Tugas Akhir mata Kuliah Sistem kendali "Sistem kendali suhu ruangan dengan metode pid berbasis arduino uno, triac, dan lm35" D3 Teknik Elektronika Politeknik negeri Bandung

1. PROJECT MANDIRI
“Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID
berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”
Tugas akhir mata kuliah Sistem Kendali Digital
Disusun oleh :
Nama : Saarah Nur Fauziyyah
NIM : 151311062
Kelas : 2B2-D3 Teknik Elektronika
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2017

2. Kata pengantar
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT, atas rahmat dan karunia-Nya
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir mata kuliah Sistem Kendali Digital dengan judul
“Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”.
Tugas Akhir mata kuliah Sistem Kendali Digital ini merupakan salah satu cara untuk
memperoleh nilai dan merupakan sebuah proyek wajib yang harus diselesaikan pada akhir
mata kuliah ini. Terselesaikannya tugas ini tidak lepas dari dorongan berbagai pihak sehingga
penilis ingin mengucapkan terima kasih, terutama bagi :
Bapak Feriyonika, ST.,MSc.Eng , yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat dan dukungan
kepada penulis.
Dengan segala kerendahan hati, penulis berharap semoga hal yang tertulis dalam B100-
B600 ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bandung, Juni 2017
Penulis

3. POLITEKNIK NEGERI
BANDUNG PROGRAM STUDI D3
TEKNIK ELEKTRONIKA
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012.
Kotak Pos 1234.
Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B100: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode
PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”
Jenis Dokumen B100
Nomor Dokumen B100 – 02
Nomor Revisi 02
Nama File SKD2B_B100_Saarah Nur F_Project Mandiri.docx
Tanggal Penerbitan 09 Juni 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Pengusul Nama
Saarah Nur Fauziyyah
Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII
151311062
Tanggal 09 - 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
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id
1

4. Sejarah Revisi Dokumen
Versi Tanggal Oleh Deskripsi
01 31 Maret 2017 Feriyonika, S.T., MSc.Eng. - Tema
- Judul
- Ringkasan Isi Dokumen
02 09 Juni 2017 Feriyonika, S.T., MSc.Eng. - Plant
2

5. 1. Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proposal perancangan Embedded system Kendali
Suhu Ruangan pada arduino yang ditujukan untuk mengembangkan
keterampilan dalam merancang suatu sistem berbasis kendali yang diaplikasikan
pada plant kendali suhu ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID
berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35” yang ditujukan sebagai tugas mandiri
mata kuliah Sistem Kendali Digital, Elektroika Industri 2, dan Instrumentasi
industri program studi D3 Teknik Elektronika Politeknik Negeri Bandung.
Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangan yang berisi antara lain:
konsep, desain dan fitur dari ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode
PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35” yang direncanakan akan
dikembangkan, perangkat/tools yang akan digunakan dan rencana
pengembangan dari awal perencanaan hingga produk akhir dari proyek ini.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen iniadalah :
1. Sebagai bahan pembelajaran untuk sistem kendali digital yangdiimplementasikan
pada sebuah alat.
2. Sebagai bahan referensi untuk pengembangan alat yang lebih lanjut dengan
topik serupa.
3. Melatih kemampuan dalam merancang sistem kendali kecepatan pada Embedded
System.
3

6. 2. Proposal Pengambangan
2.1 Pendahuluan
Sebuah komputer mampu mengendalikan sebuah rangkaian alat
elektronika menggunakan sebuah chip IC yang dapat diisi program dan logika
yang disebut teknologi Mikroprosesor. Penggunaan mokroprosessor dewasa ini
dapat diaplikasikan sebagai media untuk membuat Embedded System.
Perancangan Embedded System diaplikasikan pada Arduino yang difungsikan
sebagai processor. Aplikasi yang akan dirancang adalah ”Sistem Kendali Suhu
Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”, yaitu
sistem kendali yang dapat mempertahankan suhu ruangan sesuai dengan set
point.
2.2 Deskripsi Umum Alat
”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino
Uno, Triac, dan LM35” adalah sebuah sistem kendali yang dapat
mempertahankan suhu ruang sesuai dengan set point yang ditentukan, sistem
kendali yang digunakan adalah kendali PID, dimana parameter Kp, Ti dan Td
diatur untuk menghasilkan kendali yang merespon adanya error sehingga sistem
dapat mempertahankan suhu sesuai set point dengan umpan balik sensor LM35.
Cara kerja alat ini berbasis sistem kendali PID digital menggunakan
mikrokontroller pada sebuah embedded system Arduino Uno dengan bahasa
tingkat tinggi (High Level Language), yaitu dengan Bahasa C pada Arduino.
2.2.1. Latar Belakang
Saat ini perkembangan pendidikan yang diajarkan di tingkat
perguruan tinggi khususnya bidang Elektronika Kendali berkembang
sangat pesat, perkembangan plant dengan konsep kendali suhu dapat
diaplikasikan pada banyak plant yang berbeda. Berkembangnya
aplikasi plant yang digunakan mengacu pada perkembangan
teknologi dan ketersediaan bahan pendukung di pasaran. Pemahaman
akan Sistem Kendali Digital pada Mahasiswa secara utuh menjadi hal
pendorong perancangan tugas mandiri ini, didasarkan oleh kebutuhan
tersebut maka dirancanglah Tugas Mandiri yang berjudul ”Sistem
Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno,
Triac, dan LM35” yang diharapkan dapat menambah pemahaman 4

7. dalam Sistem Kendali Digital.
2.2.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan penjelasan diatas, maka permasalahan yang dibahas
yaitu :
1. Membuat dan merakit sistem kendali pid untuk suhu ruang
berbasis arduino, triac, dan sensor LM35
2. Merancang, membuat, dan menguji sistem kendali suhu
menggunakan metode PID.
2.2.3. Luaran yang diharapkan
Berdasarkan perumusan masalah yang telah dijelaskan, maka luaran
yang diharapkan dalam proyek ini yaitu :
1. Alat sistem kendali suhu
2. Sistem kendali PID sesuai dengan rancangan
2.2.4. Konsep
Alat ini akan memiliki kemampuan untuk mengendalikan
kecepatan sesuai dengan set point yang ditentukan menggunakan sistem
kendali PID seperti gambar blok diagram dibawah ini.
Set Point
(Nilai Set)
Kontroller
(Arduino Uno)
OptoTriac TRIAC
Aktuator
(Lampu AC)
Feedback
(Sensor LM35)
SV MV
PV
+
Gangguan
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem Kendali Suhu
Dapat dilihat dari blok diagram pada Gambar 2.1 dimana nilai set (set
point) sebagai nilai yang akan menjadi acuan sistem kendali yang biasa
disebut Set Value (SV). kinerjanya dapat mempertahankan suhu yang
ditempatkan sesuai set point, juga mempertahankan suhu ruangan
jika adanya gangguan dari luar, sistem kendali yang digunakan
adalah kendali PID dengan umpan balik menggunakan sensor LM35.
5

8. POLITEKNIK NEGERI
BANDUNG PROGRAM STUDI D3
TEKNIK ELEKTRONIKA
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012.
Kotak Pos 1234.
Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B200: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode
PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”
Jenis Dokumen B200
Nomor Dokumen B200 – 02
Nomor Revisi 02
Nama File SKD2B_B200_Saarah Nur F_Project Mandiri.docx
Tanggal Penerbitan 09 Juni 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 9
Data Pengusul
Pengusul Nama
Saarah Nur Fauziyyah
Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII
151311062
Tanggal 09 - 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
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id
6

9. Sejarah Revisi Dokumen
Versi Tanggal Oleh Deskripsi
01 31 Maret 2017 Feriyonika, S.T., MSc.Eng. - Tema
- Judul
- Ringkasan Isi Dokumen
02 09 Juni 2017 Feriyonika, S.T., MSc.Eng. - Plant
7

10. 1. Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B200 ini berisi tentang dokumen spesifikasi alat yang meliputi
spesifikasi sistem dalam mengembangkan alat ini, serta detail dari alat yang akan
kami buat. Dokumen ini lebih menitik beratkan pada pembahasan rangkaian inti
yang akan dibuat, mekanisme alat, cara kerja, dan mengenai dasar pemrograman
yang akan digunakan.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah untuk menggambarkan
bagaimana cara kerja dari alat yang akan dibuat, mekanisme alat, dan teknik
dalam pengembangan alat.
2. Functional Requipment Specification
 Designer dalam hal ini adalah perancangan sistem kendali dari alat kendali
suhu ruangan dengan metode PID.
 Dokumen dasar untuk program perancangan Sistem Kendali Suhu Ruangan
dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35 menggunakan
metode PID ini adalah dokumen B100 hingga B600.
 Definisi requirement adalah deskripsi dari apa yang harus dilakukan oleh
sistem. Sistem yang dikembangkan harus mampu melakukan hal-hal
tertentu.
2.1 Pendahuluan
2.1.1 Gambaran Umum
Sistem ini bekerja dengan input yang diberikan oleh pengaturan
potensiometer sebagai Set Point yang disambungkan pada pin analog
dari Arduino dan akan di proses oleh program PID yang kemudian
dieksekusi dan akan memerintahkan OptoCoupler dan driver Lampu AC
yaitu TRIAC untuk mempertahankan sesuai dengan suhu yang diberikan.
Sensor LM35 sebagai sensor feedback yang berfungsi sebagai pembaca
suhu ruangan dan data yang di dapat akan di berikan kepada Arduino
yang akan di koreksi oleh Program PID dan akan disesuaikan dengan
menambah / mengurangi nilai suhu seseuai dengan nilai Set Point. Nilai
yang diberikan oleh LM35 adalah nilai error yang berarti nilai
penyimpangan yang dihasilkan dengan nilai yang diinginkan. 8

11. 2.1.2 Tujuan
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah :
 Sebagai alat pembelajaran mengenai pengendalian PID yang
diaplikasikan kepada suhu ruangan.
 Meminimalisir kesalahan / penyimpangan suhu ruangan
 Salah satu contoh pembelajaran penggunaan sensor LM35
2.1.3 Ruang Lingkup
 Teknis :
Mengatur suhu ruangan agar tetap sesuai dengan suhu yang
diinginkan.
 Konten :
Target pengguanan alat ini adalah di sekolah, kampus, atau tempat
bimbingan lainnya yang terdapat unsur ilmu elektronika yang
didalamnya mempelajari pengendalian PID.
2.2 Deskripsi Sistem
Karakteristik sistem dari alat ini adalah :
 Alat berupa lampu AC yang dihubungkan dengan OptoCoupler dan TRIAC
yang dikendalikan oleh mikrokontroler dan catu daya 220V
 Alat dapat diubah setpointnya menggunakan potensiometer yang terhubung
dengan mikrokontroler.
 Alat akan menghitung suhu dari pendeteksian sensor terhadap LM35 yang
ada di roda kemudian dilakukan perhitungan oleh mikrokontroler.
 Alat akan menyesuaikan suhu sesuai dengan set point yang diberikan.
9

12. 3. Overall Specification
3.1 Pendahuluan
Bagian ini akan mambahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari ”Sistem
Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan
LM35” sebagai suatu sistem dan komponen-komponen penyusunnya.
Hal-hal yang akan dijelaskan antara lain:
 Deskripsi Alat : menjelaskan mengenai cara kerja secara umum dari sistem
alat ini.
 Deskripsi Perangkat Keras : menjelaskan lebih lanjut dari perangkat keras
yang mendukung sistem
 Deskripsi Perangkat Lunak: menjelaskan komponen-komponen perangkat
lunak penyusun sistem.
3.2 Deskripsi Alat
Alat ini bekerja dengan input yang diberikan oleh pengaturan potensiometer
sebagai Set Point yang disambungkan pada pin analog dari Arduino dan akan di
proses oleh program PID yang kemudian dieksekusi dan akan memerintahkan
OptoCoupler dan driver Lampu AC yaitu TRIAC untuk mempertahankan sesuai
dengan suhu yang diberikan. Sensor LM35 sebagai sensor feedback yang
berfungsi sebagai pembaca suhu dan data yang di dapat akan di berikan kepada
Arduino yang akan di koreksi oleh Program PID dan akan disesuaikan dengan
menambah / mengurangi nilai suhu seseuai dengan nilai Set Point. Nilai yang
diberikan oleh LM35 adalah nilai error yang berarti nilai penyimpangan yang
dihasilkan dengan nilai yang diinginkan.
3.3 Deskripsi Perangkat Keras
Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno,
Triac, dan LM35 membutuhkan perangkat keras sebagai pendukung sistem ini,
diantaranya :
10

13. 3.3.1 Lampu AC
3.3.2 Arduino Uno
Spesifikasi Arduino Uno :
Microcontroller ATmega328
Operasi dengan daya 5V Voltage
Input Tegangan (disarankan) 7-12V
Input Tegangan (batas) 6-20V
Digital I / O Pins 14 (dimana 6 memberikan output PWM)
Analog Input Pin 6
DC Lancar per I / O Pin 40 mA
Saat 3.3V Pin 50 mA DC
Flash Memory 32 KB (ATmega328) yang 0,5 KB digunakan oleh 11

14. bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
3.3.3 Sensor LM35
Spesifikasi LM35 :
3.3.4 TRIAC
BTA12 merupakan Komponen TRIAC yang bergungsi sebagai kendali
daya untuk tegangan AC. Berikut datasheet BTA12 :
12

15. 3.3.5 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau
pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD
dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai
penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
3.4 Deskripsi Perangkat Lunak
Deskripsi perangkat lunak pada alat yang dibuat meliputi tahapan-tahapan
tertentu, diantaranya:
 Menentukan bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah Bahasa C++.
 Menentukan software penunjang bahasa pemrograman yang digunakan
adalah Arduino IDE.
 Membuat dan menguji program yang telah dibuat sesuai dengan respon
sistem yang telah diset sesuai spesifikasi serta mensimulasikannya ke 13

16. Arduino Uno yang telah disiapkan.
 Menguji program pada alat yang dibuat.
4. Referensi
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/BTA12-600CW3-D.PDF
https://www.instructables.com/id/How-to-use-an-LCD-displays-Arduino-Tutorial/
https://www.scribd.com/document/336849509/SKT4C-B100-B600-
GeshaFebyansyah-ProyekMandiri
5. Penutup
Demikian dokumen B200 mengenai fungsi dan spesifikasi secara umum.
Dokumen ini akan dikembangkan dengan pembahasan yang lebih rinci mengenai
perancangan ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino
Uno, Triac, dan LM35” pada dokumen selanjutnya.
14

17. POLITEKNIK NEGERI
BANDUNG PROGRAM STUDI D3
TEKNIK ELEKTRONIKA
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012.
Kotak Pos 1234.
Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B300: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode
PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”
Jenis Dokumen B300
Nomor Dokumen B300 – 01
Nomor Revisi
Nama File SKD2B_B300_Saarah Nur F_Project Mandiri.docx
Tanggal Penerbitan 09 Juni 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Pengusul Nama
Saarah Nur Fauziyyah
Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII
151311062
Tanggal 09 - 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
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id

18. 1. Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B300 ini berisi tentang dokumen spesifikasi produk, yang meliputi
perencanaan sistem dalam mengembangkan Sistem Kendali Suhu Ruangan
dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35, serta detail
perancangansistem elektronik, perancangan perangkat lunak, perancangan sistem
kendali, dan perancangan mekanik.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah memberikan gambaran mengenai
perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan
metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35 yang akan dirancang dan
dikembangkan yaitu perancangan sistem elektronik, perancangan perangkat lunak,
perancangan sistem kendali, dan perancangan mekanik.
Melengkapi tujuan umum tersebut, dokumen ini juga memiliki tujuan khusus,
yaitu:
 Mempermudah pemahaman pembaca mengenai alat yang akan dibuat
 Sebagai landasan dalam pengerjaan proyek
 Sebagai acuan dalam pengembangan proyek dalam jangka panjang
2. Proposal Pengembangan
2.1 Pendahuluan
Pada pengembangan proyek ini memberikan perancangan sistem elektronik,
perancangan perangkat lunak, perancangan sistem kendali, dan perancangan
mekanik yang akan menjadi acuan dalam proses pengambangan dan perealisasian
proyek sehingga dalam pengerjaannya bisa menjadi lebihmudahdaan tidak menutup
kemungkinan bila disaat proses pengerjaannya mengalami beberapa perubahan
dan modifikasi.
2.2 Perancangan Perangkat Lunak
2.2.1. Perancangan Program
Perancangan Program dapat dibuat dan dijelaskan melalui diagram
alir atau flowchart. Perancangan program dibuat dengan tujuan
menjelaskan bagaimana program bekerja pada sistem Berikut
perancangan program yang telah dibuat.
15
16

19. START
Deklarasi Variable
a. Untuk Library (LCD)
b. Variable perhitungan PID
c. Variable perhitungan Ts
d. Variable display SV-PV diplotter
e. Deklarasi untuk mengendalikan
looping
Setup/Inputnilai awal
a. Set up parameter PID
b. Set up untuk Display
c. Set up untuk Ts
d. Set up pin output yang akan dipakai
e. Set up untuk serial dan pengatur looping
Baca nilai‘start’ di pin 8
Start==1?
a. Baca nilaiSV dan PV
b. Menghitung Ts, error, Integral
error, Diff error, dan PID
a. Membatasikeluaran PID
b. Penyesuaian dengan embedded
system
Hitung IE dan IL
IE>=IL?
Set nilai variable untuk perhitungan
selanjutnya
Tampilkan SV, PV pada display
Reset IE untuk counting ulang
a. Output di set 0
b. Reset perhitungan IE untuk
periode display
c. Reset nilai perhitungan PID
d. Setting untuk Ts
e. Teteap menampilkan SV dan PV
Gambar 2.1 Flowchart Program
17

20. 2.2.2. Perancangan Sistem Kendali
Gambar 2.2 Blok Diagram Sistem
2.3 Perancangan Perangkat Keras
2.3.1. Perancangan Mekanik
Perancangan mekanik pada dari alat ini dibuat secara sederhana.
Mekanik dari alat ini setidaknya terdiri dari kotak komponen dan
penyangga sensor dengan aktuator yang digunakan yaitu lampu AC yang
disertai dengan box dan sensor LM35
2.3.2. Perancangan Elektronika
Terdapat 2 pilihan mode yaitu mode manual dan mode otomatis, pada
mode otomatis Power Supply 5V akan menjadi catu daya dari Arduino
Uno yang digunakan sebagai controller, Optotriac dan Driver yaitu Triac,
Sensor LM35 sebagai feedback, dan Lampu pijar AC sebagai aktuator
dari sistem. Ground yang digunakan adalah ground dari pin di Arduino
dan dari trafo. Input dari sensor akan masuk ke pin A5 dari Arduino Uno
sebagai input analog. Hasil olah program dari arduino akan berupa nilai
pwm dari pin 9 untuk mentriger otpodiac sehingga sudut picu pada triac
dapat dikontrol sudut fasanya sehingga lampu pijar AC dapat
menyesuiakan kecerahannya sesui pengaturan dari triac.
Kontroller
(Arduino Uno)
Aktuator
(Lampu AC)
Feedback Sensor
(Sensor LM35)
Gangguan
SV Output
+
-PV
Set Point
(Nilai Set)
Opto
Coupler
TRIAC
18

21. Gambar 2.3 Perancangan Wiring System
3. Referensi
 https://www.academia.edu/30947567/SKT4C_B100-
B600_Fachriel_Fadhilah_Sistem_Kendali_Suhu_dengan_Dua_Buah_Aktuator
 https://www.scribd.com/document/336736885/Dokumen-B400-Miniatur-
Kontrol-Suhu-Dengan-Metode-PID
 Project Mandiri SKD 4-C, Vito Eka P
19

22. POLITEKNIK NEGERI
BANDUNG PROGRAM STUDI D3
TEKNIK ELEKTRONIKA
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012.
Kotak Pos 1234.
Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B400: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode
PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”
Jenis Dokumen B400
Nomor Dokumen B400 – 01
Nomor Revisi
Nama File SKD2B_B400_Saarah Nur F_Project Mandiri.docx
Tanggal Penerbitan 21 Mei 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 9
Data Pengusul
Pengusul Nama
Saarah Nur Fauziyyah
Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII
151311062
Tanggal 21 - 05 - 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
20

23. 1. Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B300 ini berisi tentang dokumen spesifikasi produk, yang meliputi
perencanaan sistemdalammengembangkanSistem Kendali Suhu Ruangan dengan
metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35, serta detail perancangan
sistem elektronik, perancangan perangkat lunak, perancangan sistem kendali, dan
perancangan mekanik.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan
dan realisasi dari perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali Suhu
Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35 yang akan
dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan implementasi hardware
serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada
dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan
Melengkapi tujuan umum tersebut, dokumen ini juga memiliki tujuan khusus,
yaitu:
 Sebagai landasan dalam pengerjaan proyek
 Sebagai salah satu dokumentasi dalam pengecekan komponen
 Sebagai acuan dalam pengembangan proyek dalam jangka panjang
2. Reaslisasi Perancangan Elektronik
Pada pengembangan proyek ini memberikan perancangan elektronik akan
menjadi acuan dalam proses pengambangan dan perealisasian proyek sehingga dalam
pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah dan tidak menutup kemungkinan bila disaat
proses pengerjaannya mengalami beberapa perubahan dan modifikasi. Dalam realisasi
perancangan elektronik perlu dilakukan pengujian pada setiap komponen atau blok dari
sistem yang menyatakan komponen dalam keadaan baik atau tidak.
21

24. 2.1 Pengetesan Set Point
Pengetesan Potensiometer yang berfungsi sebagai pengatur Set Point (SV)
dilakukan dengan cara membuat rangkaian seperti diatas. Dengan menggunakan
program untuk mengkonversikan pembacaan potensiometer dapat dilihat pada
serial plotter sebagai berikut.
Gambar 2.1 Source Code untuk pengetesan Set Point
Gambar 2.2 Respon Pengaturan Set Point
22

25. 2.2 Pengetesan Display
Komponen yang digunakan untuk menampilkan nilai yang diukur dan
terukur yaitu LCD 16 x 2. Pengujian tersebut dilakukan dengan cara
menghubungkan LCD dengan Arduino dengan konfigurasi Rs=12, E=11,
DB4=5, DB5=4, DB6=3, DB7=2.
Gambar 2.3 Source Code untuk Pengetesan LCD
Gambar 2.4 Tampilan pada LCD
23

26. 2.3 Pengetesan Sensor
Sensor yang digunakan sebagai feedback pada perancangan ini adalah sensor
suhu yaitu LM35 dapat dilihat pada gambar diatas. Sensor LM35 digunakan
untuk mengukur suhu dari lampu pada ruangan yang kemudian akan dihitung
secara matematis dengan nilai setpoint.
2.3.1 Tanpa Filter
Gambar 2.5 Source Code Pengetesan LM35 Tanpa Filter
24

27. Gambar 2.6 Respon Sensor LM35 Tanpa Filter
2.3.2 Dengan Filter
Gambar 2.7 Source Code Pengetesan LM35 dengan Filter
25

28. Gambar 2.8 Respon Sensor LM35 dengan Filter
2.4 Pengetesan Driver
Gambar 2.7 Source Code Pengetesan Driver Triac
26

29. Pengetesan Driver TRIAC dilakukan dengan menggunakan rangkaian Zero
Crossing yang dihubungkan pada Arduino dan diberi set point sehingga di dapat
data seperti berikut :
2.4.1 Potensiometer di set minimum
2.4.2 Potensiometer di set medium
2.4.3 Potensiometer di set maksimum
27

30. 3. Kesimpulan
Dari data yang telah terlampir di atas, dapat disimpulakan sebagai berikut :
Komponen/Rangkaian Kondisi
 Potensiometer sebagai Set Point Baik
 Arduino sebagai Controller Baik
 LCD sebagai indikator Baik
 Lampu AC 220V sebagai Aktuator Baik
 Sensor LM35 sebagai Feedback Baik
 Rangkaian Optrocoupler dan Optotriac Baik
4. Referensi
Project mandiri 4C, Dokumen B100-B600 Vito Eka Pramudhita Susanto
https://www.academia.edu/30947567/SKT4C_B100-
B600_Fachriel_Fadhilah_Sistem_Kendali_Suhu_dengan_Dua_Buah_Aktuator
https://www.scribd.com/document/336736885/Dokumen-B400-Miniatur-Kontrol-
Suhu-Dengan-Metode-PID
28

31. POLITEKNIK NEGERI
BANDUNG PROGRAM STUDI D3
TEKNIK ELEKTRONIKA
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012.
Kotak Pos 1234.
Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B500: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode
PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”
Jenis Dokumen B500
Nomor Dokumen B500 – 01
Nomor Revisi
Nama File SKD2B_B500_Saarah Nur F_Project Mandiri.docx
Tanggal Penerbitan 10 Juni 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 7
Data Pengusul
Pengusul Nama
Saarah Nur Fauziyyah
Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII
151311062
Tanggal 10 - 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
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id
29

32. 1. Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B500 ini berisi tentang dokumen proses desain kendali PID dalam
mengembangkan Sistem Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID
berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35. Deskripsi dan gambaran umum proyek
telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen
B200, perancangan desain telah diurakan pada dokumen B300 dan pengujian
komponen dan alat telah dilakukan di dokumen B400. Pada dokumen ini akan
dijelaskan desain kendali PID yang akan diimplementasikan pada Sistem
Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan
LM35.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses perancangan
dan realisasi dari perencanaan sistem secara teknis dari Sistem Kendali Suhu
Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35. yang
akan dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan implementasi
hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan
ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan.
1.3 Lingkup Pengujian
Lingkup pengujian ini secara garis besar dibagi menjadi dua bagian yaitu.
bagian sensor dan bagian desain kendali. Bagian sensor meliputi linearisasi
sensor suhu yang dibandingkan dengan thermometer dengan cara mengambil
dua data, lalu dibuat persamaan 'y=mx+b' untuk mencari parameter 'm' dan 'b'.
Bagian desain kendali yaitu menggunakan Metode Zieger Nichols tipe 1
menampilkan respon sistem bila diberi set point.
30

33. 2. Hasil Pengujian
2.1 Bagian Sensor
2.1.1 Linierisasi Sensor
Gambar 2.1 Serial Monitor Sensor LM35
31

34. Dimming Sensor (°C) Thermometer (°C)
100 32 35
80 37 40
Mencari parameter m dan b dari persamaan berikut :
𝒚 = 𝒎𝒙 + 𝒃
Parameter m Parameter b
𝟑𝟓 = 𝟑𝟐𝒎 + 𝒃
𝟒𝟎 = 𝟑𝟕𝒎 + 𝒃
−𝟓 = −𝟓𝒎
𝒎 = 𝟏
𝟑𝟓 = 𝟑𝟐𝒎 + 𝒃
𝟑𝟓 = 𝟑𝟐(𝟏) + 𝒃
𝒃 = 𝟑𝟓 − 𝟑𝟐
𝒃 = 𝟑
2.1.2 Filter Digital
Perhitungan Filter
𝑷𝒆𝒓𝒊𝒐𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒏𝒚𝒂𝒍 𝒂𝒔𝒍𝒊 (𝑻)
𝑹𝒂𝒏𝒈𝒆 𝒘𝒂𝒌𝒕𝒖 𝒂𝒔𝒍𝒊
=
𝑷𝒆𝒓𝒊𝒐𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒏𝒚𝒂𝒍 𝒈𝒂𝒎𝒃𝒂𝒓 (𝑻𝒈)
𝑹𝒂𝒏𝒈𝒆 𝒘𝒂𝒌𝒕𝒖 𝒈𝒂𝒎𝒃𝒂𝒓
𝑷𝒆𝒓𝒊𝒐𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒏𝒚𝒂𝒍 𝒂𝒔𝒍𝒊 (𝑻)
𝟑. 𝟓𝟎
=
𝟕. 𝟏𝟎
𝟏𝟑𝟔𝟔
𝑻 =
𝟕. 𝟏𝟎
𝟏𝟑𝟔𝟔
× 𝟑. 𝟓
𝑻 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟏𝟗
y= nilai thermometer
x= nilai sensor
32

35. 𝒇 =
𝟏
𝑻
=
𝟏
𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟏𝟗
𝒇 = 𝟓𝟒. 𝟗𝟖𝟓 𝑯𝒛
𝒘 = 𝟐𝝅 𝒇 = 𝟐 × 𝟑. 𝟏𝟒 × 𝟓𝟒𝟗𝟖
𝐰 = 𝟑𝟒𝟓. 𝟑𝟏 𝒓𝒂𝒅
𝑭𝒊𝒍𝒕𝒆𝒓 𝟐 𝒅𝒆𝒌𝒂𝒅𝒆 = 𝟑𝟒𝟓. 𝟑𝟏 × 𝟏𝟎𝟎 = 𝟑. 𝟒𝟓𝟑𝟏
𝑭𝒊𝒍𝒕𝒆𝒓 𝟒 𝒅𝒆𝒌𝒂𝒅𝒆 = 𝟑𝟒𝟓. 𝟑𝟏 × 𝟏𝟎. 𝟎𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟑𝟒𝟓𝟑𝟏
2.2 Bagian Desain Kendali
2.2.1 Metode Zieger Nichols tipe 1
Metode Zieger Nichols adalah metode tuning PID controller untuk
menentukan nilai proportional gain Kp, integral time Ti, dan derivative
time Td berdasarkan karakter respon transient dari sebuah plant atau
sistem. Dari respon tersebut didapatkan parameter waktu tunda L dan
time constant T kemudian nilai Kp, Ti dan Td bisa didapatkan dengan
menggunakan rumus parameter PID untuk Metode Zieger Nichols tipe 1.
2.2.2 Perhitungan Parameter PID
Konversi waktu Matlab dan waktu asli :
𝑋𝑟
𝑋𝑚
=
𝑇𝑟
𝑇𝑚
=
33.54 × 60
1223
= 1.645462
Titik1 Titik2 Titik3 L T Kp Ti Td
87 92 234 8.22731 233.6556 34.08 16.45462 4.113655
Xr = sumbu X waktu asli
Xm = sumbu X waktu Matlab
Tr = waktu asli
Tm = waktu di Matlab
33

36. 𝐿 = (titik2 − titik1 )
𝑇𝑟
𝑇𝑚
= (92 − 87 )
33.54 × 60
1223
= (5) 1.645462
= 𝟖. 𝟐𝟐𝟕𝟑𝟏
𝐾𝑝 = 1.2 (
𝑇
𝐿
)
= 1.2 (
233.6556
8.22731
)
= 1.2 (28.4)
𝑇 = (titik3 − titik2 )
𝑇𝑟
𝑇𝑚
= (234 − 92 )
33.54 × 60
1223
= (142) 1.645462
= 𝟐𝟐𝟑. 𝟔𝟓𝟓𝟔
𝑇𝑖 = 2 × 𝐿
= 2 × 8.22731
= 16.45462
𝑇𝑑 = 0.5 × 𝐿
= 0.5 × 8.22731
= 𝟒. 𝟏𝟏𝟑𝟔𝟓𝟓
3. Referensi
 https://drive.google.com/file/d/0B4l_gaUnwP0VeVpZeDFYZzhSV1E/view?us
p=sharing
 http://instrumentationsystem.blogspot.co.id/2011/05/metoda-tuning-ziegler-
nichols.html
 Project Mandiri SKD 4-C
34

37. POLITEKNIK NEGERI
BANDUNG PROGRAM STUDI D3
TEKNIK ELEKTRONIKA
Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga Bandung, 40012.
Kotak Pos 1234.
Telepon (022)2013789, Fax (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen
Dokumen B600: ”Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode
PID berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35”
Jenis Dokumen B600
Nomor Dokumen B600 – 01
Nomor Revisi
Nama File SKD2B_B600_Saarah Nur F_Project Mandiri.docx
Tanggal Penerbitan 10 Juni 2017
Unit Penerbit
Jumlah Halaman 5
Data Pengusul
Pengusul Nama
Saarah Nur Fauziyyah
Jabatan Mahasiswa Elektro / DIII
151311062
Tanggal 10 - 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
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id
35

38. 1. Pengantar
1.1 Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen B600 ini berisi tentang dokumen proses desain kendali PID dalam
mengembangkan Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis
Arduino Uno, Triac, dan LM35. Deskripsi dan gambaran umum proyek telah
diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200,
desain telah diurakan pada dokumen B300 dan pengujian telah dilakukan di
dokumen B400 serta desain kendali telah dilakukan di dokumen B500. Pada
dokumen ini akan dijelaskan hasil tuning desain kendali PID yang telah
diimplementasikan pada Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID
berbasis Arduino Uno, Triac, dan LM35 dan kemudian menguji sistem dengan
memberikan gangguan.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah melanjutkan proses tuning PID
pada Sistem Kendali Suhu Ruangan dengan metode PID berbasis Arduino Uno,
Triac, dan LM35 yang akan dirancang dan dikembangkan dalam hal realisasi dan
implementasi hardware serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan
dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini selesai
direalisasikan
1.3 Lingkup Pengujian
Lingkup pengujian ini secara garis besar yaitu melihat respon yang
sebelumnya telah didesain menggunakan Metode Ziegler Nichols tipe 1 dan
memperbaiki respon dengan parameter PID menggunakan Metode Backward
Difference serta menguji respon dengan memberikan gangguan.
36

39. 2. Hasil Pengujian
2.1 Respon Awal
Berikut adalah respon awal menggunakan Metode Backward Difference
yang parameter PID nya di dapatkan dari proses desain menggunakan Metode
Ziegler Nichols tipe 1 yaitu dengan Kp=34; Ti=16.4; dan Td=4.1. Karena respon
mengalami Overdamp yaitu respon berada jauh bahkan tidak sampai pada batas
input/set point. Untuk mendapatkan respon yang sesuai dengan set point maka
harus mengubah parameter PID nya dengan cara menurunkan nilai Kp dan
menaikkan nilai Ki untuk memperbaiki rise time sehingga respon cepat untuk
mencapai steady state.
37

40. 2.2 Tuning Awal
2.3 Tuning Akhir
Dengan mengubah parameter PID pada program maka didapat respon seperti
gambar dibawah. Respon tersebut memiliki rise time yang cepat untuk mencapai
steady state tetapi sedikit mengalami overshoot. Nilai PID yang didapatkan yaitu
Kp=4. Ti=50, dan Td=1.
38

41. 2.3 Pada saat diberi gangguan
Untuk menguji sistem yang telah dibuat dalam keadaan baik, maka
dilakukan pemberian gangguan pada sistem dan melihat respon dari sistem
tersebut. Gangguan yang diberikan berupa kipas yang mampu mengubah suhu
dari sistem dan lihat apakah sistem mampumenyesuaikan kembali dengan suhu
yang telah ditetapkan.
3. Referensi
 https://drive.google.com/file/d/0B4l_gaUnwP0VeVpZeDFYZzhSV1E/view?us
p=sharing
 http://instrumentationsystem.blogspot.co.id/2011/05/metoda-tuning-ziegler-
nichols.html
 http://digilib.itb.ac.id/files/disk1/665/jbptitbpp-gdl-deditriyan-33206-3-2008ts-
2.pdf
 Project Mandiri SKD 4-C
39