Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu Elektronika Polban

LAPORAN PROYEK MANDIRI
SISTEM KENDALI SUHU RUANGAN DENGAN PID
BERBASIS ARDUINO MENGGUNAKAN SENSOR SUHU
Diajukkan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Sistem Kendali Digital, Elektronika
Industri 2, dan Instrumentasi Elektronika
Dosen Pengampu :
Feriyonika, S.T., MSc.Eng
Dr. Dra. Peni Handayani, ST, MT
Dini Rahmawati, SST, M.Sc.
Disusun Oleh:
Nama : Iyang Sekar Pramesti
NIM : 151311013
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRONIKA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2017

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkah, rahmat serta nikmat
yang telah dilimpahkan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas laporan yang
berjudul “Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan
Sensor Suhu” sebagai salah satu syarat tugas mata kuliah Sistem Kendali Digital.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna, namun demikian
hal ini telah memberikan manfaat bagi penulis dan semoga akan memberi manfaat bagi para
pembaca laporan ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan yang
telah membantu penulis dalam merealisasikan makalah ini. Kritik dan saran yang membangun
akan penulis terima.
Bandung, 19 Juni 2017
Penulis

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen Dokumen Proposal Produk : "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan
PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu"
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen Pro-01.Prj Mandiri
Nomor Revisi 02
Nama File 2A_Iyang Sekar_B100_Prj Mandiri_Rev 2.pdf
Tanggal Penerbitan 30 Maret 2017
Unit Penerbit ISP17
Jumlah Halaman 5(Termasuk Lembar Sampul)
Data Pengusul
Pengusul
Mahasiswa
D-III
Teknik
Elektronika
Nama Jabatan
Iyang Sekar Pramesti 151311013
Tanggal 30 Maret 2017
Tanda
Tangan
Lembaga Politeknik Negeri Bandung
Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .....................................................................................................................2
DAFTAR ISI...................................................................................................................................4
Dokumen B100
1. Pengantar............................................................................................................................7
1.1. Ringkasan Isi Dokumen.................................................................................................7
1.2. Referensi......................................................................................................................7
2. Proposal Pengembangan....................................................................................................7
2.1. Pendahuluan .................................................................................................................7
2.1.1.Latar Belakang..................................................................................................7
2.1.2.Rumusan Masalah.............................................................................................7
2.1.3.Tujuan Penulisan...............................................................................................8
2.2. Deskripsi Alat...............................................................................................................8
Lampiran ........................................................................................................................................9
Dokumen B200
1. Pengantar............................................................................................................................... 11
1.1 Ringkasan Isi Dokumen.............................................................................................11
1.2 Tujuan Penulisan........................................................................................................11
1.3 Deskripsi Sistem ........................................................................................................11
1.4 Elemen yang Dibutuhkan...........................................................................................11
1.5 Deskripsi Alat ............................................................................................................11
1.6 Deskripsi Perangkat Keras.........................................................................................12
1.7 Deskripsi Perangkat Lunak ........................................................................................12
1.8 Deskripsi Rangkaian..................................................................................................12
1.9 Overall Spesification..................................................................................................12
Dokumen B300
1. Pengantar............................................................................................................................... 17

1.3 Referensi ....................................................................................................................17
1.4 Daftar singkatan dan istilah........................................................................................18
2. Pengembangan Produk dan Sistem Elektronik.......................................................................... 18
3. Perancangan Sistem Elektronik ............................................................................................... 18
3.1 Diagram Blok Sistem.................................................................................................18
3.2 Perancangan Rangkaian.............................................................................................19
3.3 Perancangan Sistem Kendali......................................................................................20
Dokumen B400
1. Pengantar............................................................................................................................... 22
1.3 Referensi ....................................................................................................................22
2. Lingkup Pengujian ................................................................................................................. 23
3. Pengujian Blok Sistem............................................................................................................ 23
3.1.Ruang Lingkup Pengujian..........................................................................................23
3.2.Pengujian....................................................................................................................23
3.2.1.Arduino Uno ........................................................................................................23
3.2.2.Potensiometer ......................................................................................................24
3.2.3.IGBT.............................................................................................................. 25
3.2.4.Sensor LM35 ..................................................................................................27
3.2.5.Aktuator Lampu Halogen................................................................................. 30
3.2.6.LCD............................................................................................................... 30
4. Kesimpulan............................................................................................................................ 31
Dokumen B500
1. Pengantar............................................................................................................................... 33
2. Desain Kendali....................................................................................................................... 33
2.1.Metode Ziegler-Nichols 1 ..........................................................................................33
2.2. Proses Desain ............................................................................................................34
2.3.Respon hasil desain....................................................................................................35
3. Linearisasi ............................................................................................................................. 36
Dokumen B600
1. Pengantar............................................................................................................................... 38

1.1.Ringkasan Isi Dokumen.............................................................................................38
1.2.Tujuan Penulisan........................................................................................................38
1.3.Referensi ....................................................................................................................38
2. Desain Sistem Kendali............................................................................................................ 39
2.1.Respon Awal Sistem Setelah Desain .........................................................................39
2.1.1.Respon awal dengan tipe A metode disktritisasi langsung ..................................39
2.1.2.Respon awal dengan tipe A metode backward differences..................................40
2.2. Tuning dari Sistem....................................................................................................41
2.3. Respon Akhir Sistem...................................................................................................41
2.4.Respon Ketika Diberi Gangguan ...............................................................................42
3. Kesimpulan............................................................................................................................ 42

1. Pengantar
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proposal mengenai spesifikasi produk yang akan menjadi proyek
tugas mandiri mata kuliah Sistem Kendali Digital, Elektronika Industri dan Instrumentasi.
Dokumen ini menjelaskan lebih detail mengenai konsep dan desain alat serta upaya
pengembangan, dan perangkat yang akan digunakan. Dokumen ini menjelaskan mengenai
sistem PID yang digunakan sebagai pengendali dari plant dan IGBT sebagai penguat daya
pada plant.
1.2. Referensi
 http://belajarduino.blogspot.co.id/2014/07/kontrol-suhu-ruangan-menggunakan-
5.html, diakses tanggal 23 Maret 2017
 http://inkubator-teknologi.com/kontrol-suhu-dengan-arduino/, diakses tanggal 23
maret 2017
 Ogata, Katsuhiko, 1997, Teknik Kontrol Automatik, Jilid 1 dan 2, Edisi Kedua,
Erlangga: Jakarta.
 Tyas Dyah Aruming. Raden Sumiharto, 2013, Purwarupa Sistem Kendali PID:
Studi Kasus Kendali Suhu Ruang, UGM : Yogyakarta
2. Proposal Pengembangan
2.1. Pendahuluan
2.1.1. Latar Belakang
Pada jaman modern seperti saat ini sudah banyak alat dengan basis teknologi tinggi.
Teknologi digital dan mikrokontroller mendominasi sistem pada berbagai alat yang ada.
Salah satu teknologi mikrokontroler yang banyak digunakan adalah Arduino Uno.
Selain pertumbuhan teknologi adapun perkembangan suhu global yang semakin hari
semakin tidak menentu membuat banyak orang membuat alat pengendali suhu secara
digital, salah satunya yaitu dengan menggunakan Arduino Uno.
Sistem pengendalian yang dapat diterapkan adalah sistem PID. Sistem PID yang telah
dimasukkan kedalam alat akan berfungsi untuk mengendalikan alat secara otomatis dan
diperoleh suhu yang diinginkan dalam waktu relatif singkat serta dapat mempertahankan
suhu dalam kondisi stabil meski terdapat gangguan.
2.1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat dirumuskan beberapa
permasalahan yang menjadi pembahasan pada makalah ini, antara lain sebagai berikut :
 Bagaimana proses perancangan sistem/alat pada proyek ini?
 Bagaimana cara kerja dari sistem/alat pada proyek ini?
 Apa saja komponen-komponen yang membentuk sistem/alat pada proyek ini ?

2.1.3. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dari dokumen ini yaitu:
1. Sebagai landasan dalam pelaksanaan pengembangan alat dan memudahkan proses
pengembangan alat yang dibuat.
2. Memahami prinsip kerja PID pada plant.
3. Sebagai bagian dari dokumentasi proyek sistem kendali digital.
2.2. Deskripsi Alat
Arduino Uno
Penguat
Daya
(IGBT)
LampuSet Point Output
Sensor LM35
-
+
Gambar 1. Blok Diagram Deskripsi Alat
Berdasarkan diagram sistem blok diatas, kita dapat memberikan input suhu yang
diinginkan dengan mengatur nilai setpoint, setelah itu nilai setpoint akan masuk ke board
Arduino Uno. Nilai setpoint yang masuk akan dibandingkan dengan pembacaan suhu dari
sensor LM35. Arduino Uno pada sistem ini berfungsi sebagai akusisi data. Data diolah
oleh Arduino, kemudian output dari Arduino dilanjutkan ke rangkaian penguat daya.
Penguat daya yang digunakan adalah IGBT dimana berfungsi untuk pengatur dan
pengendali daya yang di drive ke lampu sebagai aktuator. Intensitas cahaya akan
menyebabkan sensor LM35 membaca suhu dari lampu yang kemudian pembacaan
tersebut digunakan sebagai feedback dalam sistem dan akan masuk ke board Arduino
Uno, lalu sistem akan berproses secara berulang. Agar memperoleh nilai kendali untuk
membuat suhu yang diinginkan dalam waktu yang singkat dan suhu berada dalam kondisi
stabil meski terdapat gangguan, maka digunakan sistem kendali PID dengan metode
Ziegler-Nichols. Kehandalan dari sistem PID yang telah dibuat dapat diketahui dengan
memberikan gangguan berupa kipas pada plant.

Lampiran
Curiculum Vitae
1. Pengusul
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap Iyang Sekar Pramesti
2 Jenis Kelamin Perempuan
3 Program Studi D3 Teknik Elektronika
4 NIM 151311013
5 Tempat Tanggal Lahir Garut, 17 Mei 1997
6 E-mail Iyang.sekar97@gmail.com
7 Nomor Telepon/HP 082295223793
8 Alamat Perum Bumi Malayu Asri Blok I no 7, RT/RW.
03/10 Ds. Mekarwangi, Tarogong Kaler, Garut,
Jawa Barat, Indonesia
B. Riwayat Pendidikan
SD SMP SMA
Nama Institusi SD Samarang
3
SMPN 1 Garut SMA Negeri 1 Garut
Jurusan - - IPA
Tahun Masuk-
Lulus
2003-2009 2009-2012 2012-2015
C. Pemakalahan Seminar Ilmiah
No Nama Pertemuan Ilmiah /
Seminar
Judul Artikel
Ilmiah
Waktu danTempat
D. Penghargaan dalam 10 tahun terakhir
No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi
Penghargaan
Tahun
1.
2

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Dokumen B-200 : "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis
Arduino Menggunakan Sensor Suhu"
Jenis Dokumen B200
Nomor Revisi 01
Nama File 2A_Iyang Sekar_B200_Prj Mandiri_Rev 1.pdf
Tanggal Penerbitan 30 Maret 2017
Unit Penerbit ISP17
Jumlah Halaman 7 (Termasuk Lembar Sampul)
Data Pengusul
Pengusul
Mahasiswa
D-III Teknik
Elektronika
Nama Jabatan
Tanggal 30 Maret 2017 Tanda Tangan
Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

1. Pengantar
Dokumen B200 ini berisi tentang spesifikasi alat yang yang meliputi spesifikasi system
dalam mengembangkan alat yang dibuat dengan judul "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan
PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu" dan juga mekanisme alat dan cara kerja alat
yang bersangkutan.
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B200 ini berisi tentang spesifikasi alat yang yang meliputi spesifikasi system
dalam mengembangkan alat yang dibuat dengan judul "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan
PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu". Dokumen ini menitik beratkan pada
pembahasan rangkaian yang akan dibuat, mekanisme alat, cara kerja, dan mengenai dasar
pemrograman yang akan digunakan.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah membahas mengenai bagaimana cara kerja
dari alat yag dibuat, mekanisme alat, dasar pemrograman dari alat yang dibuat, dan teknik
dalam pengembangan alat.
1.3 Deskripsi Sistem
Karakteristik sistem dari alat ini adalah :
 Mengatur suhu ruang dengan set point yang telah ditentukan
 Tegangan yang telah diatur pada set point masuk ke rangkaian penguat IGBT dan
didrive ke lampu
 Panas dari lampu dibaca oleh sensor suhu LM35 sebagai umpan balik untuk
menentukan error yang dihasilkan sistem
1.4 Elemen yang Dibutuhkan
 Dalam hal ini, elemen yang dibutuhkan adalah nilai error dari feedback sensor LM35
yang dibaca oleh Arduino Uno
 Kehandalan dari desain kendali yang dibuat ketika menghadapi gangguan dari luar
1.5 Deskripsi Alat
Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan PID berbasis Arduino, IGBT, dan LM35 ini
adalah suatu sistem yang berfungsi untuk mengendalikan suhu dari suatu ruangan dengan suhu
yang kita inginkan dengan menggunakan LM35 sebagai feedback serta sensor suhu yang akan

masuk ke board Arduino Uno, dan IGBT sebagai penguat daya. Agar memperoleh nilai kendali
untuk membuat suhu yang diinginkan dalam waktu yang singkat dan suhu berada dalam
kondisi stabil meski terdapat gangguan, maka digunakan sistem kendali PID dengan metode
Ziegler-Nichols. Kehandalan dari sistem PID yang telah dibuat dapat diketahui dengan
memberikan gangguan berupa kipas pada plant.
1.6 Deskripsi Perangkat Keras
Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan PID berbasis Arduino, IGBT, dan LM35 ini
membutuhkan perangkat keras sebagai pendukung dari sistem, diantaranya :
 Lampu DC 12 volt
 Kipas DC 12 volt
 Sebuah kotak sebagai miniatur ruangan
 Dan komponen lainnya
1.7 Deskripsi Perangkat Lunak
Realisasi perangkat lunak adalah proses pembuatan perangkat lunak sesuai dengan diagram
alir yang telah dibuat. Berikut adalah tahapan dalam realisasi perangkat lunak, diantaranya :
 Menentukan software apa saja yang digunakan
 Menentukan bahasa pemrograman yang digunakan
 Membuat dan menguji program berdasarkan diagram alir yang telah dibuat
 Menguji program pada alat yang telah dibuat
1.8 Deskripsi Rangkaian
Rangkaian yang digunakan pada alat ini dibagi menjadi beberapa blok rangkaian,
diantaranya :
 Penguat daya (IGBT) yang akan dihubungkan ke lampu DC
 Sensor LM35
 Kontroller (Arduino Uno)
1.9 Overall Spesification.
Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi secara keseluruhan yang dibutuhkan dalam
perancangan Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan PID berbasis Arduino, IGBT, dan
LM35. Berikut merupakan komponen-komponen yang akan digunakan :

a. Arduino Uno
Spesifikasi :
Gambar 1. Arduino Uno
 Mikrokontroller: 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: 150 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 MH

b. IGBT
Spesifikasi :
Gambar 2. IGBT
 Tegangan Collector-Emitter (VCES) : 1200 V
 (VGES) Tegangan Gate-Emitter : 20 V
 (IC) Arus Collector @ TC : 25°C 50 A
 Arus Collector (ICM) @ TC : 100°C 25 A
 (ICM) Arus Collector Pulsa : 75 A
 (IF )Arus Continuous Forward Dioda @ TC : 100°C 25 A
 (IFM) Arus Maksimum Forward Dioda : 150 A
 (PD) Maksimum Disipasi Daya @ TC : 25°C : 312 W
@ TC : 100°C : 125 W
 (TJ) Suhu Operating Junction : -55 to +150 °C
 (Tstg) Batasan Penyimpanan Suhu : -55 to +150 °C

c. Sensor LM35
Spesifikasi :
Gambar 3. Sensor LM35
 Skala : 10 mVolt/ºC.
 Akurasi kalibrasi : 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
 Jangkauan suhu : antara -55 ºC sampai +150 ºC.
 Tegangan kerja : 4 sampai 30 volt.
 Arus : kurang dari 60 μA.
 Impedansi keluaran : 0,1 W untuk beban 1 mA.
 Ketidaklinieran : sekitar ± ¼ ºC.
d. Lampu DC 12 Volt
Spesifikasi :
 Tegangan kerja :0 – 12 Volt
e. Kipas DC 12 volt
Spesifikasi :
 Tegangan kerja :0 – 12 Volt

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B300
Nomor Revisi -
Nama File 2A_Iyang Sekar_B300_Prj Mandiri.pdf
Tanggal Penerbitan 27 April 2017
Unit Penerbit ISP17
Data Pengusul
Pengusul
Mahasiswa
D-III Teknik
Elektronika
Nama Jabatan
Tanggal 27 April 2017 Tanda Tangan
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

1. Pengantar
Dokumen B300 ini berisi pengembangan pembuatan project mandiri dengan judul
"Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu",
konsep dan desain alat serta upaya pengembangan serta perangkat yang akan digunakan.
Dokumen yang dibuat terdiri dari dua bagian diantaranya :
1. Bab Pengantar
Bab pengantar ini menjelaskan mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan penulisan
dokumen, referensi dan daftar singkatan dan istilah yang merujuk pada pembuatan
dokumen ini agar pembacaan dan pemahaman isi dokumen dapat dipahami dengan mudah
2. Bab Pengembangan Perancangan Proyek
Bab ini menjelaskan mengenai spesifikasi dan deskripsi secara keseluruhan, penulisan
dokumen ini memberikan informasi tentang rancangan produk berupa rancangan
elektronik, dan sistem kendali.
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah memberikan gambaran mengenai spesifikasi
teknis dari "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan
Sensor Suhu" yang akan dirancang dan dikembangkan serta memberikan informasi produk
berupa rancangan, dan detail produk.
1.3 Referensi
 http://belajarduino.blogspot.co.id/2014/07/kontrol-suhu-ruangan-menggunakan-5.html,
diakses tanggal 23 Maret 2017
 http://inkubator-teknologi.com/kontrol-suhu-dengan-arduino/, diakses tanggal 23 maret
2017
Erlangga: Jakarta.
 Tyas Dyah Aruming. Raden Sumiharto, 2013, Purwarupa Sistem Kendali PID: Studi
Kasus Kendali Suhu Ruang, UGM : Yogyakarta

1.4 Daftar singkatan dan istilah
SV Set Value
PV Process Value
PID Proportional Integral Derivative
IE Interval Elapsed
EL Interval Limit
IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
2. Pengembangan Produk dan Sistem Elektronik
Pada pengembangan proyek ini kami memberikan rancangan elektronik dan kendali yang
akan menjadi acuan dalam proses pengembangan dan perealisasian proyek sehingga dalam
pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah. Dan tidak menutup kemungkinan bila disaat proses
pengerjaannya mengalami beberapa perubahan dan modifikasi dalam hal elektronik ataupun
program.
3. Perancangan Sistem Elektronik
3.1 Diagram Blok Sistem
Gambar 1 berikut merupakan diagram blok sistem rangkaian elektronika yang akan
dibuat.
Arduino Uno
Penguat
Daya
(IGBT)
LampuSet Point Output
Sensor LM35
-
+
Gambar 1. Blok Diagram Sistem Elektronika

3.2 Perancangan Rangkaian
Gambar 2. Perancangan Rangkaian Proyek

3.3 Perancangan Sistem Kendali
START
Deklarasi
Variabel
Setup/Input
Nilai Awal
Baca Nilai
“start” di pin 8
“start”==1?
 Output
diset 0
 Reset
Perhitungan
IE dan PID
 Setting
untuk Time
Sampling
 Tetap
menampilk
an SV dan
PV
Proses
Perhitungan
PID
Penyesuaian
dengan kondisi
embedded
system
Hitung waktu
Display
IE => EL ? Tampilkan
display dan
reset IE untuk
Counting ulang
Set variabel untuk Perhitungan Selanjutnya
Ya
Tidak
Tidak
Ya
Gambar 3. Flowchart Sistem Kendali
Kendali yang digunakan untuk sistem ini adalah kendali PID yang secara otomatis
bekerja sesuai dengan nilai pembacaan sensor.

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos
1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B400
Nomor Revisi -
Tanggal Penerbitan 19 Mei 2017
Unit Penerbit ISP17
Data Pengusul
Pengusul
Mahasiswa
D-III Teknik
Elektronika
Nama Jabatan
Tanggal 19 Mei 2017 Tanda Tangan
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

1. Pengantar
Dokumen ini berisi proses dan implementasi dalam pengembangan sistem yang
berjudul "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor
Suhu", Sistem Kendali Suhu ini menggunakan Metoda PID. Deskripsi dan gambaran umum
proyek telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200,
dan desain telah diurakan pada dokumen B300. Pada dokumen ini akan dijelaskan
implementasi pembuatan produk secara detail.
Isi dokumen ini secara garis besar dibagi menjadi empat bagian yaitu mekanik,
elektronik, kontrol dan komputer. Bagian mekanik akan menjelaskan implementasi di bagian
mekanik yang digunakan pada sistem. Bagian elektronik menjelaskan perangkat - perangkat
elektronik yang digunakan pada sistem dan fungsinya. Bagian kontrol menjelaskan alur
pengontrolan sistem ketika bergerak. Bagian komputer menjelaskan implementasi
pemrograman software sistem.
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melanjutkan proses perancangan
dan realisasi dari pengembangan sistem kendali suhu dengan menggunakan metoda PID dan
implementasi hardware serta sistem elektronika alat dalam hal pengembangan dari konsep dan
ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terealisasikan.
Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah:
1. Memudahkan proses pengembangan proyek.
2. Sebagai landasan dalam proses pengerjaan proyek.
3. Sebagai salah satu dokumentasi dalam pengembangan proyek itu sendiri.
1.3 Referensi
 S. Feriyonika, PID Digital-StandAlone Controller, Bandung: Politeknik Negeri
Bandung.
2017

Erlangga: Jakarta.
2. Lingkup Pengujian
Lingkup pengujian dari "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino
Menggunakan Sensor Suhu"” ini dibagi menjadi dua bagian yaitu lingkup fungsional dan
lingkup performa alat. Pengujian lingkup fungsional dilakukan untuk mengetahui fungsi-fungsi
dari bagian sub system yang harus berjalan dengan baik. Pengujian lingkup performa dilakukan
untuk mengetahui spesifikasi mengenai performa yang harus dicapai oleh fungsi sub-sistem
tersebut.
3. Pengujian Blok Sistem
3.1. Ruang Lingkup Pengujian
Ruang lingkup yang diujikan yaitu:
1. Arduino Uno
2. Potensiometer sebagai setpoint (SV)
3. IGBT (penguat daya) sebagai driver
4. Lampu sebagai aktuator
5. LCD sebagai display visual
6. LM35 (sensor) sebagai feedback
3.2. Pengujian
3.2.1. Arduino Uno
Mikrokontroller yang digunakan adalah Arduino Uno. Pada mikrokontroler ini terdapat 6
pin yang dapat menghasilkan pulsa PWM dan 6 pin pengkonversi nilai analog ke digital
(ADC). Mikrokontroller Arduino Uno membutuhkan tegangan sebesar 5V.

Gambar 2.1 Arduino Uno
3.2.2. Potensiometer
Pengujian setpoint atau SV dilakukan dengan pengujian seperti rangkaian dibawah ini :
Gambar 2.2 Potensiometer
Potensiometer yang digunakan adalah sebesar 50k. Pada potensiometer kaki 1
dihubungkan ke ground, kaki 2 dihubungkan ke A0 (sebagai input), dan kaki 3 dihubungkan ke
5V.

Dengan menggunakan program untuk mengkonversikan hasil pengujian dari arduino dengan
potensiometer maka didapatkan hasil sebagai berikut :
No Posisi Potensiometer Tegangan (V)
1 Minimum 0
2 Sedang 2,50
3 Maksimum 5,01
Tabel 1 Hasil pengujian potensiometer
Gambar 2.3 Hasil Pengujian Potensiometer Dengan Serial Plotter
3.2.3. IGBT
a. Pengujian IGBT sebagai driver pada rangkaian manual
Pengujian IGBT sebagai driver pada rangkaian manual dilakukan dengan rangkaian seperti
dibawah ini :
Gambar 2.4 Rangkaian pengujian IGBT

Dari pengujian diatas didapat hasil sebagai berikut :
Posisi Potensiometer Resistansi
Potensiometer (Ω)
Vload
(V)
VCE
(V)
Minimum 0 12 11,5
Sedang 150k 9 5
Maximum 250k 0 0,5
Tabel 2 Hasil pengujian IGBT sebagai driver
b. Pengujian IGBT sebagai driver dengan input PWM
Pengujian IGBT sebagai driver dengan input PWM dilakukan dengan cara memberikan
input PWM yang berbeda-beda pada program. Hasil pengujian IGBT dengan input PWM
adalah sebagai berikut :
Input PWM VG (V) VCE (V) IC (A)
0 0 0 0
100 1 2,2 0,125
150 2 4,2 0,19
200 3,91 9 >0,25
255 4,99 11 >0,25
Tabel 3 Hasil pengujian IGBT sebagai driver dengan input PWM

3.2.4. Sensor LM35
Pengujian sensor LM35 dilakukan dengan pengujian seperti rangkaian dibawah ini :
Gambar 2.5 Rangkaian pengujian sensor LM35
Setelah dilakukan pengujian dengan program, didapat hasil pengujian sebagai berikut :
Gambar 2.6 Hasil pengujian sensor LM35 dengan noise

Untuk mengurangi noise pada sensor LM35 maka harus dilakukan dengan filter
menggunakan desain seperti dibawah ini :
Gambar 2.7 Desain filter digital untuk mengurangi noise
Perhitungan untuk menentukan nilai filter adalah :
Periode Sinyal Asli (T) =
Periode Sinyal Gambar (Ts) x Range Waktu Asli
Range Waktu Gambar
T = 0,2673
f= 3.7411
ω=2.phi.f
=2x3.14x3.7411
=23,4942
fc=2,3492
Untuk memfilter noise dilakukan dengan memasukkan program seperti berikut :
#include <LiquidCrystal.h>
float PV, PVf,PVf_1,a,Ts,fc,RC;
void setup() {
Serial.begin(9600);

fc=2.3492;
RC=1/(6.25*fc);
Ts=0.01;
a=RC/Ts;
PVf_1=0;
lcd.begin(16,2); //koordinat otomatis dititik 0,0 atau pojok kiri atas
lcd.clear();
lcd.print("Suhu:");
lcd.setCursor(12,0);
lcd.print("C");
}
void loop() {
PV=analogRead(A0)*0.004887*100;
PVf=(PV+a*PVf_1)/(a+1);
Serial.print(PVf);
Serial.print(" ");
Serial.println(PV);
PVf_1=PVf;
}
Hasil pengujian sensor LM35 setelah diberi filter adalah sebagai berikut :
Gambar 2.8 Hasil pengujian LM35 setelah diberi filter

3.2.5. Aktuator Lampu Halogen
Pengujian lampu dilakukan dengan menggunakan rangkaian seperti pada gambar
rangkaian 2.4. Intensitas cahaya lampu diatur dengan mengatur arus yang masuk ke gate IGBT
dengan menggunakan potensiometer. Hasil pengujiannya adalah sebagai berikut :
No Posisi Potensiometer Lampu
1 0% Mati
2 25% Redup
3 50% Menyala
4 75% Terang
5 100% Sangat terang
Tabel 4. Hasil Pengujian Lampu (Actuator)
Gambar 2.9 Hasil pengujian lampu saat posisi potensiometernya 75 %.
3.2.6. LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan memasukkan LCD ke shield dan arduino dan hasil
pengujiannya adalah sebagai berikut :
Gambar 2.10 Hasil pengujian LCD

4. Kesimpulan
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat diketahui kondisi pada masing-masing
blok sistem yaitu sebagai berikut :
No Blok / Komponen Kondisi
1 Potensiometer (SV) Baik
2 Arduino Uno Baik
3 IGBT (driver) Baik
4 Lampu (actuator) Baik
5 LCD (display data) Baik
6 LM35 (sensor) Baik

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B500
Nomor Revisi -
Tanggal Penerbitan 01 Juni 2017
Unit Penerbit ISP17
Data Pengusul
Pengusul
Mahasiswa
D-III
Teknik
Elektronika
Nama Jabatan
Tanggal 01 Juni 2017 Tanda Tangan
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

1. Pengantar
Dokumen ini dibuat sebagai proposal pengembangan pembuatan "Sistem Kendali Suhu
Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu" dan sebagai syarat
kelengkapan dokumen pengembangan dari segi analisis dan perancangan.
Dokumen ini merupakan dokumen yang berisi desain kendali pada plant menggunakan
metode desain Ziegler Nichols. Terdapat 2 jenis desain yang berbeda yaitu Zigler Nichols tipe
1 dan Zigler Nichols tipe 2. Penggunaan tipe ini disesuaikan dengan jenis plant yang akan
dikendalikan.
Tujuan penulisan dokumen ini adalah untuk mendokumentasikan proses desain kendali
dalam mendapatkan nilai parameter kendali yang tepat untuk sistem yang dirancang.
2. DesainKendali
Desain kendali yang dilakukan pada sistem ini adalah untuk menentukan nilai dari
parameter kendali yang akan digunakan. Jenis kendali yang digunakan pada sistem ini adalah
kendali PID. Dalam proses desain kendali PID ini, nilai parameter PID didapatkan dengan
menggunakan metoda Ziegler Nichols tipe 1.
2.1. Metode Ziegler-Nichols 1
Metode yang digunakan untuk mendesain kendali pada plant ini adalah metode Ziegler-
Nichols 1.Pada proses desain Ziegler-Nichols 1 ini, diberikan nilai setpoint yaitu 100 setelah
itu sistem merespon dan mencapai steady state pada posisi 110. Setelah didapatkan sinyal
respon maka dapat dilakukan desain untuk mendapatkan nilai parameter PID. Desain tersebut
di tampilkan pada Gambar 2.1 di bawah ini :

Gambar 2.1 Desain Kendali Ziegler Nichols 1
2.2.Proses Desain
Dengan menggunakan metode Ziegler-Nichols 1 nilai Kp, Ti, dan Td dapat diperoleh
dengan menggunakan persamaan di bawah ini:
Parameter Kp Ti Td
PID 1.2
𝑇
𝐿
2L 0.5L
Dari respon diatas didapat berbagai data seperti sebagai berikut :
 Perbandingan waktu asli : x respon = 1244 s : 347,87 mm
 L = 11.02 x (1244/347,87)
= 39,4080
 T = 104,13 x (1244/347,87)
= 372,37393
Dengan nilai T dan L yang telah didapat, maka nilai parameter Kp, Ti dan Td yang didapat
adalah sebagai berikut :
 Kp = 11.02 (372,37393/39,4080)
= 104.13014
 Ti = 2 x 39,4080
= 78,816

 Td = 0.5 x 39,4080
= 19,704
Maka nilai parameter Ki dan Kd dapat dicari dengan perhitungan rumus :
Ki =
𝐾𝑝
𝑇𝑖
=1,32118
Kd = Kp x Td = 2051,78027
Maka nilai parameter PID hasil desain adalah :
Kp Ti Td Ki Kd
104.13014 78,816 19,704 1,32118 2051,78027
2.3.Respon hasil desain
Dari desain diatas didapat parameter PID yaitu Kp = 104.13014, Ti = 78,816, dan Td = 19,704.
Nilai parameter kendali kemudian dimasukkan ke program. Respon yang dihasilkan adalah
seperti gambar dibawah ini :

3. Linearisasi
Linearisasi dilakukan untuk membandingkan suhu asli dengan thermometer dengan suhu
yang terbaca pada program di arduino. Setelah adanya perbandingan dilakukan perhitungan
untuk menentukan persamaan yang dapat digunakan dalam proses linearisasi.
Setelah dilakukan proses linearisasi maka didapat data sebagai berikut :
PWM
Pembacaan pada thermometer
(y)
Pembacaan pada serial
monitor arduino
(x)
122 52 49
255 60 57
Untuk menentukan persamaan linearisasi dari sistem digunakan dengan melakukan
subsitusi dan linearisasi dengan persamaan y = mx + b.
Dengan mensubsitusikan nilai x dan y pada persamaan y = mx + b, didapatkan persamaan :
 52 = 49m + b..................(1)
 60 = 57m + b..................(2)
Setelah didapat persamaan diatas maka eliminasi kedua persamaan diatas dan didapat hasil
sebagai berikut :
y = x + 3

Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos
1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Judul Dokumen
Jenis Dokumen B600
Nomor Revisi -
Tanggal Penerbitan 02 Juni 2017
Unit Penerbit ISP17
Data Pengusul
Pengusul
Mahasiswa
D-III Teknik
Elektronika
Nama Jabatan
Tanggal 02 Juni 2017 Tanda Tangan
(022) 2013789, Fax. (022) 2013889

1. Pengantar
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi tentang dokumen proses tunning PID dari desain kendali dalam
mengembangkan "Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan
Sensor Suhu". Deskripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan pada dokumen B100,
spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200, perancangan desain telah diurakan pada
dokumen B300 dan realisasi serta pengujian sistem alat telah diuraikan pada dokumen B400.
Desain kendali dari proyek ini telah diuraikan pada dokumen B500. Pada dokumen ini akan
dijelaskan proses tunning PID yang digunakan pada sistem dan akan menguji kehandalan
sistem dengan memberi gangguan.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melanjutkan proses perancangan
dan realisasi dari proyek mekatronika dalam hal pengujian sistem alat yang sudah
direalisasikan. Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah:
1. Memudahkan proses pengembangan proyek.
2. Sebagai landasan dalam proses pengerjaan proyek.
3. Sebagai salah satu dokumentasi dalam pengembangan proyek itu sendiri.
4. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan alat dan untuk pengembangan lebih
lanjut.
1.3. Referensi
 S. Feriyonika, PID Digital-StandAlone Controller, Bandung: Politeknik Negeri
Bandung.
2017
Erlangga: Jakarta.

2. DesainSistem Kendali
Didalam desain kendali terdapat beberapa tipe yang dapat digunakan yaitu tipe A
(Diskritisasi Langsung dan Backward Differences), tipe B, tipe C, tipe F dan tipe F. Setelah
melakukan desain sistem dan didapat nilai parameter PID maka dilakukan tuning.
Desain kendali yang digunakan adalah tipe A yaitu dengan metode diskritisasi langsung
dan backward differences
2.1.Respon Awal Sistem SetelahDesain
2.1.1. Respon awal dengan tipe A metode disktritisasi langsung
Gambar 1. Respon awal sistem dengan tipe A metode disktritisasi langsung
Parameter PID yang digunakan pada sistem yaitu Kp = 104.13014, Ti = 78,816, dan Td =
19,704. Respon menunjukkan bahwa dengan menggunakan metode diskritisasi langsung dan
parameter PID yang telah didapat respon menunjukkan overshot yang sangat besar pada dan
rise time yang kecil.

2.1.2. Respon awal dengan tipe A metode backward differences
Gambar 2. Respon awal sistem dengan tipe A metode backward differences
Sedangkan apabila parameter PID yang digunakan sama dengan yang didapat setelah
desain tetapi menggunakan metode backward differences. Respon menunjukkan bahwa rise
timenya agak landai namun tidak terjadi overshot dan respon langsung menunjukkan kondisi
steady state.

2.2. Tuning dari Sistem
Gambar 3. Respon sistem dengan tipe A metode backward differences
Tidak dilakukan tuning karena respon sudah menunjukkan kondisi baik hal ini ditunjukkan
bahwa tidak ada overshot pada respon dan respon langsung menuju pada kondisi steady state.
2.3.Respon Akhir Sistem
Gambar 4. Respon sistem dengan tipe A metode backward differences
Karena tidak dilakukannya tuning maka respon akhir sistem akan sama dengan respon
awal.

2.4.Respon Ketika Diberi Gangguan
Gambar 5. Respon sistem dengan tipe A metode backward differences dan diberi gangguan
Parameter yang digunakan pada respon diatas adalah Kp = 104.13014, Ti = 78,816, dan
Td = 19,704. Dari gambar 5, plant diberi gangguan berupa kipas, terdapat glitch lalu suhunya
lambat laun menurun karena diberi gangguan, lampu pada plant akan menyala saat suhu sesuai
dengan set point meskipun dalam keadaan diberi gangguan. Dapat disimpulkan bahwa kendali
PID yang didesain cukup handal dapat dibuktikan dengan suhu akan kembali steady state
sesuai dengan set point meskipun diberi gangguan.
3. Kesimpulan
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa :
 Dengan membandingkan antara metode diskritisai langsung dengan metode backward
differences diketahui bahwa respon yang paling baik saat diberi parameter PID dari
hasil desain adalah metode backward differences.
 Dengan menggunakan metode backward differences respon yang dihasilkan memiliki
rise time yang kecil, tidak ada overshot, dan respon langsung berada pada keadaan
steady state.
 Tuning dilakukan apabila respon tidak sesuai dengan yang diinginkan, seperti overshot
yang tinggi, rise time yang lambat, dan tidak adanya keadaan steady state.
 Ketika diberi gangguan sistem akan mempertahankan atau mengendalikan agar plant
berada pada keadaan steady state.

Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu Elektronika Polban

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu Elektronika Polban (20)

Recently uploaded (11)

Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan PID Berbasis Arduino Menggunakan Sensor Suhu Elektronika Polban