Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis ARDUINO, MOSFET dan LM35

1
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
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B100: “Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis
Arduino, MOSFET dan LM 35”
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen B100 – 01
Nomor Revisi 01
Nama File SKD2B_B100_Anwar Syaiful Islam.docx
Tanggal
Penerbitan 23 Maret 2017
Unit Penerbit Anwar Syaiful Islam
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D – III
Teknik Elektronika
Anwar Syaiful Islam 151311036
Tanggal
23 - 03 -
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
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR.................................................................................................................3
1.1 Ringkasan isi Dokumen.................................................................................3
1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen.....................................3
2 PENGEMBANGAN PROPOSAL..........................................................................3
2.1 Latar Belakang, Tujuan, Desain dan Konsep.................................................3
2.1.1 Latar Belakang...................................................................................3
2.1.2 Tujuan................................................................................................4
2.1.3 Desain................................................................................................4
2.1.4 Konsep...............................................................................................4

3
PROPOSAL TUGAS MANDIRI
1 PENGANTAR
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B100 yang dibuat berisi tentang gagasan atau ide tentang tugas mandiri mata
kuliah Sistem Kendali Digital, Elektronika Industri dan Instrumentasi. Dokumen B100
berisi tentang rancangan sistem yang akan dibuat.
1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Pembuatan dokumen B100 ditujukan sebagai salah satu bagian dari rangkaian dokumentasi
dalam pengembangan proyek. Dokumen B100 berisi penjelasan mengenai latar belakang
proyek ini dibuat. Dokumen B100 ini juga diharapkan dapat memberikan pemahaman
mengenai alat yang akan dibuat dan dikembangkan.
2 PENGEMBANGAN PROPOSAL
2.1 Latar Belakang, Tujuan, desain dan konsep
2.1.1 Latar Belakang
Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas dingin suatu benda. Dalam
kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung menggunakan indera
peraba. Namun seiring berkembangnya teknologi, suhu dapat di ukur dengan alat
elektronika. Tidak hanya suhu, besaran dan satuan yang lain pun dapat di ukur oleh alat
elektronika. Selain untuk mengukur besaran atau satuan suatu benda, alat elektronika yang
berbasis mikrokontroler juga bisa mengendalikan besaran atau satuan tersebut. Dalam hal
ini besaran yang dikendalikan adalah temperatur. Mengendalikan suhu bertujuan untuk
mengatur suhu ruangan tertentu sesuai yang diinginkan. Untuk mengendalikan suhu sistem
yang dipakai adalah sistem kendali digital berbasis arduino dengan metode PID.
Mikrokontroler Arduino saat ini menjadi salah satu alat yang banyak digunakan
untuk mendukung pembelajaran dan pengembangat alat-alat sederhana. Termasuk dalam
salah satu mata kuliah di program studi D3 Teknik Elektronika, Sistem Kendali Digital.

4
Arduino digunakan sebagai salah satu controller dalam mengaplikasikan sistem kendali
digital dengan metode PID.
2.1.2 Tujuan
Tujuan yang diharapkan dari pembuatan alat ini ini:
1. Dapat mengaplikasikan sistem kendali digital PID berbasis Arduino pada suatu alat
sederhana.
2. Dapat mempelajari pendekatan dan parameter-paramater kendali dari alat yang
dibuat.
2.1.3 Desain
Sistem kendali suhu adalah sebuah sistem yang dapat menyesuaikan tingkat
temperatur di suatu ruangan secara otomatis sesuai yang diinginkan. Berdasarkan dari
diagram blok diatas maka rancangan komponen yang akan di buat yaitu:
 Setpoint
Setpoint pada sistem ini menggunakan sebuah potensiometer
 Controller
Untuk mengontrol di sistem ini memakai mikrokontrolle Arduino UNO
 Driver
Untuk men-drive aktuator, pada sistem ini driver yang dipakai adalah
MOSFET
 Aktuator
Aktuator yang digunakan adalah lampu DC 12V tungsten
 Feedback
Feedback di sistem ini menggunakan sensor suhu LM35
2.1.4 Konsep
Sistem pengendali suhu ini menggunakan kendali PID yang di tanam pada arduino.
Dimana lampu sebagai aktuator akan mengejar nilai yang diberikan oleh setpoint. Sensor
Power
supply
Set
point
PID Driver
Aktuator
(Lampu)
LM35

5
suhu LM 35 akan membaca nilai yang di dapat dari hasil pemanasan oleh lampu lalu
dibandingkan dengan nilai setpoint.
Setelah mendapatkan nilai PID yang diinginkan, sistem akan diberi gangguan untuk
menguji keandalaan kendali.

6
Judul Dokumen
Dokumen B-200: “Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis
Jenis Dokumen B200
Nomor Revisi 01
Tanggal
Penerbitan 30 Maret 2017
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal
30 - 03 -
2017
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

7
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR.................................................................................................................3
2. PENDAHULUAN...........................................................................................................3
2.1 Functional Requirement Specification................................................................3
2.2 Gambaran Umum...............................................................................................3
2.3 Tujuan................................................................................................................4
2.4 Ruang Lingkup..................................................................................................4
2.5 Deskripsi Sistem................................................................................................4
3. OVERALL SPECIFICATION.....................................................................................4
3.1 Pendahuluan.........................................................................................................4
3.2 Deskripsi Alat......................................................................................................4
3.3 Deskripsi Perangkat Keras...................................................................................4

8
3 PENGANTAR
Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi alat yang meliputi spesifikasi
sistem dalam mengembangkan alat tentang tugas mandiri mata kuliah Sistem Kendali
Digital, Elektronika Industri dan Instrumentasi
Pembuatan dokumen B200 ditujukan untuk mengetahui secara mendetail tentang alat
atau sistem yang dipakai. Yaitu mikrokontroler Arduino, MOSFET, lampu DC dan
sensor suhu LM 35.
4 PENDAHULUAN
2.1 Functional Requirement Specification
Pada dokumen ini terdapat 3 point tentang FRS atau Functional Requirement
Specification yaitu :
 Designer dalam hal ini adalah perancang sistem dari sistem kendali digital untuk
mengendalikan temperatur ruangan menggunakan metode PID.
 Dokumen dasar untuk program perancangan Sistem Kendali Suhu Ruangan
Menggunakan Sensor suhu LM35 menggunakan metode PID ini adalah dokumen
B100 hingga B600.
 Definisi Requirement merupakan deskripsi sebuah sasaran yang harus dicapai.
Perencanaan sistem mengemas sebagian besar requirement dalam istilah yang
berhubungan dengan fungsi sistem.
2.2 Gambaran Umum
Sistem Kendali Temperatur Ruangan Menggunakan Sensor suhu LM35 yang
berfungsi untuk mendeteksi Suhu yang dihasilkan oleh actuator(Lampu DC) kemudian
aktuator akan mendeteksi gangguan kemudian akan menyesuaikan temperaturnya sesuai
dengan nilai awal set point atau Set Value (SV) yang telah diatur menggunakan
potensiometer. Kemudian nilai Present Value (PV) dari sensor akan di umpan balik ke
controller yaitu Arduino UNO dan akan dibandingkan dengan nilai SV.

9
2.3 Tujuan
Tujuan yang diharapkan dari pembuatan alat ini ini:
3. Dapat mengaplikasikan sistem kendali digital PID berbasis Arduino pada suatu
alat sederhana.
4. Dapat mempelajari pendekatan dan parameter-paramater kendali dari alat yang
dibuat.
2.4 Ruang Lingkup
Pada pembuatan sistem ini memiliki batasan-batasan tertentu yaitu:
1. Sistem ini di realisasikan masih pada ruang lingkup yang kecil yaitu pada
miniatur ruangan yang berukuran kecil.
2. Penggunaan sistem kendali PID berbasis Arduino diharapkan temperatur
dalam miniatur ruangan mencapai suhu yang diinginkan.
2.5 Deskripsi Sistem
Deskripsi sistem dari alat yang buat ini adalah:
1. Setpoint berfungsi untuk mengatur suhu ruangan sesuai yang diinginkan.
2. Untuk menghitung jumlah error dibutuhkan umpan balik. Umpan balik yang
digunakan pada sistem ini adalah sensor suhu LM35.
3. OVERALL SPECIFICATION
3.1 Pendahuluan
Pada bab ini menjelaskan spesifikasi dari “Sistem Kendali suhu dengan PID
berbasis Arduino, MOSFET dan LM 35” antara lain sebagai berikut:
 Deskripsi Alat
Deskripsi alat menjelaskan mengenai gambaran umum cara kerja dari Sistem
Kendali suhu dengan PID berbasis Arduino, MOSFET dan LM 35.
 Deskripsi Perangkat Keras

10
Deskripsi Perangkat Keras menjelaskan mengenai komponen pendukung yang
digunakan pada sitem ini
 Deskripsi Perangkat Lunak
Deskripsi perangkat lunak menjelaskan mengenai tahapan yang akan
digunakan pada sistem ini.
3.2 Deskripsi Alat
Alat yang di buat ini merupakan sistem yang mengendalikan suhu dimana
realisasi pada alat ini adalah miniatur ruangan berukuran kecil. Suhu pada ruangan
tersebut akan di kendalikan dengan lampu tunsten sebagai sumber panas dan
mempertahankan suhu diruangan tersebut berdasarkan sinyal umpan balik dari
sistem terhadap setpoint.
3.3 Deskripsi Perangkat Keras
Pada sistem ini dibutuhkan perangkat keras atau komponen pendukung yaitu
diantaranya:
a. Potensiometer
Potensiometer adalah resistor variable tiga terminal dengan sambungan geser
yang membentuk pembagi tegangan yang dapat disetel.

11
b. Arduino UNO
Arduino UNO adalah board mikrokontroller. Pada sistem ini arduino berfungsi
untuk mengontrol sistem ini dan menjumlahkan nilai error pada sistem ini.
c. Driver (Mosfet)
Pada sistem ini Mosfet berfungsi untuk men-drive Lampu DC tungsten.
d. Lampu DC tungsten

12
Lampu tungsten adalah lampu yang cahayanya dihasilkan oleh berpijarnya
logam tungsten (wolfram), yang menjadi panas karena dialiri listrik. Pada sistem ini
lampu tungsten berfungsi sebagai aktuator yang di atur kecerahannya.
e. LM35
LM35 adalah komponen sensor suhu berukuran kecil mampu mengukur suhu
hingga 100 derajad celcius. Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang
memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk
tegangan dimana perubahan setiap 1 derajat cerlcius mengeluarkan output 10mV.
Pada sistem ini LM35 berfungsi sebagai feedback.
3.4 Deskripsi Perangkat Lunak
Perangkat lunak pada sistem ini meliputi tahapan tertentu. Tahapan tersebut
diantaranya sebagai berikut :
 Menentukan bahasa pemrograman, pada sistem ini menggunakan Bahasa C
 Menentukan software pendukung yang sesuai dengan bahasa C. Pada sistem ini
menggunakan software Arduino 1.6.11

13
 Membuat program yang dibutuhkan. Pada sistem ini program harus sesuai dengan
cara kerja Metode PID.
 Menguji program yang telah dibuat ke sistem yang akan di gunakan.

14
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B300
Nomor Revisi 0
Tanggal
Penerbitan 2 Mei 2017
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal
02 - 05 -
2017
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

15
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR.................................................................................................................3
2.3 Tujuan Penulisan............................................................................................3
4. PERANCANGAN SISTEM...........................................................................................3
4.1 Analisa Blok Diagram.........................................................................................3
4.2 Analisa Per
Blok..................................................................................................4
4.3 Flowchart.............................................................................................................6
4.4 Algoritma.............................................................................................................
6
5. PENUTUP........................................................................................................................7

16
1. PENGANTAR
Dokumen B300 yang dibuat berisi tentang blok koneksi antar modul dan
flowchart dalam mengembangkan alat tentang tugas mandiri mata kuliah Sistem
Kendali Digital, Elektronika Industri dan Instrumentasi
1.2 Tujuan Penulisan
Pembuatan dokumen B300 ditujukan untuk mengetahui secara mendetail
hubungan antara sistem yang dipakai. Yaitu mikrokontroler Arduino sebagai
controller, Mosfet sebagai penguat daya, lampu DC sebagai aktuator dan sensor
suhu LM 35 sebagai feedback.
2. PERANCANGAN SISTEM
2.1 Analisa Blok Diagram
INPUT CONTROLLER OUTPUT
FEEDBACK
Pada sistem ini diawali dengan menentukan set point berupa temperature
yang di inginkan, nilai tersebut akan menjadi nilai acuan yang telah ditentukan
dan diproses oleh controller. Controller akan mengendalikan dan menyesuaikan
temperatur berdasarkan keluaran dari Arduino Uno. Keluaran dari arduino
masuk ke driver, pada modul driver terdapat penguat daya yang menggunakan
Mosfet untuk mengatur intensitas cahaya pada lampu tungsten yang
menghasilkan panas. Panas yang di akibatkan dari lampu akan dibaca oleh
sensor LM35 yang akan di umpan balikan untuk membaca nilai error atau
ketidaksesuaian dengan set point. Nilai error akan diolah dengan program
kendali dengan metode PID yang perhitungannya di buat dengan program pada
Arduino Uno.
Set
point
Arduino
UNO
Driver
Aktuator
(Lampu)
LM35

17
2.2 Analisa Per Blok
f. INPUT
Input merupakan Setpoint yang menggunakan potensiometer,
potensiometer adalah resistor variable tiga terminal dengan sambungan
geser yang membentuk pembagi tegangan yang dapat disetel.
g. Controller
Controller pada sistem ini menggunakan Arduino UNO yang didalamnya
sudah terdapat program kendali menggunakn metode yang berfungsi untuk
mengontrol sistem ini.

18
h. OUTPUT
Output pada sistem ini merupakan lampu tungsten yang
menghasilkan panas karena dialiri listrik. Namun terdapat kendala pada
sistem ini yaitu output yang dihasilkan dari controller hanya 5 volt
sedangkan lampu tungsten membutuhkan 12 volt. Maka dari itu dibuthkan
driver yang komponen utamanya yaitu Mosfet.
i. Feedback
Feedback pada sitem ini adalah sensor suhu LM35 yang berfungsi
menghitung Nilai error yang akan diolah dengan program kendali dengan
metode PID yang perhitungannya di buat dengan program pada Arduino Uno.

19
2.3 Flowchart
2.4 Algoritma
 sistem ini diawali dengan menentukan set point atau temperatur yang
diinginkan
 Selanjutnya Sensor akan membaca temperatur yang dihasilkan oleh
panas dari lampu
 data dari sensor akan dikirimkan ke arduino

20
 Arduino akan menentukan nilai PWM lampu DC yang akan merubah
intensitas cahaya yang menghasilkan panas
 apabila temperatur yang dihasilkan dari panas lampu terdeteksi dan
sesuai dengan nilai set point maka tidak akan ada perubahan
intensitas cahaya
 Apabila tidak sesuai, maka akan terbaca sebagai nilai error yang akan
menjadi nilai acuan dari parameter PID yang dibuat pada program.
 Kemudian Arduino akan mengeluarkan nilai PWM berdasarkan hasil
olah parameter kendali PID
 Siklus ini akan terus berjalan apabila terdapat nilai error.
3. Penutup
Demikian dokumen B300 ini dibuat untuk selanjutnya dapat dijadikan acuan untuk
mengembangkan tahapan dan dokumentasi berikutnya.

21
Judul Dokumen
Arduino, Mosfet dan LM 35”
Jenis Dokumen B400
Nomor Revisi 0
Tanggal
Penerbitan 19 Mei 2017
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal
19 - 05 -
2017
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

22
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR.................................................................................................................3
6. LINGKUP PENGUJIAN...............................................................................................3
7. HASIL PENGUJIAN......................................................................................................3
7.1 Pengujian Potensiometer......................................................................................3
7.2 Pengujian
LCD.....................................................................................................4
7.3 Pengujian Driver
lampu........................................................................................5
7.4 Pengujian Sensor LM
35.......................................................................................5
8. KESIMPULAN.............................................................................................................
..6

23
1. PENGANTAR
1.1 Ringkasan
Dokument ini berisi tentang proposal pengembangan Sistem Kendali suhu
dengan PID berbasis Arduino menggunakan Driver Mosfet dan sensor suhu LM
35 sebagai tugas mandi dari mata kuliah Sistem Kendali Digital, penulisan
dokument ini berdasar dari ide pengembangan yang berisi antara lain : pengujian
setiap blok yang akan digunakan pada sistem ini
Dokument B-400 ini intinya bertujuan untuk mengetahui kemampuan kerja
komponen yang di pakai pada suatu sistem blok tertentu.
2. LINGKUP PENGUJIAN
Pengujian yang akan dilakukan antara lain pada:
1. Potensiometer
2. LCD 16x2
3. Driver Lampu (mosfet)
4. Sensor suhu LM35
3. HASIL PENGUJIAN
3.1 Pengujian Potensiometer
Pengujian potensiometer dilakukan dengan melihat pada plot di arduino. Pada
sistem ini potensiometer dikatakan baik apabila potensio meter dapat bekerja
pada range 0-5 v. Untuk pengkabelan lihat pada gambar di bawah ini.

24
Pemasangan ke arduino
Hasil pengujian pada plot di Arduino
3.2 Pengujian LCD
Pengujian LCD sebagai display dimulai dengan pembacaan nilai input yang
dipengaruhi oleh potensiometer menggunakan analog read pada arduino. Hasil
pengujian dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

25
3.3 Pengujian Driver lampu
Pengujian driver lampu menggunakan mosfet dilakukan dengan memberikan
nilai PWM pada arduino dan di ukur tegangan pada mosfet. Berikut ini tabel
hasil pengukuran dengan tegangan power supply 10 volt
PWM VG (volt) VD (volt) VOUT (volt)
25 1.05 8.96 0.87
100 3.53 6.29 3.07
150 5.15 4.56 4.30
200 6.63 2.80 5.56
Semakin besar nilai PWM yang dikeluarkan maka intesitas cahaya yang
dihasilkan akan semakin cerah.
3.4 Pengujian Sensor LM35
Pengujian sensor LM 35 pada dokument B-400 cukup dilihat di serial plotter pada
arduino. Hasil pengujian sensor dapat dilihat pada gamar dibawah ini :
 Respon tanpa filter
 Respon setelah memakai filter digital

26
Ket : orange = respon tanpa filter
Biru = respon setelah di filter
4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian pada setiap komponen, dapat disimpulkan bahwa :
NO Komponen Keterangan
1. Potensiometer baik
2. LCD baik
3. Driver lampu baik
4. Sensor suhu LM35 baik

27
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B500
Nomor Revisi 0
Tanggal
Penerbitan 15 juni 2017
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal
15 - 05 -
2017
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

28
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR.................................................................................................................3
2. LINEARISASI SENSOR................................................................................................3
3. DESIGN KENDALI........................................................................................................5
3.1 Pemilihan Metoda................................................................................................5
3.2 Proses
Design.......................................................................................................5

29
1. Pengantar
Dokumen ini berisi Desain sistem kendali di digital yang berjudul
Sistem Kendali suhu dengan PID Berbasis Arduino, Mosfet dan LM35 untuk
ditujukan sebagai tugas 3 mata kuliah yaitu Sistem Kendali Digital,
Elektronika Industri dan Instrumentasi Elektronika Program studi D3 Teknik
Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada
ide pengembangan yang berisi antara lain : desain sistem kendali, metode
desain yang digunakan dan cara linearitas pada sensor suhu LM35.
1.1 Ringkasan
Secara spesifik, dokumen ini menjelaskan berbagai macam test
yang akan dilakukan untuk mengetahui parameter kendali yang akan
digunakan dapat dilakukan pemilihan menggunakan metoda ZN1 atau
menggunakan ZN2 sesuai dengan kebutuhan. Sistem yang dibahas
pada pada dokumen ini adalah sistem kendali suhu, yang berfungsi
untuk mengendalikan suhu di suatu ruangan.
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah :
1. Sebagai tolak ukur selesainya perancangan parameter
kendali.
2. Sebagai acuan dan referensi dalam perancangan
parameter kendali.
3. Sebagai bagian dari dokumentasi proyek.
2. Linearisasi Sensor
Karena pembacaan pada sensor seringkali berbeda dengan pembacaan pada
suhu ruangan, maka diperlukan proses linearisasi agar pembacaan pada
sensor sesuai dengan pembacaan asli pada ruangan.
Langkah langkahnya adalah :
1. Letakkan thermometer didekat lampu DC bersebelahan dengan sensor
LM35.
2. Tutup miniatur ruangan pada plant
3. Masukkan program analogread pada arduino

30
4. Lihat pembacaan sensor LM35 pada serial monitor
5. Bandingkan perbedaan pembacaan pada thermometer dan sensor LM35
dan ambil data 2 kali yaitu pada suhu ruangan dan pada saat lampu
dinyalakan
6. Lakukan perhitungan dengan menggunakan rumus y=mx+b
7. Lalu hitung untuk mendapatkan persamaan linearisasinya.
Hasil perhitungan
Pembacaan Thermometer Pembacaan Serial Monitor
29 26
49 43
y = mx+b
y = Pembacaan Thermometer
m= Variabel yang dicari
x = Pembacaan Serial
b = Variabel yang dicari
29 = 26m+b
49 = 43m+b -
-20 = -17m
m = 20/17
= 1,176
49 = 43m+b
49-43*(1,176) = b
49-50,568 = b
-1,568 = b
Jadi, persamaan linearisasi yang didapat adalah :
y =1.176x - 1,568

31
3. Design Kendali
3.1 Pemilihan Metode
Metode yang digunakan untuk design parameter kendali pada proyek
kali ini menggunakan metode Ziegler Nichols 1. Dengan cara plant
disetting open loop lalu kita plot respon dari sensor yang di set sebagai
set point setelah itu design dengan menggunakan metoda Ziegler-
Nichols 1.
3.2 Proses desain
Dengan menggunakan program PID digital untuk mendesain ZN1
seperti dibawah ini :
float SV, PV;
int start;
//untuk plotting
unsigned long t;
double t_1, Ts;
float interval_elapsed, interval_limit;
float fc, RC;
float a,b;
float ef, ef_1;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
//2b. setting untuk mengatur durasi tampilan
interval_elapsed = 0;
interval_limit = 1;
//2c. setup untuk time sampling
t = millis();
delay (100);

32
//2d. setup pin yang dipakai
pinMode(13, OUTPUT);
pinMode(8, INPUT);
pinMode(6, OUTPUT);
//2e. setup untuk sistem
digitalWrite(13, HIGH);
Serial.begin(9600);
fc=1.3;
RC=1/(6.28*fc);
Ts=0.01;
a=RC/Ts;
b=a+1;
ef_1=0;
SV=80;
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
//3. membaca kondisi variable 'start'
start = digitalRead(8);
//4. cek apakah nilai 'start' atau yang masuk ke pin 4 berlogika 1 (5volt) atau
tidak
while (start == 1) {
//5a. mengeksekusi nilai SV ke driver
analogWrite(6,SV);
PV=analogRead(1)*0.49;
ef=(PV+a*ef_1)/b;
//5b. menghitung Ts
t_1 = t;
t = millis();
Ts = (t - t_1) / 1000;

33
//6. menghitung waktu elapsed untuk menentukan kapan nilai di display
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
//7. cek hasil penjumlahan Ts akan di cek apakah sudah sama/lebih dari batas
interval
if (interval_elapsed >= interval_limit) {
Serial.print(0);
Serial.print(" ");
Serial.print(100);
Serial.print(" ");
Serial.print(ef);
Serial.print(" ");
Serial.println(SV);
ef_1=ef;
}
else {
interval_elapsed = interval_elapsed;
}
//8. cek nilai 'start' untuk memastikan syarat looping 'while' masih terpenuhi
atau tidak
start = digitalRead(8);
}
//9. INSTRUKSI JIKA SYARAT WHILE TIDAKTEPENUHI ('start'=!1)
//9a. Agar tidak ada sinyal output
PV=analogRead(1)*0.49;
ef=(PV+a*ef_1)/b;
analogWrite(6,0);
//9b. hitung Ts
t_1 = t;
t = millis();
Ts = (t - t_1)/1000;
//9c. menghitung waktu yang sudah dilewati
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;

34
//9d. hasil penjumlahan Ts akan di cek apakah sudah sama/ lebih dari batar
interval
if (interval_elapsed >= interval_limit) {
Serial.print(0);
Serial.print(" ");
Serial.print(150);
Serial.print(" ");
Serial.print(ef);
Serial.print(" ");
Serial.println(SV/5);
ef_1=ef;
}
else {
interval_elapsed = interval_elapsed;
}
}
Lalu plot di serial plotter sehungga didapatkan hasil maka didapat respon awal
ketika dengan menggunakan program ZN1 PID digital
Lalu design hasil respon dengan menggunakan aplikasi PAINT sehingga didapatkan
hasil sebagai berikut

35
Waktu maksimum yang ditangkap saat sinyal pada waktu di
maksimum adalah 26 menit 85 detik = 1161 detik. Sehingga kita dapat
mencari parameter kendali dengan menggunakan nilai nilai hasil desain.
Titik 1= 360mm
Titik 2 = 374mm
Titik 3 =542,4mm
Di dapat
L=14mm
T=168mm
Maka cari nilai Lasli dan Tasli dengan menggunakan persamaan
Lasli = L di gambar * t asli max / Rangeasli max
= 14*1161/805
= 20,19
Tasli = T di gambar * tasli max / Rangeasli max
= 168 *1161/805
= 242
Sehingga dapat dilakukan perhitungan kendali PID sebagai berikut :

36
Kp= 1.2 * T/L
= 1.2 * 242/20,19
= 14,39
Ti = 2*L
= 2*20,19
= 40,38
Td = 0.5*L
= 0.5*20,19
= 10,095
Maka didapat nilai parameter awal
Kp = 14,39
Ti = 40,38
Td =10,095
Lalu masukkan nilai parameter kendali kedalam program backward
difference standalone PID dan masukkan masing masing parameternya,
sehingga didapatkan respon awal seperti gambar dibawah ini

37
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B600
Nomor Revisi 0
Tanggal
Penerbitan 18 juni 2017
Jumlah Halaman
Data Pengusul
Teknik Elektronika
Tanggal
18 - 05 -
2017
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-
2013889

38
DAFTAR ISI........................................................................................................................2
1 PENGANTAR.................................................................................................................3
4. RESPON KENDALI.......................................................................................................3
4.1 Respon hasil Design............................................................................................3
4.2 Hasil tuning
Awal................................................................................................4
4.3 Hasil tuning
Akhir................................................................................................5
4.4 Respon Uji
Gangguan..........................................................................................6
5. PENUTUP.......................................................................................................................6

39
1. Pengantar
Dokumen B600 ini berisi tentang dokumen proses desain kendali PID
dalam mengembangkan Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis Arduino,
Mosfet dan LM 35. Deskripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan pada
dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200, desain telah
diuraIkan 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 suhu dengan PID berbasis Arduino, Mosfet dan LM 35 kemudian
respon akan di uji apabila ada gangguan.
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses
perancangan dan realisasi dari perencanaan sistem secara teknis dari Sistem
Kendali suhu dengan PID berbasis Arduino, Mosfet dan LM 35 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
2. RESPON KENDALI
2.1 Respon Hasil Design

40
SV = 40 ℃
PV = 42 ℃
Kp = 14.39
Ti = 40,38
Td = 10, 095
Analisa :
Respon hasil Design menggunakan ZN-1 hasilnya yaitu Underdamped. Artinya
respon steady state namun melebihi set point. Hal ini di akbitkan dari nilai Ti yang
masih kecil dan Kp terlalu besar.
2.2 Hasil Tuning Awal
SV = 40 ℃
PV = 40.67 ℃
Kp = 10
Ti = 100
Td = 10, 095
Analisa :
Setelah di tuning dengan mengurangi nilai Kp menjadi 10 dan menambahkan nilai
Ti menjadi 100 respon terlihat lebih baik daripada sebelumnya. Namun Overshot
yang di alami oleh respon masih besar. Hal ini karena nilai Kp terlalu kecil

41
2.3 Hasil Tuning Akhir
SV = 40 ℃
PV = 40 ℃
Kp = 14.39
Ti = 100
Td = 10, 095
Analisa :
Setelah di tuning dengan menambahkan nilai Kp menjadi 14,39 atau menjadikan
nilai Kp menjadi seperti semula, respon terlihat lebih baik daripada sebelumnya.
Overshot yang di alami juga kecil daripada sebelumnya. Respon saat steady state
sangat sejajar dengan Setpoint.

42
2.4 Respon Uji Gangguan
Analisa :
Saat Plant diberi gangguan menggunakan Kipas angin, maka yang terjadi adalah
suhu pada plant menjadi turun atau kurang dari setpoint namun setelah beberapa
menit respon naik kembali mempertahankan nilai setpoint. Artinya Respon hasil
tuning pada plant ini bisa dikatakan stabil.
3. PENUTUP
Tahap yang dijelaskan pada dokument B-600 ini merupakan tahap terakhir dari ide
dan konsep pemikiran serta rencana yang telah disusun sebelumnya. Banyaknya
kendala dalam proses pembuatan alat merupakan masalah yang harus dicari
solusinya sampai menemukan titik temu. Setelah titik temu tersebut menjadi solusi
dari kendala tersebut maka di hasilkanlah respon kendali PID yang memuaskan.
Dengan adanya kendala dan solusi bisa dijadikan pelajaran dan bahan
pertimbangan untuk mengerjakan tugas-tugas yang akan datang

Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis ARDUINO, MOSFET dan LM35

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis ARDUINO, MOSFET dan LM35

Similar to Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis ARDUINO, MOSFET dan LM35 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (11)

Sistem Kendali suhu dengan PID berbasis ARDUINO, MOSFET dan LM35