Sistem Water Level Controll Dengan Metode PID Menggunakan Arduino UNO

1
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
PROGRAM STUDI D.IV TEKNIK ELEKTRONIKA
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos
1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
LEMBAR SAMPUL DOKUMEN
Judul Dokumen
Dokumen B100: “Sistem Kendali Water Level
Menggunakan Metode PID”
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
B100 – 01
01
3C_Danang Aji Pangestu_SKD_B100.docx
05 Oktober 2019
Unit Penerbit -
Jumlah Halaman 6
Data Pengusul
Pengusul Nama Jabatan
Danang Aji Pangestu
(171354005)
Mahasiswa D-IV Teknik Elektronika
Tanggal 5 Oktober
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
Daftar Isi..............................................................................................................2
Pengantar.............................................................................................................3
1.1 Ringkasan IsiDokumen............................................................................3
1.2 Tujuan Penulisan......................................................................................3
Pendahuluan ........................................................................................................4
2.1 Latar Belakang .........................................................................................4
2.2 Tujuan......................................................................................................4
2.3 Desain Alat...............................................................................................4
2.4 Konsep Alat..............................................................................................5
Penutup................................................................................................................6

3
Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi tentang gagasan atau ide Water Level Control yang ditujukan
sebagai tugas proyek mata kuliah praktek Sistem Kendali Digital program studi D4
Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada
ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep, desain dan perangkat yang akan
di gunakan dalam proyek ini dari awal hingga akhir.
1.2 Tujuan Penulisan
Pembuatan dokumen B100 ditujukan sebagai:
1. Sebagai bahan pembelajaran langsung sistem kendali digital yang di aplikasikan
pada sebuah alat
2. Pembuatan prototype sistem kendali level air dengan metode PID
3. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan topik serupa dan
pengembangan lebih lanjut.

1
Pendahuluan
2.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara dengan keadaan air yang sangat
melimpah. Namun tidak untuk air bersih. Kebutuhan air bersih di Indonesia semakin
meningkat seiring dengan pertambahan jumlah penduduk. Untuk itu penghematan air
bersih sangat perlu di lakukan masyarakat. Sehingga dari permasalahan penghematan
air bersih tersebut dibuatlah proyek Water Level Control yang berfungsi untuk
mengatur ketinggian air agar tidak meluap dan terbuang percuma dari toren air, alat
tersebut bekerja secara otomatis sehingga dapat memudahkan pengguna untuk
menghemat air bersih.
2.2 Tujuan
Tujuan dari pembuatan proyek mata kuliah sistem kendali lanjut ini adalah untuk:
1. Menerapkan pengaplikasian sistem kendali digital.
2. Dengan terwujudnya proyek ini, diharapkan dapat berguna bagi masyarakat atau
industri industri yang membutuhkan pengontrolan tinggi permukaan air
2.3 Desain Alat
SET POINT
CONTROLLER
(ARDUINO UNO)
DRIVER
AKTUATOR
(WASHERPUMP)
FEEDBACK
SENSOR
(ULTRASONIK)
+
-
OUTPUT
Gambar 1.1 Blok Diagram Sistem Water Level Control
Dari gambar di atas penyebutan komponen yang akan di gunakan adalah:
Setpoint : Potensiometer untuk mengatur nilai referensi yang di inginkan
Controller : Arduino Uno untuk mengolah sinyal dan kendali PID
Driver : L298N
Aktuator : Motor DC (Pompa) untuk memompa air ke bak penampungan
Feedback : Sensor Ultrasonik untuk mengukur jarak/ketinggian air

2
2.4 Konsep Alat
Air akan mengalir ke tempat penampungan yang di sediakan menggunakan pompa
DC sampai dengan ketinggian air yang sudah kita tentukan (sesuai dengan set point
yang kita inginkan). Sensor ultrasonic akan membaca jarak ketinggian air yang telah
di capai. Data dari sensor tersebut akan diolah oleh mikrokontroller (Arduino Uno)
untuk mengendalikan pompa/motor DC. Tetapi Arduino tidak bisa langsung
mengendalikan pompa tersebut melainkan harus menggunakan modul driver L298N
atau mosfet dengan spesifikasi yang sesuai.

3
PENUTUP
Demikian Dokumen B100 ini dibuat untuk dapat dilanjutkan sebagai acuan untuk
pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.

4
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012,
Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B200
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
B200 – 01
01
03 November 2019
Unit Penerbit -
Jumlah Halaman 6
Data Pengusul
Danang Aji Pangestu
(171354005)
Tanggal 03 November
2019
Tanda Tangan
Alamat
Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon :
022-2013789
Faks :
022-2013889
Email :
polban@polban.ac.id

5
Daftar Isi
Daftar Isi
Pengantar ......................................................................................................................6
1.1 Ringkasan Isi Dokumen.........................................................................................6
1.2 Tujuan Penulisan...................................................................................................6
Functional Requirement Specification (FRS)..............................................................1
2.1 Pendahuluan........................................................................................................1
2.2 Gambaran Umum ................................................................................................1
2.3 Tujuan.................................................................................................................1
2.4 Ruang Lingkup....................................................................................................2
2.5 Deskripsi Umum .................................................................................................2
2.6 Deskripsi Sistem Kendali.....................................................................................2
Overall Specification (OVS) .........................................................................................3
3.1 Potensiometer.......................................................................................................3
3.2 Sensor Ultrasonik HC SR04 ..................................................................................3
3.3 Controller (Arduino Uno)......................................................................................4
3.4 Driver L298N........................................................................................................5
3.5 Motor DC (Pompa)................................................................................................5
3.6 LCD 16x2..............................................................................................................6
Penutup .........................................................................................................................7

6
Pengantar
2.1 1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B200 ini berisi tentang dokumen spesifikasi alat yang
meliputi spesifikasi sistem, serta detail dari alat yang akan dibuat dengan
nama “Sistem Kendali Water Level Menggunakan Metode PID”
2.2 1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini yaitu:
1) Memberikan gambaran mengenai spesifikasi teknis dari alat
2) Menggambarkan bagaimana cara kerja alat yang akan dibuat dan
mekanisme alat yang akan dibuat

1
Functional Requirement Specification (FRS)
2.1 Pendahuluan
Terdapat tiga point dari bagian Functional Requirement Specification
(FRS), yaitu :
 Designer dalam hal ini adalah perancangan sistem kendali dari alat water
level control dengan metode PID.
 Dokumen dasar untuk program perancangan Sistem Kendali Water Level
Menggunakan Metode PID ini adalah dokumen B100 hingga B600.
 Definisi Requirement adalah deskripsi sebuah sasaran yang harus
dicapai. Perencanaan sistem mengemas sebagian besar requirement
dalam istilah yang berhubungan dengan fungsi sistem.
2.2 Gambaran Umum
Sistem yang akan dikembangkan adalah Sistem Kendali Water Level
Menggunakan Metode PID yang berfungsi untuk mengatur ketinggian awal
air (Set Point) atau Setpoint Value (SV) dan mempertahankan nilai tersebut
ketika diberi gangguan dengan menutup sebagian keran yang mengalirkan air
tersebut.
Sistem Kendali Water Level Menggunakan Metode PID ini
menggunakan sensor ultrasonic berfungsi untuk mendeteksi ketinggian air,
hasil pengukuran dari sensor ini berupa nilai ketinggian atau Process Value
(PV) yang akan diumpan balikkan ke kontroller Arduino Uno. Sehingga
apabila diberi gangguan, aktuator akan menyesuaikan diri agar air yang
dihasilkan sesuai dengan nilai ketinggian awal (Set Point) atau Setpoint Value
(SV) yang telah diberikan. Nilai awal (Set Point) atau Setpoint Value (SV)
diatur dengan menggunakan potensiometer. Nilai SV dan PV akan
ditampilkan pada LCD 16 x 2.
2.3 Tujuan
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah:
 Sebagai alat pembelajaran mengenai pengendalian PID yang diaplikasikan pada
alat
 Meminimalisir kesalahan atau error dalam pengendalian plant

2
 Sistem kendali PID berjalan sesuai dengan spesifikasi yang telah
ditentukan
2.4 Ruang Lingkup
 Nilai awal (Set Point) atau Setpoint Value (SV) menggunakan
potensiometer.
 Sistem kontroller menggunakan Arduino Uno.
 Driver menggunakan L298n.
 Sensor menggunakan sensor Ultrasonik HC SR04.
2.5 Deskripsi Umum
Berdasarkan pemaparan yang telah dijelaskan sebelumnya, berikut
adalah karakteristik sistem dari alat ini adalah:
 SV akan diatur menggunakan potensiometer.
 Arduino Uno merupakan kontroller yang akan bertugas untuk melakukan
sistem kendali dari nilai yang didapat yaitu SV dan PV.
 L298n merupakan komponen yang diperlukan untuk memanipulasi
keluaran dari Arduino Uno agar bisa mengendalikanpompa
 Sensor Ultrasonik HC SR04 merupakan komponen yang akan digunakan
sebagai umpan balik dari kontroller yang berfungsi untuk mengukur
ketinggian air yang dihasilkan oleh pompa.
2.6 Deskripsi Sistem Kendali
Berikut adalah deskripsi perangkat sistem kendali pada alat yang akan dibuat di
antaranya
 Toleransi overshoot di bawah 10%
 Tidak terdapat error steady-state dalam respon alat

3
Overall Specification (OVS)
Pada bagian ini akan dibahas mengenai spesifikasi secara keseluruhan yang
dibutuhkan dalam perancangan Sistem Kendali Water Level Menggunakan
Metode PID. Berikut merupakankomponen- komponen yang akan digunakan :
2.3 3.1 Potensiometer
Potensiometer yang digunakan adalah tipe mono dengan besar resistansi 100K
ohm. Potensiometer ini di fungsikan sebagai setpoint.
Gambar 3.1 Potensiometer
2.4 3.2 Sensor Ultrasonik HC SR04
Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang ultrasonik.
Prinsip kerja sensor ini adalah dengan mengeluarkan Gelombang ultrasonik kemudian di
terima balik oleh receiver ultrasonik. Jarak antara waktu pancar dan waktu terima adalah
representasi dari jarak objek. Sensor ini cocok untuk aplikasi elektronik yang
memerlukan deteksi jarak termasuk untuk sensor level air yang dipompa oleh Pompa
Motor DC.

4
Gambar 3.2 Sensor Ultrasonik HC SR04
Spesifikasi
• Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400 -500cm
• Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
• Tegangan kerja 5V DC
• Resolusi 1cm
• Frekuensi Ultrasonik 40 kHz
• Dapat dihubungkan langsung ke kaki mikrokontroler
2.5 3.3 Controller (Arduino Uno)
Arduino Uno R3 adalah papan pengembangan (development board)
mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Arduino Uno memiliki 14 digital pin
input / output (atau biasa ditulis I/O, dimana 6 pin diantaranya dapat digunakan sebagai
output PWM), 6 pin input analog, menggunakan kristal 16 MHz, koneksi USB, soket
listrik, header ICSP dan tombol reset.
Gambar 3.3 Sensor Ultrasonik HC SR04
Chip mikrokontroller ATmega328P
Tegangan operasi 5V
Tegangan input (yang direkomendasikan,
via jack DC)
7V – 12V
Tegangan input (limit, via jack DC) 6V – 20V
Digital I/O pin 14 buah , 6 diantaranya PWM
Analog Input pin 6 buah
Arus DC per pin I/O 20mA
Arus DC pin 3,3V 50mA
Memori Flash 32KB

5
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Clock speed 16Mhz
Dimensi 68,6mm x 53,4 mm
Massa 25 g
2.6 3.4 Driver L298N
Driver ini digunakan untuk merubah keluaran dari controller (Arduino) menjadi
keluaran (PWM) yang dapat digunakan oleh motor DC 12V yang akan di pakai. Driver
ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:
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
Gambar 3.4 Driver L298N
2.7 3.5 Motor DC (Pompa)
Motor DC (pompa) 12V digunakan sebagai actuator untuk mengalirkan air dari
tempat semula ke tempat lainnya, jadi pompa ini digunakan untuk mengisi air sesuai

6
dengan ketinggian (setpoint) yang di inginkan.
Gambar 3.5 Motor DC(Pompa)
2.8 3.6 LCD 16x2
LCD yang digunakan dapat menampilkan karakter 16 karakter dan 2 baris serta
dapat digunakan untuk semua jenis mikrokontroller. LCD ini nantinya akan di gunakan
untuk menampilkan SV dan PV pada sistem.
Gambar 3.6 LCD 16x2
Spesifikasi:

7
Penutup
Demikian dokumen B200 mengenaik spesifikasi komponen yang akan di gunakan, selanjutnya
dokumen ini dapat dijadikan acuan untuk pembuatan dan pengembangan alat bagi tahapan dan
dokumentasi berikutnya.

8
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B300
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
B300 – 01
01
10 November 2019
Unit Penerbit -
Jumlah Halaman 9
Data Pengusul
Danang Aji Pangestu
(171354005)
Tanggal 10 November
2019
Tanda Tangan
Alamat
Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon :
022-2013789
Faks :
022-2013889
Email :
polban@polban.ac.id

1
Daftar Isi
Daftar Isi
Pengantar ...................................................................................................................... 2
1.1 Ringkasan Isi Dokumen......................................................................................... 2
1.2 Tujuan Penulisan................................................................................................... 2
Lingkup Pengujian ....................................................................................................... 3
Pengujian....................................................................................................................... 4
3.1 Potensiometer........................................................................................................ 4
3.2 Pompa DC 12V dan Driver L298N........................................................................ 5
3.3 Arduino................................................................................................................. 6
3.4 Ultrasonic HC-SR04.............................................................................................. 6
Penutup ......................................................................................................................... 9

2
Pengantar
Dokumen B300 ini berisi tentang dokumen pengetesan berbagai komponen dan
alat untuk mengetahui performa alat dan komponen tersebut apakah dapat berfungsi
dengan baik atau sebaliknya. Yang mana alat dan komponen tersebut akan di gunakan
dalam membuat proyek dengan nama “Sistem Kendali Water Level Menggunakan
Metode PID”
1. Mengetahui apakah komponen dan alat yang akan digunakan berfungsi
dengan baik atau tidak
2. Sebagai acuan serta referensi dalam perancangan dan realisasi sistem yang
akan di buat
3. Sebagai salah satu dokumentasi dari pembuatan proyek

3
Lingkup Pengujian
Dari lingkup pengujian ini dapat dilihat apa saja yang akan di uji dalam dokumen ini.
Dimana pengujian tersebut apakah menghasilkan komponen yang dapat berfungsi dengan
baik atau tidak. Adapun indikasi dari komponen dan alat yang dinyatakan berfungsi dengan
baik adalah nilai yang di hasilkan sesuai dengan keinginan. Berikut alat dan komponen yang
akan di uji yaitu:
1. Potensiometer yang akan di gunakan sebagai SV
2. Arduino yang akan digunakan sebagai controller
3. Pompa 12V DC yang digunakan sebagai actuator
4. L298N yang akan digunakan sebagai driver
5. Ultrasonic HC-SR04 yang akan digunakan sebagai sensor

4
Pengujian
2.11 3.1 Potensiometer
(Gambar 3.1 Potensio Yang Di Hubungkan Dengan Arduino)
Pada pengujian potensio ini dirangkaian ke Arduino seperti gambar diatas. Untuk kaki
tengah potensiometer menggunakan port A0 pada Arduino sedangkan kaki kanan dan kiri
potensio disambungkan ke GND dan VCC. Dengan menggunakan program dari Arduino
maka kita bisa mengkonversi hasil pembacaan potensio ke nilai tegangan. Berikut adalah
program Arduino berserta hasilnya:
(Gambar 3.2 Program Percobaan Potensiometer)

5
(Gambar 3.3 Hasil Dari Program Percobaan Potensiometer)
Dari percobaan diatas dapat diketahui bahwa potensiometer dapat berfungsi dengan
baik.
2.12 3.2 Pompa DC 12V dan Driver L298N
Pengujian pada pompa ini adalah dengan cara merangkainya terlebih dahulu dengan
driver L298N,potensio, dan Arduino. Pompa di sambungkan dengan L298N melalui port
OUT 3 dan 4 serta IN 3 dan 4 pada L298N. lalu port ENB pada L298N disambungkan ke
port 6 arduino. Dan ditambahkan input dari luar sebesar 12V untuk mengaktifkan pompa
melalui driver. Serta port 5V dan GND pada Driver disambungkan ke port 5V dan GND
pada Arduino. Untuk mengatur kecepatan motor digunakanlah potensiometer. Dengan
program yang dibuat kita bisa mengkontrol kecepatan motor dengan potensiometer untuk
menguji apakah motor tersebut dapat dikendalikan kecepatannya atau tidak. Berikut adalah
program yang digunakan untuk menguji motor terebut:
(Gambar 3.4 Program Pengujian Pompa DC 12V)
Berdasarkan hasil pengujian pompa bisa dikendalikan kecepatannya dengan bantuan

6
L298N,sehingga keduanya dapat disimpulkan berfungsi dengan baik
2.13 3.3 Arduino
Pengujian Arduino ini dilakukan dengan melakukan pengecekan port OUTPUT dan
INPUT pada Arduino. Caranya adalah dengan memberikan tegangan catu daya pada
Arduino dan memberikan logic high pada semua portnya. Berdasarkan hasil pengujian
Arduino dapat berfungsi dengan baik.
2.14 3.4 Ultrasonic HC-SR04
Pada pengujian sensor ini terlebih dahulu di rangkai pada Arduino untuk selanjutnya
dibuat program pengukuran jaraknya pada aplikasi Arduino. Pada program tersebut dapat
kita buat filter untuk ultrasonicnya agar noisenya berkurang tetapi filter tersebut sangatlah
fatal jika frekuensi cut off yang diambil sangat kecil. Karena dapat menggeser phasanya.
Serta pada program tersebut dibuat juga program untuk kalibrasi yang mana bertujuan untuk
menyamakan hasill pembacaan dengan jarak sebenarnya. Berikut adalah program dan
hasilnya:
Hasil Kalibrasi (cm) Sebelum kalibrasi (cm) Jarak Sebenarnya (cm)
8.5 9,4 8.5
9 9.97 9
12 12.67 12

7
(Gambar 3.5 Program Percobaan Ultrasonic
(Gambar 3.6 Hasil Pembacaan Sensor)

8
(Gambar 3.7 Hasil Pengukuran Real)
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan dapat dikatakan sensor berfungsi
dengan baik.

9
Penutup
Berdasarkan data hasil percobaan tiap-tiap komponen maka dapat diambil kesimpulan
bahwa semua komponen yang telah di uji dapat berfungsi dengan baik. Demikianlah
dokumen B300 ini dibuat untuk dijadikan acuan perancangan dan pengembangan alat bagi
tahapan dan dokumentasi berikutnya.

10
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B400
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
B400 – 01
01
8 Desember 2019
Unit Penerbit -
Jumlah Halaman 7
Data Pengusul
Danang Aji Pangestu
(171354005)
Tanggal 10 November
2019
Tanda Tangan
Alamat
Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon :
022-2013789
Faks :
022-2013889
Email :
polban@polban.ac.id

1
Daftar Isi
Daftar Isi
Pengantar ...................................................................................................................... 2
Realisasi Mekanik Alat................................................................................................. 3
Realisasi Elektronik Alat .............................................................................................. 4
3.1 Rangkaian Potensio dengan LCD .......................................................................... 4
3.2 Rangkaian sensor................................................................................................... 4
3.3 Realisasi rangkaian elektronik alat......................................................................... 4
Hasil Respon Alat.......................................................................................................... 5
Penutup ......................................................................................................................... 6

2
Pengantar
Dokumen B400 ini berisi tentang dokumen desain mekanik yang sudah
direalisasikan dan pengintegrasian antar komponen yang digunakan dalam project
ini menjadi satu alat yaitu “Water Level Control” yang mana tujuan dan kegunaan
alat ini sudah di jelaskan di dokumen dokumen sebelumnya.
4. Mengetahui apakah komponen yang di integrasikan berjalan dengan baik
atau tidak
5. Sebagai acuan serta referensi dalam perancangan dan realisasi sistem yang
akan di buat

3
Realisasi Mekanik Alat
Mekanik alat ini terdiri dari 2 buah tangki air yang mana satu tangki di bawah yang
berfungsi serbagai sumber air yang tersedia dan terdapat satu lagi di atas yang berfungsi
untuk tempat penampungan air yang mana pada penampungan ini terdapat sensor untuk
mengukur ketinggian air agar dapat di kendalikan sesuai dengan keinginan.
Berikut adalah hasil dari realisasi mekanik yang sudah di buat :

4
Realisasi Elektronik Alat
2.17 3.1 Rangkaian Potensio dengan LCD
Rangkaian ini terdiri dari potensio dan LCD menggunakan I2C agar tidak menggunakan banyak
jumper pada port arduiononya.
2.18 3.2 Rangkaian sensor
2.19 3.3 Realisasi rangkaian elektronik alat
Rangkaian diatas terdiri dari beberapa komponen yang di integrasikan satu sama lain agar dapat
menjadi rangkaian yang dapat berfungsi sebagai control air pada alat ini

5
Hasil Respon Alat
Dengan menggunakan koding Arduino di dapatkan hasil respon alat sebagai berikut:
Program yang digunakan adalah program PID yang hanya saja masih belum di rangcang besarnya
parameter yang akan di gunakan. Dari respon yang di hasilkakn masih terdapat error steady state.
Untuk itu masih harus dirancang kembali nilai nilai parameter kendalinya agar respon alat dapat
sesuai dengan yang di harapkan.

6
Penutup
Berdasarkan data yang ada pada dokumen ini dapat disimpulkan bahwa komponen komponen yang
terintegrasi semua berfungsi dengan baik. Serta sudah terdapat realisasi mekanik yang di pergunakan.
Untuk respon alat masih kurang bagus di karenakan parameter kendalinya belum di rancang.
Demikian dokumen B400 mengenai integrasi komponen dan mekanik. Dokumen ini akan
dikembangkan dengan pembahasan yang lebih rinci mengenai perancangan ” Sistem Kendali Water
Level Menggunakan Metode PID” pada dokumen selanjutnya.

7
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B500
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
B500 – 01
01
8 Desember 2019
Unit Penerbit -
Jumlah Halaman 7
Data Pengusul
Danang Aji Pangestu
(171354005)
Tanggal 15 Desember
2019
Tanda Tangan
Alamat
Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon :
022-2013789
Faks :
022-2013889
Email :
polban@polban.ac.id

1
Daftar Isi
Daftar Isi
Pengantar ...................................................................................................................... 2
Perancangan Parameter Kendali PID.......................................................................... 3
Penutup ......................................................................................................................... 5

2
Pengantar
Dokumen B400 ini berisi tentang dokumen desain kendali yang akan di
pergunakan. Pada dokumen ini penulis menggunakan desain kendali Ziegler-Nichols
1 untuk mendapatkan acuan parameter kendali PID sepert Kp, Ti, dan Td yang
nantinya akan di pergunakan.
7. Mengetahui berapa parameter Kp,Ti, dan Td yang akan di gunakan nanti
berdasarkan hasil perancangan menggunakan metode Ziegler-Nichols 1
8. Sebagai acuan serta referensi dalam pengendalian dan realisasi sistem
yang akan di buat

3
Perancangan Parameter Kendali PID
Pada perancangan ini penulis menggunakan metode Ziegler-Nichols tipe 1. Untuk
mendesain parameter kendalinya harus memerlukan respon dari plan terlebih dahulu.
Dengan memprogram Arduino, bisa didapatkan respon dari plan tersebut. Dimana program
tersebut seperti program kendali P hanya saja nilai Kp bernilai 1 dan beban yang di berikan
0 (kran pada plan di tutup). Dari penjelasan di atas didapatkanlah respon plant seperti
berikut:
Gambar 1.1 Hasil Respon Plan
Dapat menambahkan bantuan garis bantu untuk mencari nilai parameter ZN-1 yaitu L
dan T. dari gambar di atas di dapatkanlah nilai L=0.3 dan T=3.2 (Diukur dengan bantuan
rules yang ada pada paint). karena waktu Arduino itu berbeda dengan waktu real maka harus
di konversi terlebih dahulu waktunya dengan cara:
Waktu Stopwatch = 51,24s untuk panjang respon = 14.6 cm (dengan bantuan paint)
Jadi konversi waktunya adalah:
51.24
14.6
=3.5
Dan untuk nilai parameter T dan L dengan konversi waktu menjadi:
L= 0.3 x 3.5 = 1.05
T= 3.2 x 3.5 = 11.2
Setelah di ketahui parameter L dan T baru kita bisa mendapat parameter Kp,Ti, dan Td
berdasarkan table aturan Ziegler-Nichols 1 seperti gambar berikut:

4
Sehingga nilai Kp , Ti dan Td dari Desain Ziegler Nichols-1 ini adalah :
Kp = 1.2
𝑇
𝐿
= 1.2
11.24
1.05
= 12.8
Ti = 2L = 2 (1.05) = 2.1
Td = 0.5L = 0.5(1.05) = 0.52

5
Penutup
Berdasarkan data yang ada pada dokumen ini dapat disimpulkan bahwa didapatkan nilai parameter
kendali berupa:
Kp = 12.8
Ti = 2.1
Td = 0.52
Parameter diatas berfungsi sebagai acuan dari parameter kendali PID yang akan di gunakan nantinya.
Jika respon sesuai dengan yang diinginkan maka tidak perlu dilakukan tunning, jika masih jauh dari
harapan maka dilakukanlah tunning. Demikian dokumen B500 ini di buat, mengenai perancangan
kendali PID yang akan di gunakan. Dokumen ini akan dikembangkan dengan pembahasan yang lebih
rinci mengenai perancangan ” Sistem Kendali Water Level Menggunakan Metode PID” pada
dokumen selanjutnya.

6
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B600
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
B600 – 01
01
8 Desember 2019
Unit Penerbit -
Jumlah Halaman 6
Data Pengusul
Danang Aji Pangestu
(171354005)
Tanggal 15 Desember
2019
Tanda Tangan
Alamat
Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon :
022-2013789
Faks :
022-2013889
Email :
polban@polban.ac.id

7
Daftar Isi
Daftar Isi
Pengantar................................................................................................................... 8
1.1 Ringkasan Isi Dokumen...................................................................................... 8
1.2 Tujuan Penulisan................................................................................................ 8
Hasil Perancangan PID ............................................................................................. 9
Hasil Tunning PID................................................................................................... 10
Penutup .................................................................................................................... 11

8
Pengantar
Dokumen B500 ini berisi tentang dokumen hasil tunning dari perancangan
kendali pada dokumen sebelumnya. Disini tujuan mentunning sendiri agar respon
alat yang di hasilkan masih tidak sesuai dengan keinginan. Sehingga di ubahlah
parameter PIDnya agar respon sesuai dengan keinginan.
10. Membuat respon alat tidak memiliki overshoot dan error steady state.
11. Sebagai acuan serta referensi dalam pengendalian dan realisasi sistem
yang akan di buat

9
Hasil Perancangan PID
Pada hasil perancangan ini respon alat masih tidak sesuai dengan keinginan, dimana
masih terdapat overshoot dan error steady state serta risetime yang sangat lama. Berikut
adalah gambar hasil perancangan:
Gambar 1.1 Respon Hasil Perancangan PID

1
0
Hasil Tunning PID
Pada hasil tunning ini didapatkan respon yang sesuai yaitu tidak terdapat overshoot dan
error steady state sangatlah kecil. Berikut adalah gambar hasil tunning pada PID:
Gambar 1.2 Awal Sinyal Respon Plan
Gambar 1.3 Sinyal Respon Plan Yang Diberi Gangguan
Gambar pertama merupakan awal dari sinyal respon plan dan gambar kedua adalah ketika di
beri gangguan berupa kran pembukaan air yang di buka penuh dan setpoint yang di naikan.
Gambar ini memiliki spesifikasi respon yaitu:
Rise Time (Tr) = 26.8s
Settling time (Ts) = 25.35s
Overshoot = 0%
Error Steady State = 0.3%

1
1
Penutup
Berdasarkan data yang ada pada dokumen ini dapat disimpulkan bahwa didapatkan nilai parameter
tunning kendali PID sebesar:
Kp = 3.65
Ti = 105
Td = 0.022
Dengan parameter diatas di dapatkan respon yang di harapkan yaitu tidak terdapat overshoot dan
error steady statenya pun sangatlah kecil. Serta ketika diberi gangguan pada plan dengan cara
krannya dibuka penuh maka plan tetap mengikuti Setpoint serta ketika kran ditutup sebagian
kembali respon plan pun tetap mengikuti setpoint.

Sistem Water Level Controll Dengan Metode PID Menggunakan Arduino UNO

More Related Content

What's hot

Similar to Sistem Water Level Controll Dengan Metode PID Menggunakan Arduino UNO

Sistem Water Level Controll Dengan Metode PID Menggunakan Arduino UNO