B100 - B600 Water Level Control dengan metode PID

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022)
2013889 Homepage :www.polban.ac.id Email : polban@polban.ac.id
Dokumentasi Tugas Akhir Mata Kuliah
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen Dokumen B100: “ Kendali Water Level dengan Metode PID”
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen B100 – 01
Nomor Revisi 01
Nama File 2A1_171311010_IKHSAN FAWAKAL_B100.docx
Tanggal
Penerbitan 1 april 2019
Unit Penerbit Ikhsan Fawakal
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Pengusul Nama Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Ikhsan Fawakal (171311010)
Tanggal 01– 04-2019
Tanda
Tangan
Lembaga Politeknik Negeri Bandung
Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889
Email : polban@polban.ac.id

2
DAFTAR ISI
1 PENGANTAR .............................................................................................................4
1.1 RINGKASAN ISI DOKUMEN ......................................................................................4
1.2 TUJUAN PENULISAN ................................................................................................4
2 PENGEMBANGAN PROPOSAL.............................................................................4
2.1 LATAR BELAKANG ..................................................................................................4
2.2 TUJUAN ...................................................................................................................4
2.3 DESKRIPSI ALAT .....................................................................................................5
3 PENUTUP....................................................................................................................5

3
CATATAN SEJARAH PERBAIKAN DOKUMEN
VERSI, TGL PERBAIKAN

4
PROPOSAL TUGAS AKHIR MATA KULIAH
1 PENGANTAR
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B100 yang dibuat berisi tentang gagasan atau ide tentang tugas besar Sistem
Kendali Lanjut yang diaplikasikan. Dokumen B100 berisi tentang latar belakang, perumusan
masalah, serta tujuan dari alat bantu ajar yang dibuat Dengan Judul Kendali Water Level
dengan Metode PID
1.2 Tujuan Penulisan
Pembuatan dokumen B100 ditujukan sebagai salah satu bagian dari rangkaian
dokumentasi dalam pengembangan tugas akhir mata kuliah Sistem Kendali Lanjut yang
bersangkutan. Dokumen B100 bertujuan untuk :
1. Merealisasikan hasil pembelajaran
2. Merealisasikan miniatur plant yang ada pada industri kendali
3. Memenuhi tugas mata kuliah sistem kendali lanjut
2 PENGEMBANGAN PROPOSAL
2.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi membuat proses suatu pengolahan menjadi semakin mudah,
air merupakan sumber dari suatu pengolahan yang sangat dibutuhkan namun semakin hari
penggunaan air dalam sistem suatu pengolahan atau penggunaan harus dibatasi untuk
menghemat air di bumi , karena sumber daya di alam akan habis apabila tidak diperbaharui
, oleh karena itu water level dibuat untuk mengatur penggunaan air dari suatu pengolahan
atau penggunaan.
2.2 Tujuan
Tujuan dari pembuatan proyek mata kuliah sistem kendali ini adalah untuk:
1. Menerapkan pengaplikasian sistem kendali level.
2. Dengan terwujudnya proyek ini, diharapkan lebih mampu memahami fungsi
kendali dalam kehidupan sehari hari
3. Merealisasikan miniatur plant yang ada pada industri kendali

5
2.3 Deskripsi Alat
2.3.1 Desain Water Level Control
Rancanngan Water Level yang akan dibuat menggunakan komponen :
1) Potensiometer = Sebagai SetPoint
2) Arduino Uno = Sebagai Controller
3) Sensor Ultrasonic = Sebagai Sensor Feedback
4) Washerpump DC = Aktuator
5) LCD = Indikator Level
2.3.2 Konsep Alat
Saat alat dinyakan sensor akan membaca ketinggian air dan di indikasikan
oleh LCD , saat set point di set dan ultrasonic membaca level kurang dari setpoint
maka Washerpump DC akan berfungsi hingga mengejar ketinggian air menuju set
point , saat telah mencapai setpoint maka ketinggian air akan dipertahankan.
3 PENUTUP
Demikian dokumen B100 ini dibuat untuk selanjutnya dapat dijadikan acuan untuk
pengembangan-pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.

6
Jenis Dokumen B200
Nomor Revisi 01
Tanggal
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal 01– 04-2019
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889
Daftar Isi
1 Pengantar .......................................................................................................
3

7
1.1 Gambaran Umum ...........................................................................................
3
2. Deskripsi Sistem ...........................................................................................
3
3. Spesifikasi Komponen ...............................................................................
3

8
1.Pengantar
Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi alat yang akan dibuat
termasuk spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat yang dibuat dengan judul “Kendali
Water Level dengan Metode PID " dan juga mekanisme alat serta cara kerja alat yang
bersangkutan.
1.1 Gambaran Umum
Dokumen ini berisi proposal pengembangan alat Water Level Control Menggunakan
Metode PID sebagai salah satu tugas mata kuliah Sistem Kendali Lanjut di prodi D3 Teknik
Elektronika. Pembuatan alat Water Level Control Menggunakan Sensor Ultrasonic dan
Metode PID ini berdasarkan: konsep, desain dan fitur alat yang akan dikembangkan, dan
perangkat yang digunakan dari awal perencanaan pembuatan alat sampai alat selesai dibuat.
Mengacu pada perencanaan, perancangan, pembuatan, dan pengoperasian,
diharapkan alat yang dibuat dapat sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan dengan begitu
alat yang dibuat dapat dinyatakan sesuai dan dapat digunakan serta diimplementasikan
sebagai alat pengontrol ketinggian air.
2. Deskripsi Sistem
Karakteristik dari sistem ini mengatur ketinggian air sesuai dengan setpoint yang
diinginkan ,dan ketinggian air akan dibaca oleh sensor ultrasonic yang kemudian data
dibaca oleh aruino dan diindikasikan oleh LCD 16x2 , lalu arudino sebagai controller
mengolah data yang di kirimkan ke aktuator dan akan dibaca kembali oleh sensor yang
diindikasikan oleh LCD
2.1 Spesifikasi Sistem
Spesifikasi sistem yang diinginkan yaitu :
Rise time :
< 10 detik , mengingat kekuatan motor DC dan volume tabung penampung air.
%OverShoot :
<5% karena water levelberbahaya apabila over shoot terlalu besar bisa menyebabkan air
Settling time :
< 14 Detik mengingat waktu hingga 2% steady akan ada osilasi walaupun kecil
Error Steady state :
≤ 1% dari setpoint ketinggian
Spesifikasi diatas merupakan spesifikasi yang direncanakan dan belum pasti masih
dapat berubah menjadi lebih baik .
3. Spesifikasi komponen

9
Water Level Control Menggunakan Metode PID ini membutuhkan perangkat keras sebagai
pendukung dari sistem ini, diantaranya :
• Washerpump motor DC

10
• sensor ultrasonik hc-sr04
Spesifikasi:
1. Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400 -500cm
2. Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
3. Tegangan kerja 5V DC
4. Resolusi 1cm
5. Frekuensi Ultrasonik 40 kHz
6. Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler
• Perancangan mekanik seperti : plant penampung air , dudukan sensor , dudukan pump
,dsb

11
• Arduino uno
• Driver l298

12
Spesifikasi:
> Tipe: Dual H-Bridge
> Chip kontrol: ST L298N
> Logic voltage: 5V DC
> Drive voltage: 5-35V DC
> Logical current: 0mA-36mA
> Driving current: 2A (MAX single bridge)
> Temperatur: -20 C - 135 C
> Power maksimum: 25W
> Berat: 30g
> Ukuran: 43 x 43 x 27mm
Spesifikasi Kaki LCD 16 x 2
Pin Deskripsi
1 Ground
2 Vcc
3 Pengatur kontras
4 “RS” Instruction/Register Select
5 “R/W” Read/Write LCD Registers
6 “EN” Enable
7-14 Data I/O Pins
15 Vcc
16 Ground

13
Judul Dokumen Dokumen B300: “ Kendali Water Level dengan Metode PID ”
Jenis Dokumen B300
Nomor Revisi 01
Tanggal
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal 01– 04-2019
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

14
DAFTAR ISI
1.Pengantar ................................................................................................................
3
2.Deskripsi Sistem ............................................................................
3
3.Perancangan Sistem Elektronik ............................................................................
3
4.Perancangan Perangkat Lunak ............................................................................
4
5.Perancangan Mekanik ............................................................................
5
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Blok Diagram Sistem ............................................................................
3
Gambar 2 FlowChart ............................................................................
4
Gambar 3 Rencana Realisasi Mekanik ................................................................
5
Gambar 4 Rencana RealisasiMekanik ................................................................
5

15
1. Pengantar
1.1. Ringkasan isi Dokumen
Dokumen B300 ini berisi mengenai spesifikasi produk ,realisasi mekanik,
cara kerja sistem , flowchart yang ditunjukan sebagai proyek madiri dari mata kuliah
Sistem Kendali Lanjut. Dokumen ini akan lebih detail mengenai konsep dan desain
alat upaya pengembangan perangkat yang digunakan.
1.2. Tujuan dan Aplikasi /Kegunaan Dokumen
Tujuan penulian dokumen ini secara umum adalah untuk menerapkan hasil
pembelajran sistem kendali ke produk atau realisasi alat.
2. Deskripsi Sistem
Karakteristik dari sistem ini mengatur ketinggian air sesuai dengan setpoint yang
diinginkan ,dan ketinggian air akan dibaca oleh sensor ultrasonic yang kemudian data
dibaca oleh aruino dan diindikasikan oleh LCD 16x2 , lalu arudino sebagai controller
mengolah data yang di kirimkan ke aktuator dan akan dibaca kembali oleh sensor yang
diindikasikan oleh LCD
3. Perancangan Sistem Elektronik
Pada Perancangan elektronik water level control menggunakan sensor
ultrasonic merupakan sistem yang sederhana dan tidak terlalu rumit karena kompnonen
yang digunakan dalam berbentuk modul , sehingga rangkaian yang digunakan tidak terlalu
rumit
BLOK DIAGRAM
ARDUINOPotensiometer DRIVER POMPA PLANT
ULTRASONIC
LCD
`
-
+
Gambar 1 blok Diagram Sistem

16
4. Perancangan Perangkat Lunak
Gambar 2 FlowChart

17
5.Perancangan Mekanik
Gambar 3 Rencana Perancangan Mekanik
Gambar 4 Rencana Perancangan Mekanik
Kedua gambar diatas dirancang sebagai gambaran realisasi Mekanik

18
Jenis Dokumen B400
Nomor Revisi 01
Tanggal Penerbitan 22 Juni 2019
Jumlah Halaman 7
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal 10– 05-2019
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

19
DAFTAR ISI
1. Pengantar ...................................................................... 3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen .............................................. 3
1.2 Tujuan Penulisan .......................................................... 3
2. Realisasi perancangan .............................................. 4
2.1 Mekanik ...................................................................... 4
2.2 Elektronika .......................................................... 4
2.3 Kontrol ...................................................................... 6
3. Kesimpulan .......................................................... 7
DAFTAR GAMBAR
Gambar-1 Realisasi Mekanik .............................................. 4
Gambar-2 Konfigurasi Driver dengan Arduino .......... 4
Gambar-3 Bentuk Grafik Respon .................................. 5
Gambar-4 Bentuk Grafik Respon terhadap perubahan jarak 5
Gambar-5 Set Value 0V - 5 V.............................................. 6
Gambar-6 Set Value Minimal.............................................. 6
Gambar-7 Set Value Maksimal .................................. 6

20
1. Pengantar
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proses dan implementasi dari proyek yang berjudul Kendali
Water Level dengan Metode PID . Deskripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan
pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200, dan desain telah
diurakan pada dokumen B300. Pada dokumen ini akan menjelaskan implementasi
pembuatan produk secara detail dan pengetesan element yang akan digunakan pada sistem
ini.
Isi dokumen ini secara garis besar dibagi menjadi empat bagian yaitu mekanik,
elektronik, kontrol dan komputer. Bagian mekanik akan menjelaskan implementasi di
bagian mekanik yang digunakan pada sistem ini. Bagian elektronik menjelaskan perangkat-
perangkat elektronik yang digunakan dan fungsinya. Bagian kontrol menjelaskan alur
pengontrolan sistem ketika bergerak. Bagian komputer menjelaskan implementasi
pemrograman software sistem ini.
1.2. Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melanjutkan proses perancangan
dan realisasi dari proyek sistem kendali digital dalam hal realisasi dan implementasi
hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada
dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan.
Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah:
1. Memudahkan proses pengembangan proyek.
2. Test komponen berfungsi dengan baik atau tidak
3. Sebagai landasan dalam proses pengerjaan proyek.
4. Sebagai salah satu dokumentasi dalam pengembangan proyek itu sendiri
2. Realisasi perancangan
2.2 Elektronik
• Modul Driver Motor dengan Mosfet IRF740
Untuk pengetesan modul driver motor dengan mosfet IRF740 diberikan pwm yang berbeda beda
untuk mengaktifkan pompa ,driver diberi 12V untuk mengaktifkan pompa, dimana saat set point
akan mengatur nilai tegangan dari PWM di arduino.

21
Kondisi Driver : baik
Supply dari luar : 12V
Tegangan actuator maksimum : 8.94V
Tegangan minimum : 0V
Tegangan minimal untuk actuator : 2.23V
Gambar-2 Konfigurasi Driver motor dengan arduino
• Sensor UltraSonic sebagai FeedBack
Untuk pengetesan modul ultrasonic ini, dimasukan program yang akan digunakan, dan
ultrasonic dibaca sebagai PV, dalam pengetesannya dilakukan 4kali , dengan jarak yang
berbeda, dan hasilnya dapat dilihat pada table 1.
Tabel-1 Pengetesan Sensor Ultrasonic
Yang diinginkan Terukur
1CM 3CM
3CM 3.16CM
5CM 5.09CM
10CM 10.19CM
Gambar-3. Bentuk Grafik Respon

22
Gambar-4. Bentuk Grafik Terhadap Perubahan jarak
2.3 Kontrol
• Potensiometer (SetPoint)
Untuk Pengetesan Setpoint, dimasukkan program yang akan digunakan dengan menggunakan
1 pin analog pada arduino VCC dan ground sehingga terbaca hasil penagamatan setpoint seperti
dibawah ini:
Gambar-5. Set Value 0 sampai 5V

23
Gambar-6. Set Value minimal
Gambar-7. Set Value Maksimal
3.KESIMPULAN
Berdasarkan data hasil pengujian terhadap setiap blok, maka dapat diambil kesimpulan
bahwa:
1. Pada Alat ini menggunakan Arduino uno sebagai controller untuk mengatur setiap input
data nilai SV yang diatur menggunakan potensiometer dan nilai PV yang berasal dari
pembacaan sensor ultrasonic sebagai feedback akan menjadi perbandingan dan nilainya
akan diatur sehingga menjadi MV oleh arduino.
2. Pada plant ini menggunakan Washer Pump yang memerlukan Driver dengan mosfet
IRF740 , karena output dari PWM kurang kuat untuk membuat Washer Pump berfungsi
3. Pengetesan sensor ultrasonic sebagai feedback dengan menggunakan program PID dapat
dikatakan baik karena pembacaan dapat di filter sehingga noise diperkecil atau dihilangkan
dan error pembacaan kecil.

24
Jenis Dokumen B500
Nomor Revisi 01
Jumlah Halaman 7
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal 10– 05-2019
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

26
DAFTAR ISI
1. Pengantar ...................................................................... 3
2. Realisasi perancangan .............................................. 4
3. Menentukan Parameter .............................................. 4
4. Kesimpulan .......................................................... 5
DAFTAR GAMBAR
Gambar-1 Realisasi Mekanik .............................................. 3

27
1. Pengantar
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proses dan implementasi dari proyek yang berjudul Kendali
Water Level dengan Metode PID. Deskripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan
pada dokumen B100, lalu spesifikasi komponen telah diuraikan pada dokumen B200, lalu
desain mekanik dan elektronik telah diurakan pada dokumen B300, dan implementasi
pembuatan produk secara detail dengan pengetesan setiap blok modul kendali sudah
dijelaskan pada dokumen B400. Pada dokumen B500 ini akan menjelaskan mengenai desain
kendali dengan menggunakan Ziegler-Nichols Tipe 1, dan menentukan parameter Kp Ti dan
Td yang digunakan dalam plant water level.
1.2. Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melanjutkan proses perancangan
dan realisasi dari proyek sistem kendali digital dalam hal realisasi respon atau bentuk sinyal
yang akan digunakan dalam sistem kendali water level ini , Sedangkan tujuan khusus dari
dokumen ini adalah:
1. Menentukan nilai awal Kp , Ti dan Td sebagai acuan sebelum dilakukan tuning
2. Sebagai Landasan dalam Proses pengerjaan
3. Sebagai salah satu dokumen project
2. Realisasi perancangan Desain dengan Ziegler Nichols-1
Respon dengan Ziegler Nichols-1
Gambar-1. Respon sinyal dengan Ziegler Nichols-1

28
3. Menentukan Parameter yang digunakan
SEBELUM TUNING
T1 T2 T3 AKHIR WAKTU
4.6 cm 4.84 cm 7.57 cm 15.56 cm
144 detikL T
3.153284672 35.86861314
KP TI TD
13.65 6.306569 1.57664234
Waktu real = 144 detik
Jarak pada desain = 15.56
Konversi waktu asli terhadap respon
𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑜𝑛 =
144
(15.56 − 4.6 )
= 10.96
Jadi :
1cm pada respon = 910.96 detik waktu real
Sehingga untuk mendapatkan nilai T dan L adalah :
L = (4.84 – 4.6) 9.2539871
L = 3.153284672
T = (7.57 - 4.84) 9.2539871
T = 35.86861314
Sehingga nilai Kp , Ti dan Td dari Desain Ziegler Nichols-1 ini adalah :
Kp = 1.2
𝑇
𝐿
= 1.2
35.86861314
3.153284672
= 13.65
Ti = 2L = 2 (3.153284672) = 6.30656934
Td = 0.5L = 0.5(3.153284672) = 1.57664234

29
4.KESIMPULAN
Berdasarkan data hasil pengukuran dan perhitungan terhadap respon, maka dapat
diambil kesimpulan bahwa:
1. Penggunaan Kp Ti Td ziegler nichols-1 dapat digunakan sebagai acuan tuning
2. Nilai Kp Ti Td pada respon diatas yaitu Kp = 13.65 , Ti = 6.30656934 dan Td =
1.57664234

30
Jenis Dokumen B600
Nomor Revisi 01
Jumlah Halaman 7
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal 10– 05-2019
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

31
DAFTAR ISI
1. Pengantar ...................................................................... 3
2. Menentukan Parameter .............................................. 4
3. Program .......................................................... 4
4. Kesimpulan .......................................................... 8
DAFTAR GAMBAR
Gambar-1 Grafik Respon .............................................. 4
Gambar-2 Grafik Respon dengan Gangguan ...................... 5
DAFTAR GAMBAR
Tabel-1 Tunning ........................................................... 4

32
Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B600 ini berisi tentang dokumen proses desain kendali PID dalam
mengembangkan Sistem Kendali level air menggunakan sensor ultrasonic. Deskripsi dan
gambaran umum proyek telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada
dokumen B200, desain telah diurakan pada dokumen B300 dan pengujian telah dilakukan di
dokumen B400 serta desain kendali telah dilakukan di dokumen B500. Pada dokumen ini akan
dijelaskan hasil tuning desain kendali PID yang telah diimplementasikan pada Sistem Kendali
Kendali level air menggunakan sensor ultrasonic.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan dan realisasi
dari perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali level air menggunakan sensor
ultrasonic yang akan dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan implementasi
hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada
dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terealisasikan

33
2. Tuning Desain Sistem Kendali
Pada dokumen sebelumnya didapatkan hasil desain kendali dengan nilai Kp= 13.65; Ti
=6.306569 dan Td = 1.57664234
Tuning dilakukan beberapa kali dengan data sebagai berikut :
Tabel-1 Tunning
Dibawah ini merupakan tampilan dari bentuk respon hasil tunning akhir dengan nilai Kp= 7.926;
Ti = 15.302 dan Td = 1.575
Gambar-1 Hasil Tunning Akhir
Gambar-2 Respon Diberi Gangguan
3. Program
Parameter Kp Ti Td
Respon desain 13.65 6.306569 1.57664234
Tunning 1 80 85 10
Tunning 2 95.6875 100.306569 30.576442

36
4. Kesimpulan
Dari hasil desain dan tunning manual dapat disimpulkan bahwa :
1. Tuning dengan respon terbaik didapatkan dari nilai parameter Kp= 95.6875; Ti = 100.306569
dan Td = 30.576442
2. Control PID bekerja pada plant ini, karena saat diberi gangguan sinyal respon kembali naik
untuk mengejar set point yang telah ditentukan.

B100 - B600 Water Level Control dengan metode PID

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to B100 - B600 Water Level Control dengan metode PID

Similar to B100 - B600 Water Level Control dengan metode PID (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (14)

B100 - B600 Water Level Control dengan metode PID