![[Digital Control - Light Intensity Control with PID] by Albert Stefanus -](https://image.slidesharecdn.com/diigitalcontrol-lightintensitycontrolwithpid-albertstefanus-politekniknegeribandung-180923162706/85/Digital-Control-Light-Intensity-Control-with-PID-by-Albert-Stefanus-41-320.jpg)
[Digital Control - Light Intensity Control with PID] by Albert Stefanus -
- 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 PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” Jenis Dokumen B100 Nomor Dokumen B100 – 01 Nomor Revisi 00 Nama File 3C_Albert Stefanus_SC-B100.pdf Tanggal Penerbitan 16 Maret 2018 Unit Penerbit Jumlah Halaman 6 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D4 Teknik Elektronika 151354004Albert Stefanus Tanggal 16 Maret 2018 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. 1. Pengantar 1.1. Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B100 ini berisi proposal pembuatan alat mengenai “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” yang ditujukan sebagai projek mandiri tiga mata kuliah yaitu Sistem Kendali dan Instrumentasi, program studi D4 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan isi dokumen ini berdasarkan pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep, desain dan fitur dari prototype Sistem Kendali PID Intesistas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR yang akan dikembangkan. 1.2. Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunan Dokumen Tujuan penulisan dari dokumen B100 ini yaitu: 1. Untuk memudahkan proses pengembangan alat yang akan dibuat. 2. Sebagai acuan dan referensi bagi projek pengembangan yang akan datang. 3. Sebagai bagian dari dokumentasi proyek.
- 3. 2. Proposal Pengembangan 2.1. Pendahuluan Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR ini merupakan alat yang berfungsi untuk mengendalikan intensitas ahaya. Sistem ini bekerja dengan program yang di download ke Arduino Uno. System kendali ini bekerja dengan cara memproses perhitungan berdasarkan variable kendali Kp, Ki, Kd untuk mencapai kondisi sesuai setpoint yang diharapkan. 2.2. Desain Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR ini merupakan salah satu contoh aplikasi sederhana dari penggunaan metoda kendali PID. Cara kerja alat ini adalah Potensiometer yang berfungsi sebagai setpoint akan dihubungkan ke pin analog pada Arduino Uno dan selanjutnya Arduino Uno yang digunakan sebagai pengontrol PID ini akan membandingkan hasil pembacaan pada potensiometer dengan hasil pembacaan pada sensor LDR untuk mendapatkan nilai error dan selanjutnya controller akan mengontrol actuator untuk mengendalikan intensitas keterangan cahaya, dan actuator yang digunakan adalah Lampu. Untuk mengetahui kehandalan dari sistem kendali PID yang telah dibuat, maka akan diberikan gangguan berupa nyala cahaya lain dari luar pada plant. 2.2.1. Latar Belakang Saat ini telah banyak system kendali yang diaplikasikan untuk mengendalikan suhu, salah satunya adalah Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR. Pengontrolan Intensitas Cahaya mulai banyak digunakan dalam beberapa bidang seperti contohnya bidang rumah tangga, seperti untuk menghemat daya dalam penggunaan listrik . Set Point Controller Optotriac TRIAC Lampu Halogen 12V Sensor LDR + - e(t)
- 4. Pada proyek mandiri ini akan dibuat perancangan dan realisasi dari Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR. Program Studi D4-Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung dalam pembelajarannya mendapatkan mata kuliah Sistem Kendali dan Instrumentasi yang didalamnya mempelajari materi tentang kendali PID. Untuk memahami aplikasi dari materi tersebut maka muncul sebuah gagasan untuk membuat sebuah alat berjudul “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR”, dimana dengan adanya alat tersebut penulis mencoba untuk membuat sebuah alat yang dapat mengendalikan intesistas cahaya dengan menggunakan sensor LDR. 2.2.2. Konsep Sistem Kendali PID Intensistas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR ini merupakan contoh aplikasi sederhana dari kendali suhu. Sistem ini dibuat dengan menerapkan sistem kendali PID yang digunakan yang berfungsi untuk mengontrol kerja dari sistem ini. 3. Penutup Demikian dokumen B100 ini dibuat untuk dapat dilanjutkan sebagai acuan untuk pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.
- 5. 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 B200: “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya Berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” Jenis Dokumen B200 Nomor Dokumen B200 – 01 Nomor Revisi 01 Nama File 3C_Albert Stefanus_SC-B200.pdf Tanggal Penerbitan 29 Maret 2018 Unit Penerbit Jumlah Halaman 9 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D4 Teknik Elektronika Albert Stefanus 151354004 Tanggal 29 Maret 2018 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
- 6. 1. Pengantar 1.1. Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B200 ini berisi tentang dokumen spesifikasi alat yang meliputi spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat yang dibuat dengan judul “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” serta detail dari alat yang akan dibuat dari proyek mandiri mata kuliah Sistem Kendali Elektronika program studi D4 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Dokumen B200 berisi tentang mekanisme alat, cara kerja dan spesifikasi dari perangkat keras yang digunakan. 1.2. Tujuan Penulisan Tujuan penulisan dari dokumen B200 ini yaitu: 1) Untuk memudahkan teknik dalam pengembangan alat 2) Sebagai acuan apabila terjadi ketidaksesuaian terhadap alat dan komponen yang akan dirancang 2. Functional Requirement Specification Pengembangan sistem mengenai mekanisme dari alat yang akan dibuat Digunakan metode kendali PID untuk mengendalikan intesitas cahaya lampu 2.1. Pendahuluan 2.1.1. Gambaran Umum Dokumen B200 ini berisi proposal pembuatan alat mengenai Sistem Kendali PID Suhu Ruangan berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR yang mengacu pada perencanaan, perancangan, pembuatan, pengoperasian, dan diharapkan alat yang dibuat dapat sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Hal ini mengindikasikan bahwa alat yang dibuat dapat diimplementasikan ke dalam bentuk yang sebenarnya.
- 7. 2.1.2. Tujuan Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah : 1) Sebagai alat pembelajaran mengenai sistem kendali PID yang diaplikasikan untuk mengendalikan intensitas cahaya 2) Menguji kinerja dari alat ini 2.1.3. Ruang Lingkup Alat ini memiliki batasan-batasan sebagai berikut: Teknis : a) Mengontrol intesitas cahaya dari suatu alat pencahayaan Konten : b) Dapat membantu untuk memahami penggunaan Mikrokontroller pada StandAlone PID Control 2.2. Deskripsi Sistem Karakteristik sistem dari alat ini adalah : Melakukan proses dari input yang diterima oleh program PID yang sudah dimasukkan dalam Arduino Uno Memberikan umpan balik dari sensor LDR untuk diproses pada Arduino 3. Overall Specification 3.1. Pendahuluan Pada bagian ini akan membahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR sebagai suatu sistem dan komponen-komponen penyusunnya. Hal-hal yang akan dijelaskan sebagai berikut : Deskripsi Alat : menjelaskan mengenai cara kerja secara umum dari sistem alat ini Deskripsi Perangkat: menjelaskan lebih lanjut perangkat yang mendukung sistem
- 8. 3.2. Deskripsi Alat Sistem Kendali PID Intesitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR ini berfungsi untuk mengatur tingkat intensitas dari suatu alat penerangan dalam hal ini adalah lampu sesuai yang diinginkan. Untuk mendapat tingkat intensitas cahaya yang diinginkan dalam tingkat yang aman untuk dapat dilihat pengamat saat kondisi normal maka menggunakan sistem kendali PID dengan menggunakan metoda Ziegker-Nichols. Untuk mengetahui keandalan dari sistem kendali PID yang telah dibuat, maka Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR, diuji keadalannya dengan cara memberikan gangguan atau disturb berupa cahaya alat penerangan lain . Output Sistem Kendali yang diinginkan adalah sebagai berikut : Overshoot : 10 % Settling time : 5 detik Rise time : 3 detik Error steady state : 1 % 3.3. Deskripsi Perangkat Keras 3.3.1. Controller (Arduino Uno) Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport mikrokontroller secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC ke DC atau juga battery.
- 9. Spesifikasi Arduino Uno : Microcontroller ATmega328 Operating Voltage 5V Input Voltage (recommended) 7-12V Input Voltage (limits) 6-20V Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 mA DC Current for 3.3V Pin 50 mA Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Clock Speed 16 MHz Length 68.6 mm Width 53.4 mm Weight 25 g 3.3.2. Actuator (Lampu Halogen) Spesifikasi : - Tegangan kerja : 12V
- 10. 3.3.3 Sensor LDR Sensor LDR merupakan salah satu bagian dari resistor yang nilainya dapat berubah berdasarkan besar dan kecilnya cahaya yang mengenai LDR tersebut. Nilainya hambatan atau resistantsinya akan berubah-ubah berdasarkan jumlah cahaya yang akan diterima. Pada saat terkena cahaya yang lebih besar maka nilai resistansinya akan semakin kecil dan sebaliknya jika cahaya yang diterima atau dalam keadaan gelap nilai resistansinya akan semakin kecil. Sensor LDR ini memiliki jumlah kaki yang sama dengan bentuk resistor biasa, yaitu hanya memiliki 2 kaki saja dan keduanya sama saja jika dibalik. Spesifikasi LDR : Resistansi : 400 Ω saat 1000 LUX 9 kΩ saat 10 LUX Resistansi saat gelap : 1 M Ω Kapasitansi saat gelap : 3.5 pF Tegangan Maks. : 320 V AC/DC Arus Maks : 75 mA Disipasi Daya Maks. : 100 mW Suhu Kerja : min -60 °C , maks. +75°C 3.3.4. TRIAC TRIAC merupakan komponen yang sangat cocok untuk digunakan sebagai AC Switching (Saklar AC) karena dapat megendalikan aliran arus listrik pada dua arah siklus gelombang bolak-balik AC. TRIAC pada umumnya tidak digunakan pada rangkaian switching yang melibatkan daya yang sangat tinggi. Salah satu alasannya adalah karena karakteristik Switching TRIAC yang non-simetris dan juga gangguan elektromagnetik yang diciptakan oleh listrik yang berdaya tinggi itu sendiri.
- 11. 3.3.5. OPTOTRIAC MOC3041 Optotriac tipe MOC 3041 dilengkapi dengan rangkaian detector pelintas nol (Zero Crossing Detector) yang mampu membuat optotriac mulai akan konduksi pada saat siklus tegangan masukannya pada nol. Optotriac MOC3041 bekerja pada level tegangan AC antara 200-400 VAC dengan tegangan masukan pada LED 2,3 VDC sedangkan arus kerjanya 200mA.
- 12. 4. Referensi http://www.caratekno.com/2015/07/pengertian-arduino-uno- mikrokontroler.html http://teknikelektronika.com/pengertian-triac-dan-aplikasi- triac-thyristor/ http://www.nubielab.com/elektronika/analog/optotriac-moc-3041 http://kennarar.vma.is/thor/v2011/vgr402/ldr.pdf 5. Penutup Demikian dokumen B200 ini dibuat untuk dapat dijadikan sebagai acauan untuk pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.
- 13. 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 B300: “Sistem Kendali PID Intensitas berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” Jenis Dokumen B300 Nomor Dokumen B300 – 01 Nomor Revisi 01 Nama File 3C_Albert Stefanus_SC-B300.pdf Tanggal Penerbitan 20 April 2018 Unit Penerbit Jumlah Halaman 10 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D4 Teknik Elektronika Albert Stefanus 151354004 Tanggal 20 April 2018 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
- 14. 3. Pengantar Dokumen B300 ini dibuat sebagai proposal pengembangan pembuatan alat mengenai “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” yang ditujukan sebagai projek mandiri tiga mata kuliah yaitu Software Aplikasi dan Sistem Kendali, program studi D4 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan isi dokumen ini sebagai syarat kelengkapan dokumen pengembangan dari segi analisa dan perancangan. 1.1. Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B300 ini dibuat terdiri dari dua bagian, diantaranya : Bab Pengantar Bab pengantar ini menjelaskan mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan penulisan dokumen, dan referensi yang merujuk pada pembuatan dokumen ini agar pembacaan dan pemahaman isi dokumen dapat dipahami dengan mudah Bab Pengembangan Perancangan Proyek Bab pengembangan perancangan proyek ini berisi tentang pendahuluan yang menunjang proyek yang dibuat, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak 1.2. Tujuan Penulisan Dokumen B300 ini bertujuan untuk memenuhi syarat kelengkapan dokumen pembuatan alat yang meliputi analisa dan perancangan alat baik dari sisi perancangan perangkat keras yang didalamnya mencakup aspek mekanik dan aspek elektronik, maupun perancangan perangkat lunak yang didalamnya mencakup aspek computer dan pemrograman juga aspek sistem kendali digital. Melengkapi tujuan umum tersebut, dokumen ini juga memiliki tujuan khusus, yaitu : Mempermudah pemahaman pembaca mengenai alat yang akan dibuat, Sebagai landasan dalam proses pengerjaan proyek mandiri Software Aplikasi dan Sistem Kendali
- 15. Sebagai acuan dalam pengembangan proyek dalam jangka panjang, Sebagai dokumentasi tahapan dalam pengembangan sebuah proyek mandiri Software Aplikasi dan Sistem Kendali Proposal Pengembangan 2.1. Pendahuluan Proposal pengembangan proyek mandiri sistem kendali digital yang dibuat ini berisi tentang perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak dari alat yang akan dibuat sebagai landasan atau acuan dalam mengembangkan proyek mandiri sistem kendali digital ini menjadi terealisasikan setiap tahapanya menjadi lebih mudah. Dengan hal itu dokumen ini dapat menjadi panduan dalam pengerjaan proyek agar tetap sesuai dengan jadwal dan tujuan yang telah dibuat sejak awal. 2.2. Perancangan Perangkat Keras 2.2.1. Perancangan Mekanik Perancangan mekanik pada alat ini dibuat secara sederhana. Mekanik dari alat ini terdiri dari kotak komponen dan penyangga sensor dengan actuator yang digunakan yaitu lampu halogen yang disertai dengan sensor LDR. Potensiometer akan dihubungkan ke pin analog pada Arduino Uno dan selanjutnya Arduino Uno akan membandingkan hasil pembacaan pada potensiometer dengan hasil pembacaan pada sensor LDR untuk mendapatkan nilai error dan selanjutnya controller akan mengontrol actuator yaitu lampu yang menghasilkan intensitas cahaya yang diinginkan serta mempertahankan intensitas cahaya dalam kondisi stabil.
- 16. Gambar 1.Tampak Atas Gambar 1.1 Tampak Samping Gambar 1.2 Tampak Depan Potentiometer LCD 16x2 Site Lampu dan LDR Site Rangkaian
- 17. Gambar 1.3 Tampak Belakang 2.2.2. Perancangan Elektronika Perancangan elektronika dari alat ini adalah perancangan komponen elektronika yang akan digunakan. Komponen yang digunakan antara lain : Arduino Uno Gambar 2.1 Arduino Uno Arduino Uno pada sistem ini berfungsi sebagai controller yang mengolah sinyal PV dan SV untuk menghasilkan MV. Optotriac MOC3041 Gambar 2.2 Optotriac MOC304
- 18. Optotriac MOC3041 dilengkapi dengan rangkaian Zero Crossing Detector yang mampu membuat optotriac mulai akan konduksi pada saat siklus tegangan masukannya pada nol. Optotriac digunakan sebagai penghubung driver pada lampu AC dan keluaran optotriac inilah yang akan berhubungan langsung dengan sumber tegangan AC pada beban yang akan dikendalikan. Triac BT138 Gambar 2.3 Triac BT138 Triac BT138 merupakan salah satu komponen triac yang dapat mengendalikan daya untuk sumber AC. Berikut ialah datasheet BT138
- 19. 2.3. Perancangan Perangkat Lunak 2.3.1. Perancangan Sistem Kendali Perancangan sistem kendali dapat dijelaskan melalui diagram blok sebagai berikut : 2.3.2. Perancangan Program Perancangan program dapat dibuat dan dijelaskan melalui diagram alir atau flow chart. Perancangan program dibuat dengan tujuan menjelaskan bagaimana program bekerja pada sistem. Berikut perancangan program “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” Controller Optotriac TRIA C Lampu Halogen Sensor LDR e(t)Set Point + -
- 20. START Deklarasi variable 6. Setup parameter PID 7. Setup Pin output yang digunakan 8. Setup Time Sampling 9. Setup Display 10. Setup serial dan pengatur looping Baca nilai start di pin 5 Tidak Start=1? Ya Membaca nilai SV dan PV, Proses Perhitungan PID Membatasi nilai PID, Penyesuaian embedded system Hitung waktu display Tampilkan SV, PV pada LCD Reset IE untuk counting ulang Set nilai variable untuk perhitungan selanjutnya 1. Output di set 0 2. Reset perhitungan IE untuk periode display 3. Reset perhitungan PID 4. Setting time sampling 5. Setting display menampilkan SV dan PV
- 21. 2.3.3. System Wiring Power Supply 5V akan menjadi catu daya dari Arduino Uno yang digunakan sebagai controller, dan sensor LDR sebagai feedback, dan lampu halogen digunakan sebagai actuator. Ground yang digunakan adalah ground dari salah satu pin di Arduino.Pin A5 dihubungkan dengan sensor LDR. Pin 7 Arduino digunakan untuk input driver triac untuk menentukan sudut picu dari rangkaian zero crossing yang kemudian akan memerintahkan lampu untuk menyala. Pin A0 Arduino digunakan untuk membaca potensiometer sebagai nilai setpoint dari sistem. Gambar 2.5 System Wiring 3. Penutup Demikian dokumen B300 ini dibuat untuk dapat dijadikan sebagai acuan untuk pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi berikutnya.
- 22. 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 B400: “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” Jenis Dokumen B400 Nomor Dokumen B400 – 01 Nomor Revisi 00 Nama File 3C_Albert Stefanus_SC-B400.pdf Tanggal Penerbitan 20 Juli 2018 Unit Penerbit Jumlah Halaman 13 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D4 Teknik Elektronika 151354004Albert Stefanus Tanggal 20 Juli 2018 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
- 23. Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B400 ini merupakan dokumen yang berisi proses dan implementasi pengembangan Sistem Kendali PID Intensistan Cahaya Berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR. Setiap deskripsi dan gambar umum proyek ini telah disampaikan pada dokumen B100, dan untuk spesifikasi lengkap telah diuraikan pada dokumen B200, lalu untuk desain telah disampaikan pada dokumen B300. Untuk dokumen B400 ini akan lebih menjelaskan implementasi proyek secara detail. Isi dokumen B400 ini dibagi menjadi empat bagian yaitu, 1. Mekanik 2. Elektronik 3. Kendali 4. Komputer Bagian mekanik akan berisi penjelasan implementasi yang akan digunakan dalam sistem ini. Bagian elektronik akan berisi penjelasan dan fungsi mengenai perangkat perangkat elektronik yang akan digunakan. Bagian kendali akan berisi penjelasan cara kerja pengendalian sistem. Bagian komputer berisi penjelasan implementasi pemogramam dalam sistem ini. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan dokumen ini ialah meneruskan proses perancangan dan realisasi Sistem Kendali PID Intesistas Cahaya Berbasis Arduino dengan Driver TRIAC dan Sensor LDR yang akan direalisasi dan diimplementasi hardware dan sistem kendali dan elektroniknya dalam pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya.
- 24. 1.3 Lingkup pengujian Lingkup pengujian dari sistem yang akan diuji adalah hasil performa dari komponen yang digunakan berada dalam keadaan baik atau buruk. Indikasi untuk komponen yang dinyatakan baik performana ialah nilai dari suatu komponen memunculkan nilai yang diinginkan Berikut ini komponen yang akan diuji yaitu, 1. Potensiometer sebagai SetpointValue (SV) 2. Arduino sebagai microcontroller 3. Sensor LDR sebagai Feedback 4. Lampu Halogen AC 12 V sebagai Aktuator 5. LCD sebagai Indikator
- 25. Pengujian 2.1 Pengujian Potensiometer VCC A0 GND Gambar 2.1.1 Konfigurasi Koneksi Potensiometer dengan Arduino Pengujian pada potensiometer sebagai Setpoint Value (SV) dilakukan dengan membuat rangkaian pengujian seperti diatas, dengan cara kaki potensio 1 dihubungkan ke VCC dan kaki potensio 3 ke GND, dan kaki 2 potensio dihubungkan ke port Analog pada Arduino. Hasil pengujian dapat dilihat seperti berikut, Gambar 2.1.2 Realisasi Pengujian Potensiometer
- 26. Gambar 2.1.3 Hasil Pembacaan Nilai ADC dengan Potensiometer pada Serial Monitor Dari hasil pengujian diatas, dapat dikatakan bahwa potensiometer yang digunakan dalam keadaan yang baik. 2.2 Pengujian LCD 16 x 2 Pengujian LCD 16 x 2 dilakukan dengan cara menghubung LCD 16 x 2 dengan Arduino Uno dengan konfigurasi : Rs = 12, E = 11, DB4 = 5, DB5 = 4, DB6 = 3, DB7 = 2. Pengujian Pada LCD 16 x 2 dilakukan dengan menghubungkan LCD 16 x 2 dengan Arduino memakai konfigurasi pin : 1. RS = 12 2. E = 11 3. DB4 = 5 4. DB5 = 4 5. DB 6 = 3 6. DB7 =2 Hasil dari pengujian bisa dilihat pada gambar dibawah.
- 27. Gambar 2.2 Realisasi dan Hasil Pengujian LCD 16 x 2 Dari hasil pengujian diatas, dapat dikatakan bahwa LCD 16 x 2 yang digunakan dalam keadaan yang baik. 2.3 Pengujian Sensor LDR Gambar 2.3.1 Konfigurasi Koneksi Sensor LDR dengan Arduino Pengujian sensor LDR sebagai PV ( Process Value ) dilakukan dengan menghubungkan pin sensor LDR dengan Arduino dengan konfigurasi seperti gambar diatas. Lalu sensor diberi sumber cahaya untuk mengetahui kinerja sensor untuk membaca perubahan intensitas cahaya dengan baik. Hasil data pengujian dapat dilihat sebagai berikut: A0
- 28. Gambar 2.3.2 Pembacaan Intesistas Cahaya Awal oleh Sensor LDR pada Serial Monitor Gambar 2.3.3 Pembacaan Intensitas Cahaya oleh Sensor LDR pada Serial Plotter Dikarenakan pada pembacaan suhu masih terdapat noise, seperti yang terlihat pada gambar 2.3.3, maka oleh itu dibutuhkan filter untuk mengurangi atau menghilangkan noise yang timbul saat pembacaan. Filter yang akan digunakan untuk memperbaiki hasil pembacaan berupa filter digital. Untuk mencari nilai frekuensi cutoffnya maka diperlukan proses-proses sebagai berikut : 1. Menghitung range waktu asli menggunakan stopwatch untuk range waktu pada gambar. Didapat range waktu asli untuk range waktu gambar adalah 504.21 detik. 2. Langkah selanjutnya adalah mengukur range waktu gambar menggunakan program editor gambar seperti CorelDraw dll. Disini saya menggunakan Adobe Photoshop untuk mengukur range waktu gambar dan periode sinyal gambar.
- 29. Gambar 2.3.4 Proses Pengukuran Range Waktu Gambar Didapat range waktu gambar pada Adobe Photoshop sebesar 45.86 cm. 3. Selanjutnya adalah mengukur panjang periode sinyal noise pada gambar dengan cara yang sama seperti sebelumnya. Gambar 2.3.5 Proses Pengukuran Periode Sinyal Noise pada Gambar Didapat periode sinyal noise pada Adobe Photoshop sebesar 0.28 cm. 4. Setelah didapat nilai-nilai variable yang dibutuhkan. Maka langkah terakhir adalah memasukkan variable-variable yang telah didapat pada persamaan- persamaan untuk mendapatkan nilai frekuensi cutoff. Gambar 2.3.6 Proses Perhitungan Frekuensi Cut-off
- 30. Didapat nilai frekuensi sebesar 0.324 lalu diubah menjadi dalam bentuk w ( omega )_sehingga menjadi sebesar 2.034, lalu dijadikan orde 2 sehingga menjadi sebesar 0.02034, selanjutnya adalah memasukkan nilai tersebut pada program yang digunakan. Program yang digunakan pada Arduino adalah program hasil diskritisasi langsung persamaan analog pada filter low pass analog, yakni sebagai berikut : Gambar 2.3.7 Listing Program untuk Pengujian Sensor LDR dengan Filter Digital Gambar 2.3.7 Pembacaan Intensitas Cahaya Sebelum di Filter (Biru) dan Sesudah di Filter (Merah) pada Serial Plotter
- 31. Setelah diuji ulang menggunakan filter, hasil pembacaan Intensitas pada serial plotter sudah menunjukkan hasil yang lebih baik (merah) dibanding hasil pembacaan suhu tanpa filter (biru). 2.4 Pengujian Driver TRIAC BTA12 dan Rangkaian Zero Crossing Pengujian Driver TRIAC BT139 dan Rangkaian Zero Crossing dilakukan dengan cara membuat rangkaian Dimmer Lampu AC menggunakan Arduino seperti di bawah ini. Gambar 2.4.1 Rangkaian Uji Coba Driver TRIAC BT139 dan Zero Gambar 2.4.2 Listing Program untuk Pengujian Driver TRIAC BTA12 dan Zero Crossing
- 32. Gambar 2.4.3 Kondisi Lampu Untuk Sudut Penyalaan yang Diberikan 10 3. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa : No. Komponen Kondisi 1 Potensiometer Baik 2 LCD 16 x 2 Baik 3 Sensor LDR Baik 4 Rangkaian Zero Crossing Baik 5 Driver TRIAC BT139 Baik
- 33. Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B500: “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” Jenis Dokumen B500 Nomor Dokumen B500 – 01 Nomor Revisi 00 Nama File 3C_Albert Stefanus_SC-B400.pdf Tanggal Penerbitan 19 September 2018 Unit Penerbit Jumlah Halaman 7 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D4 Teknik Elektronika 151354004Albert Stefanus Tanggal 19 September 2918 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
- 34. Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR. Pada dokumen sebelum telah diuraikan deskripsi dan gambaran umum proyek pada dokumen B100, untuk spesifikasi telah diuraikan dalam dokumen B200, perancangan desain telah diuraikan dalam dokumen B300, dan pada dokumen B400 telah diuraikan realisasi alat. Dokumen ini akan berisi penjelasan proses desain sistem kendali dari alat. Isi dokumen ini secara garis besar dibagi menjadi dua bagian yaitu. Bagian sensor dan Design kendali menggunakan metode ZN1 /ZN2. Bagian sensor akan menjelaskan Linearisasi sensor suhu dg thermometer dengan cara mengambil dua data, lalu dibuat persamaan 'y=mx+b' untuk mencari parameter 'm' dan 'b'. Bagian design yang digunakan pada projek ini adalah menggunakan metode ZN1 menampilkan respon sistem bila diberi set point, lalu mendisain hasil respon dengan menggunakan metode ZN1. Dokumen ini secara garis besar terbagi dua yaitu : Bagian sensor dan desain kendali menggunakan metode ZN1 / ZN2. Bagian sensor berisi linearisasi sensor LDR dengan LuxMeter dengan mengambil cuplikan dua data, kemudian dimasukkan dalam persamaan y=mx+b untuk mencari parameter m dan b, desain kendali yang digunakan dalam proyek ini menggunakan metode ZN1 menampilkan hasil respon sistem ketika diberi nilai set point, lalu hasi respone diolah menggunakan metode kendali ZN1 1.2 Tujuan Penulisan Penulisan dokumen ini bertujuan untuk melanjutkan proses linearisasi sensor dan desain kendali untuk Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR yang akan dirancang dan dikembangkan dalam hal linearisasi sensor dan desain kendali PID.
- 35. 1.3 Lingkup pengujian Lingkup pengujian sistem akan dilakukan dengan melihat linearisasi sensor dan mendesain menggunakan metode ZN1.
- 36. Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B600: “Sistem Kendali PID Intensitas Cahaya berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” Jenis Dokumen B600 Nomor Dokumen B600 – 01 Nomor Revisi 00 Nama File 3C_Albert Stefanus_SC-B400.pdf Tanggal Penerbitan 19 September 2018 Unit Penerbit Jumlah Halaman 6 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa D4 Teknik Elektronika 151354004Albert Stefanus Tanggal 19 September 2018 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
- 37. 1 Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen ini berisi desain kendai dari proyek “Sistem Kendali PID Intensistan Cahaya Berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR”. Dokumen sebelumnya dalam B100 berisi deskripsi dan gambaran umum proyek , dokumen B200 berisi spesifikasi sistem, dokumen B300 berisi perancangan desain kendali, dokumen B400 berisi uraian mengenai realisasi alat, dan pada dokumen B500 berisi mengenai proses desain kendali sistem. Pada dokumen ini akan dijelaskan mengenai proses tuning awal hingga tuning akhir kendali sistem alat yang dibuat. Dokumen ini berisi secara garis besar mengenai hasil tuning awal dari hasil desain PID dan menguji kehandalan sistem dengan memberikan beberapa gangguan. 1.2 Tujuan Penulisan Penulisan dokumen ini bertujuan untuk melanjutkan proses tuning PID “Sistem Kendali PID Intensistan Cahaya Berbasis Arduino dengan TRIAC dan Sensor LDR” untuk merancang respon kendali dan keandalan dalam hal gangguan yang diberikan agar proyek ini terealisasi hingga selesai. 1.3 Lingkup pengujian Lingkup pengujian sistem dilakukan dengan melihat hasil respon dengan beberapa kali proses tuning hasil desain dari metode ZN1
- 38. 2 Hasil Tuning 2.1 Respon Awal Hasil Desain Gambar respon hasil design Nilai SV = 13 Lux PV = 12 Lux KP = 8 Ti = 5,6448 Td = 11,2896 Analisa : Respon hasil desain mengalami overdamped, diperkirakan hal ini terjadi karena pengaruh nilai Ti dan Td yang teralalu besar tetapi hal lain juga dapat berpengaruh seperti hubungan kabel atau panjangnya jumper yang digunakan yang dapat mempengaruhi hasil respon sistem 2.2 Hasil Tuning Awal Nilai SV = 6 Lux PV = 6 Lux KP = 8,6 Ti = 3,82 Td = 0,34
- 39. Analisa respon hasil design mengalami sedikit overshoot namun terdapat settling time yang terlalu lama untuk pengontrol intesitas cahaya. Respon terdapat settling time hal ini terjadi karena nilai Ti yang terlalu kecil dan nilai Td yang masih terlalu besar. 2.1 Hasil Tuning Akhir Nilai SV = 7 Lux PV = 7 Lux KP = 8,6 Ti = 3,92 Td = 0,23 Analisa respon hasil design mengalami critically damped dan juga nilai settiling time berkurang namun risetime menjadi lebih lambat dari tuningan sebelumnya 2.2 Respon Terhadap Gangguan dan perubahan set point Respon terhadap gangguan Respon terhadap perubahan setpoint
- 40. 3 Penutup Tahap ini merupakan tahap untuk mewujudkan ide dan konsep pemikiran serta rencaya yang telah disusuk sebelumnya. Hambatan dan masalah – masalah yang muncul merupakan sebuah tantangan yang harus segera dipecahkan agar memperoleh hasil yang memuaskan. Dengan demikian, setiap masalah dapat dijadikan sebagai pelajaran untuk mencapai suatu kesuksesan di masa yang akan datang.