B400

1. 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 B400: “Sistem Kendali Volume Air pada AIR ISI
ULANG dengan Ultrasonik metode PID berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B400
Nomor Dokumen B400 – 01
Nomor Revisi 01
Nama File SKL_DESTI NURAENI_B400.docx
Tanggal Penerbitan 23 April 2019
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 11
Data Pengusul
Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Desti Nuraeni 171311044
Tanggal
08-05-2019
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.............................................................................................................................1
1.1 Ringkasan Isi Dokumen...............................................................................................1
1.2 Tujuan Penulisan .........................................................................................................1
2. Realisasi Perancangan ........................................................................................................1
2.1 Mekanik .......................................................................................................................1
a. Plant .........................................................................................................................2
2.2 Perancangan Elektronik...............................................................................................2
a. Sensor Ultrasonik.....................................................................................................2
b. Driver Motor MOSFET dan Washer Pump.............................................................3
2.3 Kontrol.........................................................................................................................3
3. Listing Program Komputer ..............................................................................................4
4. Penutup .............................................................................................................................11

3. 1. Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proses dan implementasi dari proyek yang berjudul Sistem Kendali PID
Volume Air dengan Mneggunakan sensor Ultrasonic. 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 dijelaskan
implementasi pembuatan produk secara detail.
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
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melanjutkan proses perancangan dan
realisasi dari proyek mekatronika dalam hal realisasi dan implementasi hardware serta
sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen
sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terealisasikan. 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 itu sendiri.
2. Realisasi perancangan
2.1 Mekanik

4. Gambar 4.1 Mekanik
2.2 Elektronik
a. Sensor Ultrasonik
Untuk pengetesan modul ultrasonik ini program yang akan digunakan dengan
ultrasonik dibaca sebagai PV atau feedback, dimana dalam pengetesannya dilakukan
dua kali dengan jarak yang berbeda, dan hasilnya dapat dilihat pada tabel 1.
Gambar 4.2 Wiring Ultrasonik

5. Calibrator (cm) Pembacaan Sensor (cm)
10 9,85
15 14,18
10 = 9,85A + B
15 = 14,18A + B
-5 = -4,33A
A = 1,15
B = 10 -9.85(1.15) = -1,37
Y = 1.15x – 1,37
b. Driver Motor MOSFET dan Washer Pump
Untuk pengetesan driver dengan diberikan pwm yang berbeda-beda untuk
mengaktifkan pompa ,driver diberi tegangan 12v untuk mengaktifkan pompa,
dengan setpoint dari potensiometer untuk mengatur pwmnya.

6. Gambar 4.3 Pengetesan Driver dan Aktuator
2.3 Kontrol
a. Potensiometer
Penentuan Setpoint dengan Potiometer dan ditampilkan di Serial Plotter Arduino.
Gambar 4.4 Pengetesan Potensiometer
Gambar 4.4 Hasil Pengetesan dengan Serial Plotter

7. 3. Listing Program Komputer
Pengetesan Potensiometer
int analogPin = 0; // potentiometer wiper (middle terminal) connected to analog pin 3
// outside leads to ground and +5V
int val = 0; // variable to store the value read
void setup()
{
Serial.begin(9600); // setup serial
}
void loop()
{
val = analogRead(analogPin)*0.049; // read the input pin 50/1023
Serial.print(val ); // debug value
Serial.println (" cm");
}
Pengetesan Sensor
#define trig 9
#define echo 8
#define MD 50
float PV,PVf, PVf_1,a,Ts,fc,RC,b,PVf_cal;
float interval_elapsed, interval_limit;
unsigned long t;
double t_1, Ts1;

8. void setup() {
pinMode (trig,OUTPUT);
pinMode (echo,INPUT);
Serial.begin(9600);
fc=0.0005;
RC=1/(6.28*fc);
Ts=0.4;
b=RC/Ts;
PVf_1=0;
interval_elapsed=0;
interval_limit=0.01;
}
void loop() {
//
digitalWrite(trig, LOW);
delayMicroseconds(5);
digitalWrite(trig, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig, LOW);
PV = pulseIn(echo, HIGH);
PV = PV*0.034/2;
if (PV>51){
PV=50;
}
else{
PV=PV;
}
PVf=(PV+b*PVf_1)/(b+1);
PVf_1=PVf;
//PVf_cal=1.381*PVf-4.796;
PVf_cal=(PVf-2.2893)/0.8682;
hitungTs();
if(interval_elapsed >= interval_limit){
// Serial.print (0);
// Serial.print("t");
// Serial.print (50);
// Serial.print("t");
Serial.print(PVf);
Serial.print("t");
Serial.println(PVf_cal);
interval_elapsed=0;
}
else{
interval_elapsed=interval_elapsed;
}
}
void hitungTs(){
t_1=t;
t=millis();
Ts1=(t-t_1)/1000; //proses perhitungan Time Sampling [Ts] sudah dalam second
interval_elapsed=interval_elapsed + Ts1;
}

9. Pengetesan Driver dan Pompa
int motor = 10;
int anPin = 0;
int val=0;
void setup(){
pinMode (motor, OUTPUT);
}
void loop(){
val=analogRead(anPin);
analogWrite(motor, val/4);
}
Test ZN1
#include <LiquidCrystal.h>
#include <NewPing.h>
#define TRIGGER_PIN 6 // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.
#define ECHO_PIN 7 // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.
#define MAX_DISTANCE 200
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE);
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
long ultrasonic;
float ketinggian , ketinggian_kalibrasi;
float PV, ketinggian_fix, PVf_1,a,Ts,fc,RC;
float interval_elapsed, interval_limit;
float K,MV,e;
int set;
int start;
unsigned long t;
double t_1, Ts1;
int pwm;
int EN_A = 10;
int IN_1 = 8;
int IN_2 = 9;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16,2);
interval_elapsed=0;
interval_limit=10;
fc=0.005;
RC=1/(6.28*fc);
Ts=0.1;
a=RC/Ts;
PVf_1=0;
digitalWrite(13,HIGH);
Serial.begin(9600);

10. pinMode(EN_A, OUTPUT);
pinMode(IN_1, OUTPUT);
pinMode(IN_2, OUTPUT);
digitalWrite(IN_1, HIGH);
digitalWrite(IN_2, LOW);
}
void loop()
{
start=digitalRead(13); //membaca nilai dari pin 13. jika belogic 1 instruksi di while
while (start == 1){
float uS = sonar.ping();
float SV;
//SV =analogRead(0);
//SV= map(SV,0,1023,0,13);
//K=255;
SV=220;
set=SV/255*12;
ultrasonic = (uS/US_ROUNDTRIP_CM);
ketinggian = 20.97 - ultrasonic;
ketinggian_kalibrasi = ketinggian;
ketinggian_fix = (ketinggian_kalibrasi+a*PVf_1)/(a+1);
e=SV-ketinggian_fix;
MV=SV;
if(MV>255)
{
MV=255;
}
else if(MV<0)
{
MV= 0;
}
else{
MV=MV;
}
analogWrite(EN_A, MV);
hitungTs();
if(interval_elapsed >= interval_limit){
Serial.print(0);
Serial.print(" ");
// Serial.print(15);
// Serial.print(" ");
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");
// Serial.print(ketinggian);
// Serial.print(" ");
Serial.println(ketinggian_fix);
//Serial.println(MV);
interval_elapsed=0;
}
else{

11. interval_elapsed=interval_elapsed;
}
PVf_1= ketinggian_fix;
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("SV=");
lcd.print(set);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Tinggi=");
lcd.print(PVf_1);
lcd.setCursor(10,0);
lcd.print("K= ");
lcd.print(K);
}
}
void hitungTs(){
t_1=t;
t=millis();
Ts1=0.1;//(t-t_1)/1000; //proses perhitungan Time Sampling [Ts] sudah dalam second
interval_elapsed=interval_elapsed + Ts1;
}
PID
#include <LiquidCrystal.h>
#define trigPin 6
#define echoPin 7
float pid;
float et,et_1;
float eint, eint_1, eint_update;
float edif;
float Kp, Ti, Td, Ki, Kd;
float SV;
float PV;
float PVf;
float PVf_1;
float fc, RC; // fc=frequency cut-off, didapat berdasarkan pengamatan
float a;
int MV;
int EN_A = 10;
int IN_1 = 8;
int IN_2 = 9;
LiquidCrystal lcd(12, 11 ,5, 4 , 3, 2);
unsigned long t;
double t_1, Ts;
float interval_limit;
float interval_elapsed;
int start;
void setup()
{
lcd.begin(20,4);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("SV:");
lcd.setCursor(0,1);

12. lcd.print("PV:");
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print("Cm"); //ganti sesuai plant (mbar, L/H, cm, C dll)
lcd.setCursor(8,1);
lcd.print("Cm");
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print("Water Level");
lcd.setCursor(0,3);
lcd.print("FatBoss_99");
pinMode(trigPin,OUTPUT);
pinMode(echoPin,INPUT);
Kp = 13.07; //isikan dengan hasil desain
Ti=1.17;
Td=2.945;
if (Ti==0){
Ki = 0;
}
else{
Ki = Kp / Ti;
}
Kd = Kp * Td;
interval_limit = 1;
interval_elapsed = 0;
et_1 = 0;
eint_1 = 0;
digitalWrite(13,HIGH);
Serial.begin(9600);
pinMode(EN_A, OUTPUT);
pinMode(IN_1, OUTPUT);
pinMode(IN_2, OUTPUT);
digitalWrite(IN_1, HIGH);
digitalWrite(IN_2, LOW);
fc=0.01; // diisi berdasarkan frequency yang akan dihilangkan
RC=1/(6.28*fc);
a=RC/Ts; //angka 0.1 adalah nilai Ts, dilihat dari serial
PVf_1=0;
t = millis();
t_1 = 0;
delay(100);
}
void loop() {
start=digitalRead(13);
while (start == 1)
{
SV = analogRead(0)*0.0049;
SV = SV * 2;
t = millis();

13. Ts = (t - t_1) / 1000;
Ts = 0.001;
et = SV-PV;
eint_update = ((et + et_1) * Ts) / 2;
eint = eint_1 + eint_update;
edif = (et - et_1);
pid = Kp * et - Ki * eint + Kd * edif;
if (pid > 10){
pid = 10;
}
else if (pid < 0){
pid = 0;
}
else {
pid=pid;
}
pid = pid / 2;
MV = pid * 51;
analogWrite(EN_A, MV);
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
if (interval_elapsed > interval_limit){
int duration;
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
pinMode(echoPin,INPUT);
duration = pulseIn(echoPin,HIGH);
PV = duration*0.034/2;
PV = 17 - PV;
PVf=(PV+a*PVf_1)/(a+1);
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");
Serial.println(PV);
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PV);
interval_elapsed = 0;
}
else {
interval_elapsed = interval_elapsed;
}
}
et_1 = et;
t_1 = t;

14. eint_1 = eint;
}
4. PENUTUP
Berdasarkan data hasil pengujian terhadap setiap blok, maka dapat diambil kesimpulan
bahwa:
1. Pada Alat ini menggunakan Arduino uno sebagai kontroler untuk mengatur setiap
input data nilai SV yang diatur menggunakan potensiometer dan nilai PV yang
berasal dari pembacaan sensor ultrasonic sebagai feedback.
2. Pada plant ini menggunakan Washer Pump yang memerlukan Driver MOSFET
IRF520 yang berfungsi untuk mengendalikan pwm sebagai input pompa dapat
berjalan dengan baik menggunakan input potensiometer.
3. Pengetesan sensor ultrasonic sebagai feedback dengan menggunakan program PID
masih berfungsi dengan baik, walaupun masih ada perbedaan pembacaan yang tidak
terlalu jauh dengan jarak yang sebenarnya sehingga perlu dilakukan pengkalibrasian.