Sistem kendali suhu ruangan dengan metode pid berbasis arduino uno, igbt, dan ntc
- 1. 1 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D3 - TEKNIK ELEKTRONIKA Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012. Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889 Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B100: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” Jenis Dokumen B100 Nomor Dokumen B100 – 01 Nomor Revisi 0 Nama File Tanggal Penerbitan 19 April 2019 Unit Penerbit Jumlah Halaman 5 Data Pengusul Pengusul Nama Muhammad Malvin Malik Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII Mahasiswa Elektro / DIII Tanggal Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
- 2. 2 Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id Sejarah Revisi Dokumen Versi Tanggal Oleh Deskripsi
- 3. 3 1. Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen ini berisi proposal perancangan Embedded system Kendali Suhu Ruangan pada arduino yang ditujukan untuk mengembangkan keterampilan dalam merancang suatu sistem berbasis kendali yang diaplikasikan pada plant kendali suhu ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” yang ditujukan sebagai tugas mandiri mata kuliah Sistem Kendali Digital, Elektroika Industri 2, dan Instrumentasi industri program studi D3 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangan yang berisi antara lain: konsep, desain dan fitur dari ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” yang direncanakan akan dikembangkan, perangkat/tools yang akan digunakan dan rencana pengembangan dari awal perencanaan hingga produk akhir dari proyek ini. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah : 1. Sebagai bahan pembelajaran untuk sistem kendali digital yang diimplementasikan pada sebuah alat. 2. Sebagai bahan referensi untuk pengembangan alat yang lebih lanjut dengan topik serupa. 3. Melatih kemampuan dalam merancang sistem kendali kecepatan pada Embedded System. 2. Proposal Pengambangan 2.1 Pendahuluan Sebuah komputer mampu mengendalikan sebuah rangkaian alat elektronika menggunakan sebuah chip IC yang dapat diisi program dan logika yang disebut teknologi Mikroprosesor. Penggunaan mokroprosessor dewasa ini dapat diaplikasikan sebagai media untuk membuat Embedded System. Perancangan Embedded System diaplikasikan pada Arduino yang difungsikan
- 4. 4 sebagai processor. Aplikasi yang akan dirancang adalah ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC”, yaitu sistem kendali yang dapat mempertahankan suhu ruangan sesuai dengan set point. 2.2 Deskripsi Umum Alat ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” adalah sebuah sistem kendali yang dapat mempertahankan suhu ruang sesuai dengan set point yang ditentukan, sistem kendali yang digunakan adalah kendali PID, dimana parameter Kp, Ti dan Td diatur untuk menghasilkan kendali yang merespon adanya error sehingga sistem dapat mempertahankan suhu sesuai set point dengan umpan balik sensor NTC. Cara kerja alat ini berbasis sistem kendali PID digital menggunakan mikrokontroller pada sebuah embedded system Arduino Uno dengan bahasa tingkat tinggi (High Level Language), yaitu dengan Bahasa C pada Arduino. 2.2.1. Latar Belakang Saat ini perkembangan pendidikan yang diajarkan di tingkat perguruan tinggi khususnya bidang Elektronika Kendali berkembang sangat pesat, perkembangan plant dengan konsep kendali suhu dapat diaplikasikan pada banyak plant yang berbeda. Berkembangnya aplikasi plant yang digunakan mengacu pada perkembangan teknologi dan ketersediaan bahan pendukung di pasaran. Pemahaman akan Sistem Kendali Digital pada Mahasiswa secara utuh menjadi hal pendorong perancangan tugas mandiri ini, didasarkan oleh kebutuhan tersebut maka dirancanglah Tugas Mandiri yang berjudul ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT dan NTC” yang diharapkan dapat menambah pemahaman dalam Sistem Kendali Digital. 2.2.2. Rumusan Masalah Berdasarkan penjelasan diatas, maka permasalahan yang dibahas yaitu : 1. Membuat dan merakit sistem kendali pid untuk suhu ruang berbasis arduino, IGBT, dan sensor NTC
- 5. 5 2. Merancang, membuat, dan menguji sistem kendali suhu menggunakan metode PID. 2.2.3. Luaran yang diharapkan Berdasarkan perumusan masalah yang telah dijelaskan, maka luaran yang diharapkan dalam proyek ini yaitu : 1. Alat sistem kendali suhu 2. Sistem kendali PID sesuai dengan rancangan 2.2.4. Konsep Alat ini akan memiliki kemampuan untuk mengendalikan kecepatan sesuai dengan set point yang ditentukan menggunakan sistem kendali PID seperti gambar blok diagram dibawah ini. Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Kendali Suhu Dapat dilihat dari blok diagram pada Gambar 2.1 dimana nilai set (set point) sebagai nilai yang akan menjadi acuan sistem kendali yang biasa disebut Set Value (SV). kinerjanya dapat mempertahankan suhu yang ditempatkan sesuai set point, juga mempertahankan suhu ruangan jika adanya gangguan dari luar, sistem kendali yang digunakan adalah kendali PID dengan umpan balik menggunakan sensor NTC. Set Point (Nilai Set) Kontroller (Arduino Uno ) Optocoupler IGBT Aktuator (Peltier ) Feedback ( Sensor NTC ) SV MV PV + Gangguan
- 6. 6 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012. Kotak Pos 1234. Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889 Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B200: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” Jenis Dokumen B200 Nomor Dokumen B200 – 02 Nomor Revisi 02 Nama File Tanggal Penerbitan 26 April 2019 Unit Penerbit Jumlah Halaman 9 Data Pengusul Pengusul Nama Muhammad Malvin Malik Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII 171311056 Tanggal Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung
- 7. 7 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 Sejarah Revisi Dokumen Versi Tanggal Oleh Deskripsi
- 8. 8 1. Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B200 ini berisi tentang dokumen spesifikasi alat yang meliputi spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat ini, serta detail dari alat yang akan kami buat. Dokumen ini lebih menitik beratkan pada pembahasan rangkaian inti yang akan dibuat, mekanisme alat, cara kerja, dan mengenai dasar pemrograman yang akan digunakan. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah untuk menggambarkan bagaimana cara kerja dari alat yang akan dibuat, mekanisme alat, dan teknik dalam pengembangan alat. 2. Functional Requipment Specification • Designer dalam hal ini adalah perancangan sistem kendali dari alat kendali suhu ruangan dengan metode PID. • Dokumen dasar untuk program perancangan Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC menggunakan metode PID ini adalah dokumen B100 hingga B600. • Definisi requirement adalah deskripsi dari apa yang harus dilakukan oleh sistem. Sistem yang dikembangkan harus mampu melakukan hal-hal tertentu. 2.1 Pendahuluan 2.1.1 Gambaran Umum Sistem ini bekerja dengan input yang diberikan oleh pengaturan potensiometer sebagai Set Point yang disambungkan pada pin analog dari Arduino dan akan di proses oleh program PID yang kemudian dieksekusi dan akan memerintahkan OptoCoupler dan driver Peltier yaitu IGBT untuk mempertahankan sesuai dengan suhu yang diberikan. Sensor NTC sebagai sensor feedback yang berfungsi sebagai pembaca suhu ruangan dan data yang di dapat akan di berikan kepada Arduino yang akan di koreksi oleh Program PID dan akan disesuaikan dengan menambah / mengurangi nilai suhu seseuai dengan nilai Set Point. Nilai yang diberikan oleh NTC adalah nilai error yang berarti nilai penyimpangan yang dihasilkan dengan nilai yang diinginkan.
- 9. 9 2.1.2 Tujuan Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah : • Sebagai alat pembelajaran mengenai pengendalian PID yang diaplikasikan kepada suhu ruangan. • Meminimalisir kesalahan / penyimpangan suhu ruangan • Salah satu contoh pembelajaran penggunaan sensor NTC 2.1.3 Ruang Lingkup Teknis : Mengatur suhu ruangan agar tetap sesuai dengan suhu yang diinginkan. Konten : Target pengguanan alat ini adalah di sekolah, kampus, atau tempat bimbingan lainnya yang terdapat unsur ilmu elektronika yang didalamnya mempelajari pengendalian PID. 2.2 Deskripsi Sistem Karakteristik sistem dari alat ini adalah : • Alat berupa Peltier yang dihubungkan dengan OptoCoupler dan IGBT yang dikendalikan oleh mikrokontroler dan catu daya 12V • Alat dapat diubah setpointnya menggunakan potensiometer yang terhubung dengan mikrokontroler. • Alat akan menghitung suhu dari pendeteksian sensor terhadap NTC yang ada di roda kemudian dilakukan perhitungan oleh mikrokontroler. • Alat akan menyesuaikan suhu sesuai dengan set point yang diberikan. 3. Overall Specification 3.1 Pendahuluan Bagian ini akan mambahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” sebagai suatu sistem dan komponen-komponen penyusunnya. Hal-hal yang akan dijelaskan antara lain: • Deskripsi Alat : menjelaskan mengenai cara kerja secara umum dari sistem alat ini.
- 10. 10 • Deskripsi Perangkat Keras : menjelaskan lebih lanjut dari perangkat keras yang mendukung sistem • Deskripsi Perangkat Lunak: menjelaskan komponen-komponen perangkat lunak penyusun sistem. • Deskripsi Sistem Kendali: menjelaskan parameter-parameter sistem kendali. 3.2 Deskripsi Alat Alat ini bekerja dengan input yang diberikan oleh pengaturan potensiometer sebagai Set Point yang disambungkan pada pin analog dari Arduino dan akan di proses oleh program PID yang kemudian dieksekusi dan akan memerintahkan OptoCoupler dan driver Pelier yaitu IGBT untuk mempertahankan sesuai dengan suhu yang diberikan. Sensor NTC sebagai sensor feedback yang berfungsi sebagai pembaca suhu dan data yang di dapat akan di berikan kepada Arduino yang akan di koreksi oleh Program PID dan akan disesuaikan dengan menambah / mengurangi nilai suhu seseuai dengan nilai Set Point. Nilai yang diberikan oleh NTC adalah nilai error yang berarti nilai penyimpangan yang dihasilkan dengan nilai yang diinginkan. 3.3 Deskripsi Perangkat Keras Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC membutuhkan perangkat keras sebagai pendukung sistem ini, diantaranya :
- 11. 11 3.3.1 Pelier TEC1-12706 3.3.2 Arduino Uno Spesifikasi Arduino Uno : Microcontroller ATmega328 Operasi dengan daya 5V Voltage Input Tegangan (disarankan) 7-12V Input Tegangan (batas) 6-20V Digital I / O Pins 14 (dimana 6 memberikan output PWM) Analog Input Pin 6 DC Lancar per I / O Pin 40 mA Saat 3.3V Pin 50 mA DC
- 12. 12 Flash Memory 32 KB (ATmega328) yang 0,5 KB digunakan oleh bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Clock Speed 16 MHz 3.3.3 Sensor NTC Spesifikasi NTC : Akurasi: 1% B value: 3950 Panjang kabel: 30 cm Diameter Head: 1.8 mm Kabel teflon temperatur tinggi hingga 200 derajat celcius Komplit dengan konektor Dupont Berat : 15 gr Kondisi : Bar
- 13. 13 3.3.4 IGBT 3.3.5 LCD LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
- 14. 14 diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. 3.4 Deskripsi Perangkat Lunak Deskripsi perangkat lunak pada alat yang dibuat meliputi tahapan-tahapan tertentu, diantaranya: • Menentukan bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah Bahasa C++. • Menentukan software penunjang bahasa pemrograman yang digunakan adalah Arduino IDE. • Membuat dan menguji program yang telah dibuat sesuai dengan respon sistem yang telah diset sesuai spesifikasi serta mensimulasikannya ke Arduino Uno yang telah disiapkan. • Menguji program pada alat yang dibuat. 3.5 Deskripsi Sistem Kendali Deskripsi sistem kendali pada alat yang dibuat meliputi parameter-parameter diantaranya: SV = 18 derajat Celsius Rise time = 20 detik Overshoot = >10% Error Steadystate = 0 4. Referensi https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BTA12-600CW3-D.PDF https://www.instructables.com/id/How-to-use-an-LCD-displays-Arduino-Tutorial/ https://www.scribd.com/document/336849509/SKT4C-B100-B600GeshaFebyansyah- ProyekMandiri 5. Penutup Demikian dokumen B200 mengenai fungsi dan spesifikasi secara umum. Dokumen ini akan dikembangkan dengan pembahasan yang lebih rinci mengenai perancangan ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” pada dokumen selanjutnya.
- 15. POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012. Kotak Pos 1234. Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889 Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B300: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” Jenis Dokumen B300 Nomor Dokumen B300 – 01 Nomor Revisi Nama File Tanggal Penerbitan 26 April 2019 Unit Penerbit Jumlah Halaman 5 Data Pengusul Pengusul Nama Muhammad Malvin Malik Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII 171311056 Tanggal Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
- 16. 16 Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id 1. Pengantar 15 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B300 ini berisi tentang dokumen spesifikasi produk, yang meliputi perencanaan sistem dalam mengembangkan Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC, serta detail perancangan sistem elektronik, perancangan perangkat lunak, perancangan sistem kendali, dan perancangan mekanik. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah memberikan gambaran mengenai perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC yang akan dirancang dan dikembangkan yaitu perancangan sistem elektronik, perancangan perangkat lunak, perancangan sistem kendali, dan perancangan mekanik. Melengkapi tujuan umum tersebut, dokumen ini juga memiliki tujuan khusus, yaitu: • Mempermudah pemahaman pembaca mengenai alat yang akan dibuat • Sebagai landasan dalam pengerjaan proyek • Sebagai acuan dalam pengembangan proyek dalam jangka panjang 2. Proposal Pengembangan 2.1 Pendahuluan Pada pengembangan proyek ini memberikan perancangan sistem elektronik, perancangan perangkat lunak, perancangan sistem kendali, dan perancangan mekanik yang akan menjadi acuan dalam proses pengambangan dan perealisasian proyek sehingga dalam pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah daan tidak menutup kemungkinan bila disaat proses pengerjaannya mengalami beberapa perubahan dan modifikasi. 2.2 Perancangan Perangkat Lunak 2.2.1. Perancangan Program Perancangan Program dapat dibuat dan dijelaskan melalui diagram alir atau flowchart. Perancangan program dibuat dengan tujuan
- 17. 17 menjelaskan bagaimana program bekerja pada sistem Berikut perancangan program yang telah dibuat.
- 18. 18 START Deklarasi Variable a. Untuk Library(LCD) b. Variable perhitungan PID c. VariableperhitunganTs d. VariabledisplaySV-PV di plotter e. Deklarasi untukmengendalikan looping Setup/Input nilai awal a. Set up parameter PID b. Set up untuk Display c. Set up untuk Ts d. Set up pin output yang akan dipakai e. Set up untuk serial danpengaturlooping Baca nilai‘start’ dipin8 Start==1? a. Baca nilai SV dan PV b. Menghitung Ts, error, Integral error, Diff error, dan PID a. MembatasikeluaranPID b. Penyesuaian dengan embedded system Hitung IEdan IL IE>=IL? Set nilaivariableuntuk perhitungan selanjutnya Tampilkan SV, PV pada display Reset IEuntuk counting ulang a. Output di set0 b. Reset perhitungan IEuntuk periode display c. Reset nilai perhitungan PID d. Setting untuk Ts e. Teteap menampilkan SV dan PV Gambar 2.1 Flowchart Program
- 19. 19 2.2.2. Perancangan Sistem Kendali 2.3 Perancangan Perangkat Keras 2.3.1. Perancangan Mekanik Perancangan mekanik pada dari alat ini dibuat secara sederhana. Mekanik dari alat ini setidaknya terdiri dari kotak komponen dan box lemari untuk aktuator yang digunakan yaitu Peltieryang disertai dengan box dan sensor NTC 2.3.2. Perancangan Elektronika Terdapat 2 pilihan mode yaitu mode manual dan mode otomatis, pada mode otomatis Power Supply 5V akan menjadi catu daya dari Arduino Uno yang digunakan sebagai controller, Optocoupler dan Driver yaitu IGBT Sensor NTC sebagai feedback, dan Peltier sebagai aktuator dari sistem. Ground yang digunakan adalah ground dari pin di Arduino dan dari trafo. Input dari sensor akan masuk ke pin A5 dari Arduino Uno sebagai input analog. Hasil olah program dari arduino akan berupa nilai pwm dari pin 9 untuk mentriger otpodiac sehingga sudut picu pada IGBT dapat dikontrol keluarannya sehingga peltier dapat menyesuiakan suhu yang dikeluarkan. Gambar 2.2 Blok Diagram Sistem Kontroller )(Arduino Uno Aktuator Peltier( ) Feedback Sensor )Sensor NTC NTC ( Gangguan SV Output + -PV Set Point ( )Nilai Set Opto Coupler IGBT
- 20. 20 3. Referensi • https://www.academia.edu/30947567/SKT4C_B100- B600_Fachriel_Fadhilah_Sistem_Kendali_Suhu_dengan_Dua_Buah_Aktuator • https://www.scribd.com/document/336736885/Dokumen-B400-Miniatur- Kontrol-Suhu-Dengan-Metode-PID • Project Mandiri SKD 4-C, Vito Eka P POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012. Kotak Pos 1234. Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889
- 21. 21 Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B400: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” Jenis Dokumen B400 Nomor Dokumen B400 – 01 Nomor Revisi Nama File Tanggal Penerbitan 26 April 2019 Unit Penerbit Jumlah Halaman Data Pengusul Pengusul Nama Muhammad Malvin Malik Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII 171311056 Tanggal 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
- 22. 22 1. Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B300 ini berisi tentang dokumen spesifikasi produk, yang meliputi perencanaan sistem dalam mengembangkan Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35, serta detail perancangan sistem elektronik, perancangan perangkat lunak, perancangan sistem kendali, dan perancangan mekanik. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan dan realisasi dari perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC yang akan dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan implementasi hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan Melengkapi tujuan umum tersebut, dokumen ini juga memiliki tujuan khusus, yaitu: • Sebagai landasan dalam pengerjaan proyek • Sebagai salah satu dokumentasi dalam pengecekan komponen • Sebagai acuan dalam pengembangan proyek dalam jangka panjang 2. Reaslisasi Perancangan Elektronik Pada pengembangan proyek ini memberikan perancangan elektronik akan menjadi acuan dalam proses pengambangan dan perealisasian proyek sehingga dalam pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah dan tidak menutup kemungkinan bila disaat proses pengerjaannya mengalami beberapa perubahan dan modifikasi. Dalam realisasi perancangan elektronik perlu dilakukan pengujian pada setiap komponen atau blok dari sistem yang menyatakan komponen dalam keadaan baik atau tidak. 2.1 PengetesanDriver IGBT Pengujian sub sistem ini dilakukan dengan cara menghubungkan output analog(PWM) dari arduino ke kaki GATE pada IGBT dan mengukur tegangan pada Gate-Source dan arus pada Drain-Source.
- 23. 23 INPUT PWM VGS(V) VDS(V) ID(A) 12V 0 0 12 0 12V 100 3.6 7.9 2.21 12V 175 8.4 3.1 4.05 12V 255 12 0 5.87 Dari tabel hasi pengamatan dapat dilihat bahwa IGBT bekerja dengan baik. 2.2 PengetesanDisplay Komponen yang digunakan untuk menampilkan nilai yang diukur dan terukur yaitu LCD 16 x 2. Pengujian tersebut dilakukan dengan cara menghubungkan LCD dengan Arduino dengan konfigurasi Rs=12, E=11, DB4=5, DB5=4, DB6=3, DB7=2. Gambar 2.3 Source Code untuk Pengetesan LCD
- 24. 24 Gambar 2.4 Tampilan pada LCD 2.3 PengetesanSensor Sensor yang digunakan sebagai feedback pada perancangan ini adalah sensor suhu yaitu NTC dapat dilihat pada gambar diatas. Sensor NTC digunakan untuk mengukur suhu dari lampu pada ruangan yang kemudian akan dihitung secara matematis dengan nilai setpoint.
- 25. 25 2.3.1 Tanpa Filter Gambar 2.5 Source Code Pengetesan NTC Tanpa Filter Gambar 2.6 Respon Sensor NTC Tanpa Filter
- 26. 26 2.3.2 Dengan Filter Gambar 2.7 Source Code Pengetesan NTC dengan Filter
- 27. 27 Gambar 2.8 Respon Sensor LM35 dengan Filter 3. Kesimpulan Dari data yang telah terlampir di atas, dapat disimpulakan sebagai berikut : Komponen/Rangkaian Kondisi Driver IGBT Baik Arduino sebagai Controller Baik Sensor NTC Baik LCD Baik 4. Referensi Project mandiri 4C, Dokumen B100-B600 Vito Eka Pramudhita Susanto https://www.academia.edu/30947567/SKT4C_B100- B600_Fachriel_Fadhilah_Sistem_Kendali_Suhu_dengan_Dua_Buah_Aktuator https://www.scribd.com/document/336736885/Dokumen-B400-Miniatur-Kontrol- Suhu-Dengan-Metode-PID
- 28. 28 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012. Kotak Pos 1234. Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889 Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B500: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” Jenis Dokumen B500 Nomor Dokumen B500 – 01 Nomor Revisi Nama File Tanggal Penerbitan 26 April 2019 Unit Penerbit Jumlah Halaman Data Pengusul Pengusul Nama Muhammad Malvin Malik Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII 171311056 Tanggal 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
- 29. 29 . Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B500 ini berisi tentang dokumen proses desain kendali PID dalam mengembangkan Sistem Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC. Deskripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200, perancangan desain telah diurakan pada dokumen B300 dan pengujian komponen dan alat telah dilakukan di dokumen B400. Pada dokumen ini akan dijelaskan desain kendali PID yang akan diimplementasikan pada Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan dan realisasi dari perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC. yang akan dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan implementasi hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan. 1.3 Lingkup Pengujian Lingkup pengujian ini secara garis besar dibagi menjadi dua bagian yaitu. bagian sensor dan bagian desain kendali. Bagian sensor meliputi linearisasi sensor suhu yang dibandingkan dengan thermometer dengan cara mengambil dua data, lalu dibuat persamaan 'y=mx+b' untuk mencari parameter 'm' dan 'b'. Bagian desain kendali yaitu menggunakan Metode Zieger Nichols tipe 1 menampilkan respon sistem bila diberi set point.
- 30. 30 2. Hasil Pengujian 2.1 Bagian Sensor 2.1.1 Linierisasi Sensor Gambar 2.1 Program Serial Monitor Sensor NTC
- 31. 31 Mencari parameter m dan b dari persamaan berikut : Parameter m Parameter b 28 = 38m + b 35 = 45m + b -7m= -7 m=1 b=28-38 b= -10 Sensor (°C) Thermometer (°C) 28 38 35 45 y= nilai thermometer x= nilai sensor
- 32. 32 𝒘 = 𝟐𝝅 𝒇 = 𝟐 × 𝟑. 𝟏𝟒 × 𝟓𝟒𝟗𝟖 𝐰 = 𝟑𝟒𝟓. 𝟑𝟏 𝒓𝒂𝒅 𝑭𝒊𝒍𝒕𝒆𝒓 𝟐 𝒅𝒆𝒌𝒂𝒅𝒆 = 𝟑𝟒𝟓. 𝟑𝟏 × 𝟏𝟎𝟎 = 𝟑. 𝟒𝟓𝟑𝟏 𝑭𝒊𝒍𝒕𝒆𝒓 𝟒 𝒅𝒆𝒌𝒂𝒅𝒆 = 𝟑𝟒𝟓. 𝟑𝟏 × 𝟏𝟎. 𝟎𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟑𝟒𝟓𝟑𝟏 2.2 Bagian Desain Kendali 2.2.1 Metode Zieger Nichols tipe 1 Metode Zieger Nichols adalah metode tuning PID controller untuk menentukan nilai proportional gain Kp, integral time Ti, dan derivative time Td berdasarkan karakter respon transient dari 𝒇 = 𝟏 𝑻 = 𝟏 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟏𝟗 𝒇 = 𝟓𝟒. 𝟗𝟖𝟓 𝑯𝒛 2.1.2 Filter Digital Perhitungan Filter 𝑷𝒆𝒓𝒊𝒐𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒏𝒚𝒂𝒍 𝒂𝒔𝒍𝒊 ( 𝑻) 𝑹𝒂𝒏𝒈𝒆 𝒘𝒂𝒌𝒕𝒖 𝒂𝒔𝒍𝒊 = 𝑷𝒆𝒓𝒊𝒐𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒏𝒚𝒂𝒍 𝒈𝒂𝒎𝒃𝒂𝒓 ( 𝑻𝒈) 𝑹𝒂𝒏𝒈𝒆 𝒘𝒂𝒌𝒕𝒖 𝒈𝒂𝒎𝒃𝒂𝒓 𝑷𝒆𝒓𝒊𝒐𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒏𝒚𝒂𝒍 𝒂𝒔𝒍𝒊( 𝑻) 𝟑. 𝟓𝟎 = 𝟕. 𝟏𝟎 𝟏𝟑𝟔𝟔 𝑻 = 𝟕. 𝟏𝟎 𝟏𝟑𝟔𝟔 × 𝟑. 𝟓 𝑻 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟏𝟗 32
- 33. 33 sebuah plant atau sistem. Dari respon tersebut didapatkan parameter waktu tunda L dan time constant T kemudian nilai Kp, Ti dan Td bisa didapatkan dengan menggunakan rumus parameter PID untuk Metode Zieger Nichols tipe 1. 2.2.2 Perhitungan Parameter PID Konversi waktu Matlab dan waktu asli : L T Kp Ti Td 8.22731 299.474 43.68 16.45462 4.113655 Xr = sumbu X waktu asli Xm = sumbu X waktu Matlab Tr = waktu asli Tm = waktu di Matlab
- 34. 34 𝑇 𝐾𝑝 = 1.2 (____ ) 𝐿 299.474 = 1.2 ( ) 8.22731 = 1.2 (36.4) 𝑇𝑖 = 2 × 𝐿 = 2 × 8.22731 = 16.45462 𝑇𝑑 = 0.5 × 𝐿 = 0.5 × 8.22731 = 𝟒. 𝟏𝟏𝟑𝟔𝟓𝟓 3. Referensi • https://drive.google.com/file/d/0B4l_gaUnwP0VeVpZeDFYZzhSV1E/view?us p=sharing • http://instrumentationsystem.blogspot.co.id/2011/05/metoda-tuning- zieglernichols.html • Project Mandiri SKD 4-C 𝐿 = (titik2 − titik1 ) 𝑇𝑟 𝑇𝑚 = (92 − 87 ) 33.54 × 60 1223 = (5) 1.645462 = 𝟖. 𝟐𝟐𝟕𝟑𝟏 𝑇 = (titik3 − titik2 ) 𝑇𝑟 𝑇𝑚 = (274 − 92 ) 33.54 × 60 1223 = (182) 1.645462 = 299.474
- 35. 35 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012. Kotak Pos 1234. Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889 Lembar Sampul Dokumen Judul Dokumen Dokumen B600: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC” Jenis Dokumen B600 Nomor Dokumen B600 – 01 Nomor Revisi Nama File Tanggal Penerbitan 26 April 2019 Unit Penerbit Jumlah Halaman Data Pengusul Pengusul Nama Muhammad Malvin Malik Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII 171311056 Tanggal Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung
- 36. 36 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 . Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B600 ini berisi tentang dokumen proses desain kendali PID dalam mengembangkan Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC. Deskripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200, desain telah diurakan pada dokumen B300 dan pengujian telah dilakukan di dokumen B400 serta desain kendali telah dilakukan di dokumen B500. Pada dokumen ini akan dijelaskan hasil tuning desain kendali PID yang telah diimplementasikan pada Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno IGBT, dan NTC dan kemudian menguji sistem dengan memberikan gangguan. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses tuning PID pada Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, IGBT, dan NTC yang akan dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan implementasi hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini selesai direalisasikan 1.3 Lingkup Pengujian Lingkup pengujian ini secara garis besar yaitu melihat respon yang sebelumnya telah didesain menggunakan Metode Ziegler Nichols tipe 1 dan memperbaiki respon dengan parameter PID menggunakan Metode Backward Difference serta menguji respon dengan memberikan gangguan.
- 37. 37 2. Hasil Pengujian 2.1 Respon Awal Berikut adalah respon awal menggunakan Metode Backward Difference yang parameter PID nya di dapatkan dari proses desain menggunakan Metode Ziegler Nichols tipe 1 yaitu dengan Kp=43.68; Ti=16.4; dan Td=4.1. Karena respon mengalami Overdamp yaitu respon berada jauh bahkan tidak sampai pada batas input/set point. Untuk mendapatkan respon yang sesuai dengan set point maka harus mengubah parameter PID nya dengan cara menurunkan nilai Kp dan menaikkan nilai Ki untuk memperbaiki rise time sehingga respon cepat untuk mencapai steady state.
- 38. 38 Setelah parameter dimasukan, setpoint muncul dan respon mulai mengejar nilai setpoint. 2.2 Tuning Awal Masih terjadi overshot. 2.3 Tuning Akhir Dengan mengubah parameter PID pada program maka didapat respon seperti gambar dibawah. Respon tersebut memiliki rise time yang cepat
- 39. 39 untuk mencapai steady state tetapi sedikit mengalami overshoot. Nilai PID yang didapatkan yaitu Kp=50. Ti=150, dan Td=55. 2.3 Pada saat diberi gangguan Untuk menguji sistem yang telah dibuat dalam keadaan baik, maka dilakukan pemberian gangguan pada sistem dan melihat respon dari sistem tersebut. Gangguan yang diberikan berupa heater yang mampu mengubah suhu dari sistem dan lihat apakah sistem mampumenyesuaikan kembali dengan suhu yang telah ditetapkan.
- 40. 40 3. Referensi • https://drive.google.com/file/d/0B4l_gaUnwP0VeVpZeDFYZzhSV1E/view?us p=sharing • http://instrumentationsystem.blogspot.co.id/2011/05/metoda-tuning- zieglernichols.html • http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/665/jbptitbpp-gdl-deditriyan-33206-3-2008ts- 2.pdf • Project Mandiri SKD 4-C