APLIKASI PERANCANGAN KONTROLER KAMERA PERSONAL KOMPUTER UNTUK MENGIKUTI OBJEK BERGERAK Didik Tristianto Dosen Fakultas Ilmu Komputer, Universitas Narotama, Surabaya
[email protected] Abstract Among the field of science has grown most rapidly is the information technology and telecommunications. On this field we witness the remarkable development of the rapidly both in the field of hardware and software. One of the applications in this field is to build a monitoring system based camera supervisor, but who developed many of these applications is in terms of the network while the camera movement is still waiting to be moved by the operator. This application seeks to develop the movement of the camera to move automatically at the time of capturing a moving object. In the computer system is used to process the image of the object, to detect moving objects, determine the center object and determine the center point the camera lens as a sensor position. Further information from image processing is used as data for the camera movement. In addition to this application required a micro controler AT89S51, DAC circuit, signal conditioning, motor, motor servo and web camera. To control the position of the camera is used with the PID controller and Zieger Nichols method. With this system is expected to be developed and implemented in the network to perform remote control. Key words : PID controller, Zieger Nichols, image processing, camera monitoring PENDAHULUAN
komputer. Rreferensi diatas menjadi dasar
Salah satu alasan merancang kontroler
pemikiran
untuk
mengembangkan
agar
kamera yang dapat mengikuti objek bergerak
pergerakkan kamera dapat mengikuti objek
secara
yang bergerak secara otomatis jadi tidak
otomatis
diterapkan
untuk
keamanan
guna
adalah
karena
pengawasan diaplikasikan
dapat ataupun
menunggu input dari operator komputer.
dalam
Pada penelitian ini sebatas komputer
lingkungan perusahaan, perkantoran atau
dapat menampilkan objek yang ditangkap
perumahan sebagai pemantauan aktifitas
melalui kamera dan selanjutnya kamera
karyawan, mesin-mesin produksi, keamanan
dapat mengikuti objek tersebut jika objek
dan lain-lain.
bergerak. Sebagai kontroler motor servo
Dengan adanya aplikasi ini
diharapkan pihak-pihak yang bertanggung
untuk
mengendalikan
jawab dapat memantau suatu lokasi secara
digunakan
terus menerus hanya dengan menggunakan
Integrator Differensial) dengan penalaan
algoritma
posisi PID
kamera
(Proposional
Jurnal Monitor,
Vol. 2, No. 2, Juli 2013
menggunakan
zieger-nichols.
metode
1
Penelitian ini bertujuan pembuatan aplikasi
Perancangan Diagram blok Alat Perencanaan
alat
pembuatan
mengikuti
dan
Penyusunan blok diagram sistem untuk
digunakannya kontroler PID untuk mengatur
mempermudah pemahaman mengenai alur
posisi motor sebagai penggerak kamera.
kerja alat yang akan dibuat serta pembuatan
Pergerakan motor ini selain dapat mengikuti
skema rangkaian.
objek
2
juga
yang
dapat
bergerak,
lebih
memfokuskan
blok
dari
sebagai kamera pengawas dimana dapat objek
diagram
dimulai
sistem.
Penentuan Spesifikasi Alat
pengamatan terhadap suatu objek sehingga
Sebelum melakukan perencanaan
sudut pandang yang dijangkau oleh kamera
dan perealisasian alat, maka ditentukan
menjadi lebih luas.
spesifikasi alat dan komponen apa saja yang
Dengan tercapainya perancangan ini diharapkan
dapat
dikembangkan
akan dibuat.
untuk
3
Perancangan Alat
keperluan pengawasan yang lebih komplek,
Perencanaan alat yang dibuat adalah
misalnya untuk pengawasan jarak jauh,
a. Rangkaian
gambar yang ditangkap dari komputer ini
89S51
Mikrokontroler
dapat ditransmisikan lewat jaringan komputer
b. Rangkaian DAC
(LAN),
c.
internet,
handphone
atau
lewat
Atmel
Rangkaian Pengkondisi Sinyal
d. Rangkaian Driver / penggerak Motor
wireless.
e. Desain mekanik kamera METODOLOGI
f.
Penelitian ini didasarkan pada masalah
Perancangan Software
Sub program yang harus dibuat adalah
yang bersifat aplikatif, yaitu perencanaan dan
Sub program kontroler PID dengan
perealisasian alat agar dapat menampilkan
menggunakan
sistem
Zieger-Nichols.
kerja
direncanakan
sesuai dengan
dengan
yang
mengacu
pada
yang
digunakan
perencanaan
merupakan
data
89S51 untuk kontrol kamera
dalam
Sub program pengolahan citra Digital
sekunder
(Deteksi
yang diambil dari buku data komponen elektronika.
Pemilihan
Tuning
Sub program interface dengan Atmel
rumusan masalah. Data dan spesifikasi komponen
metode
benda
bergerak,
posisi
fokus benda dan posisi kamera)
komponen
Sub
berdasarkan perencanaan dan disesuaikan
program
interface
dengan
pemakai (GUI)
dengan komponen yang ada di pasaran.
Program pada Atmel 89S51
Langkah-langkah yang perlu dilakukan
4
untuk merealisasikan alat yang akan dibuat
Realisasi Alat Skema
adalah sebagai berikut:
dari
alat
ini
selanjutnya
direalisasikan dalam bentuk PCB. Setelah PCB selesai dibuat, dilanjutkan dengan
13
Didik T.
: Aplikasi Perancangan …..
pemasangan komponen, penyolderan dan
Perancangan Perangkat Keras
pengemasan rangkaian.
Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
5
Pengujian Alat
Pada
Untuk mengetahui fungsi kerja alat yang
aplikasi
ini
digunakan
mikrokontroler AT89S51 dimana rangkaian
dirancang, apakah sesuai dengan yang
mikrokontroler
direncanakan
komunikasi data antara komputer dengan
rangkaian.
maka
Pengujian
dilakukan
pengujian
dilakukan
dengan
ini
akan
berfungsi
untuk
DAC melalui port serial RS232.
mengintegrasikan sistem secara keseluruhan menjadi satu lalu kamera ditempatkan dalam sutau ruangan dan diamati agar kamera dapat menangkap gambar yang bisa dilihat lewat monitor komputer.
Lalu kamera
dihadapkan pada suatu objek yang dapat bergerak, pada saat objek bergerak diuji agar kamera dapat mengikuti kecepatan dan
Gambar 2. Rangkaian Mikrokontroler
posisi dari objek tersebut. 6.
Analisa
Data
dan
Pengambilan
Kabel RS232 To TTL
Kesimpulan
Komunikasi dengan port serial komputer
Kesimpulan didapat berdasarkan dari hasil
perealisasian
pengendalian
posisi
dan motor
dilakukan menggunakan standar RS232.
pengujian DC
Oleh karena itu dibutuhkan sebuah antar
yang
muka RS232 sebagai perantara antara port
digunakan sebagai penggerak kamera dan
serial Mikrokontroler AT89S51 dan port serial
pergerakannya dapat mengikuti dari objek
komputer.
yang ditangkap oleh kamera.
Data serial dikirimkan oleh komputer melalui port serialnya dalam bentuk RS232
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
dan diubah menjadi level TTL oleh antar
Diagram Blok Sistem
muka RS232 selanjutnya data dapat diterima
Diagram blok sistem ditunjukkan dalam
oleh port serial AT89S51.
gambar 1
-
Gambar 3. Antar muka Port serial komputer
Gambar 1. Diagram blok
dengan AT89S51
14
Jurnal Monitor, Rangkaian
Vol. 2, No. 2, Juli 2013
DAC
R-2R
Ladder
Rf Vo 1 .Vi R Vo 10,5 Rf 1.R 1.10 K 11K Vi 5
dan
Pengkondisi Sinyal Seperti dijelaskan pada dasar teori, bahwa
rangkaian
DAC
R-2R
ladder
Jadi diketemukan Rf sebesar 11 KΩ
mengkonversikan 8 bit data digital menjadi tegangan analog.
agar menghasilkan tegangan 12 V. disini
Apabila semua bit data
digunakan Rf sebesar 100 KΩ sehingga hasil
berlogika 1 (FFH) maka tidak ada arus Io
keluaran
yang mengalir sehingga tegangan output
tegangan
dapat
diatur
sesuai
dengan keperluan.
(Vo) = 5 V dan jika semua bit data = 0 (0H)
Berikut gambar rangkaian DAC R-2R
maka mengalir arus Io dan tegangan output
Ladder secara lengkap dengan rangkaian
= 10 V. Pada bagian ini ada suatu level DC
pengkondisi sinyal :
5 Volt yang harus dihilangkan agar output DAC berayun antara 0 sampai 5 V. Untuk menghilangkan level DC 5 volt ini ini menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal penguat membalik
seperti pada rangkaian
dimana nantinya akan menghasilkan output DAC 0 – 5 Volt saja. Karena tegangan output ini dibutuhkan untuk
menggerakkan
motor
Gambar 4. Rangkaian DAC R-2R Ladder
dengan
dengan pengkondisi sinyal
kebutuhan tegangan maksimal sebesar 12 volt maka output tegangan dari 0 – 5 Volt tadi
Driver Motor DC
dihubungkan dengan rangkaian pengkondisi sinyal penguat tidak membalik, agar output
Dalam aplikasi ini motor DC digunakan
tegangan dapat berayun dari 0 – 12 volt
untuk menggerakkan kamera, yang dapat
sesuai kebutuhan yang akan digunakan
bergerak searah jarum jam atau sebaliknya.
untuk menggerakkan motor. Perlu diketahui
Karena tegangan yang keluar dari DAC dan
bahwa
OP-AMP
rangkaian pengkondisi sinyal adalah positif,
tergantung dari tegangan supplynya, dan
maka diperlukan sebuah rangkaian yang
besarnya output maksimal 1,5 Volt dibawah
dapat mengubah arah putaran motor. Untuk
tegangan supply positifnya. Disini digunakan
mengubah
tegangan supply 12 volt berarti output
diperlukan adalah rangkaian yang dapat
maksimal sekitar 10,5 volt.
mengubah arah arus yang mengalir melalui
ouput
maksimal
dari
arah
motor tersebut.
Jika digunakan R sebesar 10 KΩ, maka
putaran
motor
yang
Pada prinsipnya untuk
mengubah putaran motor adalah dengan
dengan rumus
mengubah polaritas tegangan motor.
15
Didik T.
: Aplikasi Perancangan …..
Pengubahan polaritas tegangan dapat dilakukan dengan menggunakan transistor seperti rangkaian dibawah:
Gambar 6. Rangkaian Darlington NPN Pada saat DRV0 berlogika 0 dan DRV1 berlogika 1, maka transistor Q1 dan Q2 yang membentuk konfigurasi transistor darlington akan non aktif sedangkan Q3 dan Q4 aktif.
Gambar 5. Rangkaian pengaturan arah
Kaki
motor Proses
kendali
dalam
hal
melalui R3 sehingga transistor darlington inipun aktif dan mengalirkan tegangan positif ke bagian kiri dari motor (gambar 4.6).
Kondisi logika 1 pada DRV0 dan DRV1
Logika 0 pada kaki DRV0 membuat transistor
diperbolehkan,
darlington yang dibentuk oleh Q1 dan Q2
karena hal ini akan mengakibatkan semua
non aktif sehingga bagian kiri dari motor atau
transistor berada pada kondisi aktif dan
kolektor dari transistor ini tidak terhubung ke
sistem akan terhubung singkat. Dalam dibentuk
gambar dengan
akan
transistor tersebut akan terhubung ke ground
Motor akan berhenti jika keduanya berlogika tidak
motor
dibentuk oleh Q7 dan Q8. Basis dari
dan DRV1 harus saling berbeda logika.
bersamaan
dari
dengan basis transistor darlington yang
ini
dimana agar motor tersebut bekerja DRV0
secara
kanan
terhubung ke ground (negatif), demikian pula
ditentukan oleh logika DRV0 dan DRV1,
0.
sebelah
rangkaian konfigurasi
ground. Arus tidak mengalir dari basis
transistor
transistor darlington yang dibentuk oleh Q5
darlington,
dan Q6 ke ground sehingga transistor inipun
dimana setiap konfigurasi terdiri dari 2 buah
tidak aktif.
transistor yaitu 2N3055 dan C9013 untuk
Sebaliknya bila kondisi logika dari DRV0 dan
NPN dan MJ2955 dan C9012 untuk PNP.
DRV1 dibalik, maka Q1-Q2 dan
Dengan konfigurasi darlington, maka HFE
Q5-Q6 aktif sedangkan Q3-Q4 dan Q7-Q8
(penguatan) dari transistor tersebut adalah
tidak aktif motor akan mendapat polaritas
sebesar hasil kali dari HFE keduanya,
tegangan yang terbalik pula.
sedangkan tegangan VBE adalah 0,7 V x 2 =
Skema pada gambar 4.5 merupakan skema
1,4 Volt.
pengendali motor dengan kapasitas maksimum 5A. Proses perhitungan dari gambar 4.5 diperoleh sebagai berikut: Arus motor maksimum (ICmax) = 5A
16
Jurnal Monitor,
Vol. 2, No. 2, Juli 2013
HFE 2N3055 dan HFE MJ2955 = 20
Desain mekanik dari aplikasi ini lebih
HFE C9013 dan HFE C9012 = 60
bersifat trial and error dalam menentukan
HFE darlington = 1200
besarnya gear yang dibuat. Trial and error
VBE = 1,4 V
ini memperhatikan beberapa hal, yaitu:
V+ = 20 V
1. Pergerakan
VOH DRV0 = VOH DRV1 = 4,5 V
yang
dihasilkan
harus
selembut mungkin.
Arus basis (Ib) = ICmax/HFE darlington
2. Kecepatan
respon
untuk
= 5/1200
menggerakkan kamera sesuai dengan
= 4,16 mA
yang diharapkan tidak terlalu lambat
Nilai R1 dan R2 adalah sama V DRV 0 VBE R1 OH IB
dan tidak terlalu cepat. (Jika terlalu lambat akan kehilangan objek yang ditangkap, Jika terlalu cepat akan
4,5V 1,4V R1 4,16mA R1 745
(4.2) merusak gambar yang ditangkapnya) 3. Pergerakan
kamera
tidak
merusak
gambar yang ditangkapnya.
untuk amannya digunakan nilai yang sedikit
Dari hasil trial and error diperoleh
lebih besar yaitu 1KΩ
desain mekanik sebagai berikut:
Nilai R3 dan R4 adalah sama
V VBE \ Ib 20V 1,4V R3 4,16mA R3 4,47 K R3
untuk amannya digunakan nilai yang sedikit lebih besar yaitu 4,7KΩ Gambar 7. Mekanik penggerak kamera Mekanik Penggerak Kamera Gerakan
yang
diperlukan
untuk
Perancangan Perangkat Lunak
aplikasi ini adalah relatif pelan dan lembut.
1. Software
Jika kamera dihubungkan dengan poros motor
langsung
akan
Komputer
menghasilkan
dilengkapi
dengan
perangkat lunak agar data masukan setiap
perpindahan kamera yang cepat dan tidak
periode
lembut.
Hal ini tentu tidak sesuai dengan
dibandingkan dengan harga yang diinginkan.
tujuan dari aplikasi ini. Untuk itu diperlukan
Data eror itu dihitung dengan berdasarkan
cara transmisi daya motor agar sesuai
algortima pengendali. Hasil perhitungan itu
dengan kebutuhan.
kemudian dikirim ke mikrokontroler melalui
Salah satu metodenya
adalah menggunakan sistem gear. transmisi
gear
yang
digunakan
pencuplikan
dapat
dibaca
dan
Sistem
RS232 untuk dilanjutkan ke rangkaian DAC.
adalah
Diagram
hubungan gear-belt.
alir
algoritma
perangkat
ditunjukkan oleh gambar 4.8.
17
lunak
Didik T.
: Aplikasi Perancangan …..
Software Kontroler PID Digital Algoritma
PID
bermaksud
untuk
melakukan penjumlahan dari proses-proses penguatan, pengintegralan dan penurunan nilai
error
dan
mengeluarkan
hasil
perhitungan sebagai sinyal kontrol. Algoritma pengolahan data pengendali PID memiliki bentuk persamaan transformasi Z sebagai berikut:
Ki.T / 2.(Z 1) K D (1 Z 1 ) Z 1 T Untuk merealisasikan Persamaan
G( Z ) Kp
Gambar 8. Algoritma software
dalam perangkat lunak (sofware), terlebih
Saat software dijalankan, yang pertama dilakukan
adalah
melakukan
dulu
inisialisasi.
persamaan
itu
diubah
kedalam
Yang dimaksud inisialisasi disini adalah
persamaan pecahan polinomial z sebagai
software dapat menangkap sinyal gambar
berikut:
dari kamera selanjutnya dengan software pengolahan citra dapat mendeteksi adanya
dengan ai, bi merupakan konstanta.
gerakan objek dan menentukan titik fokus dari objek.
Suku z-1 pada persamaan diatas menyatakan
Selanjutnya setelah melakukan
proses sebuah waktu tunda (delay time).
inisialisasi parameter-parameter Kp, Kd dan
Diagram bloknya ditunjukkan oleh gambar
Ki ditentukan dimana nilai-nilai parameter ini
4.9.
akan digunakan untuk algoritma PID. Kemudian
menentukan
set
point,
yang
menjadi set point disini adalah titik focus dari objek tersebut yang sudah ditentukan lewat
Gambar 9. Diagram blok waktu tunda
software pengolah citra tadi. Posisi titik fokus ini nantinya akan
Berdasarkan persamaan diatas, fungsi alih
diterjemahkan ke level tegangan dan nilai ini
pengendali PID dari persamaan 1 dapat
akan dikirimkan ke DAC lewat mikrokontroler
dinyatakan dalam bentuk berikut ini.
AT89S51 untuk menggerakan motor. Akibat dari berputarnya motor fokus kamerapun akan ikut berubah terhadap fokus objek. Dengan
analisa
menggunakan
software
pengolah citra perubahan fokus kamera akan dijadikan
sinyal
umpan
balik
untuk
dibandingkan dengan set point. Selisih dari hasil perbandingan ini yang dinamakan error.
18
Jurnal Monitor,
Vol. 2, No. 2, Juli 2013 data yang diterima oleh komputer merupakan
Bentuk fungsi M(z) menjadi sebagai berikut: M (Z ) a1.M (Z ).Z
1
b0.E(Z ) b1.E(Z ).Z
1
b2.E(Z ).Z
sinyal umpan balik yang berasal dari sensor
2
kamera dengan software pengolahan citra
Persamaan beda menjadi sebagai berikut:
digital untuk menentukan fokus kamera.
m(k ) a1.m(k 1) b0.e(k ) b1.e(k 1) b2.e(k 2)
dengan : k=0, 1, 2, 3,..... m(k)
Software Pengolahan Citra Digital
= keluaran PID saat ini
m(k-1) = keluaran PID sebelum saat ini e(k)
= error masukan saat ini
e(k-1) = error masukan sebelum saat ini Diagram alir dari pengolahan data yang didasarkan algoritma PID ditunjukkan oleh gambar 10.
Gambar 11. Algoritma Pengolahan Citra Untuk deteksi gerakan Gambar untuk
11
mendeteksi
algoritma adanya
digunakan
gerakan
dan
deteksi benda untuk setting PID. Aplikasi ini ditujukan untuk mendeteksi benda yang bergerak, sedangkan setting PID digunakan
Gambar 10. Algoritma PID Software
Komunikasi
Dengan
untuk menentukan parameter kontroler (Kp, Ki dan Kd) dalam hal ini yang dideteksi
AT89S51
adalah
Pada Komputer Aplikasi
ini
ditentukan
membutuhkan
menampung
Data
digunakan
yang dikirimkan dari komputer ke AT89S51
fokusnya.
diam
selanjutnya
Pada
algoritma
gambar untuk
saat
ini,
menampung
PREV gambar
sebelumnya dan RESULT digunakan untuk
berasal dari algoritma PID, selanjutnya dari
menampung gambar hasil pengolahan data.
mikrokontroler data ini dikirimkan ke DAC untuk menggerakkan motor.
yang
terdapat variabel CUR yang digunakan untuk
komunikasi data antara komputer dengan AT89S51 melalui port serial RS232.
benda
Saat deteksi benda bergerak terdapat proses
Sedangkan
19
Didik T.
: Aplikasi Perancangan …..
bahwa gambar saat ini (CUR) di XOR kan dengan gambar sebelumnya (PREV) yang hasilnya ditampung dalam RESULT. Jika terdapat perbedaan warna pada pixelnya maka akan menghasilkan nilai pixel lebih dari 0 dan hal ini menunjukkan adanya gerakan. Nilai RGB pada RESULT lebih dari 10 dimaksudkan agar tidak terlalu peka, karena kadang perbedaan cahaya atau perbedaan
waktu
dalam
pengambilan
gambar dari kamera sudah menunjukkan nilai pixel yang berbeda. Saat setting PID yang aktif terdapat
Gambar 12. Tampilan Software
proses bahwa gambar saat ini di OR kan dengan warna hitam (atau nilai 0), yang hasilnya disimpan dalam RESULT.
Software Pada Mikrokontroler AT89S51
Hal ini
Software
berarti bahwa warna apapun jika di OR kan
dari komputer ke DAC (Digital Analog to
warna itu sendiri. Selanjutnya setting RGB untuk
mendeteksi
mikrokontroler
merupakan interface untuk mengirimkan data
dengan nilai 0 maka akan menghasilkan digunakan
pada
Converter).
bendanya,
warna yang dianggap sebagai benda akan disetting dan akan dideteksi sebagai benda. Agar tidak adanya gangguan saat proses setting PID, warna backgraound dan benda diharapkan polos serta berbeda, dengan perbedaan nilai RGB yang tinggi. Software Interface Dengan Pengguna (GUI) Software Interface dengan pengguna (Graphical User Interface / GUI) merupakan bentuk tampilan software untuk berinteraksi dengan pengguna. Gambar dibawah adalah gambar tampilan software saat seeting PID dilakukan. Gambar 13. Algoritma pada mikrokontroler
20
Jurnal Monitor,
Vol. 2, No. 2, Juli 2013
PENGUJIAN ALAT Pengujian perangkat
ini
keras
meliputi dan
pengujian
perangkat
b
lunak
Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal Pengujian
ini
dilakukan
untuk
kontroler dan sistem secara keseluruhan.
mengetahui keluaran analog yang dihasilkan
Pengujian perangkat keras dilakukan agar
oleh
dapat mengetahui apabila terjadi kesalahan
berdasarkan tegangan yang diberikan. Hasil
dalam penggunaan komponen. Sedangkan
pengujian rangkaian pengkondisi sinyal yang
pengujian perangkat lunak untuk mengetahui
ada dalam tabel 5.2. terlihat kesalahan data
apakah program dapat berjalan dengan baik
berkisar dari 1.786% sampai dengan 4.522%
sesuai dengan yang diinginkan.
Pengujian
dengan rata-rata kesalahan 2,732%. Dengan
perangkat lunak meliputi pengujian kontroler
rata-rata kesalahan kurang dari 5% maka
PID dan sistem secara kesuluruhan.
rangkaian ini bisa dikatakan berjalan dengan
rangkaian
pengkondisi
sinyal
baik pada aplikasi yang direncanakan 1. Pengujian Perangkat Keras a. Pengujian Rangkaian DAC Pengujian
ini
Tabel 2. Hasil Pengujian Pengkondisi Sinyal
dilakukan
untuk
mengetahui keluaran analog yang dihasilkan oleh rangkaian DAC
(Digital to
Analog Converter) berdasarkan masukan digital yang diberikan. Hasil pengujian DAC yang ada dalam tabel 5.1. terlihat kesalahan data berkisar dari 0,340% sampai dengan 3% dengan rata-rata kesalahan 1.044%. Dengan rata-rata kesalahan kurang dari 5% maka DAC ini bisa dikatakan berjalan dengan
baik
pada
aplikasi
Pengujian Driver Motor DC
yang
Pengujian
direncanakan.
ini
dilakukan
untuk
mengetahui keluaran analog yang dihasilkan
. Tabel 1. Hasil pengujian DAC
oleh rangkaian driver motor DC berdasarkan tegangan yang diberikan dan mengetahui arah putar pada motor DC. Hasil pengujian
driver motor yang ada dalam tabel 5.3. terlihat kesalahan data berkisar dari 0,223% sampai dengan 1.349% dengan rata-rata kesalahan
0.753%.
Dengan
rata-rata
kesalahan kurang dari 5% maka driver motor ini bisa dikatakan berjalan dengan baik pada aplikasi yang direncanakan.
21
Didik T.
: Aplikasi Perancangan …..
d. Hasil Pengujian dan Analisis Tabel 3 . Pengujian Driver Motor DC
Tabel 4. Hasil Pengujian 89S51
Dari tabel 4. terlihat bahwa komunikasi antara
komputer
dengan
mikrokontroler
dapat berjalan dengan baik. Selain pengujian tegangan output diatas, Penalaan dan Pengujian Kontroler PID
juga dilakukan pengujian untuk arah motor. Dalam
pengujian
merubah-ubah
dip
dilakukan switch,
jika
dengan
Pengujian ini dilakukan dengan tujuan :
yang
Menentukan parameter pengendali
terhubung dengan pin DRV0 (pada driver
proporsional, integral dan differensial
motor DC) di on kan atau berlogika 1 dan
pada metode zieger nichols. Mengetahui jalannya program
yang terhubung dengan pin DRV1 off, maka motor bergerak ke arah kanan dan jika
kontroler PID berdasarkan posisi
kondisi sebaliknya motor bergerak kekiri, hal
yang diinginkan.
ini berarti untuk pengaturan arah motor pada rangkaian driver motor dapat bekerja dengan
Tabel 2. Hasil Penalaan, Pengujian dan
baik.
Analisis Pengujian eksperimen ini memberikan
Pengujian Perangkat Lunak
nilai ultimate gain Ku sebesar 7 dan ultimate
Pengujian Sistem Mikrokontroler AT89S51
period Tu sebesar 4 s. Nilai yang diperoleh digunakan untuk menghitung nilai parameter
Pengujian ini dilakukan untuk
proporsional,
integral
mengetahui software dalam mikrokontroler
pengendali
dan
dapat bekerja dengan baik atau tidak.
diferensial. Gambar 5.2 menunjukkan grafik ketika respon berosilasi. Hasil perhitungan ini ditunjukkan oleh Tabel 5.6.
Gambar 14. Blok Diagram Pengujian 89S51 Gambar 15. Hasil saat respon berosilasi
22
Jurnal Monitor,
Vol. 2, No. 2, Juli 2013
Tabel 5. Hasil penalaan paramater PID
5.11 menunjukkan hasil untuk Kp=3,2 dan
dengan metode osilasi
Ti=3,33.
Dari hasil respon sistem dapat
Pengatur
P
PI
PID
diketahui waktu tunda (td) = 0,6s , waktu naik
Kp
3.5
3.2
4.2
(tr) = 1,5s , waktu puncak (tp) = 2,1s dan
Ti
-
2
2
Td
-
-
lewatan maksimum (Mp) = 100%.
0.5
Sistem Dengan Pengendali P Pada pengujian pertama, Sistem kontrol
posisi
menggunakan
pengendali
proporsional (P). Karakteristik pengendali P diperoleh
dengan
menyetel
Gambar 17. Respon sistem dengan Kp=3,5
parameter
dan Ti=3,33
integral Ti=∞ dan parameter diferensial Td=0. Pengamatan prilaku sistem didasarkan pada
Sistem Dengan Pengendali PID
spesifikasi waktu sistem: waktu naik, waktu lewatan
Hasil pengujian respon sistem yang
maksimum. Gambar 5.3 menunjukkan salah
menggunakan pengendali PID ditunjukkan
satu hasil respon sistem untuk pengendali
oleh Gambar 5.12 untuk pengendali Kp=4.2,
proporsional dengan Kp=3,5.
Dari hasil
Ti=2 dan Td=0,5. Dari hasil Respon Sistem
respon sistem dapat diketahui waktu tunda
dapat diketahui waktu tunda (td) = 0,6s ,
(td) = 0,6 s , Waktu naik (tr) = 0.9s , waktu
waktu naik (tr) = 2,7s , waktu puncak (tp) =
puncak 1,8s dan lewatan maksimum =
3,6s dan lewatan maksimum (Mp) = 100%.
tunda,
waktu
puncak
dan
66,67%
Gambar 18. Respon sistem dengan Kp=4,2, Ti=2 dan Td=0,5
Gambar 16. Respon Sistem dengan Kp = 3,5
Dari semua pengujian Respon sistem yang
Sistem Dengan Pengendali PI Penalaan
kedua
memuaskan
diperlihatkan
oleh
pengendali proporsional.
bertujuan
mengamati pengaruh pengubahan parameter
Pengujian Sistem Secara Keseluruhan
integral Ti pada pengendali PI terhadap
Pengujian
spesifikasi sistem. Karakteristik pengendali
ini
dilakukan
untuk
mengetahui kerja dari sistem secara
PI diperoleh dengan menyetel Td=0. Gambar
23
Didik T. keseluruhan
dengan
mengintegrasikan
: Aplikasi Perancangan ….. baik
semua perangkat lunak dan perangkat keras.
dengan
rata-rata
kesalahan
sebesar 0,753%
Dari pengamatan terhadap pengujian
f.
Rangkaian mikrokontroler AT89S51
sistem secara keseluruhan bahwa sistem
dapat bekerja dengan baik sesuai
masih dapat berjalan dengan baik saat
dengan
mendeteksi objek yang bergerak.
Sistem
diharapkan yaitu untuk komunikasi
masih
melalui port serial dengan komputer.
dapat mengikuti objek dengan baik sebatas
kecepatan
manusia
perancangan
yang
berjalan.
g. Parameter pengendali PID berupa
Kecepatan yang dapat diikuti ini tergantung
Kp, Ti, Td ditentukan melalui metode
dari kepekaan kamera dan jarak kamera
penalaan
terhadap suatu objek.
penguatan
Ziegler-Nichols. yang
Nilai
didapat
dari
percobaan besarnya adalah SIMPULAN
Simpulan yang dapat diambil setelah melakukan
penelitian,
Untuk pengendali proporsional Kp = 3,5
perancangan,
Untuk pengendali proporsional
plus integral Kp = 3,2; Ti = 3,33
pembuatan alat, dan pengujian alat adalah: a. Perancangan kontroler kamera yang
Untuk pengendali proporsional
dapat mengikuti objek bergerak ini
plus
menggunakan
Kp = 4,2; Ti = 2; Td = 0.5
rangkaian
perangkat
DAC
R-2R
keras
integral
plus
diferensial
h. Respon sistem yang memuaskan
Ladder,
pengkondisi sinyal, motor servo dan
diperlihatkan
mikrokontroler AT89S51 untuk antar
proporsional.
oleh
pengendali
muka komputer melalu port serial. b. Perangkat lunak digunakan untuk pengolahan
citra
dari
DAFTAR PUSTAKA
kamera,
pengolahan kontrol digital PID dan c.
1. Askari
Azikin,
(2005).
Kamera
untuk antar muka dengan pengguna.
Pengawas Berbasis Open
Rangkaian
Source,
DAC
R-2R
yang
digunakan mampu mengubah data
PT. Elex Media
Komputindo, Jakarta
digital menjadi data analog dengan
2. Chairuzzaini,
Mohammad
rata-rata kesalahan sebesar 1,044
Rudy
%.
Metode Ziegler-Nichols pada
Ariyanto,
Rusli, (1998).
d. Rangkaian pengkondisi sinyal dapat
Sistem Kontrol Servo Posisi
bekerja dengan baik dengan rata-
Berbasis Komputer IBM-PC,
rata kesalahan sebesar 2,732%
http://www.elektroindonesia.
e. Rangkaian
driver
motor
yang
com
digunakan dapat bekerja dengan
3. Endra Pitowarno, (2006). Robotika – Desain,
24
Kontrol
dan
Jurnal Monitor,
Vol. 2, No. 2, Juli 2013
Kecerdasan Buatan, ANDI
7. http://laursen.dk/twiki/bin/view/Motion
Offset, Yogyakarta
/WebHome
4. Paulus Andi Nalwan, (2003). Teknik
Antarmuka
8. http://www.delta-electronic.com
dan
Pemrograman Mikrokontroler
Riwayat Penulis
AT89C51, PT. Elex Media
Didik Tristianto, M.Kom, Lahir di ponorogo,
Komputindo, Jakarta
26 Juni 1967,
5. Rinaldi Munir, (2004). Pengolahan
Citra
Digital
Pendekatan Penerbit
Penulis Tamat S-1 Manajemen Informatika
dengan
STMIK Akakom Yogyakarta Tahun 1994,
Algoritmik,
Melanjutkan studi S-2 Ilmu Komputer UGM
Informatika,
Yogyakarta tahun 2003 dan Lulus pada
Bandung.
tanggal 25 April 2005
6. Rui Jorge Alves, (2004). Grasp2 –
Saat ini bekerja sebagai dosen dan Ka. Prodi
Teleoperated Robotic Arm
Sistem Komputer di Fakultas Ilmu Komputer
With Feedback Live Camera
Univ. Narotama Surabaya, selain itu penulis
Feed, http://zodiak.f2o.org
sebagai Asesor Telematika di Badan Nasional Sertifikasi dan Profesi (BNSP)
25
