Laporan ini membahas praktikum sistem kendali digital menggunakan Arduino untuk mengendalikan kecepatan motor. Tujuannya adalah merealisasikan desain PID menggunakan Arduino dan mengamati respon kendali tanpa komputer. Metode Cohen-Coon menghasilkan respon yang lebih baik daripada ZN-1 karena overshoot yang lebih kecil untuk kendali kecepatan motor. Hasilnya menunjukkan bahwa Arduino dapat digunakan sebagai stand alone controller untuk

1. LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM KENDALI DIGITAL
Stand-Alone Kendali Kecepatan Motor Dengan Arduino
Jum’at, 03 Mei 2016
Disusun oleh :
Nama : Muflih Adinata Negara
NIM : 141311049
Kelas : 2B-2
Prodi : D3 Teknik Elektronika
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2016

2. I. Tujuan
- Merealisasikan desain kendali PID pada Stand-Alone Controller menggunakan
Arduino
- Mampu menggunakan software interfacing Arduino untuk melihat respon kendali
dari suatu plant
- Menggunakan Arduino untuk mengamati respon kendali pada plant tanpa
menggunakan computer / PC
II. Landasan Teori
2.1 Stand Alone Controller
Stand Alone Controller berarti suatu sistem yang mampu mengendalikan dan
menampilkan respon suatu plant yang tidak lagi memerlukan computer sehingga
disebut “berdiri sendiri/stand alone”.
Namun sebelum me-realisasikan hasil desain ke stand alone controller
diperlukan pengamatan respon sebuah plant agar diperoleh hasil kendali yang
baik, maka dibutuhkan software interface yang pada percobaan ini digunakan
Makerplot.
2.2 Makerplot
Makerplot merupakan software untuk windows PC yang digunakan untuk
mem-plot data analog maupun digital yang dihasilkan oleh microcontroller dan
device lainnya (seperti Arduino) dengan output serial ASCII.
Makerplot mendukung beberapa tipe data seperti :
- Analog
- Digital
- Graphic Drawings
- Text Messages
Fitur-fitur dalam Makerplot :
- Terdapat total 100 point data (Kombinasi antara analog, digital dan lainnya
- Mampu mem-plot 10 channel data analog
- Mampu mem-plot sampai 32 bit data digital
dan masih banyak fitur-fitur lainnya.
Gambar-1 Icon dan Tampilan Makerplot

3. 2.3 Plant Pengendali Kecepatan Motor DC
Plant ini terdiri atas beberapa blok Modul yaitu :
- Modul Power Supply
Power Supply adalah catu daya dc yang berfungsi untuk
memberi/mensuplai tegangan. Power supply yang digunakan pada
praktikum ini memiliki output variable
-15V/1A s/d +15V/1A, dan tegangan fixed 5V/1.
- Modul Set Point
Set Point adalah suatu modul yang berfungsi untuk menentukan
kendali suatu alat yang diinginkan. Set point pada praktikum ini
terbagi menjadi 2 pilihan yaitu :
1. Untuk konektor yang pertama dapat mengatur antara 0V s/d
+10V.
2. Untuk konektor yang kedua dapat mengatur antara -10V s/d +10V
- Modul Power Amplifier
Power amplifier berfungsi sebagai penguat daya agar
pengendalian output beban stabil karena output beban yang
digunakan membutuhkan daya yang besar.
Terdapat 3 pilihan dalam penggunaan power amplifier :
1. Output pada power amplifier dikalian +1
2. Output pada power amplifier dikalian -1
3. Jika keduanya digabungkan maka output power amplifier
dikuatkan atau dikalikan 2 dari set point.
- Modul PID Controller
PID Controller (Kendali PID) adalah suatu alat untuk mengatur
nilai keluaran desain kendali yang telah dibuat.
Terdapat 3 tombol pengatur yaitu Kp, Ti dan Td dan dapat diatur
secara manual sesuai dengan yang diinginkan.
- Modul Motor DC
Modul Motor DC ini akan menggerakkan motor apabila diberi
Supply, kecepatan putar motor akan bervariasi sekitar 1000 rpm / 1V
dan akan berputar searah jarum jam apabila diberi supply V(+) juga
akan berputar berlawanan arah jarum jam apabila siberi supply V(-).

4. III. Alat dan Komponen
- Plant Pengendali Kecepatan Motor … 1 set
- Arduino … 1 unit
- Arduino IDE Environment
- Software Makerplot
- LCD Shield untuk Arduino … 1 unit
- Potensiometer 50kΩ … 1 unit
- Probe dan kabel penghubung … Secukupnya
IV. Langkah Kerja
(Melihat Respon Kendali Plant Motor Melalui Makerplot)
1. Menge-cek dan memastikan kondisi setiap alat dan modul baik
2. Menghubungkan setiap blok sebagai berikut :
Gambar-2 Blok diagram untuk stand alone controller
3. Membuat program pada Arduino IDE untuk melihat respon plant dengan
software Makerplot.
4. Mengatur nilai Kp, Ti dan Td hasil desain kendali PID(ZN-1 ataupun CC)
sebelumnya pada program Arduino IDE kemudian mengupload program ke
modul Arduino.
5. Membuka software Makerplot kemudian menghubungkan Arduino dan plant
ke PC dengan koneksi serial (seperti gambar-2) dan mengamati respon yang
ditampilkan makerplot.
6. Jika hasil respon belum baik maka mengatur kembali secara manual nilai Kp,
Ki dan Kd pada program kemudian mengulangi langkah 4 & 5 sehingga
diperoleh respon terbaik.
(Melihat Respon Kendali Plant Motor Melalui LCD)
7. Menghubungkan LCD shield ke Arduino dan menghubungkan Arduino ke
plant seperti gambar berikut :

5. 8. Mengatur nilai Kp, Ti dan Td hasil desain kendali PID(ZN-1 ataupun CC)
sebelumnya pada program Arduino IDE kemudian mengupload program ke
modul Arduino.
9. Mengamati respon PV terhadap SP pada layar LCD, apabila nilai PV = SP
maka desain kendali yang dimasukkan pada embedded system (Arduino) telah
baik.
V. Hasil Pengamatan
 Program Arduino untuk menampilkan respon kendali pada Makerplot :

6.  Hasil Desain Kendali PID Metode ZN-1 dari praktikum sebelumnya :
Gambar 2 Hasil penunjukkan respon desain kendali sebelumnya melalui Makerplot
 Terlihat bahwa masih terdapat overshoot yang besar sehingga perlu dilakukan tuning
manual dengan mengurangi nilai Kp pada program Arduino sebagai berikut :
Gambar 3 Hasil penunjukkan respon desain kendali (tuning ke-1) melalui Makerplot
Kp Ti Td
70 0.3 0.0002
Kp Ti Td
40 0.3 0.0002

7.  Terlihat bahwa masih terdapat overshoot yang besar sehingga perlu dilakukan tuning
manual dengan mengurangi nilai Kp, menaikkan Ti dan menurunkan Td untuk
mengurangi settling time pada program Arduino sebagai berikut :
Gambar 4 Hasil penunjukkan respon desain kendali (tuning ke-2) melalui Makerplot
 Terlihat bahwa respon PV (garis warna merah) terhadap SP(garis warna hitam) sudah
cukup baik sehingga proses tuning manual dicukupkan.
 Hasil Desain Kendali PID Metode Cohen Coon (PI Controller) dari praktikum
sebelumnya :
Kp = 50; Ti = 0.3
Gambar 5 Hasil penunjukkan respon desain kendali CC sebelumnya melalui Makerplot
Kp Ti Td
40 0.3 0.0002

8.  Terlihat bahwa masih terdapat overshoot sehingga diperlukan manual dengan cara
mengurangi Kp dan Ti pada program Arduino sebagai berikut:
Kp = 7 ; Ti = 0.15
Gambar 6 Hasil penunjukkan respon desain kendali CC(tuning ke-1) melalui Makerplot
 Terlihat bahwa respon PV (garis warna merah) terhadap SP (garis warna hitam) sudah
cukup baik sehingga proses tuning manual dicukupkan.

9.  Program Arduino untuk menampilkan respon kendali pada LCD (Pure Stand Alone
Controller) :

10.  Hasil Desain Kendali PID Metode ZN-1 dari praktikum sebelumnya :
Gambar 7 Pure Stand Alone Controller
Gambar 7 Hasil Pengamatan respon PV terhadap SP melalui LCD (1)
 SP = 2090 Rpm
PV = 2030 Rpm
%error =
= 2.87%
Kp Ti Td
70 0.3 0.0002

11. Gambar 8 Hasil Pengamatan respon PV terhadap SP melalui LCD (2)
 SP = 1350 Rpm
PV = 1320 Rpm
%error =
= 2.22%
 Terlihat bahwa PV terhadap SP sudah cukup baik walaupun masih terdapat error
(perbedaan atau selisih antara PV dengan SP) sekitar 2%.
VI. Analisis
 Fungsi Pin-pin pada Arduino (Stand Alone Controller) yang terhubung ke Plant
Kendali Kecepatan Motor :
- A0, digunakan sebagai Set point dengan cara mengkoneksikannya dengan
Potensiometer.
- A5, digunakan sebagai detektor Respon dari sensor plant.
- PIN 6, digunakan sebagai keluran Arduino yang digunakan untuk menjalankan
plant.
 Modul set point tidak digunakan karena set point menggunakan potensiometer yang
terhubung ke analog input arduino yang dapat diubah nilai tegangannya dari 0 – 5v.
Modul PID analog tidak sepenuhnya digunakan, karena modul tersebut hanya
digunakan parameter Kp nya saja, disebabkan keluaran dari Arduino terbatas
yaitu 0 - 5V sedangkan tegangan yang masuk ke penguat daya harus memiliki range
0 – 10V oleh karena itu harus dikalikan 2 dengan menggunakan gain yang ada di PID
analog.

12.  Perbandingan hasil desain kendali digital menggunakan motode ZN-1 dengan Cohen-
Coon pada Plant Kendali Kecepatan Motor :
Gambar-9 ZN-1 Gambar-10 CC
(Kp = 40, Ti=0.3, Td=0.0002) (Kp = 7 ; Ti = 0.15)
 Terlihat bahwa desain kendali PID dengan ZN-1 terdapat overshoot yang lebih besar
dibandingkan dengan desain kendali PI dengan Cohen Coon sehingga untuk plant
kendali kecepatan motor ini desain kendali PI Cohen Coon lebih baik dan tepat untuk
digunakan.
VII. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
 Untuk dapat melihat respon kendali suatu plant dapat digunakan aplikasi
interfacing salah satunya dengan Software Makerplot.
 Stand alone controller merupakan sistem yang mampu menampilkan hasil atau
respon desain kendali PID suatu plant tanpa memerlukan lagi Komputer atau
PC.
 Untuk Plant Kendali Kecepatan Motor, desain kendali digital PID yang lebih
baik dan tepat untuk digunakan yaitu metode Cohen Coon PI controller.