PENGATURAN KECEPATAN MOTOR MENGGUNAKAN METODE FUZZY PADA ROLL BANNER A.A.Ngr. Angga Candra Wardana ) Aldilah Abubakar ) ) Program Studi S- Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, email: wahangg@yahoo.co.id ) Program Studi S- Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, email: aallddi_cipoe @yahoo.co.id Abstract: Dc motors are widely used in industry as a driver mechanic, because it has the ease of control, ie by setting anchor motor current which is proportional to acceleration or torque. Dc motors are usually operated for a constant speed, but when the load changes, it changes speed. Because it must be a constant speed by reducing the amount of error that occurs in accordance with the desired system. To get the best performance for the stability of the system response in accordance with the desired, then the fuzzy controller used to regulate the speed of dc motor. Key words: DC motors, torque, fuzzy. Seiring dengan perkembangan zaman, dalam menyampaikan suatu media informasi secara luas di suatu tempat, dan banner salah satu media informasi yang di ke mas dalam bentuk gambar yang terpampang beserta informasi di dalamnya, atau banner dapat diartikan sebagai media untuk mempromosikan produk dalam bentuk gambar. Banner yang ada saat ini, berupa informasi bergambar satu halaman dan memliki 3 kaki sebagai pemopangnya, perkembangan banner berikutnya menjadi dua halaman depan dan belakang berputar menggunakan motor dc dan searah jarum jam, perkembangan demi perkembangan banner telah mempermudah sarana informasi dengan sentuhan teknologi saat ini, adapun yang menggunakan motor dengan model gulungan berlanjut (continue) itupun tidak bisa menyimpan banyak halaman di dalamnya dan terkadang kurangnya kekuatan tarikan motor karena berat baner tersebut adapun kendala pada kestabil dalam menggulungnya. Dilihat dari halaman yang ada, bisa dialakukan dengan penambahan halaman sampai lima halaman atau lebih, dan perkembangan teknologi pengaturan motor sangat di butuhkan untuk stabilisasi pada sebuah motor saat menggulung halamanhalaman banner tersebut. Salah satunya adalah pengontrolan fuzzy pada motor dengan pengondisian banyak dan beratnya gulungan suatu banner. PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang masalah yang telah disebutkan, maka perumusan masalah yang dapat diangkat dalam tugas akhir ini, antara lain:. Bagaimana cara menempatan halaman pada roll banner lebih dari halaman.. Bagaimana menerapkan metode Fuzzy untuk motor penggulung pada roll banner, agar banner dapat berpindah halaman dengan rapih. 3. Bagaimana merancang sistem pemilihan dan menampilkan halaman. TUJUAN Dalam perancangan dan Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, terdapat beberapa pembatasan masalah, antara lain:. Penempatan halaman pada roll banner lebih dari halaman, dan pada mekanik diberikan maksimal 5 halaman.. Penerapan metode Fuzzy untuk motor penggulung pada roll banner. 3. Pemilihan halaman dengan inputan keypad dan penampilan pada LCD. METODE Fuzzy Logic Kontroller logika fuzzy dikategorikan dalam kontrol cerdas (intelligent control). Unit logika fuzzy memiliki kemampuan menyelesaikan masalah perilaku sistem yang komplek, yang tidak dimiliki oleh kontroller
konvensional. Berbeda dengan sistem kontrol biasa, dimana harga yang dihasilkan diolah dan didefinisikan secara pasti, atau dengan istilah lain hanya mengenal logika 0 dan atau bekerja pada daerah ON dan OFF, sehingga didapatkan perubahan yang kasar. Pada sistem logika fuzzy, nilai yang berada antara 0 dan dapat didefinisikan, sehingga kontroller dapat bekerja seperti sistem syaraf manusia yang bisa merasakan lingkungan eksternalnya, kemudahan-kemudahan yang tidak dimiliki oleh sistem kontrol konvensional. Logika Fuzzy yang kami gunakan untuk pengaturan kecepatan agar kecepatan putar motor DC tetap stabil sesuai dengan set point pada saat menentukan kecepatan. yaitu : Metode Sugeno Penalaran dengan metode SUGENO hampir sama dengan penalaran MAMDANI, hanya saja output (konsekuen) sistem tidak berupa himpunan fuzzy, melainkan berupa konstanta atau persamaan linear. Metode ini diperkenalkan oleh Takagi-Sugeno Kang pada tahun 985. Model Fuzzy Sugeno Orde-Nol Secara umum bentuk model fuzzy SUGENO Orde-Nol adalah: IF (x is A) (x is A) (x3 is A3)... (xn is AN) THEN z=k dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan k adalah suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen. 0, x 39 Jauh [J] = 47 - x, 39 < x 47 47-39 0, x 39 atau x 54 sedang [S] = x - 39, 39 x < 47 47-39 54 - x, 47 < x 54 54-47 0, x 54 Dekat [D] = x - 47, 47 x < 54 54-47 Zj : 00 Zs : 00 Zd : 5 Ztotal = Zj x Fj + Zs x Fs + Zd x Fd Fj + Fs + Fd Perancangan Arsitektur Sistem Perancangan arsitektur sistem dalam hal ini adalah maket untuk komponen-komponen elektronika, dimana terbuat dari Aluminium yang dirancang Gambar 3.30 Fungsi keanggotaan pada himpunan fuzzy pada sensor jarak untuk mendapatkan hasil keluaran dari sensor jarak yang berupa nilai untuk pwm motor bisa dilihat berikut ini, penulis memakai model fuzzy orde nol yang dimana nilai dari Z adalah suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen. Fuzzifikasi Gambar. Permodelan metode Fuzzy Secara garis besar dari keseluruhan sistem pada alat ini sesuai dengan blok diagram pada Gambar.
3 AGND AVCC VCC 0 30 GND GND Keypad Port A Sensor jarak GPD0 Sensor Photo Dioda Port A.0 Port B & D Sistem Mikrokontroller ATMega 8535 Port B & D Port C Driver Motor Ems A DUAL H-Bridge LCD Gambar. Blok diagram sistem keseluruhan Motor DC Adaptor DC V sebesar 5 volt DC. Rangkaian regulator terlihat pada Gambar. berikut: Input LM7805 VI 0uF/5V LM7805 VI VO 3 VO 3 00uF/6V N400 N400 Output Minimum System DC 5V Dalam sistem ini sensor jarak berfungsi sebagai masukan, dimana sensor ini akan mendeteksi jarak yang kemudian akan memberikan signal analog kemikrokontroller mode pwm(pulse width modulation) yanga ada dimikrokontroller, yang selanjutnya akan dikirim ke driver motor untuk menentukan kecepatan yang akan diberikan sinyal ke motor dc. Sistem ini terdapat LCD display dengan ukuran x6 sebanyak buah yang akan digunakan untuk menampilkan pilihan mode otomatis atau mode manual dan juga untuk menampilkan tiap halaman banner. Sistem ini juga terdapat sensor photo dioda sebanyak 4 buah untuk mengetahui halaman banner yang diinginkan menggunakan pembacaan biner, dan juga untuk menentukan arah putaran motor dc. Untuk data input dari user akan menggunakan tombol keypad 4x4 yang akan digunakan untuk menentukan mode otomatis atau mode manual, dimana mode manual disini digunakan untuk menentukan halaman yang diinginkan oleh user. Data dari sensor photo dioda kemudian akan masuk ke mikrokontroller untuk diolah dan selanjutnya akan dikirim sebagai informasi pada LCD display dan juga pada driver motor untuk kemudian menjalankan motor dc sesuai dengan keinginan user melalui keypad. Perancangan Perangkat Keras Regulator Catu daya merupakan pendukung utama bekerjanya suatu sistem. Catu daya yang biasa digunakan untuk menyuplai tegangan sebesar 5 Volt adalah catu daya DC yang memiliki keluaran +5 volt. Catu daya ini digunakan untuk mensuplay tegangan sebesar 5 volt. IC 7805 (IC regulator) digunakan untuk menstabilkan tegangan searah. Kapasitor digunakan untuk mengurangi tegangan kejut saat pertama kali saklar catu daya dihidupkan. Sehingga keluaran IC regulator 7805 stabil Gambar. Rangkaian regulator Microcontroller ATMega8535 Pada perancangan ini, mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pengendali dari sistem secara keseluruhan. Mikrokontroler mempunyai tugas menerima inputan dari sensor SHT- dan memberikan output ke dot matrix, dan mengirimkan data serial ke PC. Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 3 buah I/O, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. Adapun minimum system dari ATMega8535 dapat dilihat pada Gambar 3. berikut: SCLK_Dot SDA_Dot C 30 pf Y 4.000000 Mhz 30 pf C 5 V C6 0.uF U4 L 0uH PB.0/T0/XCK 3 PB./T 4 PB./INT/AIN0 5 PB.3/OC0/AIN 3 6 PB.4/SS AREF 7 PB.5/MOSI 40 8 PB.6/MISO PA.0/ADC0 39 PB.7/SCK PA./ADC 38 9 PA./ADC 37 RESET PA.3/ADC3 36 4 PA.4/ADC4 35 5 PD.0/RXD PA.5/ADC5 34 6 PD./TXD PA.6/ADC6 33 7 PD./INT0 PA.7/ADC7 8 PD.3/INT 9 9 PD.4/OCB PC.7/TOSC 8 0 PD.5/OCA PC.6/TOSC 7 PD.6/ICP PC.5 6 PD.7/OC PC.4 5 PC.3 4 XTAL PC. 3 3 PC./SDA XTAL PC.0/SCL GND ATMega8535/L Input/Output (SDA) Output (SCLK) Baris 8 Baris 7 Baris 6 Baris 5 Baris 4 Baris 3 Baris Baris Sensor GPD0 Sensor GPD0 digunakan untuk membaca jarak. Sensor ini menggunakan prinsip pantulan sinar infra merah. GPD0 merupakan sensor jarak berbasis infrared, 3 C3 00u 5 V Gambar 3. Minimum System ATMega8535.
yang akan membaca jarak secara terus menerus dan memberikan output berupa tegangan analog. Sensor ini terdiri atas sebuah LED infra merah yang menghasilkan cahaya infra merah termodulasi yang dipancarkan ke objek yang hendak diukur jaraknya dan sebuah array CCD yang berfungsi sebagai detektor infra merah yang akan menerima pantulan cahaya infra merah dari objek yang diukur. Beberapa karakteristik dari sensor jarak GPD0 adalah: a. Power supply 4,5-5,5 Volt. b. Pembacaan jarak hampir tidak begitu dipengaruhi oleh warna objek yang diukur c. Dapat mendeteksi objek dengan jarak berkisar antara 4 cm 30 cm d. Tidak membutuhkan rangkain kontrol eksternal e. Tidak begitu dipengaruhi oleh kondisi pencahayaan ruangan Paket sensor GPD0 ditunjukkan pada gambar 3.0. Sensor GPD0 memiliki tiga buah pin yaitu untuk Vcc, Ground dan Vo (tegangan output) Gambar 3.0. Sensor jarak (GPD0) Blok diagram dari GPD0 berisi pemancar dan penerima yang memiliki rangkaian pemproses, pengemudi, dan rangkaian osilasi serta rangkaian output analog seperti gambar berikut. diatas roda bebas. GPD0 dipakai untuk mengukur jarak roda bebas yang kemudian sensor membaca jarak roda bebas dan kemudian akan mengirim sinyal analog ke mikrokontroller melalui port A.0. Adapun penempatan GPD0 pada alat mekanik banner bisa dilihat pada gambar 3.. Gambar 3.. Sensor jarak GPD0 Rangkaian motor driver Motor Driver adalah rangkaian yang digunakan sebagai switching sehingga nantinya motor dapat berputar searah jarum jam (Clockwise ) dan berlawanan arah jarum jam (Counterclockwise ). Dan motor driver yang dipakai penulis adalah Embedded Module Series (EMS) A Dual H-Bridge merupakan driver H-Bridge yang didisain untuk menghasilkan drive arah maupun arah dengan arus kontinyu sampai dengan A pada tegangan 4,5 Volt sampai 36 Volt. Sebuah modul H-Bridge A dapat digunakan untuk mengatur kerja buah motor DC secara dua arah. Koneksinya dapat dilihat pada (Gambar 3.3.) berikut ini: Gambar 3.. Blok Diagram GPD0 GPD0 mendeteksi bacaan terus menerus ketika diberi daya. Outputnya berupa tegangan analog yang sesuai dengan jarak yang diukur. Nilai tersebut diperbarui setiap 3ms outputnya digunakan secara langsung pada rangkaian analog. Pada rangkaian mekanik tugas akhir penulis, Sensor GPD0 dipasang Gambar 3.3. rangkaian motor driver (EMS) A Dual H-Bridge (ems) A dual h-bridge dapat dilihat pada (Gambar 3.4. ) berikut : 4
dijalankan dan informasi waktu yang dikirim oleh microcontroller. Informasi tersebut ditampilkan pada sebuah LCD 6 x. Gambar 3.4. Skema EMS A Dual H-Bridge Rangkaian motor driver ini digunakan sebagai pengendali arah putaran dan pengatur kecepatan motor dc, PORTB. dan sebagai output dari mikrokontroler dan PORTB.3 - sebagai keluaran pwm untuk mengendalikan motor dc bawah, sedangkan untuk motor dc atas menggunakan output PORTD.5 dan 6, untuk pwmnya outputnya menggunakan PORTD.7. Motor DC Motor DC digunakan sebagai penggerak roll banner agar dapat memutar keatas atau kebawah. Motor yang digunakan membutuhkan tegangan DC Volt dan arus A. Untuk menjalankan motor DC memerlukan perantara antara mikrokontroller melalui motor driver seperti yang telah dijelaskan di atas sehingga dapat memenuhi kebutuhan tegangan dan arus motor. Pada gambar 3.6 menunjukan penempatan motor DC pada alat. Gambar. LCD Tombol push button Salah satu jenis perangkat antar muka yang umum dijumpai pada sistem embedded (atau sistem microcontroller) adalah Keypad matrik 4x4 atau 3x4. Walaupun penggunaannya sangat intensive, tetapi kenyataannya sangat jarang perangkat lunak pengembang yang menyediakan fungsi standar untuk pengaksesan keypad tersebut (sejauh pengetahuan penulis). Walaupun nampaknya sepele, tetapi fungsi pengaksesan keypad ini justru menjadi faktor kunci kenyamanan pengguna sistem embedded yang kita rancang. Fungsi pengaksesan keypad disusun oleh penulis dengan bahasa C (compiler: CodeVisionAVR) untuk microcontroller AVR. Layout dan interkoneksi serta kode fungsi dapat di lihat di gambar. berikut ini. Gambar.3. Contoh layout keypad 4x4 dan interkoneksi pada microcontroller Gambar. Motor DC Modul Display Modul display merupakan modul yang berfungsi untuk menampilkan intruksi-intruksi program yang akan PENGUJIAN SISTEM Hasil percobaan dan linerisasi sensor setelah melalui fungsi ini, dengan pemrograman : unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input ADC_VRE F_TYPE; ADCSRA =0x40; 5
} Range (cm) while ((ADCSRA & 0x0)==0); ADCSRA =0x0; return ADCH; Analog Voltage (Volt) 4 3 6 8,6 0, 6 0.8 8 0.67 0 0.6 0,6 4 0,47 6 0.45 8 0,43 30 0.4 Hasil pengujian Pengujian keseluruhan sistem dilakukan dengan melakukan pengamatan terhadap putaran ke dua motor searah jarum jam dan sebaliknya, dan mengamati naik turunnya roda bebas yang berfungsi sebagai inputan fuzzy dan di baca oleh sensor jarak infrared GPD0 berjalan dengan mulus selama ± jam. a. LCD dapat menampilkan menu dan menampilkan halaman. b. Keypad dapat memilih menu sebagai inputan halaman pada mode manual. c. Sensor photodiode berjalan sesuai konsep binary, dan dapat membaca tiap - tiap halaman walaupun terkadang motor DC melebihi dari tanda halaman dikarenakan torsi motor dc yang kecil. d. Sensor infrared GPD0 dapat membaca jarak dengan jarak 4cm sampai 30 cm. Range (cm) Analog Voltage (Volt) 4 3 6 8,6 0, 6 0.8 8 0.67 0 0.6 0,6 4 0,47 6 0.45 8 0,43 30 0.4 e. Motor driver dapat memberikan output PWM ke motor DC dengan inputan dari sensor infrared GPD0 sebagai logika pengontrolan fuzzy nya. Sensor GPD0 ( x ) Nilai PWM 39 00 8,9 40 87,5 8,6 4 75 8 4 6,5 7,7 43 50 7, 44 37,5 6,8 45 5 5,9 46,5 4,8 47 00 4, 48 87,93 3,8 49 75,69 3,5 50 63,54.9 5 5,38 5 39,3,8 53 7,7 54 5,5 Pengukuran Vkeluaran (Volt) f. Beberapa error pada mekanik dikarenakan torsi motor dc yang kecil. 6
KESIMPULAN & SARAN Kesimpulan Setelah melakukan penelitian ini, penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut:. Hasil pengujian sensor photodiode yang memiliki sensitifity tidak stabil dan di dapat berikan rangakaian komparator sebagai pembanding agar memiliki sensitifity yang akurat.. Hasil pengujian LCD, kebanyakan LCD pada umumnya tetapi LCD ini hanya memiliki baris saja, dan cukup untuk menampilkan menu yang terbatas. 3. Keypad dengan inputan yang sederhana cukup untuk memberikan user interface yang baik. 4. Motor DC yang di gunakan cukup untuk memberikan putaran yang searah dan sebaliknya tetapi kurangnya torsi yang menyebabkan pemberentian motor di saat pelepasan power, tidak berhenti scara spontan. Andrianto, Heri, 008. Pemprograman Mikrokontroler AVR ATMEGA6 Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR). Informatika. Bandung. Atmel, 00, Datasheet: 8-bit AVR Microcontroller ATmega8535, Atmel Corporation, San Jose. Bejo, A., 008, C&AVR, Graha Ilmu, Yogyakarta. Budiharto, Widodo. 004. Interfacing Komputer dan Mikrokontroler. Jakarta : Elex Media Komputindo Dennis Roody, J. Coolen. 986. Komunikasi Elektronika, J.. Jakarta : Erlangga. Sri Kusumadewi, Hari Purnomo, 00. Aplikasi Logika Fuzzy, edisi Yogyakarta, Graha Ilmu. GPD0, diakses 5 Juni 0 URL : (http://www.elektro unila.s5.com/the_vision/sensor.htm ) Wardana, L., 007, Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535, Andi Publisher, Yogyakarta. Saran Sebagai pengembangan dari penelitian yang telah dilakukan, penulis memberikan saran sebagai berikut:. Menggunakan motor yang torsinya lebih besar untuk mengantisipasi lost nya putaran motor pada saat pelepasan power.. Untuk memberikan putaran yang halus pada roda bebas, diperlukan bearing. DAFTAR PUSTAKA Datasheet ATmega8535, diakses 4 Juni 00. URL : www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s5_ds.pdf. Datasheet GPD0, diakses 5 Juni 0 URL : (Sumber : http://www.elektrounila.s5.com/the_vision/sensor.htm ) Datasheet EMS_A_DHBridge, diakses 6 Juni 00. URL : (Sumber:http://www.innovativeelectronics.com/innovati ve_electronics/download_ files/manual/ems_a_dhbridge.pdf ) Datasheet Keypad 4x4 : (Sumber : http://iwan.blog.undip.ac.id/files/009/06/keypad.pdf ) 7