BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3. Pembahasan Perubahan Perancangan
koefisien ini berpengaruh pada tanggapan sistem kendali. Berdasarkan nilai
koefisien hasil perhitungan pada waktu perancangan, tanggapan sistem kendali
dapat mencapai sudut yang diinginkan.
Nilai hasil perhitungan PD kemudian digunakan untuk menentukan lebar
pulsa dari PWM sebagai tanggapan tegangan keluaran. Lebar pulsa maksimal
adalah 8-bit yang mewakili tegangan sebesar 5V.
Proses perhitungan PD dilakukan terus menerus walaupun sudut yang
diinginkan sudah tercapai, hal ini bertujuan untuk mengaantisipasi gangguan –
gangguan dari luar, seperti angin atau kemiringan bidang datar model helikopter.
Perhitungan PD dilakukan setiap 10 mili detik. Agar diperoleh waktu yang
teliti maka perhiungan tundaan ini harus sesuai dengan prescalar yang tersedia
pada mikrokontroler dan nilai kristal yang cocok untuk prescalar yang digunakan.
Berdasarkan perancangan dengan menggunakan prescalar sebesar 1024 dan
Kristal 4.194304 tundaan selama 10 mili detik dapat tercapai.
4.3 Pembahasan Perubahan Perancangan
4.3.1 Potensiometer Sebagai Sensor
Pada perancangan (gambar 3.6) untuk mendeteksi perubahan gerakan
sudut menggunakan hall effect sensor dengan seri UGN 3503, namun pada
kenyataannya tidak menggunakan sensor tersebut. Hal ini dikarenakan tegangan
keluaran yang dihasilkan sensor yang terlalu kecil dan antara kutub yang satu
dengan yang lain hampir sama. Ketika masing - masing sensor diberi penguat non
– inverting, tegangan keluaran yang didapat lebih besar dari sebelumnya, namun
tegangan yang dihasilkan antara kutub yang satu dengan yang lainnya hampir
sama. Oleh karena itu digunakan potensiometer sebagai pengganti sensor sudut.
Gambar 4.5 merupakan rangkain sensor UGN3503 ketika telah diberi penguat
non–inverting. Tabel 4.1 merupakan tabel besarnya tegangan yang dihasilkan oleh
sensor sudut UGN3503.
Gambar 4.5 Rangkaian Sensor
Tabel 4.1 Tegangan yang dihasilkan sensor
Posisi (arah mata angin) Tegangan yang dihasilkan oleh sensor (Volt)
I II III
Utara 1.3688 1.3688 1.3688
Tenggara 1.3688 1.3689 1.3688
Timur 1.3688 1.3688 1.3689
Timur Laut 1.3688 1.3688 1.3688
Selatan 1.3688 1.3688 1.3688
Barat Laut 1.3688 1.3688 1.3688
Barat 1.3689 1.3688 1.3688
Barat Daya 1.3688 1.3689 1.3689
Dilihat dari tabel 4.1 tegangan yang dihasilkan sangat kecil dan tegangan
yang dihasilkan hampir sama sehingga tidak dapat terdeteksi oleh mikrokontroler,
sehingga sensor sudut ini tidak bisa digunakan. Oleh karena itu sebagai pengganti
sesor, digunakan potensiometer.
Sensor I
Sensor III
Sensor II
Konektor VCC
Konektor GND
Potensiometer merupakan hambatan variabel yang dapat berubah nilai
resistensinya ketika diputar. Ketika dihubungkan dengan sumber tegangan maka
pengubahan posisi potensiometer dapat menyebabkan perubahan tegangan.
Prinsip inilah yang digunakan untuk mendeteksi perubahan sudut.
Tabel 4.2. Hubungan sudut - tegangan
No Sudut (°) Tegangan(volt) 1 0 0 2 30 0,45 3 60 0,95 4 90 1,35 5 120 1,82 6 150 2,30 7 180 2,83 8 210 3,30 9 240 3,75 10 270 4,26 11 300 4,75
Perputaran potensiometer inilah yang akan menyebabkan tegangan
masukan ADC akan berubah, Perubahan tegangan pada input ADC ini kemudian
dikonversikan secara digital oleh mikrokontroler dan ditampilkan sebagai
perubahan sudut. Perubahan sudut yang dapat diukur tergantung pada diameter
putaran. Semakin besar diameter lintasan tali maka akan semakin besar pula
range perubahan sudut. Cara menghitung perubahan sudut yang terjadi pada
potensiometer, yaitu dengan bantuan busur derajat. Selama pengambilan data
berlangsung, belum pernah dilakukan kalibrasi pada potensiometer. Hal ini
dikarenakan ketika data akan diambil, tegangan yang dihasilkan pada
potensiometer tiap 30° tidak mengalami perubahan tegangan. Kalibrasi
potensiometer dengan cara digunakan tegangan reverensi, sebagai contoh
tegangan reverensi 5 volt dapat dihitung per 1 volt dengan tegangan maksimum
sebagai acuan. Jika tegangan maksimum mewakili 300° berarti 0.5 volt mewakili
30° dan seterusnya. Perubahan tegangan berdasarkan perubahan sudut dapat
dilihat pada tabel 4.2 dan gambar 4.6. Dari gambar 4.6 dapat dilihat bahwa setiap
kenaikan 30° rata – rata mengalami perubahan teganggan yang sama yaitu 0.5 volt
maka dengan kata lain potensiometer ini bersifat linear.
Gambar 4.6 Perubahan tegangan dan posisi yang terjadi pada potensiometer
4.3.2 Perubahan Nilai Set Point
Perubahan lain yang terjadi, yaitu pada penentuan set point. Pada
perancangan kenaikan tiap sudut adalah 45° sedangkan pada kenyataanya
perubahan sudut yang terjadi adalah 15° dan untuk penentuan set point digunakan
tombol up atau down pada keyboard. Selain itu, pada perancangan ketika sudah
menunjuk perintah pergerakan sudut maka akan ada pilihan gerakan sudut, apakah
ke kiri atau ke kanan. Namun yang terjadi adalah pada awal gerakan, hanya bisa
putar ke kanan terlebih dahulu kemudian baru dapat dilakukan dua pilihan
putaran. Begitu pula sebaliknya ketika model helikopter sudah berada pada sudut
300° maka hanya bisa diputar ke kiri terlebih dahulu kemudian baru dapat
dilakukan dua pilihan putaran. Hal ini dikarenakan maksimal sudut yang bisa
dicapai adalah 300° sehingga apabila perubahan putaran sudut 15° maka
pembagian sudut antara yang satu dengan yang lain akan sama rata.
4.3.3 Perubahan Parameter
Parameter pada perancangan menggunakan PID digital, namun pada
kenyataannya hanya menggunakan P (Proporsional) dan D (Derivative). Hal ini
dikarenakan ketika digunakan I (Integrative) sistem yang terjadi mengalami
osilasi yang terlalu lama. Sehingga untuk mencapai suatu nilai set point
dibutuhkan waktu yang sangat lama. Oleh karena itu untuk menyingkat waktu dan
mengurangi offset maka parameter yang digunakan adalah P dan D saja. Dengan
demikian hasil yang didapat sesuai dengan set point yang diinginkan dengan
waktu yang relatife singkat.
Tabel 4.3 Data yang dihasilkan pada gerakan ke kanan dengan menggunakan parameter PID
Hal ini dapat dibuktikan ketika parameter yang digunakan adalah P, I dan
D berdasarkan metode Ziegler-Nikols akan menghasilkan waktu yang sangat lama
dan hasil yang didapat tidak selalu menunjukkan nilai set point yang diinginkan.
Sudut awal
Besarnya
set point
Besarnya sudut
yang terjadi Waktu Tempuh
Keadaan Bidang 0° 15° 12° 4 menit 25 detik Datar 12° 30° 27° 4 menit 1detik Datar 27° 45° 40° 4 menit 20 detik Datar 40° 60° 65° 7 menit 2 detik Miring 65° 75° 80° 6 menit 56 detik Miring 80° 90° 95° 6 menit 49 detik Miring 95° 105° 105° 7 menit 50 detik Miring 105° 120° 126° 6 menit 58 detik Miring 126° 135° 138° 5 menit 40 detik Datar 138° 150° 157° 4menit 23 detik Datar
Sebagai contoh, ketika dipilih set point 45° ke kanan, maka sudut yang dibentuk
adalah 40° dengan waktu yang sangat lama. Sehingga jika berdasarkan metode
Ziegler–Nikols, hasil waktu tempuh rata – rata 5 menit sedangkan jika
menggunakan parameter P dan D waktu tempuh rata – rata lebih cepat yaitu 1
menit. Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.3 dan 4.4.
Tabel 4.4 Data yang dihasilkan pada gerakan ke kiri dengan menggunakan parameter PID
Sudut awal
Besarnya
set point
Besarnya sudut
yang terjadi Waktu Tempuh
Keadaan Bidang 300° 285° 288° 4 menit 12 detik Datar 288° 270° 271° 4 menit 46 detik Datar 271° 255° 250° 5 menit 5 detik Datar 250° 240° 245° 5 menit 1 detik Datar 245° 225° 228° 4 menit 34 detik Datar 228° 210° 216° 4 menit 30 detik Datar 216° 195° 200° 5 menit 6 detik Datar 200° 180° 174° 4 menit 53 detik Datar 174° 165° 159° 6 menit 14 detik Miring 159° 150° 144° 6 menit 25 detik Miring
4.3.3.1 Cara Memperoleh Nilai Kp dan Kd
Berdasarkan perhitungan pada gambar 3.13 halaman 49, didapatkan nilai
Kp 0,4 dan Kd 0,31 menghasilkan waktu tempuh rata – rata yang cukup lama.
Oleh karena itu agar waktu yang diperoleh lebih cepat, nilai Kp dinaikkan
sehingga didapat hasil seperti pada tabel 4.5.
Tabel 4.5 Data nilai Kp dan Kd dengan asumsi nilai Kp awal adalah 0,4
No : Nilai Kp Nilai Kd Hasil yang diperoleh 1. 0,4 0,31 Waktu tempuh rata – rata 4 menit 2. 0,5 0,37 Waktu tempuh rata – rata 5 menit 3. 0,6 0,45 Waktu tempuh rata – rata 4 menit 4. 0,8 0,59 Waktu tempuh rata – rata 3 menit 5. 1,0 0,75 Waktu tempuh rata – rata 1 menit 6. 1,2 0,89 Waktu tempuh rata – rata 5 menit 7. 1,5 1,17 Waktu tempuh rata – rata 4 menit
