Sistem Kendali Intensitas Cahaya Dengan PID Berbasis Arduino, Mosfet, Dan Sensor LDR

(1)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciw

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,aruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

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

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen

Judul Dokumen Dokumen B100 : “Dokumen B100 : “Sistem Kendali Intensitas Cahaya denganSistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID

PID berbasis berbasis Arduino, Arduino, Mosfet, Mosfet, dan dan sensor sensor LDR LDR ”” Jenis

Jenis Dokumen Dokumen B-100B-100 Nomor Dokumen

Nomor Dokumen B-100-01B-100-01 Nomor Revisi

Nomor Revisi 0202 Nama File

Nama File B-100 (Kendali PID).docxB-100 (Kendali PID).docx Tanggal

Tanggal Penerbitan Penerbitan 24 24 Maret Maret 20172017 Unit Penerbitan

Unit Penerbitan Jumlah

Jumlah Halaman Halaman 55 Data Penyusun

Data Penyusun

Pengusul Pengusul

Nama

Nama JabatanJabatan Anggota Anggota

Mahasiswa D3 Elektronika Mahasiswa D3 Elektronika M

M Rizaq Rizaq Fahrurozi Fahrurozi 151311052151311052

Tanggal

Tanggal TandaTanda Tangan Tangan Lembaga

Lembaga Politeknik Negeri BandungPoliteknik Negeri Bandung

Alamat

Alamat Jln, Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Jln, Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga No.55 RT 04/ RW 01, KecamatanNo.55 RT 04/ RW 01, Kecamatan Parongpong, Kabupaten Bandung Barat.

Parongpong, Kabupaten Bandung Barat. Telepon.: , Fax.

Telepon.: , Fax. -Telepon

(2)

(3)

Daftar Isi

1.

1. Pengantar ...Pengantar ... ... 33 1.1

1.1 Ringkasan Ringkasan Isi Isi Dokumen ...Dokumen ... 3... 3 1.2

1.2 Tujuan Tujuan Penulisan ...Penulisan ... ... 33

2.

2. Proposal Proposal Pengembangan ...Pengembangan ... .... 44 2.1

2.1 Pendahuluan Pendahuluan ... .... 44 2.2

2.2 Desain Desain ... ... 44 2.2.1

2.2.1 Latar Latar Belakang ...Belakang ... ... 44 2.2.2

(4)

1. 1. Pengantar

Pengantar

1.1 1.1 Ringkasan Isi Dokumen

Ringkasan Isi Dokumen

Dokumen ini berisi proposal pengembangan bahan ajar bidang sistem kendali cahaya pada Dokumen ini berisi proposal pengembangan bahan ajar bidang sistem kendali cahaya pada lampu DC dengan menggunakan MOSFET yang ditujukan sebagai tugas proyek mata kuliah lampu DC dengan menggunakan MOSFET yang ditujukan sebagai tugas proyek mata kuliah praktek Sistem Kendali Terdistribusi program studi D III Teknik Elektronika Politeknik Negeri praktek Sistem Kendali Terdistribusi program studi D III Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep, Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep, desain dan fitur dari miniatur sistem kendali suhu yang direncanakan akan dikembangkan, desain dan fitur dari miniatur sistem kendali suhu yang direncanakan akan dikembangkan, perangkat/

perangkat/toolstools_{yang akan digunakan dan rencana pengembangan dari awal perencanaan hingga}_{yang akan digunakan dan rencana pengembangan dari awal perencanaan hingga}

produk akhir dari proyek ini. produk akhir dari proyek ini.

1.2 1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan Penulisan

1.

1. Menjadi referensi dan acuan bagi projek pengembangan yang akan datangMenjadi referensi dan acuan bagi projek pengembangan yang akan datang 2.

(5)

2. Proposal Pengembangan

2.1 Pendahuluan

Berbicara tentang pengendali cahaya di tempat merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam penerangan saat gelap, setiap tempat memerlukan intensitas cahaya yang berbeda tergantung tinkat cahaya pada lokasi tersebut . Cahaya juga merupakan energi yang perlu di hemat oleh karna itu penggunaan lampu atau inten sitas cahaya harus di gunakan seefisien mungki sehingga dapat menghemat energi

Pengendali cahaya ini merupakan pengontrol lampu DC dengan MOSFET dimana lampu DC menjadi sumber cahaya dan LDR sebagai sensor cahaya yang akan memberikan umpan balik pada sistem sehingga sistem dapat mengontrol arus yang masuk untuk mengatur intensitas cahaya

2.2

Desain Prototype PID Pengatur intensitas cahaya

Prototype PID pengatur intensitas cahaya ini merupakan pengontrol lampu DC dengan MOSFET dimana lampu DC di ibaratkan sebagai sumber cahaya dan LED sebagai sensor cahaya yang akan memberikan umpan balik pada siste m sehingga sistem dapat mengontrol arus untuk sumber cahaya

2.2.1 Latar Belakang

Latar belakang berawal dari kendaraan yang melewati jalan gelap memerlukan intensitas cahaya yang berbeda sesuai kebutuhan contohnya tempat seperti pekotaan yang memiliki banyak penerangan kendaraan hanya memerlukan pencahayaan yang tidak terlalu maksimal sedangkan pada ssat kendaraan di lokasi sepi yang minim penerangan kendaraan harus memiliki pencahayaan yang maksimum untuk menerangi jalan dan juga hal ini dapat menghemat penggunaan energi pada kendaraan

(6)

2.2.2. Konsep

Pengendali intensitas cahaya berbasis arduino ini menggunakan Mosfet sebagi driver dan LDR sebagai sensor Feedback berikut adalah blok diagram sistem plant yang akan di buat

Blok diagram di atas menujukan set adalah sebagai nilai acuan sistem kendali yang bisa di sebut SV (Set Value) , yang kemudian kontroller arduino akan mengolah sinyal menjadi sesuai dengan yang di inginkan , setelah sinyal di sesuaikan oleh arduino sinyal akan masuk ke MOSFET sebagai driver pengendli aktuator atau lampu , intensitas cahaya yang di keluarkan oleh lampu akan sesuai dengan sinyal yang di keluarkan oleh arduino , setelah itu sensor LDR akan menerima cahaya dari lampu apabila cahaya di ganggu LDR akan memberikan Feedback pada SV agar cahaya

(7)

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 B200 : “Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, Mosfet, dan sensor LDR”

Jenis Dokumen B-200 Nomor Dokumen B-200-01 Nomor Revisi 01

Nama File B-200 (Kendali PID).docx Tanggal Penerbitan 31 Maret 2017

Unit Penerbitan Jumlah Halaman 5 Data Penyusun Pengusul Nama Jabatan Anggota Mahasiswa D3 Elektronika M Rizaq Fahrurozi 151311052 Tanggal Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung

Alamat Jln, Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga No.55 RT 04/ RW 01, Kecamatan Parongpong, Kabupaten Bandung Barat.

Telepon.: , Fax.

(8)

Daftar Isi

1.1 Pengantar ... 1.2 Funtional Requirement Spesification ... 2.1 Pendahuluan ...

2.1.1 Gambaran Umum ... 2.1.2 Tujuan ... 2.1.3 Ruang Lingkup ... 2.2 Deskripsi Sistem ... 2.3 Elemen yang Dibutuhkan... Overall Spesification ... 3.1 Pendahuluan ... 3.2 Deskripsi Alat ... 3.3 Deskripsi Perangkat Keras ... 3.4 Deskripsi Perangkat Lunak ...

(9)

1.1 Pengantar

Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi sistem plant yang akan di buat termaksud sistem dalam mengembangkan alat yang di buat dengan judul “Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, Mosfet, dan sensor LDR” dan juga mekanisme dan cara kerja alat

1.2 Funtion Requitment Spesification

• Untuk memahami materi kuliah sistem kendali ,elektronika industri 2 dan

instrumentasi mengenai sistem kendali PID dan sensor pada sistem kendali cahaya

2.1 Pendahuluan

2.1.1 Gambaran umum

Dokumen ini berisi proposal pengembangan sistem kendali , elektronika industri 2 dan instrumentasi . pembuatan alat ini berdasarkan konsep, desain dan kontrol intensitas cahaya yang akan di kembangakan

Berdasarkan perancangan, perencanaan dan pengoprasian , diharapkan prototipe Kendali Intensitas Cahaya dengan PID bekerja sesuai dengan harapan .hal ini

mengindikasikan bahwa sistem plant yang di buat dapat di implementasikan ke bentuk sebenarnya

2.1.2 Tujuan

Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah:

• Mrancang dan merealisasikan sistem plant • Menguji dan mengevaluasi sistem

• Sistem ini nantinya diharapkan dapat membantu banyak orang terutama di

bidang yang yang terkait dengan pencahayaan 2.1.3 Ruang Lingkup

• Teknis

o Alat yang dibuat adalah mengendalikan lampu DC yang diDriver oleh

MOSFET

o Gangguan pada sistm dilakukan secara manual

• Konten

(10)

2.2 Diskripsi Sistem

Karakter dari sistem ini adalah :

• Mengatur intensitas cahaya dari set point yang diberikan • LDR digunakan sebagai sensor umpan balik

• Arduino sebagai controler pada sistem

2.3 Elemen yang Dibutuhkan

• Dalam hal ini elemen yang paling dibutuhkan adalah pembacaan sensor sebagai

umpan balik agar mendapatkan respon yang baik 3. Overall Spesification

3.1 Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari prototipe kontrol intensitas cahaya dan komponen – komponen penyusunnya. Hal-hal yang akan dijelaskan antara lain :

• Deskripsi sitem : menjelaskan cara kerja dari sistem

• Deskripsi perangkat keras : menjelaskan perangkat keras yang di gunakan • Deskripsi perangkat lunak : menjelaskan perangkat lunak yang akan digunakan

3.2 Deskripsi Alat

Alat ini merupakan suatu sistem pengendali intensitas cahaya yang cara kerjanya nya adalah intensitas cahaya lampu DC yang dapat di kontrol secara otomatis apabila intensitas cahaya di ganggu atau di halangi cahya akan mempertahankan intenitas cahayanya

3.3 deskripsi perangkat keras

• Arduino

• LDR

• Lampu DC • MOSFET

3.4 deskripsi perangkat lunak

Deskripsi perangkat lunak pada alat yang dibuat meliputi tahapan-tahapan te rtentu diantaranya:

• Menentukan bahasa pemrograman yang digunakan

• Menentukan softwere penunjang bahasa pemrograman yang digunakan • Menentukan softwere penunjang

• Membuat dan menguju program yang telah dibuat • Menguji program pada alat yang sudah di buat

(11)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Lembar Sampul Dokumen

Nama File B-300 (Kendali PID).docx Tanggal Penerbitan 28 April 2017

Unit Penerbitan Jumlah Halaman 5 Data Penyusun Pengusul Nama Jabatan Anggota Mahasiswa D3 Elektronika M Rizaq Fahrurozi 151311052 Tanggal Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung

Telepon.: , Fax.

(12)

Daftar Isi

1 Pengantar ... 2 Funtional Requirement Spesification ... 3 Perancangan Sistem Elektronika ... 3.1. Diagram blok sistem... 3.2.Analisa rangkaian per blok ... 4 Perancangan Perangkat lunak ... 5 Perancangan mekanik ...

(13)

1. Pengantar

1.1. Ringkasan isi dokumen

Dokumen berisi proposal spesifikasi produk yang ditujukan sebagai proyek tugas akhir mata kuliah sistem kendali digiital terdistribusi. Dokumen inimenjelaskan lebih detail mengenai konsep dan desain alat saerta upaya pengembangan serta perangkat yang akan du gunakan

1.2.Tujuan penulisan

Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah untuk melanjutkan proyek sistem kendali terdistribusi dalam hal hardware dan sistem elektronikanya dalam hal

pengembangan dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terealisasi

2. Function Requirement Specification

Pada pengembangan ini kami memberikan rancangan mekanik dan elektronik yang akan menjadi acuan dalam proses pengembangan dan perealisasian proyek sehingga dalam

pengrjaannya bisa lebih baik dan mudah. Dan tidak menutupi kemungkinan pada saat proses pengerjaan mengalami beberapa perubahan dan modifikasi dalam hal sistem

3. Perancangan sistem elektronik 3.1. Diagram blok sistem

(14)

3.2. Analisa rangkaian per blok 3.2.1 set point (SV)

Untuk dapat mengatur set point (SV) pada perancanganSistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, Mosfet, dan sensor LDR . komponen yang digunakan adalah potensiometer sebagai pengatur Set point agar dapat

menentukan intensitas cahaya yang akan menjadi titik acuan

3.2.2 kontroller

Proses pengontrollan pada sistem ini akan di kontrol oleh arduino yang akan mengontrol semua sistem mulai dari set point sebagai input , aktuator sebagai output dan sensor sebagai feedback . ketika terjadi gangguan arduino akan mengontrol aktuator agar tetap pada set point yang telah di tentukan

(15)

3.2.3 Sitem plant

Sistem plant terdiri dari dua bagian yaitu aktuator yaitu lampu dan mosfet sebagai driver lampu sehingga lampu yang daya nya besar dapat di kontrol oleh arduino yang berdaya kecil .

3.2.4 Feedback

Feedback atau umpan balik digunakan agar sistem mengetahui keadaan output sehingga sistem dapat menyesuaikan apabila terjadi gangguan yang di alami sistem. Sensor yang di gunakan pada plant ini adalah LDR (Light Dependent Resistor ) yang merupakan resitor yang resistansinya di tentukan oleh cahaya yang di tangkapnya

(16)

4. Perancangan perangkat lunak MULAI SET VALUE (SV) ARDUINO (KONTROLLER) LAMPU (AKTUATOR) SENSOR LDR (FEEDBACK)

Apakah aktuator sudah sesuai dengan SV ?

SENSOR LDR (FEEDBACK)

YA

(17)

5. Perancangan mekanik

Berdasarkan Flow Cart perancangan perangkat lunak di atas plant terdiri dari beberapa komponen yang saling berkaitan berikut adalah gambar nya

(18)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Lembar Sampul Dokumen

Nama File B-400.docx Tanggal Penerbitan 19 MEI 2017 Unit Penerbitan Jumlah Halaman 12 Data Penyusun Pengusul Nama Jabatan Anggota Mahasiswa D3 Elektronika M Rizaq Fahrurozi 151311052 Tanggal Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung

Telepon.: , Fax.

(19)

Daftar Isi

1 Pengantar ... 2 Funtional Requirement Spesification ... 3 Perancangan Sistem Elektronika ...

3.1. Diagram blok sistem... 4 Lingkup Pengujian ...

4.1 Pengujian potensio meter ... 4.2 Pengujian Arduino ... 4.3 Pengujian LDR ... 4.4 Pengujian LCD ... 4.5 Pengujian Lampu 12.V ... 4.6 Pengujian MOSFET ... 4 Kesimpulan ...

(20)

1. Pengantar

2. Function Requirement Specification

Pada pengembangan ini kami memberikan rancangan mekanik dan elektronik yang akan menjadi acuan dalam proses pengembangan dan perealisasian proyek sehingga dalam

pengrjaannya bisa lebih baik dan mudah. Dan tidak menutupi kemungkinan pada saat proses pengerjaan mengalami beberapa perubahan dan modifikasi dalam hal sistem

3. Perancangan sistem elektronik a. Diagram blok sistem

(21)

4. Lingkup pengujian

lingkup sistem yang akandi uji adalah melihat kemampuan komponen dan rangkaian yang akan di pakai , hasil pengujian akan menyatakan komponan tersebut dalam keadaan baik atau tidak baik. Adapun inikasi dari komponen yang dinyatakan baik adalah nilai dari suatu komponen atau blok sesuai dengan yang diingikan

komponen yang akan di uji:

• Potensio meter sebagai SV. • Arduino sebagai controller • Lampu DC 12V sebagi aktuator • LDR sebagai sensor

• MOSFET sebagai Driver

4.1 Pengujian potensio meter

Pengujian potensio sebagai SV (Set Point) dilakukan dengan membuat rangkaian seperti gambar di atas dengan menghubunkan potensio meter teradap arduino. Dengan

menggunkan perogram untuk mengonversikan nilai pembacaan potensio terhadap arduino . berikuat adalah hasil pembacaan :

No. Posisi Potensio Nilai Tegangan (V)

1. Minimum 0

2. Medium 2,50

(22)

Program pengujian

(23)

4.2 Pengujian Arduino

Pengujian sistem arduino di lakukan dengan cara pengecekan setiap port dan memberikan program pada arduino . langkah yang dilakukan :

• Memberikan program pada arduino

• Memeriksa setiap port dengan cara memasang led

Pengujian menggunakan program led blink

Program pengujian

(24)

4.3 Pengujian LDR

Pengujian LDR Sebagai sensor feedback dengan mengguna rangkaian seperti pada gambar di atas dengan menggunakan resistor 1K ohm dan cahaya lampu. Dengan menggunakan program yang sama dengan pengujian potensiometer

No. Intensitas Cahaya Nilai Tegangan (V)

1. Gelap 4,96

2. Sedang 3,25

3. Terang 1,88

(25)

Foto Pengujian

4.4 Pengujian LCD

(26)

Program pengujian

(27)

4.5 pengujian lampu 12V

Pengujian lampu dengan cara memberikan tegangan 12V pada lampu dan melihat apakah lampu bekerja atau tidak

Foto Pengujian

4.6 Pengujian mosfet

Pengujian mosfet sebagai driver dilakukan dengan cara menggunakan rangkaian dan merubah nilai potensio pada rangkaian dan hasilnya adalah pada saat potensio diputar ke kiri l ampu menjadi redup sedangkan pada saat potensio di putar ke kanan lampu berubah menjadi semakin terang

(28)

Foto Pengujian

1. Kesimpulan

Kesimpulan dari pengujian yang telah dilakuakan untuk komponen menunjukan bahwa komponen berada dalam kondisi baik , dan dapat di gunakan pada plant

(29)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Lembar Sampul Dokumen

Jenis Dokumen B-500

Nomor Dokumen B-500-01

Nomor Revisi 01

Nama File B-500.docx

Tanggal Penerbitan 1 juni 2017 Unit Penerbitan

Jumlah Halaman 12

Data Penyusun

Pengusul

Nama Jabatan

Anggota Mahasiswa D3 Elektronika

M Rizaq Fahrurozi 151311052

Tanggal Tanda

Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung

Telepon.: , Fax.

(30)

Daftar Isi

1. Pengantar ... 1.1 Ringkasan Isi Dokumen ... 1.2 Tujuan Penulisan ... 2. Desain Kendali ...

a. Metode Ziegler-Nichols 1... b. Proses Desain...

(31)

1. Pengantar

2. Desain Kendali

2.1 Metode Ziegler-Nichols 1

Metode yang digunakan untuk mendesain kendali pada plantini adalah metode Ziegler- Nichols 1.Pada proses desain Ziegler-Nichols 1 ini, diberikan nilaisetpointyaitu 50 setelah itu sistem merespon dan mencapai steady state. Setelah didapatkan sinyal respon maka dapat dilakukan desain untuk mendapatkan nilai parameter PID. Desain tersebut di tampilkan pada di bawah ini

(32)

2.2 Proses Desain

Dengan menggunakan metode Ziegler-Nichols 1 nilai Kp, Ti, dan Td dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan di bawah ini

parameter Kp Ti Td

PID 1.2

 2L 0.5L

Dengan nilai T = 3.185 dan L = 1.5625 yang terdapat pada Gambar 2.1 maka nilai parameter Kp, Ti dan Td yang didapat adalah:

Kp=1.2  =1.2 74956 5995 = 5,62345733 Ti= 2L = 2*5,62345733 = 31990 Td= 0.5L = 0,5*15995=7997,5

Maka parameter Ki dan Kd dapat di cari dengan hitungan rumus

 =   = 5,6345733 3990 =0,000175788 Kd = Kp*Td = 5,62345733*7997,5 =44973,6 Kp Ti Td Ki Kd 5,62345733 31990 7997,5 0,000175788 44973,6

(33)

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

Lembar Sampul Dokumen

Jenis Dokumen B-600

Nomor Dokumen B-600-01

Nomor Revisi 01

Nama File B-600.docx

Tanggal Penerbitan 7 juni 2017 Unit Penerbitan

Jumlah Halaman 12

Data Penyusun

Pengusul

Nama Jabatan

Anggota Mahasiswa D3 Elektronika

M Rizaq Fahrurozi 151311052

Tanggal Tanda

Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung

Telepon.: , Fax.

(34)

Daftar Isi

1. Pengantar ... 1.1. Ringkasan Isi Dokumen ... 1.1. Tujuan Penulisan ... 2. Tunning sistem kendali...

(35)

1. Pengantar

1.2. Tujuan penulisan

2. Tuning Sistem kendali

Dar hasil desain yang telah dijelaskan pada dokumen B 500 di dapatkan parameter PID dengan hasil Kp = 4.62345733 ,Ti = 31990 dan Td = 7997.5 dari parameter tersebut di dapatkan hasil respon pada Gambar berikut

Di lihat dari gambar berikut respon dari sistem sudah cukup baik , apabila respon yg di dapatkan masih kurang baik dapat melakukan proses tunning untuk mendapatkan parameter PID agar respon yang di dapat menjadi lebih sempurna . untuk men-tunning dapat melihat tabel berikut sebagai acuan

Setelah respon sempurna perlu melakukan pengujian dengan memberikan gangguan pada plant untuk menguji seberapa handal plant terhadap respon yang di dapat . gangguan yang di berikan berupa