IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL

SUHU RUANGAN BERBASIS MODUL PELTIER

(LabVIEW)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

Danny Yoga Saputra

201010130311130

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016

LEMBAR PENGESAHAN

IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN

BERBASIS MODUL PELTIER (LabVIEW)

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

Danny Yoga Saputra

NIM. 201010130311130

Tanggal Ujian : 30 Jebruari 2016

Periode Wisuda : Februari 2016

Disetujui oleh :

1. Ilham Pakaya ST

NIDN. 0717018801

Pembimbing I.

2. Machmud Effendi, ST, M.Eng

NIDN. 10715067402

Pembimbing II

3. Ir. Diding Suhardi, MT

NIDN. 0706066501

Penguji I

4. Drs. Budhi Priyanto, M, Si

NIDN. 0026106701

Penguji II

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Nur Alif Mardiyah, MT

NIDN : 0718036502

ii

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 (LabVIEW)

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

Danny Yoga Saputra

ix

DAFTAR ISI

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

Lembar Persetujuan ........................................................................................... ii

Lembar Pengesahan ........................................................................................... iii

Lembar Pernyataan ............................................................................................ iv

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

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

Lembar Persembahan ......................................................................................... vii

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

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

Daftar Gambar ................................................................................................... xii

Daftar Tabel ....................................................................................................... xv

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

1.1 Latar Belakang.......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 3

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

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 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

2.1.2 Kontroler Derivatif ....................................................................... 6

2.2 Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench

(LabVIEW) ................................................................................................. 7

2.2.1 Front Panel ...................................................................................... 8

2.2.2 Blok Diagram .................................................................................. 8

2.2.3 Control Pallete dan Function Pallete ............................................. 9

x

2.3 Bahasa Pemrograman Basic Compiler AVR (BASCOM AVR) ................. 10

2.3.1 Kontruksi bahasa BASIC pada BASCOM AVR ............................ 11

2.3.2 Pengarah Prosesor ........................................................................... 11

2.3.3 Tipe Data ......................................................................................... 11

2.3.4 Konstanta ........................................................................................ 12

2.3.5 Variabel ........................................................................................... 12

2.3.6 Deklarasi ......................................................................................... 12

2.3.6.1 Deklarasi Variabel ............................................................ 12

2.3.6.2 Deklarasi Konstanta ......................................................... 12

2.3.6.3 Deklarasi Fungsi .............................................................. 12

2.3.6.4 Deklarasi Buatan .............................................................. 13

2.3.7 Operator .......................................................................................... 13

2.3.7.1 Operator Penugasan ......................................................... 13

2.3.7.2 Operator Aritmatika ........................................................................ 13

2.3.7.3 Operator Hubungan .......................................................... 13

2.3.7.4 Operator Logika ............................................................... 13

2.3.7.5 Operator Bitwise .............................................................. 14

2.4 Mikrokontroler ATMega 16 ..................................................................... 14

2.4.1 keistimewaan dan fitur – fitur dari mikrokontroler AVR ATMega 16 14

2.4.2 Diagram Pin dan Diagram Blok Mikrokontroler AVR ATMega16 16

2.4.3 Fungsi Masing-Masing Pin pada Mikrokontroler AVR ATMega16 17

2.5 Modul Peltier ........................................................................................... 19

2.6 Pulsa Width Modulation ( PWM ) ............................................................ 21

2.7 Sensor LM 35 ............................................................................................. . 23

2.7.1 Struktur Sensor LM 35 .................................................................... 24

2.7.2 Karakteristik Sensor LM 35 ............................................................ 25

BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SYSTEM ................................. 28

3.1 Diagram Blok dan Prinsip Kerja Sistem ................................................... 28

3.2 Perancangan Atmega 16 ........................................................................... 31

3.2.1 Perancangan rangkaian minimum sistem ....................................... 32

3.3 Perancangan rangkaian komunikasi serial dengan komputer ..................... 33

xi

3.4 Perangcangan Rangkaian Sensor Suhu LM 35 ......................................... 33

3.5 Perancangan Perangkat Keras .................................................................... . 34

3.5.1 Perangcangan Peltier ....................................................................... 34

3.6 Perancangan Perangkat Lunak ................................................................... 35

3.6.1 Perancangan Program Labview.................................................................. 35

3.7 Flow Chart .................................................................................................. 36

BAB IV IMPLEMENTASI SISTEM DAN ANALISA................................... 38

4.1 Uji Minimum Sistem Sebagai Masukan dan Keluaran ............................... 38

4.2 Uji Minimum Sistem Pengendali Peltier ................................................... 39

4.3 Uji Komunikasi serial Minimum Sistem dengan Komputer ....................... 42

4.4 Uji Minimum Sistem Sebagai Sensor Suhu Mengunakan LM 35 .............. 45

4.5 Uji Komunikasi dengan Lab View .............................................................. 47

4.6 UJI Keseluruhan ......................................................................................... . 48

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 58

5.1 Kesimpulan............................................................................................... 58

5.2 Saran ....................................................................................................... 58

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 60

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Blok Diagram PID ................................................................... 5

Gambar 2.2 Kontrol Proposional ............................................................... 6

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

Gambar 2.4 Kontroler Derivatif ................................................................. 7

Gambar 2.5 Tampilan Front Panel pada LabVIEW ..................................... 8

Gambar 2.6 Tampilan Front Panel dan Block Diagram pada LabVIEW ..... 9

Gambar 2.7 Tampilan Control Pallete dan Function Pallete........................ 9

Gambar 2.8 Diagram Pin Mikrokontroler AVR ATMega16 tipe PDIP ....... 16

Gambar 2.9 Diagram Pin Mikrokontroler AVR ATMega16 tipe SMD ....... 16

Gambar 2.10 Diagram Blok Mikrokontroler AVR ATMega16 ..................... 17

Gambar 2.11 Prinsip Kerja Peltier ................................................................ 20

Gambar 2.12 Konstruksi Peltier ................................................................... 20

Gambar 2.13 Identifikasi Peltier ................................................................... 21

Gambar 2.14 Komparator PWM ................................................................... 22

Gambar 2.15 Grafik PWM ........................................................................... 23

Gambar 2.16 Sensor Suhu LM35 ................................................................. 24

Gambar 2.17 Skema Sensor LM 35 .............................................................. 24

Gambar 2.18 Karakteristik Sensor LM 35 ....................................................... 25

Gambar 2.19 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu .......................................... 26

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Keseluruhan .......................................... 28

Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem I ............................................................ 29

Gambar 3.3 Desain Perancangan Sistem I ................................................... 29

Gambar 3.4 Blok Diagram Sistem Kontrol .................................................. 30

Gambar 3.5 Rangkaian Sistem Keseluruhan yang Terhubung denganATMega

16 ........................................................................................... 31

Gambar 3.6 Rangkaian Sistem I yang Terhubung dengan ATMega 16 ....... 32

Gambar 3.7 Rangkaian Minimum Sistem yang Terhubung dengan ATMega

16 .............................................................................................. 32

Gambar 3.8 Rangkaian Komunikasi Serial dengan Komputer yang Terhubung

33 .............................................................................................. 33

xiii

Gambar 3.9 Rangkain Sensor Suhu LM 35 yang Terhubung dengan ATMega

16 .............................................................................................. . 33

Gambar 3.10 Rangkaian Driver Peltier ........................................................ 34

Gambar 3.11 Front Panel di Labview .......................................................... 35

Gambar 3.12 Blok Diagram di Labview ....................................................... 35

Gambar 3.13 Flow Chart .............................................................................. 36

Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Sistem Minimum Masukan ............... 38

Gambar 4.2 Blok Diagram Pengujian Minimum Sistem Peltier .................. 40

Gambar 4.3 Blok Diagram Pengujian Komunikasi Serial Minimum Sistem

dengan Komputer..................................................................... 43

Gambar 4.4 Connection descrption di Program Hyperterminal ................... 43

Gambar 4.5 Connect To di Program Hyperterminal ..................................... 43

Gambar 4.6 COM Properties di Program Hyperterminal ................................ 44

Gambar 4.7 Hasil Uji Serial di Program Hyperterminal .............................. 44

Gambar 4.8 Blok Diagram Pengujian LM 35 ............................................. 45

Gambar 4.9 Blok Diagram Pengujian LM 35 di LabVIEW ......................... 46

Gambar 4.10 Pengujian LM 35 .................................................................... 46

Gambar 4.11 Diagram Pengujian Komunikasi dengan Labview ................... 47

Gambar 4.12 Blok Diagram Labview ............................................................ 48

Gambar 4.13 Pengujian LabVIEW ................................................................ 48

Gambar 4.14 Blok Diagram Uji Keseluruhan ................................................ 50

Gambar 4.15 Front Panel Pengujian Kemampuan Maksimal Memanaskan Alat

pada LabVIEW ....................................................................... 50

Gambar 4.16 Hasil Pengujian Kemampuan Maksimal Pemanasan Alat ........ 51

Gambar 4.17 Front Panel Pengujian Kemampuan Maksimal Mendinginkan

Alat pada LabVIEW ............................................................... 51

Gambar 4.18 Hasil Pengujian Kemampuan Pendinginan Alat ...................... 52

Gambar 4.19 Front Panel Pengujian Mendinginkan Alat pada LabVIEW .... 53

Gambar 4.20 Hasil Suhu dan Setpoint di Pengujian Pendinginan Alat ........... 53

Gambar 4.21 Hasil PWM di Pengujian Pendinginan Alat .............................. 53

Gambar 4.22 Duty Cycle dan Rise Time saat Mendinginkan ........................... 54

Gambar 4.23 Duty Cycle dan Rise Time saat Mendinginkan ........................ 54

xiv

Gambar 4.24 Front Panel Pengujian Memanaskan Alat pada LabVIEW ...... 55

Gambar 4.25 Hasil Suhu dan Setpoint di Pengujian Pemanasan Alat ............. 55

Gambar 4.26 Hasil PWM di Pengujian Pemanasan Alat ................................ 56

Gambar 4.27 Duty Cycle dan Rise Time Saat Memanaskan ........................... 56

Gambar 4.28 Duty Cycle dan Rise Time Saat Memanaskan .......................... 57

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Intruksi Dasar Bascom AVR ................................................... 10

Tabel 2.2 Tipe Data pada BASCOM AVR ............................................. 11

Tabel 2.3 Alternatif Fungsi Port B .......................................................... 19

Tabel 2.4 Alternatif Fungsi Port C .......................................................... 19

Tabel 2.5 Alternatif Fungsi Port D .......................................................... 19

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sistem Minimum ........................................... 39

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Peltier Sisi Dingin ......................................... 40

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Peltier Sisi Panas ........................................... 40

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Minimum Sistem Sensor LM 35 .................... 46

60

Daftar Pustaka

Dr. Efrizon Umar. 2008. Buku Pintar Fisika. Jakarta. Media Pusindo

J.Goldsmid. 2009. Introduction to Thermoelectricity. London. Springer

Winoto. 2008. Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535/ dan Pemprograman

dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung. Informatika

W. Bolton. 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Jakarta. Erlangga

Zuhal. 1998. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta. Gramedia

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

Erlangga.

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

Sung och Lee. 2009, Process Identification and PID Control. Singapore, John Wiley

& Sons Inch.

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

Jakarta, Elex Media Komputindo.

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

CodeVisionAVR). Bandung, Informatika.

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

menggunakan BASCOM-AVR. Yogyakarta, Andi.

Eko P, Agfianto. 2010,Mudah Menguasai Pemprograman Mikrokontroler Atmel-

AVR menggunakan BASCOM-AVR. Yogyakarta, UGM.