IMPLEMENTASI KONTROL PID PADA PENSTABIL SUHU RUANGAN BERBASIS MODUL PELTIER (KEYPAD) SKRIPSI

Transkripsi

1 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 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016 i

2 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 ( ) Diperiksa dan disetujui oleh: Pembimbing I Pembimbing II Ilham Pakaya, ST, Ir. Nur Kasan, MT. NIDN NIDN ii

3 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 Tanggal Ujian : 30 Januari 2016 Periode Wisuda : Februari 2016 Disetujui oleh : 1. Ilham Pakaya, ST, Pembimbing I. NIDN Ir. Nur Kasan, MT. Pembimbing II NIDN Machmud Effendi, ST, M.Eng. NIDN Penguji I 4. Drs. Budhi Priyanto, M.Si. NIDN Penguji II Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Eektro Ir. Nur Alif Mardiyah, MT NIDN : iii

4 Yang bertanda tangan dibawah ini : LEMBAR PERNYATAAN NAMA : IMAM CHANAFI SLAMET Tempat/Tgl Lahir : Wawondula / 14 Januari 1992 NIM : 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 NIDN iv

5 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. vii

6 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 pengujianpengujian 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. viii

7 DAFTAR ISI Lembar Judul... LembarPersetujuan... LembarPengesahan... LembarPernyataan... Abstrak... Abstract... LembarPersembahan... Kata Pengantar... Daftar Isi... DaftarGambar... DaftarTabel... i ii iii iv v vi vii viii ix xiii xv BAB I PENDAHULUAN LatarBelakang RumusanMasalah TujuanPenelitian BatasanMasalah Metodologi SistematikaPenulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI Proportional Integral Derivative (PID) Kontroler Proporsional Kontroler Integral Kontroler Derivative Bahasa Pemrograman BasicCompiler AVR (BASCOM AVR) Karakter Pada BASCOM AVR Tipe Data Variabel Konstanta ix

8 2.2.5 Penulisan Bilangan Alias Array atau Larik Operator Operasi Bersyarat Pengulangan Operasi Lompatan Proses Mikrokontroler ATMEGA RingkasanFitur-fiturMikrokontrolerATMEGA Diagram Pin dan Diagram Blok Mikrokontroler ATMEGA Fungsi Masing-Masing Pin pada Mikrokontroler ATMEGA Pulsa Width Modulation ( PWM ) Modul Peltier Sensor Suhu LM Struktur Sensor LM Karakteristik Sensor LM Prinsip Kerja Sensor LM Kelebihan dan Kelemahan Sensor LM BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT Diagram Blok dan Prinsip Kerja Sistem Perancangan Sistem Mikrokontroler ATMEGA Perancangan Keypad Matrix 4 x Perancangan LCD 16 x Perancangan Peltier Perancangan Sensor Suhu LM BAB IV HASIL PENGUJIAN ALAT Pengujian Minimum Sistem Sebagai Masukan dan Keluaran Tujuan Pengujian Diagram Blok Pengujian Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian x

9 4.1.5 Hasil Pengujian PengujianKeypad Tujuan Pengujian Diagram Blok Pengujian Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian Hasil Pengujian Pengujian LCD 16 x Tujuan Pengujian Diagram Blok Pengujian Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian Hasil Pengujian Pengujian Driver Untuk Hardware Tujuan Pengujian Diagram Blok Pengujian Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian Hasil Pengujian Pengujian DriverPeltier Tujuan Pengujian Diagram Blok Pengujian Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian Hasil Pengujian Pengujian Sensor LM Tujuan Pengujian Diagram Blok Pengujian Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian Hasil Pengujian Pengujian Keseluruhan Tujuan Pengujian xi

10 4.7.2 Diagram Blok Pengujian Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian Hasil Pengujian BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA xii

11 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 Gambar 2.6 Diagram Pin Mikrokontroler ATMEGA 16 tipe SMD Gambar 2.7 Diagram Blok Mikrokontroler ATMEGA Gambar 2.8 komparator pembangkit PWM Gambar 2.9 Pulse Width Modulation (PWM) dalam Duty Cycle yang berbeda 25 Gambar 2.10 PrinsipkerjaPeltier Gambar 2.11 KonstruksiPeltier Gambar 2.12 IdentifikasiPeltier Gambar 2.13 Sensor Suhu LM Gambar 2.14 Fungsi Tiap Pin Pada Sensor Suhu LM Gambar 2.15 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM Gambar 2.16 Akurasi LM35Terhadap Suhu Gambar 3.1 Diagram Blok Keseluruhan Sistem Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem II Gambar 3.3 Desain Perancangan Sistem II Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kontrol Gambar 3.5 Flowchart Sistem II Gambar 3.6 Rangkaian Sistem Mikrokontroler Atmega Gambar 3.7 Rangkaian Keypad Matrix 4x Gambar 3.8 Rangkaian LCD 16x Gambar 3.9 Rangkaian Driver Peltier Gambar 3.10 Rangkaian Sensor Suhu LM Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Keseluruhan Sistem II Gambar 4.2 Diagram Blok Pengujian Sistem Minimum Masukan dan Keluaran Gambar 4.3 Diagram Blok Pengujian Keypad Gambar 4.4 Pengujian Keypad karakter xiii

12 Gambar 4.5 Pengujian Keypad Karakter A Gambar 4.6 Pengujian Keypad Karakter * Gambar 4.7 Diagram Blok Pengujian LCD 16x Gambar 4.8 Hasil Pengujian LCD 16x Gambar 4.9 Diagram Blok Pengujian Driver untuk Hardware Gambar 4.10 Diagram Blok Pengujian Driver Peltier Gambar 4.11 Diagram Blok Pengujian Sensor LM Gambar 4.12 Pengujian Keseluruhan Sistem II 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 Gambar 4.16 Duty Cycle pada Keadaan Rise Time Saat Memanaskan Gambar 4.17 Duty Cycle pada Keadaan Settling TimeSaat Memanaskan Gambar 4.18 Hasil Pengujian Waktu Terhadap PWM Gambar 4.19 Kemampuan Pendinginan Alat dengan menentukan setpoint di atas suhu maksimal Berdasarkan Hasil Pengujian Gambar 4.20 Duty Cycle pada Keadaan Rise TimeSaat Mendinginkan Gambar 4.21 Duty Cycle pada Keadaan Settling TimeSaat Mendinginkan Gambar 4.22 Hasil Pengujian Waktu Terhadap PWM xiv

13 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 Tabel 2.4 Operator Relasional Tabel 2.5 Operator Logika Tabel 2.6 Alternatif Fungsi Port B Tabel 2.7 Alternatif Fungsi Port C Tabel 2.8 Alternatif Fungsi Port D Tabel 4.1 Hasil Pengujian Minimum Sistem Sebagai Masukan dan Keluaran 47 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Peltier Sisi Dingin Tabel 4.3 Hasil Pengujian Peltier Sisi Panas Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sensor LM xv

14 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 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 ( diakses pada tanggal 12 Maret Parallax.2008.( Membrane-Keypad-v1.2.pdf) diakses pada tanggal 12 Maret Shatomedia.2013.( diakses pada tanggal 12 Maret Esorensen.2008.( diakses pada tanggal 12 Maret Elektronika Indonesia.2003,( diakses pada tanggal 12 Maret All Datasheet.2008.( diakses pada tanggal 12 Maret xvi 78

15 18. Insan Sains Project.2010.( diakses pada tanggal 12 Maret Tellurex.2001.( diakses pada tanggal 12 Maret xvii 79