kontrol servoposisi

download kontrol servoposisi

of 32

  • date post

    02-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    101
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of kontrol servoposisi

BAB V PERCOBAAN IV KONTROL SERVOPOSISI5.1 TUJUAN 1.Mempelajari karakteristik plant servo posisi 2.Mengetahui prinsip kerja plant servo posisi 5.2 DASAR TEORI Servoposisi adalah salah satu bagian dari suatu sistem yang disebut dengan servomekanisme, dimana pengertian dari servomekanisme sendiri adalah suatu sistem kontrol berumpan balik dengan keluaran berupa posisi, kecepatan atau percepatan mekanik. Sedangkan istilah servomekanisme dan sistem pengontrolan posisi (atau kecepatan atau percepatan) adalah sinonim.

masukan + -

Proses

Actuator

keluaran

Umpan balik

TranducerGambar 5.1 Servoposisi

Servomekanisme pada umumnya disingkat servo saja, adalah suatu alat yang digunakan untuk menyediakan kontrol mekanis jarak jauh. Sebagai contoh, suatu servo dapat digunakan pada suatu remote menurut perbandingan posisi yang bersudut suatu tombol-atur yang koneksinya tidaklah mekanik tetapi tanpa kawat atau elektrik. Jenis yang paling umum servo adalah servo yang memberi kontrol tergantung posisi. Servo biasanya secara parsial elektronik atau elektrik secara alami, dengan menggunakan suatu motor elektrik yang menciptakan kekuatan mekanis,. Pada umumnya, servo beroperasi pada prinsip umpan balik negatif, di

mana kontrol masukan dibandingkan dengan posisi sistem mekanik yang terukur oleh beberapa macam transducer pada keluaran. Suatu ilmu pengetahuan sistem jenis ini telah dikembangkan, dan dikenal sebagai teori kontrol. Servo ditemukan banyak aplikasi (servo mengoperasikan motor yang menggunakan suatu kontrol penjelajah) contohnya CNC menggunakan servo untuk membuat gerakan mesin mengikuti alur alat yang diinginkan, Sistem Fly-By-Wire dalam pesawat terbang menggunakan servo untuk menggerakkan kontrol permukaan/surface control yang berfungsi mengendalikan pesawat terbang. Radio-controlled pada pesawat terbang menggunakan servo untuk tujuan yang sama. Prinsip kerja dari sistem servomotor dapat dijelaskan sebagai berikut: suatu komparator membandingkan tegangan masukan dengan tegangan umpan balik, selisih tegangan ini yang sebanding dengan kesalahan posisi keluaran digunakan oleh unit pemroses untuk menggerakkan actuator sedemikian sehingga selisih tegangan ini semakin mengecil. Bila dilihat dari sisi keluaran, mekanisme berkurangnya tegangan selisih sama halnya dengan mendekatnya posisi keluaran terhadap posisi yang dikehendaki. Secara grafik mekanisme ini dapat digambarkan:

posisi akhir

Masukan

posisi awal

Keluaran Waktu

Gambar 5.2 Kurva Tanggapan Plant Servomotor

.

Gambar 5.3 Modul B3510-J

Feedback (TP1) Reference (TP2) Summing Amplifier (TP3) Loop Amplifier (TP4) Switch Fixed Variable Gain Referensi Slider

: Tegangan umpan balik sebagai tegangan masukan : Tegangan keluaran : Tegangan masukan yang digunakan untuk mengetahui besarnya gain : Tegangan keluaran yang digunakan untuk mengetahui besarnya gain : Untuk merubah mode fixed atau mode variable : Untuk menunjukkan titik tengah lintasan dari modul : Mode yang mengikuti referensi pada modul. : Penguatan yang diperoleh dari perbandingan Vout dengan Vin : Peralatan yang terdiri dari 2 bagian yaitu post tranduser (P1) sebagai posisi keluran dan referensi (P2) sebagai posisi masukan

Gambar 5.4 Rangkaian Detail

A. Power Supply Conditioning Power supply ini terdiri dari beberapa dioda dan relay yang digunakan untuk memproteksi daya seperti yang ada dalam dunia industri. Apabila 2 sumber tegangan lepas atau tertukar dengan ground maka relay (K2) akan memutuskan dan menghentikan daya ke modul. B. Feference dan Feedback Generator Reference dan Feedback Generator terdiri dari R3 ( resistor ) dan D5 (dioda) untuk menghasilkan level tegangan 10v untuk menggunakan feedback potentiometer P1 ( digunakan untuk motor ) dan untuk refernce potentiometer P2. C. Summing Node Summing node merupakan suatu unit penguat penjumlah. Keleuaran dari referensi dikurangi dengan keluaran dari feedback sinyal yang kemudian dikuatkan. D. Loop Amp. Penguat sinyal kesalahan dan digunakan untuk mengontrol daya driver motor. Pada loop amp memiliki tombol yang dapat digunakan untuk menentukan nilai gain yang berbeda. E. Power Amplifier. Terdiri dari satu op amp yang digunakan untuk menguatkan daya dimana keluarannya di buffer oleh transistordarlington. Berdasarkan cara kerjanya, servoposisi memiliki beberapa macam sistem operasi. Salah satunya adalah operasi on-off, dalam hal ini taraf tegangan penggerak pada akumulator hanya mengenal dua keadaan, ada tegangan dan tidak ada tegangan. Sebagai pengandali on-of digunakan penguat operasi yang dioperasikan pada penguat lingkar terbukanya. Penguat lingkar terbukanya op amp sangat besar, sehingga bila perubahan tegangan masukan cukup tinggi fungsi op amp mendekati fungsi on off. Penguat operasional merupakan penguat gain-tinggi yang dirancang untuk melaksanakan tugas-tugas matematis seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Semuanya bekerja dengan tegangan tinggi sampai setinggi 300V, tetapi sanggup menyelesaikan berbagai perhitungan. Op-Amp adalah suatu penguat berperolehan tinggi dikopel-langsung, yang umpan baliknya ditambahkan

untuk mengendalikan karakteristik keseluruhan. Op-amp digunakan untuk membentuk fungsi-fungsi linier yang bermacam-macam dan sering disebut sebagai analog . Termasuk dalam sistem servomotor ini. Penguat Op-Amp juga mempunyai peran penting. Terminal-terminal Op-amp : Terminal catu daya. Op-amp membutuhkan catu daya +V dan V yang keduanya dihubungkan ke supplay daya. Terminal keluaran Ujung tegangan keluaran Vo diukur terhadap ground, karena dalam sebuah Op-amp hanya ada satu terminal keluaran. Batas keluaran Vo disebut tegangan kejenuhan positip(+Vsat) dan batas bawahnya disebut tegangan kejenuhan negatip (-Vsat). Terminal-terminal masukan Dalam Op-amp terdapat masukan bertanda (-) yang kemudian disebut masukan inverting dan yang bertanda (+) disebut masukan non inverting. Tegangan keluaran Vo tergantung pada perbedaan tegangan kedua terminal tersebut. Karakteristik Op-amp ideal : 1. Resistansi masukan Ri = tak terhingga 2. Resistansi keluaran Ro = 0. 3. Perolehan tegangan Av = - tak terhingga. 4. Lebar pita = tak terhingga. 5. Vo = 0 kalau V1 = V2 tidak tergantung pada besarnya V1. 6. Karakteristiknya tidak tergantung pada temperatur.

Penguat Membalik (Inverting Amplifier)

Rangkaian inverting amplifier adalah salah satu dari rangkaian Op-amp yang paling luas digunakan . Rangkaian itu merupakan sebuah penguat yang gain rangkaian tertutupnya dari Ei ke Vo ditentukan oler Rf dan Ri yang dapat memperkuat isyarat AC dan DC. Untuk memahami kerja rangkaian diperlihatkan pada gambar 5.2. Tegangan Ed antara masukan (+) dan masukan (-) pada dasarnya nol. Arus yang di alirkan antara terminal (+) dan (-) dapat diabaikan.Rf Ri Ei Ed

_ +V o ut

Gambar 5.5 Rangkaian penguat pembalik atau Op-amp inverting.

Ei = Ii x Ri Eo = Io x Rf Ii + Io = 0 Ei Eo + =0 Ri Rf Eo Rf Ei Eo =, atau =Rf Ri Ei Ri

Penguat tak-membalik (Non-inverting Amplifier)

Gambar 5.6 adalah sebuah penguat tak membalik yaitu tegangan keluaran Vo mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan masukkan Ei tahanan masukan dari penguat pembalik adalah Ri, tahanan masukan masukan dari penguat takpembalik luar biasa besarnya, biasanya melebihi 100 MOhm. Karena tegangan Ed antara masukan (+) dan (-) dari Op-amp adalah nol kedua masukan tersebut berada pada potensial X yang sama. Karenanya Ei tampak melintasi Ri, Ei menyebabkan arus I mengalir seperti diberikan oleh I = Ei/Ri. Arah I tergantung pada polaritas Ei.

Karenanya I mengalir melalui Rf dan penurunan tegangan melintasi Rf dinyatakan oleh VRi dan dinyatakan sebagai VRf= I(Rf) = Rf x Ei .........................................................(5.1) Ri

Tegangan Vo didapat dengan menambahkan penurunan tegangan melintas Ri yang adalah Ei ketegangan melintasi Rf yang adalah VRf : Vo = Ei +VRF Vo = Ei + Vo=(1 + Rf x Ei Ri

Rf ) Ei .................................................................(5.2) Ri

Sehingga gain tegangannya adalah : A= Vo Rf =1+ ..................................................................(5.3) Ei Ri

Persamaan tersebut memperlihatkan bahwa gain tegangan dari sebuah penguat tak pembalik menyamai besarnnya gain sebuah penguat pembalik (Rf/R1) ditambah 1.

Rf Ri Ed Ei

_ +V o ut

Gambar 5.6 Gambar rangkaian penguat tak-membalik

F. Motor DC Sebuah motor servo merupakan sebuah motor dc, ac, atau motor dc tanpa sikat yang dikombinasikan dengan sebuah perangkat sensor posisi. Motor arus searah (DC) konvensional menggunakan sifat dan komutator mekanika yang memerlukan perawatan yang teratur. Namun dengan dilakukannnya pengembangan terhadap sikat dan komutator, banyak motor DC yang digunakan dalam sisitem

servo dapat dioperasikan hampir tanpa perawatan. Beberapa motor DC menggunakan komutasi secara elektronika. Mereka dinamakan motor DC tanpa sikat. a) Konstruksi Motor DC Suatu motor listrik , akan berfungsi apabila memiliki : Kumparan medan, untuk menghasilkan medan magnet Kumparan jangkar, untuk mengimbaskan ggl pada konduktor Celah udara yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam medan Pada motor DC, kumparan yang berbentuk kutub sepatu dinamakan stator ( bagian yang tidak berputar ). Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan koil atau magnet permanen.Dan kumparan jangkar merupakan rotor ( bagian yang berputar ). Rotor ini berupa sebuah koil dimana sebuah arus listrik mengalir. Bila kumparan jangkar berputar dalam medan magnet, akan dibangkitkan tegangan (ggl) yang berubah-ubah arah setiap setengah putaran, sehinggga merupakan tegangan bolak-balik : e=Emakssint .......................................................................(5.4) Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yan