampai dengan pengujian dan analisis alat. Perancangan sistem pengendalian Merancang sistem pengendali kecepatan motor DC dengan menggunakan kontroler PID analog dengan metode Trial and Error. Pembuatan alat Pembuatan alat kontroler PID seperti power supply, kontroler PID analog menggunakan op-amp, driver motor DC, dan sensor optocoupler sebagai umpan balik. Pengujian dan analisis Pengujian dan analisis terhadap sistem pengendali kecepatan motor DC dengan menggunakan kontroler PID analog dengan metode Trial and Error. 1.6. Sistematika Penulisan Untuk memudahkan pembacaan dan pemahaman terhadap laporan tugas akhir ini, maka diberikan sistematika penulisan laporan tugas akhir sebagai berikut :
6 BAB I PENDAHULUAN Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini akan diuraikan mengenai teori-teori yang berkaitan dengan perancangan dan pembuatan alat seperti motor DC, driver motor DC dengan SCR, op-amp, sistem kendali, kontrol PID, sensor optocoupler. BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Pada bab ini akan diuraikan mengenai perancangan sistem dan realisasi pembuatan alat untuk pengendali kecepatan motor DC menggunakan kontroler PID analog menggunakan op-amp. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisi tentang data hasil pengujian alat dari sistem pengendali kecepatan motor DC menggunakan kontroler PID analog dengan menggunakan metode Trial and Error dan analisis dari hasil output sistem pengendali menggunakan kontroler PID analog. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini berisi kesimpulan tentang tugas akhir yang telah dilakukan berdasarkan data-data yang di dapat, serta saran dan kritik yang membangun untuk pengembangan tugas akhir di masa yang akan datang.