SISTEM KENDALI TEMPERATUR

i
TUGAS GABUNGAN 3 MATA KULIAH
“SISTEM KENDALI TEMPERATUR RUANGAN
DENGAN METODE PID MENGGUNAKAN
LM35 SEBAGAI SENSOR DAN DRIVER
MOSFET BERBASIS ARDUINO”
DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU
TUGAS MATA KULIAH SKD,ELIND 2, DAN INSTRUMENT
Penyusun :
Nama : Nurdien Bayu Aji
NIM : (151311022)
Kelas : 2A
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2017

i
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan anugrah dari-Nya kami dapat
menyelesaikan tugas tentang pengendalian otomatis, penguat dan sensor sebagai feedback.
Penulis sangat bersyukur karena dapat menyelesaikan makalah yang menjadi tugas gabungan
3 mata kuliah (SKD, Elind 2, dan instrumentasi) dengan judul “Sistem Kendali Temperatur
Ruangan dengan Metode Pid Menggunakan LM35 Sebagai Sensor dan Driver Mosfet Berbasis
Arduino”.
Dalam penyusunan tugas atau materi ini, tidak sedikit hambatan yang penulis hadapi. Namun
penulis menyadari bahwa kelancaran dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat bantuan,
dorongan, dan bimbingan orang tua, sehingga kendala-kendala yang penulis hadapi teratasi.
Tugas ini disusun agar pembaca dapat memperluas ilmu tentang pengendalian temperature
ruangan berbasis Arduino. Tugas ini di susun oleh penyusun dengan berbagai rintangan. Baik
itu yang datang dari diri penyusun maupun yang datang dari luar. Namun dengan penuh
kesabaran dan terutama pertolongan dari Allah akhirnya makalah ini dapat terselesaikan.
Demikian yang dapat saya sampaikan, semoga tugas ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Kami mengharapkan kritik dan saran terhadap tugas ini agar kedepannya dapat saya perbaiki.
Karena saya sadar, tugas yang saya buat ini masih banyak terdapat kekurangannya.
Bandung,19 Juni 2017
Penyusun

ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR..................................................................................................................i
DAFTAR ISI...............................................................................................................................ii
Lembar Sampul Dokumen B100.................................................................................................1
I Pengantar.................................................................................................................................2
1.1 Ringkasan isi dokumen........................................................................................................ 2
1.2 Tujuan penulisan dari dokumen ini yaitu :............................................................................. 2
II Proposal Pengembangan.........................................................................................................3
2.1 Pendahuluan ....................................................................................................................... 3
2.2 Latar Belakang.................................................................................................................... 3
2.3 Desain Sistem Kendali temperatur........................................................................................ 4
2.4 Konsep............................................................................................................................... 4
Lembar Sampul Dokumen B200.................................................................................................5
I Pengantar.................................................................................................................................6
1.1 Ringkasan Isi Dokumen....................................................................................................... 6
1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen.............................................................. 6
II Spesifikasi Sistem....................................................................................................................7
2.1 Controller (Arduino Uno) ....................................................................................................7
2.2 Driver.................................................................................................................................8
2.3 Actuator............................................................................................................................. 9
2.4 Feedback.......................................................................................................................... 10
III Penutup...............................................................................................................................11
Lembar Sampul Dokumen B300...............................................................................................12
I Pengantar...............................................................................................................................13
1.1 Ringkasan Isi Dokumen..................................................................................................... 13
1.2 Tujuan Penulisan............................................................................................................... 13
II. Proposal Pengembangan Produk Sistem Elektronik dan Mekanik ......................................14
2.1 Pendahuluan ..................................................................................................................... 14
2.2 Perancangan Sistem Elektronik .......................................................................................... 14
2.2.1 Blok Input...................................................................................................................... 14
2.2.2 Blok Kontroller .............................................................................................................. 14
2.2.3 Blok Driver.................................................................................................................... 15
2.2.4 Blok Aktuator................................................................................................................. 15
2.2.5 Blok Feedback................................................................................................................ 15
2.3 Perancangan Perangkat Lunak............................................................................................ 15
2.4 Perancangan Mekanik........................................................................................................ 17

iii
2.5 Perancangan Kendali......................................................................................................... 17
III Penutup...............................................................................................................................18
I Pengantar...............................................................................................................................21
II Pengujian Sub Sistem............................................................................................................22
2.1 Sasaran Pengujian ............................................................................................................. 22
2.2 Pengujian dan Analisa ....................................................................................................... 22
2.2.1 Pengujian dan Analisa Sistem Arduino Uno.................................................................. 22
2.2.2 Pengujian dan Analisa Driver Mosfet..................................................................... 22
2.2.3 Pengujian dan Analisa Sensor LM35............................................................................ 23
2.2.4 Pengujian dan Analisa LCD (Visual Data).................................................................... 24
2.2.5 Pengujian dan Analisa Potensiometer untuk Set Point.................................................... 25
III Hasil Pengujian ...................................................................................................................27
PENUTUP................................................................................................................................28
I PENGANTAR........................................................................................................................30
II SENSOR...............................................................................................................................31
2.1 Linearisasi Sensor ............................................................................................................. 31
III DESAIN KENDALI.............................................................................................................32
3.1 Metode Ziegler Nichols ..................................................................................................... 32
3.2 Proses Desain.................................................................................................................... 33
3.3 Hasil Desain...................................................................................................................... 34
I PENGANTAR........................................................................................................................37
II TUNNING.............................................................................................................................38
2.1 Backward Difference......................................................................................................... 38
2.2 Direct Descritization.......................................................................................................... 40
2.3 Advance PID Tipe C.......................................................................................................... 41
III TUNNING AKHIR DAN ANALISA AKHIR......................................................................44
3.1 Backward Difference......................................................................................................... 44
3.2 Direct Descritization.......................................................................................................... 44
3.3 Advance PID Tipe C.......................................................................................................... 45

1
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung40012, KotakPos 1234,Telepon(022) 2013789, Fax. (022)
2013889 Homepage :www.polban.ac.id Email : polban@polban.ac.id
Lembar Sampul Dokumen B100
Judul Dokumen
Dokumen B100: “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan
Metode PID Menggunakan LM35 Sebagai Sensor dan Driver Mosfet
Berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen B100 – 01
Nomor Revisi 03
Nama File 2A_Nurdien.B.A_SKDB100
Tanggal Penerbitan 20 Mei 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Pengusul
Nama Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Nurdien Bayu Aji 151311022
Tanggal
20 - 05 –
2017
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
I Pengantar
1.1 Ringkasan isi dokumen
Dokumen B100 berisi tentang gagasan atau ide proyek gabungan pada sebuah
sistem kompas yang berfungsi sebagai penunjuk arah mata angin yang ditujukan
sebagai tugas proyek mata kuliah praktek Sistem Kendali Digital, Elektronika Industri
2, dan Instrument program studi D3 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung.
Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep,
desain dan, perangkat/tools yang akan digunakan.
1.2 Tujuan penulisan dari dokumen ini yaitu :
1. Sebagai bahan pembelajaran untuk sistem kendali digital,Elektronika Industri
2, dan Instrumen secara langsung yang di implementasikan pada sebuah alat.
2. Untuk mengetahui lebih lanjut penguat daya dan sensor yang digunakan.
3. Dapat mempelajari pendekatan dan parameter-paramater kendali dari alat yang
dibuat.

3
II Proposal Pengembangan
2.1 Pendahuluan
Sebuah komputer dapat mengendalikan sebuah rangkaian/alat elektronika
menggunakan sebuah chip IC yang dapat diisi program dan logika yang disebut
teknologi Mikroprosesor .Pada Sistem Kendali Temperatur ini memanfaatkan
mikrokontroller sebagai controller dimana algoritma sistem dipusatkan pada satu
mikrokontroller.
Mikrokontroler Arduino saat ini menjadi salah satu development board yang
banyak digunakan untuk mendukung pembelajaran dan pengembangat alat-alat
sederhana. Arduino digunakan sebagai salah satu controller dalam mengaplikasikan
sistem kendali digital dengan metode PID.
Berdasarkan perencanaan, perancangan, dan pengoperasian diharapkan Sistem
Kendali Temperatur Ruangan dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan sesuai
dengan fungsinya. Semoga alat ini dapat di implementasikan untuk Kendali
temperature ruangan yang berfanmaat bagi manusia.
2.2 Latar Belakang
Temperatur merupakan besaran yang menyatakan nilai suhu bisa dalam Celcius
Fahrenheit atau Kelvin. Kebutuhan Temperatur ruangan bervariasi tergantung kegiatan
yang dilakukan. Seiring dengan berkembangnya teknologi, suhu dapat dikendalikan
oleh perangkat elektronika untuk mendapatkan besaran suhu yang diinginkan. Sistem
kendali merupakan suatu cara untuk melakukan hal tersebut.
Sistem pengendalian otomatis sangat menguntungkan bagi manusia. Selain bisa
membuat pekerjaan menjadi lebih mudah, pengendalian otomatis juga dapat
mengurangi kesalahan yang dilakukan oleh manusia (human error) dan meningkatkan
efektifitas kerja.
Berdasarkan topik tersebut, penulis membuat suatu alat berbasis teknologi
dengan kendali PID yang diberi judul “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan
Metode PID Menggunakan LM35 Sebagai Sensor dan Driver Mosfet Berbasis
Arduino”. Alat yang terdiri dari komponen elektronika, sensor, penguat, actuator, dan
sebuah embedded system yang dikoordinasikan dengan Bahasa C pemrograman pada
Arduino dengan menggunakan kendali digital PID.

4
2.3 DesainSistem Kendali temperatur
Gambar 1. Blok Diagram Sistem Kendali
Berdasarkan blok diagram pada gambar 1 maka rancangan komponen yang
akan dibuat ialah :
• Set Point = Potensiometer
• Controller = Arduino UNO
• Penguat Daya = Mosfet
• Aktuator = Lampu
• Sensor = LM35
2.4 Konsep
Sistem plant yang terdiri dari penguat daya,actuator dan Manipulator (optional).
Aktuator yang digunakan pada sistem ini adalah sebuah lampu yang akan berfungsi
sebagai pemanas.
Hasil pembacaan Potensiometer dikonversi menjadi Setpoint dalam bentuk
derajat Celcius untuk menentukan temperatrur. Simpangan dari nilai temperatur
terhadap nilai setpoint disebut sebagai Error. Nilai error inilah yang akan diolah oleh
sistem kendali PID temperatur sesuai dengan nilai setpoint serta mempertahankan
kondisi tersebut. Dan untuk feedback menggunakan sensor suhu LM35

5
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung40012, KotakPos 1234,Telepon(022) 2013789, Fax. (022)
2013889 Homepage :www.polban.ac.id Email : polban@polban.ac.id
Judul Dokumen
Berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B200
Nomor Revisi 02
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 8
Data Pengusul
Pengusul
Nama
Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal
20 - 05 –
2017 Tanda Tangan
Alamat
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id

6
I Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi sistem dari alat yang dibuat
sebagai tugas akhir mata kuliah Sistem Kendali Terdistribusi. Dokumen B200 berisi tentang
spesifikasi sensor, range tegangan, aktuator, penguat daya dan spesifikasi controller.
1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Pembuatan dokumen B200 ditujukan sebagai salah satu bagian dari rangkaian
dokumentasi dalam pengembangan proyek. Dokumen B200 dapat menjadi acuan apabila
terjadi ketidaksesuaian terhadap alat dan komponen yang akan dirancang. Sehingga
memudahkan tindak lanjut/troubleshooting dari kekurangan sistem bila terjadi saat pengerjaan.

7
II Spesifikasi Sistem
Dengan menggunakan Power Supply 12 volt, akan digunakan 4 buah
perangkat/komponen elektronik utama yang akan mendukung sistem pengendali
temperature ruangan yang akan dibuat. Yakni Arduino Uno sebagai controller, sensor
LM35 sebagai feedback untuk sistem, modul MOSFET IRF530 sebagai penguat daya
dan lampu halogen sebagai aktuator dari sistem. Berikut dekripsi dan spesifikasi dari 4
perangkat tersebut :
2.1 Controller (Arduino Uno)
Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. Uno memiliki
14 pin digital input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input
analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol
reset. Uno dibangun berdasarkan apa yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler,
sumber daya bisa menggunakan power USB (jika terhubung ke komputer dengan kabel
USB) dan juga dengan adaptor atau baterai.
Gambar 2.1 Konfiguran port I/O Arduino Uno
Spesifikasi Arduino Uno:

8
2.2 Driver
Gambar 2.2 Driver Mosfet
Driver menggunakan IRF 530 P-Channel Power MOSFET. MOSFET Daya
generasi ketiga dari Vishay dengan kombinasi terbaik dari fast switching, Desain
perangkat ruggedized, low on-resistance dan efektivitas biaya.Paket TO-220AB
secara universal disukai untuk semua Aplikasi komersial-industri pada disipasi daya
Level sampai sekitar 50 W. Resistansi termal rendah

9
Tabel 2.1 Spesifikasi Mosfet IRF530
2.3 Actuator
Gambar 2.4 Lampu Halogen
Lampu Tungsten Halogen yang digunakan memiliki tegangan maksimal sebesar 12V
DC dan Lampu yang digunakan memliki daya 5 Watt sehingga lampu tungsten cocok
digunakan sebagaiheater pada sistem kendali suhu.

10
2.4 Feedback
Feedback menggunakan sensor LM35 yitu sensor suhu yang dapat digunakan untuk
mengukur besaran suhu dari heater . Konfigurasi pin dan tampilan sensor LM35
Gambar 2.4 Sensor LM35
Berikut adala spesifikasi dari sensor LM35.

11
III Penutup
Demikian dokumen B200 ini dibuat untuk selanjutnya dapat dijadikan acuan
untuk pengembangan-pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya

12
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung40012, KotakPos 1234,Telepon(022) 2013789,Fax. (022)
2013889 Homepage:www.polban.ac.id Email : polban@polban.ac.id
Judul Dokumen
Berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B300
Nomor Revisi 01
Tanggal Penerbitan 5-20-2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Pengusul
Nama
Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal 5 - 20 - 2017 Tanda Tangan
Alamat
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon :022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id

13
I Pengantar
Dokumen ini merupakan tugas proyek mata kuliah praktek Sistem Kendali Digital, Elektronika
Industri 2, dan Instrument yang berjudul “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan Metode
PID Menggunakan LM35 Sebagai Sensor dan Driver Mosfet Berbasis Arduino” yang akan
dikembangkan dengan menggunakan Arduino Uno sebagailangkah awal mencoba simulasinya.
Dokumen ini terdiri dari dua bab sebagai berikut :
1. Bab Pengantar
Pada bab ini menjelaskan mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan penulisan, dan
referensi.
2. Bab Pengembangan produk sistem elektronik, kendali, dan Komputer.
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai pendahuluan, perancangan sistem
elektronika yang terdiri dari blok – blok rangkaian elektronika yang dipakai,
perancangan perangkat lunak, dan perancangan mekanik.
3. Bab Penutup
Pada Bab ini menjelaskan fungsi document B300 untuk kedepannya.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah memberikan gambaran berupa
sistem yang dipakai berkaitan dengan elektronik, mekanik, kendali, dan komputer dalam
hal pengembangan dari sebuah konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga
proyek ini bisa terealisasikan.
Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah:
1. Untuk memudahkan proses pengembangan tugas proyek gabungan.
2. Sebagai landasan dalam proses pengerjaan tugas proyek gabungan.
3. Sebagai dokumentasi tahapan dalam pengembangan sebuah tugas proyek gabungan.

14
II. Proposal Pengembangan Produk Sistem Elektronik dan Mekanik
2.1 Pendahuluan
Pada pengembangan proyek mandiri sistem kendali digital ini, membahas tentang
rancangan elektronik dan mekanik sebagai acuan dalam mengembangkan proyek mandiri
ini terealisasi sehingga dalam setiap tahap pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah. Dan
tidak menutup kemungkinan apabila saat proses pengerjaannya dapat mengalami beberapa
perubahan dan modifikasi dalam hal sistem elektronik maupun mekanik.
2.2 Perancangan Sistem Elektronik
Berikut gambar 2.1 blok diagram dari sistem elektronika kendali suhu ruangan
Gambar 2.1 Blok diagram sistem elektronika
2.2.1 Blok Input
Pada blok masukan berupa potensiometer yang dikonversikan kedalam nilai derajat
Celcius untuk menentukan Temperatur ruangan . Potensiometer tersebut sebagai SV pada
sistem tersebut.
2.2.2 Blok Kontroller
Pada blok ini menggunakan kontroller Arduino uno R3 yang akan memproses program
kendali dari input sampai dengan output. Pada Arduino uno akan memproses nilai input
potensiometer berupa tegangan analog dikonversikan kedalam temperatur, maka Arduino akan
merubah input analog menjadi output digital.
Output
Suhu Ruangan
Plant System
Set Point
(Potensiometer)
Feedback
“LM35”
Controller
(Arduino)
Actuator
(Lampu )
Driver
(Mosfet)

15
2.2.3 Blok Driver
Driver yang digunakan pada system ini adalah komponen MOSFET yang akan
mendrive tegangan yang dihasilkan dari Arduino untuk bisa menyalakan Aktuator.
2.2.4 Blok Aktuator
Aktuator yang digunakan pada sistem ini adalah lampu halogen dengan tegangan
maksimum sebesar 12V dengan daya sebesar 5 Watt.
2.2.5 Blok Feedback
Sistem ini menggunakan feedback berupa Sensor LM35 yang akan membaca output
sehingga Arduino uno dapat mengolah proses respon menuju set point.
2.3 Perancangan Perangkat Lunak
Ketika potensiometer diputar maka data akan dikonversi kedalam bentuk digital sehingga
memberi masukan kepada Arduino uno sebagai setpoint, dimana Arduino uno R3 akan memproses
kendalinya dan akan memberi output yang dikuatkan atau di drive oleh MOSFET untuk bisa
menggerakan actuator berupa lampu sehingga panas dari lampu akan membuat suhu ruangan
memanas dan mencapai temperatur yang sama dengan set point.

16
Gambar 2.2 Flowchart perangkat Lunak
Tidak
ya
Masukan Data
a.Parameter PID
b. Display
c. Setup Pin IO
1
1
Start==1

17
2.4 Perancangan Mekanik
Dari perangkat lunak yang di rancang maka berikut ini adalah gambar perancangan
mekanik yang di desain.
Gambar 2.3 Desain Mekanik
2.5 Perancangan Kendali
Kendali yang akan digunakan adalah kendali PID dengan metode Ziegler Nichols yang
algoritma dari kendali tersebut di terjemahkan kedalam bentuk program sehingga dapat
bekerja pada mikrokontroller berupa Arduino uno.
ARDUINO UNO R3
LCD
POWER
SUPPLY DRIVER
SENSOR

18
III Penutup
Demikian dokumen B300 ini dibuat untuk selanjutnya dapat dijadikan acuan untuk
pengembangan-pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.

19
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga, Bandung40012, KotakPos 1234,Telepon(022) 2013789,Fax.
(022) 2013889 Homepage:www.polban.ac.id Email : polban@polban.ac.id
Judul Dokumen
Berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B400
Nomor Revisi 01
Unit Penerbit
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Pengusul
Nama Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal
18 - 05 –
2017
Tanda Tangan
Alamat
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

21
I Pengantar
Secara spesifik, dokumen ini menjelaskan berbagai macam test yang akan dilakukan
untuk mengetahui performa suatu sistem yang digunakan, penilaian ini berupa bekerja atau
tidaknya suatu fitur. Sistem yang dibahas pada dokumen ini adalah sistem kendali temperature
ruangan.
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan dan realisasi
dari perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali. Temperatur ruangan menggunakan
sensor LM35 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 terelalisasikan

22
II Pengujian Sub Sistem
2.1 Sasaran Pengujian
Pengujian dilakukan untuk menguji hasil realisasi perancangan yang telah dibuat sesuai dan
memenuhi sasaran yang telah ditentukan. Berikut sasaran dari pengujian yang akan dilakukan sebagai
berikut.
1. Arduino Uno dapat mengendalikan suhu sesuai dengan set point yang telah di
diatur
2. Sensor LM35 dapat membaca suhu ruangan saat dilakukan pengukuran
3. Driver MOSFET dapat menguatkan tegangan yang akan disalurkan ke beban
4. Potensiometer dapat memberikan nilai set point yang sesuai
5. LCD dapat menampilkan data dengan sesuai
2.2 Pengujian dan Analisa
2.2.1 Pengujian dan Analisa Sistem Arduino Uno
Pengujian sub sistem Arduino Uno ini dilakukan untuk mengecek setiap port dapat
bekerja sesuaidengan fungsinya. Berikut langkah yang dilakukan untuk melakukan pengujian
ini sebagai berikut.
1. Membuat seluruh digital pin digital berlogika 1 dan menghubungkannya ke LED
(LED berfungsi untuk indicator logic high)
2. Melakukan pengukuran setiap tegangan pada port PWM
Pengujian sub sitem ini dilakukan dengan cara mendownload porgram untuk
mengecek sesuaidengan langkah-langkah diatas pada Arduino Uno. Dengan begitu hasil dari
pengukuran akan menunjukkan bahwa setiap port I/O berfungsi dengan baik.
2.2.2 Pengujian dan Analisa Driver Mosfet
Pengujian sub sistem ini dilakukan dengan cara menghubungkan output
analog(PWM) dari arduino ke kaki GATE pada MOSFET dan mengukur
tegangan pada Gate-Source dan arus pada Drain-Source

23
GAMBAR 4.1 PENGECEKAN TEGANGAN DAN ARUS PADA DRIVER MOSFET
TABEL 4.1 TEGANGAN DAN ARUS PADA MOSFET
INPUT PWM VGS(V) VDS(V) ID(mA)
12V 0 0 12 0
12V 100 3.6 7.9 25
12V 175 8.4 3.1 65
12V 255 12 0 75
Dari tabel hasi pengamatan dapat dilihat bahwa MOSFET bekerja dengan baik
2.2.3 Pengujian dan Analisa Sensor LM35
Pengujian sub sistem Sensor LM35 dilakukan dengan cara menghubungkan sensor
pada input analog read yang terdapat pada Arduino.

24
GAMBAR 4.2 HASIL PEMBACAAN SENSOR LM35 PADA TEMPERATUR RUANGAN
Dari gambar diatas telah diberikan filter digital untuk menghilangkan noise yang terbaca oleh sensor
dengan Frekuensi cut off 2 dekade sebesar 2,198.
2.2.4 Pengujian dan Analisa LCD (Visual Data)
Pengujian sub sistem LCD sebagai visual data dilakukan dengan menggunakan
program push button yang sudah terpasang pada shield LCD. Pengujian menunjukkan bahwa
LCD dapat menampilkan push button yang ditekan.

25
GAMBAR 4.3 HASIL PEMBACAAN PADA LCD DISPLAY
Setelah dilakukan pengujian pada LCD dengan menekan tombol yang ada pada
SHIELD LCD Display dan mengupload program pada aruduino LCD berhasil menampilkan
data yang sesuai
2.2.5 Pengujian dan Analisa Potensiometer untuk Set Point
Pengujian pada potensiometer diolah sebagai set point dan ditampilkan pada LCD.
Berikut hasil yang ditunjukkan dengan mengubah-ubah nilai potensiometer secara acak.

26
GAMBAR 4.4 PENGUJIAN DAN ANALISA POTENSIOMETER
GAMBAR 4.5 RESPON SET POINT SAAT DI UBAH NILAINYA SECARA ACAK
Tabel 4.2 Tabel Pembacaan Potensiometer
Potensiometer Minimum Maksimum
Set Point 0 1023

27
III Hasil Pengujian
Berikut adalah tabel yang menunjukkan hasil dari pengujian seluruh sitem yang telah
di realisasikan.
Tabel 4.3 Hasil Keseluruhan Sistem
No Hasil yang diharapkan Hasil
Pengujian
Keterangan
1 Arduino dapat berfungsi
dengan baik
Baik
2 Driver dapat men-drive
lampu
Baik
3 Sensor LM35 dapat
membaca suhu ruangan
Baik
4 Potensiometer dapat
memberikan nilai set
point yang sesuai
Baik
5 LCD dapat menampilkan
data dengan sesuai
Baik

28
PENUTUP
Dilihat dari tabel pada hasil pengujian didapat bahwa hasil pengujian seluruh sistem dan sub sistem
berjalan dan bekerja dengan baik serta sesuaidengan yang diharpakan.

29
Judul Dokumen
Berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B500
Nomor Revisi 00
Tanggal Penerbitan 11 – 06 – 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Pengusul
Nama
Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal 11 – 06 – 2017 Tanda
Tangan
Alamat
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

30
I PENGANTAR
Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul Sistem Kendali Temperatur
Ruangan dengan Metode PID Menggunakan LM35 Sebagai Sensor dan Driver Mosfet Berbasis
Arduino. Pada dokumen ini akan dijelaskan linearisasi sensor dan proses desain kendali dari
sistem.
Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk mendokumentasikan persamaan linearisasi
sensor,proses desain kendali untuk mendapatkan nilai parameter kendali sebagai acuan
agar tidak terjebak dalam tunning kendali dan membandingkan hasil desain menggunakan
3 macam tipe PID yang berbeda.

31
II SENSOR
2.1 Linearisasi Sensor
Linearisasi sensor menggunakan persamaan y = mx + b dan untuk
mendapatkan persamaan tersebut dilakukan dengan cara mengambil 2 data yaitu data
pertama adalah dari thermometer dan data kedua dari sensor suhu LM3 yang terlihat pada
Serial Monitor.
Awal Akhir
Thermometer 31 43
Serial Monitor 31.75 44.10
Tabel 5.1 Nilai yang Didapat Dari Pembacaaan Sensor (Serial Monitor) dan Thermometer
Dari data di atas didapat 2 persamaan dan bisa dicari nilai variable m dan b yaitu :
43 = m44.10 + b
31 = m31.75 + b -
12 = m12.35
m = 12 : 12.35
m = 0.97166
Ambil salah satu data dan masukan nilai variable m
31 = 0.97165*31.75 + b
31 = 30.85 + b
b = 31 – 30.85
b = 0.149795
Sehingga didapat persamaan y = 0.97166x + 0.149795
43
31
0 31.75 44.10
Gravik 5.1 Linearisasi Sensor
Thermometer
(°C)
Serial
Monitor

32
III DESAIN KENDALI
3.1 Metode Ziegler Nichols
Terdapat dua cara untuk mendesain sistem kendali dari suatu plant atau alat. Pertama
adalah dengan menggunakan metode ZN-1 dan metode ZN-2 . Pada desain kendali dari alat
ini menggunakan metode ZN-1. Dan step-step menggunakan ZN-1 sebagai berikut :
1. Plant diberi input step (Sinyal DC) dan responnya dilihat dengan simulink pada
matlab menggunakan arduino uno.
Gambar 5.1 Input Step Masuk Ke Plant dan Keluar Menjadi Sinyal Respon[2]
Sumber : Buku Modern Control Engineering Fifth Edition halaman 569
2. Menentukan parameter T & L berdasarkan gambar respon yang didapat.
Gambar 5.2 Proses Desain Dari Respon yang Sudah Didapat[3]
3. Menentukan parameter PID
Gambar 5.3 Ziegler-Nichols Tuning Rule Berdasarkan Langkah Response Plant[4]

33
3.2 Proses Desain
Dalam proses desain kendali PID dengan metoda ziegler nichols 1 sistem di buat open
loop dan tunggu hingga steady staty agar dapat menentukan parameter-parameter awal.
Gambar 5.4 Hasil Proses Desain
Hal pertama dalam melakukan proses desain adalah menentukan titik 1,2, dan 3 yang
terdapat pada gambar 5.4. Dan hasilnya sebagai berikut
Titik1 = 4.8
Titik2 = 5.6
Titik3 = 13.7
Lalu konversi waktuserial monitormenjadi waktureal dengancaramembagi panjangrespon
pada gambar denganwaktureal yangsudahdi hitungmenggunakanstopwatch.
Waktu Real dari awal responhinggaakhirrespon= 4.3 menit= 270 detik
Panjangrespon= 33-4.8=31 cm
Persamaanwaktu= 31/270 detik=0.1148
SetelahMendapatkanpersamaanwaktu,kalikandengantitik1,2dan 3. Setelahituhitung
nilai L danT untukmendapatkanparameterKp,Ti danTd.
Titik1 = 4.8*0.1148 = 0.5514 Kp = 1.2*(T/L) = 12.15
Titik2 = 5.6*0.1148 = 0.64288 Ti = 2*L = 0.18368
Titik3 = 13.7*0.1148= 1.57276 Td = 0.5*L = 0.04592
L = Titik2 – Titik1 = 0.01984 Ki = Kp/Ti = 66.1476
T = Titik3 – Titik2 = 0.92988 Kd = Kp*Td = 0.557928
Tabel 5.2 Parameter-Parameter Dari Proses Desain
titik 1 titik 2 titik 3 L T Kp Ti Td Ki Kd
0.5514 0.6428 1.5727 0.0918 0.9298 12.15 0.1836 0.0459 66.1476 0.557928
L T

34
3.3 Hasil Desain
Hasil parameter dari proses desain akan digunakan untuk mendapatkan respon hasil
desain dengan menggunakan 3 tipe PID yaitu : Backward Difference,Direct Descritization, dan
Advance PID type C lalu dibandingkan, dan hasilnya seperti gambar di bawah ini.
Gambar 5.5 Hasil Desain Backward Difference (Interval Limit = 40)
Gambar 5.6 Hasil Desain Direct Descritization (Interval Limit = 25)
Gambar 5.7 Hasil Desain Advance PID type C (Interval Limit = 15)
Dari hasil gambar di atas dapat dilihat bahwa semua hasil desain mengalami over
shoot dan terjadi osilasi setelah keadaan overshoot tetapi hanya hasil desain menggunakan

35
PID Backward Difference yang terdapat error steady state (osilasi terus menerus). Interval
limit pada setiap program berbeda-beda dikarenakan perbedaan kecepatan respon sehingga
harus disesuaikan.

36
Judul Dokumen
Berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B600
Nomor Revisi 00
Tanggal Penerbitan 11 – 06 – 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Pengusul
Nama Jabatan
Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Tanggal 11 – 06 – 2017 Tanda
Tangan
Alamat
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

37
I PENGANTAR
Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul Sistem Kendali Temperatur
Ruangan dengan Metode PID Menggunakan LM35 Sebagai Sensor dan Driver Mosfet Berbasis
Arduino. Pada dokumen ini akan dijelaskan tunning 1,2,3 dst hingga mendapatkan respon
yang stabil dan diberi gangguan untuk menguji keandalan sistem.
Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk mendokumentasikan proses tunning untuk
mendapatkan respon yang stabil. Setelah mendapatkan hasil tunning yang maksimal
program diberi filter dan di test keandalannya dengan diberikan ganguan. Lalu hasil akhir
akan dibandingkan menggunakan 3 macam tipe PID yang berbeda.

38
II TUNNING
2.1 Backward Difference
Gambar 6.1 Tunning 1
Respon pada hasil desain sebelumnya memiliki overshoot yang tinggi dan terjadi
error steady state maka pada tunning 1 nilai Kp diturunkan untuk mengurangi overshoot
dan nilai Ti dinaikkan untuk menghilangkan error steady state. Dan dapat dilihat pada
gambar 6.1 overshoot menjadi berkurang dan Sudah tidak terjadi error steady state.
Parameter PID : Kp=5,Ti=1,Td=0.045
Pada tunning ke 2 nilai Kp kembali dikurangi untuk mengurangi overshoot tetapi
overshoot masih ada, yang berubah hanya nilai settling time menjadi lebih kecil.
Parameter PID : Kp=0.1,Ti=1,Td=0.045

39
Sesudah tunning ke 3 gambar respon menjadi lebih bagus dengan menambahkan nilai
Ti untuk mengurangi overshoot dan menambahkan nilai Td untuk mengurangi settling time.
Parameter PID : Kp=0.1,Ti=5,Td=0.5
Sudah tidak ada overshoot dan settling time sangat kecil tetapi masih ada noise
Karena belum diberi filter.
Parameter PID : Kp=0.1,Ti=9,Td=1

40
2.2 Direct Descritization
osilasi sehingga settling time menjadi besar maka pada tunning 1 nilai Kp diturunkan untuk
mengurangi overshoot dan nilai Ti dinaikkan untuk menghilangkan osilasi. Dan dapat
dilihat pada gambar 6.5 overshoot menjadi berkurang tetapi osilasi hanya berkurang sedikit.
Parameter PID : Kp=8, Ti=0.18, Td=0.045
Pada tunning ke 2 nilai Kp kembali dikurangi untuk mengurangi overshoot tetapi
overshoot masih sama, osilasi menjadi lebih sedikit yang membuat settling time menjadi
lebih kecil.
Parameter PID : Kp=5, Ti=3, Td=0.045

41
Sesudah tunning ke 3 gambar respon menjadi lebih bagus dengan mengurangi
kembali nilai Kp agar overshoot berkurang,menambahkan nilai Ti menjadikan osilasi
menghilang dan menambahkan nilai Td untuk mengurangi settling time.
Parameter PID : Kp=0.08, Ti=8, Td=0.1
2.3 Advance PID Tipe C
osilasi sehingga settling time menjadi besar maka pada tunning 1 nilai Kp diturunkan untuk
mengurangi overshoot dan nilai Ti dinaikkan untuk menghilangkan osilasi. Dan dapat
dilihat pada gambar 6.5 overshoot menjadi berkurang tetapi osilasi hanya berkurang sedikit.

42
Pada tunning ke 2 dikarenakan blok diagram Advance PID Tipe C berbeda dengan 2
tipe sebelumnya maka untuk mengurangi overshoot dan menghilangkan osilasi hanya nilai
Ti yang ditambahkan dan hasilnya dapat dilihat pada gambar 6.9 .
Sesudah tunning ke 3 gambar respon menjadi lebih bagus dengan menambahkan
kembali nilai Ti untuk menghilangkan overshoot dan menambahkan nilai Td untuk
mengurangi settling time.

43
Sudah tidak ada overshoot dan settling time sangat kecil hal ini Karena nilai Kp
dikurangi untuk menyeimbangkan nilai Td yang ditambahkan, tetapi masih ada noise
Karena belum diberi filter.
Parameter PID : Kp=0.1, Ti=20, Td=1

44
III TUNNING AKHIR DAN ANALISAAKHIR
3.1 Backward Difference
Gambar 6.12 Hasil Akhir Respon Menggunakan Metode Backward Difference
Setelah ditambahkan filter sistem di tunning kembali dan parameter akhir yang
didapat adalah : Kp=0.3, Ti=9, Td=13. Dapat dilihat pada gambar di atas respon sudah
tidak memiliki noise Karena sudah di filter, overshoot tidak ada, settling time kecil dan saat
diberi gangguan respon kembali ke keadaan steady state dengan cepat/rise time cepat.
3.2 Direct Descritization
Setelah ditambahkan filter sistem di tunning kembali dan parameter akhir yang
didapat adalah : Kp=0.01, Ti=45, Td=0.001. Ditambahkannya nilai Ti menjadi 45 dan nilai
Kp dikurangi menjadi 0.01 adalah untuk menurunkan overshoot sehingga hasil yang
Gangguan
Sensor membaca suhu
ruangan Awal Mulai
Respon
Gangguan
Respon
Awal
Sensor Membaca
Temperatur
Ruangan

45
didapat tidak ada overshoot. Sedangkan nilai Td diturunkan bertujuan agar respon lebih
stabil.
3.3 Advance PID Tipe C
Tetap tidak memakai filter dan sistem di tunning kembali untuk mendapatkan
parameter akhir sebagai berikut : Kp=0.1, Ti=20, Td=5. Hanya menaikkan nilai Td
menjadi 5 untuk membuat overshoot berkurang. Dari gambar 6.13 diatas dapat dilihat
masih terdapat noise karena tidak menggunakan filter digital didalam program. Dan setelah
diberi gangguan respon langsung menuju steady state dengan cepat
Setelah mendapatkan hasil akhir dari 3 metode yang berbeda terlihat respon yang
paling baik dalam semua aspek (overshot, Setling Time, Rise time) menggunakan metode
Backward Difference karena metode Backward Difference menghilangkan bagian integral
jadi hasil yang didapat menjadi lebih stabil.
Gangguan
Respon
Awal

SISTEM KENDALI TEMPERATUR

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to SISTEM KENDALI TEMPERATUR

Similar to SISTEM KENDALI TEMPERATUR (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (9)

SISTEM KENDALI TEMPERATUR