Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino
2 likes955 views
Dokumen ini berisi proposal pengembangan sistem kendali suhu ruangan menggunakan sensor LM35, Triac, dan Arduino sebagai controller. Dokumen ini membahas konsep, desain, dan rencana pengembangan sistem tersebut dari awal perencanaan hingga produk akhir.
![21
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
PROGRAM STUDI D.III TEKNIK ELEKTRONIKA
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 400qw, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
LEMBAR SAMPUL DOKUMEN
Judul Dokumen
Dokumen B400: “Sistem Kendali Temperatur Ruangan
dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino”
Jenis Dokumen B400
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
B400
0
2A_Iqbal Ramdhani_B400 [Project Mandiri].docx
11 Mei 2017
Unit Penerbit -
Jumlah Halaman 13
Data Pengusul
Pengusul Nama NIM
Mahasiswa
D-III Teknik
Elektronika
Iqbal Ramdhani 151311012
Tanggal 19 Mei 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](https://image.slidesharecdn.com/skd2aiqbalramdhanikendalisuhu-170620125801/85/Sistem-Kendali-Temperatur-Ruangan-dengan-TRIAC-LM35-dan-PID-berbasis-Arduino-21-320.jpg)
Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino
- 1. POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 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 B100: “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino” Jenis Dokumen B100 Nomor Dokumen B100 – 01 Nomor Revisi 01 Nama File SKD2A_B100_Iqbal_Ramdhani.docx Tanggal Penerbitan 24 Maret 2017 Unit Penerbit Iqbal Ramdhani Jumlah Halaman 5 Data Pengusul Pengusul Nama Iqbal Ramdhani Tanggal 24 - 03 - 2017 Tanda Tangan 1. 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. 2 Daftar Isi 1. Pengantar ..................................................................................................................... 4 1.1 Ringkasan isi Dokumen IsiDokumen..............................................................4 1.2 Tujuan Penullisan .......................................................................................... 4 2. Proposal Pengembangan .............................................................................................. 5 2.1 Pendahuluan .................................................................................................. 5 2.1.1 Latar Belakang .................................................................................. 5 2.1.2 Desain Sistem Kendali Posisi ............................................................ 5 2.1.3 Gambaran Sistem ............................................................................... 5
- 3. 3 1.Pengantar 1.1 Ringkasan isi dokumen Dokumen ini berisi proposal pengembangan Sistem Kendali Suhu yang diterapkan pada sistem kontrol suhu ruangan untuk ditujukan sebagai tugas mandiri 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 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 penulisan dari dokumen ini yaitu : 1. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan topik serupa dan pengembangan lebih lanjut 2. Membuat miniatur pengendalian Suhu pada Suhu Ruangan dengan menggunakan sensor suhu.
- 4. 4 2. Proposal Pengembangan 2.1 Pendahuluan Sebuah komputer sebagai bahan mengendalikan sebuah rangkaian elektronika dimana chip IC/arduino dapat diisi program dan logika yang disebut teknologi Mikroprosesor. Sistem kendali suhu pada Suhu Ruangan ini memanfaatkan mikrokontroller sebagai controller dimana algoritma sistem dipusatkan pada satu mikrokontroller. Berdasarkan perencanaan, perancangan dan pengoperasian kemudian, diharapkan kendali suhu bekerja sesuai dengan kondisi yang diinginkan. 2.1.1 Latar belakang Pada era modern ini, perkembangan teknologi elektronika berkembang dengan pesat. Sistem pengendalian proses di industri sangat dibutuhkan untuk meningkatkan kualitas produk yang dihasilkan. Salah satu mengontrol besaran fisis salah satunya dapat berupa suhu,dimana kendali suhu banyak digunakan pada industri makanan,pertanian,perternakan dan lain-lain. Di tengah kemajuan teknologi yang sangat pesat ini,banyak sekali metode kendali yang dapat digunakan . PID adalah salah satu merupakan metode kendali yang lebih umum karena kendali PID memiliki kemudahan dalam proses tuning PID memiliki struktur yang paling sederhana dibandingkan dengan yang lainnya.
- 5. 5 2.1.2 Desain Sistem Kendali Suhu SetPoint Controller Optocoupler Triac Actuator LM35 + - OUT Gambar 1. Blok Diagram Sistem Kendali Berdasarkan blok diagram pada gambar 1 maka rancangan komponen yang akan dibuat ialah : • Setpoint = Potensiometer • Controller = Arduino UNO R3 • Optocoupler = Penghubung antara Controller dengan Triac • Penguat atau Driver =Triac BT139 • Actuator = Lampu Halogen1 12W • Feedback Sensor = LM35 2.1.3 Konsep Poryek ini merupakan gabungan dari 3 mata kuliah yaitu sistem kendali digital,Instrumentasi Elektronika dan Elektronika Industri 2. Suatu sistem plant lampu halogen 12W di letakkan di sebuah ruangan tertutup agar menghasilkan panas dan dideteksi oleh sensor LM35 untuk di umpan balikkan ke controller dan di proses kembali dari setpoint value dan proses value untuk dibanding dan mendapatkan haasil error. Hasil error ini akan di kontrol agar kondisi suhu stabil pada kondisi yang sudah ditentukan. Jika suatu sitem plant sudah stabil terhadap gangguan maka plant bisa di sebut handal.
- 6. 6 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 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 B200: “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino” Jenis Dokumen B200 Nomor Dokumen B200 – 01 Nomor Revisi 01 Nama File SKD_B200_Iqbal Ramdhani_Proyek Mandiri.docx Tanggal Penerbitan 29 Maret 2017 Unit Penerbit Iqbal Ramdhani Jumlah Halaman 5 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa Elektronika D-III
- 7. 7 Iqbal Ramdhani 151311012 Tanggal 29 - 03 - 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 1.1 Pengantar ..........................................................................................................8 1.2 Funtional Requirement Spesification................................................................8 2.1 Pendahuluan......................................................................................................8 2.1.1 Gambaran Umum..................................................................................... 8 2.1.2 Tujuan ....................................................................................................... 8 2.1.3 Ruang Lingkup.......................................................................................... 9 2.2 Deskripsi Sistem ...............................................................................................9 2.3 Elemen yang Dibutuhkan..................................................................................9 3. Overall Spesification...........................................................................................9 3.1 Pendahuluan......................................................................................................9 3.2 Deskripsi Alat .................................................................................................10 3.3 Deskripsi Perangkat Keras..............................................................................10 3.4 Deskripsi Perangkat Lunak.............................................................................10
- 8. 8 1.1 Pengantar Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi alat yang akan dibuat temasuk spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat yang dibuat dengan judul “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino” dan juga mekanisme alat dan cara kerja alat yang bersangkutan. 1.2 Funtional Requirement Spesification • Suhu akan terus dijaga agar sama dengan nilai set point yang diberikan. Untuk mencapai kondisi tersebut perlu di terapkan sistem kendali PID suhu kontrol ruangan. Pengujian sistem di kendalikan dengan memberikan gangguan pada sensor dengan membuka pintu dan ventilasi pada suatu ruangan. 2.1 Pendahuluan 2.1.1 Gambaran Umum Dokumen ini berisi proposal pengembangan pembutan sistem kendali PID suhu ruangan dengan menggunakan sensor LM35,Triac dan Arduino sebagai controller,untuk ditunjukan sebagai tugas proyrk 3 mata kuliah yaitu Sistem Kendali Digital,Instrumentasi Elektronika dan Elektronika Industri 2 Program Studi D3 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangannya yang berisi antara lain: Konsep,desain dan fitur dari miniatur sistem sederhana yang d irencakan akan di kembangkan,perangkat /tools yang akan digunakan dan rencana pengembangan dari awal perancanaan hingga produk akhir dari proyek ini. 2.1.2 Tujuan Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah: a) Mengimplementasikan sistem kendali PID pada sebuah mikrokontroler.
- 9. 9 b) Menuangkan ilmu-ilmu teoritis dan praktis yang sudah dipelajari ke dalam suatu alat yang dikerjakan secara mandiri. 2.1.3 Ruang Lingkup Alat ini memiliki batasan batasan sebagai berikut: • Mengatur kestabilan suhu pada ruangan dengan set point berupa nilai dari Potensiometer • Metode kendali yang digunakan hanya metode PID menggunakan Arduino Uno R3 • Gangguan yang diberikan pada plant hanya membuka ventilasi dan pintu dari miniatur ruangan. 2.2 Deskripsi Sistem Karakteristik dari sistem ini adalah: • Mengatur suhu ruang sesuai dengan set point yang diberikan. • Menggunakan sensor suhu sebagai umpan balik untuk menentukan error yang dihasilkan sistem. 2.3 Elemen yang Dibutuhkan • Dalam hal ini, elemen yang paling dibutuhkan adalah kehandalan dari desain kendali yang dibuat ketika menghadapi gangguan dari luar. 3. Overall Spesification 3.1 Pendahuluan Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari Sistem Kendali PID suhu kontrol rruangan sebagai suatu sistem dan komponen-komponen penyusunnya. Hal-hal yang akan dijelaskan antara lain: • Deskripsi Sistem: menjelaskan mengenai cara kerja secara umum dari sistem alat ini. • Deskripsi Perangkat Keras: menjelaskan perangkat keras yang digunakan dalam sistem ini. • Deskripsi Perangkat Lunak: menjelaskan perangkat lunak yang akan disusun pada sistem ini.
- 10. 10 3.2 Deskripsi Alat Alat yang dibuat ini merupakan sebuah miniatur dari sistem kontrol suhu, dimana cara kerjanya adalah lampu Halogen AC akan berusaha untuk mempertahankan suhu ruang berdasarkan sinyal umpan balik dari sensor LM35,sistem terhadap set point yang diberikan sehingga dapat mensimulasikan cara kerja kontroler suhu bertaraf industri. 3.3 Deskripsi Perangkat Keras Miniatur Kontrol Suhu dengan Metode PID ini membutuhkan perangkat keras sebagai pendukung dari sistem ini, diantaranya: • Setpoint = Potensiometer yang digunakan ialah potensiometer tipe Mono yang mempunyai 3 kaki. • Controller = Arduino UNO R3 Controller yang digunakan ialah mikrokontroler Arduino UNO R3 yang bekerja pada tegangan 5 Volt. • Penguat atau Driver = Penguat yang digunakan ialah BT 139-600E PHILPS,tegangan Gate maximum 1.8V dengan arus maximum 16 Ampere. • Actuator = Aktuator yang digunakan adalah lampu Halogen AC 12V AC • Feedback sensor = Sensor yang digunakan adalah LM35,memiliki sensitivitas suhu,dengan faktor skala linear antara tegangan dan suhu 10 mVolt/°C,sehingga dapat dikalibrasikan langsung dalam celcius dan memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5°C pada suhu 25°C. 3.4 Deskripsi Perangkat Lunak Deskripsi perangkat lunak pada alat yang dibuat meliputi tahapan-tahapan tertentu, diantaranya: • Menentukan bahasa pemrograman yang akan digunakan. • Menentukan software penunjang bahasa pemrograman yang digunakan. • Menentukan software penunjang dalam simulasi kendali alat guna mendapatkan.respon sistem yang akan dibuat sesuai dengan yang diinginkan. • Membuat dan menguji program yang telah dibuat sesuai dengan respon sistem yang telah diset sesuai spesifikasi serta mensimulasikannya ke mikroprosesor yang digunakan.
- 11. 11 • Menguji program ke alat yang dibuat. POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 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 B300: “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino”
- 12. 12 Jenis Dokumen B300 Nomor Dokumen B300 – 01 Nomor Revisi 01 Nama File SKD_B300_Iqbal Ramdhani_Proyek Mandiri.docx Tanggal Penerbitan 28 April 2017 Unit Penerbit Prodi D3-Elektronika-Polban Jumlah Halaman 6 Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa Elektronika D-III Iqbal Ramdhani 151311012 Tanggal 28 - 04 - 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 1. Pengantar ............................................................................................................................... 2 1.1 Ringkasan Isi Dokumen ............................................................................................... 2 1.2 Tujuan Penulisan .......................................................................................................... 2
- 13. 13 2. Proposal Pengembangan ........................................................................................................ 2 2.1 Pendahuluan ................................................................................................................. 2 2.2 Perancangan Perangkat Lunak ..................................................................................... 3 2.2.1 Perancangan Program ......................................................................................... 3 2.2.2 Perancangan Sistem Kendali .............................................................................. 4 2.3 Perancangan Perangkat Keras ...................................................................................... 6 2.3.1 Perancangan Mekanik .........................................................................................6 2.3.2 Perancangan Sistem Elektronika ........................................................................ 6
- 14. 14 1. Pengantar Dokumen ini dibuat sebagai proposal pengembangan pembutan “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino” dan sebagai syarat kelengkapan dokumen pengembangan dari segi analisis dan perancangan. 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen yang dibuat terdiri dari dua bagian diantaranya : 1. 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 2. Bab Pengembangan Perancangan Proyek Bab ini berisi tentang pendahuluan yang menunjang proyek yang dibuat, perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. 1.2 Tujuan Penulisan Pembuatan dokumen ini secara umum bertujuan sebagai pemenuhan syarat kelengkapan dokumen pembuatan alat yang meleputi analisis dan perancangan alat baik dari sisi perancangan perangkat keras,didalamnya mencakup aspek mekanik dan aspek elektronik,maupun perancangan perangkap lunak,didalamnya mencakup aspek komputer dan pemrograman juga aspek sistem kendali. Melengkapi tujuan umum tersebut,dokumen ini juga memiliki tujuan khusus,yaitu: • Mempermudah pemahaman pembaca mengenai alat yang akan dibuat, • Sebagai acuan dalam pengerjaan proyek, • Sebagai acuan dalam pengembangan proyek dalam jangka panjang. 2. Proposal Pengembangan
- 15. 15 2.1 Pendahuluan Proposal pengembangan alat yang dibuat berisi tentang perancangan alat baik peran- gkat lunak maupun perangkat keras sebagai landasan dalam pembutan alat,sehingga pembuatan alat pada setiap tahap akan lebih mudah. Dengan beggitu pembutan alat yang mengacu pada perancangan pada dokumen ini dapat menuntun pengusul agar dapat tetap melaksanakan pengerjaan proyek tetap sesuai dengan fungsi dan tujuan awal walaupun dalam pengerjaannya nanti mengalami sedikit perubahan. 2.2 Perancangan Perangkat Lunak 2.2.1 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 atau alat yang dibuat bukan untuk menjelaskan cara kerja sistem atau alat secara keseluruhan. Berikut perancangan program yang telah dibuat.
- 16. 16 STAR DEKLARASI VARIABLE SETUP/Input nilai awal Baca Nilai “STAR” “STAR”==1? A. Baca nila setpoint value(sv) B. Baca Nilai Process Value (sv) C. Hitung Time sampling (Ts) D. Hitung error E. Hitung integral error F.Hitung Diferential error G. Hitung PID A. Membatasi keluaran PID B. Penyesuaian dengan kondisi embedded system Hitung waktu display IE(interval_elapsed) IL(interval_Limit) IE>=IL? Set nilai variabel untuk perhitungan selanjutntnya et_1=et; eint_1=eint; t_1=t; Tampilkan SP,PV di display(LCD&plotter) reset IE untuk counting ulang A. Out di set 0 B. Reset perhitungan IE utk periode display C. Reset nilai perhitungan PID D. Seting untuk Time sampling E. Tetap menampilkan SV dan PV Gambar 2.1 Flow Chart Progmam 2.2.2 Perancangan Sistem Kendali Perancangan perangkat lunak bagian sistem kendali dapat dijelaskan melalui diagram blok sebagai berikut:
- 17. 17 Rangkaian AnalogPotensiometer ArduinoPotensiometer Optocoupler Zero Crossing Switch Pilihan Triac Aktuator LM35 Gambar 2.2 Diagram Blok Kendali Berdasarkan gambar diatas, Secara keseluruhan sistem ini terdiri dari 2 Rangkaian yaitu Rangkaian Kontrol Otomatis menggunakan Arduino dan Rangkaian Analog untuk kendali manual menggunakan potensiometer. 2.2.3 Analisis Rangkaian Per Blok A. Analisis Blok Kenadali Manual Input yang digunakan ialah berasal dari potensiometer dimana nilai resistansi potensiometer masuk ke salah satu dioda forward atau reverse untuk menentukan sudut fasa yang diinginkan. Untuk menentukan fasa positif dan negatif dapat menggunakan triac. Semakin besar nilai resistansi yang diberikan maka semakin besar intesitas cahaya lampu yang dihasilkan yang mengakibatkan suhu naik begitupun sebaliknya,semakin kecil resistansi yang diberikan maka semakin kecil intensitas cahaya lampu yang dihasilkan yang mengakibatkan suhu turun.
- 18. 18 B. Analisis Sistem Kontrol Sistem pengendali utama dipegang oleh Arduino UNO R3. Arduino ini mengolah data dari potensiometer sebagai nilai setpoint serta menghitung nilai keluaran PID. Hasil nilai keluaran PID berupa sinyal PWM yang disalurkan ke OptoCoupler sebagai penghubung antara rangkaian kontrol dengan rangkaian Driver aktuator. Selain itu, Arduino ini juga menampilkan data melalui LCD. Zero Crossing digunakan untuk mengatur sudut penyalaan Thyristor. Gambar 2.3 Arduino UNO R3 C. Analisis Keluaran Keluaran pada rangkaian ini yaitu sebuah Lampu DC 12V AC untuk dikendalikan oleh arduino.
- 19. 19 Gambar 3. TRIAC BT139-600 BT139-600 adalah penguat daya dengan impedansi input sangat besar sehingga tidak akan membebani rangkaian kontrol. IGBT tipe ini dapat bekerja pada arus hingga 100A dan tegangan 1.8V dengan kecepatan pensaklaran 2uS. 2.3 Perancangan Perangkat Keras 2.3.1 Perancangan Mekanik Perancangan perangkat keras bagian elektronika merupakan perancangan yang diimplementasikan ke dalam rangkaian elektronika yang digunakan dalam pengembangan dan pembuatan alat. Rancangan mekanik adalah berupa box yang berbahan dasar akrilik.. 2.3.2 Perancangan Sistem Elektronika Dalam perancangan sistem elektronik,dirancanglah dua buah PCB yaitu PCB Rangkaian Kontrol dan PCB Aktuator. Sedangkan Arduino dan LCD akan diletakkan di casing. .
- 20. 20 Gambar 2.3.2 Skematik “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino”
- 21. 21 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D.III TEKNIK ELEKTRONIKA Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 400qw, Kotak Pos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889 LEMBAR SAMPUL DOKUMEN Judul Dokumen Dokumen B400: “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino” Jenis Dokumen B400 Nomor Dokumen Nomor Revisi Nama File Tanggal Penerbitan B400 0 2A_Iqbal Ramdhani_B400 [Project Mandiri].docx 11 Mei 2017 Unit Penerbit - Jumlah Halaman 13 Data Pengusul Pengusul Nama NIM Mahasiswa D-III Teknik Elektronika Iqbal Ramdhani 151311012 Tanggal 19 Mei 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
- 22. Daftar Isi Pengantar .............................................................................................................. 23 1.1 Ringkasan Isi Dokumen ......................................................................... 23 1.2 Tujuan Penulisan ................................................................................... 23 1.3 Lingkup Pengujian.....................................................................................4 Pengujian .................................................................................................................5 2.1 Pengujian Potensiometer .........................Error! Bookmark not defined. 2.2 Pengujian LCD 16 x 2.............................Error! Bookmark not defined. 2.3 Pengujian LM 35 ......................................................................................7 2.4 Pengujian Driver TRIAC dan Rangkaian Zero Crossing........................11 Kesimpulan ...........................................................................................................17
- 23. 23 Pengantar 1.1 Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B400 ini berisi tentang dokumen proses dan implementasi dalam mengembangkan “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino”. 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 ini. Bagian elektronik menjelaskan perangkat-perangkat elektronik yang digunakan dan fungsinya. Bagian kontrol menjelaskanalur pengontrolansistemketikabergerak. Bagian komputer menjelaskan implementasi pemrograman software sistem ini. 1.2 Tujuan Penulisan Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan dan realisasi dari perencanaan sistem secara teknis dari Miniatur Sistem Kendali Suhu Ruangan Menggunakan Metode PID Berbasis Arduino Uno yangakandirancangdan 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.
- 24. 24 1.3 Lingkup pengujian Lingkup pengujian dari sistem yang akan diuji adalah melihat performa dari suatu komponen atau blok yang akan digunakan, hasil pengujian akan menyatakan komponen atau blok tersebut berada dalam keadaan baik atau tidak. Adapun indikasi dari komponen yang dinyatakan baik adalah nilai dari suatu komponen atau blok sesuai dengan yang diinginkan. Berikut komponen atau blok yang akan diuji: • Potensiometer sebagai SV • Arduino sebagai controller • Sensor LM35 sebagai Feedback • Lampu AC 220V sebagai Aktuator • LCD sebagai Indikator
- 25. 25 Pengujian 2.1 Pengujian Potensiometer VCC GND A0 Gambar 2.1.1 Konfigurasi Koneksi Potensiometer dengan Arduino Pengujian potensiometer sebagai SV (Setpoint Value) dilakukan dengan membuat rangkaian seperti diatas, dengan menghubungkan potensio ke VCC dan GND dikedua sisinya, dan pada kaki tengah dihubungkan dengan port A0 pada Arduino Uno. Dengan menggunakan program untuk mengonversi nilai pembacaan potensiometer ke nilai dengan range 27-70, range 27-70 ini adalah nilai titik kerja yang dapat dicapai oleh sistem. Hasil dari pengujian komponen ini dapat dilihat seperti gambar dibawah.
- 26. 26 Gambar 2.1.2 Realisasi Pengujian Potensiometer Gambar 2.1.3 Hasil Pembacaan dan Konversi Potensiometer pada Serial Monitor Gambar 2.1.4 Hasil Pembacaan dan Konversi Potensiometer pada Serial Plotter Dari hasil pengujian diatas, dapat dikatakan bahwa potensiometer yang digunakan dalam keadaan yang baik.
- 27. 27 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. Hasil dari pengujian bisa dilihat pada gambar dibawah. 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 LM35
- 28. 28 Gambar 2.3.1 Konfigurasi Koneksi Sensor LM35 dengan Arduino scdfPengujian sensor LM35 sebagai Process Value (PV) dilakukan dengan cara menghubungkan sensor dengan Arduino Uno dengan konfigurasi seperti pada gambar diatas. Kemudian sensor didekatkan dengan sumber panas untuk mengetahui apakah sensor dapat membaca perubahan suhu dengan baik. Hasil dari pengujian dapat dilihat pada gambar dibawah. Gambar 2.3.2 Realisasi Pengujian Sensor LM35
- 29. 29 Gambar 2.3.3 Pembacaan Suhu Awal oleh Sensor LM35 pada Serial Monitor Gambar 2.3.4 Pembacaan Suhu Akhir oleh Sensor LM35 pada Serial Monitor
- 30. 30 Program yang digunakan pada Arduino adalah program hasil diskritisasi langsung persamaan analog pada filter low pass analog, yakni sebagai berikut : Gambar 2.3.8 Listing Program untuk Pengujian Sensor LM35 dengan Filter Digital Gambar 2.3.9 Pembacaan Suhu Sebelum di Filter (Biru) dan Sesudah di Filter (Merah) pada Serial Plotter
- 31. 31 Setelah diuji ulang menggunakan filter, hasil pembacaan suhu pada serial plotter sudah menunjukkan hasil yang lebih baik (merah) dibanding hasil pembacaan suhu tanpa filter (biru). 2.4 Pengujian Driver TRIAC dan Rangkaian Zero Crossing Pengujian Driver TRIAC dan Rangkaian Zero Crossing dilakukan dengan cara membuat rangkaian Dimmer Lampu AC menggunakan Arduino seperti di bawah ini. AC 220 V DB3 BTA12 MOC 3021 OC1 1k R4 D3 T1 LAMPU PIJAR RESET ~10 ~11 12 GND 13 AREF 8 ~9 2 ~3 4 ~6 ~5 7 TX 1 RX 0 DIGITAL(PWM~) RESET-EN ON RX TX L MADE INITALY RESE T 3.3V 5V GND GND Vin A0 A1 A2 A3 A4 A5 POWERANALOGIN WWW.ARDUINO.CC ARDUINO TM UNO IC SP 16.000MHz 500J ATMEGA328P-PU 10k 5 V 4N25 OC1 1N4007 1N4007 AC 220 V 1k 2k2 D1 D2 24 Vac R1 R2 5 V VR1 Gambar 2.4.1 Rangkaian Uji Coba Driver TRIAC dan Zero Crossing Pengujian rangkaian zero crossing dilakukan dengan menampilkan keluaran dari rangkaian zero crossing dan masukan rangkaian zero crosssing pada osiloskop. Hasil dari pengujian dapat dilihat pada gambar dibawah :
- 32. 32 Gambar 2.4.2 Hasil Penampilan Keluaran Zero Crossing (Biru) dan Masukan Zero Crossing (Kuning) pada osiloskop Berdasarkan hasil penampilan pada osiloskop diatas, terlihat bahwa keluaran dari zero crossing menghasilkan sebuah pulsa yang merepresentasikan titik awal setengah periode dari sinyal AC. Program yang digunakan untuk pengujian driver TRIAC adalah sebagai berikut : Gambar 2.4.3 Listing Program untuk Pengujian Driver TRIAC dan Zero Crossing
- 33. 33 Keluaran dari Arduino ini berupa nilai sudut penyalaan yaitu 0 – 128 untuk 0 – 10 ms, sehingga apabila nilai dari sudut penyalaan ini diubah maka daya yang disalurkan pada beban melalui TRIAC dan Opto TRIAC akan bervariasi tergantung dari sudut penyalaan yang diberikan. Nilai sudut penyalaan diatur menggunakan potensiometer yang terhubung pada Arduino. Hasil pengujian dari driver TRIAC dapat dilihat dibawah ini : Gambar 2.4.4 Nilai sudut penyalaan yang Diberikan Pada TRIAC melalui Opto TRIAC untuk Kondisi Minimum
- 34. 34 Gambar 2.4.5 Kondisi Lampu Untuk Sudut Penyalaan yang Diberikan Sebesar 134 Gambar 2.4.6 Nilai sudut penyalaan yang Diberikan Pada TRIAC melalui Opto TRIAC untuk Kondisi Sedang Gambar 2.4.7 Kondisi Lampu Untuk Sudut Penyalaan yang Diberikan Sebesar 86
- 35. 35 Gambar 2.4.8 Nilai sudut penyalaan yang Diberikan Pada TRIAC melalui Opto TRIAC untuk Kondisi Maksimum Gambar 2.4.9 Kondisi Lampu Untuk Sudut Penyalaan yang Diberikan Sebesar 36
- 36. 36 Adapun kondisi tegangan dari berbagai kondisi ialah sebagai berikut : Posisi Potensiometer Tegangan A2-A1 (V) Tegangan Gate (V) Tegangan Pada Lampu (V) Minimum (Sudut Penyalaan = 134) 215 0.1 9 Sedang (Sudut Penyalaan = 86) 105 0.1 115 Maksimum (Sudut Penyalaan = 36) 8 0.1 220 Kesimpulan Dari hasil pengujian ini dapat disimpulkan bahwa bagian-bagian dari sistem keseluruhan dari alat pengendali suhu ini, masing-masing subsistemnya telah dapat berfungsi dengan baik.
- 37. 37 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D.IV TEKNIK ELEKTRONIKA Jln. GegerkalongHilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, KotakPos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889 LembarSampulDokumen JudulDokumen Dokumen Proyek Produk : “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TRIAC, LM35 dan PID berbasis Arduino” JenisDokumen B500 NomorDokumen Pro – 05 NomorRevisi 01 Nama File B500.docx TanggalPenerbitan 11 - 06 – 2017 Unit Penerbit Iqbal Ramdhani JumlahHalaman (Termasuk Lembar Sampul) Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan NIM Mahasiswa D-III Teknik Elektronika Iqbal Ramdhani Pembuat 151311012 Tanggal 11 – 06 - 2017 Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon : 022-2013789 Fax : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id Daftar Isi ..........................................................................................2 Daftar Gambar..................................................................................3 1. Pengantar..........................................................................................4 1.1. Ringkasan Isi Dokumen............................................................4 1.2. Tujuan penulisan.......................................................................4 1.3. Daftar Singkatan dan Istilah......................................................4
- 38. 38 2. Desain Sistem Kendali.....................................................................4 2.1. Metode Zigler Nicohols ............................................................4 2.2. Desain dari Response Alat........................................................6 2.3. Proses Perhitungan....................................................................7 3. Hasil Desain Sistem Kendali ...........................................................9
- 39. 39 Daftar Gambar Gambar 1. Overshoot 25%............................................................................... 3 Gambar 2. Kurva Sistem.................................................................................. 3 Gambar 3. Penentuan paameter L dan T.......................................................... 3 Gambar 4 Response dari Plant tanpa filter digital ........................................... 6 Gambar 5 Response dari Plant dengan filter digital ........................................ 7 Gambar 6 Hasil desain dari response plant metoda ZN1................................. 7 Gambar 7 Hasil desain kendali menggunakan metoda ZN1 melalui metoda Backward Differance ........................................................................................................ 9 Tabel 1. Penentuan parameter PID .................................................................. 6
- 40. 40 1. Pengantar 1.1.Ringkasan Isi Dokumen Dokumen B500 ini berisi tentang dokumen Desain Kendali Sistem yang ditujukan sebagai proyek mandiri dari gabungan tiga matakuliah yakni, matakuliah Eliktronika Industri 2, Intrumentasi dan Sistem Kendali Digital. dengan judul Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan PID berbasis Arduino. Menggunakan penguat daya TRIAC, dan juga sensor LM35. Dokumen ini menjelaskan lebih detail mengenai konsep dan desain alat serta upaya penegmbangan yang akan digunakan. Isi dokumen ini secara garis besar dibagi menjadi tiga bagian. Bagian pertama menjelaskan tentang cara menggunakan desain dari Zigler Nichols.bagian kedua menentukan nilai parameter PID dari response yang muncul dari alat kendali suhu ruangan. Bagian ketiga menentukan nilai parameter PID sesuai degan response yang diinginkan. 1.2.Tujuan Penulisan Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah untuk melanjutkan proyek mandiri dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan. 1.3.Daftar Singkatan/Istilah PID Proportional Integrated Deriative ADC Analog Digital Converter PWM Pulse Width Modulation 2. Desain Sistem Kendali 2.1. Metode Zigler Nichols Dalam proses disain kami menggunakan metoda zigler-nichols. Metoda ini merupakan metoda tuning PID controller untuk menentukan nilai proportional gain Kp, integral time Ti, dan derivative time Td berdasarkan karakteristik respon transient dari sebuah plant atau sistem. Metoda ini akan memberikan nilai overshoot sebesar 25% pada step response, seperti gambar di bawah. Gambar 1. Overshoot 25% Dimana kami menggunakan metode zigler-nichols tipe 1. Nilai PID diperoleh dari hasil percobaan dengan masukan unit-step, hasilnya nanti akan terbentuk kurva
- 41. 41 berbentuk huruf S, lihat gambar 2. Jika kurva ini tidak terbentuk maka metoda ini tidak bisa diterapkan. Kurva bentuk S memiliki karakteristik dengan 2 buah konstanta, yaitu waktu tunda L dan time constant T. Kedua parameter tersebut diperoleh dengan menggambar garis tangensial pada titik infleksi kurva S, lihat gambar 3. Garis tangensial tersebut akan berpotongan dengan garis time axis dan garis c(t) = K. Dari kurva tersebut kita bisa melakukan pendekatan fungsi transfer dalam first order sebagai berikut : Gambar 2. Kurva Sistem Gambar 3. Penentuan paameter L dan T Formula PID yang telah disebutkan sebelumnya, kemudian dijabrkan sebagai berikut : Dengan menggunakan formula PID di atas dan nilai parameter L dan T, maka dapat diperoleh nilai Ki, Ti, dan Td. Secara lebih ringkasnya perhatikan tabel1.
- 42. 42 Tabel 1. Penentuan parameter PID 2.2.Desain Dari Response Alat Gambar 4 Response dari Plant tanpa filter digital Gambar 5 Response dari Plant dengan filter digital
- 43. 43 Gambar 6 Hasil desain dari response plant metoda ZN1 2.3.Proses Perhitungan - Pada gambar 6 didapat respon sepanjang 16,86 cm selama 1.140 detik. T= = 0.09 cm dan L = 1.83 cm. L = 6.085 detik dan T = 123.73 detik. - 𝐾𝑝 = 1.2 ∗ 𝑇/𝐿 = 1.2 ∗ 123.73 / 6.085 = 24,40032868 - 𝑇𝑖 = 2 ∗ 𝐿 =12,17 - 𝑇𝑑 = 0.5 ∗ 𝐿 = 3,0425 - Ki = Kp/Ti = 2,004957163 - Kd = Kp/ Td= 74,238 3. Hasil Desain Sistem Kendali
- 44. 44 Gambar 7 Hasil desain kendali menggunakan metoda ZN1 melalui metoda Backward Differance 4. Linearisasi Sensor SV Serial Monitor Thermometer 255 49 44 0 28 26 Perhitungan y=mx + b : 44 = 49m + b 26 = 28m + b ( - ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 28 49 SerialMonitor(DerajatCelcius) Thermometer (Derajat Celcius) Linearisasi Sensor Thermometer
- 45. 45 18 = 21m 0,85= m Maka, 26 = 28m + b 26 = 28(0,85) + b 26 – 23,8 = b b = 2.2 Sehingga, jika PVf = 10 Maka hasilnya : y = mx + b y = (0,85x10) – 2,2 y = 6,3 Sehingga linearisasi sensor yang dimiliki oleh lm35 project mandiri saya ini adalah 6,3.
- 46. 46 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG PROGRAM STUDI D.IV TEKNIK ELEKTRONIKA Jln. GegerkalongHilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, KotakPos 1234, Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889 LembarSampulDokumen JudulDokumen Dokumen Proyek Produk : “Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan TIRAC, LM35 dan PID berbasis Arduino” JenisDokumen B600 NomorDokumen Pro – 06 NomorRevisi 01 Nama File B600.docx TanggalPenerbitan 11 - 06 – 2017 Unit Penerbit IQBAl RAMDHANI JumlahHalaman (Termasuk Lembar Sampul) Data Pengusul Pengusul Nama Jabatan NIM Mahasiswa D-III Teknik Elektronika Iqbal Ramdhani Pembuat 151311012 Tanggal 11 – 06 - 2017 Tanda Tangan Lembaga Politeknik Negeri Bandung Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234, Telepon : 022-2013789 Fax : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id Daftar Isi ..........................................................................................2 Daftar Gambar..................................................................................3 4. Pengantar..........................................................................................4 4.1. Ringkasan Isi Dokumen............................................................4 4.2. Tujuan penulisan.......................................................................4
- 47. 47 4.3. Daftar Singkatan dan Istilah......................................................4 5. Hasil Respon Setelah di Tunning.....................................................5
- 48. 48 Daftar Gambar Hasil Response backward difference (Kp= Kp=24;Ti=12,17;Td=3,0425) ..... 5 Hasil Tuninng dengan Parameter (Kp=100; Ti=5; Td=0,377) ........................ 5 Hasil Tuninng dengan Parameter (Kp=200; Ti=80; Td=0,377) ...................... 5 Hasil Respon dengan diskritisasi langsung(Kp=25;Ti=110;Td=0.75) ........... 6
- 49. 49 1. Pengantar 1.1.Ringkasan Isi Dokumen ditujukan sebagai proyek mandiri dari gabungan tiga matakuliah yakni, matakuliah Eliktronika Industri 2, Intrumentasi dan Sistem Kendali Digital. dengan judul Sistem Kendali Temperatur Ruangan dengan PID berbasis Arduino. Menggunakan penguat daya MOSFET, dan juga sensor LM35. Dokumen ini menjelaskan lebih detail mengenai konsep dan desain alat serta upaya penegmbangan yang akan digunakan. Isi dokumen ini akan beriisi tentang tuning yang dilakukan dan juga uji plant terhadap gangguan yang akan diberikan. 1.2.Tujuan Penulisan Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melanjutkan proses perancangan dan realisasi dari proyek dalam hal realisasi dan implementasi hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan. 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.Daftar Singkat/Istilah PID Proportional Integrated Deriative ADC Analog Digital Converter PWM Pulse Width Modulation 2. Hasil Response dengan backward difference (Kp=24,40032868; Ti=12,17; Td=3,0425)
- 50. 50 2.1.Hasil Tuninng dengan Parameter (Kp=100; Ti=5; Td=0.337) 2.2.Hasil Tuninng dengan Parameter (Kp=200; Ti=80; Td=0.337) 2.3.Hasil Respon dengan metode Diskritisasi langsug (Kp=25; Ti=110; Td=0.75)
- 51. 51