PENGATURAN KECEPATAN MOTOR MENGGUNAKAN METODE FUZZY PADA ROLL BANNER

1

PENGATURAN KECEPATAN MOTOR

MENGGUNAKAN METODE FUZZY

PADA ROLL BANNER

A.A.Ngr. Angga Candra Wardana1) Aldilah Abubakar2)

1) Program Studi S-1 Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, email: wahangg@yahoo.co.id 2) Program Studi S-1 Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, email: aallddi_cipoe @yahoo.co.id

Abstract: Dc motors are widely used in industry as a driver mechanic, because it has the ease

of control, ie by setting anchor motor current which is proportional to acceleration or torque. Dc motors are usually operated for a constant speed, but when the load changes, it changes speed.

Because it must be a constant speed by reducing the amount of error that occurs in accordance with the desired system. To get the best performance for the stability of the system response in accordance with the desired, then the fuzzy controller used to regulate the speed of dc motor.

Key words: DC motors, torque, fuzzy.

Seiring dengan perkembangan zaman, dalam menyampaikan suatu media informasi secara luas di suatu tempat, dan banner salah

satu media informasi yang di ke mas dalam

bentuk gambar yang terpampang beserta informasi di dalamnya, atau banner dapat diartikan sebagai media untuk mempromosikan produk dalam bentuk gambar.

Banner yang ada saat ini, berupa

informasi bergambar satu halaman dan memliki 3 kaki sebagai pemopangnya, perkembangan

banner berikutnya menjadi dua halaman depan

dan belakang berputar menggunakan motor dc dan searah jarum jam, perkembangan demi perkembangan banner telah mempermudah sarana informasi dengan sentuhan teknologi saat ini, adapun yang menggunakan motor dengan model gulungan berlanjut (continue) itupun tidak bisa menyimpan banyak halaman di dalamnya dan terkadang kurangnya kekuatan tarikan motor karena berat baner tersebut

adapun kendala pada kestabil dalam

menggulungnya.

Dilihat dari halaman yang ada, bisa

dialakukan dengan penambahan halaman

sampai lima halaman atau lebih, dan

perkembangan teknologi pengaturan motor sangat di butuhkan untuk stabilisasi pada sebuah motor saat menggulung halaman- halaman banner tersebut. Salah satunya adalah pengontrolan fuzzy pada motor dengan pengondisian banyak dan beratnya gulungan suatu banner.

PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah disebutkan, maka perumusan masalah yang dapat diangkat dalam tugas akhir ini, antara lain:

1. Bagaimana cara menempatan halaman

pada roll banner lebih dari 2 halaman .

2. Bagaimana menerapkan metode

Fuzzy untuk motor penggulung pada

roll banner, agar banner dapat

berpindah halaman dengan rapih.

3. Bagaimana merancang sistem

pemilihan dan menampilkan halaman.

TUJUAN

Dalam perancangan dan Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, terdapat beberapa pembatasan masalah, antara lain: 1. Penempatan halaman pada roll banner

lebih dari 2 halaman, dan pada mekanik diberikan maksimal 5 halaman.

2. Penerapan metode Fuzzy untuk motor penggulung pada roll banner.

3. Pemilihan halaman dengan inputan

keypad dan penampilan pada LCD. METODE

Fuzzy Logic

Kontroller logika fuzzy dikategorikan dalam kontrol cerdas (intelligent control). Unit logika fuzzy memiliki kemampuan menyelesaikan masalah perilaku sistem yang komplek, yang tidak dimiliki oleh kontroller

2

konvensional. Berbeda dengan sistem kontrol biasa, dimana harga yang dihasilkan diolah dan didefinisikan secara pasti, atau dengan istilah lain hanya mengenal logika 0 dan 1 atau bekerja pada daerah ON dan OFF, sehingga didapatkan perubahan yang kasar. Pada sistem logika fuzzy, nilai yang berada antara 0 dan 1 dapat didefinisikan, sehingga kontroller dapat bekerja seperti sistem syaraf manusia yang bisa

merasakan lingkungan eksternalnya ,

kemudahan-kemudahan yang tidak dimiliki oleh sistem kontrol konvensional. Logika Fuzzy yang kami gunakan untuk pengaturan kecepatan agar kecepatan putar motor DC tetap stabil sesuai dengan set point pada saat menentukan kecepatan. yaitu :

Metode Sugeno

Penalaran dengan metode SUGENO

hampir sama dengan penalaran

MAMDANI, hanya saja output

(konsekuen) sistem tidak berupa himpunan fuzzy, melainkan berupa konstanta atau

persamaan linear. Metode ini

diperkenalkan oleh Takagi-Sugeno Kang pada tahun 1985.

 Model Fuzzy Sugeno Orde-Nol Secara umum bentuk model fuzzy SUGENO Orde-Nol adalah:

IF (x1 is A1) • (x2 is A2) • (x3 is A3) • ... • (xN is AN) THEN z=k dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan k adalah suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen.

Gambar 3.30 Fungsi keanggotaan pada

himpunan fuzzy pada sensor jarak

untuk mendapatkan hasil keluaran dari sensor jarak yang berupa nilai untuk pwm motor bisa dilihat berikut ini, penulis memakai model fuzzy orde nol yang dimana nilai dari Z

adalah suatu konstanta (tegas) sebagai

konsekuen. Fuzzifikasi 0, x ≤ 39 Jauh [J] = 47 - x , 39 < x ≤ 47 47-39 0, x ≤ 39 atau x ≤ 54 sedang [S] = x - 39 , 39 ≤ x < 47 47-39 54 - x , 47 < x ≤ 54 54 - 47 0, x ≥ 54 Dekat [D] = x - 47 , 47 ≤ x < 54 54 - 47 Zj : 200 Zs : 100 Zd : 15 Ztotal = Zj x Fj + Zs x Fs + Zd x Fd Fj + Fs + Fd

Perancangan Arsitektur Sistem

Perancangan arsitektur sistem dalam hal ini adalah maket untuk komponen-komponen elektronika, dimana terbuat dari Aluminium yang dirancang

Gambar. Permodelan metode Fuzzy

Secara garis besar dari keseluruhan sistem pada alat ini sesuai dengan blok diagram pada Gambar 1.

3

Sistem Mikrokontroller ATMega 8535 Keypad Port A LCD Port C Driver Motor Ems 1A DUAL H-Bridge Port B & D Motor DC Sensor Photo Dioda Port B & D Sensor jarak GP2D120 Port A.0

Gambar 1. Blok diagram sistem keseluruhan Dalam sistem ini sensor jarak berfungsi sebagai masukan, dimana sensor ini akan mendeteksi jarak yang kemudian akan memberikan signal analog kemikrokontroller mode pwm(pulse width modulation) yanga ada

dimikrokontroller, yang selanjutnya akan

dikirim ke driver motor untuk menentukan kecepatan yang akan diberikan sinyal ke motor dc. Sistem ini terdapat LCD display dengan ukuran 2x16 sebanyak 1 buah yang akan digunakan untuk menampilkan pilihan mode otomatis atau mode manual dan juga untuk menampilkan tiap halaman banner. Sistem ini juga terdapat sensor photo dioda sebanyak 4 buah untuk mengetahui halaman banner yang diinginkan menggunakan pembacaan biner, dan juga untuk menentukan arah putaran motor dc. Untuk data input dari user akan menggunakan tombol keypad 4x4 yang akan digunakan untuk menentukan mode otomatis atau mode manual, dimana mode manual disini digunakan untuk menentukan halaman yang diinginkan oleh

user. Data dari sensor photo dioda kemudian

akan masuk ke mikrokontroller untuk diolah dan selanjutnya akan dikirim sebagai informasi pada LCD display dan juga pada driver motor untuk kemudian menjalankan motor dc sesuai dengan keinginan user melalui keypad.

Perancangan Perangkat Keras Regulator

Catu daya merupakan pendukung utama bekerjanya suatu sistem. Catu daya yang biasa digunakan untuk menyuplai tegangan sebesar 5 Volt adalah catu daya DC yang memiliki keluaran +5 volt. Catu daya ini digunakan untuk mensuplay tegangan sebesar 5 volt. IC 7805 (IC regulator) digunakan untuk

menstabilkan tegangan searah. Kapasitor

digunakan untuk mengurangi tegangan kejut saat pertama kali saklar catu daya dihidupkan. Sehingga keluaran IC regulator 7805 stabil

sebesar 5 volt DC. Rangkaian regulator terlihat pada Gambar 2. berikut:

LM7805 VI 1 G N D 2 VO 3 LM7805 VI 1 G N D 2 VO 3 1N4001 1N4001 Minimum Sy stem DC 5V Adaptor DC 12V 100uF/16V 220uF/25V Output Input

Gambar 2. Rangkaian regulator

Microcontroller ATMega8535

Pada perancangan ini, mikrokontroler berfungsi sebagai pusat pengendali dari sistem

secara keseluruhan. Mikrokontroler

mempunyai tugas menerima inputan dari sensor SHT-11 dan memberikan output ke dot

matrix, dan mengirimkan data serial ke PC.

Mikrokontroler ATMega8535

memiliki 32 buah I/O, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. Adapun minimum system dari ATMega8535 dapat dilihat pada Gambar 3. berikut: U4 ATMega8535/L RESET 9 XTAL1 13 XTAL2 12 GND 11 PC.7/TOSC2 29 AV C C 30 AG N D 31 VC C 10 PB.0/T0/XCK 1 PB.1/T1 2 PB.2/INT2/AIN0 3 PB.3/OC0/AIN1 4 PB.4/SS 5 PB.5/MOSI 6 PB.6/MISO 7 PB.7/SCK 8 PD.7/OC2 21 PC.0/SCL 22 PC.1/SDA 23 PC.2 24 PC.3 25 PC.4 26 PC.5 27 PC.6/TOSC1 28 PD.6/ICP1 20 PD.5/OC1A 19 PA.0/ADC0 40 PD.4/OC1B 18 PD.0/RXD 14 PD.1/TXD 15 PD.2/INT0 16 PD.3/INT1 17 PA.1/ADC1 39 PA.2/ADC2 38 PA.3/ADC3 37 PA.4/ADC4 36 PA.5/ADC5 35 PA.6/ADC6 34 PA.7/ADC7 33 AREF 32 Input/Output (SDA) Output (SCLK) SCLK_Dot SDA_Dot Baris 1 Baris 2 Baris 3 Baris 5 Baris 4 Baris 6 Baris 7 Baris 8 C3 100u 5 V Y 1 4.000000 Mhz C1 30 pF C2 30 pF L1 10uH C6 0.1uF 5 V

Gambar 3. Minimum System ATMega8535.

Sensor GP2D120

Sensor GP2D120 digunakan untuk membaca jarak. Sensor ini menggunakan prinsip pantulan sinar infra merah. GP2D120 merupakan sensor jarak berbasis infrared,

4

yang akan membaca jarak secara terus menerus dan memberikan output berupa tegangan analog. Sensor ini terdiri atas sebuah LED infra merah yang menghasilkan cahaya infra merah termodulasi yang dipancarkan ke objek yang hendak diukur jaraknya dan sebuah array CCD yang berfungsi sebagai detektor infra merah yang akan menerima pantulan cahaya infra merah dari objek yang diukur. Beberapa karakteristik dari sensor jarak GP2D120 adalah:

a. Power supply 4,5 - 5,5 Volt.

b. Pembacaan jarak hampir tidak begitu

dipengaruhi oleh warna objek yang diukur

c. Dapat mendeteksi objek dengan jarak

berkisar antara 4 cm – 30 cm

d. Tidak membutuhkan rangkain kontrol

eksternal

e. Tidak begitu dipengaruhi oleh kondisi

pencahayaan ruangan

Paket sensor GP2D120 ditunjukkan pada gambar 3.10. Sensor GP2D120 memiliki tiga buah pin yaitu untuk Vcc, Ground dan Vo (tegangan output)

No image

Gambar 3.10. Sensor jarak (GP2D120) Blok diagram dari GP2D120 berisi

pemancar dan penerima yang memiliki

rangkaian pemproses, pengemudi, dan

rangkaian osilasi serta rangkaian output analog seperti gambar berikut.

Gambar 3.11. Blok Diagram GP2D120 GP2D120 mendeteksi bacaan terus menerus ketika diberi daya. Outputnya berupa tegangan analog yang sesuai dengan jarak yang diukur. Nilai tersebut diperbarui setiap 32ms outputnya digunakan secara langsung pada rangkaian analog. Pada rangkaian mekanik tugas akhir penulis, Sensor GP2D120 dipasang

diatas roda bebas. GP2D120 dipakai untuk mengukur jarak roda bebas yang kemudian

sensor membaca jarak roda bebas dan

kemudian akan mengirim sinyal analog ke mikrokontroller melalui port A.0.

Adapun penempatan GP2D120 pada alat mekanik banner bisa dilihat pada gambar 3.12.

No image

Gambar 3.12. Sensor jarak GP2D120

Rangkaian motor driver

Motor Driver adalah rangkaian yang

digunakan sebagai switching sehingga

nantinya motor dapat berputar searah jarum jam (Clockwise ) dan berlawanan arah jarum jam (Counterclockwise ). Dan motor driver yang dipakai penulis adalah Embedded

Module Series (EMS) 1 A Dual H-Bridge

merupakan driver H-Bridge yang didisain untuk menghasilkan drive 1 arah maupun 2 arah dengan arus kontinyu sampai dengan 1 A pada tegangan 4,5 Volt sampai 36 Volt. Sebuah modul H-Bridge 1A dapat digunakan untuk mengatur kerja 2 buah motor DC secara dua arah. Koneksinya dapat dilihat pada (Gambar 3.13.) berikut ini:

Gambar 3.13. rangkaian motor driver (EMS) 1 A Dual H-Bridge

(ems) 1A dual h-bridge dapat dilihat pada (Gambar 3.14. ) berikut :

5

Gambar 3.14. Skema EMS 1A Dual H-Bridge Rangkaian motor driver ini digunakan sebagai pengendali arah putaran dan pengatur kecepatan motor dc, PORTB.1 dan 2 sebagai

output dari mikrokontroler dan PORTB.3

-sebagai keluaran pwm untuk mengendalikan motor dc bawah, sedangkan untuk motor dc atas menggunakan output PORTD.5 dan 6,

untuk pwmnya outputnya menggunakan

PORTD.7. Motor DC

Motor DC digunakan sebagai

penggerak roll banner agar dapat memutar keatas atau kebawah. Motor yang digunakan membutuhkan tegangan DC 12 Volt dan arus 1 A. Untuk menjalankan motor DC memerlukan perantara antara mikrokontroller melalui motor driver seperti yang telah dijelaskan di atas sehingga dapat memenuhi kebutuhan tegangan dan arus motor. Pada gambar 3.16 menunjukan penempatan motor DC pada alat.

No image

Gambar. Motor DC

Modul Display

Modul display merupakan modul

yang

berfungsi

untuk

menampilkan

intruksi-intruksi

program

yang

akan

dijalankan dan informasi waktu yang

dikirim oleh microcontroller. Informasi

tersebut ditampilkan pada sebuah LCD

16 x 2.

No image

Gambar. LCD

Tombol push button

Salah satu jenis perangkat antar muka yang umum dijumpai pada sistem embedded (atau sistem microcontroller) adalah Keypad

matrik 4x4 atau 3x4. Walaupun

penggunaannya sangat intensive, tetapi

kenyataannya sangat

jarang

perangkat lunak

pengembang yang menyediakan fungsi

standar untuk pengaksesan keypad tersebut (sejauh pengetahuan penulis). Walaupun nampaknya sepele, tetapi fungsi pengaksesan keypad ini justru menjadi faktor kunci kenyamanan pengguna sistem embedded yang kita rancang. Fungsi pengaksesan keypad disusun oleh penulis dengan bahasa C

(compiler: CodeVisionAVR) untuk

microcontroller AVR. Layout dan

interkoneksi serta kode fungsi dapat di lihat di gambar 2.21 berikut ini.

Gambar 2.23. Contoh layout keypad 4x4 dan interkoneksi pada microcontroller

PENGUJIAN SISTEM

Hasil percobaan dan linerisasi

sensor setelah melalui fungsi ini, dengan

pemrograman :

unsigned char read_adc(unsigned

char adc_input)

{

ADMUX=adc_input|ADC_VRE

F_TYPE;

6

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCH;

}

Range

(cm)

Analog Voltage

(Volt)

4

3

6

2

8

1,62

10

1,22

12

1

16

0.8

18

0.67

20

0.62

22

0,6

24

0,47

26

0.45

28

0,43

30

0.42

Hasil pengujian

Pengujian keseluruhan sistem

dilakukan dengan melakukan pengamatan terhadap putaran ke dua motor searah jarum jam dan sebaliknya, dan mengamati naik turunnya roda bebas yang berfungsi sebagai inputan fuzzy dan di baca oleh sensor jarak infrared GP2D120 berjalan dengan mulus selama ±12 jam.

a. LCD dapat menampilkan menu dan

menampilkan halaman.

b. Keypad dapat memilih menu sebagai inputan halaman pada mode manual.

c. Sensor photodiode berjalan sesuai konsep binary, dan dapat membaca tiap - tiap halaman walaupun terkadang motor DC melebihi dari tanda halaman dikarenakan torsi motor dc yang kecil.

No image

d. Sensor infrared GP2D120 dapat membaca jarak dengan jarak 4cm sampai 30 cm .

Range

(cm)

Analog Voltage

(Volt)

4

3

6

2

8

1,62

10

1,22

12

1

16

0.8

18

0.67

20

0.62

22

0,6

24

0,47

26

0.45

28

0,43

30

0.42

e. Motor driver dapat memberikan output

PWM ke motor DC dengan inputan dari sensor infrared GP2D120 sebagai logika pengontrolan fuzzy nya.

Sensor

GP2D120

( x )

Nilai

PWM

Pengukuran

Vkeluaran

(Volt)

39

200

8,9

40

187,5

8,6

41

175

8

42

162,5

7,7

43

150

7,2

44

137,5

6,8

45

125

5,9

46

112,5

4,8

47

100

4,1

48

87,93

3,8

49

75,69

3,5

50

63,54

2.9

51

51,38

2

52

39,23

1,8

53

27

1,7

54

15

1,5

f. Beberapa error pada mekanik dikarenakan torsi motor dc yang kecil.

7

KESIMPULAN & SARAN

Kesimpulan

Setelah melakukan penelitian ini, penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil pengujian sensor photodiode yang memiliki sensitifity tidak stabil dan di dapat berikan rangakaian komparator sebagai pembanding agar memiliki sensitifity yang akurat.

2. Hasil pengujian LCD, kebanyakan LCD pada umumnya tetapi LCD ini hanya memiliki 2 baris saja, dan cukup untuk menampilkan menu yang terbatas.

3. Keypad dengan inputan yang sederhana cukup untuk memberikan user interface yang baik.

4. Motor DC yang di gunakan cukup untuk memberikan putaran yang searah dan sebaliknya tetapi kurangnya torsi yang menyebabkan pemberentian motor di saat pelepasan power, tidak berhenti scara spontan.

Saran

Sebagai pengembangan dari

penelitian yang telah dilakukan, penulis memberikan saran sebagai berikut:

1. Menggunakan motor yang torsinya lebih besar untuk mengantisipasi lost nya putaran motor pada saat pelepasan power.

2. Untuk memberikan putaran yang halus pada roda bebas, diperlukan bearing.

DAFTAR PUSTAKA

Datasheet ATmega8535, diakses 14 Juni 2010. URL :

www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf. Datasheet GP2D120, diakses 15 Juni 2011 URL :

(Sumber :

http://www.elektro-unila.s5.com/the_vision/sensor.htm )

Datasheet EMS_1A_DHBridge, diakses 16 Juni 2010.

URL : (Sumber:http://www.innovativeelectronics.com/innovati ve_electronics/download_ files/manual/EMS_1A_DHBridge.pdf ) Datasheet Keypad 4x4 : (Sumber : http://iwan.blog.undip.ac.id/files/2009/06/keypad.pdf )

Andrianto, Heri, 2008. ”Pemprograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16

Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR)”. Informatika. Bandung.

Atmel, 2002, Datasheet: 8-bit AVR® Microcontroller ATmega8535, Atmel

Corporation, San Jose.

Bejo, A., 2008, C&AVR, Graha Ilmu, Yogyakarta. Budiharto, Widodo. 2004. Interfacing Komputer dan

Mikrokontroler. Jakarta :

Elex Media Komputindo

Dennis Roody, J. Coolen. 1986. Komunikasi

Elektronika, J.1. Jakarta : Erlangga.

Sri Kusumadewi, Hari Purnomo, 2010. Aplikasi Logika Fuzzy, edisi 2

Yogyakarta, Graha Ilmu. GP2D120, diakses 15 Juni 2011

URL : (http://www.elektro

unila.s5.com/the_vision/sensor.htm )

Wardana, L., 2007, Mikrokontroler AVR Seri

ATMega8535, Andi Publisher, Yogyakarta.