http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06 Number01  2020 ISSN:2302-3309
Received January 30, 2020; Revised February 01, 2020; Accepted February 03, 2020

## Rancang Bangun Sistem Kendali Motor DC IV Kuadran Menggunakan Metode PI Berbasis Arduino Uno
Aldi Juner 1 , Hambali 2
Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: aldijr726@gmail.com

## Abstrak
Motor    DC    sangat  banyak  di  gunakan  karena  kebutuhan  akan  variasi  kecepatan  motor  yang lebar.Sistem  kendali  pada  motor    DC  sangat  lah  di  butuhkan  agar  motor  DC  tetap  stabil  dan  tidak terjadi gangguan pada kecepatan  motor DC.Tampilan  yang di buat berupa visual basic  menggunakan arduino IDE yang di tampilkan ke monitor komputer. Sistem kendalimotor  DC yang dibahas berupa perancangan hardware dan software .  Perancangan hardware berupa  perancangan  mekanik  alat  dan perancangan  elektronika,  yaitu  ranlgakain H-BRIDGE ,metode PI,  rangkaian  sensor  kecepatan,  sensor ACS712,    dan  Arduino  UNO.  Perancangan software berupa  perancangan  program  Arduino  IDE  dan visual basic , serta perancangan flowchart . Apabila terjadi error pada motor DC maka akan termonitor oleh visual  basic dan  metode  PI  akan  bekerja  untuk  memperbaiki error yang  terjadi  pada  motor. Pengaturan set point pada visual basic adalah sebagai batas motor untuk beroperasi.
Kata kunci : Motor DC , Sistem kendali, Metode PI, visual basic , danArduino UNO .

## Abstract
DC motors are very much used because of the need for a wide variety of motor speeds. The control system on DC Motors is very well needed to keep DC motors steady and there is no disruption to DC motor speeds. The view that is created is Visual Basic using the Arduino IDE that is display to the computer monitor. DC motor control system discussed in the form of  hardware  and  software design.  Hardware  design  in  the  form  of  mechanical  design  tools and electronics design, namely the H-BRIDGE Ranlgakain, PI method, speed sensor circuit, ACS712 sensors, and Arduino UNO. Designing software for the design of Arduino IDE and Visual  Basic  programs,  as  well  as  the  design  of  flowcharts.  If  an  error  occurs  on  the  DC motor it will be monitored by Visual Basic and the PI method will work to fix the errors that occur  on  the  motor.    Setting  the  set  point  on  Visual  Basic  is  as  the  motor  boundary  to operate.
Keywords: DC motors, control system, PI method, Visual Basic, and Arduino UNO .

## PENDAHULUAN
Motor  DC  sangat  lazim  digunakan, a da  berbagai  macam  alasan  motor  DC  sangat banyak  digunakan.  Salah  satunya  sistem  tenaga  listrik  DC  masih  umum  digunakan  pada industri  dan  meskipun  tidak  ada  sistem  tenaga  listrik  DC,rangkaian  penyearah  dapat digunakan  untuk  menghasilkan  sumber  listrik  DC  yang  diinginkan.  Motor  DC  digunakan karena kebutuhan akan  variasi  kecepatan motor  yang lebar[1]. Dalam industri pengendalian motor DC sangat  penting [2].  Kecepatan motor DC sering tidak stabil  akibat gangguan dari luar  maupun  perubahan  paramater  dari  fabrikasinya  sehingga  perlu  dilakukan  rancangan kontroler [3].
Pengontrolan  PI  merupakan  kontroler mekanisme  umpan  balik yang  biasanya  dipakai pada sistem kontrol industri. Sebuah kontroler PI secara kontinyu menghitung nilai kesalahan sebagai beda antara setpoint yang diinginkan dan variabel proses terukur. Kontroler mencoba untuk meminimalkan nilai kesalahan setiap waktu [4].
Perancangan  PI  Controller  selama  ini  menggunakan  metoda trial  and  error dengan perhitungan yang memakan waktu lama. Sistem pengontrolan kecepatan motor DC sekarang ini banyak dilakukan. Karena dalam pemakaian motor DC sering kali dibutuhkan yang diatur kecepatannya.  Ada  beberapa  pengaturannya  salah  satunya  yaitu  mengatur  pada  tegangan stator.
Dari sistem ini mempunyai kelemahan yaitu menurunkan unjuk dari kerja dari motor tersebut karena seiringan dengan menurunnya tegangan medan magnet  yang dihasilkan juga akan menurun dan akan mempengaruhi torsi motor tersebut. Pengaturan arah putar motor DC dapat menggunakan IC driver (PI) motor atau rangkaian transistor[5]. Dari pengaturan motor DC diatas , dapat dilakukan beberapa inovasi pengaturan. Berangkat dari masalah ini penulis membuat tugas akhir yang berjudul : “ Sistem Kendali Kecepatan Putar Motor DC Dengan Metode PI ”.

## STUDI PUSTAKA
Pada  dunia  perindustrian,  Sistem  kendali  motor  DC  merupakan  bagian  terpenting  untuk mengoperasikan  beberapa  peralatan  yang  di  gunakan  dalam  dunia  industri,  pada  sistem kendali motor dc ini terdapat metode PI yang berfungsi untuk mempercepat settling time pada motor  DC  dan  juga  memperbaiki error pada  kecepatan  motor  DC.Motor  DC  yaitu  jenis motor listrik yang berguna sebagai penggerak mesin-mesin produksi yang mempunyai peran penting  dalam  dunia  industry[6].  Sistem  kendali  motor-motor  listrik  selalu  dikembangkan dan  hingga  sekarang  ini  semakin  canggih  dan  modern,  walaupun  demikian  kerap  sesekali terjadi gangguan dalam kinerja motor listrik [7] [8].
Visual  basic adalah  salah  satu softwere  interface yang  di  tampilkan  pada  monitor komputer  yang  befungsi  untuk  melakukan setpoint dan  untuk  memonitor  kesalahan  yang terjadi padan alat.

## PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

## A. Blok Diagram
Blok  diagram  yaitupenjabaran  suatu  sistem  yang  bersifat  menyeluruh.  Proses pendefinisianperlu  dilakukan  penjabaranpada  sistem  yang  dibahas  secara  menyeluruh, artinya adanya gambaran secara jelas mengenai ruang lingkup pembahasan yaitu dengan menggunakan  blok  diagram.Secara  keseluruhan,  sistem  otomatisasi  dari  sistem monitoring HMI dan proteksi motor induksi 3 phasa dijelaskan pada Gambar 1.
Gambar 1. Blok Diagram Sistem Kendali Motor DC IV Kuadran
Dari gambar blok diagram tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Nilai setpoint kecepatan dimasukan visual basic.
2. Ketika  motor  berputar,  besar  kecepatan  motor  akan  dibaca  oleh  sensor kecepatan.
3. Selanjutnya  pembacaan  dari  sensor  kecepatan  akan  diolah  oleh mikrokontroler  arduino  uno  untuk  melihat  nilai  selisih  (error)  dan  nilai setpoint dan pembacaan oleh sensor kecepatan.
4. Besar  kecepatan  putar  motor  pada  saat  itu  juga  akan  ditanpilkan  pada visual basic.
5. Selanjutnya kontrol PI akan bertugas untuk mengontrol dan menstabilkan kecepatan  motor  agar  sesuai  dengan  setpoint  berdasarkan  error  yang didapat.
6. Ketika motor berputar sensor arus akan membaca besar arus motor DC.

## B. Cara Kerja Alat
Cara kerja alat dapat dijelaskan melalui sebuah gambar yang disebut diagram alir atau flowchart . Flowchart perancanganuntuk  sistem  kendali  motor  DC  IV  kuadran menggunakan metode PI berbasis arduino unodiperagakan oleh Gambar 2.

## Gambar. 2 Flowchart Sistem
Flow  chart diatas  adalah  prinsip  kerja  sistem  kendali  motor  DC  IV  kuadran menggunakan metode PI berbasis arduino uno. Berikut adalah tahapan kerjanya :
1. Sambungkan visual basic dan arduino uno.
2. Lakukan Set  point nilai  kecepatan  lalu  pilih  pada visual  basic kuadran  berapa  yang mau di jalankan.
3. Mikrokontroler mengolah program yang telah dimasukan.
4. Sensor  LM393  akan  mendeteksi  kecepatan  pada  motor  DC,  sensor  ACS712  akan mendeteksi arus yang masuk pada motor DC, kemudian metode PI akan bekerja untuk memperhatikan kesalahan pada motor DC.
5. Jika  sensor  LM393  mendeteksi  nilai  yang  tidak  sesuai  dengan set  point maka  pada layar visual basic akan terlihat, kemudian metode PI akan bekerja untuk memperbaiki kesalahan tersebut dengan mengatur pwm. .

## C. Perancangan Rangkaian Elektronika Keseluruhan
Pada  rangkaian  elektronika  keseluruhan,  terdapat  semua  rangkaian  elektronika  yang digunakan,  diantaranya,  rangkain  sensor  ACS712,  rangkain  sensor  LM393,  rangkain power  supply,  rangkaian  H-BRIDGE ,dan  aruduino  UNO  seperti  gambar  yang  tertera dibawah ini (gambar 5).
Gambar 3. Rangkaian Elektronika Keseluruhan

## D. Perancangan Softwarevisual basic
Visual  basic akan  dirancang  untuk interfacing sistem  kendali  motor  DC  IV  kuadran yang berfungsi sebagai pengatur setpoint dan juga sebagai tempat pengatur putaran motor DC.
a. Port I/O Port I/O berfungsi untuk menentukan I/O kuadran mana yang di gunakan.
b. Set Point Pada visual  basic terdapat set  point yang  berfungsi  untuk  mengatur  besar  kecepatan pada motor DC.
c. Kuadran I
Pada visual basic terdapat item kuadran I yang berfungsi untuk menggerakan putaran motor kek kanan.
d. kuadran II Pada visual  basic terdapat  item  kuadran  IIyang  berfungsi  untuk  mengatur  putaran motor agar motor melakukan pengereman.
e. Kuadran III Pada visual  basic terdapat  item  kuadran  IIIyang  berfungsi  untuk  mengatur  putaran motor DC agar berputar ke kiri.
f. Kuadran IV
Pada visual  basic  terdapat  item  kuadran  IV  yang berfungsi  untuk  mengatur puataran motor untuk melakukan pengeraman
Gambar 4. Rancangan HMI pada Front Panel LabVIEW

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  hasil  dan  pembahasan  ini,  dilakukan  beberapa  pegujian  dan  analisa  pada  seluruh bagian input dan output .  Pengujian  dan  analisa  sensor  dilakukan  guna  untuk  mengetahui apakah  sensor  bejalan  dengan  baik  sebagai input sesuai  dengan  yang  direncanakan.  Agar sensor dapat berfungsi dengan baik dilakukan kalibrasi terhadap sensor terlebih dahulu.
Pengujian alat ini dimulai dengan mengeporasikan motor DC pada kuadran-kuadran yang telah  di  tentukan.  Pada  viusal  basic  akan  ditempilkan  kecepatan  motor  sesuai  dengan setpoint yang  talah  di  tentukan,  apabila  terjadi  kesalahan  padakecepatan  motor  yang  tidak sesuai  dengan  setpoint  yang  telah  di  tentukan,  maka  metode  PI  akan  melakukan  perbaikin secara  otomatis  dengan  melakukan  perubahan  tehadap  PWM  agar  mencapai setpoint yang telah di tentukan dan akan di tampilkan pada visual basic .

## 1. Pengujian kendali motor DC IV kuadran
Pada pengujian kendali kecpatan motor DC,kesalahan yang terjadi adalah ketika hasil pengkuran  melebehi  batas setpoint yang  telah  di  tentukan. Setpoint yang  di  gunakan adalah  kecepatan  sehingga  apabila  kecepatan  yang  terukur  melebihi  atau  kurang  dari setpoint yang telah di tentukan maka itulah error pada motor.
Untuk kempuan sistem kendali motor DC ini, tegangan operasinya maksimal 220 Volt sedangkan untuk kemampuan arus pada motor DC ini adalah 10 Ampere, dan kecepatan maksimal  pada  motor  ini  adalah  1500  rpm.apabila  kita  melakukan  sepoint  500  rpm  dan tegangan  sumbernya  100  Volt  dan  terbaca  olrh  sensor  lebih  dari  500  rpm  maka  pada kendali tersebut terjadi kesalahan, kesalahan ini  nantinya akan terdeteksi oleh metode PI yang dimana guna dari metode PI ini adalah P untuk settling time pada motor dan I untuk
memperbaiki error yang  sedang  terjadi  pada  motor.  Apabila starting pada  motor  lambat maka  kontrol  P  yang  akan  bekerja,  tapi  jika output yang  berlebih  atau  kurang  dari input yang  di  masukan  maka  kontrol  I  yang  akan  bekerja  dengan  melakukan  perubahan  pada PWM sehingga mencapai setpoint yang di inginkan.
Gambar 5. pengujian kuadran I
Gambar 6. Grafik Kuadran I
Gambar 7 . Pengujian Kuadran II
Gambar 8. Grafik Kuadran II
, Gambar 9. Grafik Kuadran III
Gambar 10.Kendali Kuadran IV
Gamnbar 11. Grafik Kuadran IV

## PENUTUP
Berdasarkan hasil pengujian dan anlisa softwere dan hardwere yang di lakukan pada sistem kendali motor DC IV kuadran menggunakan metode PI yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa alat bekerja dengan cukup baik dengan mengendalikan kecepatan motor DC hanya saja yang harus lebih di perhatikan adalah sensor arus dan sensor kecepatan untuk melakukan kalibrasi yang lebih baik lagi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]
Mardianto, Eric. 2018. Rancang Bangun Antarmuka Operasi Motor DC Dengan Converter 4 Kuadran. Tugas Akhir. Padang : Universitas Negeri Padang [1] Asror. 2011. “Kontrol PI”. http://blogeviri.blogspot.com/2010/11/kontrol-pi.html,
diakses 07 April 2019.
[2] Isnan, Rizky 2017. Perancangan Pengendalian Kecepatan Putar Motor DC dengan PID berbasis ATmega16. Tugas Akhir. Padang : Universitas Negeri Padang
[3] Husnaini, Irma. 2014. “Sistem Kendali”. Padang : Universitas Negeri Padang.
[4] Asror. 2011. “Kontrol PI”. http://blogeviri.blogspot.com/2010/11/kontrol-pi.html, diakses 07 April 2019.
[5] Liklikwatil, Yakob. 2014. Mesin-mesin Listrik untuk D3. Yogyakarta, Deepublish.
[6] Ibrahim, Cahya., dkk. 2016. “Perancangan Pengontrolan Motor DC Menggunakan DC-DC Konverter Class C Mode Motoring dan Regenerative Breaking   untuk Simulasi Kendaraan Listrik.” Jurnal TRANSIENT (Vol.5, No 3).
[7] Hambali,O Candra.2007.Studi Stabilitas Sistem Tenaga Listrik. Padang. Repository.unp.ac.id
[8] Sri Zholehaw, Ali Basrah Pulungan. Sistem Monitoring Realtime Gas Co Pada Asap Rokok Berbasis Mikrokontroler, (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional UNP), ISSN 2302 -3309, Vol. I, No. 8–Maret 2019 : Hal 17-21. Padang : Universitas Negeri Padang. 2019.

## BIODATA PENULIS
Aldi Juner, dilahirkan di lumpo, 27 maret 1997. Menyelesaikan studi DIV Teknik Elektro Industri pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Hambali , lahir di Bukittinggi, 8 Mei 1962. Menyelesaikan Pendidikan S1 pada Jurusan Pendidikan Teknik Elektro FPTK IKIP Padang tahun 1987. Gelar Master Kesehatan didapatkan pada tahun 2005 dari Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Sejak tahun 1987 sampai sekarang menjadi staf pengajar tetap di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.