SISTEM PENGENDALI ZAT CAIR PADA TANGKI BERSEKAT BERBASIS PC DENGAN MENGGUNAKAN PERSONAL MEASUREMENT DEVICE SERI 1208LS
PROYEK AKHIR
Laporan ini ditulis sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Diploma III
Oleh TITA DWI KESUMA SANISWAN NIM : 091311029
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
RIWAYAT HIDUP
Nama
: Tita Dwi Kesuma Saniswan
NIM
: 091311029
Alamat : Jl. Abimanyu No. B45 RT03/08 Kel. Gadobangkong Kec. Ngamprah Kab. Bandung Barat
TTL
: Cimahi, 04 Maret 1991
E-mail
:
[email protected]
PENDIDIKAN
Pendidikan : 2009 – 2012
Politeknik Negeri Bandung, Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Elektronika
2006 – 2009
SMAN 2 CIMAHI - CIMAHI
2003 – 2006
SMPN 2 CIMAHI - CIMAHI
1997 – 2003
SDN SUDIRMAN 6 CIMAHI - CIMAHI
PENGALAMAN ORGANISASI
2009 - 2012
HME (Himpunan Mahasiswa Elektronika)
2007- 2008
KIR (Karya Ilmiah Remaja)
2003 - 2006
Paskibra
ABSTRAK
Zat cair merupakan objek yang menjadi bahan pengendalian dari alat ini. Ketinggian air dan
kestabilan air pada tangki bersekat khususnya tangki kedua merupakan tujuan dari sistem
pengendalian ini. Walaupun sistem diberi gangguan dari luar, maka sistem pengendali digital dapat otomatis untuk menyesuaikan sehingga ketinggian air tetap dalam keadaan stabil.
Alat ini merupakan media pembelajaran yang dapat digunakan untuk memahami proses
pengendalian suatu sistem dengan menggunakan PID digital. Metoda yang digunakan adalah Ziegler – Nichols, dimana untuk menentukan parameter PID harus menganalisa kurva respon
plant sebelum dikendalikan. Dengan menggunakan ketiga parameter tersebut yakni P, I, dan D maka respon sistem yang pada awalnya lambat dapat menjadi lebih cepat. Valve input adalah subjek dari pengendalian ini. Bukaan katup valve dapat mengikuti setiap perubahan parameter yang terjadi di DASYLab 11.0. Sebagai alat bantu pengendalian dipergunakan Personal Measurement Device Seri 1208LS yang telah dilengkapi ADC dan DAC. Kata Kunci: Pengendalian, PID, Personal Measurement Device Seri 1208LS, DASYLab 11.0
iii
ABSTRACT
Liquid is a material object to be control of the tool. The water level and water stability in couple
tank, especially the second tank is the purpose of this control system. Although the system is given from outside interference, the digital control system can be automated to adjust so that the
water levels remained in stable condition.
This tool is a medium of learning that can be used to understand the process control system using digital PID. The method used is the Ziegler - Nichols, where fatherly determine PID parameters curve plant response before controlled. By using the third parameter is the P, I, must be analyzed
and D the system response is slow at first to be faster. Valve input is the subject of this. Opening valve can follow any parameter changes that occurred in DASYLab 11.0. As a tool of control used Personal Measurement Device Series 1208LS has ADC and DAC. Keywords: Control, PID, Personal Measurement Device Series 1208LS, DASYLab 11.0
iv
Karena semua bahagia dan tangis dalam perjuangan ini adalah teruntuk sebuah senyum dan peluk dari yang tercinta.. IWAN SANISWAN & TINI SUKARTINI.. Terimakasih untuk segala cinta yang selalu tercurah untuk ku. Aku mencintaimu ‘pak ‘mah…
Dan untuk yang kakak tersayang Ryan Hariwibowo Saniswan & istri. Serta Rizki & Ilham …
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji serta syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga laporan Proyek Akhir yang berjudul “SISTEM PENGENDALI ZAT CAIR PADA TANGKI BERSEKAT BERBASIS PC DENGAN MENGGUNAKAN PERSONAL MEASUREMENT DEVICE SERI 1208LS” ini dapat
terselesaikan.
Dalam proses pengerjaan Proyek Akhir ini banyak sekali bantuan dari pihak luar yang di
dapat sehingga dapat terselesaikan dengan baik. Untuk itu dalam kesempatan ini menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada :
1. Bapak Ir. Hari Purnama, M.Eng. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 2. Ibu Ervin Masita Dewi.,ST., MT. selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika 3. Bapak Ir. Suheri Bakar selaku pembimbing I, yang telah memberikan bimbingan, dukungan serta pengarahan sehingga Proyek Akhir ini dapat selesai tepat pada waktunya. 4. Bapak Drs. Trisno Yuwono P., ST., MT. selaku pembimbing II, yang telah memberikan usulan dan nasehat semasa penyusunan Proyek Akhir ini. 5. Bapak Suhendar SST., Bapak Supriyadi SST., dan Ibu Ervin Masita Dewi.,ST., MT. selaku penguji yang telah memberikan saran dan koreksi. 6. Bapak Tjan Swi Hong, MSc., Bapak Rida Hudaya, DUTech,ST., DEA dan Bapak Yana Sudarsa, BSEE, MT. selaku Panitia Proyek Akhir 2012. 7. Bapak Ir. Sardjono, M.Eng. atas bimbingan dalam menyelesaikan proyek akhir ini. 8. Bapak/Ibu Staf Dosen dan Teknisi Teknik Elektronika yang telah membagi titipan ilmunya. 9. Ibu Iyom yang selama ini telah melayani penulis untuk meminjamkan alat untuk mengerjakan Proyek Akhir 10. Pramakhda Citra Prameswari yang telah menjadi rekan proyek akhir ini. 11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu
Sebagai bahan perbaikan untuk masa yang akan datang diharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca.
vii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................................ iii ABSTRACT .............................................................................................................. iv
KATA PENGANTAR .............................................................................................. vii DAFTAR ISI............................................................................................................. viii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR................................................................................................ xi
DAFTAR TABEL .................................................................................................... xiv
Bab I PENDAHULUAN .......................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................ 2 1.3 Tujuan .............................................................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah .............................................................................................. 2 1.5 Metodologi Penulisan ............................................................................................ 3 1.6 Sistematika Bahasan ........................................................................................ 4 Bab II KAJIAN PUSTAKA .................................................................................... 6 2.1 Sistem Pengendalian ........................................................................................ 7 2.2 Penguat Operasional......................................................................................... 28 2.3 Penguat Daya ................................................................................................... 29 2.4 Motor DC ......................................................................................................... 31 2.5 Kendali Level Pada Tangki Bersekat ............................................................... 35 2.6 Personal Measurement Device Seri 1208LS ................................................... 37 2.7 DASYLab 11 ................................................................................................... 43 Bab III PERANCANGAN DAN REALISASI....................................................... 47 3.1 Tujuan Perancangan ......................................................................................... 47 3.2 Langkah-langkah Perancangan ........................................................................ 47 3.3 Realisasi ........................................................................................................... 56 Bab IV PENGUKURAN DAN ANALISA ............................................................. 60 4.1 Tujuan Pengukuran .......................................................................................... 60 4.2 Metode Pengujian dan Pengukuran ................................................................. 60 4.3 Penggunaan Alat Ukur ..................................................................................... 60 viii
4.4 Pengujian dan Ananlisa Perangkat Keras....................................................... 61 ..................................................................................................... 76 Bab V PENUTUP
5.1Kesimpulan .................................................................................................... 76 5.2 Saran ............................................................................................................. 76 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 77
LAMPIRAN.............................................................................................................. 79
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
Lampiran B
Skematik, Layout PCB Rangkaian elektronik, dan Mekanik ... 73 User Guide Personal Measurement Device Seri 1208LS dan DASYLab 11.0 .......................................................................... 74
Lampiran C
Tampilan Akhir Pada Perangkat Komputer .............................. 75
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Perbandingan Dari Modul Pengendalian Level Zat Cair Pada Couple Tank dan Sistem Pengendalian Zat Cair Pada Tangki Bersekat Berbasis PC dengan Komunikasi USB 1208LS ........... 6
Tabel 2.2
Perbandingan Dari Alat Pengendali Level Air Berbasis PC
dan Mikrokontroler ATMega 8535 dan Sistem Pengendali
Zat Cair Pada Tangki Bersekat Berbasis PC dengan
Tabel 2.3
Menggunakan Personal Measurement Device Seri 1208LS ....... 7
Tabel Penentuan Parameter PID dengan Metoda
Ziegler-Nichols .......................................................................... 27
Tabel 2.4
Indikasi Keadaan LED............................................................... 37
Tabel 2.5
Konfigurasi Pin Personal Measurement Device Seri 1208LS .. 38
Tabel 2.6
Konfigurasi Pin Personal Measurement Device Seri 1208LS .. 39
Tabel 2.7
Spesifikasi Analog Input ........................................................... 40
Tabel 2.8
Spesifikasi Analog Output ......................................................... 41
Tabel 4.1
Hasil Pengukuran Tegangan Output pada Rangkaian Power Supply............................................................................. 59
Tabel 4.2
Nilai Set Point untuk Besaran Level.......................................... 68
Tabel 4.3
Perbedaaan Ketinggian Di Kedua Tangki Pada Saat Keadaan Stabil ................................................................... 69
Tabel 4.4
Data Hasil Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ................... 70
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram Blok Sistem Pengendalian Lingkar Terbuka ................ 8
Gambar 2.2
Diagram Blok Sistem Pengendalian Lingkar Tertutup ............... 9
Gambar 2.3
Diagram Blok Pengendali Proporsional .................................... 12
Gambar 2.4
Tanggapan Sistem Pengendali Proporsional ............................. 13
Gambar 2.5
Kurva Sinyal Kesalahan E(t) dan Kurva u(t) Terhadap t Pada
Gambar 2.6
Pembangkit Kesalahan Nol. ...................................................... 14
Diagram Blok Pengendali Integral ............................................ 14
Gambar 2.7
Tanggapan Sistem Pengendali Integral ..................................... 15
Gambar 2.8
Diagram Blok Pengendali Derivatif .......................................... 16
Gambar 2.9
Tanggapan Sistem Derivatif ...................................................... 17
Gambar 2.10
Kurva Waktu Hubungan Input-Output Pengendali Derivatif .... 17
Gambar 2.11
Diagram Blok Pengendali PID .................................................. 18
Gambar 2.12
Tanggapan Sistem Pengendali PID ........................................... 19
Gambar 2.13
Hubungan dalam Fungsi Waktu Antara Sinyal Keluaran dengan Masukan untuk Kontroller PID .................................... 19
Gambar 2.14
Diagram Blok Pengendali Proporsional Derivatif ..................... 20
Gambar 2.15
Tanggapan Sistem Pengendali Proporsional Derivatif .............. 20
Gambar 2.16
Diagram Blok Pengendali Proporsional Integral ....................... 21
Gambar 2.17
Tanggapan Sistem Pengendali proporsional Integral ................ 21
Gambar 2.18
Rangakaian Pengendali PID Analog ......................................... 22
Gambar 2.19
Kurva Respon Perhitungan Integral .......................................... 24
Gambar 2.20
Kurva Respon Perhitungan Derivatif ........................................ 25
Gambar 2.21
Kurva Respon untuk Metoda Ziegler- Nichols loop Terbuka ... 26
Gambar 2.22
Konfigurasi pin LM741 ............................................................. 28
Gambar 2.23
Rangkaian Operasional Summing ............................................. 29
Gambar 2.24
Penguat Daya Kelas AB ............................................................ 30
Gambar 2.25
Overlaping Sinyal Keluaran Penguat Kelas AB ....................... 31
Gambar 2.26
Kontruksi Dasar Motor DC ....................................................... 32
Gambar 2.27
Rangkaian Ekivalen Motor DC dengan Magnet Permanen ...... 33 xi
Gambar 2.28
Gambar 2.29
Personal Measurement Device Seri 1208LS ............................. 35
Gambar 2.30
Diagram Blok Personal Measurement Device Seri 1208LS .... 36
Gambar 2.31
Komponen Eksternal ................................................................. 36
Gambar 2.32 Gambar 2.33
Gambar 3.1
Skema Sistem Servo Motor DC ................................................ 34
Konfigurasi Pin Personal Measurement Device Seri 1208LS .. 37 Tampilan DASYLab 11 ............................................................. 41 Diagram Blok Sistem ................................................................ 47
Gambar 3.2
Skematik Driver Motor ............................................................. 48
Gambar 3.3
Diagram Alir Utama .................................................................. 49
Gambar 3.4
Diagram Alir Baca Level........................................................... 50
Gambar 3.5
Diagram Alir Baca Set Point ..................................................... 50
Gambar 3.6
Diagram Alir Perhitungan PID .................................................. 51
Gambar 3.7
Tampilan pada DASYLab 11 .................................................... 52
Gambar 3.8
Desain Valve Input .................................................................... 52
Gambar 3.9
Desain Motor DC dan Potensiometer ........................................ 53
Gambar 3.10
Desain Gear pada Motor DC dna Potensiometer....................... 53
Gambar 3.11
Desain Kontruksi Sistem Tampak Atas ..................................... 53
Gambar 3.12
Desain Kontruksi Sistem Berdasarkan Tampilan ISO .............. 54
Gambar 3.13
Layout Driver Motor ................................................................. 56
Gambar 3.14
PCB Driver Motor ..................................................................... 56
Gambar 3.15
Kontruksi Valve Input ............................................................... 56
Gambar 3.16
Kontruksi Gear pada Potensiometer dan Motor DC .................. 56
Gambar 3.17
Kontruksi Motor DC Secara Keseluruhan ................................. 57
Gambar 4.1
Respon Tegangan Keluaran dari Penguat F/V Saat Motor Diberi Tegangan DC yang Berubah Tanpa Beban .................... 62
Gambar 4.2
Kendali Level Pada Tangki Bersekat ........................................ 63
Gambar 4.3
Kurva Respon Plant Sebelum Dilakukan Pengendalian ........... 66
Gambar 4.4
Kurva Respon Plant Setelah Pengendalian ............................... 72
Gambar 4.5
Tampilan Awal InstaCal ............................................................ 72
Gambar 4.6
Tampilan Ketika Perangkat Komputer Telah Berhasil Mendeteksi USB 1208L ............................................................ 73 xii
Gambar 4.7
Tampilan Ketika USB Telah terkoneksi dengan
Perangkat Komputer .................................................................. 73
Gambar 4.8
Tampilan PC Board List yang Sedang Aktif ............................. 68
Gambar 4.9
Konfigurasi Personal Measurement Device Seri 1208LS ......... 74
Gambar 4.10
Gambar 4.11
Tampilan untuk Menguji Analog Output .................................. 74 Pengujian Analog Output .......................................................... 75
xiii
DAFTAR PUSTAKA
Afiati, Anisa S. (2010). Modul Perawatan dan Perbaikan Kendali LevelKetinggian
Air pada Couple Tank Menggunakan Kontrol PID. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.
Bakar, Suheri dan Dida Suhadi. (1996). Petunjuk Praktikum Automatik Kontrol.
Bandung: Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik.
Hasanah, Sri U. (2010). Modul Perawatan dan Perbaikan Kendali Level Air dengan
Mengatur Posisi Kran Pembuangan Menggunakan PID. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.
Hidayat, Megantari. (2011). Alat Pengendali Level Air Berbasis PC dan MIkrokontroler ATMega 8535. Bandung: Politeknik Negeri Bandung. LM741
Datasheet.
[Online].
(2011,
www.national.com/ds/LM/LM741.pdf.
April
24).
National
Available: Semiconductor
Corporation. Measurement Computing. (2005). User Guide PMD-1208LS. Measurement Computing Corporation. Measurement Computing. (2010). DASYLab Data Acquisition System Laboratory. Computing Corporation. Motor DC. [Online]. (2011, Desember 31). Available: http://staff.ui.ac.id/ material/makalahMotorDC.doc. Putro, Trisno Y. (2011). Pengendalian Kecepatan Motor DC Menggunakan Kendali PI Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 dengan Metoda Penalaan Ziegler Nichols. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada. Suhendry, Diding. (2002). Modul Pengendali Level Zat Cair Pada Couple Tank. Bandung: Politeknik Negeri Bandung.
Sukarna, Endang. (2000). Diktat Kuliah : Sistem Kendali Kontinyu. Bandung:
Program Studi Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Bandung.
