rancang bangun auto adjusment buck boost ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - feru...

119
TUGAS AKHIR (609502A) RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST CONVERTER MENGGUNAKAN METODE PID FERU INSAN PUTRAMA RAMADHAN NRP. 0915040050 DOSEN PEMBIMBING : DR. ENG. MOHAMMAD ABU JAMI’IN, S.T., M.T. II MUNADHIF, S.ST., M.T. PROGRAM STUDI D4 TEKNIK OTOMASI JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

Upload: others

Post on 14-Dec-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

i

TUGAS AKHIR (609502A)

RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST

CONVERTER MENGGUNAKAN METODE PID

FERU INSAN PUTRAMA RAMADHAN

NRP. 0915040050

DOSEN PEMBIMBING : DR. ENG. MOHAMMAD ABU JAMI’IN, S.T., M.T. II MUNADHIF, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK OTOMASI

JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

Page 2: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost
Page 3: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

i

TUGAS AKHIR (609502A)

RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST

CONVERTER MENGGUNAKAN METODE PID

FERU INSAN PUTRAMA RAMADHAN

NRP. 0915040050

DOSEN PEMBIMBING : DR. ENG. MOHAMMAD ABU JAMI’IN, S.T., M.T. II MUNADHIF, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK OTOMASI

JURUSAN TEKNIK KELISTRIKAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

Page 4: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

ii

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 5: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 6: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

iv

Page 7: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

v

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Page 8: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

vi

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 9: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

vii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil„alaamiin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang

telah melimpahkan rahmat karunia serta hidayah-Nya, serta baginda Muhammad

SAW yang telah mengajarkan akhlak yang mulia, sehingga pada saat ini penulis

dapat menyelesaikan tugas akhir yang menjadi salah satu syarat mutlak untuk

menyelesaikan program studi Teknik Otomasi jenjang Diploma-4 Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari bahwa dalam

menyelesaikan tugas akhir ini tidak lepas dari peran berbagai pihak yang telah

memberikan bantuan baik dari segi materi maupun moral, motivasi, serta

semangat yang tiada hentinya. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terima kasih yang tak terhingga, khususnya kepada:

1. Ibunda Fenti Supriyain, yang tiada hentinya mendoakan dan mendukung

segala usaha saya selama pengerjaan Tugas Akhir ini dan Almarhum

Ayahanda Rupi‟i yang menjadi kekuatan batin saya dalam mengerjakan

Tugas Akhir ini serta adik satu-satunya Ferdi Apriyanto Nugraha yang

selalu menjadi alasan saya tetap berjuang.

2. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc., FRINA selaku Direktur Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

3. Bapak Mohammad Basuki Rahmad, S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan

Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya

4. Dr. Eng. Mohammad Abu Jami‟in, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I

atas segala ilmu, pembinaan, serta motivasi yang tiada henti selama

penyusunan Tugas Akhir ini.

5. Ii Munadhif, S.ST., M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah

membimbing, dan memberikan motivasi untuk saya sehingga Tugas Akhir

ini dapat terselesaikan.

Page 10: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

viii

6. Bapak Agus Khumaidi S.ST., M.T. yang telah berkenan membimbing saya

mendalami materi Buck Boost Converter.

7. Teman-teman kos update yang telah memberikan segala jenis dukungan,

motivasi, mengajarkan arti kebersamaan selama penulis mengerjakan dan

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

8. Bapak Emha Ainun Najib yang memotivasi saya baik melalui media

online maupun secara langsung melalui pengajian Padhangmbulan

menjadi semangat spiritual buat saya jika terjadi masalah atau kendal-

kendala yang lain.

Penulis menyadari tugas akhir ini masih banyak kekurangan, oleh karena

itu kritik dan saran sangat diharapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini.

Penyusun berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Akhir kata, penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua

pihak yang telah banyak membantu, semoga Allah SWT selalu melimpahkan

rahmat pada kita semua. Aamiin.

Penulis,

Feru Insan Putrama Ramadhan

Page 11: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

ix

RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST

CONVERTER MENGGUNAKAN METODE PID

Feru Insan Putrama Ramadhan

ABSTRAK

Perkembangan teknologi pada sistem penyedia daya pada tegangan searah

atau DC (Direct Current) sangat pesat. Terdapat sebuah sistem yang mampu

menkonversi sebuah masukan tegangan dc ke bentuk tegangan dc keluaran yang

lebih tinggi atau lebih rendah daripada tegangan masukan, seperti penstabil

tegangan yang mempunyai output tegangan yang berubah-ubah dapat kita

kendalikan sesuai keinginan kita sesuai dengan set point.Terdapat dua jenis

perangkat dc-dc konverter yaitu buck converter dan boost converter. Namun

kedua perangkat tersebut berhasil di kombinasikan menjadi suatu sistem yaitu

Buck Boost Converter, dimana perangkat tersebut mempunyai fungsi untuk

menurunkan dan menaikan tegangan output sesuai dengan set point yang kita

inginkan. Tetapi pada penggunaan perangkat Buck Boost Converter terdapat

beberapa kendala seperti masih menggunakan cara manual untuk mengatur nilai

set point tegangan output. Pada tugas akhir ini penulis akan membuat pengaturan

set point tegangan output pada Buck Boost Converter secara otomatis dengan

mengatur lebar pulsa (Duty Cycle) pada PWM yang dihasilkan pada

pemrograman mikrokontroler dan untuk pengaturan nilai set point juga dapat

dilakukan menggunakan smartphone. Pada sistem ini parameter nilai PID yang

terbaik adalah Kp = 3, Ki = 0.6 dan Kd = 0.37 dengan error 2.65% dibuktikan

dengan waktu transisi respon kecepatan nilai tegangan keluaran menuju setting point

yaitu 5.9 detik.

Kata Kunci : Metode PID, Buck Boost Converter.

Page 12: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

x

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 13: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xi

PROTOTYPE AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST CONVERTER

USING PID METHOD

Feru Insan Putrama Ramadhan

ABSTRACT The development of technology in power supply systems at direct voltage or

DC (Direct Current) is very rapid. There is a system that is able to convert an

input dc voltage to form a higher or lower output dc voltage than the input

voltage, such as a voltage stabilizer that has a variable output voltage we can

control according to our wishes according to the set point. There are two types

the device dc-dc converter is buck converter and boost converter. However, the

two devices were successfully combined into a system namely Buck Boost

Converter, where the device has the function to lower and increase the output

voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck

Boost Converter there are some obstacles such as still using the manual method

to set the value of the output voltage set point. In this thesis the author will make a

set voltage output set point on the Buck Boost Converter automatically by

adjusting the pulse width (Duty Cycle) on the PWM generated in the

microcontroller programming and for setting the set point value can also be done

using a smartphone. In this system the best PID parameter parameters are Kp =

3, Ki = 0.6 and Kd = 0.37 with an error of 2.65% as evidenced by the transition

time response speed of the output voltage to the setting point of 5.9 seconds.

Keywords: PID Method, Buck Boost Converter.

Page 14: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xii

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 15: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ...................................................................... v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................................. ix

ABSTRACT ............................................................................................................. xi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii

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

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

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

1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.4 Tujuan ....................................................................................................... 2

1.5 Manfaat ..................................................................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1 Rangkaian Pembagi Tegangan ...................................................................... 5

2.2 Kontroler ................................................................................................... 5

2.2.1 Arduino Nano ................................................................................ 6

2.2.2 Wemos ............................................................................................. 6

2.3 Software .................................................................................................... 7

2.3.1 Arduino IDE .................................................................................. 7

2.3.2 Android Studio ................................................................................. 9

2.4 Power Supply .......................................................................................... 11

2.5 Buck Boost Converter ............................................................................. 11

2.5.1 Prinsip Kerja Buckboost Konverter ............................................... 12

2.6 Beban DC .................................................................................................... 14

2.6.1 Lampu DC 5V ............................................................................. 14

2.6.2 Lampu Pilot ................................................................................. 15

Page 16: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xiv

2.7 LCD (Liquid Cristal Display) ................................................................. 15

2.8 I2C (Inter Integrated Circuit) ................................................................... 16

2.9 Relay 4 chanel ......................................................................................... 17

2.10 PWM (Pulse Width Mondulation) .......................................................... 17

2.11 Metode PID ............................................................................................. 18

2.11.1 Kontrol Proporsional .................................................................... 19

2.11.2 Kontrol Integratif ......................................................................... 20

2.11.3 Kontrol Derivatif ......................................................................... 20

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN................................................................ 23

3.1. Tahap Identifikasi Awal .......................................................................... 24

3.1.1 Identifikasi Masalah .................................................................... 24

3.3.2 Penetapan Tujuan dan Rumusan Masalah................................... 24

3.3.3 Studi Literatur ............................................................................. 25

3.2. Analisa Kebutuhan Sistem ...................................................................... 25

3.3. Desain dan Perancangan Sistem ............................................................. 26

3.3.1. Perancangan Desain Elektrik dan Software ................................ 26

3.3.2 Penerapan Metode PID (Proportional Integral Derivative) dengan

trial and Error pada persamaan RLC Buck Boost Converter ................. 29

3.3.3 Perancangan Metode PID ............................................................ 32

3.3.4 Diagram Blok Pengendalian Tegangan ....................................... 33

3.3.5 Flowchart Perangkat Lunak ........................................................ 34

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................. 37

4.1 Tahap Pengujian .......................................................................................... 37

4.1.1 Pengujian Pembagi Tegangan ........................................................ 37

4.1.2 Pengujian Iot .................................................................................. 41

4.1.3 Pengujian PWM pada Buck Boost Convrter dengan beban .......... 43

menggunakan Android ............................................................................ 43

4.1.5 Pengujian metode PID dengan Trial and Error pada Buck Boost . 55

Converter ................................................................................................ 55

Page 17: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xv

4.6.1 Pengujian Waktu Transisi Buck Boost Converter menuju Setting

Point 79

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 81

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 81

5.2 Saran ....................................................................................................... 81

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 83

LAMPIRAN .......................................................................................................... 87

Page 18: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xvi

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 19: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Rangkaian Pembagi Tegangan ........................................................... 5

Gambar 2. 2 Arduino Uno ...................................................................................... 6

Gambar 2. 3 Wemos D1R1...................................................................................... 7

Gambar 2. 4 Software Arduino IDE ....................................................................... 8

Gambar 2. 5 Software Android Studio .................................................................. 10

Gambar 2. 6 Power Supply.................................................................................... 11

Gambar 2. 7 Rangkaian Buck Boost Converter .................................................... 12

Gambar 2. 8 Buck Boost Converter ...................................................................... 14

Gambar 2. 9 Lampu DC 12V ................................................................................ 14

Gambar 2. 10 Lampu Pilot .................................................................................... 15

Gambar 2. 11 LCD (Liquid Cristal Display) ........................................................ 15

Gambar 2. 12 Inter Integrated Circuit .................................................................. 16

Gambar 2. 13Wiring I2C dengan Arduino ............................................................ 17

Gambar 2. 14 Relay 4 chanel ................................................................................ 17

Gambar 3. 1 Flowchat Penelitian ......................................................................... 23

Gambar 3. 2 Skematik rangkaian Buck Boost Converter ..................................... 26

Gambar 3. 3 Perancangan Elektrik....................................................................... 27

Gambar 3. 4 Blok diagram pada simulink Matlab ............................................... 31

Gambar 3. 5 Hasil respon ...................................................................................... 32

Gambar 3. 6 Blok Diagram Sistem Buck Boost Converter .................................. 32

Gambar 3. 7 Diagram Blok Pengendalian Tegangan ............................................ 33

Gambar 3. 8 Flowchart Perangkat Lunak ............................................................. 34

Gambar 4. 1 Rangkaian pembagi tegangan........................................................... 37

Gambar 4. 2 Nilai tegangan Avometer dan serial monitor 4 Volt ........................ 38

Gambar 4. 3 Nilai tegangan pada avometer dan serial monitor 12 Volt ............... 39

Gambar 4. 4 Nilai tegangan pada avometer dan Serial Monior 24 Volt ............... 40

Gambar 4. 5 Tampilan splash dan Login ............................................................. 41

Gambar 4. 6 Tampilan Menu Utama dan pengaturan setting point ..................... 42

Gambar 4. 7 Tampilan pada android beban 1 yaitu 5 Volt ................................... 42

Page 20: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xviii

Gambar 4. 8 Tampilan pada serial monitor yaitu 5 Volt dan beban 5 Volt menyala

............................................................................................................................... 43

Gambar 4. 9 PWM 10% Input 12 Volt ................................................................. 44

Gambar 4. 10 PWM 10% Input 24 Volt ............................................................... 45

Gambar 4. 11 PWM 10% Input 24 Volt ............................................................... 45

Gambar 4. 12 PWM 20% Input 12 Volt ............................................................... 46

Gambar 4. 13 PWM 20% Input 24 Volt ............................................................... 47

Gambar 4. 14 PWM 20% Input 4 Volt ................................................................. 48

Gambar 4. 15 PWM 50% Input 12 Volt ............................................................... 48

Gambar 4. 16 PWM 50% Input 24 Volt ............................................................... 49

Gambar 4. 17 PWM 50% Input 4 Volt ................................................................. 50

Gambar 4. 18 PWM 70% Input 12 Volt ............................................................... 51

Gambar 4. 19 PWM 70% Input 24 Volt ............................................................... 51

Gambar 4. 20 PWM 70% Input 4 Volt ................................................................. 52

Gambar 4. 21 PWM 90% Input 12 Volt ............................................................... 53

Gambar 4. 22 PWM 90% Input 24 Volt ............................................................... 54

Gambar 4. 23 PWM 90% Input 4 Volt ................................................................. 54

Gambar 4. 24 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 5 Volt................. 56

Gambar 4. 25 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 5 volt

dan Vin 12 Volt ..................................................................................................... 56

Gambar 4. 26 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 5V dan

tegangan masukan 12 Volt .................................................................................... 58

Gambar 4. 27 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 9 Volt................. 58

Gambar 4. 28 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 24 Volt ..................................................................................................... 59

Gambar 4. 29 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9V dan

tegangan masukan 24 Volt .................................................................................... 60

Gambar 4. 30 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 24 Volt .............. 61

Gambar 4. 31 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 24

volt dan Vin 12 Volt .............................................................................................. 61

Gambar 4. 32 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 24V

dan tegangan masukan 12 Volt ............................................................................. 63

Page 21: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xix

Gambar 4. 33 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 9 Volt................. 63

Gambar 4. 34 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 4 Volt ....................................................................................................... 64

Gambar 4. 35 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9V dan

tegangan masukan 5 Volt ...................................................................................... 66

Gambar 4. 36 Parameter Kp 3, Ki 0.6, Kd 0.37 dengan set point 5 Volt.............. 66

Gambar 4. 37 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 5 volt

dan Vin 12 Volt ..................................................................................................... 67

Gambar 4. 38 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 5V dan

tegangan masukan 12 Volt .................................................................................... 69

Gambar 4. 39 Parameter Kp3, Ki 0.6, Kd 0.37dengan set point 9 Volt................ 69

Gambar 4. 40 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 24 Volt ..................................................................................................... 70

Gambar 4. 41 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9 Volt

dan tegangan masukan 24 Volt ............................................................................. 72

Gambar 4. 42 Parameter Kp3, Ki 0.6, Kd 0.37dengan set point 24 Volt.............. 72

Gambar 4. 43 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 24

volt dan Vin 12 Volt .............................................................................................. 73

Gambar 4. 44 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 24V

dan tegangan masukan 12 Volt ............................................................................. 75

Gambar 4. 45 Parameter Kp3, Ki 0.6, Kd 0.37 dengan set point 9 Volt............... 75

Gambar 4. 46 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 4 Volt ....................................................................................................... 76

Gambar 4. 47 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9V dan

tegangan masukan 5 Volt ...................................................................................... 78

Page 22: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xx

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 23: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xxi

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Persamaan perhitungan ........................................................................ 13

Tabel 3. 1 Alat pembuatan rangkaian Buck Boost Converter ............................... 26

Tabel 3. 2 Tabel komponen ................................................................................... 27

Tabel 3. 3 Parameter fisik dari buck boost converter............................................ 30

Tabel 4. 1 Perbandingan nilai tegangan avometer dan serial monitor...................38

Tabel 4. 2 Perbandingan nilai tegangan avometer dan serial monitor 12 Volt ..... 39

Tabel 4. 3 Perbandingan nilai tegangan avometer dan serial monitor 24 Volt ..... 40

Tabel 4. 4 Kondisi Beban DC saat diberi nilai setting point ................................. 43

Tabel 4. 5 PWM 10% Input 12 Volt ..................................................................... 44

Tabel 4. 6 PWM 10% Input 24 Volt .................................................................... 45

Tabel 4. 7 PWM 10% Input 4 Volt ....................................................................... 46

Tabel 4. 8 PWM 20% Input 12 Volt ..................................................................... 46

Tabel 4. 9 PWM 20% Input 24 Volt ..................................................................... 47

Tabel 4. 10 PWM 20% Input 4 Volt ..................................................................... 48

Tabel 4. 11 PWM 50% Input 12 Volt ................................................................... 49

Tabel 4. 12 PWM 50% Input 24 Volt ................................................................... 49

Tabel 4. 13 PWM 50% Input 4 Volt ..................................................................... 50

Tabel 4. 14 PWM 70% Input 12 Volt ................................................................... 51

Tabel 4. 15 PWM 70% Input 24 Volt ................................................................... 51

Tabel 4. 16 PWM 70% Input 4 Volt ..................................................................... 52

Tabel 4. 17 PWM 90% Input 12 Volt ................................................................... 53

Tabel 4. 18 PWM 90% Input 24 Volt ................................................................... 54

Tabel 4. 19 PWM 90% Input 4 Volt ..................................................................... 54

Tabel 4. 20 Pengujian 1 kontrol PID dengan set point 5 Volt (Buck) .................. 56

Tabel 4. 21 Pengujian 2 kontrol PID dengan set point 9 Volt (Buck) .................. 59

Tabel 4. 22 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 24 Volt (Boost) ............... 61

Tabel 4. 23 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 12 Volt (Boost) .............. 64

Tabel 4. 24 Pengujian 1 kontrol PID dengan set point 5 Volt (Buck) .................. 67

Tabel 4. 25 Pengujian 2 kontrol PID dengan set point 9 Volt (Buck) .................. 70

Page 24: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

xxii

Tabel 4. 26 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 24 Volt (Boost) ............... 73

Tabel 4. 27 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 12 Volt (Boost) .............. 76

Tabel 4. 28 Hasil error dengan nilai Kp=6, Ki=1, dan Kd=1.37 .......................... 78

Tabel 4. 29 Hasil error dengan nilai Kp=3, Ki=0.6, dan Kd=0.37 ....................... 79

Tabel 4. 30 Pengujian Transisi Waktu Buck Boost Converter dengan PID ......... 79

Tabel 4. 31 Pengujian Transisi Waktu Buck Boost Converter Manual ................ 80

Page 25: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi di Indonesia sudah semakin pesat seiring dengan

penemuan yang terus dikembangkan, seperti contoh perkembangan pada sistem

penyedia daya pada tegangan searah atau DC (Direct Current). Terdapat sebuah

sistem yang mampu menkonversi sebuah masukan tegangan dc ke bentuk

tegangan dc keluaran yang lebih tinggi atau lebih rendah daripada tegangan

masukan. Pada perkembangannya perangkat dc-dc konverter telah banyak

digunakan, seperti penstabil tegangan yang mempunyai input tegangan yang

berubah-ubah tetapi output dapat kita kendalikan sesuai keinginan kita sesuai

dengan set point.

Terdapat dua jenis perangkat dc-dc konverter yaitu buck converter dan

boost converter. Konverter buck digunakan untuk menurunkan tegangan dan

konverter boost digunakan untuk menaikan tegangan apabila terjadi output

tegangan yang tidak sesuai dengan set point yang telah kita inginkan. Agar suatu

konverter dapat menaikan dan menurunkan tegangan maka dikombinasikan

kedua perangkat tersebut menjadi satu rangkaian yaitu Buck Boost Converter.

Pada Buck Boost Converter tegangan output dapat dikendalikan lebih besar atau

lebih kecil dari tegangan masukan sesuai dengan set point yang telah kita buat.

Tetapi pada pengaplikasian Buck Boost Converter masih banyak yang

menggunakan proses manual dalam mengatur nilai tegangan keluar yang akan

kita inginkan sesuai dengan beban yang akan kita hidupkan. Biasanya

menggunakan obeng minus untuk mengatur nilai set point pada adjust Buck

Boost Converter. Proses manual untuk pengaturan nilai set point inilah yang

biasanya menjadi kendala karena harus memerlukan alat tambahan, oleh karena

itu penulis membuat inovasi yaitu dengan pengaturan nilai set point secara

otomatis dengan dengan mengatur lebar pulsa (Duty Cycle) pada PWM yang

dihasilkan pada pemrograman mikrokontroler. Untuk cara memasukkan nilai set

point tegangan keluar juga dapat di inputkan melalui smartphone maka nilai

Page 26: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

2

tegangan keluar akan berubah secara otomatis sesuai dengan set point yang telah

kita inginkan.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini antara lain :

1. Bagaimana respon tegangan keluaran Buck Boost Converter dengan diberi

4 macam beban ?

2. Bagaimana pengaruh metode PID terhadap perubahan tegangan dengan

PWM yang dihasilkan mikrokontroler sesuai set point ?

3. Bagaimana kecepatan waktu transisi Buck Boost Converter menuju setting

point ketika diberi metode dan tanpa diberi metode ?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini antara lain :

1. Tegangan yang akan dikendalikan adalah tegangan searah atau DC (Direct

Current)

2. Beban DC yang akan dinyalakan mempunyai tegangan 5V, 9V, 12V, 24V.

3. Input Buck Boost Converter mempunyai tegangan 4V, 12V, dan 24 Volt.

1.4 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini antara lain :

1. Dapat mengetahui error tegangan keluaran dari Buck Boost Converter

dengan beban sebanyak 4 macam sesuai dengan daya beban masing-

masing.

2. Dapat mengetahui duty cycle atau lebar pulsa yang dihasilkan dari

pemrograman mikrokontroler dengan menggunakan perhitungan metode

PID dalam penentuan nilai set point.

3. Dapat mengetahui waktu transisi tegangan keluaran dari Buck Boost

Converter dari tegangan awal sampai menuju tegangan setting point.

Page 27: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

3

1.5 Manfaat

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Dapat mengimplementasikan metode PID pada Buck Boost Converter

dalam penentuan nilai keluaran tegangan sesuai set point.

2. Memberikan inovasi terbaru pada proses menentukan nilai set point

tegangan keluaran.

Page 28: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

4

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 29: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Rangkaian Pembagi Tegangan

Rangkain pembagi ini digunakan untuk pembacaan tengangan keluaran

pada Pico Hidro dan keluaran pada Auto Buck – Boost Converter. Sensor

tegangan adalah suatu alat yang mengukur tegangan dc pada alat elektronik.

Sensor tegangan umumnya berupa sebuah rangkaian pembagi tegangan atau yang

biasa disebut voltage divider. Dengan persamaan :

(2.1)

Rangkaian pada Gambar 2.2, tegangan pada baterai akan di konversikan ke

dalam tegangan yang dapat di baca mikrokontroler yaitu nol sampai lima volt.

Lalu tegangan diterjemahkan menjadi satuan digital melalui mikrokontroler agar

dapat kita atur lebih lanjut.

Gambar 2. 1 Rangkaian Pembagi Tegangan

2.2 Kontroler

Kontroler adalah komponen yang berfungsi untuk mengolah sinyal umpan

balik dan sinyal masukan atau set point atau sinyal error menjadi sinyal kontrol.

Sinyal error adalah selisih antara sinyal umpan balik yang berupa sinyal output

sistem.

Page 30: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

6

2.2.1 Arduino Nano

Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan

mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan

breadboard. Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler Atmega328

(untuk Arduino Nano versi 3.x) atau Atmega 168 (untuk Arduino versi 2.x).

Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino

Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda.. (ilearningmedia, 2015).

Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan

dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano

dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech. (ilearningmedia, 2015).

Gambar 2. 2 Arduino Uno

(Sumber : https://ilearning.me)

2.2.2 Wemos

Wemos adalah sebuah platform IoT yang bersifat opensource. Terdiri

dari perangkat keras berupa System On Chip ESP8266 dari ESP8266

buatan Espressif System, juga firmware yang digunakan, yang menggunakan

bahasa pemrograman scripting. Istilah NodeMCU secara default sebenarnya

mengacu pada firmware yang digunakan daripada perangkat keras development

kit. (embeddednesia.com, 2017).

Page 31: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

7

Wemos bisa dianalogikan sebagai board arduino-nya ESP8266. Dalam

memprogram ESP8266 sedikit merepotkan karena diperlukan beberapa

teknik wiring serta tambahan modul USB to serial untuk mengunduh program.

Namun NodeMCU telah me-package ESP8266 ke dalam sebuah board yang

kompak dengan berbagai fitur layaknya mikrokontroler + kapabilitas akses

terhadap Wifi juga chip komunikasi USB to serial. Sehingga untuk

memprogramnya hanya diperlukan ekstensi kabel data. (embeddednesia.com,

2017).

Gambar 2. 3 Wemos D1R1

(Sumber : www.embeddednesia.com)

2.3 Software

Software yang akan digunakan pada sistm ini adalah :

2.3.1 Arduino IDE

Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman Java. Arduino IDE

juga dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut Wiring yang membuat

operasi input dan output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini dikembangkan

dari software processing yang dirombak menjadi Arduino IDE khusus untuk

pemrograman dengan Arduino. (Sinau Arduino, 2016).

IDE itu merupakan kependekan dari Integrated Developtment

Enviroenment, atau secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi

yang digunakan untuk melakukan pengembangan. Disebut sebagai lingkungan

karena melalui software inilah Arduino dilakukan pemrograman untuk melakukan

fungsi-fungsi yang dibenamkan melalui sintaks pemrograman. Arduino

menggunakan bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Bahasa

Page 32: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

8

pemrograman Arduino (Sketch) sudah dilakukan perubahan untuk memudahkan

pemula dalam melakukan pemrograman dari bahasa aslinya. Sebelum dijual ke

pasaran, IC mikrokontroler Arduino telah ditanamkan suatu program

bernama Bootlader yang berfungsi sebagai penengah antara compiler Arduino

dengan mikrokontroler. (Sinau Arduino, 2016).

Gambar 2. 4 Software Arduino IDE

Keterangan :

Verify code digunakan untuk memvalidasi program yang telah dibuat.

Upload digunakan untuk mengirim program ke hardware arduino.

New Sketch digunakan untuk membuat lembar pengerjaan baru.

Open Sketch digunakan untuk membuka file lembar pengerjaan yang

pernah disimpan.

Save Sketch digunakan untuk menyimpan file pengerjaan pemrograman.

Serial Monitor digunakan untuk menampilkan nilai atau data dari

mikrokontroler Arduino.

Line Number Sketch digunakan untuk mengetahui berapa lembar

pengerjaan pemrograman.

Info board dan port koneksi digunakan untuk mengetahui port arduino

terdeteksi pada pin berapa pada perangkat leptop.

Page 33: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

9

2.3.2 Android Studio

Android Studio adalah Integrated Development Environment (IDE) resmi

untuk pengembangan aplikasi Android, berdasarkan IntelliJ IDEA. Android

berubah menjadi platform yang begitu cepat dalam melakukan inovasi. Hal ini

tidak lepas dari pengembangan utama dibelakangnya, yaitu Google. Googlelah

yang mengakuisisi Android dan kemudian membuatkan sebuah platform.

(Davidk, 2017).

Platform android terdiri dari Sistem Operasi berbasis Linux, sebuah GUI

(Graphic User Interface), sebuah web browser dan Aplikasi End-User yang dapat

di download dan juga para pengembang bisa dengan leluasa berkarya serta

menciptakan aplikasi yang terbaik dan terbuka untuk digunakan oleh berbagai

macam perangkat. (Davidk, 2017).

Android Studio menawarkan lebih banyak fitur yang meningkatkan

produktivitas anda saat membangun aplikasi Android, seperti:

Sistem versi berbasis Gradle yang fleksibel

Emulator yang cepat dan kaya fitur

Lingkungan yang menyatu untuk pengembangan bagi semua perangkat

Android

Instant Run untuk mendorong perubahan ke aplikasi yang berjalan tanpa

membuat APK baru

Template kode dan integrasi GitHub untuk membuat fitur aplikasi yang sama

dan mengimpor kode contoh

Alat pengujian dan kerangka kerja yang ekstensif

Alat Lint untuk meningkatkan kinerja, kegunaan, kompatibilitas versi, dan

masalah-masalah lain

Page 34: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

10

Dukungan C++ dan NDK

Dukungan bawaan untuk Google Cloud Platform, mempermudah

pengintegrasian Google Cloud Messaging dan App Engine

Gambar 2. 5 Software Android Studio

Keterangan :

1. Bilah alat memungkinkan Anda untuk melakukan berbagai jenis tindakan,

termasuk menjalankan aplikasi dan meluncurkan alat Android.

2. Bilah navigasi membantu Anda bernavigasi di antara proyek dan membuka

file untuk diedit. Bilah ini memberikan tampilan struktur yang terlihat lebih

ringkas dalam jendela Project.

3. Jendela editor adalah tempat Anda membuat dan memodifikasi kode.

Bergantung pada jenis file saat ini, editor dapat berubah. Misalnya, ketika

melihat file tata letak, editor menampilkan Layout Editor.

4. Bilah jendela alat muncul di luar jendela IDE dan berisi tombol yang

memungkinkan Anda meluaskan atau menciutkan jendela alat individual.

5. Jendela alat memberi Anda akses ke tugas tertentu seperti pengelolaan

proyek, penelusuran, kontrol versi, dan banyak lagi. Anda bisa meluaskan

dan juga menciutkannya.

Page 35: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

11

6. Bilah status menampilkan status proyek Anda dan IDE itu sendiri, serta

setiap peringatan atau pesan.

2.4 Power Supply

Power Supply adalah suatu alat listrik yang dapat menyediakan energi listrik

untuk perangkat listrik ataupun elektronika lainnya. Pada dasarnya Power Supply

atau Catu daya ini memerlukan sumber energi listrik yang kemudian

mengubahnya menjadi energi listrik yang dibutuhkan oleh perangkat elektronika

lainnya. Oleh karena itu, Power Supply kadang-kadang disebut juga dengan istilah

Electric Power Converter. Pada alat ini menggunakan power supply dengan

ditambahi selector yang mampu merubah tegangan keluaran menjadi 4V, 12V,

dan 24V.

Gambar 2. 6 Power Supply

2.5 Buck Boost Converter

Auto Buck – Boost Converter ini berfungsi sebagai menaikan atau

menurunkan tegangan jika terjadi pico hidro turun atau tidak stabil untuk

menaikan teagangan atau menurunkan tegangan ini mengunkan set point. Set

point ini diatur sesuai kebutuhan pada outputan. Tegangan keluaran yang lebih

tinggi dibandingkan tegangan masukannya, atau biasa disebut dengan converter

penaik tegangan. Konverter ini banyak dimanfaatkan untuk aplikasi pembangkit

listrik tenaga surya dan turbin angin.

Page 36: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

12

Skema 12imulink12 jenis ini dapat dilihat pada Gambar 2.4, dimana

komponen utamanya terdiri atas MOSFET, 12imul, 12imulink, dan kapasitor,

dikutip oleh (Mochamad, 2010). Induktor digunakan sebagai filter untuk

mengurangi ripple arus. Sedangkan kapasitor digunakan sebagai filter untuk

mengurangi ripple tegangan. Dioda digunakan sebagai komponen switching yang

bekerja pada keadaan switch open, sehingga arus tetap mengalir ke 12imulink.

Jika saklar MOSFET pada kondisi tertutup, arus akan mengalir ke

12imulink sehingga menyebabkan 12imuli yang tersimpan di 12imulink naik,

dikutib oleh Saat saklar MOSFET terbuka, arus 12imulink ini akan mengalir

menuju beban melewati 12imul sehingga 12imuli yang tersimpan di 12imulink

akan turun. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan 12imulink12

sebanding dengan rasio antara periode penyaklaran dan waktu pembukaan

saklar.

2.5.1 Prinsip Kerja Buckboost Konverter

Prinsip kerja rangkaian ini dibagi menjadi 2 mode yaitu mode 1 saat switch

di-ON-kan dan mode 2 saat switch di-OFF-kan. Siklus kerja buckboost

12imulink12 terlihat seperti pada Gambar 2.5.

Gambar 2. 7 Rangkaian Buck Boost Converter

Saat switch on, 12imulink mendapat tegangan dari input dan

mengakibatkan adanya arus yang melewati 12imulink berdasarkan waktu dan

Page 37: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

13

dalam waktu yang sama kapasitor dalam kondisi membuang (discharge) dan

menjdi sumber tegangan dan arus pada beban.

Saat switch off, tegangan input terputus menyebabkan mulainya penurunan

arus dan menyebabkan ujung 13imul bernilai 13imulink dan 13imulink mensuplai

kapasitor (charge) dan beban. Jadi pada saat switch on arus beban disuplai oleh

kapasitor, namun pada saat switch off disuplai oleh 13imulink. Besar dan kecilnya

nilai tegangan output diatur berdasarkan duty cycle (D) PWM pada switch. Bila D

> 0,5 maka output akan lebih besar dari input. Sedangkan bila D < 0,5 maka

output akan lebih kecil dari input dan Vin = Vout saat D = 0,5. Maka 13imu

diambil persamaan (1.2) ,persamaan (1.3) dan persamaan (1.4) adalah tegangan

keluar dari rangkain buck boost, sebagai berikut:

Tabel 2. 1 Persamaan perhitungan

(2.2)

D =

(2.3)

(2.4)

Keterangan :

D = Duty Cyle

T = Periode (s)

Page 38: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

14

Vs = Tegangan sumber (volt)

Vout = Tegangan keluaran (volt)

Gambar 2. 8 Buck Boost Converter

2.6 Beban DC

Adapun beban DC sebagai output dari sistem ini adalah :

2.6.1 Lampu DC 5V

Lampu DC 5V digunakan sebagai beban DC dari output tegangan yang

kedua karena mempunyai tegangan yang berbeda sesuai dengan set point

pada tegangan keluaran Buck Boost Converter.

Gambar 2. 9 Lampu DC 12V

Page 39: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

15

2.6.2 Lampu Pilot

Lampu pilot merupakan sebuah lampu LED yang biasa digunakan sebagai

lampu indikator dalam rangkaian sebuah alat atau mesin. Pilot lamp tersebut dapat

bekerja sebagai mestinya jika dialiri daya daya AC sebesar 220 VAC atau 12 dan

24 Volt DC. Warna yang dihasilkan Pilot lamp ini adalah lapu putih. Karena

fungsinya sebagai lampu indikator, Pilot lamp ini dibuat warna warni sinarnya

dengan menambahkan penutup kaca yang berwarna sehingga tampak dari luar

berwarna sinar yang dihasilkan. Biasanya warna Pilot lamp ini ada 3 macam

merah, hijau, kuning.

Gambar 2. 10 Lampu Pilot

(Sumber : www.ecadio.com)

2.7 LCD (Liquid Cristal Display)

LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang

dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan

cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit

atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display)

berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun

grafik.

Gambar 2. 11 LCD (Liquid Cristal Display)

Page 40: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

16

Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :

- Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.

- Mempunyai 192 karakter tersimpan.

- Terdapat karakter generator terprogram.

- Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.

- Dilengkapi dengan back light.

2.8 I2C (Inter Integrated Circuit)

Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi

serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim

maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan

SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan

pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bus dapat

dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang

memulai transfer data pada I2C Bus dengan membentuk sinyal Start,

mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop, dan membangkitkan

sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati master.

Gambar 2. 12 Inter Integrated Circuit

Untuk menghubungkanya dengan Arduino diperlukan modifikasi Library

dari yang diberikan Arduino IDE. Setelah itu Hubungkan pin GND (I2C) dengan

pin GND (Arduino), pin VCC (I2C) dengan pin VCC (Arduino), SCL (I

2C)

dengan pin A5 (Arduino), dan pin SDA (I2C) dengan pin A4 Arduino.

Page 41: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

17

Gambar 2. 13Wiring I2C dengan Arduino

2.9 Relay 4 chanel

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan

komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama

yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).

Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar

sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik

yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan

Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang

berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Gambar 2. 14 Relay 4 chanel

2.10 PWM (Pulse Width Mondulation)

PWM ( Pulse Width Mondulation ) ini berfungsi untuk membangkitkan

sebuah tegangan analog dari sebuah nilai digital. Dalam PWM gelombang kotak,

Page 42: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

18

frekuensi tinggi dibangkitkan sebagai output digital. Selanjutnya, bila sinyal

diumpankan pada low pass filter ( LPF ), tegangan pada output filter akan sama

dengan Root Mean Squere ( RMS ) dari sinyal gelombang kotak RMS dapat

divariasi dengan mengubah duty cycle dari sinyal.

PWM merupakan bentuk manipulasi pulsa dengan perioda tetap sehingga

mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Pada Gambar 2.6 memperlihatkan

sebuah sinyal PWM yang diberikan pada tegangan pulsa high sampai perioda (T1)

dan dilanjutkan tegangan pulsa low sampai menuju satu perioda pulsa ( T ). Untuk

dapat mengatur gelombang pulsa, maka dapat dilakukan melalui Persamaan (1.5)

sebagai berikut.

(2.5)

V0 = Tegangan Output (Volt)

VS = Tengangan Pulsa PWM (Volt)

T1 = Periode pulsa high ( s)

T = Periode pulsa (s )

2.11 Metode PID

PID (Proporsional–Integral–Derivative controller) merupakan kontroler

untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya

umpan balik pada sistem tesebut. Pengontrol PID adalah pengontrol konvensional

yang banyak dipakai dalam dunia industri. Pengontrol PID akan memberikan aksi

kepada Control Valve berdasarkan besar error yang diperoleh. Control valve akan

menjadi aktuator yang mengatur aliran fluida dalam proses industri yang terjadi

Level air yang diinginkan disebut dengan Set Point. Error adalah perbedaan dari

Set Point dengan level air aktual. (Ferdiansyah, 2018).

Adapun persamaan Pengontrol PID adalah :

(

) (2.6)

Page 43: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

19

Keterangan :

mv(t) = output dari pengontrol PID atau Manipulated Variable

Kp = konstanta Proporsional

Ti = konstanta Integral

Td = konstanta Detivatif

e(t) = error (selisih antara set point dengan level aktual)

Persamaan Pengontrol PID diatas dapat juga dituliskan sebagai berikut :

(2.7)

dengan :

(2.8)

Untuk lebih memaksimalkan kerja pengontrol diperlukan nilai batas

minimum dan maksimum yang akan membatasi nilai Manipulated Variable yang

dihasilkan. Komponen kontrol PID ini terdiri dari tiga jenis yaitu Proportional,

Integratif dan Derivatif. Ketiganya dapat dipakai bersamaan maupun sendiri-

sendiri tergantung dari respon yang kita inginkan terhadap suatu plant.

(Ferdiansyah, 2018).

2.11.1 Kontrol Proporsional

Proportional control jika G(s) = kp, dengan k adalah konstanta. Jika u =

G(s) • e maka u = Kp • e dengan Kp adalah Konstanta Proportional. Kp berlaku

sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik kepada kinerja

kontroler. Penggunaan proportional control memiliki berbagai keterbatasan karena

sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian dalam aplikasi-aplikasi

dasar yang sederhana proportional control ini cukup mampu untuk memperbaiki

respon transien khususnya rise time dan settling time. (Curtis D. Johnson: 2000).

Page 44: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

20

2.11.2 Kontrol Integratif

Pengontrol Integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki

kesalahan keadaan mantap nol (Error Steady State = 0 ). Jika sebuah pengontrol

tidak memiliki unsur integrator, pengontrol proporsional tidak mampu menjamin

keluaran sistem dengan kesalahan keadaan mantapnya nol.

Jika G(s) adalah kontrol I maka u dapat dinyatakan sebagai u(t)=[integral

e(t)dT]Ki dengan Ki adalah konstanta Integral, dan dari persamaan di atas, G(s)

dapat dinyatakan sebagai u=Kd.[delta e/delta t]

Jika e(T) mendekati konstan (bukan nol) maka u(t) akan menjadi sangat besar

sehingga diharapkan dapat memperbaiki error. Jika e(T) mendekati nol maka efek

kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I dapat memperbaiki sekaligus

menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan Ki yang tidak tepat dapat

menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat menyebabkan

ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat tinggi justru dapat menyebabkan

output berosilasi karena menambah orde system

Keluaran pengontrol ini merupakan hasil penjumlahan yang terus menerus

dari perubahan masukannya. Jika sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan,

maka keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan

masukan. Sinyal keluaran pengontrol integral merupakan luas bidang yang

dibentuk oleh kurva kesalahan / error.

Ciri-ciri pengontrol integral :

1. Keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga

pengontrol integral cenderung memperlambat respon.

2. Ketika sinyal kesalahan berharga nil, keluaran pengontrol akan bertahan pada

nilai sebelumnya.

2.11.3 Kontrol Derivatif

Keluaran pengontrol diferensial memiliki sifat seperti halnya suatu operasi

derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan pengontrol akan

Page 45: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

21

mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Ketika masukannya tidak

mengalami perubahan, keluaran pengontrol juga tidak mengalami perubahan,

sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan menaik (berbentuk

fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls (Ferdiansyah, 2018).

Sinyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat dinyatakan sebagai

G(s)=s. Kd Dari persamaan di atas, nampak bahwa sifat dari kontrol D ini dalam

konteks “kecepatan” atau rate dari error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan

untuk memperbaiki respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi.

Kontrol Derivative hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error

statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler

Derivative tidak dapat dipakai sendiri. (Ferdiansyah, 2018).

Ciri-ciri pengontrol derivatif :

1. Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada perubahan pada

masukannya (berupa perubahan sinyal kesalahan)

2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan

pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan.

3. Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas sistem dan

mengurangi overshoot.

Berdasarkan karakteristik pengontrol ini, pengontrol diferensial umumnya

dipakai untuk mempercepat respon awal suatu sistem, tetapi tidak memperkecil

kesalahan pada keadaan tunaknya. Kerja pengontrol diferensial hanyalah efektif

pada lingkup yang sempit, yaitu pada periode peralihan.

Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing pengontrol P, I dan

D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara paralel

menjadi pengontrol proporsional plus integral plus diferensial (pengontrol PID).

Elemen-elemen pengontrol P, I dan D masing-masing secara keseluruhan

bertujuan :

1. Mempercepat reaksi sebuah sistem mencapai set point-nya

2. Menghilangkan offset

3. Menghasilkan perubahan awal yang besar dan mengurangi overshoot.

Page 46: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

22

Karakteristik pengontrol PID sangat dipengaruhi oleh kontribusi besar dari

ketiga parameter P, I dan D. Penyetelan konstanta Kp, Ki dan Kd akan

mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Satu atau dua dari

ketiga konstanta tersebut dapat disetel lebih menonjol disbanding yang lain.

Konstanta yang menonjol itulah akan memberikan kontribusi pengaruh pada

respon sistem secara keseluruhan. (Ferdiansyah, 2018)

Page 47: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

23

Software

Sesuai

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

Untuk mencapai sistem yang dimaksud dibutuhkan tahapan yang sesuai dengan

metode pengembangan yang telah ada. Tahapan itu akan dijelaskan dengan

gambar 3.1 flowchart penelitian.

Identifikasi Masalah

Dan Studi Literatur

Tidak

Tidak

Elektrik dan

Mekanik Sesuai

Gambar 3. 1 Flowchat Penelitian

MULAI

Analisa Kebutuhan

Sistem

Perancangan

Sistem

Perancangan

Elektrik dan

Mekanik

A

Pembuatan

Software

Integrasi Mekanik ,

Elektrik, Software

Analisa dan

Pembahasan

SELESAI

A

Page 48: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

24

3.1. Tahap Identifikasi Awal

Pada tahap identifikasi masalah terdapat pembahasan terhadap

permasalahan yang ada dilapangan dan diperoleh tujuan yang akan dicapai untuk

menyelesaikan sebuah masalah. Dalam tahap ini terdapat beberapa langkah yaitu :

3.1.1 Identifikasi Masalah

Pada tahap identifikasi masalah ini dilakukan berdasarkan masalah yang

berkaitan dengan kondisi di lapangan untuk memperoleh sebuah solusi yang dapat

memecahkan masalah tersebut dan diharapkan mampu menunjang kebutuhan

yang ada di lapangan, dalam hal ini penulis mengambil topik dari sebuah

perkembangan pada teknologi dc-dc konverter. Namun pada pengaplikasiannya

terdapat beberapa masalah, seperti terganggunya pengaturan nilai set point

tegangan output pada perangkat buck boost converter, ini kendala bagi pengguna

perangkat buck boost converter. Kemudian perubahan tegangan input pada buck

boost converter secara cepat membuat perangkat tersebut harus cepat

menyesuaikan, untuk pengaturan tegangan keluaran pada buck boost converter

juga harus menggunakan cara manual. Oleh karena itu dari penggunaan sistem

buck boost converter ini penulis membuat pengaturan nilai set point secara efisien

dan tegangan keluaran dapat dikendalikan dengan cepat, dengan sistem ini

diharapkan mampu mengatasi permasalahan yang terjadi sebelumnya.

3.3.2 Penetapan Tujuan dan Rumusan Masalah

Berdasarkan proses identifikasi masalah, maka didapatkan rumusan

masalah yang akan dijadikan tujuan dari penelitian ini. Pada tahap ini merupakan

sebagai dasar tentang apa yang akan dilakukan saat melakukan penelitian. Pada

tahap ini penulis tidak hanya membuat progam mengenai deteksi tegangan output

pada buck boost converter namun juga membuat desain buck boost converter

yang dihubungkan dengan mikrokontroler sebagai pengendali tegangan keluaran

secara otomatis dengan metode PID. Pembuatan alat ini akan mampu menunjang

efektifitas waktu dan memberikan sistem inovasi yang bermanfaat.

Page 49: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

25

3.3.3 Studi Literatur

Pada tahap studi literatur dilakukan untuk menemukan pijakan penelitian

dan memahami teori, konsep, serta teknologi yang akan digunakan dan diteliti.

Pada tahap ini penulis mencari informasi sebanyak-banyaknya dari berbagai

media referensi.

Terdapat beberapa media informasi yang dapat kita peroleh dengan mudah

sepert dengan internet kita dapat melakukan pencarian jurnal penelitian dan

artikel yang akan kita butuhkan. Pada tahap ini penulis diharapkan mampu

memahami konsep, teori, dan teknologi yang berkaitan dengan inovasi sistem

yang akan dibuat.

3.2. Analisa Kebutuhan Sistem

Kebutuhan apa saja yang akan dipakai untuk pembuatan alat secara

terperinci. Adapun perangkat yang akan digunakan antara lain :

1. Power Supply

2. Buck Boost Converter

3. Sensor tegangan

4. Arduino IDE

5. Android Studio

6. Metode PID

7. Lampu 5V, 9V, 12V, dan 24V

8. I2C

9. LCD

10. Nodemcu

Page 50: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

26

3.3. Desain dan Perancangan Sistem

Setelah diketahui kebutuhan sistem, dasar-dasar ilmu, konsep, serta

teknologi yang akan digunakan, maka langkah selanjtnya adalah melakukan

perancangan sistem dan desain alat yang akan dikembangkan, meliputi :

3.3.1. Perancangan Desain Elektrik dan Software

Perancangan perangkat lunak ini melakukan pemograman pada buck boost

converter dan arduino. Pada rangkaian Buck Boost Converter terdapat dua jenis

tegangan yaitu ditempatkan di masukan dan keluaran pada Buck – Boost

Converter. Untuk pemorgraman tersebut mengunkanan mikrokontroller arduino.

Dan tujuan untuk rangkaian pembagi tegangan ini untuk memonitoring atau

pembacaan pada masukan dan keluaran pada rangkaian elekronika Auto Buck –

Boost Converter. Pada gambar 3.2 ini adalah skematik perancangan rangkaian

Auto Buck – Boost Converter pada software Eagle :

Gambar 3. 2 Skematik rangkaian Buck Boost Converter

Proses pembuatan dilakukan menggunakan peralatan pada tabel 3.1 dan tabel

3.2 adalah tabel komponen:

Tabel 3. 1 Alat pembuatan rangkaian Buck Boost Converter

No Alat No Alat No Alat

1. Solder 4 PCB 7 Obeng

2. Bor 5 Kabel 8 LCD 16x2

3. Tang 6 Arduino Nano

Page 51: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

27

Tabel 3. 2 Tabel komponen

No Nama Komponen Jenis Komponen

1. Mosfet Xl6000E1

2. Induktor 331µH

3. Kapasitor 470 µF

4. Dioda 1N5400

5. Beban Beban DC

Perancanaan Elektrik merupakan perencanaan alur dari sistem yang akan

dikembangkan dengan menggabungkan komponen secara sistematis dari

input, proses, dan output. Gambar 3.3 menjelaskan skema dari perancangan

elektrik.

Gambar 3. 3 Perancangan Elektrik

Page 52: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

28

Pada perancangan hardware ini terdapat Power supply selector yang akan

memberi tegangan masukan ke buck boost onverter, pada power supply tegangan

yang dikeluarkan dapar diubah-ubah karena terdapat selector untuk mengatur

tegangan DC yang keluar. Buck boost converter menerima teangan dari power

supply secara berubah-ubah, pada buck boost converter tegangan yang dileuarkan

dapat diubah-ubah sesuai dengan set point atau beban yang akan kita nyalakan.

Setelah perangkat buck boost converter terdapat sensor tegangan yang akan

mendeteksi nilai yang dikeluarkan untuk diolah menuju Arduino UNO dengan

motode PID, unuk mengatur nilai tegangan yang keluar dapat menggunakan

smartphone yang nanti nya akan mengatur nilai set point pada buck boost

converter. Pada sistem ini menggunakan 3 macam beban DC yaitu motor 5V,

lampu 12V, dan motor 24V tapi sebelum beban akan dikendalikan oleh relay 4

chanel. Untuk memonitoring Kp, Ki, Kd, tegangan input dan output pada

mikrokontroler terdapat LCD dan I2C.

Kemudian Untuk melakukan perhitungan duty cycle, tegangan keluaran

pada buck boost converter, persentase error terhadap setpoint dengan tengangan

keluaran buck boost converter dan lama pengisian baterai.

Maka untuk menghitung duty cycle dengan persamaan sebagai berikut :

D =

(3.2)

Maka untuk menghitung tegangan keluaran atau Vout dengan persamaan sebagai

berikut :

Vout perhitungan =Vin

(3.3)

Maka untuk menghitung persentase error terhadap setpoint dengan tengangan

keluaran buck boost converter dengan persamaan sebagai berikut :

Error% =

x100% (3.4)

Page 53: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

29

3.3.2 Penerapan Metode PID (Proportional Integral Derivative) dengan trial

and Error pada persamaan RLC Buck Boost Converter

Pada penelitian ini menggunakan metode PID (Proportional Integral

Derivative) Controller merupakan kontroler untuk menentukan kepresisian suatu

29imuli instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik / feed back pada

29imuli tersebut. Komponen PID terdiri dari 3 jenis, yaitu Proportional, Integratif,

dan Derivatif. Pada tahap penelitian menggunkan metode PID bertujuan untuk

memperoleh nilai keluaran tegangan dari buck boost converter untuk

mempertahankan tegangan keluaran tetap stabil. Untuk memperoleh fungsi

transfernya dibutuhkan parameter yaitu pada 29imul 3.3. Menurut penelitian

(Duong, Nguyen, Sava, Scripcariu, & Mussetta, 2018), bentuk fungsi transfer

buck boost converter dari kontroler PID dengan persamaan (3.5) sebagai berikut:

(3.5)

Keterangan :

= sinyal keluaran pengendali PID

R = resistor (Ω)

L = 29imulink (µH)

C = kapasitor (µF)

Menentukan nilai duty cycle, tengangan sumber minimal dari rangkain

buck boost converter yaiutu diperoleh dan setpoint atau = 24V,dan

arus keluar 0.08A dengan persamaan dan perhitungan(3.2) :

Page 54: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

30

24 – 24D = 12D

24 = 24D + 12D

124 = 36D

(3.6)

D =

D = 0.66

Nilai dari R dapat dihitung dalam persamaan dan perhitungan (3.6), sebagai

berikut :

R =

=

R =

R = 300Ω

(3.7)

Tabel 3. 3 Parameter fisik dari buck boost converter

Simbol Besaran Nilai Parameter

R Resistance 300Ω

L Inductance 331µH

C Capacitor 470µF

Page 55: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

31

Nilai dari parameter pada 31imul 3.4 kemudian disubtitusikan pada rumus

alih, sehingga diperoleh nilai persamaan fungsi alih pada persamaan dan

perhitungan (3.4) :

(3.4)

Nilai persamaan fungsi alih pada persamaan (3.4) tersebut kemudian

disimulasikan pada 31imulink matlab. Gambar 3.12 menunjukan blok diagram

dari simulasi pada matlab :

Gambar 3. 4 Blok diagram pada simulink Matlab

Berdasarkan simulasi yang dibuat dari sistem loop tertutup ini nilai Kp = 3,

Ki = 0.6, dan Kd = 0.37 mendapatkan respon grafik sebagai berikut :

Page 56: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

32

Gambar 3. 5 Hasil respon

Keterangan :

Sumbu X : Waktu (s)

Sumbu Y : Tegangan (V)

Garis Biru : Respon Tegangan Output Buck Boost Converter

Garis Kuning : Nilai Setting Point atau nilai sebenarnya

3.3.3 Perancangan Metode PID

Gambar 3. 6 Blok Diagram Sistem Buck Boost Converter

POWER

SUPPLY

BUCK BOOST

CONVERTER

BEBAN

DC

SENSOR

TEGANGAN

MIKROKONTROLER

PWM

Page 57: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

33

Rangakian yang digunakan pada buck boost converter ialah rangkaian DC-

DC converter. Rangkaian buck boost converter menggunakan PWM untuk

mengendalikan saklar pada buck boost converter. Pada gambar diagram blok

diatas buck-boost converter menerima tegangan masukan dari power supply,

kemudian mengubahnya ketegangan lebih besar atau lebih kecil dan hasilnya akan

digunakan mikrokontroler untuk menghasilkan PWM dan akan dikirim lagi

menuju Buck Boost Converter, pada keluaran tegangan buck boost converter

diberikan sensor tegangan untuk mendeteksi nilai tegangan pada beban sesuai

nilai set point yang akan menyalakan beban DC sesuai dengan tegangan keluaran

yang dihasilkan oleh buck boost converter.

3.3.4 Diagram Blok Pengendalian Tegangan

Gambar 3. 7 Diagram Blok Pengendalian Tegangan

Gambar 3.6 merupakan diagram blok pengendalian untuk tegangan pada

buck boost converter. Kontrol PID akan mengendalikan tegangan keluaran pada

buck boost converter untuk diteruskan pada proses pengaturan nilai set point yang

dilakukan oleh mikrokontroler yang dihubungkan dengan buck boost converter

untuk menyalakan beban dc.

Page 58: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

34

3.3.5 Flowchart Perangkat Lunak

Gambar 3. 8 Flowchart Perangkat Lunak

Pada gambar 3.5 tentang flowchart sistem menjelaskan proses dari awal saat

tegangan AC diubah menjadi tegangan DC oleh perangkat Power Supply, karena

tegangan yang dibutuhkan oleh buck boost converter adalah tegangan DC jadi

harus ada rangkaian tambahan berupa power supply. Setelah tegangan menadi DC

Page 59: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

35

sebelum masuk ke perangkat buck boost converter tegangan dapat diatur nilainya

sesuai dengan selector yang terdapat pada power supply. Setelah tegangan masuk

pada perangkat buck boost converter, pada tegangan keluaran buck boost

converter diberikan sensor tegangan yang berfungsi untuk mendeteksi tegangan

pada output buck boost converter, kemudian akan ditampilkan pada LCD.

Untuk pengisian nilai tegangan keluaran pada perangkat buck boost

converter dapat dilakukan melalui smarthpone. Nilai yang dimasukkan sesuai

dengan tegangan yang dibutuhkan oleh beban yang akan dinyalakan. Ketika nilai

sudah dimasukan maka mikrokontroler akan memproses dengan program PID

agar dapat menggerakan output voltage adjust secara otomatis sesuai dengan

tegangan yang telah dimasukan pada smartphone. Keluaran tegangan dari buck

boost converter akan dapat menyalakan beban DC sesuai dengan tegangan output

yang telah dimasukan.

Page 60: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

36

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 61: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

37

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Tahap Pengujian

Proses pengujian alat pada Tugas Akhir ini bertujuan agar dapat mengetahui

keakuratan pada setiap komponen yang digunakan serta dapat mengetahui besar

persentase error yang dihasilkan. Dalam perhitunagan nilai error dapat

dirumuskan sebagai berikut :

% Error = –

..... .......................(4.1)

Setelah mencari nilai error kemudiang terdapat nilai rata-rata error dapat

dirumuskan sebagai berikut :

= ⅀

................................................................(4.2)

Sub bab selanjutnya akan menjelaskan tentang pengujian sistem pada

setiap komponen dan software lainnya.

4.1.1 Pengujian Pembagi Tegangan

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan rangkaian pembagi tegangan

sebagai pendeketeksi tegangan masuk dan keluar pada buck boost converter. Pada

pengujian ini penulis menggunakan bagian input buck boost converter yang akan

diberi tegangan oleh Power Supply.

Gambar 4. 1 Rangkaian pembagi tegangan

Page 62: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

38

Pada pengujian ini di buat percobaan sebanyak 3 kali yaitu 4 Volt, 12 Volt, dan 24

Volt. Alat yang digunakan sebagai nilai parameter pembanding adalah avometer.

Perbandingan sensor tegangan serial monitor dan nilai yang dihasilkan avometer

dengan supply 4 Volt dapat dilihat pada gambar 4.2 :

Gambar 4. 2 Nilai tegangan Avometer dan serial monitor 4 Volt

Tabel 4. 1 Perbandingan nilai tegangan avometer dan serial monitor 4 Volt

No Nilai Avometer

(Volt)

Nilai Serial Monitor

(Volt)

Error

(%)

1 4.2 4.61 9.5

2 4.2 4.61 9.5

3 4.2 4.63 9.5

4 4.2 4.63 9.5

5 4.2 4.61 9.5

6 4.2 4.61 9.5

7 4.2 4.63 9.5

8 4.2 4.63 9.5

9 4.2 4.61 9.5

10 4.2 4.63 9.5

Rata-rata Error 9.5

Page 63: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

39

Perbandingan sensor tegangan serial monitor dan nilai yang dihasilkan avometer

dengan supply 12 Volt dapat dilihat pada gambar 4.3 :

Gambar 4. 3 Nilai tegangan pada avometer dan serial monitor 12 Volt

Tabel 4. 2 Perbandingan nilai tegangan avometer dan serial monitor 12 Volt

No Nilai Avometer

(Volt)

Nilai Serial Monitor

(Volt)

Error

(%)

1 11.4 12.14 6.4

2 11.4 12.14 6.4

3 11.4 12.09 6.0

4 11.4 12.09 6.0

5 11.4 12.12 6.3

6 11.4 12.14 6.4

7 11.4 12.12 6.3

8 11.4 12.09 6.0

9 11.4 12.12 6.3

10 11.4 12.12 6.3

Rata-rata Error 6.24

Perbandingan sensor tegangan serial monitor dan nilai yang dihasilkan avometer

dengan supply 24 Volt dapat dilihat pada gambar 4.4 :

Page 64: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

40

Gambar 4. 4 Nilai tegangan pada avometer dan Serial Monior 24 Volt

Tabel 4. 3 Perbandingan nilai tegangan avometer dan serial monitor 24 Volt

No Nilai Avometer

(Volt)

Nilai Serial Monitor

(Volt)

Error

(%)

1 23.15 24.47 5.7

2 23.15 24.47 5.7

3 23.15 24.47 5.7

4 23.15 24.47 5.7

5 23.15 24.50 5.8

6 23.15 24.47 5.7

7 23.15 24.47 5.7

8 23.15 24.47 5.7

9 23.15 24.45 5.6

10 23.15 24.47 5.7

Rata-rata Error 5.7

Pada pengujian sensor tegangan terdapat sedikit nilai yang berbeda pada

avometer dan serial monitor arduino, tetapi rentang nilai yang berbeda hanya

sedikit seperti tegangan 4 volt yang dihasilkan power supply rakitan yaitu terdapat

error 9.5%, untuk Power supply 12 Volt terdapat error 6.24%, kemudian untuk

supply tegangan 24 Volt mendapat error 5.7% Untuk mendapatkan nilai yang

Page 65: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

41

stabil memerlukan waktu sekitar 1 menit agar nilai yang dihasilkan oleh power

supply tidak berubah-ubah.

4.1.2 Pengujian Iot

Pada Tugas Akhir ini digunakan sebuah modul IoT yaitu ESP8266 yang

bertipekan Wemos D1 Mini. Pada Tugas Akhir ini wemos digunakan untuk

mengirim data hasil pembacaan sensoe ke mikrokontroler. Pada aplikasi android

ini terdapat 3 bagian slide pada tampilan android yaitu spalsh, login, dan menu

utama. Pada spalsh akan menampilkan logo otomasi beberapa detik, kemudian

terdapat login dimana name dan password yang diisi harus sesuai dengan data

yang telah diinputkan apabila berbeda maka tidak bisa masuk ke halaman utama,

kemudian yang terakhir yaitu menu utama yang terdapat 4 bagian yaitu sesuai

beban masing-masing, dimana pada tampilan pengaturan set point terdapat fitur

gauge sesuai nilai yang diinputkan dan dapat menampilkan nilai yang telah

diinputkan. Seperti pada gambar 4.11 dan 4.12 :

Dapat menampilkan nilai yang telah diinputkan. Seperti pada gambar berikut :

Gambar 4. 5 Tampilan splash dan Login

Page 66: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

42

Gambar 4. 6 Tampilan Menu Utama dan pengaturan setting point

Pada tugas akhir ini menggunakan database firebase yang nilainya akan

diambil oleh wemos D1R1 dan akan dikirim ke arduino untuk mengatur set

point yang telah dimasukkan pada aplikasi android. Kemudian setelah nilai

tegangan sesuai dengan beban, maka rellay akan aktif dan mengidupkan

beban. Sesuai dengan tampilan terdapat 4 bagian menu utama sesuai set point

masing-masing, pada gambar 4.13 dan 4.14 penulis memilih menu beban 1

yaitu 5 volt :

Gambar 4. 7 Tampilan pada android beban 1 yaitu 5 Volt

Page 67: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

43

Gambar 4. 8 Tampilan pada serial monitor yaitu 5 Volt dan beban 5 Volt menyala

Tabel 4. 4 Kondisi Beban DC saat diberi nilai setting point

No SP

(Volt)

Beban 1

(5 Volt)

Beban 2

(9 Volt)

Beban 3

(12 Volt)

Beban 4

(24 Volt)

1 5 Hidup Mati Mati Mati

2 5 Hidup Mati Mati Mati

3 5 Hidup Mati Mati Mati

4 5 Hidup Mati Mati Mati

5 5 Hidup Mati Mati Mati

6 5 Hidup Mati Mati Mati

7 5 Hidup Mati Mati Mati

8 5 Hidup Mati Mati Mati

9 5 Hidup Mati Mati Mati

4.1.3 Pengujian PWM pada Buck Boost Convrter dengan beban

menggunakan Android

Pada tugas akhir ini penulis melakukan pengujian pada Buck Boost

Converter dengan memberi input PWM pada mikrokontroler. Pada Buck Boost

Converter terdapat 4 pin yang dihubungkan ke mikrokontroler arduino yaitu

Ground, Vin, Vout, dan pin PWM. Pada percobaan ini penulis melakukan 5

percobaan dengan memberi PWM pada Buck Boost Converter 10%, 20%, 30%,

70% dan 90% agar dapat mengetahui respon pada tegangan output Buck Boost

Page 68: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

44

Converter. Berikut merupakan persamaan (4.1)dan hasil data dari pengujian PWM

pada Buck Boost Converter :

PWM =

x 255 (4.1)

Data dibawah merupakan nilai tegangan keluaran Buck Boost Converter

ketika input tegangan 12, 24, 4 Volt dan diberi PWM 10% dengan delay waktu

data 1 detik.

Gambar 4. 9 PWM 10% Input 12 Volt

Tabel 4. 5 PWM 10% Input 12 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 10% 12.25 2.32

2 10% 12.25 2.32

3 10% 12.25 2.32

4 10% 12.20 2.32

5 10% 12.25 2.32

6 10% 12.25 2.29

7 10% 12.22 2.29

8 10% 12.28 2.32

9 10% 12.28 2.29

10 10% 12.25 2.32

Rata-rata 12.24 2.33

Page 69: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

45

Gambar 4. 10 PWM 10% Input 24 Volt

Tabel 4. 6 PWM 10% Input 24 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 10% 24.64 5.58

2 10% 24.66 5.58

3 10% 24.61 5.55

4 10% 24.64 5.55

5 10% 24.61 5.58

6 10% 24.64 5.55

7 10% 24.64 5.55

8 10% 24.58 5.58

9 10% 24.64 5.58

10 10% 24.66 5.58

Rata-rata 24.64 5.56

Gambar 4. 11 PWM 10% Input 24 Volt

Page 70: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

46

Tabel 4. 7 PWM 10% Input 4 Volt

1 10% 4.74 1.16

2 10% 4.72 1.16

3 10% 4.72 1.16

4 10% 4.72 1.16

5 10% 4.72 1.16

6 10% 4.72 1.16

7 10% 4.72 1.16

8 10% 4.72 1.16

9 10% 4.72 1.16

10 10% 4.72 1.16

Rata-rata 4.72 1.16

Data dibawah merupakan nilai tegangan keluaran Buck Boost Converter

ketika input tegangan 12, 24, 4 Volt dan diberi PWM 20% dengan delay waktu

data 1 detik.

Gambar 4. 12 PWM 20% Input 12 Volt

Tabel 4. 8 PWM 20% Input 12 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 20% 12.25 4.05

2 20% 12.25 4.01

3 20% 12.22 4.01

4 20% 12.22 4.01

5 20% 12.22 4.01

Page 71: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

47

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

6 20% 12.25 4.01

7 20% 12.22 4.01

8 20% 12.22 4.01

9 20% 12.22 4.01

10 20% 12.22 4.01

Rata-rata 12.22 4.01

Gambar 4. 13 PWM 20% Input 24 Volt

Tabel 4. 9 PWM 20% Input 24 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 20% 24.61 6.78

2 20% 24.64 6.82

3 20% 24.64 6.78

4 20% 24.64 6.78

5 20% 24.61 6.82

6 20% 24.64 6.78

7 20% 24.64 6.78

8 20% 24.64 6.82

9 20% 24.64 6.89

10 20% 24.64 6.82

Rata-rata 24.64 6.79

Page 72: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

48

Gambar 4. 14 PWM 20% Input 4 Volt

Tabel 4. 10 PWM 20% Input 4 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 20% 4. 74 1.69

2 20% 4. 74 1.65

3 20% 4. 74 1.65

4 20% 4. 72 1.65

5 20% 4. 74 1.65

6 20% 4. 72 1.65

7 20% 4. 74 1.65

8 20% 4. 72 1.65

9 20% 4. 74 1.61

10 20% 4. 72 1.65

Rata-rata 4.73 1.65

Data dibawah merupakan nilai tegangan keluaran Buck Boost Converter

ketika input tegangan 12, 24, 4 Volt dan diberi PWM 50% dengan delay waktu

data 1 detik.

Gambar 4. 15 PWM 50% Input 12 Volt

Page 73: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

49

Tabel 4. 11 PWM 50% Input 12 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 50% 12.25 7.57

2 50% 12.22 7.61

3 50% 12.25 7.57

4 50% 12.28 7.61

5 50% 12.25 7.57

6 50% 12.22 7.57

7 50% 12.22 7.57

8 50% 12.22 7.57

9 50% 12.22 7.57

10 50% 12.25 7.57

Rata-rata 12.25 7.59

Gambar 4. 16 PWM 50% Input 24 Volt

Tabel 4. 12 PWM 50% Input 24 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 50% 24.61 4.76

2 50% 24.66 4.76

3 50% 24.66 4.73

4 50% 24.69 4.69

5 50% 24.69 4.73

6 50% 24.66 4.73

7 50% 24.66 4.73

8 50% 24.69 4.73

Page 74: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

50

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

24.66 4.73 24.66 4.73

24.69 4.73 24.69 4.73

Rata-rata 24.67 4.73

Gambar 4. 17 PWM 50% Input 4 Volt

Tabel 4. 13 PWM 50% Input 4 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 50% 4.69 3.15

2 50% 4.72 3.11

3 50% 4.69 3.11

4 50% 4.72 3.11

5 50% 4.72 3.11

6 50% 4.72 3.11

7 50% 4.72 3.11

8 50% 4.72 3.11

9 50% 4.72 3.11

10 50% 4.69 3.11

Rata-rata 4.70 3.11

Data dibawah merupakan nilai tegangan keluaran Buck Boost Converter

ketika input tegangan 12, 24, 4 Volt dan diberi PWM 70% dengan delay waktu

data 1 detik.

Page 75: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

51

Gambar 4. 18 PWM 70% Input 12 Volt

Tabel 4. 14 PWM 70% Input 12 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 70% 12.22 11.02

2 70% 12.20 11.02

3 70% 12.22 11.02

4 70% 12.22 11.02

5 70% 12.22 11.02

6 70% 12.22 11.02

7 70% 12.20 11.02

8 70% 12.20 11.02

9 70% 12.20 11.02

10 70% 12.22 11.02

Rata-rata 12.21 11.02

Gambar 4. 19 PWM 70% Input 24 Volt

Tabel 4. 15 PWM 70% Input 24 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 70% 24.66 20.87

Page 76: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

52

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

2 70% 24.66 20.87

3 70% 24.61 20.87

4 70% 24.66 20.83

5 70% 24.66 20.83

6 70% 24.61 20.87

7 70% 24.61 20.87

8 70% 24.69 20.91

9 70% 24.61 20.91

10 70% 24.61 20.91

Rata-rata 24.62 20.89

Gambar 4. 20 PWM 70% Input 4 Volt

Tabel 4. 16 PWM 70% Input 4 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 70% 4.72 4.08

2 70% 4.72 4.08

3 70% 4.72 4.12

4 70% 4.69 4.08

5 70% 4.72 4.12

6 70% 4.69 4.05

7 70% 4.72 4.12

8 70% 4.72 4.12

9 70% 4.69 4.08

Page 77: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

53

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

10 70% 4.69 4.12

Rata-rata 4.70 4.10

Data dibawah merupakan nilai tegangan keluaran Buck Boost Converter

ketika input tegangan 12, 24, 4 Volt dan diberi PWM 90% dengan delay waktu

data 1 detik.

Gambar 4. 21 PWM 90% Input 12 Volt

Tabel 4. 17 PWM 90% Input 12 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 90% 12.20 18.55

2 90% 12.22 18.55

3 90% 12.22 18.55

4 90% 12.25 18.55

5 90% 12.28 18.55

6 90% 12.25 18.55

7 90% 12.22 18.51

8 90% 12.22 18.47

9 90% 12.25 18.47

10 90% 12.28 18.47

Rata-rata 12.24 18.52

Page 78: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

54

Gambar 4. 22 PWM 90% Input 24 Volt

Tabel 4. 18 PWM 90% Input 24 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 90% 24.61 30.95

2 90% 24.66 30.95

3 90% 24.64 30.99

4 90% 24.64 31.06

5 90% 24.61 31.03

6 90% 24.66 31.06

7 90% 24.69 31.03

8 90% 24.72 31.06

9 90% 24.72 31.06

10 90% 24.66 31.06

Rata-rata 24.64 31.03

Gambar 4. 23 PWM 90% Input 4 Volt

Tabel 4. 19 PWM 90% Input 4 Volt

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

1 90% 4.69 7.42

Page 79: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

55

No Set Point PWM Vin (Volt) Vout (Volt)

2 90% 4.69 7.42

3 90% 4.69 7.42

4 90% 4.69 7.42

5 90% 4.69 7.42

6 90% 4.69 7.42

7 90% 4.69 7.42

8 90% 4.69 7.42

9 90% 4.69 7.42

10 90% 4.69 7.38

Rata-rata 24.64 7.42

4.1.5 Pengujian metode PID dengan Trial and Error pada Buck Boost

Converter

Pada Tugas Akhir ini penulis menggunakan metode PID, yang dimana

pada tugas akhir ini metode diterapkan pada kontrol Buck Boost Converter

dengan inputan berupa tegangan dari Power Supply untuk mengontrol tegangan

output agar dapat menyalakan beban DC sesuai set point. Pengujian metode PID

menggunakan bantuan Software berupa Arduino IDE. Berikut merupakan tahapan

yang perlu dilakukan untuk membuat metode PID di Arduino:

1. Menentukan kp, ki dan kd.

2. PID ditentukan dengan cara trial and error

Pengujian 1 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 5 Volt dengan Kp = 6, Ki

= 1 dan Kd = 1.37.

Page 80: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

56

Gambar 4. 24 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 5 Volt

Gambar 4. 25 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 5 volt

dan Vin 12 Volt

Tabel 4. 20 Pengujian 1 kontrol PID dengan set point 5 Volt (Buck)

No Kp Ki Kd D PWM SP Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

Rangan

Error

1 6 1 1.37 0.28 71.4 5 Volt 12.28 5.02 Buck 0.4%

2 6 1 1.37 0.28 71.4 5 Volt 12.31 4.95 Buck 1%

3 6 1 1.37 0.29 73.95 5 Volt 12.31 4.72 Buck 5.6%

4 6 1 1.37 0.29 73.95 5 Volt 12.28 5.10 Buck 2%

5 6 1 1.37 0.29 73.95 5 Volt 12.31 5.02 Buck 0.4%

6 6 1 1.37 0.29 73.95 5 Volt 12.31 4.95 Buck 1%

7 6 1 1.37 0.29 73.95 5 Volt 12.28 4.68 Buck 6.4%

Rata-rata Error 2.4%

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Page 81: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

57

Pada Tabel 4.7 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.2) dan sebagai berikut :

D =

=0.28

PWM = D x 255

= 0.28 x 255

= 71.4

Error% =

x100%

= 0.4%

D =

=0.28

PWM = D x 255

= 0.28 x 255

= 71.4

Error% =

x100% = 1%

(4.2)

Pada perhitungan (4.2) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang rendah yaitu 2.4 %, jadi

nilai duty cycle di arduino ini sangat penting untuk rangkain buck boost converter.

Keseluruhan pada Tabel (4.1) yang kemudian dipresentasikan kedalam grafik

pada gambar 4.1 sebagai berikut.

Page 82: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

58

Gambar 4. 26 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 5V dan

tegangan masukan 12 Volt

Gambar 4.29 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang rendah.

Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Pengujian 2 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 9 Volt dengan Kp = 6, Ki

= 1 dan Kd = 1.37.

Gambar 4. 27 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 9 Volt

Page 83: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

59

Gambar 4. 28 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 24 Volt

Tabel 4. 21 Pengujian 2 kontrol PID dengan set point 9 Volt (Buck)

No Kp Ki Kd D PWM SP

(Volt)

Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

rangan

Error

1 6 1 1.37 0.26 66.3 9 24.66 9.26 Buck 2.8%

2 6 1 1.37 0.26 66.3 9 24.72 8.99 Buck 0.1%

3 6 1 1.37 0.26 66.3 9 24.75 9.33 Buck 3.6%

4 6 1 1.37 0.26 66.3 9 24.72 8.99 Buck 0.1%

5 6 1 1.37 0.26 66.3 9 24.72 9.33 Buck 3.6%

6 6 1 1.37 0.26 66.3 9 24.69 8.99 Buck 0.1%

7 6 1 1.37 0.26 66.3 9 24.75 9.33 Buck 3.6%

Rata-rata error 1.9%

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Pada Tabel 4.8 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.4) dan (4.5) sebagai berikut :

D =

(4.2 )

=0.26

PWM = D x 255

= 0.26 x 255 = 66.3

Page 84: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

60

Error% =

x100% = 2.8%

Error% =

x100% = 0.1%

Pada perhitungan (4.2) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang rendah yaitu 1.9 %, bahkan

lebih kecil dari error sebelumnya ini menunjukan nilai duty cycle di arduino ini

sangat penting untuk rangkain buck boost converter. Keseluruhan pada Tabel

(4.8) yang kemudian dipresentasikan kedalam grafik pada gambar 4.2 sebagai

berikut.

Gambar 4. 29 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9V dan

tegangan masukan 24 Volt

D =

=0.26

PWM = D x 255

= 0.26 x 255

= 66.3

Page 85: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

61

Gambar 4.32 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang rendah.

Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Pengujian 3 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 24 Volt dengan Kp = 6,

Ki = 1 dan Kd = 1.37.

Gambar 4. 30 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 24 Volt

Gambar 4. 31 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 24

volt dan Vin 12 Volt

Tabel 4. 22 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 24 Volt (Boost)

No Kp Ki Kd D PWM SP

(Volt)

Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

Rangan

Error

1 6 1 1.37 0.66 168.3 24 12.22 22.33 Boost 7.3%

2 6 1 1.37 0.66 168.3 24 12.20 25.89 Boost 7.8%

3 6 1 1.37 0.66 168.3 24 12.20 25.26 Boost 5.25%

4 6 1 1.37 0.66 168.3 24 12.22 24.21 Boost 0.8%

5 6 1 1.37 0.66 168.3 24 12.25 23.04 Boost 4%

6 6 1 1.37 0.66 168.3 24 12.28 19.71 Boost 17%

7 6 1 1.37 0.66 168.3 24 12.28 22.26 Boost 7.2%

Rata-rata error 7%

Page 86: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

62

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Pada Tabel 4.9 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.6) dan (4.7) sebagai berikut :

D =

=0.66

PWM = D x 255

= 0.66 x 255

= 168.3

Error% =

x100%

= 7.3%

D =

=0.26

PWM = D x 255

= 0.66 x 255

= 168.3

Error% =

x100% = 0.8%

(4.3)

Pada perhitungan (4.3) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang lumayan rendah yaitu 7 %,

jadi ini menunjukan nilai duty cycle di arduino ini sangat penting untuk rangkain

buck boost converter. Keseluruhan pada Tabel (4.9) yang kemudian

dipresentasikan kedalam grafik pada gambar 4.35 sebagai berikut.

Page 87: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

63

Gambar 4. 32 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 24V

dan tegangan masukan 12 Volt

Gambar 4.35 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang lumayan

rendah. Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Pengujian 4 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 9 Volt dengan Kp = 6, Ki

= 1 dan Kd = 1.37.

Gambar 4. 33 Parameter Kp 6, Ki 1, Kd 1.37 dengan set point 9 Volt

Page 88: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

64

Gambar 4. 34 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 4 Volt

Tabel 4. 23 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 12 Volt (Boost)

No Kp Ki Kd D PWM SP

(Volt)

Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

rangan

Error

(%)

1 6 1 1.37 0.66 168.3 9 4.58 9.59 Boost 6.4

2 6 1 1.37 0.66 168.3 9 4.61 9.44 Boost 4.8

3 6 1 1.37 0.66 168.3 9 4.61 9.22 Boost 2.4

4 6 1 1.37 0.66 168.3 9 4.63 8.92 Boost 0.88

5 6 1 1.37 0.66 168.3 9 4.61 7.34 Boost 17.4

6 6 1 1.37 0.66 168.3 9 4.61 8.21 Boost 8.7

7 6 1 1.37 0.66 168.3 9 4.61 9.59 Boost 6.4

Rata-rata error 6.7

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Pada Tabel 4.8 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.4) sebagai berikut :

Page 89: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

65

D =

=0.66

PWM = D x 255

= 0.66 x 255

= 168.3

Error% =

x100%

= 6.4%

D =

=0.65

PWM = D x 255

= 0.65 x 255

= 165.75

Error% =

x100% = 4.8%

(4.4)

Pada perhitungan (4.4) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang lumayan rendah yaitu 6.7 %,

jadi ini menunjukan nilai duty cycle di arduino ini sangat penting untuk rangkain

buck boost converter. Keseluruhan pada Tabel (4.10) yang kemudian

dipresentasikan kedalam grafik pada gambar 4.38 sebagai berikut.

Page 90: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

66

Gambar 4. 35 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9V dan

tegangan masukan 5 Volt

Gambar 4.38 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang lumayan

rendah. Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Pengujian 2 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 5 Volt dengan Kp = 3, Ki

= 0.6 dan Kd = 0.37.

Gambar 4. 36 Parameter Kp 3, Ki 0.6, Kd 0.37 dengan set point 5 Volt

Page 91: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

67

Gambar 4. 37 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 5 volt

dan Vin 12 Volt

Tabel 4. 24 Pengujian 1 kontrol PID dengan set point 5 Volt (Buck)

No Kp Ki Kd D PWM SP

(Volt)

Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

Rangan

Error

1 3 0.6 0.37 0.29 73.95 5 12.14 5.02 Buck 0.4%

2 3 0.6 0.37 0.29 73.95 5 12.14 5.02 Buck 0.4%

3 3 0.6 0.37 0.29 73.95 5 12.14 4.95 Buck 1%

4 3 0.6 0.37 0.29 73.95 5 12.14 4.98 Buck 0.4%

5 3 0.6 0.37 0.29 73.95 5 12.12 4.98 Buck 0.4%

6 3 0.6 0.37 0.29 73.95 5 12.14 5.02 Buck 0.4%

7 3 0.6 0.37 0.29 73.95 5 12.14 5.06 Buck 1.2%

Rata-rata Error 0.6%

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Pada Tabel 4.11 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.10) dan (4.11) sebagai berikut :

Page 92: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

68

D =

=0.29

PWM = D x 255

= 0.28 x 255

= 73.95

Error% =

x100%

= 0.4%

D =

=0.29

PWM = D x 255

= 0.28 x 255

= 73.95

Error% =

x100% = 0.4%

(4.5)

Pada perhitungan (4.5) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang rendah yaitu 0.6 %, jadi

nilai duty cycle di arduino ini sangat penting untuk rangkain buck boost converter.

Keseluruhan pada Tabel (4.11) yang kemudian dipresentasikan kedalam grafik

pada gambar 4.1 sebagai berikut.

Page 93: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

69

Gambar 4. 38 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 5V dan

tegangan masukan 12 Volt

Gambar 4.41 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang rendah.

Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Pengujian 2 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 9 Volt dengan Kp = 3, Ki

= 0.6 dan Kd = 0.37.

Gambar 4. 39 Parameter Kp3, Ki 0.6, Kd 0.37dengan set point 9 Volt

Page 94: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

70

Gambar 4. 40 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 24 Volt

Tabel 4. 25 Pengujian 2 kontrol PID dengan set point 9 Volt (Buck)

No Kp Ki Kd D PWM SP

(Volt)

Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

Rangan

Error

1 3 0.6 0.37 0.26 66.3 9 24.50 8.88 Buck 1.3%

2 3 0.6 0.37 0.26 66.3 9 24.50 8.99 Buck 0.1%

3 3 0.6 0.37 0.26 66.3 9 24.50 9.14 Buck 1.5%

4 3 0.6 0.37 0.26 66.3 9 24.47 9.22 Buck 2.4%

5 3 0.6 0.37 0.26 66.3 9 24.47 9.14 Buck 1.5%

6 3 0.6 0.37 0.26 66.3 9 24.50 9.18 Buck 1.5%

7 3 0.6 0.37 0.26 66.3 9 24.50 8.99 Buck 0.1%

Rata-rata error 1.2%

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Pada Tabel 4.12 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.6) sebagai berikut :

Page 95: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

71

D =

=0.26

PWM = D x 255

= 0.26 x 255

= 66.3

Error% =

x100%

= 1.3%

D =

=0.26

PWM = D x 255

= 0.26 x 255

= 66.3

Error% =

x100% = 1.5%

(4.6)

Pada perhitungan (4.6) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang rendah yaitu 1.2 %, bahkan

lebih kecil dari error sebelumnya ini menunjukan nilai duty cycle di arduino ini

sangat penting untuk rangkain buck boost converter. Keseluruhan pada Tabel

(4.12) yang kemudian dipresentasikan kedalam grafik pada gambar 4.44 sebagai

berikut.

Page 96: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

72

Gambar 4. 41 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9 Volt

dan tegangan masukan 24 Volt

Gambar 4.44 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang rendah.

Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Pengujian 3 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 24 Volt dengan Kp = 3,

Ki = 0.6 dan Kd = 0.37.

Gambar 4. 42 Parameter Kp3, Ki 0.6, Kd 0.37dengan set point 24 Volt

Page 97: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

73

Gambar 4. 43 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 24

volt dan Vin 12 Volt

Tabel 4. 26 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 24 Volt (Boost)

No Kp Ki Kd D PWM SP

(Volt)

Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

Rangan

Error

1 3 0.6 0.37 0.66 168.3 24 12.09 24.43 Boost 1.7%

2 3 0.6 0.37 0.66 168.3 24 12.06 24.58 Boost 2.4%

3 3 0.6 0.37 0.66 168.3 24 12.09 24.06 Boost 0.25%

4 3 0.6 0.37 0.66 168.3 24 12.12 23.34 Boost 2.7

5 3 0.6 0.37 0.66 168.3 24 12.06 23.01 Boost 4.1%

6 3 0.6 0.37 0.66 168.3 24 12.06 23.16 Boost 3.5%

7 3 0.6 0.37 0.66 168.3 24 12.12 24.66 Boost 2.7%

Rata-rata error 2.4%

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Pada Tabel 4.13 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.7) sebagai berikut :

Page 98: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

74

D =

=0.66

PWM = D x 255

= 0.66 x 255

= 168.3

Error% =

x100%

= 1.7%

D =

=0.26

PWM = D x 255

= 0.66 x 255

= 168.3

Error% =

x100% = 0.25%

(4.7)

Pada perhitungan (4.7) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang lumayan rendah yaitu 2.4 %,

jadi ini menunjukan nilai duty cycle di arduino ini sangat penting untuk rangkain

buck boost converter. Keseluruhan pada Tabel (4.13) yang kemudian

dipresentasikan kedalam grafik pada gambar 4.47 sebagai berikut.

Page 99: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

75

Gambar 4. 44 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 24V

dan tegangan masukan 12 Volt

Gambar 4.47 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang lumayan

rendah. Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Pengujian 4 data diambil menggunakan trial and error dengan kondisi set

point awal tegangan pada Buck Boost Converter adalah 9 Volt dengan Kp = 3, Ki

= 0.6 dan Kd = 0.37.

Gambar 4. 45 Parameter Kp3, Ki 0.6, Kd 0.37 dengan set point 9 Volt

Page 100: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

76

Gambar 4. 46 Nilai Set point, Vi, dan Vout pada mikrokontroler dengan SP 9 volt

dan Vin 4 Volt

Tabel 4. 27 Pengujian 3 kontrol PID dengan set point 12 Volt (Boost)

No Kp Ki Kd D PWM SP

(Volt)

Vin

(Volt)

Vout

(Volt)

Kete-

rangan

Error

(%)

1 3 0.6 0.37 0.66 168.3 9 4.61 9.59 Boost 6.5

2 3 0.6 0.37 0.66 168.3 9 4.63 9.44 Boost 4.8

3 3 0.6 0.37 0.66 168.3 9 4.63 9.22 Boost 2.4

4 3 0.6 0.37 0.66 168.3 9 4.63 8.92 Boost 0.88

5 3 0.6 0.37 0.66 168.3 9 4.63 7.42 Boost 16.0

6 3 0.6 0.37 0.66 168.3 9 4.63 8.24 Boost 8.3

7 3 0.6 0.37 0.66 168.3 9 4.61 9.59 Boost 6.1

Rata-rata error 6.4

Keterangan :

Vin : Tegangan masuk buck boost converter (V)

SP : Setpoint buck boost converter (V)

Vout : Tegangan keluar buck boost converter (V)

Pada Tabel 4.14 dalam perhitungan ini mengambil contoh 2 sample dalam

persamaan (4.8) sebagai berikut :

Page 101: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

77

D =

=0.66

PWM = D x 255

= 0.66 x 255

= 168.3

Error% =

x100%

= 8.2%

D =

=0.66

PWM = D x 255

= 0.66 x 255

= 168.3

Error% =

x100% = 4.8%

(4.8)

Pada perhitungan (4.8) ini sudah menunjukan dimana cara menghitung

Duty Cycle dan PWM pada Buck Boost Converter dan dengan data yang diperoleh

pada tabel diatas ini membuktikan tingkat error yang lumayan rendah yaitu 6.4%,

jadi ini menunjukan nilai duty cycle di arduino ini sangat penting untuk rangkain

buck boost converter. Keseluruhan pada Tabel (4.14) yang kemudian

dipresentasikan kedalam grafik pada gambar 4.50 sebagai berikut.

Page 102: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

78

Gambar 4. 47 Grafik hasil keluaran buck boost converter dengan setpoint 9V dan

tegangan masukan 5 Volt

Gambar 4.50 menunjukan grafik mempunyai tingkat error yang lumayan

rendah. Ini menunjukan PWM sudah sesuai dengan target yang diharapkan.

Dari percobaan PID diatas dengan input Kp, Ki, dan Kd berbeda serta

kondisi Buck dan Boost masing-masing 2 percobaan maka didapatkan

perbandingan error sebagai berikut :

Tabel 4. 28 Hasil error dengan nilai Kp=6, Ki=1, dan Kd=1.37

No SP (Volt) Vin (Volt) Vout (Volt) Kondisi Error (%)

1 5 12.31 5.02 Buck 2.4

2 9 24.65 9.26 Buck 1.9

3 24 12.2 23.05 Boost 7

4 12 4.6 9.59 Boost 6.7

Rata-rata error 4.5

Page 103: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

79

Tabel 4. 29 Hasil error dengan nilai Kp=3, Ki=0.6, dan Kd=0.37

No SP (Volt) Vin (Volt) Vout (Volt) Kondisi Error (%)

1 5 12.1 5.02 Buck 0.6

2 9 24.50 9.14 Buck 1.2

3 24 12.09 24.02 Boost 2.4

4 12 4.6 9.40 Boost 6.4

Rata-rata error 2.65

Dengan mengacu pada percobaan diatas maka dapat disimpulkan bahwa

nilai Kp, Ki, dan Kd yang efektif untuk sistem Buck Boost Converter dengan

respon error yang mendekati nilai nol adalah Kp=3, Ki=0.6, Kd=0.37 dengan nilai

error yaitu 2.65%.

4.6.1 Pengujian Waktu Transisi Buck Boost Converter menuju Setting Point

Pada pengujian ini akan melakukan percobaan 3 transisi dari tegangan awal

menuju tegangan setting point dan sebagai pembanding penulis menggunakan

Buck Boost Converter yang banyak dijual di pasar elektronik dengan Buck Boost

Converter yang didesain dengan metode PID :

Tabel 4. 30 Pengujian Transisi Waktu Buck Boost Converter dengan PID

No Setting Point

(Volt)

Vin

(Volt)

Kondisi Vout (Volt) Keterangan

Waktu

(Detik) Awal Akhir

1 12 4.69 1.46 12.13 Boost 4.8

2 24 12.20 3.22 24.15 Boost 8.5

3 12 24.72 6.63 12.67 Buck 4.5

Rata-rata 5.9

Page 104: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

80

Tabel 4. 31 Pengujian Transisi Waktu Buck Boost Converter Manual

No Setting Point

(Volt)

Vin

(Volt)

Kondisi Vout (Volt) Keterangan

Waktu

(Detik) Awal Akhir

1 12 4.69 1.28 12.22 Boost 32

2 24 12.20 3.12 24.3 Boost 51.5

3 12 24.72 6.1 12.4 Buck 10.8

Rata-rata 94.3

Dari hasil pengujian tabel diatas antara Buck Boost Converter yang banyak

dijual di pasar elektronik dengan Buck Boost Converter yang didesain dengan

metode PID, Buck Boost Converter yang didesain dengan metode PID

mempunyai waktu yang lebih efektif dari pada Buck Boost Converter yang

terdapat dipasar elektronik yang menggunakan cara manual untuk setting

tegangan keluarannya, untuk Buck Boost Converter yang menggunakan metode

PID mempunya waktu rata-rata transisi yaitu 5.9 detik sedangkan Buck Boost

Converter yang manual mempunyai rata-rata waktu yaitu 94.3 detik. Dari hasil

tersebut ini menunjukan respon yang sangat baik dari Buck Boost Converter yang

sudah didesain dengan metode PID.

Page 105: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

81

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini merupakan tahapan akhir pada tugas akhir, tahapan ini berisi

tentang kesimpulan dan saran dari penelitian tentang sistem “Rancang Bangun

Auto Buck Boost Converter Menggunakan Metode PID” yang telah di lakukan

dalam topik tugas akhir ini.

5.1 Kesimpulan

Dari pengujian yang telah dilakukan, hasil penelitian ini dapat disimpulkan

bahwa :

1. Pada proses pengujian dengan 4 macam beban sistem Buck Boost Converter

menggunakan metode PID berjalan baik dengan error 2.65% dikarenakan

perhitungan untuk nilai RLC nya hanya digunakan untuk nilai 1 set point

atau beban, sedangkan pada tugas akhir ini menggunakan 4 macam set point

atau beban,

2. Buck Boost Converter dapat mengeluarkan nilai tegangan maksimal yaitu 24

Volt sesuai beban maksimal, jika nilai yang dihasilkan melebihi nilai

maksimal maka resistor pada Buck Boost Converter akan panas dan jika

nilai duty cylce 0.5 maka nilai PWM 128 dan jika nilai duty cylce 1 nilai

PWM adalah 255.

3. Pada sistem ini waktu yang digunakan untuk mencapai nilai set point lebih

efektif dengan waktu transisi 5.9 detik, ini menunjukan respon yang sangat

baik dari Buck Boost Converter dengan desain Metode PID dibandinkan

dengan pengaturan manual Buck Boost Converter pada umunya yang dijual

dipasaran.

5.2 Saran

1. Pada tugas akhir ini perancangan alat atau mekanik dan wiring lebih

diperhatikan lagi agar terlihat rapi.

Page 106: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

82

2. Pada sistem Buck Boost Converter ini nilai Kp, Ki, dan Kd kurang

maksimal dengan metode PID trial and error sehingga membuat nilai

tegangan yang dihasilkan kadang tidak stabil.

3. Pada sistem Buck Boost Converter ini mempunyai kendala jaringan internet

yang digunakan untuk melakukan set point harus dalam satu jangkauan

server wifi yang sama antara sistem dengan user.

Page 107: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

83

DAFTAR PUSTAKA

Agustina, Sri dan Nalaprana Nugroho.(2015). Analisa Motor DC (Direct Current)

Sebagai Penggerak Mobil Listrik. Universitas Sriwijaya. Palembang.

Curtis D. Johnson.(2000). Process Control Instrumentation Technology, Prentice

Hall, New Jersey.

Davidk.(2017). Pengenalan Android Studio. URL :

https://teknologimodern.com/mengenal-apa-itu-android-studio/. [Accesed

23 Desember 2018].

Duong, M. Q., Nguyen, V. T., Sava, G. N., Scripcariu, M., & Mussetta, M.

(2018). Design and Simulation of PI-Type Control for the Buck Boost

Converter. Proceedings of 8th International Conference on Energy and

Environment: Energy Saved Today Is Asset for Future, CIEM 2017,

2017(11), 79–82. https://doi.org/10.1109/CIEM.2017.8120769

Fachri, Rizal.(2016). Arduino Mengukur Tegangan Dengan Modul Sensor

Tegangan. URL:http://electricityofdream.com/2016/09/tutorial-mengukur-

tegangan-dengan-modul.html. Diakses pada 23 Desember 2018.

Ferdiansyah, Fendy.(2018). Teori Kontrol PID (Proportional-Integral-

Derivative). URL:

http://www.academia.edu/9928544/Teori_Kontrol_PID_Proportional_Integr

al_Derivative. Diakses pada 24 Desember 2018.

Ilearning Media.(2015). Pengertian Arduino UNO. [Online]. URL:

https://ilearning.me/sample-page-162/arduino/pengertian-arduino-uno/.

[Accessed 23 Desember 2018].

Desember 2018.

Page 108: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

84

Mochamad, H. S. (2010). Rancang bangun buck boost konverter. Depok:

Universitas Indonesia.

Teknik Elektronika.(2018). Pengertian Boost Converter dan Prinsip Kerjanya.

URL:

https://teknikelektronika.com/pengertian-buckboostconverter-prinsip-kerja-

power-inverter/. Diakses pada 24 Desember 2018.

Segara, P. B. (2015). Desain Dan Implementasi Sistem Monitoring Dan

Manajemen Baterai Mobil Listrik Design and Implementation of Electric Car

Battery, 2(2), 1909–1916.

Saputro, Tedi Tri.(2017). Mengenal NodeMCU:Penemuan pertama.URL:

https://embeddednesia.com/v1/tutorial-nodemcu-pertemuan-pertama/.

Diakses pada 23 Desember 2018

Sinauarduino.(2016). Mengenal Arduino Software (IDE).

URL:https://www.sinauarduino.com/artikel/mengenal-arduino-software-ide/

Diakses pada 23 Desember 2018.

Sitepu, Jimmy.(2018). Macam-macam Arus Pada Rangkaian

Elektronik. URL: https://mikroavr.com/macam-macam-arus/. Diakses pada

23 Desember 2018.

Page 109: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

85

RIWAYAT PENULIS

Nama Lengkap : Feru Insan Putrama Ramadhan

Tempat ,Tanggal Lahir : Jombang, 20 Januari 1997

Alamat Asal : Ds Wuluh, Kec Kesamben, Kab Jombang

Alamat di Surabaya : Jl. Keputih Gg. Makam Blok E No.18

Sukolilo Surabaya

Telp/HP : 085655077997

Email : [email protected]

Penulis telah mengikuti Pendidikan formal mulai dari :

1. SDN Wuluh 1

2. SMPN 1 Kesamben Jombang

3. SMKN 1 Gedeg Mojokerto

Selanjutnya pada tahun 2015 penulis mengikuti PMDK-1 di

Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya (PPNS) terdaftar sebagai

mahasiswa program studi Teknik Otomasi dengan NRP. 0915040050.

Pada tahun 2019 penulis menyelesaikan Tugas Akhir sebagai syarat

kelulusan mahasiswa PPNS dengan judul “RANCANG BANGUN

AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST CONVERTER

MENGGUNAKAN METODE PID”

Page 110: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

86

Halaman ini sengaja dikosongkan

Page 111: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

87

LAMPIRAN

LAMPIRAN PROGRAM ARDUINO

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define kp 3

#define ki 0.6

#define kd 0.37

#define ts 10

#define in_pin A1

#define out_pin A0

#define pwm_pin 3

LiquidCrystal_I2C lcd (0x27, 16, 2);

int sp_teg= 5;

int duty;

int last_errorki,last_errorka,last_errordp,error;

int relayPin1 = 6; //This is the Arduino Pin that will control Relay #1

int relayPin2 = 7; //This is the Arduino Pin that will control Relay #2

int relayPin3 = 8; //This is the Arduino Pin that will control Relay #3

int relayPin4 = 9; //This is t

void setup()

lcd.init(); // initialize the lcd

Page 112: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

88

lcd.init();

// Print a message to the LCD.

lcd.backlight();

//lcd.begin();

//lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("BUCK BOOST CONV ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("BASE ON PID");

pinMode(pwm_pin,OUTPUT);

pinMode(relayPin1, OUTPUT);

pinMode(relayPin2, OUTPUT);

pinMode(relayPin3, OUTPUT);

pinMode(relayPin4, OUTPUT);

Serial.begin(115200);

analogWrite(pwm_pin,50);

delay(20);

lcd.clear();

int x=128;

int cc;

Page 113: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

89

void loop()

while(Serial.available()>0)

sp_teg = Serial.readStringUntil('\n').toInt();

//sp_teg=Serial.parseInt();

double teg_in = get_in(in_pin);

double teg_out= get_out(out_pin);

error=sp_teg-teg_out;

double out_pid=(kp*error)+((ki/ts)*(error+last_errorki))+((kd/ts)*(error-

last_errorki));

duty=128+out_pid;

if (duty<1)duty=0.5;

else if (duty>128)duty=255;

//=============================================

if (teg_out>sp_teg && teg_in > 0 )//ganti

x-= 5;

if (x<50)x=50;

if (x>255)x=255;

Page 114: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

90

analogWrite(pwm_pin,x);

else if (teg_out<sp_teg && teg_in > 0 )

x+= 5;

if (x>50)x>50;

if (x>254)x=254;

analogWrite(pwm_pin,x);

//==========================================

if (teg_out >= 5 && teg_out < 6)

digitalWrite(relayPin1, LOW);

digitalWrite(relayPin2, HIGH);

digitalWrite(relayPin3, HIGH);

digitalWrite(relayPin4, HIGH);

//delay(500);

else if (teg_out >= 9 && teg_out < 10)

digitalWrite(relayPin2, LOW);

digitalWrite(relayPin1, HIGH);

digitalWrite(relayPin3, HIGH);

digitalWrite(relayPin4, HIGH);

//delay(500);

Page 115: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

91

else if (teg_out >= 12 && teg_out < 13)

digitalWrite(relayPin3, LOW);

digitalWrite(relayPin2, HIGH);

digitalWrite(relayPin1, HIGH);

digitalWrite(relayPin4, HIGH);

//delay(500);

else if (teg_out >= 24 && teg_out < 25)

digitalWrite(relayPin4, LOW);

digitalWrite(relayPin2, HIGH);

digitalWrite(relayPin3, HIGH);

digitalWrite(relayPin1, HIGH);

//delay(500);

else

digitalWrite(relayPin4, HIGH);

digitalWrite(relayPin2, HIGH);

digitalWrite(relayPin3, HIGH);

digitalWrite(relayPin1, HIGH);

//delay(500);

Page 116: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

92

last_errorki = error;

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Kp"+String(kp)+" Ki"+ String(ki)+" Kd"+String(kd))+" ";

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("S");

lcd.print(sp_teg);

lcd.print(" I");

lcd.print(teg_in);

lcd.print(" O");

lcd.print(teg_out);

lcd.print(" ");

Serial.println("SP:"+String(sp_teg)+" Vin:"+String(teg_in)+"

Vout:"+String(teg_out));

Page 117: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

93

LAMPIRAN PROGRAM WEMOS D1 R1

#include <FirebaseArduino.h>

#include <ESP8266WiFi.h>

#define WIFI_SSID "insan"

#define WIFI_PASSWORD "alhamdulillah"

//this firebase project was deleted

//you'll need to enter your own firebase info

#define FIREBASE_HOST "planpabrikbotol.firebaseio.com"

#define FIREBASE_AUTH

"G7IvcqcqXH1LdMpqsXZjZKo0kB3VLtEg4F7c1xTS"

int lastVoltage = 0;

int voltage = 0;

void setup()

// put your setup code here, to run once:

Serial.begin(115200);

WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

Serial.print("connecting");

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

Page 118: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

94

Serial.print(".");

delay(500);

Serial.println();

Serial.print("connected: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

Firebase.begin(FIREBASE_HOST, FIREBASE_AUTH);

void loop()

// put your main code here, to run repeatedly:

voltage = Firebase.getInt("voltage");

if(voltage != lastVoltage)

Serial.println(voltage);

lastVoltage = voltage;

Page 119: RANCANG BANGUN AUTO ADJUSMENT BUCK BOOST ...repository.ppns.ac.id/2429/1/0915040050 - Feru Insan...voltage in accordance with the set point that we want. But in the use of Buck Boost

95

1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35,37,39,

41,43,45,47,49,51,53,55,57,59,61,63,65,67,69,71,73,75,7

7,79,81,83,85,87,89,91,93,95,97,99,101,103,105,107,109

2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40

,42,44,46,48,50,52,54,56,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,

78,80,82,84,86,88,90,92,94,96,98,100,102,104,106,108,1

10