Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80

## PENGARUH PARAMETER PID KONTROLER PADA ALAT PEMANAS AIR OTOMATIS
Mahendra Adiastoro *1 , Adil Arundaya 2 , Galang Putra Prasetya 3 , Dhitsa Anggara Ari Samasta 4 , Mario Norman Syah 5 , Tatyantoro Andrasto 6
1,2,3,4,5,6 Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang Email: 1 mahentay@students.unnes.ac.id, 2 adilarundaya@students.unnes.ac.id
3 galangxz@students.unnes.ac.id, 4 dhitsaanggara@students.unnes.ac.id,
5 marionormansyah@mail.unnes.ac.id, 6 tatyantoro@mail.unnes.ac.id
* Penulis Korespondensi

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan  efisiensi  dan  stabilitas  sistem  pengendalian  suhu  pada pemanas  air dengan  menggunakan metode PID  (Proportional-Integral-Derivative)  Control.  Metode  yang diterapkan dalam penelitian ini melibatkan penggunaan PID Control untuk mengatur keluaran berdasarkan perhitungan  proporsional,  integral,  dan  derivatif  dari  kesalahan  antara  set  point  dan  nilai  aktual,  yang bertujuan untuk mencapai respons sistem yang diinginkan. Sistem yang dibangun menggunakan Arduino Mega  2560  sebagai  mikrokontroler  utama,  sensor  suhu  DS18B20,  pemanas  air  12V,  dan  motor  driver BTS7960,  serta  keypad  untuk  input  parameter  kontrol.  Implementasi  metode  ini  diuji  dengan  variasi parameter  Kp,  Ki,  dan  Kd  untuk  mengevaluasi  pengaruhnya  terhadap  stabilitas  dan  kecepatan  respons sistem.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  pengaturan  PID  dengan  Kp  =  80,  Ki  =  0,  dan  Kd  =  0 menghasilkan respons suhu yang stabil dan sesuai dengan setpoint yang diinginkan.
Kata kunci : Pemanas Air, Kontrol PID, BTS7960, DS18B20

## Abstract
This research aims to improve the efficiency and stability of the temperature control system in water heaters by  using  the  PID  (Proportional-Integral-Derivative)  Control  method.  The  method  applied  in  this  research involves using PID Control to regulate the output based on proportional, integral, and derivative calculations of the error between the set point and the actual value, which aims to achieve the desired system response. The system uses Arduino Mega 2560 as the main microcontroller, DS18B20 temperature sensor, 12V water heater, BTS7960 motor driver, and keypad for control parameter input. The implementation of this method was tested by varying the parameters Kp, Ki, and Kd to evaluate its effect on the stability and response speed of the system. The results show that the PID settings with Kp = 80, Ki = 0, and Kd = 0 produce a stable temperature response and match the desired setpoint.
Keywords: Water Heater, PID Control, BTS7960, DS18B20

## 1. PENDAHULUAN
Air  merupakan  komponen  esensial  dalam  kehidupan,  namun  banyak  orang  tidak  efektif  dalam mengelola penggunaannya. Pengelolaan air yang efisien merupakan tantangan penting dalam berbagai sektor, mulai  dari  industri  kimia  hingga  teknologi  pengolahan  makanan.  Salah  satu aspek  krusial  dalam pengelolaan  air  adalah  pengaturan  suhu,  yang  seringkali  masih  dilakukan  secara  manual  [2].  Terdapat beberapa  metode  sederhana  yang  biasa  digunakan  untuk  mengontrol  suatu  sistem  antara  lain  metode kontrol On-Off, Fuzzy Logic, Model Predictive Control (MPC), Hysteresis, dan PID Control [3][10][11][12].
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788
Metode  kontrol  suhu  pemanas  air  tradisional,  seperti  kontrol  On-Off,  sering  menyebabkan  fluktuasi suhu yang signifikan. Metode ini hanya mengoperasikan pemanas air dalam dua keadaan, menyala atau mati, sehingga tidak mampu menjaga suhu air secara konsisten dan efisien. Oleh karena itu, diperlukan metode kontrol yang lebih canggih untuk mengatasi masalah ini. Salah satu alternatif yang dapat digunakan adalah kontrol suhu menggunakan Fuzzy Logic Controller (FLC).
Implementasi kontrol suhu menggunakan Fuzzy Logic Controller (FLC) menawarkan presisi kontrol pada sistem non-linear. Sistem kontrol suhu berbasis logika fuzzy melibatkan beberapa komponen utama, termasuk pembacaan suhu, konversi analog ke digital, penghitungan kesalahan antara setpoint dan suhu aktual,  serta  penggunaan  PWM  untuk  mengontrol  sistem  [11].  FLC  memberikan  fleksibilitas  dan adaptabilitas  yang  lebih  baik  dibandingkan  metode  kontrol  tradisional.  Namun,  masih  ada  keterbatasan dalam mencapai stabilitas suhu yang optimal.
Model  Predictive  Control  (MPC)  merupakan  metode  kontrol  lain  yang  menggunakan  model  sistem untuk memprediksi perilaku masa depan dari sistem yang diatur. Metode ini  menghasilkan vektor kontrol yang meminimumkan fungsi objektif tertentu dalam horizon prediksi dengan mempertimbangkan gangguan dan batasan [12]. MPC dikenal mampu memberikan kinerja yang optimal dalam berbagai kondisi operasi, tetapi kompleksitasnya sering kali menjadi tantangan dalam implementasi praktis.
Metode histerisis adalah pendekatan kontrol yang juga digunakan dalam sistem kontrol suhu. Metode ini  bekerja  dengan  mengaktifkan  aktuator  seperti  blower  dan  water  pump  hanya  ketika  suhu  dan kelembaban  tidak  mencapai  setpoint  yang  telah  ditentukan,  dan  mematikannya  ketika  nilai  tersebut terpenuhi.  Keuntungan  dari  metode  histerisis  adalah  kinerja  dinamis  yang  sangat  baik  dan  kemampuan untuk  mempertahankan  nilai  set  point  yang  diinginkan  [13].  Meski  demikian,  metode  ini  juga  memiliki keterbatasan dalam hal keakuratan dan stabilitas jangka panjang.
Namun, semua metode tersebut masih memiliki keterbatasan dalam memberikan respons suhu yang stabil  dan  efisien  pada  sistem  pengaturan  pemanas  air.  Oleh  karena  itu,  penelitian  ini  bertujuan  untuk mengevaluasi  efektivitas  metode  PID  (Proportional-Integral-Derivative)  Control  dalam  pengaturan  suhu pemanas  air.  PID  control  tidak  hanya  melibatkan  penyesuaian  output  kontrol  berdasarkan  nilai proporsional,  integral,  dan  turunan  untuk  mencapai  respons  yang  diinginkan,  tetapi  juga  mampu mengurangi  fluktuasi  suhu  dan  menjaga  stabilitas  dengan  lebih  baik  dibandingkan  metode  lainnya. Kelebihan PID Control meliputi kemampuan untuk memberikan respons yang cepat dan tepat, mengurangi overshoot, serta mempertahankan kestabilan suhu dalam rentang yang sempit [3]. Oleh karena itu, metode PID Control dipilih untuk penelitian ini sebagai solusi yang lebih baik dalam pengaturan suhu pemanas air.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan  efisiensi  dan  stabilitas  sistem  pengendalian  suhu pemanas  air  melalui  penerapan  metode  PID Control,  sehingga  diharapkan  dapat memberikan  performa yang  lebih  baik  dibandingkan  metode  kontrol  On-Off.  Untuk  mencapai  tujuan  ini,  penelitian  ini menggunakan metode uji coba langsung yang melibatkan perancangan dan implementasi hardware serta software berbasis diagram blok. PID control digunakan untuk mengatur keluaran berdasarkan perhitungan proporsional, integral, dan derivatif dari kesalahan antara set point dan nilai aktual.
Implementasi  dilakukan  dengan  menggunakan  Arduino  Mega  2560  sebagai  mikrokontroler  utama, integrasi sensor suhu DS18B20, water heater 12V, dan motor driver BTS7960, serta keypad sebagai alat input parameter kontrol. Variasi parameter Kp, Ki, dan Kd diuji untuk mengevaluasi pengaruhnya terhadap stabilitas  dan  kecepatan  respons  sistem.  Dengan  demikian,  diharapkan  metode  PID  Control  dapat memberikan  solusi  yang  lebih  baik  dalam  pengaturan  suhu  pemanas  air  dibandingkan  metode  kontrol tradisional lainnya.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode  uji  coba  langsung  yang  melibatkan  perancangan  dan implementasi hardware serta software berbasis diagram blok. Pendekatan ini dipilih untuk memudahkan proses perancangan dan analisis rangkaian sistem kendali water heater dengan PID (Proportional-Integral- Derivative)[7].

## 2.1  Blok diagram
Pembuatan  diagram  blok  bertujuan  untuk  menyediakan  gambaran  menyeluruh  tentang  interaksi antar komponen dalam sistem. Diagram ini berfungsi sebagai panduan utama dalam proses desain dan implementasi alat.
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788

## Gambar 1. Diagram Blok Sistem
Diagram  blok  sistem  perangkat  dirancang  untuk  pemantauan  suhu  air  secara  real-time  selama proses pemanasan. Sistem ini menggunakan pemanas air DC 12V untuk menaikkan suhu air dan sensor DS18B20 untuk mendeteksi dan mencatat suhu air secara akurat. Setelah mencapai suhu yang diinginkan, sistem  secara  otomatis  mengaktifkan  mekanisme  untuk  mengatur  dan  mempertahankan  suhu  air  pada tingkat  yang  diinginkan.  Mekanisme  kontrol  ini  dapat  menggunakan  sinyal  modulasi  lebar  pulsa  (PWM) atau  loop  umpan  balik.  Selain  itu,  sistem  menampilkan  nilai  suhu  yang  diinginkan  pada  antarmuka pengguna,  yang  melibatkan  penggunaan  Laptop  dengan  Arduino  Integrated  Development  Environment (IDE) dan LCD 16x2. Antarmuka ini memberikan cara yang mudah bagi pengguna untuk mengakses dan memahami  informasi  suhu  yang  penting,  sehingga  memfasilitasi  pemantauan  dan  pengendalian  proses pemanasan air dengan efisien.
Keypad  digunakan  sebagai  input  untuk  menentukan  nilai  set  point,  serta  parameter  kontrol  PID yaitu  nilai  Kp  (Konstanta  Proporsional),  Ki  (Konstanta  Integral),  dan  Kd  (Konstanta  Derivatif)  yang disesuaikan  oleh  pengguna.  Keypad  ini  terhubung  dengan  Arduino  Mega untuk  mengirimkan  nilai  yang dimasukkan  oleh  pengguna  ke  mikrokontroler  untuk  diproses  lebih  lanjut.  Power  supply  menyediakan tegangan  dari  listrik  AC  rumah  tangga  untuk  mensuplai  daya  ke  semua  komponen  dalam  sistem, memastikan  setiap  komponen, termasuk  Arduino  dan motor  driver,  menerima  tegangan  yang  stabil  dan sesuai dengan kebutuhannya. Motor Driver BTS mengatur tegangan yang disalurkan dari power supply ke pemanas air sesuai dengan sinyal PWM yang dihasilkan dari perhitungan PID pada Arduino. Motor driver menerima  sinyal  kontrol  dari  Arduino  dan  menyesuaikan  keluaran  tegangan  yang  disalurkan  ke elemen pemanas air, memastikan tegangan sesuai dengan kebutuhan untuk mencapai suhu yang diinginkan.
Arduino  Mega  berfungsi  sebagai  mikrokontroler  utama  yang  mengendalikan  semua  komponen dalam sistem. Arduino Mega memproses input dari keypad, membaca data dari sensor suhu, menghitung keluaran PID, dan mengirimkan sinyal kontrol ke motor driver. Arduino Mega diprogram untuk menjalankan algoritma  PID,  menerima  input  pengguna,  memproses  data  dari  sensor  suhu,  dan  menghasilkan  sinyal PWM yang sesuai untuk mengatur elemen pemanas. Sensor suhu mengukur suhu air dan mengirimkan hasil  pengukuran  ke  Arduino  sebagai  umpan  balik  dalam  loop  kontrol.  Sensor  suhu  dipasang  di  dalam tangki  air  untuk  menyediakan  data  suhu  real-time  yang  digunakan  oleh  Arduino  untuk  menghitung  nilai error  dan  menyesuaikan  keluaran  pemanas.  LCD  menampilkan  output  sistem,  termasuk  nilai  yang dimasukkan oleh pengguna, pemantauan suhu air, nilai error, dan nilai PWM dari perhitungan PID. LCD terhubung  dengan  Arduino  untuk  menampilkan  informasi  penting  secara  real-time  kepada  pengguna, memudahkan pemantauan dan penyesuaian parameter sistem.
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788

## 2.1  Sistem Pengkabelan

## Gambar 2. Diagram Wiring Sistem
Sistem  Pengendalian  Suhu  Pemanas  Air  menggunakan  mikrokontroler  Arduino  Mega  2560 sebagai unit komputasi utamanya. Sistem ini dilengkapi dengan keypad, modul BTS7960, dan komponen tambahan  lainnya  seperti  catu  daya,  modul  step-down,  sensor  suhu  DS18B20,  serta  layar  LCD  16x2. Arduino Mega 2560 berfungsi sebagai pusat kendali utama, menerima sinyal input dari tombol tekan dan sensor  DS18B20,  serta  mengatur  kontrol  output  dengan  efektif  ke  BTS7960  dan  LCD.  Pengaturan  ini memungkinkan  sistem  untuk  mengatur  suhu  pemanas  air  dengan  tepat  dan  efisien  selama  proses pemanasan.  Kontrol  berbasis  Arduino  dalam  Sistem  Pengendalian  Suhu  Pemanas  Air  meningkatkan responsivitas  dan  akurasi,  sehingga  menawarkan  aplikasi  praktis  di  berbagai  lingkungan  industri  dan penelitian.
2.2  Rangkaian sistem keseluruhan
Gambar 3. Rangkaian Sistem Keseluruhan
Rangkaian  sistem memiliki  perangkat  yang  terdapat di  dalam  kotak  dan di  luar  kotak.  Di  dalam kotak terdapat power supply, motor driver, dan Arduino. Di luar kotak terdapat sensor, pemanas air, kabel USB, keypad, dan LCD.
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788

## 2.3  Diagram alir sistem
Dalam  penelitian  ini,  diagram  alir  menggambarkan  proses  inisialisasi  parameter  penting  untuk pengontrol PID, yaitu Set Point, Gain Proporsional (Kp), Gain Integral (Ki), dan Gain Derivatif (Kd). Setelah inisialisasi, sistem melanjutkan dengan membaca suhu air dan menghitung kesalahan suhu dibandingkan dengan set point yang diinginkan. Kemudian, perhitungan PID dilakukan, dan hasilnya digunakan sebagai input untuk Modulasi Lebar Pulsa (PWM) yang mengatur keluaran daya pemanas air. Sistem akan terus beroperasi jika kondisi terpenuhi; namun, akan berhenti jika kondisi berubah menjadi salah (0). Diagram alir  ini  memberikan  representasi  visual  dari  langkah-langkah  berurutan  dalam  sistem  kontrol  suhu  air berbasis  PID,  memastikan  regulasi  pemanas  air  yang  tepat  dan  responsif,  yang  sangat  penting  untuk berbagai  aplikasi  industri  dan  penelitian.  Implementasi  kontrol  PID  meningkatkan  stabilitas  suhu  dan mempertahankan set point yang diinginkan secara efisien, yang mengarah pada kinerja yang dioptimalkan dan kontrol proses yang lebih baik di berbagai bidang.

## Gambar 4. Diagram Alir Sistem

## 2.4  Proportional Integral Derivative (PID)
Pengontrol  Proportional  Integral  Derivative  (PID)  adalah  mekanisme  kontrol  umpan  balik  yang banyak digunakan dalam sistem kontrol industri. Kontroler ini secara terus menerus menghitung kesalahan, yang merupakan perbedaan antara setpoint yang diinginkan dan hasil proses yang sebenarnya. Pengontrol PID bertujuan untuk mengurangi kesalahan ini dari waktu ke waktu dengan menyesuaikan elemen kontrol seperti posisi katup, bukaan peredam, atau daya elemen pemanas, berdasarkan persamaan pengontrol PID [6].
𝑢 =   𝐾 𝑝 𝑒(𝑡) + 𝐾 𝑝 𝑇 ∫ ⬚ 𝑡 0 𝑒(𝑡)𝑑𝑡 + 𝐾 𝑝 𝑇 𝑑 𝑑𝑒(𝑡)

## 𝑑𝑡
Dengan menggunakan metode kontrol PID (Proportional Integral Derivative) dalam implementasi pemanas  air  memungkinkan  hasil  yang  lebih  baik  dalam  mencapai  efisiensi  penyesuaian  yang  dinamis terhadap perubahan suhu dan memberikan hasil yang lebih baik dalam menjaga nilai suhu dekat dengan level referensi (Set Point) yang diinginkan. Dengan menggunakan kontrol PID juga terbukti efektif dalam mengatur suhu air dan memonitor proses secara visual terhadap suhu air tersebut dengan kesalahan yang minimal [1] [5]. Pada metode kontrol PID ini terbukti menjadi alat yang penting dalam otomatisasi rumah tangga dan juga industri, dengan menawarkan stabilitas, akurasi, dan adaptabilitas dalam mengendalikan sistem yang kompleks [6].
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1  Pengontrol Proportional
Dalam  studi  eksperimental  ini,  Pengontrol  Proporsional  diterapkan  dan  dievaluasi  pada  sistem pemanas air. Parameter Ki dan Kd diatur ke nol, sementara parameter Kp divariasikan untuk mengamati efeknya pada sistem. Pengujian dilakukan selama 641 detik, dengan nilai Kp sebesar 10, 40, dan 80 yang dipilih untuk percobaan. Hasil pengujian Pengontrol Proporsional pada sistem pemanas air menunjukkan kinerja sistem dengan pengaturan Kp yang berbeda.
Gambar 5. Respon Sistem Pengontrol Proporsional
Tabel 1. Respon sistem pengontrol proporsional
Kp Settling Time (s) Rise Time (s) Overshoot (%) Peak Time (s) Steady State Error (°C) 10 NaN 347 0 641 3,81 40 220 350 0 578 0,81 80 236 234 0,38 493 0
Karakteristik respons dari  Kontroler Proporsional, yang dipengaruhi oleh nilai Kp yang mengatur penguatan proporsional terhadap sinyal kesalahan, menunjukkan variasi yang signifikan dengan nilai Kp yang  berbeda.  Settling  Time,  yang  mengindikasikan  waktu  yang  diperlukan  sistem  untuk  mencapai stabilitas dalam kisaran tertentu dari setpoint target, menunjukkan pola yang menarik di seluruh nilai Kp 10,  40,  dan  80.  Nilai  Kp  40  menghasilkan  waktu  penyelesaian  yang  lebih  singkat,  yaitu  220  detik, menunjukkan pendekatan yang cepat menuju suhu yang diinginkan.
Rise  Time,  yaitu  periode  dimana  output  sistem  bergerak  dari  satu  persentase  setpoint  ke persentase  lainnya,  mencerminkan  kecepatan  respons  kontrol.  Data  menunjukkan  bahwa  dengan peningkatan nilai Kp, waktu naik tetap relatif konsisten. Nilai Kp 10, 40, dan 80 memiliki waktu naik masing- masing 347, 350, dan 234 detik, menunjukkan adanya hubungan yang halus di antara mereka.
Overshoot, yang mengukur sejauh mana sistem melebihi setpoint target awal, menunjukkan pola yang  menarik.  Baik  Kp  10  maupun  Kp  40  tidak  menunjukkan  adanya  overshoot,  menunjukkan  bahwa kontrol  suhu  berlangsung  tanpa deviasi  awal  yang  signifikan  dari  setpoint.  Namun,  Kp  80  menunjukkan sedikit overshoot sebesar 0,38%, yang menunjukkan keseimbangan yang halus antara responsivitas dan stabilitas sistem.
Peak Time, durasi untuk mencapai respons puncak pertama sistem, menggarisbawahi pengaruh Kp pada kelincahan pengontrol. Kp 10 memiliki waktu puncak terpanjang yaitu 641 detik, sedangkan Kp
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788
40  dan  Kp  80  memiliki  waktu  puncak  yang  lebih  pendek  masing-masing  578  dan  493  detik,  yang mengindikasikan respons puncak yang lebih cepat pada nilai Kp yang lebih tinggi.
Error Steady State dalam satuan derajat Celcius, yang mengukur deviasi yang terjadi pada output sistem dari setpoint target setelah mencapai keseimbangan, menyoroti efektivitas pengontrol. Nilai Kp 80 menunjukkan  kesalahan  kondisi  tunak  terendah  sebesar  0  °C,  menunjukkan  bahwa  pengontrol  dapat mempertahankan suhu dengan sangat tepat. Sebaliknya, Kp 10 dan Kp 40 menunjukkan kesalahan kondisi tunak masing-masing sebesar 3,81 °C dan 0,81 °C.

## 3.2  Pengontrol Proporsional Integral
Dalam  studi  eksperimental  ini,  Kontroler  Proporsional  Integral  diimplementasikan  dan  diuji  pada sistem pemanas air, dengan menjaga nilai Kp tetap pada 80 dan nilai Kd pada 0. Untuk menguji respons Kontroler  Integral,  parameter  Ki  divariasikan  dengan  mengatur  durasi  pengujian  hingga  1120  detik  dan menggunakan nilai Ki 1, 5, dan 10. Hasil pengujian Kontrol Proporsional  Integral untuk sistem pemanas air memberikan informasi penting tentang kinerja sistem dengan pengaturan Ki yang berbeda. Selain itu, tabel Respon Sistem Pengontrol Proporsional Integral memberikan  gambaran umum yang komprehensif tentang respons sistem di bawah pengendalian Kontroler Integral Proporsional.
Gambar 6. Respon Sistem Pengontrol Proporsional Integral Tabel 2. Respon Sistem Pengontrol Proporsional Integral
Kp Ki Settling Time (s) Rise Time (s) Overshoot (%) Peak Time (s) Steady State Error (°C) 80 10 547 402 4,2 710 0,44 80 20 616 307 4,9 642 0,81 80 30 615 322 4,1 1120 2,69
Respon  Sistem  Pengontrol  Proporsional  Integral  menampilkan  hasil  yang  bervariasi  tergantung pada  nilai  Kp  (Konstanta  Proporsional)  dan  Ki  (Konstanta  Integral)  yang  digunakan.  Pada  pengaturan dengan Ki sebesar 10, terdapat penundaan waktu penyelesaian yang signifikan sebesar 547 detik, serta waktu naik yang tinggi sebesar 402 detik. Meskipun terjadi overshoot sebesar 4,2%, menunjukkan adanya peningkatan  sementara  di  atas  setpoint  yang  diinginkan,  sistem  berhasil  mempertahankan  kesalahan kondisi  tunak  yang  rendah  sebesar  0,44°C.  Peningkatan  nilai  Ki  menjadi  20  menghasilkan  waktu penyelesaian yang sedikit lebih cepat, namun waktu naik yang lebih pendek sebesar 307 detik. Meskipun overshoot sedikit meningkat menjadi 4,9%, kesalahan kondisi tunak tetap cukup rendah sebesar 0,81°C. Pada pengaturan berikutnya dengan Ki sebesar 30, penundaan waktu penyelesaian tetap stabil, dengan waktu  naik  yang  hampir  sama  seperti  sebelumnya.  Namun,  overshoot  sedikit  berkurang  menjadi  4,1%,
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788
tetapi kesalahan kondisi tunak meningkat menjadi 2,69°C. Dari data ini, terlihat bahwa penyesuaian nilai Ki dapat mempengaruhi respons sistem dalam mencapai setpoint yang diinginkan, di mana peningkatan Ki cenderung mempercepat waktu penyelesaian tetapi dapat meningkatkan overshoot dan Error Steady State.

## 3.3  Pengontrol Proporsional Integral Derivative
Pada subbab ini dilakukan evaluasi pengontrol PID. Selama penelitian ini, nilai Kp tetap konstan pada  80,  dan  parameter  Ki  dipertahankan  pada  20,  memberikan  kerangka  kerja  yang  konsisten  untuk memanipulasi  parameter  Kd.  Eksplorasi  mendetail  ini  dilakukan  selama  periode  1054  detik  yang  telah ditetapkan secara cermat, di mana nilai Kd divariasikan secara sistematis, khususnya dengan nilai 1, 3, dan 5, untuk mengevaluasi perilaku pengontrol PID secara menyeluruh. Representasi grafis secara jelas menggambarkan hasil dari penyelidikan empiris ini, memberikan representasi visual yang efektif dari osilasi dan perilaku sistem yang kompleks. Grafik bersifat dinamis dengan menyesuaikan  berbagai konfigurasi Kd yang sedang diselidiki.
Gambar 7. Respon Sistem Pengontrol Proporsional Integral Derivative
Tabel 3 . Respon sistem pengontrol PID
Respon sistem pengontrol PID menunjukkan dampak signifikan dari variasi Konstanta Derivative (Kd)  terhadap  kinerja  sistem.  Pada  pengaturan  awal  dengan  Kd  sebesar  1,  sistem  mencatat  waktu penyelesaian yang relatif cepat sebesar 527 detik, namun dengan Error Steady State yang tinggi mencapai 1,19 derajat Celcius, menunjukkan tingkat ketidakstabilan yang signifikan. Namun, dengan peningkatan Kd menjadi 5 dan 10, waktu naik sistem meningkat secara signifikan menjadi 255 dan 281 detik, sementara Error  Steady  State  mengalami  penurunan  yang  signifikan  menjadi  0,75  dan  0,56  derajat  Celcius, menunjukkan peningkatan stabilitas sistem. Meskipun terjadi overshoot sementara pada kedua pengaturan tersebut,  peningkatan  stabilitas  yang  signifikan  menunjukkan  bahwa  nilai  Kd  yang  lebih  tinggi  dapat meningkatkan kinerja sistem dalam menghadapi perubahan input. Analisis ini memberikan gambaran yang jelas tentang pentingnya memilih nilai Kd yang tepat untuk mencapai keseimbangan optimal antara respons dinamis dan stabilitas sistem dalam pengaturan PID.
Kp Ki Kd
Settling Time (s) Rise Time (s) Overshoot (%) Peak Time (s) Steady State Error (°C) 80 20 1 527 377 4,2 690 1,19 80 20 5 538 255 4,5 932 0,75 80 20 10 591
281
4,6 912 0,56
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788

## 3.4  Hasil Pengujian Keseluruhan
Pada bagian ini, nilai Kp diatur pada 80, sementara nilai Ki dan Kd tetap pada 0. Tujuan utama dari eksperimen  ini  adalah  untuk  mengevaluasi  kinerja  sistem  berdasarkan  kontrol  proporsional  saja,  tanpa mempertimbangkan pengaruh dari komponen integral dan turunan. Dengan melakukan evaluasi ini, dapat dinilai sejauh mana kontrol proporsional berkontribusi terhadap stabilitas dan respons keseluruhan sistem. Dengan membandingkan hasil eksperimen ini dengan hasil sebelumnya yang melibatkan kontrol integral dan turunan, dapat diperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang dinamika sistem dan efektivitas konfigurasi parameter pengendalian yang berbeda.

## Gambar 8. Respon Sistem Kp 80
Respon  sistem  Kp  80  menampilkan  plot  respons  sistem  yang  menunjukkan  bahwa  dengan Konstanta  Proporsional  (Kp)  sebesar  80,  sistem  berhasil  mencapai  setpoint  65  derajat  Celcius  dengan respons  yang  cepat  dan  efektif.  Respons  sistem  menunjukkan  peningkatan  yang  eksponensial  dan mengalami sedikit overshoot sebelum akhirnya stabil di sekitar setpoint. Setelah beberapa osilasi minor, sistem menunjukkan stabilitas yang baik mendekati nilai yang diinginkan, menunjukkan performa kontrol yang efisien dalam mempertahankan setpoint.

## Tabel 4. Pengujian Sistem dengan Kp 80
Pengujian dengan nilai Kp = 80, Ki = 0, Kd = 0 menunjukkan Error Steady State terkecil sebesar 0°C,  menunjukkan  konsistensi  yang  baik  dalam  mempertahankan  suhu.  Overshoot  sebesar  0,38% menunjukkan bahwa sistem beroperasi tanpa fluktuasi yang signifikan.

## 4. KESIMPULAN
Implementasi  PID  Control  pada  pemanas  air  dapat  menjadi  solusi  efektif  untuk  mengatur  suhu  air berdasarkan set point suhu yang diinginkan oleh pengguna. Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan Arduino Mega 2560 sebagai microcontroller, Water Heater 12v yang disediakan oleh power supply. Disaat yang sama, DS18B20 digunakan untuk mengukur suhu air saat ini. Dan keypad digunakan pada saat awal sebagai input Set Point, Kp, Ki, Kd.
Penggunaan parameter Kp, Ki, dan Kd yang tepat menghasilkan output sistem yang stabil dan sesuai dengan  hasil  yang  diinginkan.  Penggunaan  Kp,  Ki,  Kd  yang  memiliki  masing-masing  nilai  tidak  selalu menghasilkan output yang stabil . Setelah membandingkan data yang didapatkan, peneliti menemukan Kp
Kp Ki Kd Settling
Time (s) Rise Time (s) Overshoot (%) Peak Time (s) Steady State Error (°C) 80 0 0 236
234
0,38 493 0
Vol. 4, No. 1, Juni 2024, hlm. 71-80 e-ISSN: 2797-5274 p-ISSN: 2809-9788
= 80, Ki = 0, Kd = 0 sebagai parameter yang tepat dan menghasilkan output stabil serta menghasilkan rise time yang cepat sehingga suhu set point dapat tercapai dengan cepat dan stabil.

## REFERENSI
[1] M. N. F. Muizz and B. Supriatno, “Rancang Bangun Pengendalian Level Air Otomatis Pada Tangki Dengan Servo Valve Berbasis PID Controller,” Tek. Eletro, vol. 8, no. 1, pp. 155–162, 2019.
[2] A. dian sukowati Sukowati, “Sistem Kendali PID Aplikasi Mini Plant Water Flow Berbasis Arduino,” J. Elektron. dan Otomasi Ind., vol. 10, no. 3, pp. 471 –478, 2023, doi: 10.33795/elkolind.v10i3.3677.
[3] M. C. Rijal, “PENERAPAN METODE KONTROL PID PADA MODUL PRAKTEK PENGATURAN pada pengukuran  dan  pengendalian  besaran  proses  .  Beberapa  besaran  proses  yang  harus  diukur  dan dikendalikan pada suatu industri proses , misalnya aliran ( flow ) di dalam pipa , tekanan ( pressur,” PENERAPAN  Metod.  KONTROL  PID  PADA  Modul  Prakt.  PENGATURAN  pada  pengukuran  dan Pengendali.  besaran  proses  .  Beberapa  besaran  proses  yang  harus  diukur dan  dikendalikan  pada suatu Ind. proses , misalnya aliran ( flow ) di dalam pipa , tekanan ( Press., vol. 2019, pp. 153 –158, 2019.
[4] N. C. Utama et al., “Perancangan Dan Implementasi Water Heater Terintegrasi Telegram,” vol. 9, no. 4, pp. 2147 –2154.
[5] S.  Rahmani,  S.  A.  Rosana,  and  G.  H.  Tian,  “Sistem  Kontrol  Level  Air  Dengan  Pengontrol  PID,” Telekontran  J. Ilm. Telekomun. Kendali dan Elektron. Terap., vol. 10, no. 2, pp. 174 –181, 2023, doi: 10.34010/telekontran.v10i2.9330.
[6] V. F. Rahmadini, A. Ma’arif, and N. S. Abu, “Design of Water Heater Temperature Control System using  PID  Control,”  Control  Syst.  Optim.  Lett.,  vol.  1,  no.  2,  pp.  111–117,  2023,  doi: 10.59247/csol.v1i2.41.
[7] S. W. Tika, S. Baqaruzi, and A. Muhtar, “Perancangan Sistem Pemantauan dan Pengendalian Debit Air Menggunakan Kontrol PID,” ELECTRON  J. Ilm. Tek. Elektro, vol. 2, no. 1, pp. 41–47, 2021, doi: 10.33019/electron.v2i1.2372.
[8] I.  K.  Ananda  and  I.  Husnaini,  “Sistem  Kendali  Level  Ketinggian  Air  dengan  Controller  PID Menggunakan Arduino Mega 2560 dan Antarmuka Visual Basic 6.0,” JTEIN J. Tek. Elektro Indones., vol. 2, no. 2, pp. 233 –239, 2021, doi: 10.24036/jtein.v2i2.172.
[9] R. Kurniawan, S. Syaifudin, L. Lamidi, and S. Misra, “Fuzzy Logic Method to Control Evenly Distributed and Stable Waterbath Temperature with Four Heaters,” J. Teknokes, vol. 17, no. 1, pp. 48–56, 2024, doi: 10.35882/teknokes.v17i1.650.
[10] S. P, S. D.N, and P. B, “Temperature Control using Fuzzy Logic,” Int. J. Instrum. Control Syst., vol. 4, no. 1, pp. 1 –10, 2014, doi: 10.5121/ijics.2014.4101.
[11] H. Oscillation, “A New Model Predictive Control Method for Eliminating,” 2021.
[12] M. T. Thobroni, H. K. Safitri, and P. N. Malang, “Sistem Kontrol Suhu dan Kelembapan Dengan Metode Hysteris Untuk Proses Pembuatan Pupuk Kompos,” vol. 2, no. 5, pp. 270–281, 2024.