i
IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU
RUANGAN BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
IMAM CHANAFI SLAMET
201010130311113
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
LEMBAR PERSETUJUAN
IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU
RUANGAN BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh: Imam
Chanafi Slamet
(201010130311113)
Diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I Pembimbing II
Ilham Pakaya, ST, Ir. Nur Kasan, MT. NIDN. 0717018801 NIDN. 0707106301
LEMBAR PENGESAHAN
IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN
BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD)
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
IMAM CHANAFI SLAMET
201010130311113
Tanggal Ujian : 30 Januari 2016
Periode Wisuda : Februari 2016
Disetujui oleh :
1. Ilham Pakaya, ST, Pembimbing I. NIDN. 0717018801
2. Ir. Nur Kasan, MT. Pembimbing II NIDN. 0707106301
3. Machmud Effendi, ST, M.Eng.
NIDN. 0715067402 Penguji I
4. Drs. Budhi Priyanto, M.Si.
NIDN. 0026106701 Penguji II
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Eektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT NIDN : 0718036502
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : IMAM CHANAFI SLAMET Tempat/Tgl Lahir : Wawondula / 14 Januari 1992 NIM : 201010130311113
FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul
IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN
BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD) beserta seluruh isinya adalah karya
saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 26 Januari 2016 Yang Membuat Pernyataan
Imam Chanafi Slamet
Mengetahui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ilham Pakaya, ST, Ir. Nur Kasan, MT. NIDN. 0717018801 NIDN. 0707106301
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua, Bapak Slamet Haryanto dan Ibu Atik Suriti yang selalu
memberikan doa dan dukungan untuk semuanya baik itu materil maupun moril.
2. Bapak Ilham Pakaya, ST, dan Bapak Ir. Nur Kasan, MT.selaku pembimbing tugas akhir. 3. Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng. dan Bapak Drs. Budhi Priyanto, M.Si. selaku dosen
penguji tugas akhir.
4. Bapak Ir. Sudarman, MT sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Malang.
5. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Malang.
6. Guru besar saya, Om Dju yang telah memberi pengetahuan lebih.
7. Calon teman hidup selamanya Rusmina S.Farm yang terus memberikan semangat
agar segera lulus.
8. Partner duet skripsi Danny Yoga “Calon” .ST
9. Kawan seperjuangan, Gigin Syahlafi, Agung Setyo Laksono, Bayu Anzar Wibisono,
Fachrul Islamul Ulum, Yudha Chandra Bachtiar, Ngurah Satriawan, Afrian Teguh P,Ali Ridha M.,Agil Firmansyah, Ainur Rizki, Asmakky Yudyanto, Abdul Qodir, Renggaa Maulana Adi, Rosmala Rahmawati,Auliyaa Rositasari, Nur Anita Agustiyana, Azizah Yaumul Ula, Leny FaridRahmat Robbi, Nur Hamid Kholis, yang memberikan semangat dan dorongan untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Teman-Teman Teknik Elektro angkatan 2010 khususnya Kelas C yang selalu kompak
dan bersama.
11. Keluarga baruTEGAZ Universitas Brawijaya
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, nikmat, hidayah, dan ridho-Nya, sehingga peneliti dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN
BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD)
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi implementasi kontrol PID (Proportional Integral Derivative) pada penstabil suhu ruangan yang menggunakan modul Peltier. Selain itu, juga akan disampaikan mengenai pengujian-pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini.
Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 26 Januari 2016
Imam Chanafi Slamet
ix DAFTAR ISI
Lembar Judul ... i
LembarPersetujuan ... ii
LembarPengesahan ... iii
LembarPernyataan ... iv
Abstrak ... v
Abstract ... vi
LembarPersembahan ... vii
Kata Pengantar ... viii
2.2 Bahasa Pemrograman BasicCompiler AVR (BASCOM AVR) ... 7
2.2.1 Karakter Pada BASCOM AVR ... 7
2.2.2 Tipe Data ... 8
2.2.3 Variabel ... 8
x
2.3.1 RingkasanFitur-fiturMikrokontrolerATMEGA 16 ... 17
2.3.2 Diagram Pin dan Diagram Blok Mikrokontroler ATMEGA 16 ... 19
2.3.3 Fungsi Masing-Masing Pin pada Mikrokontroler ATMEGA 16 ... 22
2.4 Pulsa Width Modulation ( PWM ) ... 24
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT ... 32
3.1 Diagram Blok dan Prinsip Kerja Sistem ... 32
4.1 Pengujian Minimum Sistem Sebagai Masukan dan Keluaran ... 45
4.1.1 Tujuan Pengujian ... 45
4.1.2 Diagram Blok Pengujian ... 45
4.1.3 Peralatan Pengujian ... 45
xii
4.7.2 Diagram Blok Pengujian ... 62
4.7.3 Peralatan Pengujian ... 62
4.7.4 Prosedur Pengujian ... 63
4.7.5 Hasil Pengujian ... 69
BAB V PENUTUP ... 76
5.1 Kesimpulan ... 76
5.2 Saran ... 76
xiii
Gambar 2.7 Diagram Blok Mikrokontroler ATMEGA16 ... 21
Gambar 2.8 komparator pembangkit PWM ... 24
Gambar 2.9 Pulse Width Modulation (PWM) dalam Duty Cycle yang berbeda 25 Gambar 2.10 PrinsipkerjaPeltier ... 26
Gambar 3.1 Diagram Blok Keseluruhan Sistem ... 32
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem II ... 33
Gambar 3.3 Desain Perancangan Sistem II ... 34
Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kontrol ... 35
Gambar 3.5 Flowchart Sistem II ... 36
Gambar 3.6 Rangkaian Sistem Mikrokontroler Atmega 16 ... 37
Gambar 3.7 Rangkaian Keypad Matrix 4x4 ... 38
Gambar 3.8 Rangkaian LCD 16x2 ... 39
Gambar 3.9 Rangkaian Driver Peltier ... 40
Gambar 3.10 Rangkaian Sensor Suhu LM 35 ... 42
Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Keseluruhan Sistem II ... 44
Gambar 4.2 Diagram Blok Pengujian Sistem Minimum Masukan dan Keluaran ……….. ... 45
Gambar 4.3 Diagram Blok Pengujian Keypad... 48
xiv
Gambar 4.5 Pengujian Keypad Karakter A ... 50
Gambar 4.6 Pengujian Keypad Karakter * ... 50
Gambar 4.7 Diagram Blok Pengujian LCD 16x2 ... 51
Gambar 4.8 Hasil Pengujian LCD 16x2 ... 53
Gambar 4.9 Diagram Blok Pengujian Driver untuk Hardware... 54
Gambar 4.10 Diagram Blok Pengujian Driver Peltier ... 55
Gambar 4.11 Diagram Blok Pengujian Sensor LM 35 ... 59
Gambar 4.12 Pengujian Keseluruhan Sistem II ... 62
Gambar 4.13 Kemampuan Maksimal Pemanasan Alat Berdasarkan Hasil Pengujian 69 Gambar 4.14 Kemampuan Maksimal Pendinginan Alat Berdasarkan Hasil Pengujian……… 70
Gambar 4.15 Kemampuan Pemanasan Alat dengan menentukan setpoint di bawah suhu maksimal Berdasarkan Hasil Pengujian ... 71
Gambar 4.16 Duty Cycle pada Keadaan Rise Time Saat Memanaskan ... 71
Gambar 4.17 Duty Cycle pada Keadaan Settling TimeSaat Memanaskan ... 72
Gambar 4.18 Hasil Pengujian Waktu Terhadap PWM ... 72
Gambar 4.19 Kemampuan Pendinginan Alat dengan menentukan setpoint di atas suhu maksimal Berdasarkan Hasil Pengujian... 73
Gambar 4.20 Duty Cycle pada Keadaan Rise TimeSaat Mendinginkan ... 73
Gambar 4.21 Duty Cycle pada Keadaan Settling TimeSaat Mendinginkan ... 74
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 karakter yang digunakan pada BASCOM AVR ... 7
Tabel 2.2 Tipe Data dan Ukurannya ... 8
Tabel 2.3 Operator Aritmatik ... 12
Tabel 2.4 Operator Relasional ... 12
Tabel 2.5 Operator Logika ... 12
Tabel 2.6 Alternatif Fungsi Port B ... 23
Tabel 2.7 Alternatif Fungsi Port C ... 23
Tabel 2.8 Alternatif Fungsi Port D ... 23
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Minimum Sistem Sebagai Masukan dan Keluaran 47 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Peltier Sisi Dingin ... 58
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Peltier Sisi Panas ... 58
xvi
DAFTAR PUSTAKA
1. Bishop, Owen. 2004, Dasar Dasar Elektronika, alih bahasa Irzam Harmin ,Penerbit Erlangga: Jakarta.
2. Hakim, Ermanu Azizul. 2012, Sistem kontrol. UMM Press: Malang. 3. C, Knospe. 2006, PID Control, IEEE Control Magazine:Singapore.
4. Sung och Lee. 2009, Process Identification and PID Control, John Wiley & Sons Inch:Singapore.
5. Bolton, W 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol,Erlangga: Jakarta. 6. Widodo, Budiharto. 2008, Panduan Praktikum mikrokontroler AVR ATMEGA16.
Elex Media Komputindo: Jakarta.
7. Syahban, Rangkuti. 2011, Mikrokontroller ATMEL AVR (ISIS Proteus dan
CodeVisionAVR), Penerbit Informatika:Bandung.
8. Afrie, Setiawan. 2012, 20 Aplikasi Mikrokontroller ATMega 8535 & ATMega 16
menggunakan BASCOM-AVR, Penerbit Andi:Yogyakarta.
9. Eko P, Agfianto. 2010,Mudah Menguasai Pemprograman Mikrokontroler
Atmel-AVR menggunakan BASCOM-AVR, UGM:Yogyakarta.
10.Soebhakti, Hermawan. 2007, Basic AVR Mikrokontroler Toturial, Politeknik Batam:Batam.
11.Winoto, Ardi. 2008, Mikrokontroler AVR ATMega8/32/16/8535 dan Pemprograman dengan bahasa C pada WinAVR, Informatika:Bandung.
12.Prehan, B. 2013.(http://www.bagusprehan.com/2013/12/konfigurasi-pin-lcd-16x2.html)
diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
13.Parallax.2008.( https://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/27899-4x4-Matrix-Membrane-Keypad-v1.2.pdf) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
14.Shatomedia.2013.(http://shatomedia.com/2008/12/sensor-suhu-lm35/) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
15.Esorensen.2008.(http://www.esorensen.com/) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
16.Elektronika Indonesia.2003,(http://elektroindonesia.com) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
17.All Datasheet.2008.(http://www.alldatasheet.com) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
xvii
18.Insan Sains Project.2010.(https://insansainsprojects.com) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
19.Tellurex.2001.(http://www.tellurex.com/technology/peltier-faq.php) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengaplikasian modul Peltier sebagai salah satu teknologi sering dijumpai
sebagai komponen pendingin. Banyak sekali pengembangan modul Peltier
sebagai alat pendingin seperti kulkas mini, pendingin makanan/minuman pada
mobil bahkan sebagai pendingin prosesor pada komputer. Pada saat ini
pemanfaatan Peltier hanya terbatas pada pendingin dengan berbagai inovasi yang
telah ada, baik itu produk kreasi individu maupun komersil. Namun, pada
dasarnya Peltier memiki banyak sekali potensi yang bisa dikembangkan.
Dikarenakan keunikan dari komponen ini yang memiliki dua sifat yaitu panas dan
dingin dalam satu komponen. Maka dari itu diperlukan suatu pengembangan
modul Peltier lebih lanjut.
Pengembangan modul Peltier yang masih kurang adalah pemanfaatannya
sebagai alat penstabil suhu ruangan. Dengan keunggulan yang dimiliki modul
Peltier, maka sangat mungkin pengembangan modul Peltier sebagai penstabil
ruangan diwujudkan. Suhu panas dan dingin yang ada pada modul Peltier dapat
digunakan untuk menstabilkan suhu ruangan dengan mengalirkan udara panas
atau dingin di modul Peltier yang disebarkan ke ruangan guna mengatur suhunya.
Dalam mengatur suhu agar stabil diperlukan sistem kontrol.
Penggunaan modul Peltier sebagai penstabil suhu ruangan sebelumnya
menggunakan metode Logika Fuzzy. Namun, metode yang digunakan pada
pembuatan alat ini adalah kontrol Proportional Integral Derivative (PID). Kontrol
PID memiliki banyak keunggulan dalam hal pengambilan keputusan di sistem
kontrol dan mudah dimengerti. Pemanfaatan kontrol PID ini sudah banyak
ditemui diberbagai aplikasi elektronika.
Pengembangan dari teknologi yang sudah ada, kami menggunakan ide
penggabungan dengan dua sistem. Dimana, sistem pertama pengaturan suhu
menggunakan Labview dengan pengoperasian terkoneksi melalui
2
terhubung ke Mikrokontroler dan LCD sebagai tampilan informasinya. Tentu saja
dengan dua sistem ini akan meningkatkan pengembangan yang lebih modern dan
memiliki tingkat akurasi yang tinggi.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka penulis merumuskan
permasalahan,yaitu :
1. Bagaimana membuat alat yang dapat mengatur modul Peltier untuk merubah
suhu dengan kecepatan yang diinginkan ?.
2. Bagaimana mengaktifkan modul Peltier sebagai pemanas maupun pendingin
dengan kecepatan perubahan suhu yang dapat diatur menggunakan PWM ?.
3. Bagaimana mengatur suhu yang dikhendaki melalui keypad ?.
4. Bagaimana membuat program untuk mengatur Duty Cycle PWM?.
1.3 Tujuan Penelitian
Tugas akhir ini bertujuan untuk :
1. Membuat penstabil suhu ruangan menggunakan modul Peltier.
2. Membuat program menggunakan Basic Compiler (BASCOM) untuk
kemudian diaplikasikan pada penstabil suhu ruangan menggunakan modul
Peltier.
1.4 Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula,
dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan.
Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut :
1. Dimensi ruangan yang digunakan 40 cm x 30 cm x 100 cm.
2. Sensor suhu yang digunakan di dalam ruangan yaitu Lm 35.
3. Bahasa Pemrograman yang digunakan pada mikrokontroler adalah Basic
3
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah
sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah bersifat
aplikatif dengan urutan sebagai berikut :
a. Studi Literatur : Mengumpulkan data primer dan sekunder yang
diperlukan sesuai dengan materi pembahasan pada tugas akhir ini yang
menyangkut prisip kerja dan landasan teoritis, dimana data-data tersebut
diperoleh dari buku-buku referensi yang bersangkutan.
b. Perencanaan dan Pembuatan Alat : Merencanakan desain sistem dan
membuat alat sesuai dengan desain.
c. Hasil Pengujian : Menguji sistem dan alat yang telah dibuat menggunakan
alat bantu yang sesuai untuk mengetahui apakah kerja alat telah sesuai
dengan perencanaan.
d. Kesimpulan dan Saran : Hasil perencanaan dan pengujian sistem aplikasi
tersebut kemudian dianalisa dan diambil suatu kesimpulan yang akhirnya
disusunlah tugas akhir ini mencakup semua langkah dalam perencanaan.
2. Pembuatan Alat
Pembuatan alat terdiri dari beberapa tahapan, yaitu :
- Perancangan diagram blok kerja alat.
- Menentukan perancangan rangkaian elektronik.
- Perancangan software untuk pemrograman mikrokontroler.
- Perancangan desain mekanik keseluruhan sistem.
- Pembuatan rangkaian elektronik.
3. Pengujian
Pengujian sistem dibagi menjadi dua yaitu :
a. Pengujian sistem tanpa pengaruh eksternal
Pengujian ini dilakukan dengan mengubah suhu yang ditetapkan pada
sistem untuk melihat respon dari sistem, Untuk mengetahui respon sistem
4
b. Pengujian sistem dengan pengaruh eksternal
Pengujian ini dengan memberikan pengaruh luar berupa sumber panas /
dingin pada sistem untuk mengetahui respon sistem.
4. Pengambilan Analisis
Analisa diambil dari hasil perencanaan dan pengujian sistem aplikasi tersebut
kemudian dianalisa dan diambil suatu kesimpulan yang akhirnya disusunlah buku
naskah tugas akhir ini mencakup semua langkah dalam perencanaan.
5. Kesimpulan
Kesimpulan berisikan hasil keseluruhan dari penelitian. Terdiri dari kelebihan
dan kekurangan sistem yang telah dibuat, sehingga mempermudah bagi orang lain
untuk melanjutkan (menyempurnakan) sistem yang telah dibuat.
1.6 Sistematika Penulisan
Penulisan ini disusun dalam beberapa pokok bahasan untuk mempermudah
pembahasan, yaitu :
BAB I PENDAHULUAN
Memaparkan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan,
batasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Membahas tentang dasar teori atau acuan yang digunakan sebagai
penunjang dalam perancangan dan pembuatan alat.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Berisi tentang perancangan dan pembuatan alat.
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Bab ini berisi implementasi / realisasi dari desain pada bab 3 dan
implementasi dari hasil pengujian.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
