## Kendali Suhu Air Dengan Pengendali PI Menggunakan Metode Ziegler-Nichols I, Chien Servo I, dan Chien Regulator I
Sofyan Muhammad Ilman 1# , Febi Ariefka Septian Putra 2 , Irianto 3 , Eka Prasetyono 4 1,2 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung Jl. Gegerkalong Hilir, Bandung Barat, Indonesia
3,4 Departemen Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Kampus PENS, Jalan Raya ITS Sukolilo, Surabaya, Indonesia
# sofyan.muhammad@polban.ac.id

## Abstrak
Pengendali  suhu  air  sangat  dibutuhkan  dibeberapa  industri  dan  gedung  komersil.  Pemanas  air  elektrik  umumnya hanya dapat  memamanaskan air dan tanpa  adanya kendali suhu, salah satunya  adalah peralatan komersil dispenser air minum.  Penelitian  ini  penulis  mengusulkan  pengaturan  suhu  air  panas  pada  dispenser  yang  dapat  diatur  dengan pengendalian Propotional-Integral (PI) dengan metode tunning Ziegler-Nichols I, Chien Servo I, dan Chien Regulator  I dengan dua nilai setpoint yaitu pada suhu 80°C atau di suhu 90°C. Sensor yang digunakan adalah RTD PT100 sebagai sensing suhu  air  panas  pada  tabung  dispenser.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  suhu  air  panas  dapat  stabil  di masing-masing setpoint tersebut dengan ketiga jenis penalaan kontrol PI. Metode Chien Regulator I memiliki rise time yang lebih cepat dan memiliki kestabilan yang baik dibandingkan dengan kedua metode lainnya dengan besarnya error steady state di bawah 2%.
Kata kunci: Proportional-Integral, Ziegler-Nichols, Chien Servo I, Chien Regulator I, RTD PT100

## Abstract
Water temperature controller is needed in several industrial and commercial buildings. Electric water heaters are generally  only  able  to  heat  water  and  without  temperature  control,  one  of  which  is  a  commercial  drinking  water dispenser.  In  this  study,  the  authors  propose  to  regulate  the  temperature  of  hot  water  in  a  dispenser  that  can  be adjusted  using  Proportional-Integral  (PI)  control  using  the  Ziegler-Nichols  I,  Chien  Servo  I,  and  Chien  Regulator  I tuning methods with two setpoint values, namely at 80°C or at 90°C. The sensor used is RTD PT100 as a temperature sensing of hot water in the dispenser tube. The results showed that the hot water temperature could be stable at each of these setpoints with the three types of PI control tuning. The Chien Regulator I method has a faster rise time and good stability compared to the other two methods with a steady state error below 2%.
Keywords: Proportional-Integral, Ziegler-Nichols, Chien Servo I, Chien Regulator I, RTD PT100

## I. P ENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  pada  saat  ini  semakin pesat  dan  maju  untuk  meningkatkan  kesejahteraan pada lapisan masyarakat sebagai pengguna teknologi  tersebut.  Seperti  halnya  peningkatan kebutuhan  peralatan  yang  dapat  bekerja  secara otomatisasi  di  sektor  industri  besar,  menengah, kecil maupun rumah tangga. Sebagai contoh adalah peralatan  yang  digunakan  untuk  memanaskan  atau mendinginkan  air  minum.  Dispenser  tersebut
merupakan peralatan elektronik yang bekerja secara otomatis  yang  difungsikan  sebagai  memanaskan atau  mendinginkan  air  untuk  keperluan  konsumsi (minum).  Umumnya  alat  tersebut  yang  tersedia dipasaran  dapat  mengatur  penyediaan  air  dengan suhu  dingin,  normal  atau  panas  tergantung  dari spesifikasi yang dikeluarkan oleh industri penciptanya.  Namun  kondisi  dilapangan  dispenser tidak terdapat pengaturan khusus, pengaturan hanya bersifat  on-off  yang  diatur  menggunakan  sensor suhu [1].
Berbagai  metode  untuk  pengendalian  suhu  air telah  banyak  dikembangkan  oleh  banyak  peneliti. Pengendalian suhu air panas pada dispenser dengan suhu 80 ° -85 °C dapat dilakukan dengan menggunakan  kontrol  on-off  melalui  media pencampuran  antara  air  suhu  normal  dengan  air suhu  panas  agar  memperoleh  suhu  tertentu  dengan range  tersebut [2] - [3] . Namun  metode  ini  memiliki kekurangan  yaitu  suhu  air  panas  yang  dihasilkan akan  mengalami  ketidakstabilan  ketika  dalam keadaan  tunak  ( steady  state) dan  respon  kinerja sistem cenderung lambat. Pada penelitian sebelumnya  tentang  dispenser  pintar,  yang  mana system  dari  dispenser  tersebut  terhubung  dengan IoT  agar  suhu  air,  ketersedian  air  pada  dispenser tersebut  dapat  dipantau  dengan  jarak  jauh [4] , namun  suhu air pada dispenser tersebut tidak dapat di  kendalikan.  Sistem  pengendalian  suhu  air  panas pada  dispenser  menggunakan  thermoelektrik  dapat digunakan [5]  namun  pada  metode  tersebut memiliki  keterbatasan  dalam  pencapaian  suhu  air panas yang optimal. Penelitian mengenai pengendalian suhu air pada dispenser menggunakan kontrol  PID  dengan  berbagai  macam  metode Penalaan  seperti  Ziegler-Nichols, trial  and  error , cohen-coon,  dan lain  sebagainya.  Tipe  sensor  yang digunakan  adalah  termokopel  tipe  K  sebagai sensing  suhu  air    [6] - [11] . Perbandingan  yang sidnifikan  pada  jenis  sensor  terutama  pada  tingkat sensitifitas  dan  linieritas,  yaitu  sensor  suhu  jenis RTD  lebih  baik  dibandingkan  sensor  jenis termokopel [12].  Metode  Penalaan  chien  servo  I dan  chien  regulator  I  pada  sistem  pengeringan pelepah  pisang  digunakan  [13]  dengan  hasil  yang baik  dan  penelitian  tentang  kontrol  PID  sebagai pengatur temperatur air pada boiler dan pemanas air di industri telah digunakan [14]-[15].
Tujuan penelitian ini adalah untuk memodifikasi pengaturan  suhu  air  panas  dengan  menambahkan kontrol  Propotional-Integral  (PI)  sebagai  optimasi pengaturan/pengendalian  suhu  air  pada  dispenser. Kendali  suhu  air  berdasarkan setpoint yang diinginkan (80 ° dan 90 ° C) dengan tiga jenis metode penalaan.  Dengan  mengatur  sudut  penyulutan pemicu  TRIAC  untuk  menghasilkan  tegangan output yang sesuai dengan nilai setpoint . Perbedaan dengan  penelitian  sebelumnya  adalah  pada  metode penalaan    kontrol  PI  pada  penelitian  ini menggunakan  tiga  jenis  yaitu  dengan  metode Ziegler-Nichols  tipe  1  (Ziegler-Nichols  I),  Chien Regulator I, dan Chien Servo I, lalu hasil dari ketiga metode  penalaan  tersebut  dibandingkan  untuk mempresentasikan  hasil  yang  terbaik  dari  segi respon  transien  pada  sistem,  dan  minimnya kesalahan  kondisi  tunak.  Sensor  suhu  yang  akan
digunakan  adalah  jenis  RTD  PT100  yang mempunyai sensitifitas dan linearitas yang baik.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Tahap  pada  penelitian  ini  yang  diusulkan  akan dibagi  menjadi  dua  bagian,  yaitu  perangkat  keras dan  perangkat  lunak.  Untuk  perangkat  keras  akan dibahas  tentang  pengendalian  daya  pada heater dispenser  dan  untuk  tahapan  perangkat  lunak  akan dibahas  bagaimana  tahapan  mendapatkan  kurva  S sistem  pada  kondisi open  loop dan  tahapan mendapatkan konstanta-konstanta Penalaan kontrol PI yang dirancang.

## A. Perangkat Keras
Pada  Gambar  1  menunjukkan  skema  sistem secara  keseluruhan  pengendalian  suhu  yang diusulkan.  Ada  tiga  bagian  utama  pada  sistem  ini, yaitu  masukan,  pengendalian  daya,  dan  keluaran. Untuk  sistem  kerja  keseluruhan  secara  umum adalah  dengan  mengatur  tegangan  keluaran  yang mensuplai heater pemanas  air  pada  tabung , maka panas  yang  dihasilkan  akan  bervariasi  sesuai setpoint yang  diinginkan.  Pada  bagian  masukan berupa  sensor  suhu  sebagai  pembacaan  suhu  air panas  dengan  jenis  sensor    yang  dipakai  adalah RTD  PT100  yang  difungsikan  sebagai  pembacaan suhu  air  didalam  tabung  pemanas.  Prinsip  dasar kerja  RTD PT100 adalah  perubahan  tahanan listrik atau  resistansi  logam  yang  dipengaruhi  oleh perubahan suhu. Perubahan tahanan yang dipengaruhi  suhu  pada  sensor    tersebut  sangat linear,  dalam  artian  perubahan  resistansi  kecil, maka  sensor  tersebut  membutuhkan  perangkat tambahan  berupa  rangkaian  jembatan  wheatstone dan  penguat  sinyal  jenis  penguat  diferensial  yang difungsikan membaca perbedaan tegangan keluaran dari  rangkaian  wheatstone  tersebut.  Setelah tegangan  keluaran dari rangkaian jembatan whetstone  dibandingkan  oleh  penguat  diferensial, maka hasil tegangan keluaran dari penguat tersebut dihubungkan pada mikrokontroler (kontroler) untuk dikonversikan  tegangan  tersebut  melalui  fasilitas analog  to digital  converter (ADC)  dengan setpoint suhu  yang  sudah  ditentukan  yaitu  80 ° dan  90 °C . Dari data setpoint suhu yang sudah di proses, maka kontrol  PI  mengolah  sinyal digital  to  analog converter (DAC)  sebagai  pengaturan  sudut  trigger pada modul TCA 785 yang nantinya sinyal tersebut diteruskan  menuju  komponen  pensaklaran  berupa TRIAC  untuk  mengatur  besarnya  tegangan  suplai pada heater .
Kontroler Fasa Kontrol Rangkaian Jembatan Wheastone & Penguat Diferensial TRIAC Vs Heater Sensor suhu Galon Air Tabung Pemanas Air
Gambar 1. Skema sistem pengendalian suhu air
Untuk pengendalian daya pada heater digunakan  converter  jenis  AC-AC  konverter, pengendalian daya dilakukan dengan cara mengatur besarnya  tegangan  keluaran  pada  konverter tersebut.  Dimana  rangkaian  tersebut  berfungsi untuk  pengaturan  daya  AC  dengan  cara  mengatur besarnya sudut penyulutan TRIAC dengan perangkat  fasa  kontrol.  Perangkat  kontrol  yang terdiri  dari digital  to  analog  converter (DAC) dengan  rangkaian  R2R,  modul  IC  TCA  785,  dan optoisolator.  Kontroler    memberikan  perintah berupa  sinyal  digital  yang  telah  diproses  dari  data ADC yang sudah dikonversikan kedalam nilai suhu, kemudian  diproses  dengan driver DAC  yang memiliki  resolusi  8  bit,  lalu  sinyal  yang  berupa tegangan  tersebut  di  hubungkan  dengan  modul  IC TCA  785  pada  kaki  nomor  11  untuk  kontrol tegangan.  Dengan  mengaturr  besarnya  tegangan pada  modul  tersebur  maka  besarnya  sinyal penyulutan  diatur,  yang  kemudian  sinyal  tersebut diteruskan  menuju  optoisolator  dan  gate  pada TRIAC.  Pada  sisi  keluaran,  tegangan  AC  untuk suplai heater pada dispenser dapat diatur.

## B. Perancangan Pengendali
Untuk  diagram  blok  sistem  kendali  Gambar  2 menunjukkan  proses  pengendalian  menggunakan kontrol  PI. Input/setpoint merupakan  nilai  suhu yang  menjadi  acuan.  Terdapat  dua  nilai setpoint yaitu  80 ° dan  90 °C. Untuk  kontroler  (G1) merupakan  kontroler  PI  dengan  menggunakan  tiga metode  Penalaan,  yaitu  metode  Ziegler-Nichols  I, chien  regulator  I,  dan  chien  servo  I.  Kemudian untuk heater (G2)     yang    digunakan    untuk
P
I
Plant setpoint Output (suhu air) G1 (kontroler)
G2 (elemen pemanas) Error + _ + + Umpan balik (sensor suhu)
Gambar 2. Diagram blok sistem kendali
memanaskan  air  dalam  sebuah  tabung,  dan  umpan balik  berupa  sensor  suhu  yang  sebagai  pembacaan suhu air pada tabung pemanas.
Pada  tahapan  perancangan  sistem  kendali terdapat  dua  tahap  yang  dilakukan,  yang  pertama memodelkan  sistem  dalam  bentuk loop terbuka ( open  loop) dan loop tertutup  ( close  loop), untuk tahap kedua adalah mengetahui karakteristik respon sistem yang disajikan dalam bentuk kurva S. Kurva tersebut  dihasilkan  secara empiris  dari  sistem  yang telah  diimplementasikan.  Pada  kurva  S  tersebut terdapat dua konstanta, yaitu waktu tunda/keterlambatan  transportasi  proses  (L),  waktu konstan  proses  (T),  dan  gain  statis  proses  (K). Penentuan  waktu  tunda  dan  waktu  konstan  pada kurva  S  dengan  menggambar  garis  singgung  pada titik belok dari kurva tersebut.
Dari  diagram  blok  sistem  kendali,  G1  dan  G2 dapat dimodelkan secara matematis sebagai berikut.
G2 = 𝐶(𝑆) 𝐾(𝑆) = 𝐾 𝜏𝑠+1 (1)
Pada  persamaan  (1)  merupakan  model  dari plant,  untuk  model  dari  kontol  PI  didefinisikan sebagai
G1 = 𝐾𝑝 [ 𝜏𝑖𝑠+1 𝜏𝑖𝑠 ] (2)
Metode  Ziegler-Nichols  I,  Chien  Servo  I,  dan Chien  Regulator  I  digunakan  sebagai  Penalaan kontol  PI  pada  proses  kendali  sistem  orde  satu. Tabel  1  merupakan  persamaan  yang  digunakan pada ketiga  metode tersebut.  Tabel  2  menunjukkan parameter  dan  keterangan  persamaan  pada  metode Penalaan  kontrol  PI.  Nilai  dari  Kp  dan  Ki  yang nantinya  akan  di  proses  dalam  tahap  pengendalian dalam sebuah software perangkat lunak pemograman.

## Tabel 1. Persamaan  metode penalaan kontrol PI
Tabel 2. Parameter dan keterangan persamaan Parameter Keterangan L Keterlambatan transportasi proses K Gain statis proses T Waktu konstan proses 𝐾𝑝 Konstanta Propotional 𝐾𝑖 Konstanta Integral

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Untuk  melihat  kinerja  dari  sistem  kendali  yang telah diusulkan, maka pengujian dibagi menjadi dua macam yaitu, pengujian secara perangkat keras dan pengujian  perangkat  lunak.  Pengujian  keras meliputi  pengujian  pembacaan  sensor  suhu  RTD PT100  yang  dibandingan  dengan  pengukuran thermometer air  raksa  dan  digital,  dan  untuk pengujian  perangkat  lunak  meliputi  pengujian kontrol.  Untuk  pengujian  kontrol  dibagi  menjadi dua  yaitu  pengujian  respon  suhu  tanpa  kontroler ( open  loop )  dan  pengujian  respon  suhu  dengan kontroler ( close loop ).
A. Pengujian Sensor Suhu
Pada  pengujian  ini  disajikan  data  pengujian sensor suhu jenis RTD PT100 pada Gambar 3. Pada tahap ini bertujuan untuk membandingkan pembacaan  suhu  oleh  sensor  RTD  PT100  dengan thermometer raksa dan digital.
Garis berwarna biru menunjukkan data pembacaan  alat  ukur  suhu  berupa  thermometer digital, garis berwarna merah merupakan pembacaan  sensor  RTD  dan  garis  berwarna  hijau merupakan  pembacaan  alat  ukur  suku  berupa thermometer raksa. Dari perbandingan alat ukur dan pembacaan sensor RTD menunjukkan bahwa relatif mendekati  atau  sama  dengan  pembacaan  alat  ukur thermometer  yang  artinya  memiliki  akurasi  yang relatif mendekati alat ukur aslinya yaitu untuk error rata-rata pembacaan yang dihasilkan dari termometer air raksa dengan sensor RTD mencapai 3,5%  dan  0,04%  pembacaan  termometer  digital dengan sensor dengan sensor RTD.
Gambar 3. Grafik hasil pengujian perbandingan pembacaan suhu
Gambar 4. Kurva S respon suhu tanpa kontroler
B. Pengujian Respon Suhu Tanpa Kontroler
Pada  tahapan  pengujian  ini heater diberikan suplai  tegangan  AC  sebesar  220V konstan.  Tujuan pengujian  ini  adalah  ingin  melihat  seberapa  lama waktu  yang  akan  dicapai  untuk  mencapai setpoint (80 ° dan  90 °C), seberapa  mampu heater dapat memanaskan  air  (suhu  maksimal)  dan  memperoleh grafik  dari  respon  suhu  tanpa  kontroler  yang disajikan  dalam  kurva  S.  Gambar  4  menunjukkan respon  suhu  tanpa  kontrol  yang  mana  dihasilkan parameter  L,  T  dan  K.  Dari  grafik  diatas  suhu steady berada pada 93 °C.

## C. Pengujian Respon Suhu Dengan Kontroler
Pada  pengujian  tahap  ini  yang  mengacu  pada Gambar  4  maka  besarnya  nilai  Kp  dan  Ki  dapat dihitung  dengan  menggunakan  metode  yang diusulkan.  Tabel  3  menunjukkan  nilai  dari parameter-parameter  yang  diketahui  dari  grafik kurva  S.  Ketika  suhu  mencapai  93 °C pada pembacaan  sensor menghasilkan  nilai  tegangan keluaran  sensor  sebesar  4,69V,  pada  suhu  air mencapai  90 °C  nilai tegangan  keluaran  sensor 4,54V,  dan  suhu  air  80°C  dengan  nilai  tegangan keluaran sensor 80°C.
30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Suh u (° C) waktu (menit) suhu termometer digital suhu sensor rtd suhu termometer raksa Metode penalaan 𝑲𝒑 𝑻𝒊 𝑲𝒊 Ziegler- Nichols I 0.9𝑇 𝐾𝐿 0.9𝑇
𝐾𝐿 𝐾𝑝 𝑇𝑖
Chien Servo I 0.35𝑇 𝐾𝐿 1,17L Chien Regulator I 0.6𝑇 𝐾𝐿 4L

## Tabel 3. Nilai dari parameter kurva S
Parameter Nilai L 3,1 menit Ts 12,2 menit T 6,7 menit Suhu Steady 93°C Setpoint 80°C dan 90°C Yss (93°C) 4,69V Xss (90°C) 4,54V Xss (80°C) 4,1V
Tabel 4. Hasil konstanta kontroler ketiga metode dengan setpoint 90 °C
Tabel 5. Hasil konstanta kontroler ketiga metode dengan setpoint 80°C
Untuk  mencari  nilai  K  dapat  menggunakan persamaan di bawah ini.
K = 𝑌𝑠𝑠 𝑋𝑠𝑠 (3)
Setelah  didapatkan  nilai  K,  maka  nilai  tersebut dimasukan kedalam persamaan pada tabel 1. Untuk besarnya nilai Ki makadidapatkan persamaan,
Ki = 𝐾𝑝 𝜏𝑖 (4)
Dengan  menghitung  parameter  yang  ada  pada Tabel  3  yang  di  subtitusikan  ke  persamaan  pada Tabel  1,  persamaan  (3)  dan  (4),  maka  diperoleh hasil  nilai  Kp,  Ki  dan  Ti  masing-masing  metode yang disajikan pada Tabel 4 dan Tabel 5.
Gambar 5. Grafik ketiga metode penalaan kontrol PI pada setpoint 90ºC
Tabel 6. Hasil analisa respon kendali ketiga metode penalaan dengan setpoint 90 °C Metode penalaan Rise time (menit) Error steady state (%) Overshoot (%) Ziegler- Nichols I 11 1,23 0 Chien Servo I 10 1,39 0 Chien Regulator I 9 1,36 2
Tabel  4  dan  Tabel  5  menyajikan  hasil perhitungan  konstanta  kontroler  pada  masing- masing  metode. Tersaji data suhu  mula air masing- masing  metode  dan setpoint yaitu  24-25°C . Untuk Hasil  tersebut  yang  nantinya  dimasukan  kedalam persamaan (2) dengan memperhitungkan nilai error dari selisih pembacaan setpoint dan sensor suhu.
Hasil  respon  suhu  dengan  ketiga    metode penalaan  untuk setpoint 90°C  dan  80°C    akan dibandingkan  seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  5 dan  Gambar  6.  Dimana  tujuan  adalah  untuk membandingkan rise  time suhu  terbaik dari  ketiga metode  penalaan  tersebut  dari  masing-masing setpoint .  Hasil  respon  pengendalian  suhu  untuk metode  Ziegler-Nichols  I  terlihat  pada  garis  grafik berwarna  biru,  untuk  metode  Chien  Regulator  I terlihat  pada  garis  grafik  berwarna  merah  dan metode  Chien  Servo  I  terlihat  pada  garis  grafik berwarna hijau.
Berdasarkan  Gambar  5  diketahui  bahwa besarnya  nilai rise  time untuk  metode  Ziegler- Nichols  I  adalah 11  menit dan  pada kondisi steady state suhu  mencapai  90°C  besarnya error  steady state adalah  1,23%.  Kondisi  tersebut  cukup  stabil dengan besarnya error steady state relatif kecil.
Untuk  metode  Chien  Servo  I    berdasarkan Gambar 5 diketahui bahwa besarnya nilai rise time adalah  10  menit.  Pada  kondisi steady  state suhu
20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 suh u °C waktu(menit) suhu (M.zigler- nichols) suhu (M.chien regulator 1) suhu (M.chien servo 1) Suhu awal air ( °C) Setpoint ( °C) 𝑲𝒑 𝑻𝒊 𝑲𝒊 Metode penalaan 25 90 1,85 10,33 0,17 Ziegler- Nichols I 24 90 0,72 3,627 0,19 Chien Servo I 25 90 1,23 12,4 0,09 9 Chien Regulator I Suhu awal air ( °C) Setpoint ( °C) 𝑲𝒑 𝑻𝒊 𝑲𝒊 Metode penalaan 25 80 1,41  10,33 0,13 Ziegler- Nichols I 25 80 0,55  3,627 0,15 Chien Servo I 25 80 0,94 12,4 0,075 Chien Regulator I
mencapai  90°C dengan  besarnya error  steady  state adalah 1,39%, kondisi tersebut cukup stabil dengan besarnya error steady state relatif kecil.
Pada metode Chien Regulator I diketahui bahwa besarnya  nilai rise  time adalah  9  menit.  Pada kondisi steady  state suhu  mencapai  90°C,  kondisi tersebut  cukup  stabil dengan  besarnya error  steady state relatif  kecil  pula  yaitu  1,36%.  Pada  Tabel.6 merupakan  sajian  data  hasil  analisa  respon  kendali dari ketiga metode penalaan dengan setpoint 90°C. Pada  Tabel  6  menyajikan  data  analisa  respon kendali  suhu  air  dengan setpoint 90°C,  dimana metode chien regulator 1 memiliki respon rise time paling  cepat  dibandingkan  dengan  metode  Ziegler Nichols,  dan  metode  chien  servo  1,  dengan  waktu untuk mencapai adalah 9 menit, dan besarnya error steady  state ketiga  metode  penalaan  relatif  kecil dibawah 2%.
Hasil  pengujian  respon  suhu  dengan setpoint 80°C pada ketiga metode penalaan  dapat ditunjukkan  pada  Gambar  6,  yang  mana  pada gambar  tersebut  terlihat  respon  transien  hingga sampai  keadaan  tunak  dari  ketiga  metode  tersebut masing-masing berbeda. Dari Gambar 6, perbandingan  ketiga  metode  penalaan  tersebut disajikan untuk melihat respon transien suhu terbaik dari ketiga metode tersebut.
Gambar 6. Grafik ketiga metode penalaan kontrol PI pada setpoint 80 ºC
Tabel 7. Hasil analisa respon kendali ketiga metode penalaan dengan setpoint 80 °C Metode penalaan Rise time (menit) Error steady state (%) Overshoot (%) Ziegler- Nichols I 8 1,35 3,12 Chien Servo I 8 0,98 3,5 Chien Regulator I 7 1,7 2
Hasil  dari  Gambar  6  dan  Tabel  7  diketahui besarnya  nilai rise  time untuk  metode  Chien Regulator  I  yaitu  mencapai  7  menit.  Pada  kondisi steady  state suhu  mencapai  80°C,  kondisi  tersebut cukup  stabil  dengan  besarnya error  steady  state ketiga metode penalaan relatif kecil dibawah 2%.
Hasil  dari  Grafik  pada  Gambar  6  dan  Tabel  7 telah  didapatkan  perbandingan  respon  dari  ketiga metode tunning kontrol PI tersebut dengan setpoint 80  ºC,  metode  Chien  Servo  1,  dengan  metode Ziegler  Nichols, dan  metode  Chien  Regulator  1 memiliki respon yang hampir sama  cepatnya, akan tetapi metode Chien Regulator 1 lebih cepat dalam segi rise  time dan  waktu  respon  transien dibandingkan kedua metode tersebut.

## IV. K ESIMPULAN
Kendali suhu air menggunakan kontrol Propotional-Integral  dengan  metode  penalaan Ziegler-Nichols  I,  Chien  Servo  I,  dan  Chien Regulator  I  telah  berhasil  diimplementasikan.  Dari hasil  ketiga  metode  Penalaan  kontrol  PI  tersebut setelah  dibandingkan  hasil  dari  besarnya rise  time dan error  steady  state ,  kontrol  PI  dengan  metode Penalaan Chien Regulator I memiliki rise time yang lebih  cepat  dibandingkan  metode  penalaan  lainnya dengan  waktu mencapai setpoint 90  ºC  adalah  9 menit,  dan  besarnya error  steady  state 1,36%, untuk setpoint 80  ºC  metode  penalaan  Chien Regulator  I    memiliki  respon  transien  yang  cepat yaitu  7  menit  dengan error  steady  state 1,7% dengan  besarnya error  steady  state dibawah  2%. Penelitian  lebih  lanjut  akan  dilakukan  dengan pengembangan  metode  kontrol  Fuzzy-PI  dan penambahan kontrol suhu air dingin.

## R EFERENSI
[1]  Y.  A.  Putra  and  K.  Prawiroredjo,  “Pengatur Temperatur  Pada  Dispenser  Berbasis  Arduino Mega 2560,” Jetri :  Jurnal  Ilmiah  Teknik  Elektro , vol. 15, no. 1, pp. 29–40, 2017.
[2]  F.  Ariyanto  and  S.  Nuryadi,  “Rancang  bangun dispenser  dengan  pengaturan  suhu  berbasis arduino,” Teknik  Elektro  Universitas  Teknologi Yogyakarta , vol. 2, no. 2, pp. 123–127, 2018.
[3]  D.  P.  Karomi,  “Rancang  bangun  sistem  pengatur suhu dan volume otomatis pada dispenser berbasis Arduino  Uno,” Skripsi UIN  Sunan  Gunung  Djati Bandung , 2020.
[4]  Y.  Gong  and  K.  Zhao,  “Smart  water  dispenser,” US Patent App. 29/671,655 , no. April 2019, 2020.
[5]  C.  Hommalee,  S.  Wiriyasart,  and  P.  Naphon, “Development  of  cold-hot  water  dispenser  with thermoelectric  module  systems,” Heat  Transfer  - Asian Research , vol. 48, no. 3. pp. 854–863, 2019.
20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 suhu °C waktu(menit) suhu (M.zigler- nichols) suhu (M.chien
regulator 1)
suhu (M.chien servo 1)
[6]  M. K.  A. Rosa,  I. N.  Anggraini,  A.  Herawati, and N.  Ramadhan,  “Perancangan  Dispenser  Air  Panas Terprogram  Dengan  Kontrol  PID,” Open  Journal System Universitas Bengkulu , pp. 112–118, 2019.
[7]  H.  Yulita,  “Rancang  Bangun  Sistem  Pengaturan Suhu  Air  Panas  Pada  Dispenser  Menggunakan Metode  Proportional  Integral  Derivative  (  PID  ),” Skripsi Universitas Andalas , 2019.
[8]  R. Aisuwarya and Y. Hidayati, “Implementation of ziegler-nichols  PID  tuning  method  on  stabilizing temperature  of  hot-water  dispenser,” 2019  16th International  Conference  on  Quality  in  Research, QIR 2019 - International Symposium on Electrical and Computer Engineering , no. July 2019, 2019.
[9]  K.  Nemati,  B.  T.  Murray,  and  B.  Sammakia, “Experimental Characterization and Modeling of a Water-Cooled Server Cabinet,” Fourteenth
Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical  Phenomena  in  Electronic Systems (ITherm) , May 27-30, 2014.
[10]  A. Burta, R. Szabo, and A. Gontean,
“ Temperature  Measurements  with  Thermocouples Used  in  a  Thermo-electric  Hybrid  Solar  System,” Proceedings  of  the  World  Conference  on  Smart Trends  in  Systems,  Security  and  Sustainability (WorldS4 2020) , July 27-28, 2020.
[11]  V. Msomi and O. Nemraoui, “Improvement of the Performance  of  Solar  Water  Heater  based  on Nanotechnology,” The  6th  IEEE  International
Conference  on  Renewable  Energy  Research  and Applications  (ICRERA  2017):  San  Diego,  CA, USA, 05-08 November 2017.
[12]  C. Bolin, R. J. Kee,  G. Irwin, S. F. McLoone, and P.  C.  Hung,  “On  Generalisation  of  Dual- Thermocouple  Sensor  Characterisation  to  RTDs,” 15th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference , Valletta, Malta, 26-28 April 2010.
[13]  I.  Irianto,  S.  Suhariningsih,  and  V.  R.  Dewanti, “Rancang  Bangun  Alat  Pengering  Pelepah Pisang(Menggunakan  Metode  Controller  Chien Regulator  I  dan  Chien  Servo  I  Sebagai  Tuning Kontrol  PI),” JEEE-U  (Journal  of  Electrical  and Electronic  Engineering-UMSIDA) ,  vol.  2,  no.  1, pp. 1–7, 2018.
[14]  K.  Mimura  and  T.  Shiotsuki, “ Temperature Control  of  Deionized  (DI)  Water  Heater  by Combination  of  PID  Control  and  Modern  Control Theory,” IEEE  International  Conference  on Mechatronics :  Kumamoto,  Japan, 8-10,  May 2007 .
[15]  L.  Liu,  Q.  Wang,  X.  Fu,  and  X.  Liu,  “Water Temperature  Control  of  An  Electrically  Heated Boiler  Based  on  Robust  PID,” International Conference  on  Mechatronic  Sciences,  Electric Engineering  and  Computer  (MEC),  Shenyang, China , 20-22 Dec. 2013.