BAB 1 PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Kebanyakan mesin CNC (Computer Numerical Control) digerakkan oleh motor
DC. Jenis motor DC yang paling banyak digunakan untuk menggerakkan lengan lengan CNC adalah motor stepper. Motor stepper merupakan motor DC yang paling mudah dikendalikan dan tidak memerlukan sistem kendali yang rumit. Sistem pengendalian yang dipergunakan cukup sistem lup terbuka (open-loop) karena motor stepper memiliki sudut putar yang selalu sama untuk setiap step-nya. Misalnya, untuk menggerakkan lengan CNC sejauh 1 cm, diperlukan sebanyak 100 step. Dengan hanya memberikan pulsa sebanyak 100 step, maka lengan CNC akan berpindah tepat 1 cm. Jumlah step ini menentukan jarak perpindahan lengan CNC dengan pasti, jadi tidak diperlukan umpan balik untuk membandingkan hasil keluaran sistem dengan nilai yang diinginkan. Jenis motor DC lainnya yang juga dimanfaatkan untuk menggerakkan lengan lengan CNC adalah motor servo. Motor servo memiliki sistem pengendalian yang lebih rumit dibandingkan dengan motor stepper. Motor servo memerlukan sistem umpan balik untuk membandingkan input yang diberikan dengan output yang dihasilkan. Perbandingan antara input dan output tersebut menentukan kapan motor servo harus berputar dan berhenti agar mencapai posisi yang diinginkan. Dengan demikian, motor stepper dan motor servo memiliki fungsi pengendalian posisi dari rotor-nya. 1
2 Lalu, bagaimana dengan mengendalikan posisi dari motor DC biasa? Sistem pengendalian untuk motor DC biasa yang banyak dipakai adalah pengaturan arah putaran dan kecepatan putarnya. Sedangkan untuk mengatur posisi rotornya diperlukan sistem pengendalian lup tertutup yang tidak berbeda jauh dengan sistem kendali motor servo. Sistem pengendalian posisi motor DC biasa dengan menggunakan aplikasi Arduino 1 telah dilakukan sebelumnya oleh Dennis Schissler 2 tetapi masih memiliki kekurangan seperti: •
Konstanta PID hanya bisa diubah secara program,
•
Jumlah step tidak bisa diubah secara langsung,
•
Motor DC tidak mempertahankan posisi bila mendapat gangguan dari luar setelah mencapai posisi yang diinginkan,
•
Fungsi Home, untuk mengembalikan motor DC ke posisi semula, tidak berfungsi maksimal.
Penelitian ini dilakukan untuk memperbaiki kekurangan pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Dennis Schissler.
1
2
Penjelasan ada di Bab 3
Merupakan seorang penggemar Arduino dan selalu menggunakannya dalam setiap project yang dibuatnya. Selebihnya bisa dilihat di http://subzonepen.blogspot.com/
3 1.2
Ruang Lingkup
Batasan - batasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: •
Tipe motor DC yang digunakan adalah brushed.
•
Motor DC yang digunakan sudah terintegrasi dengan optical position encoder pada rotornya.
•
Resolusi dari encoder yang terintegrasi adalah 800 pulse/rev, yang artinya, diperlukan 800 step untuk satu kali putaran.
•
Motor DC dalam keadaan bebas, artinya tidak terhubung dengan lengan CNC atau perangkat motorik lainnya.
•
Pemrograman yang digunakan adalah bahasa C dengan aplikasi Arduino.
•
Posisi motor DC mengikuti jumlah step dan arah yang diberikan oleh user dari komputer.
•
Pengendalian posisi motor DC dilakukan melalui serial communication dari komputer.
1.3
Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah: •
Mengaplikasikan cara kerja dari sistem pengendalian lup tertutup untuk motor DC biasa sehingga posisinya bisa dikendalikan.
•
Melihat pengaruh konstanta proportional, integral, dan derivative terhadap kinerja pengendalian posisi motor DC biasa.
•
Mengaplikasikan pemrograman Arduino pada modul elektronik lain selain modul standar Arduino.
4
Manfaat dari penelitian ini adalah: •
Memanfaatkan motor DC biasa sebagai pengganti motor stepper dan servo.
•
Mengaplikasikan sistem pengendalian lup tertutup untuk mengendalikan posisi rotor motor DC biasa.
1.4
Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini terdiri atas 2 (dua) metode, yaitu : •
Metode studi kepustakaan Studi kepustakaan dilakukan dengan cara membaca buku - buku, dan artikel yang mendukung dan berhubungan dengan masalah - masalah yang dibahas dalam penelitian ini, seperti artikel dari internet, datasheet, dan sumber - sumber lainnya.
•
Metode penelitian laboratorium Penelitian laboratorium dilakukan dengan melakukan percobaan berkali - kali dengan tujuan untuk menganalisa kinerja sistem dan memperbaikinya agar menghasilkan output yang sesuai dengan keinginan user.
5 1.5
Sistematika Penelitian
Secara garis besar, penulisan masalah dalam skripsi ini disajikan sebagai berikut : BAB 1 : PENDAHULUAN Bab ini berisikan uraian mengenai: latar belakang dari penelitian, ruang lingkup, tujuan dan manfaat, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 : LANDASAN TEORI Bab ini berisi penguraian mengenai teori - teori pendukung yang digunakan dalam perancangan sistem.
BAB 3 : PERANCANGAN SISTEM Bab ini berisi penguraian tentang perancangan modul perangkat keras dan perangkat lunak dalam menjalankan sistem.
BAB 4 : IMPLEMETASI DAN EVALUASI Bab ini berisi tentang implemetasi dari perangkat, cara pengoperasian, dan evaluasi hasil kinerja sistem.
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran - saran yang digunakan untuk pengembangan selanjutnya dari Sistem Kerja PID pada Rangkaian Penggerak Servo untuk Motor DC.
