PEMBUATAN ALAT SIMULASI KENDALI TEMPERATUR AIR BERBASIS ARDUINO UNO R3 MENGGUNAKAN TIPE PENGENDALI P, PI DAN PID DENGAN METODE TUNING ZIEGLER NICHOLS 1 DAN TRIAL AND EROR --

Abstrak
Berbagai industri memanfaatkan proses pengendalian temperatur air untuk
mencapai hasil yang diinginkan. Jika temperatur air dalam proses industri tidak
dikendalikan dengan baik, berbagai masalah dapat timbul. Tujuan penelitian ini
adalah membuat alat simulasi kendali temperatur air berbasis mikrokontroler
arduino uno R3 menggunakan metode tuning Ziegler Nichols 1 dan trial and eror
serta mengaplikasikan tipe pengendalian (P, PI dan PID) untuk mengetahui respon
tipe pengendalian tersebut. Variabel yang dimanipulasi dalam penelitian ini adalah
laju alir fluida panas yang melewati pipa tembaga (Heater). Tahapan penelitian
mencakup analisa kebutuhan, pemilihan sensor, pemilihan akuator, perancangan
sistem kontrol, pemilihan kontrol, implementasi perangkat lunak dan keras,
pengujian alat. Pengujian alat dilakukan dengan menggunakan setpoint tetap
sebesar 30°C, dengan temperatur awal kurang dari atau sama dengan 20°C. Variasi
parameter yang digunakan adalah Kp (21,0 dan 25,0) untuk tipe pengendali P, Kp
(10,0) dan Ki (7,0 dan 8,0) untuk tipe pengendali PI, serta Kp (5,0), Ki (0,2), dan
Kd (1,0 dan 2,0) untuk tipe pengendali PID. Hasil pengujian terbaik diperoleh untuk
tipe pengendali P dengan parameter Kp = 21,0, tipe pengendali PI dengan parameter
Kp = 10,0 dan Ki = 8,0, serta tipe pengendali PID dengan parameter Kp = 5,0, Ki
= 0,2, dan Kd = 1,0. Hasil pengujian menunjukkan bahwa tipe pengendali P
menghasilkan respon yang kurang stabil (Underdamped response), tipe pengendali
PI menghasilkan respon yang terlalu lambat (Overdamped response), sedangkan
tipe pengendali PID dapat mencapai kondisi respon yang ideal (Critically damped
response).
Kata kunci : alat simulasi, arduino uno R3, kontroler P, PI dan PID,
pengendalian temperatur air.
Abstract
Various industries utilize water temperature control processes to achieve
desired outcomes. If water temperature is not well-controlled in industrial
processes, various issues can arise. The purpose of this research is to create a
simulation device for water temperature control based on the arduino uno R3
microcontroller using the Ziegler-Nichols tuning method and trial and error
approach, as well as applying different control types (P, PI, and PID) to understand
their response characteristics. The manipulated variable in this study is the flow
rate of hot fluid passing through a copper pipe (Heater). The research stages
include needs analysis, sensor selection, actuator selection, control system design,
controller selection, software and hardware implementation, and device testing.
The device testing was conducted with a fixed setpoint of 30°C and an initial
temperature of less than or equal to 20°C. The tested parameter variations include
Kp (21.0 and 25.0) for the P control type, Kp (10.0) and Ki (7.0 and 8.0) for the PI
control type, and Kp (5.0), Ki (0.2), and Kd (1.0 and 2.0) for the PID control type.
The best test results were obtained for the P control type with parameters Kp =
21.0, the PI control type with parameters Kp = 10.0 and Ki = 8.0, and the PID
control type with parameters Kp = 5.0, Ki = 0.2, and Kd = 1.0. The test results
indicated that the P control type produced an unstable response (Underdamped
response), the PI control type resulted in a slow response (Overdamped response),
while the PID control type achieved an ideal response condition (Critically damped
response).
Keywords : arduino uno R3, P, PI, and PID controllers, simulation tool,
water temperature control.