Sistem Kendali Suhu Ruangan Dengan PID Berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu_151311032_Zsa Zsa Novianti_D3 Teknik Elektronika_POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

(1)

LAPORAN PROJECT MANDIRI LAPORAN PROJECT MANDIRI

SISTEM KENDALI SUHU RUANGAN DENGAN PID SISTEM KENDALI SUHU RUANGAN DENGAN PID

BERBASIS ARDUINO UNO, MENGGUNAKAN SENSOR SUHU BERBASIS ARDUINO UNO, MENGGUNAKAN SENSOR SUHU

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Sistem Kendali Digital Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Sistem Kendali Digital

Disusun oleh Disusun oleh Zsa

Zsa Zsa Zsa Novianti Novianti (151311032)(151311032) Kelas 2A

Kelas 2A

PROGAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA PROGAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA

(2)

(3)

KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim

Bismillahirrahmanirrahim

Alhamdulillah segala puji hanya milik Allah SWT Yang Maha Pengasih dan Alhamdulillah segala puji hanya milik Allah SWT Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang yang menggenggam hati, akal dan jasad semua manusia. Karena Maha Penyayang yang menggenggam hati, akal dan jasad semua manusia. Karena atas rahmat dan karunia-Nya, penulis bisa menyelesaikan laporan project mandiri atas rahmat dan karunia-Nya, penulis bisa menyelesaikan laporan project mandiri dengan judul

dengan judul " Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino" Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu

Uno, Menggunakan Sensor Suhu”.”. _{Sholawat serta salam semoga tetap tercurah}_{Sholawat serta salam semoga tetap tercurah} limpahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan limpahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan semua pengikutnya.

semua pengikutnya.

Dalam penyusunan laporan project mandiri ini terdiri atas beberapa buah Dalam penyusunan laporan project mandiri ini terdiri atas beberapa buah dokumen yaitu B100 sampai B600 sehingga penyusunan laporan project dapat dokumen yaitu B100 sampai B600 sehingga penyusunan laporan project dapat berjalan dengan lancar dan sistematis

berjalan dengan lancar dan sistematis

Tak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak yang telah Tak lupa penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak yang telah membantu dalam proses realisasi sistem ataupun alat ini dari awal hingga akhir membantu dalam proses realisasi sistem ataupun alat ini dari awal hingga akhir sehingga laporan project akhir ini dapat dibuat dengan baik. Apabila ada sehingga laporan project akhir ini dapat dibuat dengan baik. Apabila ada kesalahan itu datangnya dari saya sendiri, dan apabila datang kebaikan pastilah kesalahan itu datangnya dari saya sendiri, dan apabila datang kebaikan pastilah Allah tempat segala kebaikan. Oleh karena itu, kritikan yang sifatnya Allah tempat segala kebaikan. Oleh karena itu, kritikan yang sifatnya membangun, penulis harapkan guna perbaikan kedepannya.

membangun, penulis harapkan guna perbaikan kedepannya.

Cimahi, 20 Juni 2017 Cimahi, 20 Juni 2017

Penyusun Penyusun

(4)

DAFTAR ISI DAFTAR ISI KATA

KATA PENGANTAR ...PENGANTAR ... 2... 2 DAFTAR

DAFTAR ISI ...ISI ... 3... 3 DATAR

DATAR GAMBAR GAMBAR ... 6... 6 DAFTAR

DAFTAR TABEL TABEL ... 7... 7 Dokumen

Dokumen B100 B100 ... 8... 8 1.

1. Pengantar Pengantar ... ... 1010 1.1.

1.1. Ringkasan Ringkasan Isi Isi Dokumen ...Dokumen ... 10... 10 1.2.

1.2. Tujuan Tujuan Penulisan ...Penulisan ... 10... 10 1.3.

1.3. Pendahuluan Pendahuluan ... ... 1010 1.4.

1.4. Latar Latar Belakang Belakang Masalah Masalah ... ... 1010 1.5.

1.5. Perumusan Perumusan Masalah Masalah ... 10... 10 1.6.

1.6. Batasan Batasan Masalah Masalah ... 10... 10 1.7.

1.7. Deskripsi Deskripsi Alat Alat ... 11. 11 2. 2. Lampiran Lampiran ... ... 1212 Dokumen Dokumen B200 B200 ... 13... 13 1. 1. Pengantar Pengantar ... ... 1414 1.1.

1.2. Tujuan Tujuan Penulisan ...Penulisan ... 14... 14 1.3.

(5)

Dokumen

Dokumen B300 B300 ... 18... 18 1.

1.2. Tujuan Penulisan Tujuan Penulisan dan Aplikasi dan Aplikasi / Kegunaan / Kegunaan Dokumen ...Dokumen ... ... 1919 1.3.

1.3. Referensi Referensi ... ... 1919 1.4.

1.4. Daftar Daftar Singkatan Singkatan dan dan Istilah...Istilah... ... 1919 2.

2. Pengembangan Produk Pengembangan Produk Mekanik dan Mekanik dan Sistem Sistem Elektronika ...Elektronika ... ... 2020 3.

3. Perancangan Perancangan Sistem Sistem Elektronika ...Elektronika ... 20... 20 3.1.

3.1. Diagram Diagram Blok Blok Sistem ...Sistem ... 20... 20 3.2.

3.2. Perancangan Perancangan Rangkaian Rangkaian Keseluruhan .Keseluruhan ... 21... 21 4.

4. Perancangan Perancangan Sistem Sistem Kendali ...Kendali ... 22. 22 Dokumen

Dokumen B400 B400 ... 23... 23 1.

1.2. Tujuan Penulisan Tujuan Penulisan dan Aplikasi dan Aplikasi / Kegunaan / Kegunaan Dokumen ...Dokumen ... ... 2424 1.3.

1.3. Referensi Referensi ... ... 2424 2.

2. Lingkup Lingkup Pengujian Pengujian ... 25. 25 3.

3. Pengujian Pengujian ... ... 2525 3.1.

3.1. Pengujian Pengujian Potensiometer ...Potensiometer ... 25... 25 3.2.

3.2. Pengujian Pengujian Sensor Sensor LM35 LM35 dan dan LCD LCD ... ... 2626 3.3.

3.3. Pengujian Pengujian Driver Driver Lampu Lampu dengan dengan PWM PWM ... ... 2727 3.4.

3.4. Pengujian Pengujian Lampu Lampu Tungsten Tungsten ... 28.... 28 4.

(6)

3.1. Proses Desain Kendali ... 33

3.2. Perhitungan Paramater PID... 33

3.3. Perhitungan Fiter Digital... 34

4. Kesimpulan ... 35

Dokumen B600 ... 36

1. Pengantar ... 37

1.1. Ringkasan Isi Dokumen ... 37

1.2. Tujuan Penulisan dan Aplikasi / Kegunaan Dokumen ... 37

1.3. Referensi ... 37

2. Respon Awal ... 38

2.1. Backward Difference ... 38

2.2. Diskritisasi Langsung... 39

3. Proses Tunning ... 40

4. Gangguan pada Sistem ... 41

5. Kesimpulan ... 42

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Spesifikasi Mosfet ... 16

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Elektronika... 20

Gambar 3.2 Perancangan Rangkaian Keseluruhan ... 21

Gambar 3.3 Flowchart Sistem Kendali ... 22

Gambar 4.1 Pengecekkan Setpoint dengan menggunakan Serial Plotter ... 25

Gambar 4.2 Pengecekkan Setpoint dengan menggunakan Serial Monitor ... 26

Gambar 4.3 Pengecekkan LCD 16x2 dengan sensor suhu LM35 ... 26

Gambar 4.4 Pengecekkan sensor suhu LM35 tanpa Filter ... 27

Gambar 4.5 Pengecekkan sensor suhu LM35 dengan Filter ... 27

Gambar 4.6 Pengecekkan Lampu Tungsten... 28

Gambar 5.1 Menentukan parameter L dan T ... 32

Gambar 5.2 Tabel Parameter PID untuk ZN-1 ... 32

Gambar 5.3 Proses Desain dengan filter digital ... 33

Gambar 5.4 Menentukkan Periode Sinyal Gambar dan Range Waktu ... 34

Gambar 6.1 Hasil Respon dengan metode Backward Difference ... 38

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Pengujian Driver Lampu dengan PWM ... 27

Tabel 5.1 Linearisasi Sensor Suhu LM35 ... 31

Tabel 5.2 Konver Ke Waktu Real ... 33

(9)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen Dokumen Proposal Produk : " Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu ”

Jenis Dokumen B100

Nomor Dokumen Pro-01

Nomor Revisi 02

Nama File B100_Zsa Zsa Novianti_ 151311032_PROJECT MANDIRI.docx Tanggal

Penerbitan 24 Maret 2017

Unit Penerbit

Jumlah Halaman 5(Termasuk Lembar Sampul)

Data Pengusul

Pengusul Nama Jabatan

Zsa Zsa Novianti 151311032

Tanggal 24 Maret

2017

Tanda Tangan

(10)

1. Pengantar

1.1. Ringkasan Isi Dokumen

Dokumen ini berisikan proposal yang ditujukan sebagai proyek tugas akhir mandiri gabungan dari 3 Mata Kuliah yaitu Sistem Kendali Digital (SKD), Elektronika Industri II (ELIND II) dan Instrumentasi Elektronika. Yang mana didalam dokumen ini menjelaskan tentang latar belakang dan deskrip alat yang berjudul Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu

1.2. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan dari dokumen ini yaitu:

1. Sebagai landasan dalam pelaksanaan pengembangan alat.

2. Untuk memudahkan proses pengembangan alat yang akan dibuat.

3. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan alat dan pengembangan lebih lanjut.

4. Sebagai bagian dari dokumentasi proyek system kendali digital, elektronika industri II dan instrumentasi elektronika.

(11)

2. Pendahuluan

2.1. Latar Belakang Masalah

Suhu merupakan suatu besaran untuk menyatakan ukuran derajat panas atau dinginnya suatu benda ataupun lingkungan. Banyak sekali manfaat suhu untuk aktifitas sehari-hari manusia seperti menjemur baju, mendinginkan dan menghangatkan makanan ataupun menghangatkan dan mendinginkan ruangan dan masih banyak manfaat yang lainnya. Tetapi karena banyaknya faktor gangguan yang dapat mempengaruhi nilai suhu tersebut, maka akibatnya nilai suhu tersebut menjadi tidak menentu dan menjadi tidak sesuai dengan yang kita inginkan. Oleh karena itu diperlukan suatu sistem kendali yang dapat mengendalikan suhu agar tetap pada nilai yang stabil walaupun banyak faktor gangguan yang mempengaruhinya. Salah satu jenis kendali yang sudah sering digunakan adalah PID, karena PID sudahbanyak digunakan oleh industry- industri besar.

Pada project mandiri ini saya akan membuat rancangan dan realisasi simulasi sistem kendali suhu pada ruangan dengan menggunakan sensor LM35 dan dengan kontroller PID. Variabel yang akan dikendalikan adalah besaran suhu yang kemudian akan dikonversikan menjadi tegangann.

2.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan diatas, maka data dirumuskan beberapa permasalahan yang menjadi pembahasan pada makalah ini, antara lain sebagai berikut :

1. Bagaimana proses perancangan sistem/alat pada project mandiri ini? 2. Bagaimana cara kerja dari sistem/ alat pada project mandiri ini? 3. Bagaimana realisasi pengujian sistem/alat pada project mandiri ini? 2.3 Batasan Masalah

Berdasarkan paparan latar belakang masalah diatas, maka penulis mengidentifikasi yaitu bagaimana cara membuat Sistem Penggendali Suhu dengan Menggunakan Sensor LM35 dan dengan Metode PID untuk mendapatkan nilai

(12)

2.4. Deskrip Alat

Set Point Kontroller

(Arduino Uno) Penguat Daya (Mosfet) Aktuator (Lampu) Sensor LM35 + -SV PV MV (PMW) Output

Blok Diagram Sistem

Prinsip kerja dari sistem ini adalah menjaga agar nilai suhu tetap stabil walaupun terdapat gangguan yang mempengaruhi nilai suhu tersebut. Berdasarkan blok diagram diatas, diawali dengan mengatur nilai masukkan suhu yang akan dijadikan sebagai set point, set point didapatkan dengan mengatur potensiometer sesuai dengan keinginan. Kemudian nilai set point akan masuk ke controller arduino untuk diolah datanya dan menghasilkan keluaran manipulated value berupa PMW. Dan keluaran PMW akan masuk ke rangkaian penguata daya. Penguat daya yang digunakan adalah Mosfet, setelah itu baru dilanjutkan ke aktuator berupa lampu untuk menentukkan intensitas cahaya dari lampu. Intensitas cahaya dari lampu akan menghasilkan suhu panas yang kemudian akan dibaca oleh sensor LM35, dimana sensor LM35 ini dijadikan sebagai feedback dalam sistem ini dan hasil sensor LM35 ini akan masuk ke Arduino Uno dan kemudian akan dilakukan perbandingan antara hasil suhu dari sensor LM35 dengan nilai suhu dari set point dan begitu juga untuk proses selanjutnya.

(13)

Lampiran. Curiculum Vitae 1. Anggota Pengusul 1 A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Zsa Zsa Novianti

2 Jenis Kelamin Perempuan

3 Program Studi D3 TeknikElektronika

4 NIM 151311032 5 Tempat Tanggal Lahir Serang , 22 November 2017 6 E-mail [email protected] 7 NomorTelepon/HP 081214755590

8 Alamat Perumahan Kota Mas Jln. Kota Mas 1 no 14 Cimahi B. RiwayatPendidikan SD SMP SMA Nama Institusi SD Asmi Bandung SMPN 10 Bandung SMA Negeri 3 Cimahi Jurusan - - IPA Tahun masuk- Lulus 2003-2009 2009-2012 2012-2015

C. Pemakalahan Seminar Ilmiah No Nama Pertemuan Ilmiah /

Seminar

Judul Artikel Ilmiah

Waktu dan Tempat

D. Penghargaan dalam 10 tahun terakhir

No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi Penghargaan

Tahun 1.

(14)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen

Dokumen B200 : " Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu ”

Jenis Dokumen B200 Nomor

Dokumen Pro – 01

Nomor Revisi 01

Nama File B200_Zsa Zsa Novianti_ 151311032_PROJECT MANDIRI.docx Tanggal Penerbitan 31 Maret 2017 Unit Penerbit Jumlah Halaman 5 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan

(15)

1. Pengantar

Dokumen B200 ini berisi tentang dokumen spesifikasi alat yang meliputi spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat ini, serta detail dari alat yang akan saya buat dengan judul “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu”. Dokumen ini berisi mengenai

mekanisme alat dan cara kerja alat. 1.1 Ringkasan Isi Dokumen

Isi dalam dokumen B200 ini menjelaskan tentang spesifikasi alat yang meliputi spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat ini, serta detail dari alat yang akan saya buat dengan judul “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu” _{. Dan juga dalam dokumen ini} akan membahas rangkaian inti yang akan dibuat , mekanisme alat, cara kerja alat dan mengenai dasar program yang akan digunakan.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah untuk menggambarkan bagaimana cara kerja dari alat yang akan dibuat, mekanisme alat dan teknik dalam pengembangan alat.

1.3 Deskripsi Sistem

Karakteristik sistem dari alat ini adalah :

• Arduino akan menerima nilai input suhu dari sensor LM35

• Nilai output suhu dari sensor LM35 adalah suatu data yang nantinya akan diolah

di dalam Arduino

• Hasil output dari Arduino akan masuk ke driver Mosfet dan akan menjadi input

untuk mengatur intensitas cahaya dari lampu, sehingga suhu yang dihasilkan oleh panasnya cahaya lampu akan sesuai dengan setpoint.

(16)

dengan yang kita inginkan , walaupun di dalam ruangan tersebut terdapat gangguan yang dapat mempengaruhi nilai suhu di ruangan tersebut. Agar sistem ini dapat berfungsi sesuai dengan apa yang kita inginkan maka kita dapat menggunakan salah satu jenis sistem kendali PID dengan metode Ziegler-Nichols I. Dan untuk menguji kehandalan sistem PID yang telah kita buat, kita dapat memberikan sistem tersebut suatu gangguan yaitu kipas.

1.6 Deskripsi Perangkat Keras

Sistem yang rencananya akan saya buat ini membutuhkan beberapa perangkat keras yang dapat mendukung kinerja dari sistem ini, berikut beberapa perangkat keras yang dibutuhkan :

• Lampu dc sebesar 12 Volt

• Kipas pendingin sebesar 12 Volt

• Kotak untuk dijadikan minuatur ruangan • Komponen-komponen lainnya

1.7 Deskripsi Perangkat Lunak

Realisasi perangkat lunak adalah proses pembuatan perangkat lunak berupa pemrograman sesuai dengan diagram alir yang telah dibuat. Berikut ini

adalah beberapa tahapan dari realisasi perangkat lunak:

• Menentukan bahasa pemrograman yang dipakai

• Menentukan software yang digunakan untuk pemrograman

• Membuat dan menguji program berdasarkan diagram alir yang telah dibuat • Menguji program pada alat yang telah dibuat.

1.8 Deskrip Rangkaian

(17)

1. Arduino Uno Spesifikasi :

• Microcontroller : ATmega328P • Operating Voltage : 5V

• Input Voltage (recommended ) : 7-12 V • Input Voltage (limits) : 6-20 V

• Digital I/O Pins : 14 (6 diantaranya menyediakan keluran PWM) • Analog Input Pins : 6

• DC Current per I/O Pin : 20 mA • DC Current for 3.3V Pin : 50 mA • Flash Memory : 32 Kb • SRAM : 2 Kb • EEPROM : 1 Kb • Clock Speed : 0-16 MHz • LED_BUITIN : 13 • Length : 68,.2 mm • Width : 53.4 • Weight :25 g

(18)

3. Sensor LM35 Spesifikasi :

• Sensitivitas sensor1 :0 mVolt/ ºC.

• Jangkauan temperature : -55ºCsampai 150ºC • Tegangan Catu: 4 - 30V

• Arus yang dihasilkan 60uA

• Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari

0,1 ºC pada udara diam.

• Impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

4. Lampu DC atau Lampu Tungsten 12 Volt Spesifikasi :

• Tegangan kerja : 0 – 12 Volt

5. Kipas Pendingin 12 Volt Spesifikasi

• Tegangan kerja : 0 – 12 Volt

6. LCD (16 x 2)

LCD yang digunakan adalah LCD dot matrik dengan jumlah 16 x 2, yang mana fungsi dari LCD ini adalah untuk menampilkan status kerja dari sistem yang telah dibuat.

(19)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen

Dokumen B300 : "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu ”

Jenis Dokumen B300

Nomor Dokumen Pro – 01

Nomor Revisi 02

Nama File B300_Zsa Zsa Novianti_ 151311032_PROJECT MANDIRI.docx Tanggal Penerbitan 28 April 2017

Unit Penerbit

Jumlah Halaman 5

Data Pengusul

Pengusul

Nama Jabatan

Tanggal 28 -04 -2017 Tanda Tangan

(20)

1.Pengantar

Isi di dalam dokumen B300 ini menjelaskan lebih detail mengenai spesifikasi sistem yang akan digunakan dalam “Sistem Kendali Suhu Ruangan

dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu” yang meliputi :

1.Functional Requirement Specification (FRS )

2.Overall Speification (OV )

3.Software Function Specification (SWS )

Selain menjelaska spesifikasi dan juga deskripsi alat secara keseluruhan, pada dokumen ini pun akan memberikan informasi tentang rancangan alat, berupa rancangan mekanik, elektronik, kendali dan komputer.

Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah untuk menggambarkan bagaimana sesifikasi teknis dari “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu” yang akan dirancang dan

dikembangkan serta memberikan informasi mekanisme alat dan teknik dalam pengembangan alat.

1.3. Referensi

Aruming, Dyah Tyas dan Raden Sumiarto. 2013 .Purwarupa Sistem Kendali

PID : Studi Kasus Kendali Suhu Ruangan. Yogyakarta : Universitas Gajah Mada

.Vol.3 No. 1 pp. 95~104

Fathu, Faishol Riza dan Iwan Setiawan.PERANCANGAN SISTEM

PENGENDALI SUHU DAN MEMONITORING KELEMBABAN BERBASIS ATmega8535 PADA

PLANT INKUBATOR.Semarang : Universitas Dipenogoro

(21)

2. Pengembangan Produk Mekanik dan Sistem Elektronika

Pada pengembangan proyek mandiri ini saya akan memberikan rancangan mekanik dan elektronika yang akan menjadi acuan selama proses perancangan dan pengembangan alat , sehingga selama proses pengerjaan alat ini dapat menjadi lebih

mudah. Dan kemungkinan pada saat berlangsungnya proses perancangan dan pengembangan alat ini terdapat beberapa perubahan modifikasi baik dalam segi

mekanik maupun sistem elektronikanya.

3. Perancangan Sistem Elektronika 3.1. Diagram Blok Sistem

Berikut ini merupakan diagram blok sistem rangkaian elektronika yang akan dibuat

Set Point Kontroller

(Arduino Uno) Penguat Daya (Mosfet) Aktuator (Lampu) Sensor LM35 + -SV PV MV (PMW) Output

(22)

3.2. Perancangan Rangkaian Keseluruhan

Berikut ini merupakan perancangan rangkaian keseluruhan dari “Sistem Kendali Suhu

Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu” yang terdiri

dari beberapa blok rangkaian yaitu, blok rangkaian controller arduino, rangkaian opto coupler, rangkaian driver penguat mosfet, lampu 12V, sensor suhu LM35 dan kipas.

Gambar 3.2 Perancangan Rangkaian Keseluruhan

R 4 DC 7 Q 3 G N D 1 V C C 8 TR 2 TH 6 CV 5 U1 NE555 LAMP 12V C1 100nF C2 10nF D1 1N4002 D2 1N4002 2 7 % RV1 500k C3 220uF R2 56k R1 1k D IG IT A L (~ P W M ) A N A LO G IN A T M E G A 3 2 8 P - P U 1 1 2 1 ~ ~ ~ ~ ~ ~ m ic ro co ntr ola nd os .b lo gs po t.c om TX RX PD0/RXD 0 PD1/TXD 1 PD2/INT0 2 PD3/INT1 3 PD4/T0/XCK 4 PD5/T1 5 PD6/AIN0 6 PD7/AIN1 7 PB0/ICP1/CLKO 8 PB1/OC1A 9 PB2/SS/OC1B 10 PB3/MOSI/OC2A 11 PB4/MISO 12 PB5/SCK 13 AREF PC5/ADC5/SCL A5 PC4/ADC4/SDA A4 PC3/ADC3 A3 PC2/ADC2 A2 PC1/ADC1 A1 PC0/ADC0 A0 RESET DUINO1 ARDUINO UNO R3 SW1 SW-SPDT A K C E B 1 2 4 5 6 U3 4N25 R3 220 R4 10k + 8 8 _. 8 k R P M SW2 SW-SPST LM35 5 0 % RV2 1k +12 Vdc D 7 1 4 D 6 1 3 D 5 1 2 D 4 1 1 D 3 1 0 D 2 9 D 1 8 D 0 7 E 6 R W 5 R S 4 V S S 1 V D D 2 V E E 3 LCD1 LM016L +5Vdc Q1 IRF630

(23)

4. Perancangan Sistem Kendali Mulai Deklarasi variabel, meliputi : a. LCD b. Perhitungan PID c. Looping d. Display SV dan MV Setup / Input nilai awal Membaca nilai “start” di pin 8 “Start” == 1 ? • Output di reset 0 • Reset perhitungan IE dan PID • Menggatur time sampling • Tetap menampilkan SV dan PV Proses perhitungan PID a. Membaca keluaran hasil perhitungan PID b. Penyesuaian dengan kondisi embeded system Menghitung waktu display IE dan IL Tidak _Ya

(24)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen

Dokumen B400 : "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu ”

Jenis Dokumen B400 Nomor Dokumen Pro – 01 Nomor Revisi 00

Nama File

B400_Zsa Zsa Novianti_ 151311032_PROJECT MANDIRI.docx Tanggal Penerbitan 19 Mei 2017 Unit Penerbit Jumlah Halaman 6 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan

(25)

1.Pengantar

Dokumen ini berisikan desain dari proyek mandiri yang berjudul “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uni dan Menggunaakan Sensor Suhu”. Desksripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan dalam dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan dalam dokumen B200 dan desain telah diuraikan dalam dokumen B300.

Isi dalam dokumen ini secara garis besar menjelaskan tentang pengujian sistem secara menyuluruh yang dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang telah dibuat berjalan sesuai dengan deskripsi kerja dan spesifikasi sistem yang telah ditentukan di awal perancangan. Oleh karena itu pengujian sistem yang terbagi atas tiga bagian yaitu : System Specification, Sub System Test, dan Uji Prosedur.

a. Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melakukan proses perancangan dan realisasi dari proyek ini dalam hal pengujian sistem alat yang

sudah direalisasikan. Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah : 1. Memudahkan proses pengembangan proyek

2. Sebagai landasan dalam proses pengerjaan proyek

3. Sebagai salah satu dokumentasi dalam pengembangan proyek.

4. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan proyek lebih lanjut b. Referensi

Aruming, Dyah Tyas dan Raden Sumiarto. 2013 . Purwarupa Sistem Kendali PID : Studi Kasus Kendali Suhu Ruangan. Yogyakarta : Universitas Gajah Mada .Vol.3 No. 1 pp. 95~104

(26)

2. Lingkup Pengujian

Lingkup pengujian dari “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uni dan Menggunaakan Sensor Suhu” ini dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian lingkup fungsional dan bagian lingkup performa. Bagian pertama yaitu lingkup fungsional dilakukan untuk mengetahui fungsi-fungsi dari bagian sub sistem yang harus berjalan dengan baik. Dan bagian lingkup performa dilakukan untuk mengetahui spesifikasi mengenai performa yang harus dicapai oleh fungis sub-sistem tersebut. Bagian-bagian yang dilakukan pengujian diantaranya adalah : potensiometer, Driver dengan PWM, sensor suhu LM35 sebagai feedback, lampu tungsten sebagai aktuator, Arduino uno sebagai controller dan LCD sebagai display untuk menampilkan data.

3. Pengujian

3.1 Pengujian Potensiometer

Pengujian potensiometer sebagai setpoint ini dilakukan dengan cara membuat program serial plotter pada Arduino. Dan hasilnya program serial plotter dapat berjalan dengan baik sehingga nilai potensiometer yang dijadikan sebagai setpoint dapat diatur.

(27)

Gambar 4.2 Pengecekkan setpoint dengan menggunakan serial monitor 3.2 Pengujian Sensor LM35 dan LCD 16x2

Pengujian sensor suhu LM35 sebagai feedback dan LCD sebagai display penampil data ini dilakukan dengan cara membuat program pada Arduino. Dan hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor suhu LM35 dan LCD 16x2 dapat berfungsi

dengan baik.

(28)

Gambar 4.4 Pengecekkan sensor suhu LM35 tanpa filter

Dari hasil gambar 3.4 diatas dapat dilihat bahwa sensor suhu LM35 yang terukur adalah 30.38°C tetapi masih terdapat noise sehingga perlu dilakukan pem- filter an agar noise dari respon menjadi kecil.

Gambar 4.5 Pengecekkan sensor suhu LM35 dengan filter 3.3 Pengujian Driver Lampu dengan PWM

Pengujian driver lampu dengan PWM dilakukan dengan cara membuat program input PWM pada Arduino dan melakukan beberapa parameter pengukuran yaitu

(29)

3.4 Pengujian Lampu Tungsten

Pengujian lampu tungsten dilakukan dengan cara memberikan s umber 12VDc pada lampu tersebut dan hasilnya lampu tersebut dapat menyala, dan dengan

memberikan input PWM dapat mengatur kecerakan pada lampu.

Gambar 4.6 Pengecekkan Lampu Tungsten

4. Kesimpulan

Dari hasil pengujian ini dapat disimpulkan bahwa bagian-bagian dari sisem keseluruhan dari alat pengendali suhu ini, masing-masing sub sistem nya telah berfungsi dengan baik.

(30)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen Dokumen B500 : "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu ”

Jenis Dokumen B500

Nomor Revisi 00

Nama File B500_Zsa Zsa Novianti_ 151311032_PROJECT MANDIRI.docx

Tanggal Penerbitan 10 Juni 2017 Unit Penerbit

Jumlah Halaman 7

Data Pengusul

Pengusul

Nama _Jabatan

(31)

1. Pengantar

Dokumen ini berisikan desain kendali dari proyek mandiri yang berjudul “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno dan Menggunakan Sensor Suhu”. Desksripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan dalam dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan dalam dokumen B200, desain telah diuraikan dalam dokumen B300 dan juga realisasi alat sudah diuraikan pada dokumen B400. Maka pada

dokumen B500 ini akan dijelaskan bagaimana proses linearisasi dari sensor dan juga proses desain kendali dari sistem..

Isi dalam dokumen ini secara garis besar adalah melakukan linearisasi pada sensor LM35, melakukan proses desain kendali dan menghitung parameter PID.

Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk mendapatkan variable m dan b pada persamaan y = mx+b pada proses linearisasi sensor, melakukan proses desain kendali dengan metoe Ziegler Nichols 1 sehingga nantinya akan dapat dilakukan perhitungan paramete r PID untuk mendapatkan nilai awal Kp, Ti dan Td.

1.3. Referensi

(32)

2. Linearisasi Sensor Suhu

Untuk melakukan linearisasi pada sensor suhu LM35 dapat menggunakan persamaan garis lurus yaitu y = mx + b dimana variable “y” didapatkan dari hasil suhu yang terukur oleh thermometer dan varibel “x” didapatkan dari hasil suhu yang terbaca oleh sensor LM35. Linearisasi sensor dilakukan dengan cara membandingkan dua buah nilai PWM yang berbeda yaitu 100 dan 255. Sehingga nantinya akan didapatkan varibel m dan b pada persamaan y =mx+b. Dan berikut ini data yang didapatkan dari hasil linearisasi sensor yang telah dilakukan.

Nilai PWM

Variabel x (yang terbaca oleh sensor LM35) [°C]

Variabel y (yang terukur oleh thermometer) [°C]

100 42.63 44.5

255 73.99 69

Tabel 5.1 Linearisasi Sensor Suhu LM35

Berikut perhitungan untuk mendapatkan nilai variable m dan b pada persamaan y = mx+b:

• Ketika program di Arduino dimasukkan nilai PWM sebesar 100

y = mx + b

44.5 = 42.63m + b...(1)

• Ketika program di Arduino dimasukkan nilai PWM sebesar 255

y = mx + b

69 = 73.99m + b………..(2)

• Eliminasi persamaan (2) dan (1) :

69 = (73.99 x m) + b……… (2) 44.5 = (42.63 x m) + b………(1) 24.5 = 31.36m

(33)

-3. Desain Kendali Sistem

Tujuan dari proses desain kendali adalah untuk menentukkan nilai awal Kp ( proportional gain), Ti (integral time ) dan Td (derivative time) yang didapatkan berdasarkan karakter respon transient dari sebuah plant atau sistem. Sehingga akan didapatkan parameter waktu tunda L dan T (time constant ) dari respon. Dan kemudian dimasukkan kedalam perhitungan parameter PID dan akan mendapatkan nilai Kp, Ti dan Td.

Gambar 5.1 Menentukan parameter L dan T

(34)

3.1 Proses Desain Kendali

Gambar 5.3 Proses Desain dengan filter digital

Waktu real = 93 detik Jarak pada = 100

3.2 Perhitungan Parameter PID

*Pengambilan data hanya sampai range 100 pada serial plotter Arduino Waktu real = 93

Jarak pada desain = 100

(35)

Menggunakan titik 1,2 dan 3 yang telah di konversi: L = Titik 2 – Titik 1 = 79.8433 - 77.77629 = 2.067011 T = Titik 3 – Titik 2 = 208.7237 - 79.8433 = 128.8804 Kp = 1.2 x   = 1.2 x 128.8804 2.067011 = 77.13541 Ti = 2 x L = 2 x 2.067011 = 4.134021 Td = 0.5 x L = 0.5 x 2.067011 =1.033505 3.3. Perhitungan Filter Digital yang digunakan

Gambar 5.4 Menentukkan periode sinyal gambar dan range waktu

• Mencari T    ()    =        52.2 = 3.57 265.6

(36)

• Mencari Sudut

 = 2 x phix f

 = 2 x 3.14 x 1.425244

 =8.950535

• Frekuensi cut-off 2 dekade

fc = 0.8950535 5. Kesimpulan

• Persamaan untuk melakukan linearisasi sensor adalah y = 0.78x + 11.28 • Proses desain kendali menggunakan metode Ziegler-Nichols 1

• Parameter PID dari hasil desain adalah Kp =77.13541 Ti == 4.134021 • Td =1.033505

(37)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen Dokumen B600 : "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu ”

Jenis Dokumen B600

Nomor Revisi 00

Nama File B600_Zsa Zsa Novianti_ 151311032_PROJECT MANDIRI.docx

Tanggal Penerbitan 10 Juni 2017 Unit Penerbit

Jumlah Halaman 11

Data Pengusul

Pengusul

Nama _Jabatan

(38)

1. Pengantar

Dokumen ini berisikan desain kendali dari proyek mandiri yang berjudul “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID berbasis Arduino Uno dan Menggunakan Sensor Suhu”. Desksripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan dalam dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan dalam dokumen B200, desain telah diuraikan dalam dokumen B300 dan juga realisasi alat sudah diuraikan pada dokumen B400 kemudian proses linearisasi dari sensor dan juga proses desain kendali dari sistem telah diuraikan dalam dokumen B500. Maka pada dokumen B600 ini akan berisikan respon awal hasil desain, pentunningan dan juga gangguan

yang diberikan pada sistem berupa kipas.

Isi dalam dokumen ini secara garis besar adalah melihat respon awal hasildesain, pentunningan dan juga gangguan pada sistem.

Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk:

1. Sebagai tolak ukur selesainya perancangan desain kendali 2. Sebagai bagian dari dokumentasi proyek

3. Sebagai tolak ukur selesainya perancangan sistem keseluruhan yang telah dibuat.

1.3. Referensi

(39)

2. Respon Awal

Parameter yang digunakan untuk melihat respon awal sistem adalah parameter yang didapatkan dari hasil proses desain dengan metode Ziegler Nichols 1 dan juga hasil perhitungan parameter PID sehingga didapatkan nilai Kp,Ti dan Td

sebesar :

(Kp =77.13541 Ti == 4.134021 Td =1.033505). Kemudian melakukan perbandingan respon awal hasil kendali dengan menggunkan metode Backward Difference dan Diskritisasi Langsung. Dan hasilnya seperti gambar dibawah ini :

2.1 Backward Difference

Gambar 6.1 Respon Awal dengan Metode Backward Difference Dapat dilihat pada gambar 6.1 respon masih memiliki % overshoot yang

(40)

2.2 Diskritisasi Langsung

Gambar 6.2 Hasil Respon Awal dengan Metode Diskritisasi Langsung Dapat dilihat pada gambar 6.2 respon memiliki % overshoot yang lebih besar dibandingkan dengan metode backward difference dan juga respon mengalami osilasi walaupun kecil

Dilihat dari hasil perbandingan kedua metode diatas, dengan menggunakan metode backward difference respon yang didapatkan lebih baik dibandingkan metode diskritisasi langsung karena hanya terdapat % overshoot saja tidak mengalami osilasi seperti metode diskritisasi langsung. Sehingga proses pentunningan akan lebih mudah dilakukan.

(41)

3. Proses Tunning

Untuk melakukan proses pentunningan dapat melihat tabel parameter pentunningan berikut agar proses pentunningan dapat lebih mudah dilakukan:

Tabel 6.1 Parameter Pentunningan

Proses tunning yang dilakukan menggunakan metode backward difference, dan berikut hasil respon saat proses pentunningan pertama :

(42)

• Tunning kedua/Tunning Akhir dengan parameter Kp =74.86 Ti =20.47 dan Td

=9.85

Gambar 6.4 Proses Pentunningan Kedua

Dapat dilihat pada gambar 6.4, respon tidak terdapat % overshoot juga rise timenya jauh lebih baik dibandingkan dengan hasil respon awal karena nilai parameter mengalami perubahan yaitu nilai Ti diperbesar kembali dan nilai Td pun juga ikut diperbesar.

(43)

Dari gambar 6.5 dapat dilihat bahwa respon dari sistem mengalami perubahan karena diberi gangguan berupa kipas yang membuat respon menjadi turun dan kemudian respon sistem akan kembali naik untuk mencapai nilai set value.

5. Kesimpulan

• Hasil prose stunning akhir dari proyek "Sistem Kendali Suhu Ruangan

dengan PID berbasis Arduino Uno, Menggunakan Sensor Suhu” dengan nilai parameter sebagi berikut :

Kp =74.86 Ti =20.47 Td =9.85

• Respon sistem menggunakan metode backward difference lebih baik

dibandingkan respon sistem saat menggunakan metode diskritisasi langsung.