ARDUINO PID Control Tutorial Kendali Kecepatan Motor DC (RPM) dilengkapi Keypad 4x4 dan LCD 16x2

ARDUINO PID Control Tutorial Kendali Kecepatan Motor DC (RPM) dilengkapi Keypad 4x4 dan LCD 16x2

           Pada kesempatan kali ini saya akan menjelaskan mengenai bagaimana cara membuat sebuah alat yang bisa digunakan untuk pelatihan PID Control menggunakan Arduino. Alat ini difungsikan untuk mengendalikan kecepatan putaran motor (RPM) dengan menggunakan PWM yang merupakan output dari PID. alat ini dilengkapi dengan keypad 4x4 sebagai input pemilihan menu kemudian sebuah encoder untuk menghitung RPM serta sebuah LCD 16x2 sebagai penampilnya. device pengendali kecepatan motornya menggunakan driver modul L298N. untuk lebih jelasnya berikut adalah skema dan programnya.

a. Arduino Uno

b. Keypad Matrix 4x4

c. Motor DC + Encoder

c. Lcd 16x2 + I2C Shield

d. Modul Driver L298N

e. Program Arduino IDE

#include <Keypad.h>
#include <Wire.h>
#include <EEPROM.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);

volatile byte half_revolutions; //variabel tipe data byte
unsigned int rpmku; //variabel tipe data integer
unsigned long timeold; //variabel tipe data long

int kalibrasi;

char customKey;
const byte ROWS = 4;
const byte COLS = 4;

char keys[ROWS][COLS] = {
{'D', 'C', 'B', 'A'},
{'#', '9', '6', '3'},
{'0', '8', '5', '2'},
{'*', '7', '4', '1'}
};
byte rowPins[ROWS] = {4,5,6,7};
byte colPins[COLS] = {8,9,10,11};

int x = 0;

Keypad customKeypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS);

int speedx = 3;

float kp;
float nilaikp;
float ki;
float nilaiki;
float kd;
float nilaikd;
float sp;
float nilaisp;
float error,errorx,sumerr;
float p,i,d,pid,rpmfix;
float selisih;

void setup()
{
  lcd.begin();
  lcd.clear();
  lcd.noCursor();
 attachInterrupt(0, rpm_fun, RISING); //mengambil sinyal high pada pin 2
 half_revolutions = 0; //memberikan nilai 0 pada viariabel
 rpmku = 0;
 timeold = 0;
 kalibrasi = 0;

 pinMode(A0,OUTPUT);
 pinMode(A1,OUTPUT);
 pinMode(speedx,OUTPUT);
 pinMode(2,INPUT);
 
 digitalWrite(A0,HIGH);
 digitalWrite(A1,LOW);
}


void loop()
{
  customKey = customKeypad.getKey();

if(x == 0){
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("1.SET PID       ");
}

if(x == 1){
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("2.MULAI        ");
}

if(x == 2){
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("3.CEK PID     ");
}

 
  switch(customKey)
  {
  case '0' ... '9':
    break;
   
  case '#':
    break;

  case '*':
    break;
 
  case 'A':
  x++; 
    break;
   
  case 'B':
  x--;
    break;
   
  case 'C':
    break;
   
  case 'D':
  if(x == 0){
  lcd.clear();
  setkp();
  setki();
  setkd();
  setsp();
  cekpid();
  }
  if(x == 1){
  lcd.clear();
  mulai();
  }
  if(x == 2){
  lcd.clear();   
  cekpid();
  } 
    break;
  }
 
if(x > 2){
x = 0;
}

if(x < 0){
x = 2;
}
 
}

void setkp(){
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("SET KP     ");

  customKey = customKeypad.getKey();
 
  if(customKey >= '0' && customKey <= '9')
    {
      kp = kp * 10 + (customKey - '0');
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(kp);

    }
  
   if(customKey == 'A'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      kp = kp/100;
      nilaikp = kp;     
      return;    
    }
   
    if(customKey == 'B'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      kp = kp/1000;
      nilaikp = kp;     
      return;    
    }
   
    if(customKey == '*'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      nilaikp = kp;     
      return;
    }

setkp();
}

void setki(){
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("SET KI     ");

  customKey = customKeypad.getKey();
 
  if(customKey >= '0' && customKey <= '9')
    {
      ki = ki * 10 + (customKey - '0');
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(ki);

    }
  
     if(customKey == 'A'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      ki = ki/100;
      nilaiki = ki;     
      return;
    }
   
    if(customKey == 'B'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      ki = ki/1000;
      nilaiki = ki;     
      return;
    }
  
    if(customKey == '*'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      nilaiki = ki;     
      return;
    }

setki();
}

void setkd(){
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("SET KD     ");

  customKey = customKeypad.getKey();
 
  if(customKey >= '0' && customKey <= '9')
    {
      kd = kd * 10 + (customKey - '0');
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(kd);

    }
  
     if(customKey == 'A'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      kd = kd/100;
      nilaikd = kd;     
      return;
    }
   
    if(customKey == 'B'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      kd = kd/1000; 
      nilaikd = kd;     
      return;
    }
  
    if(customKey == '*'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      nilaikd = kd;     
      return;
    }

setkd();
}

void setsp(){
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("SET SP     ");

  customKey = customKeypad.getKey();
 
  if(customKey >= '0' && customKey <= '9')
    {
      sp = sp * 10 + (customKey - '0');
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print(sp);

    }
  
    if(customKey == '*'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);
      nilaisp = sp;     
      return;
    }

setsp();
}

void cekpid(){

  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("KP");
  lcd.print(nilaikp,2);
  lcd.print("-KI");
  lcd.print(nilaiki,2);
 
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("KD");
  lcd.print(nilaikd,2);
  lcd.print("-SP");
  lcd.print(nilaisp,2);
 
  customKey = customKeypad.getKey();
    
    if(customKey == '*'){         
      lcd.clear();
      delay(1000);   
      return;
    }
 
cekpid(); 
}

void mulai(){
   
analogWrite(speedx,pid);

  error = nilaisp - rpmfix;
  p = error * nilaikp;
  sumerr = error + errorx;
  i = nilaiki * sumerr;
  selisih = error - errorx;
  d = nilaikd * selisih;
  pid = p + i + d;

  if(pid < 0){
  pid = 0;
  }
 

  rpmku = 30*1000/(millis() - timeold)*half_revolutions; //mengaktifkan counter millis
  timeold = millis(); //hasil counter dimasukkan ke variabel timeold
  half_revolutions = 0; //reset variabel
 
  kalibrasi = (rpmku - 150)/109;  //rumus kalibrasi
  rpmfix = kalibrasi * 10;
 
  if(rpmfix > 2000){
  rpmfix = 0;
  } 
 
  //menampilkan nilai pada lcd
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("RPM= ");
  lcd.print(rpmfix);
  lcd.print("       ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("PID= ");
  lcd.print(pid);
  lcd.print("       ");
 
  delay(200);
  customKey = customKeypad.getKey();
    
    if(customKey == '*'){         
      lcd.clear();
      kp = 0;
      ki = 0;
      kd = 0;
      sp = 0;
      analogWrite(speedx,0);
      delay(1000);   
      return;
    }
   
errorx = error;   
mulai();
}


void rpm_fun(){
   half_revolutions++; //counter interupt
}

 

f. VIDEO HASILNYA