Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis Ard
Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan
LM35
Dokumen ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat
mata kuliah Sistem Kendali Digital
Dosen Pengampu
Nama
: Feriyonika, ST., MSc.Eng
NIP
: 198506092012121006
Disusun Oleh
Nama
: Nu’man Hudaya (151311059)
Kelas
: 2B
Program Studi D3 Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Bandung
2017
Kata Pengantar
Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, kami
panjatkan puji dan syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan
inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan project mandiri yang berjudul
“Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC, dan LM35” tepat pada waktunya.
Semoga Allah selalu memberkati Nabi Muhamad SAW , keluarga, sahabat serta para
pengikutnya
Project mandiri ini diajukan untuk memenuhi tugas akhir dalam mata kuliah Sistem
Kendali Digital. Penulis mengambil judul ini karena ingin mengetahui Untuk mengetahui cara
mengendalikan suhu ruangan dengan menggunakan Arduino, TRIAC, dan LM35.
Saya menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan kelemahannya, baik
dalam isi maupun sistematikanya. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan dan
wawasan kami. Oleh sebab itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran untuk
menyempurnakan makalah ini.
Akhirnya, kami mengharapkan semoga makalah ini dapat memberikan manfaat,
khususnya bagi kami dan umumnya bagi pembaca.
Baleendah, 18 Juni 2017
Penulis
Daftar Isi
Kata Pengantar ......................................................................................................................................... 1
Daftar Isi .................................................................................................................................................. 3
1
2
Pengantar ......................................................................................................................................... 7
1.1
Ringkasan Isi Dokumen ........................................................................................................... 7
1.2
Tujuan Penulisan...................................................................................................................... 7
Proposal Pengembangan .................................................................................................................. 8
2.1
Pendahuluan ............................................................................................................................. 8
2.2
Desain Prototype PID Sistem Kendali Suhu Ruangan ............................................................ 9
2.3
Latar Belakang ......................................................................................................................... 9
2.4
Konsep ................................................................................................................................... 10
Sistem Plant ........................................................................................................................................... 10
Sistem pendeteksi .................................................................................................................................. 10
3. Penutup .............................................................................................................................................. 10
3
Pengantar ....................................................................................................................................... 13
4
Pendahuluan ................................................................................................................................... 13
4.1
5
Gambaran Umum ................................................................................................................... 13
4.1.1
Tujuan ............................................................................................................................ 13
4.1.2
Ruang Lingkup............................................................................................................... 14
4.2
Deskripsi Sistem .................................................................................................................... 14
4.3
Elemen yang dibutuhkan ........................................................................................................ 14
Overall Specification...................................................................................................................... 14
5.1
Pendahuluan ........................................................................................................................... 14
5.2
Deskripsi Alat ........................................................................................................................ 15
5.3
Deskripsi Perangkat Keras ..................................................................................................... 15
5.4
Deskripsi Perangkat Lunak .................................................................................................... 17
1. Pengantar ........................................................................................................................................... 20
1.1. Ringkasan Isi Dokumen .............................................................................................................. 20
1.2. Tujuan Penulisan ........................................................................................................................ 20
2. Proposal Pengembangan Produk Sistem Elektronik dan Mekanik .................................................... 21
2.1 Pendahuluan ................................................................................................................................. 21
2.2
Perancangan Perangkat Lunak ............................................................................................... 21
2.2.1 Perancangan Program ........................................................................................................... 21
2.2.2
Perancangan Sistem Kendali.......................................................................................... 22
2.3 Perancangan Perangkat Keras ...................................................................................................... 22
2.3.1 Perancangan Mekanik ........................................................................................................... 22
2.3.2 Perancangan Elektronika ...................................................................................................... 23
1. Pengantar ........................................................................................................................................... 25
1.1. Tujuan Penulisan ........................................................................................................................ 25
2. Realisasi Sistem ................................................................................................................................. 26
1. Pengantar ....................................................................................................................................... 34
1.1. Ringkasan Isi Dokumen .............................................................................................................. 34
1.2. Tujuan Penulisan ........................................................................................................................ 34
2. Linierisasi Sensor........................................................................................................................... 34
3. Desain Kendali............................................................................................................................... 36
3.1 Pemilihan Metode ........................................................................................................................ 36
3.2
Proses Desain ......................................................................................................................... 36
3.3 Program dan Respon Sistem Hasil Desain di PID Backward Difference .................................... 39
1.
Pengantar ....................................................................................................................................... 45
1.1
Ringkasan Isi Dokumen ......................................................................................................... 45
1.2
Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen ............................................................ 45
2. Tuning Akhir Kendali dan Pengetesan dengan Gangguan ................................................................ 45
2.1 Tuning Akhir Kendali .................................................................................................................. 45
2.2 Pengetesan dengan Gangguan ..................................................................................................... 46
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B100 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-100
B-100-01
01
NU’MAN_2B_B100.docx
23 Maret 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
Daftar Isi
Sejarah Revisi Dokumen........................................................................................................3
1.
Pengantar ........................................................................................................................ 3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen ................................................................................................. 3
1.2 Tujuan Penulisan ............................................................................................................ 3
2. Proposal Pengembangan .................................................................................................. 4
2.1 Pendahuluan ................................................................................................................... 4
2.2 Desain ............................................................................................................................. 4
2.2.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 5
2.2.2 Konsep ................................................................................................................. 5
3.
Penutup………………………………………………………………………………… 5
1
Pengantar
1.1
Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proposal pengembangan kontrol PID kendali suhu ruangan berbasis
Arduino ditujukan untuk projek mandiri mata kuliah Sistem Kendali Digital prog. Dokumen
ini ditulis berdasarkan pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep, desain dan
fitur dari prototype kontrol PID kendali suhu ruangan berbasis Arduino yang direncanakan
akan dikembangkan, peralatan/tools yang akan digunakan dan rencana pengembangan dari
awal pengembangan hingga produk akhir projek ini.
Dokumen B100 ini juga berisi tentang gagasan atau ide yang dikaitkan dengan tugas
mata kuliah Elektronika Industri sebagai ‘sistem plant’, Instrumentasi Elektronika sebagai
‘sistem pendeteksi’ dan tugas akhir mata kuliah Sistem Kendali Digital sebagai ‘kontroller
PID’. Dokumen B100 berisi tentang rancangan sistem yang akan dibuat.
1.2
Tujuan Penulisan
1. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan topik serupa dan pengembangan
lebih lanjut
2. Sebagai langkah awal dalam realisasi sistem kendali suhu ruangan.
2
Proposal Pengembangan
2.1
Pendahuluan
Setiap hari manusia memerlukan udara segar untuk dapat hidup, namun semakin hari
udara yang dihirup semakin berkurang akibat pemanasan global, tak pelak temperature udara
yang ada disekitar kita berubah-ubah sesuai dengan padatnya dan beroperasinya pabrik-pabrik
ataupun kendaraan yang ada. Kondisi suhu udara yang tidak stabil ataupun berubah-ubah
menjadikan kurang nyaman berada dimana-mana. Kenyamanan dalam ruangan yang ber AC
memang sangat diinginkan oleh orang- orang yang hidup pada zaman sekarang. Akan tetapi
pernahkah kita berfikir bahwa dingin pun ternyata tidak cukup untuk kebutuhan didalam
tubuh manusia, karena perlu adanya keseimbangan antara suhu dingin dan suhu panas atau
suhu yang berkisar antara 24 ˚C- 28 ˚C yaitu suhu normal yang dibutuhkan dalam tubuh kita
agar tubuh kita selalu merasa nyaman.
Penelitian yang meliputi perencanaan dan pembuatan rancang bangun sistem kendali suhu
ini perlu dikembangkan untuk menunjang perkembangan teknologi dalam hal sistem kendali,
sehingga akan memberikan manfaat pada penggunanya.
2.2
Desain Prototype PID Sistem Kendali Suhu Ruangan
Protoype PID Sistem Kendali Suhu Ruangan adalah perealisasian penggunaan modul rangkaian
TRIAC yang digabungkan dengan Arduino sebagai controller. Bahasa yang digunakan adalah
bahasa pemrograman C yang diisi pada sebuah chip IC.
2.3
Latar Belakang
Pemakaian sistem kendali otomatis saat ini merupakan kebutuhan yang sangat utama untuk
menjaga agar proses produksi berjalan seperti yang direncanakan, mengurangi beban pekerjaan
manusia dan mendapatkan hasil yang cepat, tepat dan efisien. Penggunaan sistem kendali otomatis
digunakan dalam banyak ruang lingkup kegiatan manusia. Sebagai contoh, pada lingkup industri
seperti pabrik, peralatan dan mesin yang digunakan proses kendali yang dapat memantau suhu
secara otomatis, sehingga parameter-parameter proses pengolahan atau manufaktur tetap terjaga
dengan baik. Misal, pada pabrik kelapa sawit, dibutuhkan kondisi suhu yang konstan agar proses
pemisahan antara batu kelapa sawit dengan kulitnya untuk dijadikan sebagai minyak goreng,
berjalan baik. Pada lingkup kegiatan yang lain, misalkan instansi kesehatan seperti rumah sakit,
jenis pengendalian secara otomatis banyak dipergunakan untuk mengontrol suhu ruangan. Suhu
ruangan perlu dikendalikan dan terjaga untuk keperluan khusus seperti ruangan penyimpanan darah,
ruang perawatan bayi dan sebagainya.
Pada pembuatan protype ini, teknik kendali PID yang diterapkan mengacu pengendalian
temperatur pada suatu ruang menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pengolah dan pengendali
data-data masukan dan keluaran. Pengendali PID diinginkan untuk dapat diaplikasikan sehingga
suatu temperatur khusus yang telah dipilih dapat dipertahankan nilainya. Penggunaan
mikrokontroler pada penelitian didasarkan pada efisiensi sistem pengendali yang diperlukan.
Sebuah mikrokontroler dapat menjadi komputer kecil yang menyimpan data dan program terkait
aplikasi sistem kendali PID dengan biaya yang lebih murah, ukuran yang lebih kompak, serta
fleksibilitas dalam programnya. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler berarsitektur
Harvard dimana data dan program ditempatkan secara terpisah sehingga dapat disesuaikan dengan
bahasa program tingkat menengah seperti Bahasa program C. Untuk kebutuhan tersebut pula,
pemilihan kompiler program disandarkan pada kompiler yang berbasis pada Bahasa program C.
2.4
Konsep
Sistem Plant
Rangkaian
Pengatur
Lampu
dengan TRIAC
+
Kontroller
Arduino
Set Point
Optriac
Lampu AC
Suhu
-
Sistem pendeteksi
Sensor suhu
LM35
4.
3.
Gambar Diagram Blok
Sistem kendali suhu ruangan ini merupakan sebuah bentuk realisasi alat yang bekerja secara
otomatis yang dapat membantu individu, industri kecil maupun industri besar yang masih
menggunakan alat yang konvensional untuk mengendalikan suhu ruangan agar bisa nyaman saat
berada di suatu ruangan tanpa perlu merasaterganggu dengan perubahan suhu.
3. Penutup
Demikian dokumen B100 ini dibuat untuk selanjutnya dapat dijadikan acuan untuk
pengembangan-pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi selanjutnya.
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B200 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-200
B-200-01
01
SKD2B_B200_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
30 Maret 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
3
Pengantar
Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi alat yang akan dibuat temasuk
spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat yang dibuat dengan judul “Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35" dan juga mekanisme alat dan cara kerja alat
yang bersangkutan.
1.1
Functional Requirement Specification
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah memenuhi tugas akhir dari mata kuliah
Elektronika Industri II sebagai sistem plant, Instrumentasi Elektronika sebagai sistem
pendeteksi dan Sistem Kendali terdistribusi berupa proyek mandiri.
Mempermudah penanaman nilai edukasi mengenai materi dengan prinsip Kendali Suhu.
Desain alat yang dibuat akan disesuaikan sedemikian hingga alat yang dibuat
merepresentasikan sistem kendali yang diterapkan di industri..
4
Pendahuluan
4.1
Gambaran Umum
Dokumen ini berisi proposal pengembangan purwarupa sistem kendali suhu yang biasa
digunakan di industri sebagai salah satu tugas mata kuliah Sistem Kendali Digital D3 Teknik
Elektronika. Penulisan ide mengenai pembuatan purwarupa ini berdasarkan: konsep, desain dan
fitur sistem kendali suhu ruangan.
Mengacu pada perencanaan, perancangan, pembuatan, dan pengoperasian, diharapkan
alat yang dibuat dapat sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan dengan begitu alat yang
dibuat dapat dinyatakan sesuai dan dapat digunakan serta diimplementasikan sebagai perangkat
yang mampu mendukung penanaman nilai edukasi dibidang sistem kendali.
4.1.1
Tujuan
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah :
Mengimplementasikan kipas dan lampu sebagai kendali suhu untuk menunjang
kegiatan belajar mengajar sistem kendali.
Mengeimplementasikan rangkaian pengatur lampu AC dengan TRIAC untuk
menunjang kegiatan belajar mengajar Elektronika Industri.
Mengimplementasikan sistem pendeteksian untuk menunjang kegiatan belajar mengajar
Instrumentasi Elektronika.
4.1.2
Ruang Lingkup
Alat ini memiliki batasan-batasan sebagai berikut :
Teknis :
Alat yang akan dibuat digunakan sebagai media pembelajaran.
Alat yang akan mudah dioperasikan.
Alat yang akan dibuat dapat mejelaskan sistem kendali pada embedded system.
Konten :
Target pengguna dari alat ini adalah memahami prinsip kerja sistem kendali, cara
kerja rangkaian elektronika, dan prinsip kerja pendeteksian yang dipelajari secara
teori.
4.2
Deskripsi Sistem
Karakteristik sistem dari alat ini adalah :
Mengatur kerja kipas untuk menurunkan suhu yang mudah naik.
Mengatur kerja lampu untuk menaikan suhu yang turun.
Memberikan umpan balik berdasarkan suhu yang dibaca.
4.3
Elemen yang dibutuhkan
Dalam hal ini, elemen yang paling dibutuhkan adalah kemampuan sensor, kemampuan
lampu yang dapat menaikan suhu dengan cepat, dan kemampuan kipas yang bisa diatur
kecepatan putaranya..
5
Overall Specification
5.1
Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari Sistem Stabilitas Suhu
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.
5.2
Deskripsi Alat
Alat yang dibuat ini merupakan sebuah purwarupa ysng mendukung penyampaian
materi sistem kendali digital dimana cara kerjanya adalah kipas akan bekerja ketika suhu yang
dibaca sensor melebihi set point yang diharapkan dalam proses pemanasan. Kecepatan putaran
blower diatur dengan keluaran PWM dari Arduino Uno dengan metode kendali PID. Hal
serupa akan terjadi pada lampu pada saat proses pemanasan.
5.3
Deskripsi Perangkat Keras
Purwarupa sistem stabilitas suhu ini membutuhkan perangkat keras sebagai pendukung dari
sistem ini, diantaranya :
Embedded System sebagai mikrokontroler (Arduino Uno)
Gambar 1. Board Arduino
Mikrokontroler
ATmega328
Operasi tegangan
5Volt
Input tegangan
disarankan 7-11Volt
Input tegangan batas 6-20Volt
Pin I/O digital
14 (6 bisa untuk PWM)
Pin Analog
6
Arus DC tiap pin I/O 50mA
Arus DC ketika 3.3V 50mA
Memori flash
SRAM
32 KB (ATmega328) dan 0,5 KB digunakan oleh
bootloader
2 KB (ATmega328)
EEPROM
Kecepatan clock
1 KB (ATmega328)
16 MHz
LM35
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah :
Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10
mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada
udara diam.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Triac
Triac beroperasi sebagai dua SCR dalam satu bungkus dan dipasang paralel berkebalikan.
Rangkaian ekivalen triac diperlihatkan sebagai dua SCR yang dihubungkan paralel terbalik
seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Dengan demikian, triac mampu menghantarkan dengan
salah satu polaritas tegangan terminal. Triac dapat juga ditrigger dengan salah satu polaritas
sinyal gerbang.
Lampu
Kipas
Potensiometer
Optotriac
5.4
Deskripsi Perangkat Lunak
Deskripsi perangkat lunak pada alat yang dibuat meliputi :
Arduino assembler
Merupakan perangkat untuk merealisasikan algoritma dengan mengimplementasikan
kedalam sebuah script yang akan di tanam di Arduino.
MATLAB
Perangkat yang digunakan dalam design kendali PID
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B300 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-300
B-300-01
01
SKD2B_B300_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
28 April 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini berisi proposal pengembangan kontrol PID “Sistem Kendali Suhu Ruangan
Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35” ditujukan untuk projek mandiri mata kuliah Sistem Kendali
Digital. Dokumen ini ditulis berdasarkan pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep,
desain dan fitur dari prototype kontrol PID kendali suhu ruangan berbasis Arduino yang
direncanakan akan dikembangkan, peralatan/tools yang akan digunakan dan rencana pengembangan
dari awal pengembangan hingga produk akhir projek ini.
Dokumen B100 ini juga berisi tentang sebagai syarat kelengkapan dokumen pengembangan
dari segi analisa dan perancangan yang dikaitkan dengan tugas mata kuliah Elektronika Industri
sebagai ‘sistem plant’, Instrumentasi Elektronika sebagai ‘sistem pendeteksi’ dan tugas akhir mata
kuliah Sistem Kendali Digital sebagai ‘kontroller PID’. Dokumen B100 berisi tentang rancangan
sistem yang akan dibuat.
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini terdiri dari dua bagian, diantaranya :
1. Bab Pengantar
Bab pengantar ini menjelaskan mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan penulisan
dokumen, 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 meliputi analisa dan perancangan alat baik dari
sisi perancangan perangkat keras, didalamnya mencakup aspek mekanik dan aspek
elektronik, maupun perancangan perangkat 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 Produk Sistem Elektronik dan Mekanik
2.1 Pendahuluan
Proposal pengembangan alat yang dibuat berisi tentang perancangan alat baik perangkat lunak
maupun perangkat keras sebagai landasan dalam pembuatan alat, sehingga pembuatan alat pada
setiap tahap akan lebih mudah. Dengan begitu pembuataan alat yang mengacu pada perancangan
pada dokumen ini dapat menuntun pengusul agar dapat tetap melaksanakan pengerjaan proyek
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.
A. Baca nilai setpoint
B.Baca nilai sensor
C. Hitung eror
D. Hitung integral error
E. Hitung differential Error
START
A. Membaca keluaran PID
B.Penyesuaian dengan kondisi embedded system
Deklarasi Variabel:
A. LCD
B. Perhitungan PID
C. Looping
D. Display SV dan MV
Waktu display IE dan IL
dihitung
Y
IE>EL
Setup input nilai awal:
A. Parameter PID
B display
C. Setup pin i/o yang akan dipakai
T
Setup variabel perhitungan selanjutnya
et_1 == et; eint_1==eint; t_1=t;
Nilai start dibaca di
pin 8
A. Output diset 0
B. Reset perhitungan IE untuk periode display
C. Reset perhitungan PID
N
Y
Start == 1
Gambar 3.1. Diagram Alir Kerja Program
Tampilkan SV, PV di
LCD dan Plotter
2.2.2 Perancangan Sistem Kendali
Perancangan perangkat lunak bagian sistem kendali dapat dijelaskan melalui diagram blok di
bawah ini :
3.2 Diagram Blok Perancangan Sistem Kendali
2.3 Perancangan Perangkat Keras
2.3.1 Perancangan Mekanik
Perancangan Mekanik pada dokumen ini dibuat sesederhana mungkin hal tersebut
dimaksudkan agar perancangan yang dibuat dapat dengan mudah menyesuaikan kebutuhan orangorang yang ingin membuatnya. Perancangan mekanik menggunakan potongan papan triplek sebagai
dinding penyanggah sensor, lampu halogen yang dipasang menyesuaikan tempat pemasangan
komponen.
2.3.2 Perancangan Elektronika
Perancangan perangkat keras bagian elektronika merupakan perancangan yang
diimplementasikan ke dalam rangkaian elektronika yang digunakan dalam pengembangan dan
pembuatan alat, berikut rangkaian elektronika yang akan direalisasikan:
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B400 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-400
B-400-01
01
SKD2B_B400_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
20 Mei 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini berisi proses dan implementasi dari proyek yang berjudul “Sistem Kendali
Suhu Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35”. 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 pengujian pada setiap
bloknya.
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 alat ini. Bagian elektronik menjelaskan perangkat – perangkat elektronik yang
digunakan dan fungsinya. Bagian kontrol menjelaskan alur pengontrolan ‘Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35”ketika bergerak. Bagian komputer menjelaskan
implementasi pemrograman software sistem ini.
1.1. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah penujian sistem perblok untuk
memudahkan saat merealisasikan projek dalam hal realisasi dan implementasi hardware serta
sistem elektronika di mata kuliah sistem kendali digital.
2. Realisasi Sistem
1. Pengujian Aktuator (Lampu AC 220V / 5 WATT)
Aktuator yang digunakan adalah lampu AC 220V / 5WATT . Dimana pengujiannya hanya
memberi tegangan AC 220V.
Berikut hasil pengujian aktuator lampu AC
2. Pengujian Potensio Meter
Untuk pengujian potesio meter dengan menggunakan program sebagai berikut :
Dan di bawah ini merupakan hasil plotter dari pengetesan potensiometer setelah diputar
minimum dan maksimum.
3. Pengetesan Rangkaian Zero Crossing
Untuk pengetesan rangkaian zero crossing yaitu dengan cara melihat perubahan output pada
rangkaian zero crossing.
DIbawah ini merupakan bentuk gelombang input AC 12V :
Bentuk Gelombang Output Rangkaian Zero Crossing
4. Pengetesan LCD 16x2
Program untuk LCD :
#include
const int PIN_RS = 12;
const int PIN_E = 11;
const int PIN_DB4 = 5;
const int PIN_DB5 = 4;
const int PIN_DB6 = 3;
const int PIN_DB7 = 2;
float a;
LiquidCrystal lcd(PIN_RS,PIN_E,PIN_DB4,PIN_DB5,PIN_DB6,PIN_DB7);
void setup(){
lcd.begin (16, 2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print ("SV:");
lcd.setCursor (12, 0);
lcd.print("^C");
lcd.setCursor (0,1);
lcd.print("PV");
lcd.setCursor (12,1);
lcd.print("^C");
}
void loop() {
a=analogRead(0)*0.0049;
lcd.setCursor (6,0);
lcd.print(a);
delay(500);
}
5. Pengujian Sensor
Berikut meupakan hasil pengujian sensor :
a) Pengujian sensor tanpa filter
b) menggunakan filter digital
6. Pengujian TRIAC
Program untuk pengujian TRIAC :
int AC_LOAD = 7;
int dimming = 128;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(AC_LOAD, OUTPUT);
attachInterrupt(0, zero_cross_int, RISING);
}
void zero_cross_int() {
int dimtime = (75*dimming);
delayMicroseconds(dimtime);
digitalWrite(AC_LOAD, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(AC_LOAD, LOW);
}
void loop() {
dimming = analogRead(0);
dimming = map(dimming,1023,0,34,134);
delay(10);
Serial.println(dimming);
}
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B500 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-500
B-500-01
01
SKD2B_B500_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
18 Juni 2017
11
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini dibuat sebagai proposal pengembangan pembuatan “Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35” dan sebagai syarat kelengkapan dokumen
pengembangan dari segi analisis dan perancangan.
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen kali ini merupakan desain kendali pada plant menggunakan metode desain
Ziegler-Nichols. Terdapat 2 jenis desain yang berbeda yaitu Ziegler-Nichols tipe 1 dan ZieglerNichols tipe 2. Penggunaan tipe ini disesuaikan dengan jenis plant yang akan dikendalikan.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan pembuatan dokumen kali ini adalah sebagai pemenuhan syarat kelengkapan
penyusunan dokumen perancangan dan pengembangan proyek yang meliputi implementasi dan
realisasi alat khususnya pada aspek kendali berdasarkan perancangan pada dokumen sebelumnya.
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. Linierisasi Sensor
Pada pengambilan data suhu ,menggunakan waktu selama 10 menit tiap pengaturan dimming
dari lampu. Waktu 10 menit tersebut menghasilkan respon di thermometer dan LM35 steady
state, maka akan didapat hasil
-
Pengaturan Dimming 25
Suhu yang terbaca di LM35 sebesar 45 C
Suhu yang terbaca di Termometer sebesar 47 C
Gambar di Serial Monitor Dimming 25
-
Pengaturan Dimming 100
Suhu yang terbaca di LM35 sebesar 40 C
Suhu yang terbaca di Termometer sebesar 41 C
Gambar di Serial Monitor Dimming 100
Setelah mendapat data suhu dari 2 kondisi dimming, kemudian mencari persamaan tersebut
menggunakan metode eliminasi
Y=ax+b
Y=suhu thermometer
X=suhu LM35
Maka didapat persamaan dari kedua kondisi yaitu
1.
47=45a+b
2.
41=40a+b
Metode eliminasi
47=45a+b
41=40a+b
-------------6=5a
6
a= = 1,2
-
5
Nilai a kemudian di substitusi ke salah satu persamaan, maka akan didapat hasil b
47=45 x (1,2) + b
47=54 + b
b= -7
Hasil a dan b telah di dapat, maka persamaan sensor LM35 tersebut yaitu
Y=1,2x-7
3. Desain Kendali
3.1 Pemilihan Metode
Metode yang digunakan untuk design parameter kendali pada proyek kali ini
menggunakan metode Ziegler Nichols 1. Dengan cara plant disetting open loop lalu
kita plot respon dari sensor yang di set sebagai set point setelah itu design dengan
menggunakan metoda Ziegler-Nichols 1.
3.2 Proses Desain
3.2.1 Program PID digital ZN1
Dengan menggunakan program PID digital untuk mendesain ZN1 seperti di
bawah ini :
float PV, PVf, PVf_1, a, TS, fc, RC;
int AC_LOAD = 7;
int dimming = 128;
unsigned long t;
double t_1, Ts;
float interval_elapsed, interval_limit;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(AC_LOAD, OUTPUT);
attachInterrupt(0, zero_cross_int, RISING);
interval_limit = 3;
interval_elapsed = 0;
t=0;
fc=0.035431;
RC=1/(6.28*fc);
TS=0.01;
a=RC/TS;
PVf_1=0;
}
void zero_cross_int() {
int dimtime = (75*95);
delayMicroseconds(dimtime);
digitalWrite(AC_LOAD, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(AC_LOAD, LOW);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
PV=analogRead(5)*0.49;
PVf=(PV+a*PVf_1)/(a+1);
//Serial.print(PVf);
//Serial.print(" ");
t_1 = t;
t = millis();
Ts = (t- t_1)/1000;
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
if ( interval_elapsed >= interval_limit)
{ Serial.println(PVf);
interval_elapsed=0; }
else { interval_elapsed = interval_elapsed;}
PVf_1=PVf;
//dimming = analogRead(2);
dimming = map(dimming,1023,0,34,134);
delay(10);
//Serial.println(dimming);
}
3.2.2 Respon Sistem Desain ZN1
Gambar desain PID ZN 1
Waktu yang diperlukan untuk mendapat respon tersebut selama 1910 s dan panjang gambar
sebesar 1236 mm, maka nilai-nilai parameter PID didapat :
Perbandingan waktu =
1910
1236
= 1,54530744
L=(titik2-titik1) x waktu respon = (102-94) x 1,545= 8
T=(titik3-titik2) x waktu respon = (170-102) x 1,545= 68
= 2xL
𝑇𝑑
= 0,5 𝑥 L
𝑇𝑖
= 1,2 𝑥
T
𝐾𝑝
L
= 1,2 𝑥
= 2𝑥8
68
8
= 0,5 𝑥 8 = 4
= 10,2
= 16
3.3 Program dan Respon Sistem Hasil Desain di PID Backward Difference
3.3.1 Program PID Backward Difference
#include
int AC_LOAD = 7;
float ut, ut_1;
float et, et_1, et_2;
float Kp, Ti, Td, K1, K2, K3, K4;
float PV, PVf, PVf_1, a, Ts, fc, RC;
float SV;
int MV, PID;
unsigned long t;
double t_1;
float interval_elapsed;
float interval_limit;
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
int start;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
fc = 0.03543;//0.0035431; // Frekuensi cut-off
RC = 1/(6.28*fc); // menentukan nilai RC
Ts = 0.01; // Nilai Ts harus diukur dgn program terlebih dahulu
a = RC/Ts; // menghitung parameter
PVf_1 = 0;
Kp =10.2;
Ti = 16;
Td = 4;
SV= 40;
et_1=0;
et_2=0;
ut_1=0;
interval_limit=3;
interval_elapsed=0.1;
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print (“SV:”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print (“PV:”);
lcd.setCursor (11,0);
lcd.print (“*C”);
lcd.setCursor (11,1);
lcd.print (“*C”);
t=millis();
delay(100);
pinMode(13, OUTPUT);
pinMode(12, INPUT);
pinMode(AC_LOAD,OUTPUT);
digitalWrite(13, HIGH);
Serial.begin(9600);
attachInterrupt(0, zero_crosss_int,RISING); // intterupt 0
}
void zero_crosss_int()
{ int dimtime=(75*PID);
delayMicroseconds(dimtime);
digitalWrite(AC_LOAD,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(AC_LOAD,LOW);}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
start=digitalRead(12);
while (start == 1) {
//SV=analogRead(A0)*0.004887;
//SV=42; //SV*10;
PV=analogRead(A5)*0.004887;
PV=PV*100;
PVf = (PV+a*PVf_1) / (a+1);
t=millis();
Ts=0.01;//(t – t_1)/1000;
et=SV-PVf;
if (Ti 255) {
PID = 255;
}
else if (PID < 0) {
PID = 0;
}
else {
PID = PID;
}
//PID = PID/2;
//MV=PID*51;
//analogWrite(6,MV);
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
if (interval_elapsed >= interval_limit){
Serial.print(“60”);
Serial.print(“ “);
Serial.print(SV);
Serial.print(“ “);
Serial.println(PVf);
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);
interval_elapsed=0;
}
else {
interval_elapsed = interval_elapsed;
}
PVf_1 = PVf;
et_1=et;
et_2=et_1;
ut_1=ut;
t_1=t;
PID = map (PID,255,0,34,134);
delay(10);
start = digitalRead(12);
}
PID = 134;
et_1=0;
et_2=0;
t=millis();
delay(100);
//SV=analogRead(A0)*0.04887;
PV=analogRead(A5)*0.4887;
PVf = (PV+a*PVf_1);
Serial.print(“60”);
Serial.print(“ “);
Serial.print(SV);
Serial.print(“ “);
Serial.println(PVf);
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);
}
3.3.2 Respon Sistem PID Backward Difference
Gambar Respon Sistem Hasil Desain
Pada gambar dapat dilihat bahwa respon sistem dapat dinilai bahwa respon memiliki rise
time yang baik, tidak memiliki overshoot yang tinggi serta respon langsung berada pada kondisi
steady state.
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B600 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-600
B-600-01
01
SKD2B_B400_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
18 Juni 2017
3
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini dibuat sebagai proposal pengembangan pembuatan “Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35”dan sebagai syarat kelengkapan dokumen
pengembangan dari segi uji sistem secara keseluruhan.
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen kali ini merupakan dokumen yang berisikan tindak lanjut dari hasil desain kendali
yang diperoleh. Melalui proses manual tunning pada parameter kendali respon yang diberikan
oleh sistem diharapkan dapat menjadi lebih baik sehingga ketika sistem mendapat gangguan baik
secara alami maupun disengaja, kerja sistem tetap berada dikondisi yang optimal.
1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah untuk memenuhi tugas projek mandiri
gabungan antar matakuliah yaitu elektronika industry sebagai elektronika daya, instrumentasi
elektronika sebagai sensor dan sistem kendali digital sebagai controller PID, 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.
2. Tuning Akhir Kendali dan Pengetesan dengan Gangguan
2.1 Tuning Akhir Kendali
Suhu (C)
Time (menit)
Berdasarkan hasil desain dalam penentuan nilai Kp, Ti, dan Td untuk PID Backward Difference, dimana
respon sudah memiliki setting time yang baik, overshoot yang kecil, serta respon menunjukkan keadaan steady state.
Kp
= 10.2
Ti
= 16
Td
= 4
2.2 Pengetesan dengan Gangguan
Suhu(C)
Time(menit)
Pemberian gangguan di plant ketika respon sudah stabil dengan cara ruangan di dinginkan
dengan kipas, maka terlihat bahwa respon saat diberi gangguan menurun kemudian setelah tidak
ada gangguan tersebut, respon dengan cepat kembali stabil.
LM35
Dokumen ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat
mata kuliah Sistem Kendali Digital
Dosen Pengampu
Nama
: Feriyonika, ST., MSc.Eng
NIP
: 198506092012121006
Disusun Oleh
Nama
: Nu’man Hudaya (151311059)
Kelas
: 2B
Program Studi D3 Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Bandung
2017
Kata Pengantar
Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, kami
panjatkan puji dan syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan
inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan project mandiri yang berjudul
“Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC, dan LM35” tepat pada waktunya.
Semoga Allah selalu memberkati Nabi Muhamad SAW , keluarga, sahabat serta para
pengikutnya
Project mandiri ini diajukan untuk memenuhi tugas akhir dalam mata kuliah Sistem
Kendali Digital. Penulis mengambil judul ini karena ingin mengetahui Untuk mengetahui cara
mengendalikan suhu ruangan dengan menggunakan Arduino, TRIAC, dan LM35.
Saya menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan kelemahannya, baik
dalam isi maupun sistematikanya. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan dan
wawasan kami. Oleh sebab itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran untuk
menyempurnakan makalah ini.
Akhirnya, kami mengharapkan semoga makalah ini dapat memberikan manfaat,
khususnya bagi kami dan umumnya bagi pembaca.
Baleendah, 18 Juni 2017
Penulis
Daftar Isi
Kata Pengantar ......................................................................................................................................... 1
Daftar Isi .................................................................................................................................................. 3
1
2
Pengantar ......................................................................................................................................... 7
1.1
Ringkasan Isi Dokumen ........................................................................................................... 7
1.2
Tujuan Penulisan...................................................................................................................... 7
Proposal Pengembangan .................................................................................................................. 8
2.1
Pendahuluan ............................................................................................................................. 8
2.2
Desain Prototype PID Sistem Kendali Suhu Ruangan ............................................................ 9
2.3
Latar Belakang ......................................................................................................................... 9
2.4
Konsep ................................................................................................................................... 10
Sistem Plant ........................................................................................................................................... 10
Sistem pendeteksi .................................................................................................................................. 10
3. Penutup .............................................................................................................................................. 10
3
Pengantar ....................................................................................................................................... 13
4
Pendahuluan ................................................................................................................................... 13
4.1
5
Gambaran Umum ................................................................................................................... 13
4.1.1
Tujuan ............................................................................................................................ 13
4.1.2
Ruang Lingkup............................................................................................................... 14
4.2
Deskripsi Sistem .................................................................................................................... 14
4.3
Elemen yang dibutuhkan ........................................................................................................ 14
Overall Specification...................................................................................................................... 14
5.1
Pendahuluan ........................................................................................................................... 14
5.2
Deskripsi Alat ........................................................................................................................ 15
5.3
Deskripsi Perangkat Keras ..................................................................................................... 15
5.4
Deskripsi Perangkat Lunak .................................................................................................... 17
1. Pengantar ........................................................................................................................................... 20
1.1. Ringkasan Isi Dokumen .............................................................................................................. 20
1.2. Tujuan Penulisan ........................................................................................................................ 20
2. Proposal Pengembangan Produk Sistem Elektronik dan Mekanik .................................................... 21
2.1 Pendahuluan ................................................................................................................................. 21
2.2
Perancangan Perangkat Lunak ............................................................................................... 21
2.2.1 Perancangan Program ........................................................................................................... 21
2.2.2
Perancangan Sistem Kendali.......................................................................................... 22
2.3 Perancangan Perangkat Keras ...................................................................................................... 22
2.3.1 Perancangan Mekanik ........................................................................................................... 22
2.3.2 Perancangan Elektronika ...................................................................................................... 23
1. Pengantar ........................................................................................................................................... 25
1.1. Tujuan Penulisan ........................................................................................................................ 25
2. Realisasi Sistem ................................................................................................................................. 26
1. Pengantar ....................................................................................................................................... 34
1.1. Ringkasan Isi Dokumen .............................................................................................................. 34
1.2. Tujuan Penulisan ........................................................................................................................ 34
2. Linierisasi Sensor........................................................................................................................... 34
3. Desain Kendali............................................................................................................................... 36
3.1 Pemilihan Metode ........................................................................................................................ 36
3.2
Proses Desain ......................................................................................................................... 36
3.3 Program dan Respon Sistem Hasil Desain di PID Backward Difference .................................... 39
1.
Pengantar ....................................................................................................................................... 45
1.1
Ringkasan Isi Dokumen ......................................................................................................... 45
1.2
Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen ............................................................ 45
2. Tuning Akhir Kendali dan Pengetesan dengan Gangguan ................................................................ 45
2.1 Tuning Akhir Kendali .................................................................................................................. 45
2.2 Pengetesan dengan Gangguan ..................................................................................................... 46
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B100 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-100
B-100-01
01
NU’MAN_2B_B100.docx
23 Maret 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
Daftar Isi
Sejarah Revisi Dokumen........................................................................................................3
1.
Pengantar ........................................................................................................................ 3
1.1 Ringkasan Isi Dokumen ................................................................................................. 3
1.2 Tujuan Penulisan ............................................................................................................ 3
2. Proposal Pengembangan .................................................................................................. 4
2.1 Pendahuluan ................................................................................................................... 4
2.2 Desain ............................................................................................................................. 4
2.2.1 Latar Belakang ..................................................................................................... 5
2.2.2 Konsep ................................................................................................................. 5
3.
Penutup………………………………………………………………………………… 5
1
Pengantar
1.1
Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proposal pengembangan kontrol PID kendali suhu ruangan berbasis
Arduino ditujukan untuk projek mandiri mata kuliah Sistem Kendali Digital prog. Dokumen
ini ditulis berdasarkan pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep, desain dan
fitur dari prototype kontrol PID kendali suhu ruangan berbasis Arduino yang direncanakan
akan dikembangkan, peralatan/tools yang akan digunakan dan rencana pengembangan dari
awal pengembangan hingga produk akhir projek ini.
Dokumen B100 ini juga berisi tentang gagasan atau ide yang dikaitkan dengan tugas
mata kuliah Elektronika Industri sebagai ‘sistem plant’, Instrumentasi Elektronika sebagai
‘sistem pendeteksi’ dan tugas akhir mata kuliah Sistem Kendali Digital sebagai ‘kontroller
PID’. Dokumen B100 berisi tentang rancangan sistem yang akan dibuat.
1.2
Tujuan Penulisan
1. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan topik serupa dan pengembangan
lebih lanjut
2. Sebagai langkah awal dalam realisasi sistem kendali suhu ruangan.
2
Proposal Pengembangan
2.1
Pendahuluan
Setiap hari manusia memerlukan udara segar untuk dapat hidup, namun semakin hari
udara yang dihirup semakin berkurang akibat pemanasan global, tak pelak temperature udara
yang ada disekitar kita berubah-ubah sesuai dengan padatnya dan beroperasinya pabrik-pabrik
ataupun kendaraan yang ada. Kondisi suhu udara yang tidak stabil ataupun berubah-ubah
menjadikan kurang nyaman berada dimana-mana. Kenyamanan dalam ruangan yang ber AC
memang sangat diinginkan oleh orang- orang yang hidup pada zaman sekarang. Akan tetapi
pernahkah kita berfikir bahwa dingin pun ternyata tidak cukup untuk kebutuhan didalam
tubuh manusia, karena perlu adanya keseimbangan antara suhu dingin dan suhu panas atau
suhu yang berkisar antara 24 ˚C- 28 ˚C yaitu suhu normal yang dibutuhkan dalam tubuh kita
agar tubuh kita selalu merasa nyaman.
Penelitian yang meliputi perencanaan dan pembuatan rancang bangun sistem kendali suhu
ini perlu dikembangkan untuk menunjang perkembangan teknologi dalam hal sistem kendali,
sehingga akan memberikan manfaat pada penggunanya.
2.2
Desain Prototype PID Sistem Kendali Suhu Ruangan
Protoype PID Sistem Kendali Suhu Ruangan adalah perealisasian penggunaan modul rangkaian
TRIAC yang digabungkan dengan Arduino sebagai controller. Bahasa yang digunakan adalah
bahasa pemrograman C yang diisi pada sebuah chip IC.
2.3
Latar Belakang
Pemakaian sistem kendali otomatis saat ini merupakan kebutuhan yang sangat utama untuk
menjaga agar proses produksi berjalan seperti yang direncanakan, mengurangi beban pekerjaan
manusia dan mendapatkan hasil yang cepat, tepat dan efisien. Penggunaan sistem kendali otomatis
digunakan dalam banyak ruang lingkup kegiatan manusia. Sebagai contoh, pada lingkup industri
seperti pabrik, peralatan dan mesin yang digunakan proses kendali yang dapat memantau suhu
secara otomatis, sehingga parameter-parameter proses pengolahan atau manufaktur tetap terjaga
dengan baik. Misal, pada pabrik kelapa sawit, dibutuhkan kondisi suhu yang konstan agar proses
pemisahan antara batu kelapa sawit dengan kulitnya untuk dijadikan sebagai minyak goreng,
berjalan baik. Pada lingkup kegiatan yang lain, misalkan instansi kesehatan seperti rumah sakit,
jenis pengendalian secara otomatis banyak dipergunakan untuk mengontrol suhu ruangan. Suhu
ruangan perlu dikendalikan dan terjaga untuk keperluan khusus seperti ruangan penyimpanan darah,
ruang perawatan bayi dan sebagainya.
Pada pembuatan protype ini, teknik kendali PID yang diterapkan mengacu pengendalian
temperatur pada suatu ruang menggunakan mikrokontroler sebagai pusat pengolah dan pengendali
data-data masukan dan keluaran. Pengendali PID diinginkan untuk dapat diaplikasikan sehingga
suatu temperatur khusus yang telah dipilih dapat dipertahankan nilainya. Penggunaan
mikrokontroler pada penelitian didasarkan pada efisiensi sistem pengendali yang diperlukan.
Sebuah mikrokontroler dapat menjadi komputer kecil yang menyimpan data dan program terkait
aplikasi sistem kendali PID dengan biaya yang lebih murah, ukuran yang lebih kompak, serta
fleksibilitas dalam programnya. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler berarsitektur
Harvard dimana data dan program ditempatkan secara terpisah sehingga dapat disesuaikan dengan
bahasa program tingkat menengah seperti Bahasa program C. Untuk kebutuhan tersebut pula,
pemilihan kompiler program disandarkan pada kompiler yang berbasis pada Bahasa program C.
2.4
Konsep
Sistem Plant
Rangkaian
Pengatur
Lampu
dengan TRIAC
+
Kontroller
Arduino
Set Point
Optriac
Lampu AC
Suhu
-
Sistem pendeteksi
Sensor suhu
LM35
4.
3.
Gambar Diagram Blok
Sistem kendali suhu ruangan ini merupakan sebuah bentuk realisasi alat yang bekerja secara
otomatis yang dapat membantu individu, industri kecil maupun industri besar yang masih
menggunakan alat yang konvensional untuk mengendalikan suhu ruangan agar bisa nyaman saat
berada di suatu ruangan tanpa perlu merasaterganggu dengan perubahan suhu.
3. Penutup
Demikian dokumen B100 ini dibuat untuk selanjutnya dapat dijadikan acuan untuk
pengembangan-pengembangan bagi tahapan dan dokumentasi selanjutnya.
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B200 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-200
B-200-01
01
SKD2B_B200_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
30 Maret 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
3
Pengantar
Dokumen B200 yang dibuat berisi tentang spesifikasi alat yang akan dibuat temasuk
spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat yang dibuat dengan judul “Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35" dan juga mekanisme alat dan cara kerja alat
yang bersangkutan.
1.1
Functional Requirement Specification
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah memenuhi tugas akhir dari mata kuliah
Elektronika Industri II sebagai sistem plant, Instrumentasi Elektronika sebagai sistem
pendeteksi dan Sistem Kendali terdistribusi berupa proyek mandiri.
Mempermudah penanaman nilai edukasi mengenai materi dengan prinsip Kendali Suhu.
Desain alat yang dibuat akan disesuaikan sedemikian hingga alat yang dibuat
merepresentasikan sistem kendali yang diterapkan di industri..
4
Pendahuluan
4.1
Gambaran Umum
Dokumen ini berisi proposal pengembangan purwarupa sistem kendali suhu yang biasa
digunakan di industri sebagai salah satu tugas mata kuliah Sistem Kendali Digital D3 Teknik
Elektronika. Penulisan ide mengenai pembuatan purwarupa ini berdasarkan: konsep, desain dan
fitur sistem kendali suhu ruangan.
Mengacu pada perencanaan, perancangan, pembuatan, dan pengoperasian, diharapkan
alat yang dibuat dapat sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan dengan begitu alat yang
dibuat dapat dinyatakan sesuai dan dapat digunakan serta diimplementasikan sebagai perangkat
yang mampu mendukung penanaman nilai edukasi dibidang sistem kendali.
4.1.1
Tujuan
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah :
Mengimplementasikan kipas dan lampu sebagai kendali suhu untuk menunjang
kegiatan belajar mengajar sistem kendali.
Mengeimplementasikan rangkaian pengatur lampu AC dengan TRIAC untuk
menunjang kegiatan belajar mengajar Elektronika Industri.
Mengimplementasikan sistem pendeteksian untuk menunjang kegiatan belajar mengajar
Instrumentasi Elektronika.
4.1.2
Ruang Lingkup
Alat ini memiliki batasan-batasan sebagai berikut :
Teknis :
Alat yang akan dibuat digunakan sebagai media pembelajaran.
Alat yang akan mudah dioperasikan.
Alat yang akan dibuat dapat mejelaskan sistem kendali pada embedded system.
Konten :
Target pengguna dari alat ini adalah memahami prinsip kerja sistem kendali, cara
kerja rangkaian elektronika, dan prinsip kerja pendeteksian yang dipelajari secara
teori.
4.2
Deskripsi Sistem
Karakteristik sistem dari alat ini adalah :
Mengatur kerja kipas untuk menurunkan suhu yang mudah naik.
Mengatur kerja lampu untuk menaikan suhu yang turun.
Memberikan umpan balik berdasarkan suhu yang dibaca.
4.3
Elemen yang dibutuhkan
Dalam hal ini, elemen yang paling dibutuhkan adalah kemampuan sensor, kemampuan
lampu yang dapat menaikan suhu dengan cepat, dan kemampuan kipas yang bisa diatur
kecepatan putaranya..
5
Overall Specification
5.1
Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari Sistem Stabilitas Suhu
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.
5.2
Deskripsi Alat
Alat yang dibuat ini merupakan sebuah purwarupa ysng mendukung penyampaian
materi sistem kendali digital dimana cara kerjanya adalah kipas akan bekerja ketika suhu yang
dibaca sensor melebihi set point yang diharapkan dalam proses pemanasan. Kecepatan putaran
blower diatur dengan keluaran PWM dari Arduino Uno dengan metode kendali PID. Hal
serupa akan terjadi pada lampu pada saat proses pemanasan.
5.3
Deskripsi Perangkat Keras
Purwarupa sistem stabilitas suhu ini membutuhkan perangkat keras sebagai pendukung dari
sistem ini, diantaranya :
Embedded System sebagai mikrokontroler (Arduino Uno)
Gambar 1. Board Arduino
Mikrokontroler
ATmega328
Operasi tegangan
5Volt
Input tegangan
disarankan 7-11Volt
Input tegangan batas 6-20Volt
Pin I/O digital
14 (6 bisa untuk PWM)
Pin Analog
6
Arus DC tiap pin I/O 50mA
Arus DC ketika 3.3V 50mA
Memori flash
SRAM
32 KB (ATmega328) dan 0,5 KB digunakan oleh
bootloader
2 KB (ATmega328)
EEPROM
Kecepatan clock
1 KB (ATmega328)
16 MHz
LM35
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah :
Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10
mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada
udara diam.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Triac
Triac beroperasi sebagai dua SCR dalam satu bungkus dan dipasang paralel berkebalikan.
Rangkaian ekivalen triac diperlihatkan sebagai dua SCR yang dihubungkan paralel terbalik
seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Dengan demikian, triac mampu menghantarkan dengan
salah satu polaritas tegangan terminal. Triac dapat juga ditrigger dengan salah satu polaritas
sinyal gerbang.
Lampu
Kipas
Potensiometer
Optotriac
5.4
Deskripsi Perangkat Lunak
Deskripsi perangkat lunak pada alat yang dibuat meliputi :
Arduino assembler
Merupakan perangkat untuk merealisasikan algoritma dengan mengimplementasikan
kedalam sebuah script yang akan di tanam di Arduino.
MATLAB
Perangkat yang digunakan dalam design kendali PID
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B300 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-300
B-300-01
01
SKD2B_B300_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
28 April 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini berisi proposal pengembangan kontrol PID “Sistem Kendali Suhu Ruangan
Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35” ditujukan untuk projek mandiri mata kuliah Sistem Kendali
Digital. Dokumen ini ditulis berdasarkan pada ide pengembangan yang berisi antara lain : konsep,
desain dan fitur dari prototype kontrol PID kendali suhu ruangan berbasis Arduino yang
direncanakan akan dikembangkan, peralatan/tools yang akan digunakan dan rencana pengembangan
dari awal pengembangan hingga produk akhir projek ini.
Dokumen B100 ini juga berisi tentang sebagai syarat kelengkapan dokumen pengembangan
dari segi analisa dan perancangan yang dikaitkan dengan tugas mata kuliah Elektronika Industri
sebagai ‘sistem plant’, Instrumentasi Elektronika sebagai ‘sistem pendeteksi’ dan tugas akhir mata
kuliah Sistem Kendali Digital sebagai ‘kontroller PID’. Dokumen B100 berisi tentang rancangan
sistem yang akan dibuat.
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini terdiri dari dua bagian, diantaranya :
1. Bab Pengantar
Bab pengantar ini menjelaskan mengenai ringkasan isi dokumen, tujuan penulisan
dokumen, 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 meliputi analisa dan perancangan alat baik dari
sisi perancangan perangkat keras, didalamnya mencakup aspek mekanik dan aspek
elektronik, maupun perancangan perangkat 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 Produk Sistem Elektronik dan Mekanik
2.1 Pendahuluan
Proposal pengembangan alat yang dibuat berisi tentang perancangan alat baik perangkat lunak
maupun perangkat keras sebagai landasan dalam pembuatan alat, sehingga pembuatan alat pada
setiap tahap akan lebih mudah. Dengan begitu pembuataan alat yang mengacu pada perancangan
pada dokumen ini dapat menuntun pengusul agar dapat tetap melaksanakan pengerjaan proyek
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.
A. Baca nilai setpoint
B.Baca nilai sensor
C. Hitung eror
D. Hitung integral error
E. Hitung differential Error
START
A. Membaca keluaran PID
B.Penyesuaian dengan kondisi embedded system
Deklarasi Variabel:
A. LCD
B. Perhitungan PID
C. Looping
D. Display SV dan MV
Waktu display IE dan IL
dihitung
Y
IE>EL
Setup input nilai awal:
A. Parameter PID
B display
C. Setup pin i/o yang akan dipakai
T
Setup variabel perhitungan selanjutnya
et_1 == et; eint_1==eint; t_1=t;
Nilai start dibaca di
pin 8
A. Output diset 0
B. Reset perhitungan IE untuk periode display
C. Reset perhitungan PID
N
Y
Start == 1
Gambar 3.1. Diagram Alir Kerja Program
Tampilkan SV, PV di
LCD dan Plotter
2.2.2 Perancangan Sistem Kendali
Perancangan perangkat lunak bagian sistem kendali dapat dijelaskan melalui diagram blok di
bawah ini :
3.2 Diagram Blok Perancangan Sistem Kendali
2.3 Perancangan Perangkat Keras
2.3.1 Perancangan Mekanik
Perancangan Mekanik pada dokumen ini dibuat sesederhana mungkin hal tersebut
dimaksudkan agar perancangan yang dibuat dapat dengan mudah menyesuaikan kebutuhan orangorang yang ingin membuatnya. Perancangan mekanik menggunakan potongan papan triplek sebagai
dinding penyanggah sensor, lampu halogen yang dipasang menyesuaikan tempat pemasangan
komponen.
2.3.2 Perancangan Elektronika
Perancangan perangkat keras bagian elektronika merupakan perancangan yang
diimplementasikan ke dalam rangkaian elektronika yang digunakan dalam pengembangan dan
pembuatan alat, berikut rangkaian elektronika yang akan direalisasikan:
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B400 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-400
B-400-01
01
SKD2B_B400_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
20 Mei 2017
5
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini berisi proses dan implementasi dari proyek yang berjudul “Sistem Kendali
Suhu Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35”. 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 pengujian pada setiap
bloknya.
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 alat ini. Bagian elektronik menjelaskan perangkat – perangkat elektronik yang
digunakan dan fungsinya. Bagian kontrol menjelaskan alur pengontrolan ‘Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35”ketika bergerak. Bagian komputer menjelaskan
implementasi pemrograman software sistem ini.
1.1. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah penujian sistem perblok untuk
memudahkan saat merealisasikan projek dalam hal realisasi dan implementasi hardware serta
sistem elektronika di mata kuliah sistem kendali digital.
2. Realisasi Sistem
1. Pengujian Aktuator (Lampu AC 220V / 5 WATT)
Aktuator yang digunakan adalah lampu AC 220V / 5WATT . Dimana pengujiannya hanya
memberi tegangan AC 220V.
Berikut hasil pengujian aktuator lampu AC
2. Pengujian Potensio Meter
Untuk pengujian potesio meter dengan menggunakan program sebagai berikut :
Dan di bawah ini merupakan hasil plotter dari pengetesan potensiometer setelah diputar
minimum dan maksimum.
3. Pengetesan Rangkaian Zero Crossing
Untuk pengetesan rangkaian zero crossing yaitu dengan cara melihat perubahan output pada
rangkaian zero crossing.
DIbawah ini merupakan bentuk gelombang input AC 12V :
Bentuk Gelombang Output Rangkaian Zero Crossing
4. Pengetesan LCD 16x2
Program untuk LCD :
#include
const int PIN_RS = 12;
const int PIN_E = 11;
const int PIN_DB4 = 5;
const int PIN_DB5 = 4;
const int PIN_DB6 = 3;
const int PIN_DB7 = 2;
float a;
LiquidCrystal lcd(PIN_RS,PIN_E,PIN_DB4,PIN_DB5,PIN_DB6,PIN_DB7);
void setup(){
lcd.begin (16, 2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print ("SV:");
lcd.setCursor (12, 0);
lcd.print("^C");
lcd.setCursor (0,1);
lcd.print("PV");
lcd.setCursor (12,1);
lcd.print("^C");
}
void loop() {
a=analogRead(0)*0.0049;
lcd.setCursor (6,0);
lcd.print(a);
delay(500);
}
5. Pengujian Sensor
Berikut meupakan hasil pengujian sensor :
a) Pengujian sensor tanpa filter
b) menggunakan filter digital
6. Pengujian TRIAC
Program untuk pengujian TRIAC :
int AC_LOAD = 7;
int dimming = 128;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(AC_LOAD, OUTPUT);
attachInterrupt(0, zero_cross_int, RISING);
}
void zero_cross_int() {
int dimtime = (75*dimming);
delayMicroseconds(dimtime);
digitalWrite(AC_LOAD, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(AC_LOAD, LOW);
}
void loop() {
dimming = analogRead(0);
dimming = map(dimming,1023,0,34,134);
delay(10);
Serial.println(dimming);
}
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B500 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-500
B-500-01
01
SKD2B_B500_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
18 Juni 2017
11
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini dibuat sebagai proposal pengembangan pembuatan “Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35” dan sebagai syarat kelengkapan dokumen
pengembangan dari segi analisis dan perancangan.
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen kali ini merupakan desain kendali pada plant menggunakan metode desain
Ziegler-Nichols. Terdapat 2 jenis desain yang berbeda yaitu Ziegler-Nichols tipe 1 dan ZieglerNichols tipe 2. Penggunaan tipe ini disesuaikan dengan jenis plant yang akan dikendalikan.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan pembuatan dokumen kali ini adalah sebagai pemenuhan syarat kelengkapan
penyusunan dokumen perancangan dan pengembangan proyek yang meliputi implementasi dan
realisasi alat khususnya pada aspek kendali berdasarkan perancangan pada dokumen sebelumnya.
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. Linierisasi Sensor
Pada pengambilan data suhu ,menggunakan waktu selama 10 menit tiap pengaturan dimming
dari lampu. Waktu 10 menit tersebut menghasilkan respon di thermometer dan LM35 steady
state, maka akan didapat hasil
-
Pengaturan Dimming 25
Suhu yang terbaca di LM35 sebesar 45 C
Suhu yang terbaca di Termometer sebesar 47 C
Gambar di Serial Monitor Dimming 25
-
Pengaturan Dimming 100
Suhu yang terbaca di LM35 sebesar 40 C
Suhu yang terbaca di Termometer sebesar 41 C
Gambar di Serial Monitor Dimming 100
Setelah mendapat data suhu dari 2 kondisi dimming, kemudian mencari persamaan tersebut
menggunakan metode eliminasi
Y=ax+b
Y=suhu thermometer
X=suhu LM35
Maka didapat persamaan dari kedua kondisi yaitu
1.
47=45a+b
2.
41=40a+b
Metode eliminasi
47=45a+b
41=40a+b
-------------6=5a
6
a= = 1,2
-
5
Nilai a kemudian di substitusi ke salah satu persamaan, maka akan didapat hasil b
47=45 x (1,2) + b
47=54 + b
b= -7
Hasil a dan b telah di dapat, maka persamaan sensor LM35 tersebut yaitu
Y=1,2x-7
3. Desain Kendali
3.1 Pemilihan Metode
Metode yang digunakan untuk design parameter kendali pada proyek kali ini
menggunakan metode Ziegler Nichols 1. Dengan cara plant disetting open loop lalu
kita plot respon dari sensor yang di set sebagai set point setelah itu design dengan
menggunakan metoda Ziegler-Nichols 1.
3.2 Proses Desain
3.2.1 Program PID digital ZN1
Dengan menggunakan program PID digital untuk mendesain ZN1 seperti di
bawah ini :
float PV, PVf, PVf_1, a, TS, fc, RC;
int AC_LOAD = 7;
int dimming = 128;
unsigned long t;
double t_1, Ts;
float interval_elapsed, interval_limit;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(AC_LOAD, OUTPUT);
attachInterrupt(0, zero_cross_int, RISING);
interval_limit = 3;
interval_elapsed = 0;
t=0;
fc=0.035431;
RC=1/(6.28*fc);
TS=0.01;
a=RC/TS;
PVf_1=0;
}
void zero_cross_int() {
int dimtime = (75*95);
delayMicroseconds(dimtime);
digitalWrite(AC_LOAD, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(AC_LOAD, LOW);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
PV=analogRead(5)*0.49;
PVf=(PV+a*PVf_1)/(a+1);
//Serial.print(PVf);
//Serial.print(" ");
t_1 = t;
t = millis();
Ts = (t- t_1)/1000;
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
if ( interval_elapsed >= interval_limit)
{ Serial.println(PVf);
interval_elapsed=0; }
else { interval_elapsed = interval_elapsed;}
PVf_1=PVf;
//dimming = analogRead(2);
dimming = map(dimming,1023,0,34,134);
delay(10);
//Serial.println(dimming);
}
3.2.2 Respon Sistem Desain ZN1
Gambar desain PID ZN 1
Waktu yang diperlukan untuk mendapat respon tersebut selama 1910 s dan panjang gambar
sebesar 1236 mm, maka nilai-nilai parameter PID didapat :
Perbandingan waktu =
1910
1236
= 1,54530744
L=(titik2-titik1) x waktu respon = (102-94) x 1,545= 8
T=(titik3-titik2) x waktu respon = (170-102) x 1,545= 68
= 2xL
𝑇𝑑
= 0,5 𝑥 L
𝑇𝑖
= 1,2 𝑥
T
𝐾𝑝
L
= 1,2 𝑥
= 2𝑥8
68
8
= 0,5 𝑥 8 = 4
= 10,2
= 16
3.3 Program dan Respon Sistem Hasil Desain di PID Backward Difference
3.3.1 Program PID Backward Difference
#include
int AC_LOAD = 7;
float ut, ut_1;
float et, et_1, et_2;
float Kp, Ti, Td, K1, K2, K3, K4;
float PV, PVf, PVf_1, a, Ts, fc, RC;
float SV;
int MV, PID;
unsigned long t;
double t_1;
float interval_elapsed;
float interval_limit;
LiquidCrystal lcd(8, 9, 4, 5, 6, 7);
int start;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
fc = 0.03543;//0.0035431; // Frekuensi cut-off
RC = 1/(6.28*fc); // menentukan nilai RC
Ts = 0.01; // Nilai Ts harus diukur dgn program terlebih dahulu
a = RC/Ts; // menghitung parameter
PVf_1 = 0;
Kp =10.2;
Ti = 16;
Td = 4;
SV= 40;
et_1=0;
et_2=0;
ut_1=0;
interval_limit=3;
interval_elapsed=0.1;
lcd.begin(16,2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print (“SV:”);
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print (“PV:”);
lcd.setCursor (11,0);
lcd.print (“*C”);
lcd.setCursor (11,1);
lcd.print (“*C”);
t=millis();
delay(100);
pinMode(13, OUTPUT);
pinMode(12, INPUT);
pinMode(AC_LOAD,OUTPUT);
digitalWrite(13, HIGH);
Serial.begin(9600);
attachInterrupt(0, zero_crosss_int,RISING); // intterupt 0
}
void zero_crosss_int()
{ int dimtime=(75*PID);
delayMicroseconds(dimtime);
digitalWrite(AC_LOAD,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(AC_LOAD,LOW);}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
start=digitalRead(12);
while (start == 1) {
//SV=analogRead(A0)*0.004887;
//SV=42; //SV*10;
PV=analogRead(A5)*0.004887;
PV=PV*100;
PVf = (PV+a*PVf_1) / (a+1);
t=millis();
Ts=0.01;//(t – t_1)/1000;
et=SV-PVf;
if (Ti 255) {
PID = 255;
}
else if (PID < 0) {
PID = 0;
}
else {
PID = PID;
}
//PID = PID/2;
//MV=PID*51;
//analogWrite(6,MV);
interval_elapsed = interval_elapsed + Ts;
if (interval_elapsed >= interval_limit){
Serial.print(“60”);
Serial.print(“ “);
Serial.print(SV);
Serial.print(“ “);
Serial.println(PVf);
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);
interval_elapsed=0;
}
else {
interval_elapsed = interval_elapsed;
}
PVf_1 = PVf;
et_1=et;
et_2=et_1;
ut_1=ut;
t_1=t;
PID = map (PID,255,0,34,134);
delay(10);
start = digitalRead(12);
}
PID = 134;
et_1=0;
et_2=0;
t=millis();
delay(100);
//SV=analogRead(A0)*0.04887;
PV=analogRead(A5)*0.4887;
PVf = (PV+a*PVf_1);
Serial.print(“60”);
Serial.print(“ “);
Serial.print(SV);
Serial.print(“ “);
Serial.println(PVf);
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print(SV);
lcd.setCursor(3,1);
lcd.print(PVf);
}
3.3.2 Respon Sistem PID Backward Difference
Gambar Respon Sistem Hasil Desain
Pada gambar dapat dilihat bahwa respon sistem dapat dinilai bahwa respon memiliki rise
time yang baik, tidak memiliki overshoot yang tinggi serta respon langsung berada pada kondisi
steady state.
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Jenis Dokumen
Nomor Dokumen
Nomor Revisi
Nama File
Tanggal Penerbitan
Unit Penerbitan
Jumlah Halaman
Dokumen B600 : “Sistem Kendali Suhu Ruangan Berbasis
Arduino, TRIAC dan LM35”
B-600
B-600-01
01
SKD2B_B400_NU’MAN_PROJEKMANDIRI.docx
18 Juni 2017
3
Data Penyusun
Nama
Nu’man Hudaya
Pengusul
Jabatan Mahasiswa D3 Elektronika
Anggota 151311059
Tanda
Tangan
Tanggal
Lembaga
Alamat
Telepon :
Politeknik Negeri Bandung
Kp. Bojong Peuteuy rt 03/01 Desa Bojong Malaka Kecamatan Baleendah
Kabupaten Bandung 40375
Fax :
Email : numan.hudaya@yahoo.com
1. Pengantar
Dokumen ini dibuat sebagai proposal pengembangan pembuatan “Sistem Kendali Suhu
Ruangan Berbasis Arduino, TRIAC dan LM35”dan sebagai syarat kelengkapan dokumen
pengembangan dari segi uji sistem secara keseluruhan.
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen kali ini merupakan dokumen yang berisikan tindak lanjut dari hasil desain kendali
yang diperoleh. Melalui proses manual tunning pada parameter kendali respon yang diberikan
oleh sistem diharapkan dapat menjadi lebih baik sehingga ketika sistem mendapat gangguan baik
secara alami maupun disengaja, kerja sistem tetap berada dikondisi yang optimal.
1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah untuk memenuhi tugas projek mandiri
gabungan antar matakuliah yaitu elektronika industry sebagai elektronika daya, instrumentasi
elektronika sebagai sensor dan sistem kendali digital sebagai controller PID, 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.
2. Tuning Akhir Kendali dan Pengetesan dengan Gangguan
2.1 Tuning Akhir Kendali
Suhu (C)
Time (menit)
Berdasarkan hasil desain dalam penentuan nilai Kp, Ti, dan Td untuk PID Backward Difference, dimana
respon sudah memiliki setting time yang baik, overshoot yang kecil, serta respon menunjukkan keadaan steady state.
Kp
= 10.2
Ti
= 16
Td
= 4
2.2 Pengetesan dengan Gangguan
Suhu(C)
Time(menit)
Pemberian gangguan di plant ketika respon sudah stabil dengan cara ruangan di dinginkan
dengan kipas, maka terlihat bahwa respon saat diberi gangguan menurun kemudian setelah tidak
ada gangguan tersebut, respon dengan cepat kembali stabil.