KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, kami panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, atas selesainya penulisan laporan praktikum DASAR SISTEM KONTROL ini. Laporan ini kami buat untuk memenuhi matakuliah praktikum Dasar Sistem Kontrol. Pada kesempatan ini kami ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada:1. Orang tua yang selalu memberikan doa restu dan dukungan materi.2. Bpk. Agung Warsito, DHET sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro UNDIP.3. Bpk. Sumardi, ST, MT sebagai Kepala Laboratorium TKO.4. Sdr. Supriyo, sebagai Koordinator Praktikum Dasar Sistem Kontrol 2014.5. Laboran Laboratorium Teknik Kontrol Otomatik.6. Para Asisten, yang senantiasa membantu kelancaran penyusunan laporan.7. Rekan- rekan sekalian yang tidak dapat kami sebutkan satu- persatu.Laporan ini kami buat sebagai hasil nyata yang kami dapatkan selama praktikum. Semoga dengan adanya laporan ini, praktikan- praktikan selanjutnya dapat belajar dari pembahasan yang dilakukan ataupun dari kesalahan yang dibuat oleh penulis.Dalam laporan ini tak luput dari kesalahan dan kekurangan. Karena itulah penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Atas segala perhatiannya, kami ucapkan terima kasih. Semoga laporan yang kami buat memiliki manfaat seperti apa yang kita harapkan, dan dapat berguna sebagaimana mestinya.

Semarang, Desember 2014

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman JuduliLembar Pengesahan I (Dosen)iiLembar Pengesahan II (Asisten)iiiKata PengantarivDaftar IsiDaftar GambarDaftar TabelAbstractAbstrak

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang11.2 Tujuan 11.3 Pembatasan Masalah21.4 Sistematika Penulisan3

BAB IIMODUL INPUT-OUTPUT ON-OFF DISKRIT2.1 Tujuan Percobaan42.2 Dasar Teori42.2.1 Indikator LED42.2.1.1 Dioda.........................................................................52.2.1.2 Zener..........................................................................72.2.1.3 Dioda Laser...............................................................72.2.1.4 Aplikasi......................................................................82.2.2 Indikator Akustik (Buzzer)92.2.3 Relay92.2.3.1 Jenis-jenis Relay......................................................102.2.3.2 Konstruksi Relay.....................................................112.2.3.3 Prinsip kerja Relay...................................................132.2.4 Solenoida152.2.4.1 Konstruksi solenoida.............................................152.2.4.2 Jenis-jenis solenoida..............................................172.2.5 Hall Effect Sensor182.2.6 Proximity Switch Induktif212.3 Pengujian Alat242.3.1 Alat dan Bahan242.3.2 Cara Kerja242.3.2.1 Indikator LED..........................................................242.3.2.2 Indikator Akustik.....................................................242.3.2.3 Relay........................................................................242.3.2.4 Solenoida.................................................................252.3.2.5 Hall Effect Sensor252.3.2.6 Proximity Switch Induktif252.3.3 Data Percobaan282.3.3.1 Indikator LED..........................................................272.3.3.2 Indikator Akustik.....................................................272.3.3.3 Relay........................................................................272.3.3.4 Solenoida.................................................................272.3.3.5 Hall Effect Sensor282.3.3.6 Proximity Switch Induktif282.4 Analisa dan Pembahasan292.4.1 Indikator LED292.4.2 Indikator Akustik (Buzzer)312.4.3 Relay332.4.4 Solenoida362.4.5 Hall Effect Sensor 382.4.6 Proximity Switch Induktif412.5 Penutup 432.5.1 Kesimpulan432.5.2 Saran45

BAB IIITRANSDUCER ULTRASONIK3.1 Tujuan Percobaan463.2 Dasar Teori463.2.1OP AMP (Operasional Amplifier)473.2.1.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional.................483.2.1.2 Ragam Kerja Penguat Operasional..........................523.2.2Filter543.2.3Gerbang XNOR543.2.4Driver relay (Transistor)553.2.5Diagram Blok Rangkaian563.2.5.1 Generator Ultrasonik dan Pemancar........................563.2.5.2 Receiver dan Amplifier Ultrasonik..........................573.2.5.3 Band Pass Filter (BPF) Aktif...................................573.2.5.4 Zeros Cross Detector...............................................573.2.5.5 Mixer dan Low pass Filter.......................................573.2.5.6 Peak Detector...........................................................583.2.5.7 Threshold Komparator.............................................583.2.5.8 Latchable Driver......................................................583.2.6 Karakteristik Gelombang Ultrasonik....................................583.2.7 Penjelasan IC dan Transistor.................................................593.2.7.1 LF353P....................................................................593.2.7.2 LM2903N................................................................593.2.7.3 CD4077BE..............................................................603.2.7.4 Transistor BC238.....................................................603.2.7.5 Cara mengetahui jenis Transistor PNP atau NPN...613.3 Pengujian Alat633.3.1 Alat dan Bahan633.3.2 Cara Kerja633.3.2.1 Generator Ultrasonik...............................................633.3.2.2 Receiver Ultrasonik.................................................633.3.2.3 Amplifier Ultrasonik................................................633.3.2.4 Band Pass Filter (BPF) Aktif...................................633.3.2.5 Zeros Cross Detector...............................................633.3.2.6 Mixer........................................................................643.3.2.7 Low pass Filter (LPF)..............................................643.3.2.8 Peak Detector...........................................................643.3.2.9 Threshold Komparator.............................................643.3.2.10 Latchable Driver....................................................643.3.3 Data Percobaan653.3.3.1 Generator Ultrasonik...............................................653.3.3.2 Receiver Ultrasonik.................................................663.3.3.3 Amplifier Ultrasonik...............................................663.3.3.4 Band Pass Filter (BPF)............................................673.3.3.5 Zeros Cross Detector...............................................673.3.3.6 Mixer........................................................................683.3.3.7 Low pass Filter (LPF)..............................................693.3.3.8 Peak Detector...........................................................703.3.3.9 Threshold Komparator.............................................713.3.3.10 Latchable Driver....................................................723.4 Analisa dan Pembahasan733.4.1Generator Ultrasonik (Transmitter)743.4.1.1 Receiver...................................................................753.4.2Amplifier Ultrasonik763.4.3Band Pass Filter783.4.4Zero Cross Detektor793.4.5Mixer803.4.6 Low Pass Filter823.4.7Peak Detektor833.4.8Threshold Comparator843.4.9Latchable driver853.4.9.1 Relai on dan SW 2 off.............................................853.4.9.2 Relai on dan SW 2 on..............................................853.4.10Aplikasi dari Tranduser Ultrasonik863.5 Penutup 893.5.1 Kesimpulan893.5.2 Saran90BAB IVKONTROL SUHU4.1 Tujuan Percobaan914.2 Dasar Teori914.2.1On-Off Controller914.2.2Proporsional Kontroler934.2.3Sensor954.2.3.1 Resistance Temperature Detector (RTD)................974.2.3.2 Thermocople............................................................984.2.3.3 Termistor................................................................1004.2.4Penguat1024.2.4.1 OP-AMP................................................................1024.2.4.2 Penguat Differensial..............................................1104.2.4.3 Loop Amplifier......................................................1104.2.4.4 Summing Amplifier...............................................1104.2.5PWM (Pulse Width Modulation)1114.2.6Transistor Sebagai Saklar1124.3 Pengujian Alat1164.3.1 Alat dan Bahan1164.3.2 Cara Kerja1164.3.2.1 Karakteristik Sensor...............................................1174.3.2.2 On-Off Controller..................................................1174.3.2.2 Proporsional Kontroler..........................................1174.4 Data Percobaan 1184.5 Analisa dan Pembahasan 1194.5.1 Karakterisktik sensor1194.5.1.1 Sensor J-TC...........................................................1194.5.1.2 Sensor NTC...........................................................1214.5.1.3 Sensor Pt 100.........................................................1234.5.2 On-Off Controller1274.5.3 Proporsional Kontroler1304.6 Penutup.........................................................................................1344.6.1 Kesimpulan........................................................................1344.6.2 Saran..................................................................................135BAB VKONTROL SERVOPOSISI5.1 Tujuan1365.2 Dasar Teori1365.2.1 Servoposisi..........................................................................1365.2.2 Motor Servo........................................................................1375.2.3 Macam Motor Servo..........................................................1405.2.4 Aplikasi Motor Servo.........................................................1415.2.5 Modul B3510-J..................................................................1425.2.5.1 Cara Kerja Modul B3510-J...................................1425.2.5.2 Foto Modul B3510-J.............................................1435.2.5.3 Gambar Modul B3510-J.......................................1435.2.5.4 Rangkaian Modul B3510-J...................................1465.2.6 OP-AMP...........................................................................1475.3 Alat dan Bahan1515.3.1 Alat1515.3.2 Cara Kerja1515.3.2.1 Fixed......................................................................1515.3.2.2 Variabel..................................................................1515.3.2.3 Loop kontrol dengan gain bervariabel...................1525.4 Data Percobaan1535.4.1Fixed1535.4.2Variabel1535.4.3Loop kontrol dengan gain bervariabel1535.5 Analisa dan Pembahasan1545.5.1 Prinsip Kerja1545.5.2 Karakteristik Umum Plant servo Posisi1545.5.2.1 Mode Fixed1545.5.2.2 Mode Variabel1565.5.2.3 Loop Kontrol Gain Mode Variabel1595.6 Penutup1615.6.1 Kesimpulan..........................................................................1615.6.2 Saran....................................................................................162BAB VIKONTROL PROPORSIONAL INTEGRAL DERIVATIF6.1 Tujuan Percobaan1636.2 Dasar Teori1636.2.1Sistem Kontrol Lup Terbuka (Open Loop)1636.2.2Sistem kontrol lup tertutup (close loop)1646.2.3Kontroler Proporsional (proportional controller)1656.2.4Kontroler Integral (integration controller)1676.2.5Kontroler Diferensial (differential controller)1686.2.6Kontroler Proporsional Integral Diferensial1706.2.7Parameter Respon Sistem1736.3 Data Percobaan1756.3.1 Percobaan Open Loop1756.3.2 Percobaan Close Loop1756.3.3 Percobaan PID1756.3.3.1 Percobaan dengan Variasi Kp1756.3.3.2 Percobaan dengan Variasi Ki1756.3.3.3 Percobaan dengan Variasi Kd1766.3.3.4 Percobaan PID1766.4 Analisa dan Pembahasan1776.4.1 Percobaan open loop1776.4.2 Percobaan close loop1806.4.3Percobaan PID1836.4.3.1 Percobaan dengan Variasi Kp1836.4.3.2 Percobaan dengan Variasi Ki1896.4.3.3 Percobaan dengan Variasi Kd1966.4.3.4 Percobaan PID2026.5 Penutup 2106.5.1 Kesimpulan2106.5.2 Saran211BAB VIIAPLIKASI ON/AFF KONTROLER PADA PLANT PENGATUR SUHU7.1 Tujuan Percobaan2127.2 Dasar Teori2127.2.1On-Off Controller2127.2.2 Op-Amp2157.2.2.1 Penguat Pembalik (Inverting Amplifier)...............2177.2.2.2 Penguat Tak-Membalik (Non-inverting Amplifier).... ...............................................................................2197.2.2.3 Penguat Penjumlah................................................2207.2.2.4 Penguat Differensial..............................................2217.2.3Sensor Suhu LM352217.2.4Transistor2227.2.4.1 Cara Kerja Transistor.............................................2227.2.4.2 Transistor sebagai Switch......................................2237.2.5Aplikasi Kontrol On-Off2247.2.5.1 Kontrol On-Off untuk Mengatur Suhu..................2227.3 Pengujian Alat2267.3.1 Alat dan Bahan2267.3.2 Cara Kerja2267.3.2.1 Open loop sistem pengatur suhu............................2267.3.2.2 Close loop sistem pengatur suhu...........................2267.3.2.3 Penguatan (Gain)...................................................2277.3.3 Data Percobaan2287.3.3.1 Open loop sistem pengatur suhu............................2287.3.3.2 Close loop sistem pengatur suhu...........................2287.3.2.3 Penguatan (Gain)...................................................2297.4 Analisa dan Pembahasan2307.4.1Open loop sistem pengatur suhu2307.4.2Close loop sistem pengatur suhu2317.4.3Penguatan (Gain)2337.4.4Perbandingan open loop dan Close Loop2377.5 Penutup 2397.5.1 Kesimpulan2397.5.2 Saran240BAB VIIIAPLIKASI PENGENDALIAN MOTOR SERVOPOSISI8.1 Tujuan Percobaan2418.2 Dasar Teori2418.2.1 Sistem Kontrol Open Loop2418.2.2 Sistem kontrol lup tertutup (Close Loop)2428.2.3 Motor DC2438.2.3.1 Pengertian.............................................................2438.2.3.2 Konstruksi Motor DC...........................................2438.2.3.3 Prinsip Kerja Motor DC.......................................2448.2.4 Operational Amplifier (OP Amp)2478.2.4.1 Penguatan Pembalik (Inverting Amplifier)..........249 8.2.4.2 Penguat Tak-Membalik (Non-inverting Amplifier).. ...............................................................................251 8.2.4.3 Penguat Penjumlah..............................................252 8.2.4.4 Penguat Differensial............................................2538.2.5 PWM (Pulse Width Modulation)2548.2.5.1 Proporsional Kontroler.........................................2548.2.5.2 Integral Kontroler.................................................2548.2.5.3 Kontroler Derivative............................................2558.2.6 H-Bridge Motor Driver2568.2.7 Gigi Reduksi2588.3 Alat dan Bahan2608.4 Cara Kerja2618.4.1Karakteristik Sistem Servo Posisi tanpa Gain2618.4.2Karakteristik Proporsional dengan Gain P2628.4.3Karakteristik Proporsional dengan Gain PID2638.5 Tabel Data Percobaan 2648.3.1 Karakteristik Sistem Servo Posisi tanpa Gain2648.3.2 Karakteristik Proporsional dengan Gain 2648.3.3 Karakteristik Proporsional Integral Derivatif dengan Gain 2648.6 Analisa dan Pembahasan2658.6.1Karakteristik Sistem Servo Posisi tanpa Gain2668.6.2Karakteristik Proporsional dengan Gain P2698.6.3Karakteristik Proporsional dengan Gain PID2728.6.4Perbandingan Hasil Error Antara Kontroler Proporional Dengan Kontroler Proporsional Integral Derivatif2768.7 Penutup.........................................................................................2778.7.1Kesimpulan2778.7.2Saran278BAB IXAPLIKASI KONTROL PID9.1 Tujuan Percobaan2799.2 Dasar Teori2799.2.1 Motor DC2799.2.1.1 Konstruksi Motor DC...........................................2799.2.1.2 Prinsip Kerja Motor DC.......................................2809.2.2Kontroler Proporsional (Proportional Controller)2829.2.3Kontroler Integral (Integration Controller)2859.2.4Kontroler differensial (Differential Controller)2899.2.5Kontroler Proporsional-Integral-Differensial2919.2.6Summing Amplifier2949.2.7 PWM (Pulse Width Modulation)2959.2.8Frequency to Voltage Converter2969.2.9Sistem Kontrol Open Loop2989.2.10Sistem Kontrol Lup Tertutup (Close Loop)3089.2.11 Optocoupler3009.2.12 Plant motor DC dengan kontrol PID3009.3 Pengujian Alat3029.3.1 Alat dan Bahan3029.3.2 Cara Kerja3029.3.2.1 Percobaan Karakteristik Plant Motor DC open loop...........................................................................................3029.3.2.2 Percobaan Close Loop...........................................3039.3.2.3 Percobaan PID.......................................................3049.4 Data Percobaan3059.4.1Percobaan Karakteristik keluaran dari plant motor DC dengan open loop3059.4.2Percobaan Karakteristik keluaran dari plant motor DC pada close loop3069.4.1Percobaan Karakteristik keluaran dari plant motor DC dengan PID3079.4.3.1 Kontrol P................................................................3079.4.3.2 Kontrol P I.............................................................3089.4.3.3 Kontrol P I D.........................................................3099.5 Analisa dan Pembahasan 3109.5.1 Plant Motor DC (open loop)3109.5.2 Percobaan plant motor DC pada close loop3139.5.3 Percobaan plant motor DC dengan kontrol PID3169.5.3.1 Percobaan Kontrol P (Proporsional)......................3179.5.3.2 Percobaan Kontrol PI (Proportional Integral)319 9.5.3.3Percobaan Kontrol PID (Proportional Integral Derivatif)...............................................................3219.5.3.4 Percobaan Kontrol PI (Proportional Integral)3239.5.3.5 Perbandingan Open Loop, Close Loop dan Kontroler3249.5.3.6 Aplikasi Kontrol PID325

9.6 Penutup.........................................................................................3319.6.1 Kesimpulan........................................................................3319.6.2 Saran..................................................................................332BAB XPENUTUP10.1 Kesimpulan32610.2 Saran 328

LAMPIRANLampiran A Lembar AsistensiLampiran B MakalahLampiran C Biodata Lampiran D Abstrak PercobaanLampiran E Daftar Pustaka

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Simbol LED5Gambar 2.2Simbol dan struktur dioda6Gambar 2.3Dioda dengan bias maju6Gambar 2.4Dioda dengan bias mundur7Gambar 2.5Grafik arus dioda7Gambar 2.6Simbol dioda zener8Gambar 2.7LED array9Gambar 2.8Rangkaian Buzzer10Gambar 2.9Diagram Blok Relay10Gambar 2.10Jenis-jenis relay omron-LY,MKS,G8P, G7L, G5S,G5PA,G5NB, G5SB, G2R11Gambar 2.11Casing relay12Gambar 2.12Armature13Gambar 2.13Yoke13Gambar 2.14Terminal yang sudah dimasukan ke base13Gambar 2.15Core14Gambar 2.16Socket relay14Gambar 2.17Struktur relay sederhana15Gambar 2.18Diagram elektrik relay15Gambar 2.19Pull Type Solenoid16Gambar 2.20Push Type Solenoid16Gambar 2.21Tubular solenoid18Gambar 2.22Open Frame18Gambar 2.23Low Profil18Gambar 2.24Hinged clapper18Gambar 2.25Latching18Gambar 2.26Rotary19Gambar 2.27Diagram hall effect19Gambar 2.28Pengukuran tegangan hall20

Gambar 2.29Aplikasi penggunaan Proximity Switch Induktif untuk Tank Level Control23Gambar 2.30Aplikasi penggunaan Proximity Switch Induktif untuk Grinding Amount Detection23Gambar 2.31Aplikasi Penggunaan Proximity Switch Induktif untuk Work Pierce Sorting.24Gambar 2.32Karakteristik Proximity Switch Induktif24Gambar 2.33Rangkaian indikator LED Resistor30Gambar 2.34Rangkaian percobaan indikator Buzzer31Gambar 2.35Rangkaian percobaan Relay33Gambar 2.36Rangkaian percobaan Solenoida36Gambar 2.37Rangkaian percobaan Hall-Effect Sensor38Gambar 2.38 Rangkaian percobaan Reflective Opto-Switch39Gambar 2.39 Rangkaian percobaan Proximity Switch Induktif40Gambar 2.40 Karakteristik Proximity Switch Induktif41

Gambar 3.1Skema diagram modul ultrasonik46Gambar 3.2Modul Praktikum Transducer Ultrasonik47Gambar 3.3Simbol Penguat Operasional49Gambar 3.4Inverting Amplifier50Gambar 3.5Koisidensi input-output50Gambar 3.6Non inverting Amplifier52Gambar 3.7(a)Komparator dengan hysterisis53 (b)Koinsidensi input outputnya53Gambar 3.8Simbol gerbang XNOR55Gambar 3.9Simbol Transistor PNP56Gambar 3.10Blok diagram transducer ultrasonic56Gambar 3.11Modul Percobaan Ultrasonik62Gambar 3.12Sinyal Keluaran Transmitter Ultrasonik62Gambar 3.13Sinyal output receiver ultrasonic63Gambar 3.14Sinyal output amplifier ultrasonic63Gambar 3.15Sinyal output Band Pass Filter (BPF)64Gambar 3.16Sinyal output Zero Cross Detektor64Gambar 3.17(a)Sinyal output Mixer TP365(b)Sinyal output Mixer TP465Gambar 3.18Sinyal output Low Pass Filter (LPF) Jarak 9,5 cm TP565Gambar 3.19Sinyal output Low Pass Filter (LPF) Jarak 9,5 cm TP665Gambar 3.20Sinyal output Peak Detektor TP6 tanpa penghalang66Gambar 3.21Sinyal output Peak Detektor TP6 dengan penghalang66Gambar 3.22Sinyal output Peak Detektor TP7 tanpa penghalang67Gambar 3.23Sinyal output Peak Detektor TP7 dengan penghalang67Gambar 3.24Sinyal output Threshold tanpa penghalang67Gambar 3.25 Sinyal output Threshold dengan penghalang68Gambar 3.26Sinyal output Latchable Driver dengan penghalang68Gambar 3.27Sinyal output Latchable Driver tanpa penghalang68Gambar 3.28Blok diagram transducer ultrasonic70Gambar 3.29Sinyal Keluaran Transmitter Ultrasonik70Gambar 3.30Sinyal output receiver ultrasonic72Gambar 3.31Sinyal output amplifier ultrasonic73Gambar 3.32Sinyal output Band Pass Filter (BPF)74Gambar 3.33Sinyal output Zero Cross Detektor75Gambar 3.34(a)Sinyal output Mixer TP376(b)Sinyal output Mixer TP476Gambar 3.35Sinyal output Low Pass Filter (LPF) Jarak 9,5 cm TP578Gambar 3.36Sinyal output Low Pass Filter (LPF) Jarak 9,5 cm TP678Gambar 3.37Duty Cycle79Gambar 3.38Sinyal output Peak Detektor TP6 tanpa penghalang80Gambar 3.39Sinyal output Peak Detektor TP6 dengan penghalang80Gambar 3.40Sinyal output Threshold tanpa penghalang81Gambar 3.41Sinyal output Threshold dengan penghalang81Gambar 3.42Sinyal output Latchable Driver dengan penghalang82Gambar 3.43Sinyal output Latchable Driver tanpa penghalang82Gambar 3.44Tiga tahap signal pengukuran umum84

Gambar 3.45Skema transduser A.Transformator differensial linier yangvariabel B. Pengukuran reganganC. Transducerinduksi sendiri85Gambar 3.46 Transducer LVDT dan diode LED digunakan tigakolom elektronik untuk mengukur tiga dimensi86

Gambar 4.1Sistem Kontrol Loop Tertutup92Gambar 4.2(a) Diagram Blok Kontroller on-off92(b) Diagram blok on-off dengan celah diferensial92Gambar 4.3Respon output pada sistem kontrol on-off93Gambar 4.4Proporsional Kontroler93Gambar 4.5(a) Simbol penguat operasi100(b)IC LM741100Gambar 4.6Inverting Amplifier101Gambar 4.7Koisidensi input-output101Gambar 4.8Non inverting Amplifier104Gambar 4.9Koinsidensi input-output104Gambar 4.10(a)Komparator dengan hysterisis106(b)Koinsidensi input Outputnya106Gambar 4.11Penguat differensial107Gambar 4.12Impedansi masuk dan rangkaian keluar Thevenin107Gambar 4.13Blok Sederhana PWM108Gambar 4.14Duty Cycle108Gambar 4.15Output PWM109Gambar 4.16Diagram Pengatur Suhu109Gambar 4.17Rangkaian driver transistor110Gambar 4.18Plant sensor suhu111Gambar 4.19Rangkaian Percobaan Kontrol Suhu113Gambar 4.20Grafik perbandingan tegangan sensor J-TC dan teganganreference untuk tegangan maju117Gambar 4.21Grafik hubungan selisih tegangan Sensor J-TC dengan tegangan reference untuk tegangan maju118Gambar 4.22Grafik perbandingan tegangan sensor J-TC dan tegangan reference untuk tegangan mundur119Gambar 4.23Grafik hubungan selisih tegangan Sensor J-TC dengan tegangan reference untuk tegangan mundur119Gambar 4.24Grafik perbandingan tegangan sensor NTC dan tegangan reference untuk tegangan maju120Gambar 4.25Grafik hubungan selisih tegangan Sensor NTC dengan tegangan reference untuk tegangan maju120Gambar 4.26Grafik perbandingan tegangan sensor NTC dan teganganreference untuk tegangan mundur121Gambar 4.27Grafik hubungan selisih tegangan Sensor NTC dengan tegangan reference untuk tegangan mundur121Gambar 4.28Grafik perbandingan tegangan sensor Pt-100 dan tegangan reference untuk tegangan maju122Gambar 4.29Grafik hubungan selisih tegangan Sensor Pt-100 dengantegangan reference untuk tegangan maju122Gambar 4.30Grafik perbandingan tegangan sensor Pt-100 dan tegangan reference untuk tegangan mundur123Gambar 4.31Grafik hubungan selisih tegangan Sensor Pt-100 dengantegangan reference untuk tegangan mundur123Gambar 4.32Perbandingan grafik tegangan sensor J-TC, NTC danPt-100 dengan V Referensi maju124Gambar 4.33Perbandingan grafik tegangan sensor J-TC, NTC danPt-100 dengan V Referensi124Gambar 4.34Grafik Proporsional Kontroler Gain Minimum pada V Ref 661 mV125Gambar 4.35Grafik Proporsional Kontroler Gain Minimal pada V Ref 604 mV126Gambar 4.36Grafik Proporsional Kontroler Gain Medium pada V Ref 661 mV126Gambar 4.37Grafik Proporsional Kontroler Gain Medium pada V Ref 604 mV126Gambar 4.38Grafik Proporsional Kontroler Gain Maksimum pada V Ref 661 mV127Gambar 4.39Grafik Proporsional Kontroler Gain Medium pada V Ref 604 mV127Gambar 4.40Grafik On-Off Kontroler referensi 452 mV Pertama129Gambar 4.41Grafik On-Off Kontroler referensi 452 mV Kedua129Gambar 4.42Grafik On-Off Kontroler referensi 567 mV Pertama129Gambar 4.43 Grafik On-Off Kontroler referensi 567 mV Kedua130

Gambar 5.1Servoposisi135Gambar 5.2Kurva Tanggapan Plant Servomotor136Gambar 5.3Modul B3510-J137Gambar 5.4Rangkaian Detail138Gambar 5.5Rangkaian penguat pembalik atau Op-amp inverting141Gambar 5.6Gambar rangkaian penguat tak-membalik142Gambar 5.7Prinsip sebuah motor DC144Gambar 5.8Prinsip kerja motor DC secara matematis145Gambar 5.9Karakteristik Motor Steper146Gambar 5.10Skema pengontrolan kumparan magnet ( jangkar )147Gambar 5.11Data Variasi 0-20154Gambar 5.12Data Variasi 20-50154Gambar 5.13Data Variasi 50-60154Gambar 5.14Data Variasi 60-40154Gambar 5.15Data Variasi 40-20155Gambar 5.16Data Variasi 20-0155Gambar 5.17Variasi 0-20159Gambar 5.18Variasi 60-40159

Gambar 6.1Diagram blok suatu kontroler otomatik di industri169Gambar 6.2 Diagram blok open loop system171Gambar 6.3 Sistem kontrol lup tertutup172Gambar 6.4Diagram blok kontroler proporsional176Gambar 6.5 Pita proporsional dari kontroler proporsional tergantung pada penguatan177Gambar 6.6Rangkaian penguat operasional kontroler proporsional177Gambar 6.7 Kurva sinyal kesalahan e(t) terhadap t dankurva u(t) terhadap t pada pembangkit kesalahan nol179Gambar 6.8Diagram Blok Kontroler Integral180Gambar 6.9 Perubahan keluaran sebagai akibat penguatan dan kesalahan180Gambar 6.10 Rangkaian penguat kontroler integral181Gambar 6.11 Diagram blok kontroler differensial181Gambar 6.12 Kurva waktu hubungan input - output kontroler differensial182Gambar 6.13 Diagram Blok kontroler proporsional - integral184Gambar 6.14 Sinyal kesalahan penggerak dalam bentuk fungsi step184Gambar 6.15 Diagram yang melukiskan masukan step dengan keluarannya184Gambar 6.16 Rangkaian penguat kontroler proporsional - integral185Gambar 6.17 Diagram blok kontroler proporsional diferensial186Gambar 6.18 Rangkaian penguat operasional kontroler proporsional - diferensial186Gambar 6.19 Sinyal Kesalahan Penggerak dalam bentuk Ramp187Gambar 6.20 Bentuk keluaran yang terjadi dengan masukan bentuk Ramp187Gambar 6.21 Diagram blok kontroler jenisproporsional integral diferensial188Gambar 6.22 Diagram Blok kontroler PID analog188Gambar 6.23 Hubungan dalam fungsi waktu antara sinyal keluaran189Gambar 6.24 Rangkaian penguat operasional dengan kontroler PID189Gambar 6.25 Sinyal kesalahan pengerak fungsi ramp190Gambar 6.26 Keluaran sistem jika masukan fungsi ramp dengan PID190Gambar 6.27 Diagram blok sistem orde pertama192Gambar 6.28 Kurva respon tangga satuan192Gambar 6.29 Rangkaian percobaan open loop194Gambar 6.30 Rangkaian Percobaan closed Loop195Gambar 6. 31 Rangkaian percobaan PID195Gambar 6.32 Gambar sinyal masukan196Gambar 6.33 Hasil penguatan pada blok A (A1-A4)196Gambar 6.34 Penguatan pada blok B (B1 B2)196Gambar 6.35 Penguatan pada blok C (C1 C6)197Gambar 6.36 Sinyal masukan pada adder (1)197Gambar 6.37 Sinyal keluaran total (2)197Gambar 6.38 Sinyal error (3)198Gambar 6.39 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 10198Gambar 6.40 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 10199Gambar 6.41 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 10199Gambar 6.42 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 10200Gambar 6.43 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 10200Gambar 6.44 Kp = 5, ki = 46/50, kd = 10201Gambar 6.45 Kp = 5, ki = 46/100, kd = 10201Gambar 6.46 Kp = 5, ki = 46/150, kd = 10202Gambar 6.47 Kp = 5, ki = 46/200, kd = 10202Gambar 6.48 Kp = 5, ki = 46/250, kd = 10203Gambar 6.49 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x2203Gambar 6.50 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x1204Gambar 6.51 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x0,5204Gambar 6.52 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x0,25205Gambar 6.53 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x0,1205Gambar 6.54 diagram blok percobaan open loop206Gambar 6.55 Input pada blok A1206Gambar 6.56 Penguatan dari blok A(A1-A4)206Gambar 6.57 Penguatan dari blok B(B1-B2)207Gambar 6.58 Penguatan dari blok C(C1-C6)208Gambar 6.59 Diagram blok penyederhanaan sistem208Gambar 6.60 Rangkaian percobaan closed loop210Gambar 6.61 Sinyal masukan pada adder (1)210Gambar 6.62 Sinyal keluaran total (2)210Gambar 6.63 Sinyal error211Gambar 6.64 Rangkaian closed loop211Gambar 6.65 Kurva respon sistem orde 1213Gambar 6.66 Kp = 46/5, ki = 5, kd = 10214Gambar 6.67 Kp = 46/4, ki = 5, kd = 10215Gambar 6.68 Kp = 46/3, ki = 5, kd = 10215Gambar 6.69 Kp = 46/2, ki = 5, kd= 10216Gambar 6.70 Kp = 46/1, ki = 5, kd = 10216Gambar 6.71 Kp = 5, ki = 46/50, kd=10218Gambar 6.72 Kp = 5, ki = 46/100, kd = 10218Gambar 6.73 Kp = 5, ki = 46/150, kd=10219Gambar 6.74 Kp = 5, ki = 46/200, kd = 10219Gambar 6.75 Kp = 5, ki = 46/250, kd = 10220Gambar 6.76 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x2221Gambar 6.77 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x1221Gambar 6.78 Kp = 5, ki = 0,2, kd=46x0,5222Gambar 6.79 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x0,25222Gambar 6.80 Kp = 5, ki = 0,2, kd = 46x0,1223

Gambar 7.1Sistem Kontrol Loop Tertutup227Gambar 7.2 (a) Diagram Blok Kontroller on-off228(b) Diagram blok on-off dengan celah diferensial228Gambar 7.3Respon output pada sistem kontrol on-off229Gambar 7.4Simbol penguat operasi231Gambar 7.5Rangkaian Inverting amplifier (penguat pembalik)232Gambar 7.6Pola Lissajous233Gambar 7.7Rangkaian Noninverting amplifier (penguat tak membalik)234Gambar 7.8Penjumlah tak membalik dua masukan235Gambar 7.9Penguat penjumlah N masukan235Gambar 7.10Penguat differensial236Gambar 7.11Penerapan kontrol on-off pada pengendalian suhu237Gambar 7.12Rangkaian Penguat On / Off Kontroller244Gambar 7.13Rangkaian non Inverting amplifier (penguat tak pembalik)245Gambar 7.14Rangkaian aplikasi pengkondisi sinyal246Gambar 7.15 Rangkaian Penguat On / Off Kontroller248Gambar 7.16 Diagram blok system open loop249Gambar 7.17 Sistem kontrol lup tertutup250

Gambar 8.1 Diagram blok system open loop255Gambar 8.2 Sistem kontrol lup tertutup256Gambar 8.3 Prinsip sebuah motor DC.259Gambar 8.4 Prinsip kerja motor DC secara matematis259Gambar 8.5 Blok diagram pengaturan kecepatan motor DC261Gambar 8.6 Simbol penguat operasi263Gambar 8.7 Rangkaian Inverting amplifier (penguat pembalik)264Gambar 8.8 Pola Lissajous265Gambar 8.9 Rangkaian Noninverting amplifier (penguat tak membalik)266Gambar 8.10 Penjumlah tak membalik dua masukan267Gambar 8.11 Penguat penjumlah n masukan267Gambar 8.12 Penguat diferensial268Gambar 8.13 Duty Cycle269Gambar 8.14 Blok sederhana PWM269Gambar 8.15 Output PWM (a) PWM positif (b) PWM negatif270Gambar 8.16 H-Bridge Motor Driver271Gambar 8.17 H-Bridge Motor Driver ketika motor bergerak maju271Gambar 8.18 H-Bridge Motor Driver ketika motor bergerak mundur272Gambar 8.19 Arsitektur Half H-Bridge273Gambar 8.20Gigi reduksi 3:1273Gambar 8.21 Gigi reduksi 4:1273Gambar 8.22 Rangkaian percobaan servomotor276Gambar 8.23Plant Servoposisi278Gambar 8.24 Grafik Hubungan Tegangan Referensi dengan Sudutpada percobaan tanpa Gain280Gambar 8.25 Grafik Hubungan Tegangan Output 1 dan 2 tanpa Gain280Gambar 8.26 Sistem kontrol lup tertutup281

Gambar 8.27 Grafik Hubungan Tegangan Referensi dengan Sudutpada percobaan dengan Gain282Gambar 8.28 Grafik Hubungan Tegangan Output 1 dan 2 dengan Gain283Gambar 8.29 Grafik Hubungan Tegangan Referensi dengan sudutpada tanpa gain dan dengan gain283Gambar 8.30 Grafik Perbandingan Tegangan Output 1 dan 2 tanpa gaindan dengan gain284

Gambar 9.1 Prinsip sebuah motor DC291Gambar 9.2 Prinsip kerja motor DC secara matematis291Gambar 9.3 Diagram blok kontroler proporsional294Gambar 9.4 Pita Proporsional dari Kontroler Proporsional tergantung pada penguatan295Gambar 9.5 Rangkaian penguat operasional kontroler proporsional295Gambar 9.6 Kurva sinyal kesalahan e(t) terhadap t dan kurva u(t) terhadap t pada pembangkit kesalahan nol297Gambar 9.7 Diagram Blok Kontroler Integral297Gambar 9.8 Perubahan keluaran sebagai akibat penguatan dan kesalahan298Gambar 9.9 Rangkaian penguat Kontroler Integral298Gambar 9.10 Diagram blok kontroler differensial299Gambar 9.11 Kurva waktu hubungan input - output kontroler differensial300Gambar 9.12 Diagram Blok KontrolerJenis Proporsional-Integral-Differensial301Gambar 9.13 Diagram Blok kontroler PID analog302Gambar 9.14 Hubungan dalam fungsi waktu antara sinyal keluaran302Gambar 9.15 Rangkaian Penguat Operasional dengan Kontroler PID303Gambar 9.16 Sinyal Kesalahan Pengerak fungsi Ramp303Gambar 9.17 Keluaran sistem jika masukan fungsi Ramp dengan PID303Gambar 9.18Impedansi masuk dan rangkaian keluar Thevenin304Gambar 9.19 Duty Cycle305Gambar 9.20 Blok sederhana PWM305Gambar 9.21 Output PWM306

Gambar 9.22 Diagram blok pengubah frekuensi ke tegangan306Gambar 9.23 Diagram blok sistem open loop308Gambar 9.24 Sistem kontrol lup tertutup309Gambar 9.25 Diagram blok sistem pengaturan Motor secara open loop310Gambar 9.26 Diagram blok sistem pengaturan Motor secara close loop310Gambar 9.27 Diagram blok sistem pengaturan Motor secara open loop312Gambar 9.28 Diagram blok sistem pengaturan Motor secara close loop312Gambar 9.29 Diagram Blok percobaan PID control 313Gambar 9.30 Hasil Keluaran Optokopler dengan Vref=2.08 volt314Gambar 9.31 Hasil Keluaran Optokopler dengan Vref=7.64 volt314Gambar 9.32 Hasil Keluaran Optokopler dengan Vref=9.96 volt315Gambar 9.33 Hasil Keluaran Optokopler dengan Vref=12.5 volt315Gambar 9.34 Hasil Keluaran Plant motor DC dengan kontrol PVref=6.95316Gambar 9.35 Hasil Keluaran Plant motor DC dengan kontrol PVref=9.83316Gambar 9.36Hasil Keluaran Plant motor DC dengan kontrol PIVref=6.95317Gambar 9.37 Hasil Keluaran Plant motor DC dengan kontrol PIVref=9.83317Gambar 9.38 Hasil Keluaran Plant motor DC dengan kontrol PIDVref=6.74318Gambar 9.39 Hasil Keluaran Plant motor DC dengan kontrol PIDVref=13318Gambar 9.40 Diagram blok sistem pengaturan Motor secara open loop319Gambar 9.41 Grafik Hubungan Input Motor DCdengan Keluaran Optokopler320Gambar 9.42 Grafik Hubungan Frekuensi dengan Voutput321Gambar 9.43 Grafik Hubungan Vinput dengan Voutput321Gambar 9.44 Diagram blok sistem pengaturan Motor secara close loop322

Gambar 9.45 Grafik Hubungan Vinput dengan Voutput padapercobaan close loop323Gambar 9.46 Diagram blok sistem pengaturan Motor secara close loop324

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Kelas-kelas bahan isolator coil12Tabel 2.2Data Percobaan Indikator LED 28Tabel 2.3Data Percobaan Indikator Akustik28Tabel 2.4 Data Percobaan Relay28Tabel 2.5Data Percobaan Solenoida28Tabel 2.6Data Percobaan Hall -Effect Sensor29Tabel 2.7Data Percobaan Reflective Opto-Switch29Tabel 2.8Data Percobaan Proximity Switch Induktif29Tabel 2.9Data Percobaan Indikator LED30Tabel 2.10Data Percobaan Indikator Akustik32Tabel 2.11Data Percobaan Relay34Tabel 2.12Data Percobaan Solenoida37Tabel 2.13Data Percobaan Hall -Effect Sensor39Tabel 2.14Data Percobaan Reflective Opto-Switch40Tabel 2.15Data Percobaan Proximity Switch41

Tabel 3.1Tabel kebenaran gerbang XNOR55Tabel 3.2Data Percobaan Generator Ultrasonik62Tabel 3.3Data Percobaan Receiver ultrasonik 63Tabel 3.4Data Percobaan Amplifier ultrasonik 63Tabel 3.5Data Percobaan Band Pass Filter (BPF)64Tabel 3.6Data Percobaan Zero Cross Detektor64Tabel 3.7Data Percobaan Mixer65Tabel 3.8Data Percobaan Low Pass Filter (LPF) Jarak 9,5 cm66Tabel 3.9Data Percobaan Peak Detektor TP666Tabel 3.10Data Percobaan Peak Detektor TP767Tabel 3.11Data Percobaan Threshold komparator68Tabel 3.12Data Percobaan Latchable Driver69Tabel 3.13Data Percobaan Generator Ultrasonik71Tabel 3.14Data Percobaan Receiver ultrasonik 72Tabel 3.15Data Percobaan Amplifier ultrasonik 73Tabel 3.16Data Percobaan Band Pass Filter (BPF)74Tabel 3.17Data Percobaan Zero Cross Detektor76Tabel 3.18Data Percobaan Mixer77Tabel 3.19Data Percobaan Low Pass Filter (LPF) Jarak 9,5 cm78Tabel 3.20Data Percobaan Peak Detektor TP680Tabel 3.21Data Percobaan Threshold komparator81Tabel 3.22Data Percobaan Latchable Driver 83

Tabel 4.1Karakteristik Sensor pada saat Kenaikan Konstan115Tabel 4.2Karakteristik Sensor pada saat Penurunan Konstan115Tabel 4.3On-Off Kontroler115Tabel 4.4Plant Proporsional Kontroler116Tabel 4.5Selisih antara tegangan referensi dengan tegangan sensorpada J-TC untuk tegangan maju117Tabel 4.6Selisih antara tegangan referensi dengan tegangan sensorpada J-TC untuk tegangan mundur118Tabel 4.7Selisih antara tegangan referensi dengan tegangan sensorNTC untuk tegangan maju119Tabel 4.8Selisih antara tegangan referensi dengan tegangan sensorNTC untuk tegangan mundur120Tabel 4.9Selisih antara tegangan referensi dengan tegangan sensorPt untuk tegangan maju121Tabel 4.10Selisih antara tegangan referensi dengan tegangan sensorPt untuk tegangan mundur122Tabel 4.11Data Percobaan Proporsional Kontroler125Tabel 4.12Percobaan On-Off kontroler128

Tabel 5.1Tabel data karakteristik umum servo posisi fixed154Tabel 5.2Tabel data karakteristik umum servo posisi variable154Tabel 5.3Tabel loop kontrol dengan gain pada posisi fixed155Tabel 5.4Data hasil percobaan pada loop control dengan gain155Tabel 5.5Tabel data karakteristik umum servo posisi156Tabel 5.6Tabel data karakteristik umum servo posisi variable157Tabel 5.7Tabel hubungan masukan,keluaran dan errror159Table 5.8Tabel Perbandingan Tegangan Pada Sisi Keluran (Variable)160Table 5.9Hasil perhitungan Gain (fixed)162Table 5.10Hasil perhitungan Gain (variabel)162

Tabel 6.1 Variasi nilai Kp dan pengaruhnya terhadap TR, TS dan MP216Tabel 6.2 Variasi nilai Ki dan pengaruhnya terhadap TR, TS dan MP220Tabel 6.3 Variasi nilai Kd dan pengaruhnya terhadap TR, TS dan MP223

Tabel 7.1 Data percobaan pada on-off controller secara close loop240Tabel 7.2Data percobaan pada on-off controller secara open loop240Tabel.7.3Data percobaan pada pengkondisian sinyal241Tabel 7.4Data Perhitungan Gain Pengkondisi sinyal243Tabel 7.5 on - off controller secara close loop246Tabel 7.6 aplikasi on off secara Open loop247Tabel 7.7celah deviasi247

Tabel 8.1 Data Percobaan Karakteristik Sistem Servo Posisitanpa Gain277Tabel 8.2 Data Percobaan Karakteristik Sistem Servo Posisidengan Gain277Tabel 8.3 Percobaan Karakteristik Sistem Servo Posisi tanpa Gain279Tabel 8.4 Selisih sudut pada percobaan tanpa gain280Tabel 8.5Percobaan Karakteristik Sisem Servo Posisi dengan Gain281Tabel 8.6Selisih sudut pada percobaan dengan Gain282

Tabel 9.1 Data percobaan Karateristik keluaran plant motor DCopen loop314Tabel 9.2Data percobaan Karateristik keluaran plant motor DCclose loop315Tabel 9.3 Data Karateristik keluaran plant motor DC dengan kontrol P316Tabel 9.4 Data Karateristik keluaran plant motor DC dengan kontrol PI317Tabel 9.5 Data Karateristik keluaran plant motor DC dengan kontrol PID317Tabel 9.6 Data percobaan Karateristik keluaran plant motor DCopen loop319Tabel 9.7 Data percobaan Karateristik keluaran plant motor DCopen loop320Tabel 9.8 Perbandingan Verror percobaan dengan Verror perhitungan322Tabel 9.9Data Karateristik keluaran plant motor DC dengan kontrol P325Tabel 9.10Data Karateristik keluaran plant motor DC dengan kontrol PI325Tabel 9.11Data Karateristik keluaran plant motor DC dengan kontrol PID326