Risal dan Mukhlisulfatih, Man-Machine Interface (MMI) untuk Sistem Serv Psisi Mtr DC MAN-MACHINE INTERFACE (MMI) UNTUK SISTEM SERVO POSISI MOTOR DC Risal dan Mukhlisulfatih Latief Prgram Pascasarjana Teknik Elektr UNHAS Abstrak MMI adalah kebutuhan standar dan merupakan bagian utama dari sistem-sistem teknlgi kendali prses di dunia industri manufaktur. MMI berfungsi sebagai penghubung antara manusia dan mesinmesin yang menjalankan prses prduksi yang kmpleks. Dalam prject curse ini akan dibangun MMI-Server yang digunakan sebagai cntrller, juga sekaligus untuk mnitring dan akuisisi data sistem serv psisi mtr DC. Perangkat yang digunakan adalah; Persnal Cmputer (client dan MMI-Server), mdul One Chip 8 Bit Micrprcessr Cntrl Trainer (MCS-51), mdul DC Serv Trainer (ED-4400B), sebagai mdul perangkat keras. Kmunikasi antara cmputer client dan MMIserver dilakukan dengan cara wireless (TCP/IP), sedangkan kmunikasi antara MMI-server dengan mdul MCS-51 melalui kabel RS-232. Bahasa pemrgraman yang digunakan adalah, Delphi dan Assembly. Kata kunci: MMI, Serv psisi, Mtr DC MMI telah dipergunakan secara luas dalam kegiatan perindustrian, karena merupakan bagian dari sistem kendali autmatis dalam rangka prses prduksi. Disamping berperan sebagai penghubung antara manusia dan mesinmesin prduksi, MMI juga difungsikan sebagai mnitring system dan data acquisitin (akuisisi data). Berkenaan dengan itu maka, dalam prject curse ini akan dibangun MMI-Server yang akan digunakan sebagai cntrller dan sekaligus untuk mnitring dan akuisisi data sistem serv psisi mtr DC. Agar rancang bangun sistem ini dapatlah berjalan maksimal, maka diperlukan pemahaman yang baik akan mekanisme sistem serv psisi mtr DC maupun peralatan, kmpnen serta perangkat teknlgi infrmasi dan kmunikasi yang akan digunakan untuk membangun MMI-server. PC berupa ntebk, merupakan terminal input data psisi dari serv mtr yang diinginkan leh user (client). Data ini akan diteruskan melalui TCP/IP ke MMIserver (PC desktp), yang berfungsi sebagai pengendali, yang kemudian dilah dan dikirim ke unit micrcntrller MCS-51. Pada unit MCS-51 data digital tersebut diteruskan ke DAC 09, yang kemudian diknversi ke dalam besaran analg (tegangan), dimana besaran nilai tegangan ini akan menentukan perasinal dari serv mtr, apakah berputar dengan arah searah jarum jam (CW), berlawanan arah jarum jam (CCW) atau mtr akan STOP. Pada saat serv mtr berputar, maka psisi mtr akan dipindai leh ptensimeter (sensr psisi). Ptensimeter akan mengknversi gerakan mekanik dari rtr mtr ke dalam besaran tegangan analg sesuai dengan psisi putaran mtr. Tegangan analg ini akan diteruskan ke ADC 08 untuk diubah menjadi data digital yang kemudian akan dikirim kembali ke MMI-server. Data ini kemudian akan dilah leh MMI-server, dimana hasil perbandingan ini akan menjadi acuan untuk mengendalikan serv mtr DC, apakah masih terus diputar karena psisi yang diinginkan belum tercapai, atau dihentikan karena psisi yang diinginkan sudah tercapai. Bila psisi yang diinginkan telah tercapai, maka mtr akan dihentikan dan psisi mtr terakhir (current psitin) akan dikirimkan ke client. Dalam knsep akuisisi data, knversi satu besaran ke besaran lainnya, penguatan, peredaman dan mdifikasi sinyal, kedalam frmat yang cck bagi peralatan berikutnya disebut sebagai pengkndisian sinyal. Dalam rancang bangun MMI ini, pengkndisian sinyal
MEDIA ELEKTRIK, Vlume 4 Nmr 1, Juni 2009 merupakan bagian penting. Karena perfrmansi yang tidak sempurna dari peralatan dan kmpnen yang digunakan, maka besar kemungkinan akan muncul kesalahan (errr) terhadap penunjukan psisi dari serv mtr. Untuk itu diperlukan upaya untuk mengurangi tingkat errr tersebut. Dimana salah satu cara yang lasim digunakan untuk mengurangi errr, yang berkenaan dengan knsep akuisisi data, adalah dengan cara melakukan kalibrasi. Peralatan maupun kmpnen-kmpnen dasar untuk membangun MMI untuk sistem serv psisi mtr DC, telah disediakan di LSKI di Labratrium Sistem Kendali dan Instrumentasi Teknik Elektr (LSKI) UNHAS dan dari penjelasan diatas, maka dapat dirumuskan : - Bagaimana merancang bangun MMI untuk sistem serv psisi mtr DC dengan menggunakan fasilitas serta peralatan yang ada pada LSKI UNHAS. - Bagaimana menghasilkan penunjukan psisi mtr yang akurat. - Bagaimana membuat prgram MMI pada Server, Client dan Micrcntrller SK-51 Tujuan Prject Curse yaitu: - Merancang bangun MMI untuk sistem serv psisi mtr DC yang sekaligus juga berfungsi sebagai mnitring dan akuisisi data, dengan menggunakan fasilitas serta peralatan yang ada pada LSKI UNHAS. - Membuat kalibrasi sistem guna mengurangi tingkat kesalahan penunjukan psisi serv mtr. - Membuat prgram MMI pada Server, Client dan Micrcntrller SK-51 Mdul trainer SK-51 merupakan trainer pengendali dengan satu chip micrprcessr 8 bit (ONE-CHIP 8 BIT MICROPROCESSOR CONTROL TRAINER ) yang dibangun dari micrcntrller AT 89C51 (Atmel) yang sesuai dengan standar industri. (standard industry MCS-51 instructin set and pinut). Trainer ini dapat difungsikan sebagai antarmuka dengan trainer-trainer pengendali lainnya, seperti pengendalian mtr, sensr, dan sebagainya. Fitur-fitur yang disediakan pada mdul trainer ini adalah : - berbagai eksperimen I/O - pengendalian mtr dan sensr - eksperimen ADC dan DAC - eksperimen DOT matrix & aplikasi LCD Gambar 1. Trainer SK-51 Gambar 2. Lay ut trainer SK-51 Berikut ini adalah spesifikasi, asesri I/O dan bagian-bagian dari mdul trainer SK-51 : - External ROM 27C256 (32 KB), external RAM 62256 (32 KB) - Keypad mdel Built-In (25 Key) dan Prgram mnitr serial RS-232C - AT89C51 12 vlt. Prgraming/Read/Erase/Blank Chek - LCD dengan 16 character x 2 baris - Prgram dapat di eksekusi pada eksternal RAM - A/D cnverter 09 (8 bit X 8 Channel) - D/A cnverter 08 (8 bit X 1 Channel) - PPI 8255-3 Warna dt matriks - Speaker Interface - 12 Vlt DC,1 A biplar untuk menggerakkan 16 antilgaritma - 8 bit FND set yang mengindikasikan 16 antilgaritma - Dilengkapi dengan 16 bit cunter/timer 8253 - Fungsi satu langkah, internal/eksternal memry dump, mdifikasi data - Terminal percbaan eksternal untuk pin prt dan Led display - 8 bit prt input: inverted buffer, tmbl tekan 8 buah - 8 bit prt utput : inverted lacth, led 8 buah - Grund - Pwer Supply : 110-220 V AC input DC pada ± 12 V/+ 5V
Risal dan Mukhlisulfatih, Man-Machine Interface (MMI) untuk Sistem Serv Psisi Mtr DC AT89S51 merupakan prduk ATMEL, memiliki fitur sebagai berikut : - Kmpatibel dengan MCS-51-4 kb memry prgram yang dapat ditulis hingga 1000 kali - 0 kecepatan clck-33 MHz - 128 byte memri RAM internal - 32 jalur input-utput (4 buah prt pararel I/O) - 2 timer/cunter 16 bit - 2 data pinter - 6 interupt (2 timer, 2 cunter, 1 serial, 1 reset) - ISP (In System Prgramable) Flash memry - Prt serial full-duplex Micrcntrller AT89S51 memiliki pin berjumlah 40 dan umumnya dikemas dalam DIP (Dual Inline Package) masing-masing pin micrcntrller AT89S51 mempunyai kegunaan sebagai berikut : Gambar 3. Knfigurasi pin IC AT89S51 a. Prt 1 Merupakan salah satu prt yang berfungsi sebagai general purpse I/O dengan lebar 8 bit. Sedangkan untuk fungsi lainnya, prt 1 tidak memiliki. b. RST Pin ini berfungsi sebagai input untuk melakukan reset terhadap mikr, dan jika RST nilai high selama minimal cycle, maka nilai internal register akan kembali seperti awal mulai bekerja Terjadinya reset akan berpengaruh pada nilai dari masing-masing SFR c. Prt 3 Merupakan prt yang terdiri dari 8 bit masukan dan keluaran. Disamping berfungsi sebagai masukan dan keluaran, prt 3 juga mempunyai fungsi khusus yang lain. d. XTAL 1dan XTAL 2 Merupakan pin inputan untuk kristal scilatr e. GND Pada kaki berfungsi sebagai pertanahan (grund) f. Prt 2 Merupakan salah satu prt yang berfungsi sebagai general purpse I/O dengan lebar 8 bit. Fungsi lainnya adalah sebagai high byte address bus (pada penggunaan memri eksternal) g. PSEN PSEN (Prgram Strage Enable) adalah pulsa pengaktif untuk membaca prgram memri dari luar h. ALE Berfungsi untuk demultiplexer pada saat prt 0 bekerja sebagai multiplexed address/data bus (pengaksesan memry eksternal). Pada paruh pertama memry cycle, pin ALE mengeluarkan signal latch yang menahan alamat ke eksternal register. Pada paruh kedua memry cycle, prt 0 akan digunakan sebagai data bus. Jadi fungsi utama dari ALE adalah untuk memberikan signal ke IC latch (bisa 74HCT573) agar menahan/menyimpan address dari prt 0 yang akan menuju memry eksternal (address 0-7), dan selanjutnya memry eksternal akan mengeluarkan data yang melalui prt 0 juga. i. EA EA adalah eksternal akses harus dihubungkan dengan grund jika menggunakan prgram luar. Jika menggunakan prgram memri internal maka EA dihubungkan dengan VCC. Dalam keadaan ini micrcntrller bekerja secara single chip j. Prt 0 Merupakan salah satu prt yang berfungsi sebagai general purpse I/O (dapat digunakan sebagai masukan dan keluaran) dengan lebar 8 bit. Fungsi lainnya adalah sebagai multiplexed address/data bus (pada saat mengakses memri eksternal) k. VCC Pada kaki ini berfungsi sebagai tempat sumber tegangan yang sebesar +5 vlt. Untuk besar tegangannya harus diusahakan sebesar kurang lebih 5V (4,8v) agar micrcntrller dapat bekerja. Apabila kurang dari itu maka micrcntrller tidak akan dapat bekerja (diprgram).
MEDIA ELEKTRIK, Vlume 4 Nmr 1, Juni 2009 SFR (Special Functin Register) adalah suatu alamat pada memri RAM internal yang memiliki fungsi khusus. Berikut akan dijelaskan secara singkat SFR yang dimiliki AT89S51 : 1. Accumulatr ACC digunakan sebagai register utama dalam prses aritmetik dan penyimpanan data sementara. Dalam instruksi pemrgraman akumulatr dituliskan sebagai A 2. Register B Register B digunakan selama perasi perkalian dan pembagian. Untuk instruksi lain dapat diperlakukan sebagai scratch-pad 3. Stack pinter Register SP merupakan register penunjuk alamat dari stack. Pada perasi PUSH dan POP serta call dan return maka nilainya akan berubah sesuai dengan alamat stack saat itu. 4. Data pinter merupakan register 16 bit yang digunakan sebagai penyimpanan alamat data. Terdiri dari DPH sebagai penyimpan high byte dan DPL sebagai penyimpan high byte dan DPL sebagai penyimpan lw byte. 5. Prt 0, prt 1, prt 2, prt 3 Merupakan latches yang digunakan untuk menyimpan data yang akan ditulis dari/ke masing-masing prt 6. Serial Data Buffer Terdiri dari dua register yang terpisah. Yaitu register penyangga pengirim dan penyangga penerima. Pada saat data disalin ke SBUF maka data sesungguhnya dikirim ke penyangga pengirim sedangkan pada saat data disalin dari SBUF maka sebenarnya data tersebut berasal dari penyangga penerima. 7. Cntrl register Register-register IP, IE, TMOD, SCON, TCON dan PCON berisi bit-bit cntrl dan status untuk sistem interupsi, timer, cunter dan prt serial. Addressing adalah suatu teknik untuk mengakses memri. Addressing pada micrcntrller 51 dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu Immediate Addressing, Direct Addressing, dan Indirect Addressing. Immediate Addressing Pada immediate addressing, nilai yang akan disimpan pada memri langsung ditulis pada cde memry. Direct Addressing Direct Addressing diberi nama seperti itu karena nilai yang akan disimpan dalam suatu memri diperleh secara langsung dengan mengambil dari lkasi memri lainnya. Indirect Addressing Indirect Addressing merupakan salah satu Addressing yang sangat penting. Addressing tipe ini memberikan suatu fleksibilitas yang tinggi dalam penulisan prgram. Trainer Serv DC tipe ED-440B buatan ED CO.Ltd merupakan suatu paket mdul yang didesain berdasarkan sistem kendalian lp tertutup serv mtr dc, yang terdiri dari beberapa mdul, dan dapat dirangkai untuk keperluan praktikum. Paket mdul serv mtr ED-440B terdiri atas : Tabel 1. Daftar Alat dan Kmpnen MMI N Kde Mdul 1 U-151 Dual attenuatr (0, 9/10.. 1/10 attenuatin) 2 U-152 Summing amplifier 3 U-153 Pre-amplifier 4 U-154 Mtr driver amplifier 5 U-155 Tach Amp unit 6 U-156 DC pwer supply (± 15 V 0,2 A and Mtr Pwer) 7 U-157 Ptensimeter (Reference) (1 kω r 10 kω 5 W) 8 U-158 Ptensimeter (Mtr Cupling) (1 kω r 10 kω 5 W) 9 U-159 Tachmeter (FS 4000 RPM) 10 U-161 Serv mtr : - Mtr 12 V, 4,5 W - Tach Generatr : Apprx. 3 Vp-p/ 4000 RPM 11 U-162 Functin Generatr 12 U-163 Magnet Brake Berikut ini akan dijelaskan beberapa mdul yang berkaitan dengan prject curse. DC pwer supply (U-156) merupakan sumber tegangan DC ± 15 V, untuk perasinal mdul-mdul lainnya dan juga sebagai mtr pwer. Serv mtr (U-161) merupakan mtr DC dengan rating tegangan perasinal ± 12 V. dengan demikian mtr dapat berputar CW (searah jarum jam) bila diberi tegangan dengan plaritas psitif, dan CCW (berlawanan arah jarum jam) bila diberi tegangan dengan plaritas negatif.
Risal dan Mukhlisulfatih, Man-Machine Interface (MMI) untuk Sistem Serv Psisi Mtr DC psisi tegangan dari ptensimeter U-158 ditunjukkan pada gambar 9. Gambar 4. Mdul DC Pwer Supply U-156 - + Gambar 8. Mdul ptensimeter U-158 TACHO MOTOR GEAR U-161 KARAKTERISTIK POSISI - TEGANGAN POTENTIOMETER (U-158) Gambar 5. Mdul serv mtr U-161 Dual attenuatr merupakan rangkaian peredam sinyal, yang pada sistem ini digunakan sebagai pelemah sinyal tegangan yang masuk pada serv driver. 20 15 10 5 0-5 -10-15 -20 0.0 20.0 40.0 60.0.0 100.0 120.0 140.0 160.0 176.0 190.0 210.0 230.0 250.0 270.0 290.0 Gambar 9. Chart psisi tegangan ptensimeter 310.0 330.0 350.0 Gambar 6. Mdul dual attenuatr U-151 Mtr driver (U-154) merupakan driver tegangan mtr yang berfungsi sebagai penguat sekaligus pengaman serv mtr terhadap beban lebih (ver lad) dan tegangan lebih. Gambar7. Mdul mtr driver U-154 Ptensimeter U-158 merupakan transduser elektrmekanik yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik melalui gerak mekanis rtasi. Dalam aplikasi, ptensimeter ini digunakan sebagai sensr psisi. Ptensimeter U-158 menghasilkan utput tegangan dari -15 sd +15 vlt DC untuk psisi serv mtr 0 sd 360. Karakteristik Dari gambar tersebut terlihat bahwa chart psisi tegangan dari ptensimeter U-158, pada beberapa nilai tidak membentuk hubungan yang linear. PERANCANGAN MMI UNTUK SISTEM SERVO POSISI MOTOR DC Knfigurasi hardware MMI yang dibangun ditunjukkan pada gambar 10. Penjelasan dari blg diagram MMI untuk sistem serv psisi. a. Cmputer client merupakan terminal entry data dan mnitring psisi serv mtr b. Entry data psisi akan diteruskan ke MMI server melalui media TCP/IP. Data psisi yang berupa besaran derajat ini akan diknversi ke data digital (decimal) melalui suatu frmulasi yang dihasilkan dari prses kalibrasi sistem. Data desimal hasil knversi tersebut akan menjadi acuan dari server untuk mengendalikan psisi serv mtr. c. Pada MMI server data tersebut akan dibandingkan dengan data yang diterima dari micrcntrller. Bila data tersebut tidak sama maka MMI server akan mengirim data ke micrcntrller SK-51 melalui prt serial RS 232, kemudian dilah pada IC 89C51 dan diteruskan pada DAC 08 sehingga akan dihasilkan tegangan untuk mengperasikan mtr.
MEDIA ELEKTRIK, Vlume 4 Nmr 1, Juni 2009 q Gambar 10. Blk diagram MMI untuk sistem serv psisi d. Pada Dual attenuatr tegangan dari DAC akan diredam sesuai dengan pilihan kecepatan mtr. Disamping itu Dual attenuatr digunakan untuk mengamati respn sistem serv psisi untuk berbagai kecepatan mtr e. Serv driver digunakan sebagai pengaman serv mtr DC terhadap gangguan beban lebih (ver lad dan tegangan lebih). f. Pada saat mtr berputar, maka ptensimeter sebagai sensr psisi akan memindai psisi mtr. Psisi mtr akan diknversikan kedalam besaran tegangan analg dan kemudian diteruskan ke pembagi tegangan guna diselaraskan dari range -15 sd +15 vlt ke range 0 sd 5 vlt secara prprsinal guna perasinal ADC 09. Besaran tegangan ini akan diknversi kedalam data digital yang akan diteruskan pada IC 89C51 dan kemudian dilanjutkan ke MMI server melalui RS 232. g. Dalam knsep akuisisi data, prses knversi besaran fisis dan penyesuaian tegangan ke dalam frmat yang dapat dimengerti leh peralatan berikutnya, dikenal sebagai prses pengkndisian sinyal (signal cnditinal). h. Data digital dari micrcntrller (data terima) akan dibandingkan dengan data entri psisi. Bila kedua data tersebut adalah sama atau : errr = data entri psisi - data terima = 0, maka MMI server akan mengirimkan data ke micrcntrller untuk menghentikan mtr (membuat tegangan analg utput pada DAC 08 = 0 vlt). Bila errr 0, maka mtr akan berputar terus (MMI server tidak mengeksekusi perintah stp). i. Prses mnitring data terima pada MMI server dilakukan secara real time (diatur melalui mde timer). Pada saat mtr berhenti maka psisi terakhir mtr akan dimunculkan pada tampilan MMI client, sehingga pengguna dapat memnitr psisi terakhir (current psitin) dari serv mtr. Dari knfigurasi hardware sistem (gambar 10) terlihat bahwa diperlukan pembagi tegangan yang berfungsi untuk knversi rating tegangan keluaran dari ptensimeter -15 sd +15 vlt ke rating tegangan 0 sd 5 vlt untuk keperluan perasinal ADC pada mdul SK- 51. Diasumsikan bahwa knversi tersebut membentuk suatu hubungan linear, sehingga dapat difrmulasikan sbb : Gambar 11. Grafik knversi rating tegangan -15 sd 15 vlt ke 0 sd 5 vlt = + (1) Persamaan (1) tersebut merupakan dasar dalam membuat pembagi tegangan -15 sd +15 vlt ke 0 sd 5 vlt seperti ditunjukkan pada gambar 12. Op-amp yang digunakan pada pembagi tegangan adalah TL084. Dimana knfigurasi pin ut TL084 ditunjukkan pada gambar 13.
Risal dan Mukhlisulfatih, Man-Machine Interface (MMI) untuk Sistem Serv Psisi Mtr DC Gambar 12. Pembagi tegangan -15 sd 15 vlt ke 0 sd 5 vlt 6 Mtr Driver AMP (U-154) 1 bh LSKI 7 DC Pwer Supply (U-156) 1 bh LSKI 8 Kabel RS232 1 bh LSKI 9 Kabel cnectr 1 set LSKI 10 Wireless Access 1 Pint 2,4 Ghz unit Mhsw 11 Ntebk (PC Client) 2 bh Mhsw 12 Kabel UTP 3 mtr Mhsw 13 Cnectr RG 45 2 bh Mhsw 14 Vltage divider 1 unit Gambar 13. Knfigurasi pin ut TL084 Layut (PCB) rangkaian pembagi tegangan sbb : Gambar 14. Layut rangkaian pembagi tegangan Dari blk diagram sistem pada gambar 10, maka berikut ini adalah daftar peralatan dan kmpnen yang diperlukan guna membangun MMI untuk sistem psisi serv mtr : Tabel 2. Daftar Alat dan Kmpnen MMI N Peralatan Jml Ket. 1 PC MMI Server 1 bh LSKI 2 Trainer (MCS-51) 1 set LSKI 3 DC Mtr Serv (U-161) 1 bh LSKI 4 Ptensimeter U- 158 1 bh LSKI 5 Dual Attenuatr 1 bh LSKI Berdasarkan penjelasan blk diagram sistem, maka berikut ini adalah algritma pemrgramannmya : 1. Start 2. Input IP Address server 3. Input nama client dan passwrd untuk kneksi ke server 4. Input/Pilih mde putaran yang diinginkan 5. Input nilai / entry psitin (derajat) 6. Jika Input < 0 atau Input > 360, kembali ke langkah 4. 7. Client Kirim nilai input ke server 8. Knversi nilai derajat ke desimal (melalui kalibrasi). 9. Server mengirim nilai untuk memutar mtr ke micrcntrller 10. Ambil nilai utput / keluaran dari micrprcessr dan simpan ke variabel Mterima 11. Bandingkan nilai Mterima dari micrprcessr dengan input nilai entry psitin (terima) 12. Jika nilai terima = Mterima, maka send / kirim nilai 138 (stp mtr) ke micrcntrller 13. Knversi nilai Mterima dari desimal ke derajat (melalui kalibrasi). 14. Server mengirim nilai derajat ke client 15. Jika ada data, kembali ke langkah 1 16. End Flwchart pemrgraman ditunjukkan pada gambar 15. Pemrgraman micrcntrller MCS-51 dimaksudkan untuk mengatur lalu lintas data yang diterima maupun data yang akan dikirim melalui prt serial RS-232 serta data yang dikirim dan diterima dari DAC 09 dan ADC 09.
MEDIA ELEKTRIK, Vlume 4 Nmr 1, Juni 2009 Passwrd yang digunakan sebagai identifikasi terhadap Nama Client yang meminta akses. Tmbl cnnect digunakan untuk melakukan kneksi ke Server Cycle Mde digunakan untuk pemilihan putaran mtr yang mempunyai pilihan : - CW (clck wise) = searah jarum jam - CCW (cunter clck wise) = berlawanan jarum jam - Aut = putar tmatis Entry psitin digunakan menginput psisi yang diinginkan dalam satuan derajat Current psitin digunakan untuk menerima nilai balik dari server dalam derajat Start digunakan untuk memulai prgram Stp digunakan untuk menghentikan / stp mtr Client status merupakan infrmasi apakah sudah cnnect dengan server atau ffline Mem digunakan sebagai infrmasi : - Client yang terhubung ke server - Entry psisi (dalam desimal) yang diminta tiap-tiap client dan mde putaran - Psisi akhir mtr Clse digunakan untuk mengakhiri prgram Gambar 15. Flwchart pemrgraman Delphi Tampilan antar muka MMI-Client terdiri dari beberapa item, sbb : Ip address yang digunakan untuk menginput alamat IP Server Nama Client yang digunakan sebagai indentifikasi client Gambar 16. Flwchart pemrgraman micrcntrller SK-51
Risal dan Mukhlisulfatih, Man-Machine Interface (MMI) untuk Sistem Serv Psisi Mtr DC Gambar 17. Tampilan GUI client 1 Tampilan antar muka MMI-Server (gambar 19) terdiri dari beberapa item, yaitu : Cnfig digunakan untuk memilih jenis prt kmunikasi yang akan digunakan Client mnitr digunakan untuk melihat client yang terkneksi ke server. Serv psitin digunakan untuk melihat nilai knversi dari mtr prses dalam derajat. Client request digunakan untuk menerima nilai desimal dari client sesuai dengan psisi yang diinginkan. Management user digunakan untuk Clse digunakan untuk mengakhiri / menutup prgram. PENGUJIAN DAN ANALISIS 1. Knfigurasi/Rangkaian MMI Untuk Serv Psisi Mtr DC Knfigurasi MMI untuk serv psisi mtr DC disusun dari alat dan kmpnen (sesuai tabel 2)ditunjukkan pada gambar 20. 2. Pengambilan data untuk menghentikan mtr Mde putar CW dan CCW serta Kecepatan putar. Gambar 18. Tampilan GUI client 2 Pengambilan data dilakukan dengan mengamati data digital (desimal) yang dikirim ke micrcntrller dan mengukur tegangan utput yang dikeluarkan dari DAC 08 dengan menggunakan vltmeter digital. sedangkan untuk kecepatan mtr diukur dengan menggunakan Tachmeter (FS 4000 RPM) Dari data yang ada (hal lampiran) maka dapat dilihat karakteristik data digital (desimal) tegangan DAC 08, sebagai berikut : Chart Data Digital (Desimal) - Teg Output DAC 08 15 10 5 0-5 -10-15 0 40 120 131 133 135 137 139 141 143 150 200 250 Gambar 19. Tampilan GUI MMI server Gambar 21. Karakteristik decimal- tegangan DAC
MEDIA ELEKTRIK, Vlume 4 Nmr 1, Juni 2009 Gambar 20. Knfigurasi/ Rangkaian MMI untuk sistem serv psisi 2.1 Menghentikan mtr pada 138 : tegangan analg yang dihasilkan adalah = 0,231 vlt, mtr STOP. Jadi, untuk memberhentikan mtr, maka data desimal yang digunakan adalah 138. 2.2 Mde putar CW dan CCW Pada, 136 : tegangan analg yang dihasilkan adalah = -0,86 vlt, mtr berputar berlawanan arah jarum jam (CCW). Jadi, untuk memutar mtr dengan mde CCW, maka data desimal yang dikirim adalah 136. Pada, 140 : tegangan analg yang dihasilkan adalah = 1,346 vlt, mtr berputar searah jarum jam (CW). Jadi, untuk memutar mtr dengan mde CW, maka data desimal yang dikirim adalah 140. 2.3 Kecepatan Putar Penentuan data digital (desimal) untuk mde putar CW dan CCW berrientasi pada kecepatan mtr. Dengan kecepatan 300 rpm atau mtr diberi tegangan sebesar ± 0,9 vlt, maka data umpan balik dari mtr (berupa data digital hasil knversi tegangan dari ptensimeter U-158), tidak dapat dibaca secara sekuensial yang berurut leh MMI server. Untuk keperluan pengaturan kecepatan mtr, maka digunakan mdul Dual attenuatr U-151. Sehingga, disamping digunakan untuk memilih kecepatan mtr, maka Dual attenuatr dapat digunakan untuk mengamati respn sistem serv psisi untuk berbagai kecepatan mtr.
Risal dan Mukhlisulfatih, Man-Machine Interface (MMI) untuk Sistem Serv Psisi Mtr DC 3. Kalibrasi sistem Dari gambar 9 terlihat bahwa chart knversi psisi tegangan dari Ptensimeter U-158, pada beberapa nilai tidak membentuk hubungan yang linear. Dengan demikian maka berlaku hal yang sama untuk knversi tegangan data digital pada ADC 09 (SK-51). Untuk itu maka perlu dilakukan kalibrasi dalam rangka perbaikan akurasi penunjukan psisi serv mtr. 3.1. Kalibrasi Entri Psisi ke Data Digital (Desimal) Kalibrasi dilakukan dengan mengambil data penunjukan psisi serv mtr (pada ptensimeter U-158 dalam derajat) serta knversi bilangan desimal yang dihasilkan leh ADC 09 (pada tampilan MMI server mnitr mtr prses). Dari data yang diambil (terlampir), maka dapatlah dibuat chart dari knversi psisi desimal, sbb : 300 250 200 150 100 50 0 0.0 Gambar 22. Chart knversi psisi desimal (Knversi data digital ADC09) Terlihat jelas bahwa beberapa nilai dari knversi psisi - data desimal tidak linear. Oleh karenanya perlu dilakukan kalibrasi Dari data pengujian serta chart psisi desimal maka daerah kalibrasi sistem dibagi atas beberapa bagian sebagai berikut : Tabel 3. Bagian-bagian kalibrasi entry psitin ke data digital (desimal). Bagian Chart POSISI-DATA DIGITAL(DESIMAL) Ptensimeter U-158 & ADC 09 10.0 30.0 50.0 70.0 90.0 110.0 130.0 Psisi (derajat) (x) Data Digital (Desimal)(y) I 1 3 = 7 150.0 II 4 9 = 0,33 + 5,67 III 10 19 = 0,8 + 1,00 IV 20 39 = 0,7 + 3,00 V 40 49 = 0,8 1,00 VI 50 69 = 0,7 + 4,00 170.0 190.0 210.0 230.0 250.0 270.0 290.0 310.0 330.0 350.0 360.0 VII 70 79 = 0,8 3,00 VIII 169 = 0,7 + 5,00 IX 170 179 = 0,6 + 22,0 X 1 259 = 0,7 + 4,00 XI 260 269 = 0,6 + 30,0 XII 270 279 = 0,8 24,0 XIII 2 289 = 0,7 + 4,00 XIV 310 329 = 0,8 28,0 XV 330 339 = 0,7 + 5,00 XVI 340 349 = 0,8 29,0 XVII 350 359 = 0,6 + 41,0 XVIII 0 dan 360 = 255 Data digital desimal pada bagian II sd XVII dihasilkan melalui metde interplasi linear sbb : = ( ) + (1) Sebagai cnth, berikut ini adalah persamaan kalibrasi untuk knversi entry psisi data digital (desimal) dari bagian ke-viii (1 sd 259 ). Dari data untuk kndisi diatas adalah : = 1 = 130 = 260 = 186 Dimasukan kedalam pers (1), sehingga didapat : = = 56 186 130 ( 1) + 130 260 1 56. 1 + 130 = 0,7 + 5,00 (2) Dengan, = entry psisi (derajat) pada tampilan GUI MMI client. = desimal yang dibandingkan Dari kalibrasi sistem maka dapatlah digambarkan chart psisi desimal, seperti ditunjukkan pada gambar 23. Bagian-bagian kalibrasi inilah yang akan dimasukkan sebagai kndisi-kndisi dalam pemrgraman. Sebagai cnth, bila entry psisi serv mtr leh client adalah 250, maka data desimal yang akan dibandingkan dengan data dari micrcntrller SK-51 (ADC 09) adalah : Masukkan x = 250 pada pers (2)
MEDIA ELEKTRIK, Vlume 4 Nmr 1, Juni 2009 300 250 200 150 100 = 56 50 0 0.0 5.0 56. 250. 1 + 130 = 1 Gambar 23. Chart psisi desimal hasil kalibrasi Bandingkan dengan, knversi derajat ke desimal tanpa dikalibrasi ; = 250. 255 = 177,08 177 360 dan bandingkan dengan hasil pengambilan data dari micrcntrller SK-51 (ADC 09) ; = 1 3.2. Kalibrasi Data Digital (Desimal) Umpan Balik Mtr Ke Serv Psitin (server) Pada saat psisi yang diinginkan telah dicapai, maka nilai psisi (derajat) pada server juga didapat dengan knversi desimal-derajat menggunakan persamaan sebagai berikut : Tabel 4. Bagian-bagian Kalibrasi data digital (desimal) dari mtr ke serv psisi (server) Bagian Chart Psisi-Desimal (Knversi Digital) Ptensimeter U-158 - & ADC 09 20.0 40.0 60.0.0 100.0 120.0 140.0 DataDigital (Desimal) (y) 160.0 Psisi (Derajat) (x) I 7 8 = 3 17 II 9 16 = 1,25 1.25 III 17 30 = 1,43 4,29 IV 31 38 = 1,25 + 1,25 V 39 52 = 1,43 5,71 VI 53 60 = 1,25 + 3,75 VII 61 123 = 1,43 7,14 VIII 124 129 = 1,67 36,67 IX 130 185 = 1,43 5,71 X 186 191 = 1,67 50,0 XI 192 199 = 1,25 + 30,0 1.0 200.0 220.0 240.0 260.0 2.0 300.0 320.0 340.0 355.0 XII 200 227 = 1,43 5,71 XIII 228 235 = 1,25 + 35,0 XIV 236 242 = 1,43 7,14 XV 243 250 = 1,25 + 36,25 XVI 250 254 = 1,25 + 36,25 XVII y = 255 = 0 360 Psisi derajat serv psitiin (server) bagian I sd XVI dihasilkan melalui kebalikan dari persamaan kalibrasi pada tabel 3. Sebagai cnth, berikut ini adalah persamaan kalibrasi untuk knversi data digital (desimal) umpan balik dari mtr ke psisi derajat (serv psitin di server) bagian ke-ix (130 sd 185 ) karena, data 130 sd 185 adalah berkenaan dari Bagian VIII pada tabel 3, maka pers kalibrasi yang digunakan adalah ; = 56 56. 1 + 130 = + 1 56 56 130 atau, = 1,43 5,71 (3) Dengan, = Serv psitin ( server) atau current psitin (client) = desimal dari mtr (mnitr mtr prses pada server) Sebagai cnth, bila data digital dari ADC pada mnitr mtr prses adalah 1, maka knversi ke derajat dengan menggunakan pers. 3 (serv psitin atau current psitin), adalah sbb : = 1 = 1,43.1 5,71 = 251,42 251 Bandingkan dengan, knversi desimal ke derajat tanpa dikalibrasi ; = 1. 360 = 254,11 254 255 4. Pengujian 4.1. Prsedur Menjalankan MMI Prsedur menjalankan MMI untuk sistem serv psisi mtr DC adalah sebagai berikut : 1. Menyusun rangkaian MMI sebagaimana yang ditunjukan pada gambar 20. 2. Dwnlad prgram mikrkntrler pada mdul trainer SK-51 melalui prt serial.
Risal dan Mukhlisulfatih, Man-Machine Interface (MMI) untuk Sistem Serv Psisi Mtr DC 3. Aktifkan tampilan antarmuka MMI server dan MMI client. 4. Masukan nama user dan passwrd yang sesuai dengan manajemen user di server. 5. Menjalankan MMI untuk sistem serv psisi mtr DC. 4.2. MMI Client Pengujian dilakukan dengan mengimplementasikan semua fungsi dari itemitem yang ada pada tampilan antarmuka MMI client. Hasil pengujian dirangkum pada tabel berikut : Tabel 5. Pengujian Tampilan GUI MMI client NO ITEM IMPLEMENTASI Berfungsi Tidak Berfungsi 1 IP Address Input alamat IP server 2 Nama client Identifikasi nama client 3 Tmbl cnnect Melakukan kneksi ke server CW (searah jarum jam) CCW (berlawanan arah jarum jam) 4 Cycle mde Aut ( autmatis sesuai dengan jangkauan yang terdekat) 5 Entry psitin Input psisi yang diinginkan (derajat) 6 Current psitin Penunjukan psisi pada saat mtr dihentikan (Stp) 7 Tmbl Start Memulai pencarian psisi 8 Tmbl Stp Menghentikan mtr 9 Client status Status client apakah sudah atau belum terhubung dengan server 10 11 Mem Clse Infrmasi client yang melakukan prses kneksi dengan mtr Menutup windw GUI (mengakhiri prgram) MMI client 4.3. MMI Server HASIL PENGUJIAN Pengujian dilakukan dengan mengimplementasikan semua fungsi dari itemitem yang ada pada tampilan antarmuka MMI server. Hasil pengujian dirangkum pada tabel berikut : Tabel 6. Pengujian Tampilan GUI MMI server NO ITEM IMPLEMENTASI HASIL PENGUJIAN Berfungsi Tidak Berfungsi 1 Open/Clse Membuka/Menutup prt 2 Cnfig memilih jenis prt kmunikasi yang akan digunakan 3 Tmbl LED Indikatr status server Berubah menjadi merah saat server telah n. 4 Manajemen user Mengecek, menambah, menghapus user yang terkneksi ke server 5 Serv Psitin Infrmasi Psisi mtr (knversi desimal -derajat dari mtr prses) 6 7 8 9 Client Mtr Prses Client request Clse Mnitring antrian client Mnitring nilai psisi mtr Infrmasi psisi yang dinginkan Menutup windw GUI (mengakhiri yang terkneksi ke server dalam desimal (real time) leh client (desimal) prgram) MMI server 4.4. Akses Server Oleh Beberapa Client secara bersamaan Pada saat client Lgin mengakses MMI server secara bersamaan, maka MMI server menerima sesuai dengan User yang terdaftar. Pengntrlan Serv psisi tidak dapat dilakukan Client secara bersamaan tetapi secara bergantian. 4.5. Pengujian serv psisi Pengujian dilakukan dengan meng-entry beberapa psisi yang diinginkan dan mendata psisi mtr yang terbaca pada ptensimeter U-158 dan serv psisitin (server) atau current psitin (client). Hasil pengujian dapat dilihat pada lampiran. 5. Tingkat Kesalahan (Errr) Tingkat kesalahan dari sistem dilakukan dengan membandingkan data entri psisi dengan hasil penunjukan psisi pada ptensimeter U-158 mtr serta psisi pada server psitin untuk beberapa nilai dan menghitung nilai rata-rata penyimpangan menurut frmulasi berikut ini, = h (4) 5.1. Errr pada mde Cycle CW Dari data hasil pengujian (lampiran), maka tingkat kesalahan rata-rata adalah : 1. Antara entry psitin dengan penunjukan psisi riil mtr = 36 41 = 0,878 2. Antara entry psitin dengan penunjukan pada serv psitin atau current psitin = 61 41 = 1,488 5.2. Errr pada mde Cycle CCW Dari data hasil pengujian (lampiran), maka tingkat kesalahan rata-rata adalah : 1. Antara entry psitin dengan penunjukan psisi riil mtr = 51 41 = 1,244 2. Antara entry psitin dengan penunjukan pada serv psitin atau current psitin.
MEDIA ELEKTRIK, Vlume 4 Nmr 1, Juni 2009 = 47 41 = 1,146 SIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis, maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Dengan tambahan perangkat pembagi tegangan, maka dengan fasilitas dan peralatan yang tersedia pada LSKI UNHAS, dapatlah dibangun suatu MMI yang berfungsi sebagai sistem serv psisi mtr DC, sistem mnitring dan akuisisi data (data acquisitin). 2. Mdel MMI yang dibangun adalah tanpa kendalian dengan kecepatan putar rendah. Dimana data masukan dibandingkan dengan data umpan balik dari mtr. Bila kedua data tersebut tidak sama maka mtr akan terus diputar. Bila kedua data sama, maka mtr akan dihentikan. 3. MMI ini dirancang agar dapat mengakmdasi lebih dari satu client yang terkneksi melalui jaringan kmputer. Bila MMI diakses secara bersamaan leh beberapa client, maka MMI hanya akan mengeksekusi perintah client yang terlebih dahulu diterima server. 4. Pembagi tegangan merupakan bagian dalam prses pengkndisian sinyal yang berfungsi untuk mengknversi rating keluaran tegangan 15 + 15 dari ptensimeter U-158 (sensr psisi), menjadi rating 0 5, sebagai masukan pada ADC 09, dalam rangka knversi data analg ke digital. 5. Untuk mengurangi tingkat kesalahan penunjukan psisi, maka dilakukan kalibrasi baik untuk knversi psisi (derajat) ke data desimal maupun dari data desimal ke psisi (derajat). 6. Kesalahan (errr) disebabkan leh : ketidak sempurnaan alat yang digunakan (terutama karakteristik yang tidak linear dari ptensimeter U-158, kecepatan mtr dan delay time pada saat menghentikan mtr. Berdasarkan kesimpulan di atas, disarankan: 1. Mengembangkan sistem MMI untuk serv psisi mtr DC dengan kecepatan tinggi. 2. Mengembangkan sistem MMI untuk serv psisi mtr DC dengan unit pengendali. 3. Kalibrasi peralatan perlu dilakukan sebelum digunakan. 4. Memperbaiki tampilan antarmuka MMI sehingga lebih menarik DAFTAR PUSTAKA Benyamin, C., Ku, 1998. Teknik Kntrl Otmatis, Edisi Indnesia, Simn & Schuster (Asia) Pte Ltd. ED C. Ltd., ED-4400B DC SERVO TRAINER Instructin Manual Jhnsn, Curtis D., 1977. Prcess Cntrl Instrumentatin Technlgy, Jhn Wiley & Sns: New Yrk. Martina, Inge, Ir., 2002. Pemrgraman Internet Dengan Delphi, PT. Elex Media Kmputind: Jakarta Ogata, Katsuhik, 1996. Teknik Kntrl Autmatik, Jilid 1, Edisi Kedua, PT Penerbit Erlangga. SK LAB, ONE-CHIP 8 BIT MICROPROCESSOR CONTROL TRAINER. Rachmad Setiawan, 2008. Teknik Akuisisi Data, Graha Ilmu: Ygyakarta. Tim Lab. Mikrprsessr BLPT Surabaya, 2007. Pemrgraman Mikrkntrller AT 89S51 Dengan C / C++ dan Assembler, Penerbit CV. ANDI OFFSET: Ygyakarta.