15
i IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD) SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh: IMAM CHANAFI SLAMET 201010130311113 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU …eprints.umm.ac.id/33561/1/jiptummpp-gdl-imamchanaf-42841-7-pendahul-n.pdfIMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN BERBASIS

  • Upload
    lydan

  • View
    238

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

i

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU

RUANGAN BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

IMAM CHANAFI SLAMET

201010130311113

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016

LEMBAR PERSETUJUAN

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU

RUANGAN BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD)

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh: Imam

Chanafi Slamet

(201010130311113)

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing I Pembimbing II

Ilham Pakaya, ST, Ir. Nur Kasan, MT. NIDN. 0717018801 NIDN. 0707106301

ii

LEMBAR PENGESAHAN

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN

BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD) Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

IMAM CHANAFI SLAMET

201010130311113

Tanggal Ujian : 30 Januari 2016

Periode Wisuda : Februari 2016

Disetujui oleh :

1. Ilham Pakaya, ST, Pembimbing I. NIDN. 0717018801

2. Ir. Nur Kasan, MT. Pembimbing II NIDN. 0707106301

3. Machmud Effendi, ST, M.Eng. NIDN. 0715067402 Penguji I

4. Drs. Budhi Priyanto, M.Si. NIDN. 0026106701 Penguji II

Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Eektro

Ir. Nur Alif Mardiyah, MT NIDN : 0718036502

iii

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

NAMA : IMAM CHANAFI SLAMET

Tempat/Tgl Lahir : Wawondula / 14 Januari 1992 NIM : 201010130311113 FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN

BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD) beserta seluruh isinya adalah karya

saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun

seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam

karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini

maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.

Malang, 26 Januari 2016

Yang Membuat Pernyataan

Imam Chanafi Slamet

Mengetahui,

Pembimbing I Pembimbing II

Ilham Pakaya, ST, Ir. Nur Kasan, MT. NIDN. 0717018801 NIDN. 0707106301

iv

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua, Bapak Slamet Haryanto dan Ibu Atik Suriti yang selalu

memberikan doa dan dukungan untuk semuanya baik itu materil maupun moril.

2. Bapak Ilham Pakaya, ST, dan Bapak Ir. Nur Kasan, MT.selaku pembimbing tugas akhir.

3. Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng. dan Bapak Drs. Budhi Priyanto, M.Si. selaku dosen penguji tugas akhir.

4. Bapak Ir. Sudarman, MT sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Malang.

5. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Malang.

6. Guru besar saya, Om Dju yang telah memberi pengetahuan lebih.

7. Calon teman hidup selamanya Rusmina S.Farm yang terus memberikan semangat agar segera lulus.

8. Partner duet skripsi Danny Yoga “Calon” .ST

9. Kawan seperjuangan, Gigin Syahlafi, Agung Setyo Laksono, Bayu Anzar Wibisono, Fachrul Islamul Ulum, Yudha Chandra Bachtiar, Ngurah Satriawan, Afrian Teguh P,Ali Ridha M.,Agil Firmansyah, Ainur Rizki, Asmakky Yudyanto, Abdul Qodir, Renggaa Maulana Adi, Rosmala Rahmawati,Auliyaa Rositasari, Nur Anita Agustiyana, Azizah Yaumul Ula, Leny FaridRahmat Robbi, Nur Hamid Kholis, yang memberikan semangat dan dorongan untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini.

10. Teman-Teman Teknik Elektro angkatan 2010 khususnya Kelas C yang selalu kompak dan bersama.

11. Keluarga baruTEGAZ Universitas Brawijaya

12. Dan pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang membantu.

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat,

nikmat, hidayah, dan ridho-Nya, sehingga peneliti dapat menyelesaikan Tugas Akhir

yang berjudul:

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN

BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD)

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi implementasi

kontrol PID (Proportional Integral Derivative) pada penstabil suhu ruangan yang

menggunakan modul Peltier. Selain itu, juga akan disampaikan mengenai pengujian-

pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih

banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang

membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

Malang, 26 Januari 2016

Imam Chanafi Slamet

.

ix

DAFTAR ISI

Lembar Judul ....................................................................................................... i

LembarPersetujuan ............................................................................................... ii

LembarPengesahan ............................................................................................... iii

LembarPernyataan ................................................................................................ iv

Abstrak .................................................................................................................. v

Abstract ................................................................................................................. vi

LembarPersembahan ............................................................................................. vii

Kata Pengantar ...................................................................................................... viii

Daftar Isi .............................................................................................................. ix

DaftarGambar ....................................................................................................... xiii

DaftarTabel ........................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1 LatarBelakang.............................................................................................. 1

1.2 RumusanMasalah ........................................................................................ 2

1.3 TujuanPenelitian ......................................................................................... 2

1.4 BatasanMasalah .......................................................................................... 2

1.5 Metodologi .................................................................................................. 3

1.6 SistematikaPenulisan ................................................................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................... 5

2.1 Proportional Integral Derivative (PID) ...................................................... 5

2.1.1 Kontroler Proporsional .................................................................... 5

2.1.2 Kontroler Integral ............................................................................ 6

2.1.3. Kontroler Derivative ........................................................................ 6

2.2 Bahasa Pemrograman BasicCompiler AVR (BASCOM AVR) ..................... 7

2.2.1 Karakter Pada BASCOM AVR ......................................................... 7

2.2.2 Tipe Data ......................................................................................... 8

2.2.3 Variabel ........................................................................................... 8

2.2.4 Konstanta ........................................................................................ 10

x

2.2.5 Penulisan Bilangan.......................................................................... 10

2.2.6 Alias ................................................................................................. 11

2.2.7 Array atau Larik ............................................................................... 11

2.2.8 Operator ........................................................................................... 11

2.2.9 Operasi Bersyarat ............................................................................. 13

2.2.10 Pengulangan Operasi ....................................................................... 14

2.2.11 Lompatan Proses .............................................................................. 15

2.3 Mikrokontroler ATMEGA 16 ....................................................................... 17

2.3.1 RingkasanFitur-fiturMikrokontrolerATMEGA 16 ........................... 17

2.3.2 Diagram Pin dan Diagram Blok Mikrokontroler ATMEGA 16 ....... 19

2.3.3 Fungsi Masing-Masing Pin pada Mikrokontroler ATMEGA 16 ...... 22

2.4 Pulsa Width Modulation ( PWM ) ............................................................... 24

2.5 Modul Peltier............................................................................................... 25

2.6 Sensor Suhu LM35 ...................................................................................... 27

2.6.1 Struktur Sensor LM35 .................................................................... 28

2.6.2 Karakteristik Sensor LM35 .............................................................. 29

2.6.3 Prinsip Kerja Sensor LM35 .............................................................. 30

2.6.4 Kelebihan dan Kelemahan Sensor LM35 ......................................... 31

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT ................................ 32

3.1 Diagram Blok dan Prinsip Kerja Sistem ..................................................... 32

3.2 Perancangan Sistem Mikrokontroler ATMEGA 16 .................................... 37

3.3 Perancangan Keypad Matrix 4 x 4............................................................... 38

3.4 Perancangan LCD 16 x 2 ............................................................................ 39

3.5 Perancangan Peltier ..................................................................................... 40

3.6 Perancangan Sensor Suhu LM 35 ................................................................ 41

BAB IV HASIL PENGUJIAN ALAT .............................................................. 44

4.1 Pengujian Minimum Sistem Sebagai Masukan dan Keluaran .................... 45

4.1.1 Tujuan Pengujian ............................................................................. 45

4.1.2 Diagram Blok Pengujian ................................................................ 45

4.1.3 Peralatan Pengujian ........................................................................ 45

4.1.4 Prosedur Pengujian .......................................................................... 45

xi

4.1.5 Hasil Pengujian ............................................................................... 47

4.2 PengujianKeypad ........................................................................................ 47

4.2.1 Tujuan Pengujian ............................................................................. 47

4.2.2 Diagram Blok Pengujian ................................................................ 48

4.2.3 Peralatan Pengujian ........................................................................ 48

4.2.4 Prosedur Pengujian .......................................................................... 48

4.2.5 Hasil Pengujian ............................................................................... 50

4.3 Pengujian LCD 16 x 2 ................................................................................. 51

4.3.1 Tujuan Pengujian ............................................................................. 51

4.3.2 Diagram Blok Pengujian ................................................................ 51

4.3.3 Peralatan Pengujian ........................................................................ 51

4.3.4 Prosedur Pengujian .......................................................................... 52

4.3.5 Hasil Pengujian ............................................................................... 53

4.4 Pengujian Driver Untuk Hardware ............................................................. 53

4.4.1 Tujuan Pengujian ............................................................................. 53

4.4.2 Diagram Blok Pengujian ................................................................ 54

4.4.3 Peralatan Pengujian ........................................................................ 54

4.4.4 Prosedur Pengujian .......................................................................... 54

4.4.5 Hasil Pengujian ............................................................................... 54

4.5 Pengujian DriverPeltier............................................................................... 55

4.5.1 Tujuan Pengujian ............................................................................. 55

4.5.2 Diagram Blok Pengujian ................................................................ 55

4.5.3 Peralatan Pengujian ........................................................................ 55

4.5.4 Prosedur Pengujian .......................................................................... 55

4.5.5 Hasil Pengujian ............................................................................... 58

4.6 Pengujian Sensor LM35 ............................................................................... 59

4.6.1 Tujuan Pengujian ............................................................................. 59

4.6.2 Diagram Blok Pengujian ................................................................ 59

4.6.3 Peralatan Pengujian ........................................................................ 59

4.6.4 Prosedur Pengujian .......................................................................... 59

4.6.5 Hasil Pengujian ............................................................................... 61

4.7 Pengujian Keseluruhan ................................................................................ 61

4.7.1 Tujuan Pengujian ............................................................................. 61

xii

4.7.2 Diagram Blok Pengujian ................................................................ 62

4.7.3 Peralatan Pengujian ........................................................................ 62

4.7.4 Prosedur Pengujian .......................................................................... 63

4.7.5 Hasil Pengujian ............................................................................... 69

BAB V PENUTUP .............................................................................................. 76

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 76

5.2 Saran ........................................................................................................... 76

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 78

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram BlokPID ....................................................................... 5

Gambar 2.2 Kontrol Proportional .................................................................. 5

Gambar 2.3 Kontroler Integral ....................................................................... 6

Gambar 2.4 Kontroler Derivative ................................................................... 6

Gambar 2.5 Diagram Pin Mikrokontroler ATMEGA 16 tipe PDIP ................ 20

Gambar 2.6 Diagram Pin Mikrokontroler ATMEGA 16 tipe SMD ............... 20

Gambar 2.7 Diagram Blok Mikrokontroler ATMEGA16 ............................... 21

Gambar 2.8 komparator pembangkit PWM .................................................... 24

Gambar 2.9 Pulse Width Modulation (PWM) dalam Duty Cycle yang berbeda 25

Gambar 2.10 PrinsipkerjaPeltier ...................................................................... 26

Gambar 2.11 KonstruksiPeltier ........................................................................ 26

Gambar 2.12 IdentifikasiPeltier ....................................................................... 26

Gambar 2.13 Sensor Suhu LM35 ...................................................................... 27

Gambar 2.14 Fungsi Tiap Pin Pada Sensor Suhu LM35................................... 28

Gambar 2.15 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35 ......................... 28

Gambar 2.16 Akurasi LM35Terhadap Suhu ..................................................... 29

Gambar 3.1 Diagram Blok Keseluruhan Sistem ............................................. 32

Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem II .............................................................. 33

Gambar 3.3 Desain Perancangan Sistem II .................................................. 34

Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kontrol ................................................... 35

Gambar 3.5 Flowchart Sistem II .................................................................... 36

Gambar 3.6 Rangkaian Sistem Mikrokontroler Atmega 16 ............................ 37

Gambar 3.7 Rangkaian Keypad Matrix 4x4 .................................................. 38

Gambar 3.8 Rangkaian LCD 16x2 .................................................................. 39

Gambar 3.9 Rangkaian Driver Peltier ............................................................ 40

Gambar 3.10 Rangkaian Sensor Suhu LM 35 ................................................... 42

Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Keseluruhan Sistem II ....................... 44

Gambar 4.2 Diagram Blok Pengujian Sistem Minimum Masukan dan Keluaran

……………………………………………………….. ............... 45

Gambar 4.3 Diagram Blok Pengujian Keypad................................................ 48

Gambar 4.4 Pengujian Keypad karakter 1 ...................................................... 50

xiv

Gambar 4.5 Pengujian Keypad Karakter A ................................................... 50

Gambar 4.6 Pengujian Keypad Karakter * ..................................................... 50

Gambar 4.7 Diagram Blok Pengujian LCD 16x2 ........................................... 51

Gambar 4.8 Hasil Pengujian LCD 16x2 ......................................................... 53

Gambar 4.9 Diagram Blok Pengujian Driver untuk Hardware...................... 54

Gambar 4.10 Diagram Blok Pengujian Driver Peltier ..................................... 55

Gambar 4.11 Diagram Blok Pengujian Sensor LM 35 ..................................... 59

Gambar 4.12 Pengujian Keseluruhan Sistem II ................................................ 62

Gambar 4.13 Kemampuan Maksimal Pemanasan Alat Berdasarkan Hasil Pengujian

69

Gambar 4.14 Kemampuan Maksimal Pendinginan Alat Berdasarkan Hasil

Pengujian………………………………………………………… 70

Gambar 4.15 Kemampuan Pemanasan Alat dengan menentukan setpoint di bawah suhu

maksimal Berdasarkan Hasil Pengujian ...................................... 71

Gambar 4.16 Duty Cycle pada Keadaan Rise Time Saat Memanaskan ............ 71

Gambar 4.17 Duty Cycle pada Keadaan Settling TimeSaat Memanaskan ........ 72

Gambar 4.18 Hasil Pengujian Waktu Terhadap PWM ..................................... 72

Gambar 4.19 Kemampuan Pendinginan Alat dengan menentukan setpoint di atas suhu

maksimal Berdasarkan Hasil Pengujian...................................... 73

Gambar 4.20 Duty Cycle pada Keadaan Rise TimeSaat Mendinginkan .......... 73

Gambar 4.21 Duty Cycle pada Keadaan Settling TimeSaat Mendinginkan ..... 74

Gambar 4.22 Hasil Pengujian Waktu Terhadap PWM ..................................... 74

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 karakter yang digunakan pada BASCOM AVR ......................... 7

Tabel 2.2 Tipe Data dan Ukurannya ........................................................... 8

Tabel 2.3 Operator Aritmatik ...................................................................... 12

Tabel 2.4 Operator Relasional .................................................................... 12

Tabel 2.5 Operator Logika ......................................................................... 12

Tabel 2.6 Alternatif Fungsi Port B ............................................................ 23

Tabel 2.7 Alternatif Fungsi Port C ............................................................ 23

Tabel 2.8 Alternatif Fungsi Port D ............................................................ 23

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Minimum Sistem Sebagai Masukan dan Keluaran 47

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Peltier Sisi Dingin ............................................ 58

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Peltier Sisi Panas .............................................. 58

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sensor LM 35 .................................................. 61

xvi

DAFTAR PUSTAKA

1. Bishop, Owen. 2004, Dasar Dasar Elektronika, alih bahasa Irzam Harmin

,Penerbit Erlangga: Jakarta.

2. Hakim, Ermanu Azizul. 2012, Sistem kontrol. UMM Press: Malang.

3. C, Knospe. 2006, PID Control, IEEE Control Magazine:Singapore.

4. Sung och Lee. 2009, Process Identification and PID Control, John Wiley & Sons

Inch:Singapore.

5. Bolton, W 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol,Erlangga: Jakarta.

6. Widodo, Budiharto. 2008, Panduan Praktikum mikrokontroler AVR ATMEGA16.

Elex Media Komputindo: Jakarta.

7. Syahban, Rangkuti. 2011, Mikrokontroller ATMEL AVR (ISIS Proteus dan

CodeVisionAVR), Penerbit Informatika:Bandung.

8. Afrie, Setiawan. 2012, 20 Aplikasi Mikrokontroller ATMega 8535 & ATMega 16

menggunakan BASCOM-AVR, Penerbit Andi:Yogyakarta.

9. Eko P, Agfianto. 2010,Mudah Menguasai Pemprograman Mikrokontroler

Atmel-AVR menggunakan BASCOM-AVR, UGM:Yogyakarta.

10. Soebhakti, Hermawan. 2007, Basic AVR Mikrokontroler Toturial, Politeknik

Batam:Batam.

11. Winoto, Ardi. 2008, Mikrokontroler AVR ATMega8/32/16/8535 dan

Pemprograman dengan bahasa C pada WinAVR, Informatika:Bandung.

12. Prehan, B. 2013.(http://www.bagusprehan.com/2013/12/konfigurasi-pin-lcd-16x2.html)

diakses pada tanggal 12 Maret 2015.

13. Parallax.2008.(https://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/27899-4x4-Matrix-

Membrane-Keypad-v1.2.pdf) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.

14. Shatomedia.2013.(http://shatomedia.com/2008/12/sensor-suhu-lm35/) diakses

pada tanggal 12 Maret 2015.

15. Esorensen.2008.(http://www.esorensen.com/) diakses pada tanggal 12 Maret 2015.

16. Elektronika Indonesia.2003,(http://elektroindonesia.com) diakses pada tanggal 12

Maret 2015.

17. All Datasheet.2008.(http://www.alldatasheet.com) diakses pada tanggal 12 Maret

2015.

78

xvii

18. Insan Sains Project.2010.(https://insansainsprojects.com) diakses pada tanggal 12

Maret 2015.

19. Tellurex.2001.(http://www.tellurex.com/technology/peltier-faq.php) diakses

pada tanggal 12 Maret 2015.

79