B100-600 sistem kendali intensitas cahaya dengan pid berbasis arduino mosfet dan ldr

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 Intensitas Cahaya dengan PID
berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR”
Jenis Dokumen B-100
Nomor Dokumen B-100-01
Nomor Revisi 01
Nama File 2B2 – 171311058 – N. Wulansari – B100.docx
Tanggal Penerbitan 22 April 2019
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman 5
Data Penyusun
Pengusul
Nama Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
N. Wulansari 171311058
Tanggal
Tanda
Tangan
Lembaga Politeknik Negeri Bandung
Alamat Jln, Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga No.55 RT 04/ RW 01, Kecamatan
Parongpong, Kabupaten Bandung Barat.
Telepon.: -, Fax. -
Telepon : 085863811861 Fax : Email : nengwulansari33@gmail.com

2
Daftar Isi
Pengantar.................................................................................................................................3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen ..................................................................................................3
1.2 Tujuan Penulisan .............................................................................................................3
Proposal Pengembangan .........................................................................................................4
2.1 Pendahuluan ....................................................................................................................4
2.2 Konsep.............................................................................................................................4
2.3 Penutup............................................................................................................................5

3
Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proposal pengembangan Sistem Kendali Intensitas Cahaya
Menggunakan MOSFET dan sensor LDR ditujukan sebagai tugas projek mandiri mata kuliah
Sistem Kendali Lanjut program studi D3 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung.
Dokumen ini ditulis berdasarkan pada ide pengembangan yang berisi antara lain : latar
belakang dan konsep Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, IGBT
dan sensor LDR yang direncanakan akan dikembangkan.
.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah sebagai landasan dan memberikan gambaran
mengenai Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, IGBT dan sensor
LDR yang akan dirancang dan dikembangkan.

4
Proposal Pengembangan
2.1 Pendahuluan
Penerangan merupakan salah satu faktor penting dalam perancangan ruang. Ruang yang
telah dirancang tidak dapat memenuhi fungsinya dengan baik apabila tidak disediakan
akses pencahayaan.
Umumnya untuk penerangan ruangan digunakan prinsip ON/OFF, dimana pada saat
ruangan gelap dinyalakan dan akan dimatikan apabila ruangan terang. Akan tetapi jika
lampu dinyalakan maka didalam ruangan menjadi terlalu terang bahkan menyilaukan. Hal
ini sering mengakibatkan ketidaknyamanan dan penggunaan energy lisrik yang tidak
efisien.
Untuk mengatasi hal tersebut, dirancanglah sebuah rangkaian pengatur intensitas
cahaya dengan sensor LDR (Light Dependent Resistor) yang dibangun dengan rangkaian
MOSFET. Dengan rangkaian kendali lampu menggunakan MOSFET intensitas cahaya
lampu yang dihasilkan dapat diatur, dan dengan menggunakan sensor LDR (Light
Dependent Resistor) intensitas cahaya yang dihasilkan dapat dideteksi.
2.2 Konsep
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis
Arduino, MOSFET dan sensor LDR.
Alat yang akan dibuat berdasarkan diagram pada Gambar 2.1, sebagai berikut :
Aktuator

5
1. Blok Set point direalisasikan dengan menggunakan potensiometer sebagai nilai yang akan
menjadi acuan sistem kendali yang biasa disebut Set Value (SV)
2. Blok Controller menggunakan Arduno UNO yang berfungsi memproses data yang dikirimkan
dan mengolah sinyal agar sinyal keluaran sesuai yang diinginkan
3. Mengatur intensitas cahaya yang dihasilkan membutuhkan driver. Driver yang dipakai
adalah MOSFET.
4. Feedback yang dipakai adalah sensor LDR yang mengkoreksi intensitas cahaya yang
dihasilkan agar sesuai input yang diinginkan dan disebut sebagai Present Value (PV).
2.3 Penutup
Demikian dokumen B100 ini dibuat untuk selanjutnya dapat dijadikan acuan untuk
pengembangan-pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.

6
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B-200
Nomor Revisi 01
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman 10
Data Penyusun
Pengusul
Tanggal
Tanda
Tangan
Telepon.: -, Fax. -

7
Daftar Isi
Pengantar.................................................................................................................................3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen....................................................................................................3
1.2 Functional Requirement Specification..............................................................................3
Proposal Pengembangan .........................................................................................................4
2.1 Gambaran Umum..............................................................................................................4
2.2 Tujuan ...............................................................................................................................4
2.3 Ruang Lingkup..................................................................................................................4
2.4 Deskripsi Sistem ...............................................................................................................5
2.5 Elemen yang Dibutuhkan..................................................................................................5
Overall Specification ..............................................................................................................6
3.1 Pendahuluan........................................................................................................................6
3.2 Deskripsi Alat .....................................................................................................................6
3.3 Deskripsi Komponen ..........................................................................................................6
3.4 Deskripsi Sistem Kendali......................................................................................................

8
Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B200 ini berisi tentang spesifikasi, mekanisme dan cara kerja alat yang
meliputi spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat ini, serta detail dari alat yang akan
dibuat dengan nama “Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino,
MOSFET dan sensor LDR”. Dokumen ini berisi tentang mekanisme dan cara kerja alat.
1.2 Functional Requirement Specification
 Alat ini diciptakan sebagai pengembangan smart building untuk mengatur
intensitas cahaya yang berada dalam suatu ruangan yang biasanya hanya
menggunakan saklar on/off. Hal yang akan dikembangkan dalam alat ini adalah
merubahnya menjadi kendali intensitas cahayanya secara otomatis dengan
menggunakan suatu metode kendali.
 Dalam hal ini adalah perancangan sistem kendali pada alat kendali intensitas cahaya
dengan metode PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR.

9
2.1 Gambaran Umum
Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor
LDR ini dapat mengatur intensitas cahaya dari lampu DC dengan nilai awal (set point) atau Set
Value (SV) yang dapat ditentukan nilainya. Output dari intensitas cahaya direspon kembali
oleh sensor LDR sebagai feedback untuk mengatur kestabilan output yang di input kembali ke
arduino.
2.2 Tujuan
Tujuan utama dari pengembangan alat Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID
berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR adalah :
 Aktuator (Lampu DC) dapat menyesuaikan secara otomatis intensitas cahayanya
sehingga intensitas cahaya yang dihasilkan sesuai dengan set point atau Set Value (SV)
yang telah ditentukan.
 Sistem kendali PID berjalan sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
2.3 Ruang Lingkup
 Parameter atau nilai awal yang diatur sesuai kebutuhan (Set Value).
 Sistem Kontroller menggunakan Arduino Uno.
 Sistem pengaturan Intensitas Cahaya menggunakan MOSFET.
 Sensor Instensitas Cahaya menggunakan sensor Light Dependent Resistor (LDR) .

10
2.4 Deskripsi Sistem
Karakteristik sistem dari alat ini adalah :
 Mengatur intensitas cahaya sesuai dengan yang diinginkan.
 Memberikan umpan balik pada sensor Light Dependent Resistor (LDR) sebagai
pendeteksi keluaran intensitas cahayanya.
 Merespon dan beradaptasi dengan gangguan yang diberikan.
2.5 Elemen yang Dibutuhkan
 Aktuator yang sesuai untuk sistem.
 Menentukan parameter kendali agar sistem sesuai dengan yang diinginkan.
 Memasukkan parameter kendali kedalam algoritma pemrograman.

11
Overall Specification
3.1 Pendahuluan
Spesifikasi keseluruhan dari Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis
Arduino, MOSFET dan sensor LDR ini terdiri dari suatu sistem dan komponen-komponen
penyusunnya. antara lain :
3.2 Deskripsi Alat
Alat ini merupakan suatu sistem kendali intensitas cahaya yang cara kerjanya adalah
mengatur intensitas lampu sesuai dengan yang diinginkan. Lampu DC sebagai aktuator akan
secara otomatis merespon gangguan yang diberikan. Ketika gangguan yang diberikan adalah
cahaya dari luar, maka lampu akan secara otomatis meredup. Apabila gangguannya adalah area
sekitar lampu menjadi gelap maka intensitas cahaya lampu akan otomatis bertambah.
3.3 Deskripsi Komponen
Berikut merupakan komponen-komponen yang akan digunakan dalam Sistem Kendali
Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR, diantaranya :
3.3.1 Arduino Uno

12
3.3.2 Light Dependent Resistor (LDR)

13
3.3.3 Lampu DC
Tegangan : 12 V
Daya :5 W
3.1.1 MOSFET (rf830)

14
3.4 Deskripsi Sistem Kendali
Deskripsi Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR,
diantaranya :
a) Rise Time yang cepat yaitu dibawah 1,5 detik
b) Toleransi Overshoot yaitu dibawah 10%

15
c) Settling Time yang cepat yaitu dibawah 2 detik dengan batas-batas 5%
d) Tidak terdapat error steady state

16
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B-300
Nomor Revisi 01
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman 8
Data Penyusun
Pengusul
Tanggal
Tanda
Tangan
Telepon.: -, Fax. -

17
Daftar Isi
Pengantar...................................................................................................................................3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen......................................................................................................3
1.2 Tujuan .................................................................................................................................3
Proposal Pengembangan ...........................................................................................................4
2.1 Pendahuluan........................................................................................................................4
2.2 Perancangan Mekanik.........................................................................................................4
2.3 Perancangan Elektronik ......................................................................................................4
2.3.1 Diagram Blok............................................................................................................4
2.3.2 Analisis Rangkaian per Blok ....................................................................................5
2.3.3 Wiring.......................................................................................................................7
2.4 Perancangan Perangkat Lunak............................................................................................8

18
Pengantar
Dokumen B300 ini merupakan proposal proyek “Sistem Kendali Intensitas Cahaya
dengan PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR” yang akan dikembangkan dengan
menggunakan arduino sebagai controller.
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini terdiri dari 2 bagian:
1. Bab Pengantar
Menjelaskan mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan penulisan. Bab ini bertujuan
untuk memudahkan pengerjaan proyek ini.
2. Bab Pengembangan Sistem Mekanik, Elektronik, dan Perangkat Lunak
Bab ini berisikan pendahuluan, perancangan sistem mekanik, elektronik, dan
perangkat lunak.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk melanjutkan proyek Sistem Kendali
Lanjut dalam hal mekanik, elektronik, dan juga perangkat lunak untuk pengembangan dari
konsep dan ide pada dokumen sebelumnya.
Adapun tujuan khusus dari pembuatan dokumen ini adalah:
1. Memudahkan proses pengembangan
2. Menjadi acuan dalam pengerjaan proyek.
3. Menjadi sebuah dokumen dalam tahap pengembangan proyek

19
2.1. Pendahuluan
Pada pengembangan proyek ini, akan dipaparkan rancangan mekanik, elektronik, dan
juga perangkat lunak yang akan menjadi acuan dalam pengembangan proyek ini dan dapat
terealisasi sehingga proses pengerjaannya dapat lebih mudah.
2.2 Perancangan Mekanik
Perancangan mekanik yang dapat dilakukan adalah sebagai berikut
Gambar 2.1 Perancangan Mekanik Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis
2.3 Perancangan Elektronik
2.3.1. Diagram Blok
Berikut adalah diagram blok dari Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan
PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR. Set Point (SV) berasal dari
potensiometer, lalu sinyal menuju Arduino sebagai Kontroller. Arduino berfungsi
mengolah sinyal agar sinyal keluarannya sesuai dengan yang diinginkan. Setelah dari
Arduino, sinyal menuju plan yaitu MOSFET dan Lampu DC. Lampu akan meredup
atau bertambah cerah sesuai sinyal yang keluar dari arduino. Setelah itu sinyal
dikoreksi agar sesuai dengan input yang diinginkan, yang bertugas untuk mengoreksi
adalah LDR sebagai Feedback lalu nilai dibandingkan dengan Set Point (SV) sebelum

20
akhirnya sinyal masuk kembali ke arduino
Gambar 2.2 Blok Diagram Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis
2.2.1. Analisis Rangkaian Per Blok
A. Set Point (SV)
Untuk dapat mengatur Set Point (SV) pada perancangan Sistem
Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, MOSFET dan
sensor LDR input yang dibutuhkan adalah komponen potensiometer.
Komponen ini diperlukan untuk memberikan set point atau menentukan
tingkat kecerahan yang diinginkan. Kemudian nilai SV tersebut akan
diteruskan ke Arduino untuk diolah agar plan bekerja sesuai yang diinginkan.
Aktuator
Feedback

21
B. Proses Pengontrolan
Proses pengontrolan dalam Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan
PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR diproses oleh Arduino.
Arduino mendapat sinyal dari potensiometer dan nilainya diolah agar kecerahan
pada ruangan sesuai dengan yang diinginkan. Ketika ada gangguan plan akan
beradaptasi dengan cepat dan juga merespon gangguan tersebut sehingga
memungkinkan lampu meredup atau bertambah cerah sesuai dengan SV yang
diberikan.
C. Sistem Driver
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah
suatu transistor dari bahan semikonduktor (silikon) dengan tingkat konsentrasi
ketidak murnian tertentu. Tingkat dari ketidakmurnian ini akan menentukan
jenis transistor tersebut, yaitu transistor MOSFET tipe-N (NMOS) dan

22
transistor MOSFET tipe-P (PMOS). Bahan silicon digunakan sebagai landasan
(substrat) dari penguras (drain), sumber (source), dan gerbang (gate).
Selanjutnya transistor dibuat sedemikian rupa agar antara substrat dan
gerbangnya dibatasi oleh oksida silikon yang sangat tipis. Oksida ini
diendapkan di atas sisi kiri dari kanal, sehingga transistor MOSFET akan
mempunyai kelebihan dibanding dengan transistor BJT (Bipolar Junction
Transistor), yaitu menghasilkan disipasi daya yang rendah.
D. Feedback (Umpan Balik)
LDR (Light Dependent Resistor) adalah sensor yang digunakan untuk
mendeteksi intensitas cahaya dengan perubahan resistansi. Fungsi dari LDR
pada Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino,
MOSFET dan sensor LDR ini untuk membandingkan apakah output yang
dikeluarkan sudah sesuai dengan yang diinginkan atau belum. LDR juga
menjadi pengoreksi yang mempengaruhi nilai keluaran dari arduino, karena
nilai keluaran dari arduino bergantung pada nilai yang diberikan oleh LDR.
2.2.2. Wiring

23
2.4. Perancangan Perangkat Lunak (Flow Chart)

24
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B-400
Nomor Revisi 01
Tanggal Penerbitan 08 Juli 2019
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman 10
Data Penyusun
Pengusul
Tanggal
Tanda
Tangan
Telepon.: -, Fax. -

25
Daftar Isi
1. Pengantar...............................................................................................................................3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen...............................................................................................3
1.2 Tujuan..........................................................................................................................3
2. Lingkup Pengujian................................................................................................................4
3. Hasil Pengujian .....................................................................................................................5
3.1 Pengujian SV ...............................................................................................................6
3.2 Pengujian Sensor..........................................................................................................7
3.3 Pengujian Driver dan aktuator...................................................................................10

26
Pengantar
Dokumen ini merupakan proposal proyek “Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID
berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR” yang akan dikembangkan dengan menggunakan
arduino sebagai controller.
Secara spesifik, dokumen ini menjelaskan berbagai macam test yang akan dilakukan untuk
mengetahui performa suatu sistem. Ukuran tersebut dapat berupa bekerja atau tidaknya suatu fitur.
Sistem yang dibahas pada dokumen ini adalah sistem kendali intensitas cahaya.
Adapun tujuan khusus dari pembuatan dokumen ini adalah:
1. Sebagai tolak ukur fungsional sistem.
2. Sebagai tolak ukur selesainya perancangan dan realisasi sistem.
3. Sebagai acuan dan referensi dalam perancangan dan realisasi sistem
4. Sebagai bagian dari dokumentasi proyek.

27
Lingkup Pengujian
Lingkup pengujian dari sistem yang akan diuji adalah melihat keadaan dari suatu komponen
yang dipakai, menyatakan komponen tersebut berada dalam keadaan baik atau tidak.
Berikut komponen atau blok yang akan diuji:
 SV (Potensiometer)
 Sensor (LDR)
 Driver (MOSFET)
 Aktuator (Lampu DC 12V)

28
Hasil Pengujian
3.1. Pengujian SV (set point)
Pengujian potensiometer sebagai SV (set point) dilakukan dengan membuat rangkaian seperti gambar
diatas, dengan menghubungkan potensio ke Vcc dan GND dikedua sisinya, dan pada kaki tengah
dihubungkan dengan port A0 pada Arduino.
3.1.1. Gambar Rangkaian Pengujian
3.1.2 Program Pengujian
3.1.3. Foto Pengujian

29
3.1.4. Data Pengujian
Hasil dari pengujian komponen ini dapat dilihat seperti tabel dibawah.
No. Posisi Potensio Nilai Tegangan (V)
1. Minimum ( Paling Kiri ) 0
2. Medium ( Tengah ) 3
3. Maksimum ( Paling Kanan ) 5
3.2. Pengujian Sensor
Pengujian LDR sebagai sensor atau feedback harus melakukan pengkalibrasian dengan
aplikasi lux meter dan memfilter sinyal. Dengan cara kaki resistor dihubungkan dengan GND dan
LDR, dan kaki LDR dihubungkan dengan Vcc. Kaki diantara resistor dan LDR dihubungkan dengan
A0 pada arduino
3.2.1. Program Pengujian

30
3.2.2. Foto Pengujian
3.2.3. Hasil Pengujian

31
Kalibrasi lux dengan cara : y = ax + b
Y (kalibrator lux meter) X (pembacaa Arduino)
147 3,45
1047 1,43
147 = a3,45+b
1047=a1,43+b
-900=a1,98
a= -900 = -454,545
1,98
147 = (-454,545) 3,14+b
147 = -1568,18+b
b= 1715
y=-454,545+1715
3.3. Pengujian Driver dan aktuator

32
Pengujian dilakukan terhadap MOSFET dilakukan dengan pemberian catu daya 12V, dan
pengaturan potensiometer maksimum dan minimum didapatkan output dari MOSFET cahaya
Lampu DC yang terang dan redup. Sehingga MOSFET ini dapat digunakan sebagai driver dalam
Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR.
3.4.1 Program Pengujian
3.4.2 Foto Pengujian

33
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B-500
Nomor Revisi 01
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman 10
Data Penyusun
Pengusul
Tanggal
Tanda
Tangan
Telepon.: -, Fax. -

34
Daftar Isi
1. Pengantar...............................................................................................................................3
1.2 Tujuan..........................................................................................................................3
2. Desain Kendali......................................................................................................................4
2.1 Pemilihan Metode........................................................................................................4
2.2 Parameter PID..............................................................................................................4
2.3 Desain ..........................................................................................................................4
3. Kesimpulan .........................................................................................................................10

35
Pengantar
Dokumen ini merupakan proposal proyek “Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan
PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR” yang akan dikembangkan dengan
Dokumen ini menjelaskan berbagai macam test yang akan dilakukan untuk mengetahui
parameter kendali yang akan digunakan. Desain kendali yang dingunakan adalah metode
Ziegler Nichols 1 (ZN1). Sistem yang dibahas pada dokumen ini adalah sistem kendali
intensitas cahaya.
Adapun tujuan dari pembuatan dokumen ini adalah:
1. Sebagai tolak ukur selesainya perancangan parameter kendali.
2. Sebagai acuan dan referensi dalam perancangan parameter kendali.
Desain Kendali
2.1. Pemilihan Metode
Metode desain sistem kendali yang digunakan adalah Ziegler Nichols Tipe 1. ZN1
mempunyai rumus sebagai berikut :
Mencari nilai L dan T
Waktu (detik)
Step time Matlab
=
L (detik)
L (Matlab)
L (detik) = L (Matlab)
Waktu (detik)
Step Time Matlab
Waktu (detik)
Step time Matlab
=
T (detik)
T (Matlab)
T (detik) = T (Matlab)
Waktu (detik)
Step Time Matlab
2.2 Parameter PID

36
Gambar 1. Rumus Mendapatkan Parameter ZN1
2.3 Desain
Program desain :
#include <LiquidCrystal.h>
float PID;
float et,et_1; //et=serror sekarang, et_1=errorsebelumnya
float eint,eint_1,eint_update;
float edif;
float Kp, Ti, Td, Ki, Kd;
float SV, PV, y;
int MV;
unsigned long t;
double t_1, Ts;
float interval_elapsed;
float interval_limit;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
int start;
float fc,RC;
float a;
float PVf, PVf_1;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Kp=0.1; //isikan dengan hasil desain
Ti=140;//.0014;
Td=0.0001;//.0001;

37
if (Ti==0){
Ki=0; //untuk mengindari error akibat pembagi 0
}
else {
Ki=Kp/Ti;
}
Kd=Kp*Td;
et_1=0;
eint_1=0;
interval_limit = 0.0001;
interval_elapsed=0;
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("SV:");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("PV:");
lcd.setCursor(13,0);
lcd.print("LUX");
lcd.print("LUX");
t=millis();
delay (100);
Ts=0.1;
pinMode(13,OUTPUT);
pinMode(8,INPUT);
pinMode(9,OUTPUT);
digitalWrite(13,HIGH);
Serial.begin(9600);
fc=0.01;
RC=1/(6.28*fc);
a=RC/Ts;
PVf_1=0;
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
start=digitalRead(8);
while (start == 1){

38
SV=analogRead(A0)*0.004887;
SV=SV*2000;//tergantung batas SV yang diinginkan disini 0-10.000
PV=analogRead(A5)*0.004887;
PV=PV*3450;//disesuaikan dengan LM35 1 c=10mV
PVf=(PV+a*PVf_1)/(a+1);
t=millis();
Ts=0.2;//(t - t_1)/1000;
et=SV-PVf;
eint_update=((et +et_1)*Ts)/2;
eint=eint_1+eint_update;
edif=(et - et_1)/Ts;
PID = Kp*et + Ki*eint + Kd*edif;
PID=PID/1; // untuk scaledown jika kendali terlihat seperti on-off
if (PID>255){
PID=255;
}
else if (PID < 0){
PID=0;
}
else {
PID=PID;
}
MV=PID;
analogWrite(9,MV); //mengirim sinyal kendali ke PWM 6
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
if (interval_elapsed >= interval_limit){
Serial.print(0); //batas bawah grafik
Serial.print(" ");
//Serial.print(12000); //batas atas grafik
//Serial.print(" ");
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");
Serial.println(PVf);
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);

39
interval_elapsed=0;
}
else {
interval_elapsed=interval_elapsed;
}
et_1=et;
eint_1=eint;
t_1=t;
PVf_1=PVf;
}
analogWrite(9,0);
interval_elapsed=0;
et_1=0;
eint_1=0;
t=millis();
SV=0;
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);
PVf_1=PVf;
}

40
Gambar 3.1 Proses Desain Kendali dengan Metode Ziegler Nichols Tipe 1
Setelah menentukan 3 titik pada hasil response sistem, didapatkan parameter PID sebagai berikut :
 𝐿 𝐴𝑟𝑑𝑢𝑖𝑛𝑜
𝐿 𝐴 = 61
 𝑇𝐴𝑟𝑑𝑢𝑖𝑛𝑜
𝑇𝐴 = 163
 Step Time
𝑡𝑚 = 1313
Nilai T dan L diatas dikonveriskan kedalam domai waktu (detik) menggunakan perbandingan waktu
stopwatch dan step time
 Stopwatch = 8.67s
 Mencari nilai L
𝐿 = 𝐿 𝐴
𝑠𝑡𝑜𝑝𝑤𝑎𝑡𝑐ℎ
𝑠𝑡𝑒𝑝𝑡𝑖𝑚𝑒
𝐿 = 61
8.67
1313
𝐿 = 0.4
 Mencari nilai T
𝑇 = 𝑇𝐴
𝑠𝑡𝑜𝑝𝑤𝑎𝑡𝑐ℎ
𝑠𝑡𝑒𝑝𝑡𝑖𝑚𝑒
𝑇 = 163
8.67
1313
𝑇 = 1.07
Perancangan kendali PID
 Mencari Kp
𝐾 𝑃 = 1.2
𝑇
𝐿
𝐾 𝑃 = 1.2
1.07
0.4

41
𝐾 𝑃 = 3.21
 Mencari Ti
𝑇𝐼 = 2𝐿
𝑇𝐼 = 2 x 0.4
𝑇𝐼 = 0.8
 Mencari Td
𝑇𝐷 = 0.5𝐿
𝑇𝐷 = 0.5 x 0.4
𝑇𝐷 = 0.2
Hasil desain :
Kesimpulan

42
Dari dokumen B500 ini didapatkan parameter PID sebagai berikut :
No. Parameter Kendali Nilai
1 Kp 3,21
2 Ti 0,8
3 Td 0,2

43
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B-600
Nomor Revisi 01
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman 13
Data Penyusun
Pengusul
Tanggal
Tanda
Tangan
Telepon.: -, Fax. -

44
Daftar Isi
1. Pengantar...............................................................................................................................3
1.2 Tujuan..........................................................................................................................3
2. Hasil Respon Kendali ...........................................................................................................4
2.1 Sebelum tunning ..........................................................................................................4
2.2 Sesudah tunning...........................................................................................................4
2.3 Plant Response.............................................................................................................8
3. Uji Gangguan........................................................................................................................9
3.1 Menghalangi sensor dari cahaya................................................................................10
3.2 Menyenterkan cahaya kepada sensor.........................................................................12
4. Kesimpulan .........................................................................................................................13

45
Pengantar
Dokumen ini merupakan proposal proyek “Sistem Kendali Intensitas Cahaya dengan
PID berbasis Arduino, MOSFET dan sensor LDR” yang akan dikembangkan dengan
Dokumen ini menjelaskan hasil response dari sistem dengan parameter PID pada
dokumen B500. Sistem dirangkai closed loop dan program yang digunakan pada software
arduino untuk menguji response adalah direct discritization dan backward diffrence. Sistem
yang dibahas pada dokumen ini adalah sistem kendali intensitas cahaya.
Adapun tujuan pembuatan dokumen ini adalah:
1. Sebagai tolak ukur selesainya perancangan sistem kendali dengan melihat hasil respon
yang didapat.
2. Sebagai acuan dan referensi dalam perancangan sistem kendali untuk mendapat hasil
response yang maksimal.

46
Hasil Respon Kendali
2.1. Sebelum tunning
Setelah mendapatkan parameter PID dari hasil desain dengan Metode Ziegler Nichols
Tipe 1 sebagai berikut :
Kp = 3,21
Ti = 0,8
Td = 0,2
Hasil response yang didapat sebagai berikut :
Gambar 2.1 Hasil Respon sebelum tunning
2.2 Sesudah tunning
Program tunning :
#include <LiquidCrystal.h>
float PID;
float et,et_1; //et=serror sekarang, et_1=errorsebelumnya
float eint,eint_1,eint_update;
float edif;
float Kp, Ti, Td, Ki, Kd;
float SV, PV;
int MV;
unsigned long t;

47
double t_1, Ts;
float interval_elapsed;
float interval_limit;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
int start;
float fc,RC;
float a;
float PVf, PVf_1;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Kp=0.1; //isikan dengan hasil desain
Ti=55;
Td=0.001;
if (Ti==0){
Ki=0; //untuk mengindari error akibat pembagi 0
}
else {
Ki=Kp/Ti;
}
Kd=Kp*Td;
et_1=0;
eint_1=0;
interval_limit = 0.0001;
interval_elapsed=0;
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("SV:");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("PV:");
lcd.print("LUX");
lcd.print("LUX");
t=millis();
delay (100);
Ts=0.1;

48
pinMode(13,OUTPUT);
pinMode(8,INPUT);
pinMode(9,OUTPUT);
digitalWrite(13,HIGH);
Serial.begin(9600);
fc=0.01;
RC=1/(6.28*fc);
a=RC/Ts;
PVf_1=0;
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
while (start == 1){
SV=analogRead(A0)*0.004887;
SV=SV*2000;//tergantung batas SV yang diinginkan disini 0-10.000
PV=PV*3450;//disesuaikan dengan LM35 1 c=10mV
t=millis();
Ts=0.2;//(t - t_1)/1000;
et=SV-PVf;
eint_update=((et +et_1)*Ts)/2;
eint=eint_1+eint_update;
edif=(et - et_1)/Ts;
PID = Kp*et + Ki*eint + Kd*edif;
PID=PID/1; // untuk scaledown jika kendali terlihat seperti on-off
if (PID>255){
PID=255;
}
else if (PID < 0){
PID=0;
}
else {
PID=PID;
}

49
MV=PID;
analogWrite(9,MV); //mengirim sinyal kendali ke PWM 6
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
if (interval_elapsed >= interval_limit){
Serial.print(0); //batas bawah grafik
Serial.print(" ");
//Serial.print(12000); //batas atas grafik
//Serial.print(" ");
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);
interval_elapsed=0;
}
else {
interval_elapsed=interval_elapsed;
}
et_1=et;
eint_1=eint;
t_1=t;
PVf_1=PVf;
}
analogWrite(9,0);
interval_elapsed=0;
et_1=0;
eint_1=0;
t=millis();
SV=0;
Serial.print(SV);
Serial.print(" ");
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);

50
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);
PVf_1=PVf;
}
Untuk mendapatkan respon yang sesuai, nilai Kp, Ti, dan Td diubah sesuai dengan parameter berikut.
Parameter
Naik
%OS Tr Ts ess
𝐾𝑝 Bertambah Berkurang Minor Change Berkurang
𝑇𝑖 Bertambah Berkurang Bertambah Menghilangkan
𝑇𝑑 Bertambah Minor Change Berkurang Minor Change
Untuk menghilangkan over shoot maka nilai Kp dam Td di kurangi sedangkan untuk menghilangkan
error steady state maka nilai Ti diperbesar
Sesudah tunning mendapatkan parameter PID sebagai berikut :
Kp = 0,1
Ti = 55
Td = 0,001
Hasil respon yang didapat adalah sebagai berikut :

52
Uji Gangguan
3.1 Menghalangi sensor dari cahaya
Ketika sensor dihalangi oleh kertas maka LDR tidak mendapat
cahaya sehingga PV membesar dan lampu menyala terang. Ketika
kertas dihilangkan maka lampu kembali ke keadaan awal dan sinyal
respon lampu kembali menuju keadaan set point.

53
3.2Menyenterkan cahaya kepada sensor

54
Ketika sensor di senter maka LDR mendapat cahaya berlebih sehingga PV mengecil dan
lampu mati. Ketika senter dihilangkan maka lampu akan kembali terang dan sinyal respon
lampu kembali menuju keadaan set point.

55
Kesimpulan
Dari uji coba sistem ini dapat disimpulkan bahwa :
1. Perubahan nilai Kp linear terhadap Overshoot dan berlawanan
terhadap Rise Time dan Steady State Error, dan tidak berpengaruh
terhadap Settling Time.
2. Perubahan nilai Ti linear terhadap Rise Time dan berlawanan
terhadap Overshoot dan Settling Time, dan menghilangkan Steady State
Error.
3. Perubahan nilai Td berlawanan terhadap Overshoot dan Settling
Time, dan tidak berpengaruh terhadap Rise Time dan Steady State Error.
4. Uji gangguan ketika sensor tidak mendapat cahaya maka PV
membesar dan lampu menyala terang dan ketika sensor mendapat
cahaya berlebih maka PV mengecil dan lampu mati

B100-600 sistem kendali intensitas cahaya dengan pid berbasis arduino mosfet dan ldr

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to B100-600 sistem kendali intensitas cahaya dengan pid berbasis arduino mosfet dan ldr

Similar to B100-600 sistem kendali intensitas cahaya dengan pid berbasis arduino mosfet dan ldr (18)

Recently uploaded

Recently uploaded (18)

B100-600 sistem kendali intensitas cahaya dengan pid berbasis arduino mosfet dan ldr