Electronic Theses and Dissertation

Otomasi manufaktur saat ini berkembang pesat dan menjadi kunci utama bagi industri dari berbagai skala, termasuk dalam pengendali sistem pemanggangan roti ganda khas Pematangsiantar. Proses pemanggangan Roti Ganda saat ini masih dilakukan secara manual dengan mengandalkan pengaturan suhu yang sering menyebabkan variasi kualitas produk. Untuk mengatasi masalah tersebut, Penelitian ini merancang dan mengembangkan pengendali sistem pemanggangan Roti Ganda khas Pematangsiantar berbasis PID, dan menghasilkan prototipe berbasis mikrokontroler. Sistem ini melibatkan penggunaan PID dengan dua setpoint, yaitu suhu pada 70℃ dan warna pada RGB (234, 220, 142). Setpoint suhu dipertahankan menggunakan umpan balik dengan sensor thermocouple tipe-K dan sensor TCS3200 untuk mendeteksi warna roti sebagai indikator kematangan, dimana sistem ini akan berhenti ketika warna acuan tercapai, dan mengaktifkan buzzer serta menampilkan informasi matang pada LCD. Perancangan kendali PID sistem pemangganggan Roti Ganda dilakukan dengan menggunakan metode tuning Ziegler – Nichols diperoleh nilai parameter Kp = 12.9, Ki = 0.072, dan Kd = 580.5. Dengan menerapkan parameter PID hasil tuning pada mikrokontroller Arduino Mega pada setpoint 70℃ diperoleh nilai rise time sebesar 500 detik tidak mengalami overshoot serta 1.43% steady state error sehingga sistem dapat bekerja dengan baik. Sistem mampu mengendalikan daya heater secara otomatis dan mempertahankan suhu ruang pemanggang pada nilai setpoint dengan memberikan nilai PWM pada heater sesuai output pengendali PID. Selain itu, sistem berhasil monitoring warna roti dengan setpoint RGB (234, 220, 142) menggunakan sensor TCS3200 pada suhu 70℃ selama 31 menit 67 detik sehingga sistem berhenti beroperasi, buzzer berbunyi, dan LCD menampilkan informasi matang.

Manufacturing automation is currently advancing rapidly and has become a key factor for industries of various scales, including in the control of the Roti Ganda baking system typical of Pematangsiantar. The Roti Ganda baking process is still carried out manually, relying on temperature settings that often result in variations in product quality. To overcome this problem, this research designed and developed a PID-based control system for the Roti Ganda baking process and produced a microcontroller-based prototype. This system involves the use of PID control with two setpoints, temperature at 70℃ and color at RGB (234, 220, 142). The temperature setpoint is maintained using feedback from a type-K thermocouple sensor, while a TCS3200 sensor detects the bread color as an indicator of doneness. The system stops when the reference color is achieved, activates a buzzer, and displays a 'done' message on the LCD. The PID control design for the Ganda Bread baking system was tuned using the Ziegler–Nichols method resulting in parameter values of Kp = 12.9, Ki = 0.072, and Kd = 580.5. Applying these tuned PID parameters on an Arduino Mega microcontroller at the 70℃ setpoint achieved a rise time of 500 seconds with no overshoot and a 1.43% steady-state error, ensuring the system functions effectively. The system is capable of automatically controlling the heater power and maintaining the baking chamber temperature at the setpoint by providing a PWM value to the heater according to the PID controller's output. Additionally, the system successfully monitored the bread color at the RGB setpoint of (234, 220, 142) using the TCS3200 sensor at 70℃ for 31 minutes and 67 seconds, upon which the system stopped operating, the buzzer sounded, and the LCD displayed a 'done' message.