## Penerapan Metode Kontrol Proporsional Integral Pada Penghangat Makanan
Abd Rohim, Wahyu Setyo Pambudi *
Fakultas Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Jurusan T.Elektro, ITATS, Surabaya, Indonesia Email: 1 abd.rochim1993@gmail.com, 2,* wahyusp@itats.ac.id Email Penulis Korespondensi: wahyusp@itats.ac.id Submitted 25-09-2021 ; Accepted 20-10-2021 ; Published 30-10-2021

## Abstrak
Penerapan teknologi kontrol dapat dilakukan dalam berbagai bidang salah satunya yaitu untuk pengontrolan suhu. Dalam proses penelitian ini didalamnya menggunakan metode kontrol PI yang di gunakan untuk menghangatkan makanan pada suhu 40-60°C. Sensor memberikan masukan  kepada  Mikrokontroler  atmega16  dan  mengeluarkan  output  berupa  suhu  yang  telah  di  inginkan  terhadap  makanan,  untuk mengaktifkan  heater  sebagai  alat  yang  akan  mengeluarkan  suhu  yang  telah  di  atur  oleh  PI  kontrol  dibaca  oleh  sensor  LM35  dan memberikan suhu pada ayam goreng siap saji dengan suhu yang sudah di atur oleh mikrokntroller. Dengan nilai – nilai Proporsional dan integral sebesar P = 1,899999 dan I = 0,999999 dapat mengetahui waktu naik grafik respon suhu atau di sebut Rise Time RS = 1s, waktu kestabilan pada setpoint 45°C di sebut Settling Time, ST = 4s dan Error Steady Stade pada start awal dan error rata – rata yang telah di dapatkan sebesar 35%. Dengan prosentasi kestabilan pada set point 45°C adalah sebesar 11%.
Kata Kunci: Proporsional Integral (PI); Makanan; Mikrokontroler; Atmega16

## Abstract
The application of control technology can be carried out in various fields, one of which is temperature control. This research process uses the  PI  control  method,  which  is  used  to  warm  food  at  a  temperature  of  40-60°C.  The  sensor  provides  input  to  the  ATmega16 Microcontroller. It issues an output in the form of the desired temperature for the food to activate the heater as a tool that will give the temperature that has been set by the control PI, read by the LM35 sensor and provides the temperature for ready-to-eat fried chicken with a temperature that has been established—controlled by the microcontroller. With proportional and integral values of P = 1.899999 and I = 0.999999, you can find out the time the temperature response graph rises or is called Rise Time RS = 1s, the stability time at the setpoint of 45°C is called Settling Time, ST = 4s, and the Steady Stade Error at the initial start and the average error that has been obtained is 35%. The percentage of stability at the set point of 45°C is 11%.
Keywords : Proportional Integral (PI); Food; Microcontroller; Atmega16

## 1. PENDAHULUAN
Sering dijumpai bahwa banyak makanan yang disajikan pada kondisi hangat ataupun dengan kondisi yang panas. Tapi pada saat akan dimakan, makanan sudah dingin, untuk itu perlu diadakan sebuah upaya untuk menghangatkan makanan dengan waktu yang cukup lama.
Penggunaan pemanas dalam rancang bangun alat ini  tidak lepas dari permasalahan. Salah satunya, pemanas harus memilki ketebalan dinding standar agar suhu panas yang  dihasilkan oleh pemanas tersebut tidak sampai dirasakan diluar pemanas. Selain itu perlu di perhatikan bahwa bahan yang digunakan untuk membuat dinding tersebut harus kuat, agar tidak mudah terjadi kebocoran suhu atau gangguan suhu dari luar. Apabila sampai terjadi kebocoran, akan menyebabkan sistem control tidak dapat bekerja secara optimal [1].
Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen terkait yang bekerja bersama-sama  untukmencapai tujuan atau target tertentu. Sistem kontrol suhu adalah sebuah sistem yang menghasilkan keluaran output suhu (action control) seperti yang dikehendaki atau sesuai dengan nilai (setpoint).
Aplikasi  yang  dapat  diterapkan  pada  sistem  tentang  kontrol  atau  kendali,  salah  satunya  adalah  pemanfaatan  pada proses pengeringan. Metode yang bisa digunakan adalah dengan sistem kontrol PI (Proporsional-Integral) yang digunakan untuk mengontrol pemanas (heater) sebagai pemanas ruangan. Kontrol PI ini sesuai untuk aplikasi pemanas serta mampu menyetabilkan kembali pada suhu referensinya meskipun diberi gangguan. Hal ini membuktikan bahwa sistem pengontrolan dengan PI bekerja dengan baik [2][3]. Sampai saat ini kontrol PI merupakan salah satu metode pengontrolan suhu yang lebih baik daripada PID. Popularitas PI sebagai komponen kontrol proses dilatar belakangi terutama oleh kesederhanaan struktur serta kemudahan dalam melakukan pengaturan parameter kontrolnya [4].

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Penelitian Terdahulu
Pada kehidupan sehari-hari suhu memiliki pengaruh terhadap makhluk hidup dan benda disekitar. Fluktuasi suhu yang tidak stabil menyebabkan melemahnya daya tahan tubuh dan cepat rusaknya alat-alat elektronik. Mengingat dampak dan kerugian ini, maka adanya pendeteksi suhu secara otomatis bermanfaat untuk mempertahankan dan menjaga suhu. Sistem yang dapat mendeteksi  suhu  tertentu  dalam  ruangan  dapat  dibangun  dengan  menggunakan  sensor  LM35,  ADC  0804,  IC  AT89S51 dengan output berupa LCD (Liquid Crystal Display) dan speaker [4]. Alat yang telah dibuat ini dapat mendeteksi suhu pada ruangan  dan  memberikan  sebuah  informasi.  Suhu  terbaca  oleh  sensor  LM35  dikirimkan  berupa  sinyal  analog  kemudian dirubah menjadi sinyal digital oleh ADC 0804 sehingga bisa diproses secara digital. Sinyal digital hasil proses ADC0804 ini
diolah oleh mikrokontroler AT89S51 dimana hasilnya akan ditampilkan lewat LCD sehingga dapat mempermudah untuk mengetahui  kinerja  sistem  tersebut.  Sistem  yang  telah  dibuat  ini  mampu  mengeluarkan  suara  jika  setting  suhu  yang diinginkan telah tercapai. Apabila nilai setting suhu 40°C dan sensor menerima suhuh sebesar 40°C maka speaker sebagai output akan mengeluarkan suara. Suhu ruangan yang tebaca oleh sensor ini akan diproses untuk mengeluarkan bunyi beep [5]. Berdasarkan penelitian ini bisa dikembangkan untuk merubah mengontrol suhu secara otomatis dengan setpoint tertentu. Penelitian  ini  masih  menggunakan  ADC  internal    IC  mikrokontroler,  serta  mengukur  sensor  ruangan  saja  dengan  suhu maksimal di 40°C.
Sistem kontrol dengan metode PI, dengan pencarian parameter model trial and error pada alat pengering, mampu menghasilkan respon yang stabil dan mampu mempertahankan suhu referensi 50°C pada saat parameter Kp = 0.01 dan Ki = 0.01. Pengujian dengan menambahkan fktor gangguan membuktikan bahwa sistem pengontrolan dengan PI bekerja dengan optimal  karena  mampu  menjaga  kondisi  suhu  ruangan  sesuai  dengan  suhu  referensi  (setpoint)  [3].  Selain  tahan  terhadap gangguan, sistem kontrol PI lebih baik optimal responnya dari pada kontrol PID untuk Aplikasi kasus sistem kontrol pemanas [4].

## 2.2 Perancangan Perangkat Lunak
Dalam  perancangan  perangkat  lunak  ini  saya  menggunakan  bahasa  C  sebagai  program  yang  akan  dimasukkan  ke  dalam Mikrokontroler  ATMega16.  Pada  gambar  dibawah  dijelaskan  bahwa  alur  program  saat  tombol  enter  ditekan,  kemudian setting suhu yang di inginkan, kemudian proses suhu yang sudah di inginkan  setelah itu bisa mengetahui hasilnya.  Ayam goreng  akan  menerima  suhu  sampai  seberapa  lama  yang  telah  dibutuhkan  dan  proses  selanjutnya  akan  mulai  dari  awal. Berikut adalah bentuk blok diagram sistem kontrol suhu, seperti pada gambar 1.

## Gambar 1. Blok Sistem Kontrol PI
Gambar  2  ini  adalah  bentuk mekanik  tempat  penyajian  makanan  agar  tetap  segar dan hangat,  serta  bentuk  sistem kontrol suhu yang akan di gunakan untuk penghangatan ayam goreng, desain mekanik seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.  Spesifikasi Rangka :
1. Tinggi 70cm ( bahan aluminium kotak ) 2. Lebar dan panjang 40cm ( bahan aluminium kotak )
3. Rak 40cm diameter 1cm ( bahan aluminium tabung )
Gambar 2. Bentuk Mekanik Pengontrol Suhu Untuk Ayam Goreng
Gambar  3  ini  merupakan  proses  pengambilan  data  pada  ayam  goreng  dan  nasi  untuk  di  masukkan  ke  dalam  alat kontrol suhu. Proses ini perlu dilakukan untuk mengetahui performa dari sistem yang akan diujikan.
Kontrol PI PID Plant Sensor Set poin
Gambar 3. Pengambilan Data Suhu Ayam Goreng .
Tabel 1. Data Pengujian Peletakan Posisi Makanan dan Suhu . No Ayam Suhu °C Nasi Suhu °C Keterangan Tempat 1 1 45 1 46 Di tengah 2 2 46 2 45 Di tengah 3 3 47 3 47 Dekat Pintu 4 4 46 4 48 Dekat Element 5 5 46 5 46 Dekat Element 6 6 48 6 47 Sejajar 7 7 47 7 49 Bertumpukan 8 8 46 8 47 Sejajar 9 9 48 9 46 Bertumpukan 10 10 45 10 47 Sejajar
Pada gambar 4 dibawah ini  merupakan flowchart atau alur program untuk sistem ini. Pada tahapan yang pertama program yang dibuat akan menginisialisasi memori serta I/O yang akan  digunakan. Setelah itu sistem menerima perintah untuk menjalankan program kendali PI.
Start Tombol Enter Inisialisasi memori dan port Input Suhu Tidak Ya Suhu = Setpoin Tampilkan LCD kontrol PID Heater On END
Sistem  kendali  PID  ini  melakukan  perhitungan  nilai error yang  didapatkan  dari  selisih  antara  nilai  suhu setpoint dengan nilai actual . Nilai error ini kemudian dikonversikan menjadi integral error (ie) dan differential error (de). Nilai error , ie dan de akan dikalikan dengan parameter yang sudah ditentukan dengan metode trial and error , sehingga apabila nilai error mendekati 0 maka action control akan mendekati 0 juga. Apabila nilai error besar maka action control akan besar juga. Setiap hasil yang telah dikerjakan oleh program akan ditampilkan pada layar monitor LCD 16x2.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah perencanaan dan perancangan sistem pengontrol suhu untuk warmer makanan menggunakan metode PI ini selesai dibuat,  yaitu  melakukan  pengujian  pada  perangkat  lunak (software) maupun  perangkat  keras (hardware). Pengujian  ini dilakukann dengan tujuan untuk mengetahui kinerja masing-masing modul sebelum di rangkai dan sesudah di integrasikan sebagai sistem serta untuk mendapatkan data hasil evaluasi dari perangkat lunak (software) dan perangkat keras (hardware) pada rancang bangun sistem pengontrol suhu untuk penghangat ayam goreng menggunakan metode PI ini. Pengujian akan dilakukan secara langsung pada masing-masing modul, kemudian dilanjutkan pengujian pada sistem yang telah terintegrasi atau secara keseluruhan. Pada gambar 5 berikut ini adalah pengujian dan pengambilan data metode kontrol Proporsional dan Integral serta float grafik respon suhu terhadap waktu dengan menggunankan MATLAB.

## Gambar 5. Hasil Grafik Data 1
Pada  gambar  5  diatas  terlihat  nilai  error  besar  ketika  pada set  point  45  tetapi  langsung  naik  ke  60  dan  setelah  60 langsung turun ke 42. Dengan nilai K.P = 0,300009 dan K.I = 0,999999 terdapat nilai Rise time = 1s dan Settling Time =20s terdapat nilai error sebesar 10%.  Setelah dari 42 baru memulai untuk stabil di set point 45.

## Gambar 6. Hasil Grafik Data 2
Gambar 6 diatas terlihat nilai error besar ketika pada set point 45 tetapi langsung naik ke 62 dan setelah 62 langsung turun ke 39. Dengan nilai K.P = 0,300009 dan K.I = 2,000559 terdapat nilai Rise time = 1s dan Settling Time =21s terdapat nilai error sebesar 13%.  Setelah dari 39 baru memulai naik untuk stabil di set point 45.
Gambar 7. Hasil Grafik Data 3
Gambar 7 diatas terlihat nilai error ketika pada set point 45 tetapi langsung naik ke 62 dan setelah 62 langsung turun ke 39. Dengan nilai K.P = 0,100009 dan K.I = 1,100009 terdapat nilai Rise time = 1s dan Settling Time =40s terdapat nilai error sebesar 15%.  Setelah dari 39 masih belum stabil dan masih naik ke 48 setelah itu memulai naik untuk stabil di set point 45.
Gambar 8. Hasil Grafik Data 4
Gambar 8 diatas terlihat nilai error ketika pada set point 45 tetapi langsung naik ke 61 dan setelah 61 langsung turun ke 39. Dengan nilai K.P = 0,555559 dan K.I = 1,888889 terdapat nilai Rise time = 1s dan Settling Time =11s terdapat nilai error sebesar 11%.  Setelah dari 39 itu baru mulai naik untuk stabil di set point 45.
Gambar 9. Hasil Grafik Data 5
Dari gambar 9 diatas terlihat bahwa error besar ketika pada setpoint 45°C tetapi langsung naik hanya di 51°C dan setelah 51°C langsung turun ke 45°C. Dengan nilai K.P = 1,899999 dan K.I = 0,999999 terdapat nilai Rise time = 1s dan
Settling Time = 4s terdapat nilai error sebesar 2,5%.  Dari gambar ini menunjukkan bahwa errornya mendekati titik kestabilan pada set point 45°C, dan dari gambar ini menunjukkan bahwa hasil trial errornya paling sedikit dari pada gambar sebelumnya.

## 3.1 Hasil Pengujian
Berdasarkan  penjelasan  dari  bagian  analisa  dan  pembahasan  didapatkan  table  hasil  pengujian  dari  sistem  penghangat makanan dengan menggunakan metode proporsional integral, didapatkan hasil seperti pada tabel 2 dibawah ini.
Tabel 2. Hasil Data Pengujian Keseluruhan Sistem Kendali PI.
Kp Ki Rise Time Settling Time Error 0,31 1 1s 20s 10% 0,31 2,056 1s 21s 13% 0,11 1,101 1s 40s 15% 0,56 1,889 1s 11s 11% 0,34 0,6 1s 15s 9% 1,12 0,778 1s 7s 8% 1,1 4,3 1s 9s 12,5% 1,9 1 1s 4s 2,5% Error Rata-rata 11%

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dalam perancangan, pembuatan dan pengujian dari beberapa percobaan yang  dilakukan  pada  penelitian  ini,  memiliki  kesimpulan  bahwa  mikrokontroller  ATMEGA16  bisa  digunakan  sebagai pengendali a tau pengatur pada rancang bangun sistem pengontrol suhu untuk warmer makanan menggunakan metode PI. Penggunaan metode PI pada pengontrol suhu makanan bisa konstan dan stabil dengan situasi cuaca yang berbeda sebab box yang  digunakan  tertutup  semuanya.  Secara  keseluruhan  algoritma  PI  untuk  meminimalisir  eror  yang  di  dapat  saat pengoperasian sistem berjalan. Dengan asumsi perhitungan jenis kontrol Proportional (K.P) sebesar 1,899999 dan kontrol Integral (K.I)  sebesar  0,099999  waktu  naiknya  suhu  dalam  ruangan  atau  di  sebut  Rise  Time  sebesar 1  second (s), waktu stabilnya  suhu  dalam  ruangan  atau  dengan  di  sebut  Setling  Time  4  (s),  dengan  nilai  Error  Steady  State  dengan  kontrol Proportional, Integral (PI) sebesar 2,5%. Sedangkan Untuk Error Steady State jenis kontrol Proportional dan Integral (PI) sebesar 2,5% telah di dapatkan tingkat kestabilan dengan rata – rata sebesar 11%.

## REFERENCES
[1] Mukhlis Y,  Any K Yapie [2010], “Pemanas dengan Sistem Pendeteksi Suhu Otomatis dan Pengaman Kebocoran Panas”, Jurnal Ilmiah Teknologi & Rekayasa, vol.15 no.3, p.186-p.192, Desember 2010.
[2] Setiawan. A, Ratna Adil, Legowo Sulistijono [2013], “ Desain Alat Sistem Kontrol Suhu Dan Kelembaban Untuk Optimasi Proses pembuatan Tempe”. PENS-ITS Surabaya.
[3] Darjat, Mohamad Syahadi, Iwan Setiawan [2008], “Aplikasi Kontrol Proporsional Integral Berbasis Mikrokontroler Atmega8535 Untuk  Pengaturan  Suhu  Pada  Alat  Pengering  Kertas”,  Proceeding,  Seminar  Ilmiah  Nasional  Komputer  dan  Sistem  Intelijen (KOMMIT 2008), ISSN : 1411-6286, p.313-p.319.
[4] Yudho Bhakti S, Hera Hikmarika, Suci Dwijayanti, Purwanto [2013], “Aplikasi Perbandingan Pengendali P, PI, dan PID Pada Proses Pengendalian Suhu Dalam Sistem Mini Boiler”, Jurnal Amplifier Vol. 3 No. 2, November 2013, ISSN: 2089-2020, p.12-p.18.
[5] Nugroho, Singgih Adhi [2013], “Detektor Suhu Ruangan Dengan Tombol Pengatur Manual Berbasis Mikrokontroler AT89S51”,
Seruni 2013 Seminar Riset Unggulan Nasional Informatika dan Komputer,
Vol 2 No 1 – Maret 2013 ISSN: 2302-1136, p.15 – p.21.