istem pengendalian level Direct Synthesis Tuning PID adalah metode yang didasarkan atas penyusunan suatu formula pembangkit untuk respon sistem, lalu menemukan sebuah parameter kontroller yang kemudian diberikan ke respon sistem tersebut. Rancang bangun ini terdiri dari hardware dan software, proses dimulai dengan pengukuran dari potensiometer model pelampung sebagai sensor level tangki untuk harga proses variabel. Hasil pengukuran oleh potensiometer mendapatkan harga tegangan dalam output range 0.1-4.9 volt. Tegangan tersebut digunakan sebagai input pengkondisian sinyal untuk mengkondisikan sifat besaran listrik dengan menggunakan rangkaian pengubah tegangan ke tegangan (V/V signal conditioning). Output V/V signal conditioning berupa tegangan yang telah dikondisikan menjadi 0-5 volt. Pengolahan akuisisi data dapat dikondisikan oleh signal conditioning menggunakan ADC, selanjutnya keluaran (output) dari ADC dapat dimasukkan kedalam multiplekser untuk disalurkan melalui port LPT1 dan diolah dalam PC.
Berikut ini adalah gambar diagram blok dari pengendalian level .
Gambar 3.1 Skema variabel proses pengendalian level
3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan untuk hardware ini dimulai dari control valve, perancangan suplai daya, perancangan sensor level, sistem akuisisi data, pengkondisi sinyal (signal conditioning), dan Multiplekser. Berikut gambar rancang bangun pengendali level.
Gambar 3.2 Rancang Bangun direct Synthesis Tuning PID
3.2.1 Perancangan sensor level
Pada tugas akhir ini menggunakan potensio yang dihubungkan dengan pelampung sebagai sensor level. Sensor ini akan mengalami perubahan hambatan jika terjadi perubahan level, sehingga dapat merubah tegangan input.
Pengambaran dari sensor level tersebut adalah sebagai berikut :
3.2.2 Control valve
Control valve terdiri dari dua bagian dasar yaitu Aktuator dan katup. Aktuator merupakan bagian yang menggerakkan valve buka atau tutup, sedangkan katup adalah bagian komponen mekanis yang menentukan laju aliran air. Dalam rancang bangun pengendalian level ini aktuator adalah sistem ulir penggerak katup (motor) dengan ukuran 12 volt arus 0.5 Ampere, sedangkan katup adalah katup kran dengan ukuran ½ dim (inch).
Gambar 3.5 Rancang Bangun Control Valve
3.2.3 Perancangan suplai daya
Suplai daya adalah sumber tenaga yang dibutuhkan suatu rangkaian elektronik untuk bekerja. Besar suplai daya ini tergantung oleh spesifikasi dari alat masing-masing. Pada plant pengendalian ini suplai daya yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian ADC, driver, dan V/V.
Rangkaian ADC, driver, dan V/V membutuhkan suplai daya masing-masing sebesar +5, -5, +15, dan –15. Rangkaian dibawah ini adalah rangkaian suplai daya yang dapat menyediakan keperluan dari rangkaian diatas, masukan rangkaian ini adalah tegangan 220 volt dan menggunakan transistor 7806, 7915, dan 7815. Rangkaian ini menghasilkan keluaran +5 V, -5 V, +15 V, dan –15 V.
Gambar 3.6 Gambar rangkaian suplai daya
3.2.4 Akuisisi data
Pengubah analog menjadi digital atau sering disebut ADC (Analog to Digital Converter) adalah alat yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi digital. Prinsip kerjanya adalah jika masukan mulai konversi dari unit kendali diberi logika 0, maka register SAR (Succesive Aproximation Register) akan mereset sehingga keluaran Vout unit DAC menjadi 0. Proses konversi diawali dengan pengesetan bit paling berarti (MSB) register SAR oleh unit kendali. Selanjutnya data digital dalam register SAR dikonversikan ke analog oleh unit pembanding. Bila Vout>Vin, maka unit pembanding akan mengirim sinyal negatif ke unit kendali. Dengan sinyal negatif ini, unit kendali akan mereset bit paling berarti (MSB) register SAR. Sebaliknya bila Voutin, unit pembanding akan mengirim sinyal positif ke unit kendali. Dengan sinyal positif ini, unit kendali akan tetap mengeset bit paling berarti (MSB). Pada pulsa clock berikutnya unit kendali akan mengeset bit yang lebih rendah yaitu bit ke 7 register SAR. Kemudian data dikonversikan oleh unit DAC, dan hasil konversi Vout dibandingkan dengan sinyal masukan Vin. Sinyal hasil perbandingan akan menentukan unit kendali untuk mengeset atau mereset register SAR. Demikian seterusnya proses ini berlangsung sampai nilai Vin sama dengan Vout.
Apabila konversi telah selesai, unit kendali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Tetapi penurunan sinyal ini akan mengisikan data digital yang ekuivalen dengan nilai Vin kedalam register penahan
Dalam perancangan tugas akhir ini dibutuhkan akuisisi data berupa pengkonversi ADC (Analog to Digital), agar sinyal sensor dapat dibaca oleh komputer.
Pengubah analog ke digital atau ADC (Analog to Digital Converter) adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog ke digital. Perancangan alat tugas akhir ini memakai ADC 0804. ADC tipe ini memakai metode pendekatan berturut-turut (Succesive Aproximation) untuk mengkonversi masukan analog (0-5.02 volt DC) menjadi data digital 8-bit. Pada gambar (3.7) dapat dilihat hubungan pin-pin IC ADC 0804. Pada ADC 0804 ini memiliki input VCC sebesar 5 volt DC, resolusi 8-bit dan total error ± 1/4 LSB, ±1/2 LSB, dan ± 1 LSB.
Gambar 3.7 Rangkaian ADC 0804
Pada rangkaian ini ADC diset dalam mode free-running, artinya dalm pengoperasiannya tidak diperlukan sinyal kontrol seperti star converting (SC) dan end of converting (EOC). Hal ini disebabkan kaki Vref dibiarkan terbuka sehingga nilai Vref sama dengan tegangan sumber yaitu 5.02 volt maka perubahan sebesar ½8 x 5.02 volt = 19.53125 mV menyebabkan perubahan 1 bit pada keluaran ADC. Dikarenakan keluaran dari ADC adalah 8-bit dengan desimal 0-255, maka konversi dari keluaran ADC ke tegangan adalah:
3.2.5 Pengkondisi sinyal (Signal Conditioning)
Pada perancangan tugas akhir ini tegangan keluaran dari elemen sensor kecil (0-2.5 volt), sedangkan ADC membutuhkan tegangan masukan 0-5 volt. Maka dari itu dibutuhkan pengkondisi sinyal V/V agar terjadi penguatan tegangan.
Tegangan keluaran (Vout) dari elemen sensor berkisar antara 0–2.5 volt DC. Sesuai dengan spesifikasinya, ADC 0804 membutuhkan tegangan input sebesar 0–5 volt, sehingga Vout dari elemen sensor harus dikuatkan terlebih dahulu agar mencapai range 0-5 volt. Pada rangkaian V/V ini terjadi penguatan tegangan agar sinyal keluaran dari transmitter dapat dibaca oleh ADC 0804. Rangkaian V/V converter ini ditunjukan pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 Rangkaian V/V Converter
Pada dasarnya rangkaian V/V Signal Conditioning ini menggunakan prinsip kerja dari Op-Amp (Operational Amplifier). Zero disini berfungsi untuk mencari batas bawah dari range yang diinginkan, sedangkan span berfungsi untuk mencari batas atas dari range yang diinginkan, sehingga dengan adanya rangkaian ini maka besarnya tegangan yang masuk ke rangkaian ADC dapat diatur sesuai dengan kebutuhan, yaitu 0–5 volt
LAMPIRAN
Keterangan Gambar :
1 = Tangki yang dikendalikan
2 = Tangki keluaran air
3 = Tangki penampungan
4 = Control Valve
.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar