ultra wideband circuit design

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Hopper-conveyor plant yang digerakkan oleh motor listrik tiga fase
banyak digunakan di industri. Conveyor berfungsi memindahkan bahan baku dan
hopper berfungsi mengumpulkan bahan baku sementara. Pada salah satu proses
industri misalnya crushing dan screening karbon aktif, bahan baku setengah jadi
dipindahkan oleh conveyor ke hopper, selanjutnya dimasukkan ke mesin
penghancur (crushing) untuk disortir menggunakan mesin screening agar
mendapatkan berbagai ukuran hasil akhir. Pada proses ini dibutuhkan dua sampai
tiga orang operator. Pada industri kecil/sedang, mesin dioperasikan secara manual
sekuensial atau individual.
Operator akan mengoperasikan conveyor sesuai
keadaan isi hopper. Conveyor akan dimatikan apabila hopper telah penuh atau
sebaliknya. Pada keluaran hopper terdapat mekanisme poros berputar yang dapat
diatur kecepatannya untuk mengatur kecepatan keluarnya bahan baku. Apabila
motor conveyor sering dihidupkan dan dimatikan maka akan mengganggu sistem
tenaga listrik yaitu terjadi kedipan pada sistem tenaga listrik akibat arus starting
motor yang besar, bahan baku juga akan tumpah atau terjadi kekosongan apabila
operator lalai.
Motor induksi banyak digunakan di industri karena kekuatan yang tinggi,
reabilitas, biaya rendah, efisiensi tinggi, kemampuan self starting yang baik,
sederhana dan struktur yang kasar [1, 2] dapat bekerja dalam waktu lama tanpa
perawatan [3]. Motor induksi umumnya dioperasikan pada kecepatan tetap,
seiring dengan perkembangan teknologi dan kebutuhan maka motor induksi
dioperasikan pada variasi kecepatan yang sebelumnya didominasi oleh motor DC.
Untuk mengubah-ubah kecepatan motor induksi dilakukan dengan mengubah
pasang kutub magnet dan secara elektronik dengan mengatur frekuensinya.
Keterbatasan motor induksi sekarang telah teratasi dengan penggunaan kendali
motor yang cerdas dapat diatur [1] yaitu kendali kecepatan dengan metode
constant V/f dan vector control [4, 5]. Pengendali kecepatan motor induksi ini
disebut juga inverter speed drive atau inverter. Selain pengendali kecepatan yang
1
operasinya dapat dipilih, satu unit inverter dilengkapi dengan berbagai fasilitas
seperti fungsi pengawasan (monitoring), dapat diperintah dari luar dihubungkan
dengan peralatan-peralatan eksternal melalui terminal analog atau digital.
Pengendali PID sangat luas penggunaanya di industri pada beberapa
dekade, tanggapanya sangat cepat tetapi overshoot juga sangat besar [6, 7]. Saat
ini penampil (display) untuk memonitor proses individual juga telah dilengkapi
dengan kendalli PID, sehingga pengguna dapat memilih sebagai kendali, penampil
atau keduanya. Parameter PID klasik biasanya tetap selama operasi,
konsekuensinya pengendali menjadi tidak efisien untuk mengendalikan sistem
jika ada gangguan yang tidak diketahui atau lingkungan disekitar sistem berubah
[7]. Jadi kendali PID tidak cukup adaptif [8]
dan juga penentuan parameter PID
juga sangat sulit [6]. Untuk mengatasi keterbatasan pengendali PID, Prof. Zadeh
memperkenalkan pengendali fuzzy (Fuzzy Logic Controller), tetapi ada harga
yang harus dibayar, yaitu tanggapannya lebih lambat dari pengendali PID [6, 8].
Pengendali fuzzy masih menjadi topik penelitian yang menarik dan telah
diterapkan pada peralatan rumah tangga dan melengkapi peralatan kendali industri
seperti Fuzzy Logic Controller (PLC). Penelitian-penelitian sebelumnya
membahas FLC kendali sistem tangki, yaitu pengendalian aras (level) cairan.
Penerapannya untuk inverter speed drive masih tahap simulasi. Walaupun FLC
tanggapannya lambat, tapi pada sistem tertentu dimana toleransi dan waktu
tanggapan tidak begitu kritis [9] atau pada kasus-kasus yang tidak menuntut
akurasi tinggi FLC dapat diaplikasikan [10].
1.2 Perumusan masalah
Kendali PID telah sukses penggunaannya di industri sedangkan kendali
fuzzy masih terus dikembangkan dan telah berhasil diimplementasikan pada
kendali aras cairan atau sistem tangki. Maka perumusan masalahnya adalah
bagaimana merancang bangun dan menentukan sistem kendali aras solid pada
hopper-conveyor plant yang tahan terhadap gangguan.
2
1.3 Keaslian penelitian
Penelitian FLC pada kendali aras sistem tangki dan kendali kecepatan
motor induksi telah dilakukan oleh beberapa peneliti seperti pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Penelitian-penelitian yang telah dilaksanakan
Peneliti
M.F. Lai [11]
N.B. Muthuselvan [12]
M. Arrofiq [13]
E. Yajid [14]
L. Qi [6]
C.W. Nurhaeti [15]
S. Krivic [16]
Metode
Fuzzy, rancang bangun,
berbasis PC kalang tertutup
sensor rotary encoder
Fuzzy, simulasi, Matlab.
Fuzzy, rancang bangun,
berbasis PLC kalang
tertutup sensor dinamometer
Fuzzy, rancang bangun,
berbasis PC, sensor strain
gage
Fuzzy, simulasi, Matlab.
Fuzzy, rancang bangun,
berbasis mikrokontroller,
sensor tekanan.
Fuzzy, rancang bangun,
berbasis Arduino-Friendly
ARM
Aplikasi
Kendali kecepatan
motor induksi
Kendali kecepatan
motor induksi
Sistim tangki,
penggerak motor DC
Sistem tangki,
penggerak motor DC
Sistem tangki,
penggerak motor DC
Yang membedakan penelitian ini dengan penelitian-penelitian sebelumnya
adalah pengendali fuzzy aras solid dengan sensor ultrasonik berbasis
mikrokontroler kemudian mengplementasikan pada miniatur hopper-conveyor
plant menggunakan penggerak motor induksi tiga fase dengan inverter speed
drive.
3
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah merancang bangun kendali fuzzy dan PID
berbasis mikrokontroler, kendali on-off selanjutnya mengintegrasikannya pada
inverter speed drive motor induksi dan kemudian membandingkan kendali
tersebut pada hopper-conveyor plant.
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian adalah memberikan kontribusi pemikiran kepada
industri untuk konfigurasi dan penggunaan FLC sebagai kendali aras solid pada
hopper-conveyor plant. Akan dijadikan sebagai alat peraga praktikum
instrumentasi industri di Jurusan Sistem Komputer Informatics & Business
Institute (IBI) Darmajaya Bandar Lampung setelah dimodifikasi menjadi kendali
kecepatan putar.
1.6
Sistematika Penulisan
Tesis ini berisi lima BAB, BAB I meliputi latar belakang penelitian,
perumusan masalah, keaslian penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan
sistematika penulisan.
BAB II membahas tinjauan pustaka terdiri dari kajian beberapa penelitian
yang telah dilakukan pada bidang yang sama, landasan teori-teori pendukung
untuk perancangan kendali dan hipotesis penelitian.
BAB III membahas metode penelitian meliputi alat dan bahan yang
digunakan, pengukuran-pengukuran parameter untuk perancangan, rancang
bangun kendali berupa perangkat keras dan perangkat lunak dan cara analisis.
BAB IV menunjukkan hasil dan pembahasan pengujian implementasi
masing-masing kendali, selanjutnya dirangkum dalam tabel indeks kinerja
kendali.
BAB V menunjukkan kesimpulan penelitian dan saran-saran untuk
penelitian selanjutnya.
4