3 c1 b100-b600_ferry rafi robbani_projek mandiri

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B100: “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic
Levitation”
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen B100 – 00
Nomor Revisi 00
Nama File 3C1_B100_Ferry Rafi Robbani.docx
Tanggal Penerbitan 6 Oktober 2019
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 4
Data Pengusul
Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D-IV Teknik
Elektronika
Ferry Rafi Robbani 171354011
Tanggal 06 - 10 - 2019 Tanda Tangan
Lembaga Politeknik Negeri Bandung
Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id

DAFTAR ISI
1. Pengantar.........................................................................................................................3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen ..........................................................................................3
1.2 Tujuan Penulisan.....................................................................................................3
2. Proposal Pengembangan................................................................................................3
2.1 Pendahuluan ............................................................................................................3
2.2 Desain .......................................................................................................................3
2.2.1 Latar Belakang................................................................................................3
2.2.2 Konsep Alat .....................................................................................................4
3. Penutup............................................................................................................................3

1. Pengantar
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisikan proposal pengembangan proyek mandiri sistem kendali. Proyek mandiri
ini ditujukan sebagai tugas mata kuliah Sistem Kendali Digital Program Studi D4 Teknik Elektronika
Politeknik Negeri Bandung. Dokumen ini menjelaskan tentang konsep dan desain alat serta upaya
pengembangan perangkat yang direncanakan akan digunakan.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dari dokumen ini yaitu :
1. Sebagai bahan pembelajaran langsung Sistem Kendali PID yang diaplikasikan pada sebuah alat.
2. Sebagai miniature pengendalian posisi dengan metode magnetic levitation.
2. Proposal Pengembangan
2.1. Pendahuluan
Magnetic levitation adalah merupakan sebuah proses untuk melayangkan ebnda dengan
memanfaatkan medan magnet. Dalam hal ini kita dapat menolak gaya gravitasi dengan cara
memanfaatkan medan magnet baik itu gaya tarikan maupun tolakan magnet. Salah satu pemanfaatan
dari levitasi magnet ini adalah untuk mengatur posisi dari sebuah benda tanpa menyentuh permukaan
tanah. Konsep dari levitasi magnet yaitu dengan mengatur gaya tarikan dan tlakan dari magnet sehingga
benda yang diatur dapat melayang diposisi yang diinginkan dengan syarat terdapat magnet pada benda
yang akan diatur. Alat ini memanfaatkan hal tersebut dengan menggunakan magnet dan Arduino Uno
sebagai pengatur medan magnet. Kemudian dengan adanya sensor hall effect sebagai feedback sehingga
posisi dari benda dapat diatur.
2.2. Desain Kendali Posisi dengan Menggunakan Magnetic Levitation
2.2.1.Latar Belakang
Seiring berkembangnya zaman, banyak inovasi dibuat untuk membuat kehidupan menajdi
lebih mudah. Dengan diawalinya transportasi hingga dunia telekomunikasi yang sangat pesat.
Levitasi magnet merupakan sebuah proses untuk melayangkan sebuah benda dengan
memanfaatkan medan magnet untuk melawan gaya gravitasi.
Dengan memanfaatkan hal tersebut banyak hal yang dapat menjadi aplikasi dari levitasi
magnet itu sendiri. Salah satunya adalah pengaturan posisi. Dengan levitasi magnet, kita dapat
mengatur posisi sebuah benda dibidang 3 dimensi tanpa menggunakan alat bantu lain selain
medan magnet. Hal ini tentu sangat menguntungkan karena dapat mengurangi gaya gesek
permukaan benda sehingga dapat mempermudah pengaturan posisi.

Berdasarkan uraian diatas, penulis membuat alat yaitu Sistem Kendali PID yang diberi judul
“Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic Levitation”. Alat tersebut terangkai dari beberapa
komponen elektronika, sensor, driver, dan sebuah kontroller yang digabungkan dan dilengkapi
dengan Sistem Kendali PID.
2.2.2.Konsep Alat
Alat yang dibuat menggunakan sensor efek hall sebagai feedback yang akan diproses oleh
kontroler. Sensor akan membaca medan magnet yang terdapat pada benda yang kemudian akan
diproses oleh kontroler. Dalam prosesnya, feedback yang terbaca oleh sensor akan dibandingkan
dengan set point kemudian selisih dari hasil pembacaan sensor dan set point akan diproses oleh
mikrokontroler yang sudah diprogram dengan kendali PID. Hasil pengolahan dari mikrokontroler
berupa output pwm yang nantinya akan diperkuat oleh driver dengan aktuatornya berupa coil.
Coil akan menhasilkan medan magnet untuk mengatur posisi benda agar sesuai dengan set point.
3. Penutup
Demikian dokumen B100 ini dibuat dengan harapan dapat memberikan gambaran singkat tentang proyek
mandiri sistem kendali digital yang akan dibuat nanti. Untuk kedepannya dokumen ini dapat dijadikan sebagai
acuan untuk pengembangan alat ataupun penelitian.

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Dokumen B200 : “Kendali posisi dengan menggunakan
Magnetic Levitation”
Jenis Dokumen B-200
Nomor Dokumen B-200-00
Nomor Revisi 00
Tanggal Penerbitan 3 November 2019
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Elektronika
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Daftar Isi
1.1 Pengantar ............................................................................................................................
1.2 Funtional Requirement Spesification .................................................................................
2.1 Pendahuluan .......................................................................................................................
2.1.1 Gambaran Umum ................................................................................................
2.1.2 Tujuan ..................................................................................................................
2.1.3 Ruang Lingkup ....................................................................................................
2.2 Deskripsi Sistem .................................................................................................................
2.3 Elemen yang Dibutuhkan....................................................................................................
Overall Spesification ................................................................................................................
3.1 Pendahuluan .......................................................................................................................
3.2 Deskripsi Alat .....................................................................................................................
3.3 Deskripsi Perangkat Keras .................................................................................................
3.4 Deskripsi Perangkat Lunak .................................................................................................

1.1 Pengantar
Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi sistem plant
yang akan di buat termaksud sistem dalam mengembangkan alat yang di
buat dengan judul “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic
Levitation” dengan mekanisme dan cara kerja alat.
1.2 Funtion Requitment Spesification
 Untuk memahami materi kuliah sistem kendali digital dengan
metode PID
 Untuk mengatur ketinggian benda pada sistem kendali posisi
dengan menggunakan sensor effect hall.
2.1 Pendahuluan
2.1.1 Gambaran umum
Dokumen ini berisi proposal pengembangan sistem kendali
digital.Pembuatan alatini berdasarkan konsep, desain dankontrol posisi
dengan menggunakan medan magnet.
Berdasarkan perancangan, perencanaan dan pengoprasian ,
diharapkan prototipe kendali posisi menggunakan medan magnet
dengan PID bekerja sesuai dengan harapan .hal ini mengindikasikan
bahwa sistem plant yang di buat dapat di implementasikan ke bentuk
sebenarnya.
2.1.2 Tujuan
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah:

 Mrancang dan merealisasikan sistem plant dengan kendali PID
 Menguji dan mengevaluasi sistem
 Sistem ini nantinya diharapkan dapat membantu banyak orang
terutama di bidang yang yang terkait dengan pengaturan posisi
dengan menggunakan medan magnet
2.1.3 Ruang Lingkup
 Teknis
o Alat yang dibuat adalah mengendalikan posisi benda
yang memiliki magnet dengan mengatur medan magnet
pada coil.
o Gangguan pada sistm dilakukan secara manual dan diubah
setpointnya
 Konten
o Memahami prinsip kerja PID control pada suatu embedded
system
2.2 Diskripsi Sistem
Karakter dari sistem ini adalah :
 Mengatur posisi dari set point yang diberikan
 Sensor effect hall digunakan sebagai umpan balik
 Arduino sebagai kontroler pada sistem
2.3 Elemen yang Dibutuhkan
 Dalam hal ini elemen yang paling dibutuhkan adalah pembacaan
sensor sebagai umpan balik agar mendapatkan respon yang baik
2. Overall Spesification
2.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi keseluruhan
dari prototipe kontrol intensitas cahaya dan komponen – komponen
penyusunnya. Hal-hal yang akan dijelaskan antara lain :
 Deskripsi sitem : menjelaskan cara kerja dari sistem
 Deskripsi perangkat keras : menjelaskan perangkat keras yang di
gunakan
 Deskripsi perangkat lunak : menjelaskan perangkat lunak yang akan
digunakan
2.2 Deskripsi Alat
Alat ini merupakan suatu sistem pengendali posisi dengan
cara kerja mengatur medan magnet pada coil yang nantinyaakan
mengatur posisi megnet yang terdapat pada benda. Medan magnet
dikontrol dengan menggunakan arduino dengan bantuan driver
MOSFET atau L293 dengan mengatur arus yang mengalir pada coil.
2.3 Deskripsi perangkat keras
 Arduino
 Sensor effect hall
 Coil
 MOSFET atau L293
2.4 Deskripsi perangkat lunak
Deskripsi perangkat lunak pada alat yang dibuat meliputi
tahapan-tahapan tertentu diantaranya:
 Menentukan bahasa pemrograman yang digunakan
 Menentukan softwere penunjang bahasa pemrograman yang digunakan
 Menentukan softwere penunjang
 Membuat dan menguju program yang telah dibuat
 Menguji program pada alat yang sudah di buat

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos
1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Dokumen B300: “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic
Levitation”
Jenis Dokumen B-300
Nomor Dokumen B-300-00
Nomor Revisi 00
Tanggal Penerbitan 10 November 2019
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 5

Data Pengusul
Elektronika
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.......................................................................................................................... 2
1. Pengantar.......................................................................................................................... 3
1.1. Ringkasan Isi Dokumen............................................................................................ 3
1.2. Tujuan Penulisan....................................................................................................... 3
2. Proposal Pengembangan .................................................................................................. 3
2.1. Pendahuluan.............................................................................................................. 3
3. Realisasi Perancangan...................................................................................................... 3
3.1. Pengetesan Komponen dan Driver............................ ............................ .................. 3
4. Referensi........................................................................................................................... 7
5. Penutup ............................................................................................................................ 7

1
1. Pengantar
Dokumen B300 yang dibuat berisi tentang pengujian komponen dari alat yang akan
dibuat dengan judul “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic Levitation” .
Dokumen B300 ini berisi proses dan implementasi dalam pengembangan alat secara detail
yang berjudul “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic Levitation” .Secara garis
besar isi dokumen ini menjelaskan bagian elektronik yaitu perangkat elektronik yang
digunakan pada sistem ini dan juga program yang digunakan.
Dokumen Tujuan penulisan Dokumen B300 ini secara umum adalah melanjutkan proses
perancangan dan realisasi dari “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic
Levitation” .sehingga proyek ini dapat terealisasikan.
2. Proposal Pengembangan
2.1. Pendahuluan
Proposal pengembangan proyek mandiri sistem kendali digital yang dibuat ini berisi
tentang perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak dari alat
yang akan dibuat sebagai landasan atau acuan dalam mengembangkan proyek mandiri
sistem kendali digital ini menjadi terealisasikan setiap tahapanya menjadi lebih mudah.

2
Dengan hal itu dokumen ini dapat menjadi panduan dalam pengerjaan proyek agar
tetap sesuai dengan jadwal dan tujuan yang telah dibuat sejak awal.
3. Realisasi Perancangan
Bagian realisasi perancangan ini menjelaskan mengenai sejauh mana pengerjaan proyek
yang telah dikerjakan. Realisasi perancangan ini terdiri dari realisasi perancangan
elektronik.
3.1 Realisasi Aspek Elektronik
Realisasi perancangan elektronik ini menjelaskan mengenai komponen-komponen
ang dipilih serta menguji coba untuk mendapatkan data dari alat yang dibuat. etode
pengujian yang digunakan dengan mengukur setiap blok pada sistem elektronik.
1) Catu Daya
Tegangan Input DC = 12 VDC
Tegangan output DC = 5 VDC
2) Sensor Efek Hall
Pengujian Sensor dengan cara memasangkan PIN Outputs sensor dengan A0
didapatkan plotter sebagai berikut :

3
Besarnya plotter 19,15 cm
Besarnya Periode noise 0,14 cm
Dengan waktu yang diperlukan adalah 5,8 detik
Didapatkan frekuensi filter sebesar : 0.13
Respon sensor setelah difilter :
Coding :

5
3) Driver MOSFET IRL540
Pengujian Driver MOSFET IRL540 dilakukan dengan cara memasukan
Program dibawah ini:

6
Driver dinyatakan baik apabila ketika diberikan rangkaian dengan led sebagai
beban, maka led dapat menyala seperti yang diinginkan. Nyala dari led pun
dapat diatur oleh driver dengan potensiometer sebagai setpoint
4. Referensi
[1] S. Feriyonika, PID Digital-Stand Alone Controller, Bandung : Politeknik Negeri
Bandung.
5. Penutupan
Demikian dokumen B300 ini dibuat untuk dapat dijadikan sebagai acuan untuk
pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.

7
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022)
2013889 Homepage :www.polban.ac.id Email : polban@polban.ac.id
Lembar Sampul Dokumen B400
Judul Dokumen
Dokumen B400: “Kendali posisi dengan menggunakan
Jenis Dokumen B400
Nomor Revisi 00
Tanggal Penerbitan 17 Januari 2020
Unit Penerbit
Jumlah Halaman

8
Data Pengusul
Elektronika
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

9
PENGANTAR
Dokumen B400 ini berisi mengenai proses penggabungan mekanik alat, yang
meliputi perakitan dan pembuatan “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic
Levitation”, serta detail wiring sistem elektronik.
Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk melanjutkan proyek Sistem Kendali
Digital yang berjudul “Kendali posisi dengan menggunakan Magnetic Levitation” dalam hal
perakitan mekanik dan wiring sistem elektronik dalam hal pengembangan dari konsep dan
ide pada dokumen sebelumnya.
Adapun tujuan khusus dari pembuatan dokumen ini adalah:
1. Sebagai bahan referensi dan acuan dalam pengembangan alat lebih lanjut dengan topik
yang serupa.
2. Mempermudah dalam pembuatan dan pengembangan alat selanjutnya.
3. Sebagai tolak ukur selesainya perakitan mekanik dan wiring sistem elektronik.
4. Sebagai bagian dari dokumentasi tahapan dalam pengembangan sebuah proyek.

10
PROPOSAL PENGEMBANGAN
3.1. Pendahuluan
Proposal pengembangan proyek mandiri sistem kendali digital yang dibuat ini
berisi tentang perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak dari
alat yang akan dibuat sebagai landasan atau acuan dalam mengembangkan proyek
mandiri sistem kendali digital ini menjadi terealisasikan setiap tahapanya menjadi lebih
mudah. Dengan hal itu dokumen ini dapat menjadi panduan dalam pengerjaan proyek
agar tetap sesuai dengan jadwal dan tujuan yang telah dibuat sejak awal.
3.2. Perakitan Mekanik
Perakitan mekanik ini menggunakan bahan PLA (Polylactic Acid) dengan
menggunakan 3d printer, berikut gambar mekanik yang sudah dibuat.
Gambar 3.1 Tampak Depan

11
3.3. Wiring Sistem Elektronik
Rangkaian elektronik dari alat ini berisi wiring untuk mengatur kekuatan medan magnet
pada coil, dapat ditunjukan dengan gambar berikut.
Gambar 3.2 Skematik Magnetic Levitation

12
KESIMPULAN
Demikian dokumen B400 mengenai perancangan mekanik dan rangkaian elektronika.
Dokumen selanjutnya akan membahas mengenai desain kendali menggunakan Ziegler Nichols
1.

13
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B-500
Nomor Dokumen B-500 – 00
Nomor Revisi 00
Unit Penerbit
Jumlah Halaman

14
Data Pengusul
Elektronika
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

15
I PENGANTAR
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul “Kendali posisi dengan
menggunakan Magnetic Levitation”. Pada dokumen ini akan dijelaskan proses desain
kendali dari sistem dengan menggunakan Ziegler Nichols tipe 1.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk mendokumentasikan proses desain kendali
untuk mendapatkan nilai parameter kendali sebagai acuan untuk tunning kendali.

16
II DESAIN KENDALI
2.1 Metode Ziegler Nichols
Terdapat dua cara untuk mendesain sistem kendali dari suatu plant atau alat. Pertama
adalah dengan menggunakan metode ZN-1 dan metode ZN-2 . Pada desain kendali dari alat
ini menggunakan metode ZN-1. Dan step-step menggunakan ZN-1 sebagai berikut :
1. Plant di susun open loop, plant hanya diberikan input kemudian lihat respon dari
sistem terhadap input.
2. Menentukan parameter T & L berdasarkan gambar respon yang didapat.
Gambar 5.1 Proses Desain Dari Respon yang Sudah Didapat
3. Kemudian setelah didapatkan nilai L dan T, hitung nilai Kp, Ti, dan Td sesuai dengan
tabel dibawah.
Tipe Kontroler Kp Ti Td
P 𝑇/𝐿 ∞ 0
PI 0.9 𝑇/𝐿 𝐿/0.3 0
PID 1.2 T/L 2L 0.5L
2.2 Proses Desain
Dalam proses desain kendali PID dengan metoda ziegler nichols 1 sistem dibuat open
loop dan lihat respon dari sistem.

17
Gambar 5.2 Hasil Respon sistem
Setelah respon didapatkan kemudian tentukan parameter T dan L berdasarkan respon yang
didapatkan.
Gambar 5.3 Hasil Desain

18
Dari gambar tersebut didapat 3 titik yaitu titik A (8,78 cm), B (9,17 cm), dan C (9,58
cm). kemudian ukur panjang dari grafik dan gunakan stopwatch untuk mengukur besaran
waktu. Didapatkan panjang grafik sebesar 16, 42 cm dan waktu yang ditempuh selama 9,42
detik. Setelah itu hitung T dan L.
T = (9,17 – 8,78)/16,42*9,42 = 0,25
L = (9,58 – 9,17)/16,42*9,42 = 0,22
Setelah Mendapatkan persamaan parameter T dan L, hitung untuk mendapatkan parameter
Kp, Ti, dan Td.
T L
PARAMETER
Kp Ti Td Ki Kd
0.25 0.22 1,36 0,44 0,11 3,09 0,1496
2.3 Hasil Desain
Hasil parameter dari proses desain akan digunakan untuk mendapatkan respon hasil
desain dengan menggunakan Metode PID, hasilnya seperti gambar di bawah ini.
Gambar 5.4 Hasil Desain dari Metode PID parameter ZN1

19
Dari hasil gambar di atas dapat dilihat bahwa hasil desain masih belum mencapai hasil
yang di inginkan. Respon dari magnet pun masih belum stabil, dan berosilasi, masih harus di
tunning kendali sampai menemukan hasil respon yang baik.

20
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B600
Nomor Revisi 00
Unit Penerbit
Jumlah Halaman

21
Data Pengusul
Elektronika
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

22
1. PENGANTAR
1.1Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul “Kendali posisi dengan
menggunakan Magnetic Levitation”. Pada dokumen ini akan dijelaskan tunning hingga
mendapatkan respon yang stabil dan diberi gangguan untuk menguji keandalan sistem.
1.2Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan dan
realisasi dari perencanaan sistem secara teknis dari Kendali posisi dengan menggunakan
Magnetic Levitation yang akan dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan
implementasi hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep
dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terealisasikan.
1.3 Lingkup Pengujian
Lingkup pengujian ini secara garis besar yaitu melihat respon yang sebelumnya telah
didesain menggunakan Metode Ziegler Nichols tipe 1 dan memperbaiki respon dengan
menggunakan metode PID dengan cara mengubah nilai masing-masing parameternya serta
menguji respon dengan memberikan gangguan.
2. HASIL PENGUJIAN

23
Hasil pengujian ini menggunakan Arduino UNO yang terhubung secara serial dengan
Laptop, lalu hasil respon yang di dapat ditampilkan diplotter Arduino IDE.
2.1 Tunning
a. Respon awal
Berikut adalah respon awal yang di dapat saat tunning PID pertama didapatkan :
Kp = 1,36
Ti = 44
Td = 0,11
Hasil dari respon magnet belum dapat mengambang dan masih belum stabil terlihat
dari respon sistem yang menjauhi set point.
b. Hasil Tunning 2
Dengan setpoint = 350. Berikut adalah hasil dari tunning dengan menggunkan
parameter sebagai berikut :
Kp = 2,36
Ti = 440
Td = 11

24
Hasil respon yang didapat sudah sesuai dengan yang diinginkan, namun respon
masih memiliki osilasi yang cukup besar yang nantinya akan membuat sistem
menjadi tidak stabil.
c. Hasil Tunning 3
Berikut hasil tuning dengan nilai set point yang sama namun dengan mengubah
parameter yang sebelumnya.
Kp = 2,36
Ti = 940
Td = 14

25
Hasilnya osilasi respon menjadi lebih kecil dari yang sebelumnya.

26
3. PENUTUP
Demikian dokumen B600 ini dibuat, dokumen ini merupakan dokumen terakhir dari
dokumentasi proyek mandiri dan dokumen ini diharapkan menjadi salah satu referensi
pembuatan serta perancangan sistem kendali posisi dengan metoda Ziegler Nichols 1.

3 c1 b100-b600_ferry rafi robbani_projek mandiri

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 3 c1 b100-b600_ferry rafi robbani_projek mandiri

Similar to 3 c1 b100-b600_ferry rafi robbani_projek mandiri (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

3 c1 b100-b600_ferry rafi robbani_projek mandiri