T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  2 3 ,   No .   2 ,   A p r il 2 0 2 5 ,   p p .   495 ~ 506   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 2 3 i2 . 2 5 8 7 9          495     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //telko mn ika . u a d . a c. i d   Te m p erature   res po nse a na ly sis  bet w een  PD  a nd  P c o ntrols   a pplied to in fant i ncuba tors       Abd.  K ho liq ,   L a m i di,  F a rid  A m rin s a ni,  Ani s ia   Yuni t a   M a ula ni Ar g u m er y ,   H a f izh A us ha f   M a hd y   D e p a r t me n t   o f   El e c t r o me d i c a l   En g i n e e r i n g ,   P o l t e k k e s K e me n k e s Su r a b a y a ,   S u r a b a y a I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   2 3 2023   R ev i s ed   Sep   2 6 2 0 2 4   A cc ep ted   Dec   2 6 2 0 2 4       P re m a tu re   in f a n ts,  b o r n   w it h   lo w   b irt h   w e ig h t,   re q u ire  sp e c ialize d   c a re   a n d   iso latio n   d u e   to   th e ir   v u ln e ra b il it y   to   in f e c ti o n in   p u b li c   se tt i n g s.  Ba b y   in c u b a t o rs,  c las sif ied   a li f e   su p p o rt  e q u ip m e n t,   p lay   a   c ru c ial  ro le  i n   sa fe g u a rd in g   th e se   in fa n ts  b y   m a in tain in g   a   c o n siste n tem p e ra tu re   a n d   h u m id it y   si m il a to   th e   m o th e r w o m b .   T h is  stu d y   c o m p a re th e   tem p e r a tu re   c o n tr o sy ste m in   b a b y   in c u b a to rs,   sp e c if ica ll y   p ro p o rti o n a l   a n d   d e riv a ti v e   (P D)  c o n tr o v e rsu p r o p o rti o n a a n d   i n teg ra ( P I)   c o n tr o l L M 3 5   a n d   DS 1 8 B 2 0   se n so rs   w e r e   e m p lo y e d   in   th e   st u d y .   Re su lt s   f ro m   P D   c o n tro u si n g   th e   L M 3 5   se n s o sh o w   a   rise   ti m e   o f   5   m in   a n d   4 0   se c ,   a   se tt li n g   ti m e   o f   2 5   m in ,   a n d   a n   o v e rsh o o t   o f   2 . 2   ° C.   T h e   DS 1 8 B2 0   d ig it a l   se n so r,   u n d e P c o n tro l ,   a c h iev e a   rise   ti m e   in   6   m in   a n d   3 0   se c ,   a   se tt li n g   ti m e   o f   2 3   m in ,   w it h   a n   o v e rsh o o o f   1 . 2   ° C.   F o P c o n tro w it h   th e   L M 3 5   se n so r,   th e re a   3   ° o v e rsh o o t,   a   5 - m in u te  rise   ti m e ,   a n d   a   3 0 - m in u te   se tt li n g   ti m e .   T h e   DS1 8 B 2 0   se n so u n d e P I   c o n tro e x h i b it a   2 . 7   ° o v e rsh o o t,   a   5 - m in u te  rise   ti m e ,   a n d   a   2 9 - m in u te  se t tl in g   ti m e .   P c o n tro l   d e m o n stra tes   lo w e o v e rsh o o a n d   f a ste re sp o n se   b u l o n g e rise   ti m e th a n   P I   c o n tr o l.   F u t u re   re se a rc h   e x p lo re f u z z y   c o n tro sy ste m a n d   p ro p o rti o n a l   in teg ra d e riv a ti v e   ( P ID ) - f u z z y   h y b rid   c o n tr o l.   K ey w o r d s :   B ab y   i n cu b ato r   DS1 8 B 2 0   s en s o r   L M3 5   s en s o r   P r o p o r tio n al  an d   d er iv ativ   P r o p o r tio n al  an d   in teg r al   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A b d .   Kh o liq   Dep ar t m en t o f   E lectr o m ed ical   E n g i n ee r in g ,   P o ltek k e s   Ke m e n k e s   S u r ab a y a   6 0 2 8 2   Su r ab ay a,   E ast J av a,   I n d o n esia   E m ail:  A b d 2 2 @ p o ltek k esd ep k es - s b y . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   A cc o r d in g   to   th W o r ld   Hea lth   Or g a n izatio n   ( W HO) ,   p r e m atu r n e w b o r n s   ar th o s e   d eliv er ed   b ef o r 3 7   w ee k s   g e s tatio n ,   as  esti m ated   o n   th f ir s d a y   o f   th m o s r ec en m e n s tr u al  c y cle   [ 1 ] T h Am er ica n   A ca d e m y   o f   P ed iatr ics  d ef i n es   p r em at u r n e w b o r n s   as  t h o s w h o   w e ig h   les s   th a n   2 , 5 0 0   g r a m s   at  3 7   w ee k s   o f   g estat io n .   B ec au s p r e m at u r b ab ies  ar m o r lik el y   to   g et  s ick   in   p u b lic  s et tin g s ,   t h e y   r eq u ir ex tr atten t io n   an d   n ee d   to   b e   k ep en tire l y   s eg r eg ated   [ 2 ] .   T h er ef o r e,   it  is   n ec es s ar y   to   h av an   in c u b ato r .   A   b ab y   in cu b ato r   is   t y p o f   e lectr o m ed ical  d e v ice  cla s s i f ied   as   li f s u p p o r eq u ip m e n t.   I p la y s   a   cr itica r o le  in   p r o tecti n g   in f an t s   b o r n   p r e m atu r el y   o r   w it h   lo w   b ir th   w ei g h b y   m ain tai n i n g   s tab le  te m p er at u r an d   h u m id it y ,   m i m ic k in g   t h co n d itio n s   o f   t h m o t h er s   w o m b   [ 3 ] .   I n f a n t s   w it h   u n f i n is h ed   o r g an   d e v elo p m e n t,  m al f u n ctio n i n g   b io ch e m ical  o r   en zy m s y s te m s ,   o r   d elay ed   p r en atal  g r o w th   n ee d   s p ec ial  ca r [ 4 ] So m e   g en er al  p r ac tices  ( GP )   in   r u r al  r eg io n s   s ti ll  u s m a n u al  i n c u b ato r s ,   r eq u ir in g   n u r s es  to   m a in tai n   aler tn e s s   an d   tak r eg u lar   te m p er at u r r ea d in g s   w ith in   th i n cu b ato r   [ 4 ] .   B ec au s m a n u al  i n cu b ato r s   ar m o r v u ln er ab le  to   h u m a n   er r o r   o r   ca r eless n es s   a n d   co n s eq u en t l y   h a v lo w er   s t an d ar d   o f   ca r e,   t h e y   ar e x t r e m el y   h ar m f u to   p r em at u r b ab ies  [ 5 ] .   T o   av o i d   h y p o th er m ia  o r   h y p er t h er m i in   p r e m at u r n e w b o r n s ,   it  i s   cr u cial  to   co n tr o l   th te m p er at u r w it h i n   th n e o n atal  in c u b ato r   [ 1 ] W h en   th b o d y   te m p er atu r o f   b ab y   r is es  o v er   n o r m a l h y p er t h er m ia  d e v elo p s .   B ab ies  ar n o v er y   lar g e n o u g h   to   ac as  h ea s in k s ,   li m i ted   th er m al  i n s u latio n ,   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 4 9 5 - 506   496   h u g s u r f ac ar ea .   Du to   th eir   im m at u r th er m al  r eg u lati o n ,   n e w b o r n s   ca n n o t   co n tr o th eir   en v ir o n m e n t te m p er atu r o r   g en er ate  h ea [ 5 ] T h eir   a b ilit y   to   r etain   h e at  is   li m ited   [ 6 ] T h er ef o r e,   t h m o s i m p o r tan t   co m p o n e n o f   li f t h at  n ee d s   to   b s af e g u ar d ed   is   t h b ab y s   l if e .   Or g a n s   m a y   s u f f er   i n j u r y ,   d ev e lo p m en ta l   d elay s ,   co ld   s h o ck ,   an d   ev e n   d ea th   w h et h er   th te m p er atu r is   ex ce s s i v el y   h i g h   o r   lo w .   T h er ef o r th e   te m p er atu r m u s b m ai n tai n ed   [ 7 ] .   T em p er atu r r eg u lat io n   is   d o n s o   t h at  t h b ab y s   b o d y   te m p er atu r e,   th e   s u r r o u n d in g   en v ir o n m e n t,  an d   o th er   f ac to r s   r e m ai n   co n s ta n t   [ 8 ] ,   [ 9 ] R esear ch   b y   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ]   u s ed   an   o n /o f f   co n tr o s y s te m   f r o m   t h h ea t in g   co n tr o s y s te m   to   r ea ch   4 0 0   s ec   an d   th a m b ie n te m p er at u r m i g h t   b e   m ai n tai n ed   b y   th i n cu b ato r .   T o   g en er ate  s tead y   te m p er at u r an d   ac cu r ac y .   T y p icall y ,   t h b ab y   in c u b at o r   is   b u ilt  to   h elp   ca r e   f o r   an d   m o n i to r   th in f an b y   b ein g   tr an s p a r en t,  clea n   ( s ter ile) ,   f u r n i s h ed   w it h   th n ec e s s ar y   elec tr o n ic  to o ls ,   an d   s o u n d p r o o f   [ 1 2 ] .   I n   p r ac tice,   all  in d u s tr ial  m an ip u lato r   la w s   f r eq u en t l y   e m p l o y   th e   d y n a m ic  tech n iq u k n o w n   as   p r o p o r tio n al  an d   d er iv ativ ( PD )   co n tr o l.   On g o in g   r esear c h   is   b ein g   d o n o n   P co n tr o [ 1 3 ] T h m o s w i d ely   u t ilized   co n tr o al g o r ith m   i n   t h a u to m o b ile  s ec to r   is   P I   co n tr o l,  w h ic h   i s   also   w id el y   r ec o g n ized   in   in d u s tr ial  co n tr o l   [ 1 4 ] Fo r   m an y   o p en - lo o p   s tab le  s y s te m s   w it h   d ea d   ti m e,   th P I   co n tr o ller s   g e n er all y   e x h ib it  a cc ep tab le  co n tr o p er f o r m a n ce   an d   ar s tr u ct u r all y   ap p r o p r iate   [ 1 5 ] T h an alo g   s en s o r s   ( L M3 5 )   o u tp u v o ltag is   p r ec is ely   p r o p o r tio n ate  to   th te m p er atu r in   d eg r ee s   C el s iu s .   C o m p ar ed   to   lin ea r   te m p er atu r s en s o r s   c alib r ated   in   Kel v i n ,   th e   an al o g   s e n s o r   ( L M3 5 )   h a s   t h b en ef it   o f   d ir ec tl y   p r o v id in g   o u tp u o n   C el s i u s   s ca le,   r e m o v i n g   th r eq u ir em en f o r   t h u s er   to   d ed u ct  s izab le  co n s ta n t   v o ltag f r o m   th o u tp u t   [ 1 6 ] .   T h Dallas  Se m ico n d u cto r   DSl8 B 2 0   d ig i tal  tem p er at u r s en s o r   is   u s ed   i n   te m p er atu r te s ter s .   T h D S1 8 B 2 0 s   m o n o lit h ic  d e s ig n   m a k es  it  p o s s ib le  f o r   it  to   tak e   t h p lace   o f   an alo g   te m p er atu r s e n s o r s   an d   r elat ed   s ig n al  p r o ce s s i n g   eq u ip m en t .   C o m p lete  te m p er atu r m o n ito r in g   an d   d ata  p r o ce s s in g   ca n   b ac co m p lis h ed   r ap id l y   b y   co n n ec t in g   t h DSl8 B 2 0   an d   m icr o co n tr o ll er .   T h o n l y   d ig ital   te m p er atu r s e n s o r   t h at  u s es   s in g le  b u s   to   tr an s m it  d ata  is   th DS l8 B 2 0 .   T h DS1 8 B 2 0   s en s o r   u s es  s in g l e   lin e   f o r   b o th   d ata  in p u an d   o u tp u t.  A   s in g le  co n n ec tio n   l i n ca n   b u s ed   f o r   co m m u n i ca tio n   b et w ee n   th e   C P p r o ce s s o r   an d   th DS1 8 B 2 0   d ig ital te m p er at u r s e n s o r   b ec au s th e y   ca n   b o th   s en d   a n d   r ec eiv d ata  o v er   th s a m in ter f ac e .   I n   to tal,   n i n m o r b i n ar y   te m p er at u r i n d icatio n s   ar s h o w n .   W it h o u an   e x ter n a p o w er   s o u r ce ,   th DSl8 B 2 0   d ig ital  tem p er at u r s en s o r   ca n   s u p p ly   th n ec e s s ar y   elec tr ical   en er g y   [ 1 7 ] T h A T ME GA  2 5 6 0   s er v es  a s   t h f o u n d atio n   f o r   t h A r d u i n o   Me g m icr o co n tr o ller .   T h is   A r d u i n o   Me g a   is   s i m p l y   co n n ec ted   to   co m p u ter   u s i n g   USB   ca b le  to   g et  s tar ted .   A r d u in o   b o ar d s   ar u s ed   b ec au s th e y   m ak i t si m p le  to   co m m u n icat w it h   t h m o d u le s   s er ial  p o r t a n d   p r o g r am   t h m icr o co n tr o ller   in   C   [ 1 6 ] .   I n   t h e   s tu d y ,   H al d e r   et   a l .   [ 1 8 ]   d e s ig n e d   a   cl o s e d   l o o p   t em p er a t u r c o n t r o l   s y s t em   u s in g   p r o p o r t i o n al  a n d   in t eg r al   ( PI )   c o n t r o l   t o   s en s e   th e   r o o m   tem p e r a tu r e   an d   m a in t a in   i t   t o   t h e   d e s i r e d   v a lu f ix e d ,   th e   r es u l ts   o f   t h is   s tu d y   a r e   s m a l l   o v e r s h o o t ,   f as t   r es p o n s e ,   an d   h ig h   p r e c is i o n   b u t   r es p o n d   l i tt l e   s l o w er .   I s m a i l   e t   a l .   [ 1 9 ]   d e s ig n e d   a   w a te r   t em p e r a tu r e   c o n t r o ll e r   h e a t e d   b y   a n   o i l - f u el l e d   h e a t e r   u s in g   a   p r o g r am m ab l e   l o g i c   c o n t r o l l e r   ( PL C )   m et h o d   i n   c o n ju n ct i o n   w ith   a   PI   c o n t r o l l e r .   M ea s u r ed   te m p er atu r b u t h h i g h   co s t   o f   th P L C   s y s te m .   T is et  a l .   [ 2 0 ]   d ev elo p e d   b ab y   i n cu b ato r   te m p er atu r c o n tr o s y s te m   t h at  u s es  b asic   ON - O F co n tr o tech n iq u es  an d   p u ls w id t h   m o d u latio n   ( P W M) .   A   n eo n atal   in cu b ato r   w it h   On /O f f   c o n tr o w as  d ev elo p ed   b y   W id h iad et  a l.   [ 5 ]   to   aid   in   t h e   s p r ea d   o f   te m p er at u r e.   T h in c u b ato r   h as   3 6 °C   te m p er atu r s et tin g .   Sin g h   et  a l .   [ 2 1 ]   m ad an   in cu b ato r   u s in g   p r o p o r tio n al  in teg r al  d er iv ativ ( P I D) .   I n   s tu d y   [ 2 1 ] ,   t h p r o ce s s   o f   ch o o s in g   co n tr o ller   s etti n g s   t o   m ee p ar tic u lar   p er f o r m a n c cr iter ia  is   k n o w n   as  co n tr o l ler   tu n i n g   Nic h o las  an d   Z ie g ler .   P in to   et  a l.   [ 2 2 ]   d esig n ed   b ab y   i n c u b ato r   w it h   di g ita P I tem p er at u r c o n tr o ller .   T h e   o b j ec tiv is   to   d ev elo p   an d   i m p le m en th E S VI n e w b o r n   lif s u p p o r eq u ip m e n p r o to ty p e s   co ck p it  te m p er atu r f o llo w in g   th i n t er n atio n al  s tan d ar d   I E C   6 0 6 0 1 - 2 - 1 9   f o r   th o p er atio n   an d   s af et y   o f   n eo n ata l   in cu b ato r s .   T h eo p ag et  a l [ 2 3 ]   d esig n ed   s y s te m   u s i n g   an d   co n tr o llin g   th te m p er a tu r to   ef f ec tiv el y   co n tr o P I f o r   in f an i n cu b at o r s .   B ec au s e ,   ac co r d in g   to   th r esear ch er s ,   th is   tec h n iq u m ain tai n s   li n ea r it y   i n   te m p er atu r r eg u latio n ,   allo w i n g   p r e m a tu r b ab ies to   b m ai n tai n ed   at  te m p er atu r es i n   t h in f an t i n c u b ato r .   B ased   o n   p r i o r   r esear ch   ev alu atin g   th p er f o r m a n ce   o f   t w o   te m p er atu r s e n s o r s   n a m el y   t h an alo g   L M3 5   an d   th d ig ital  DS1 8 B 2 0   u tili zin g   P co n tr o to   ac h iev s tab le  an d   p r ec is tem p er at u r r eg u latio n ,   th i s   s tu d y   f o c u s es  o n   t h d ev elo p m en o f   b ab y   i n cu b ato r .   T h in cu b ato r   w ill  i m p le m en P I   co n tr o l,  to   an al y ze   k e y   p er f o r m a n ce   p ar a m eter s   s u ch   a s   r is e   ti m e,   s ettl in g   ti m e ,   an d   o v er s h o o t.   T h r esu lts   w g et  w i ll  t h e n   b co m p ar ed   w it h   t h r es u lt s   o f   p r ev io u s   r esear c h   u s i n g   P c o n tr o l.  T h s en s o r s   w u s ar th L M3 5   s e n s o r   an d   th DB 1 8 B 2 0   s en s o r   w h i ch   ar s till   in   t h in c u b ato r s   in   th h o s p ita l.  B y   co m p ar i n g   th t w o   co n tr o ls   o n   th ese  t w o   s en s o r s ,   it  is   h o p ed   th at  P an d   P I   co n tr o ls   ar s u itab le  f o r   co n tr o llin g   b ab y   i n c u b ato r s   o r   th er is   s till   a   n ee d   f o r   i n n o v atio n   in   m ak in g   te m p er atu r e   co n tr o ls   i n   b ab y   i n c u b ato r s .   T h s e n s o r s   u s ed   ar s t ill  f r o m   p r ev io u s   r esear ch .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Temp era tu r r esp o n s a n a lysi s   b etw ee n   P a n d   P I   co n tr o ls   a p p lied   to   in fa n t in c u b a t o r s   ( A b d .   K h o liq )   497   2.   M E T H O D   2 . 1 .    P r o po rt io na l a nd   deriv a t iv e - pro po rt io na a nd   inte g ra co ntr o ller     T h o u tp u o f   th p r o p o r tio n al   co n tr o ller   is   d eter m i n ed   b y   t h m a g n i tu d o f   th er r o r   s ig n al  an d   th e   d if f er e n ce   b et w ee n   th d esire d   s etp o in an d   th ac tu al  m e asu r ed   v alu e .   P u m o r s i m p l y ,   th p r o p o r tio n al  co n tr o ller s   o u tp u is   th r esu lt  o f   m u ltip l y i n g   it s   in p u b y   th p r o p o r tio n al  s ix   co n s tan t s   [ 2 4 ] I n teg r al:  t p r o d u ce   s y s te m   r esp o n s with   s tead y   s tate  er r o r   o f   ze r o   is   th ai m   o f   th i n te g r al  co n tr o ller .   I f   p lan t   lack s   a n   i n te g r ato r   ele m en ( 1 /s ) ,   th p r o p o r tio n al  co n tr o ller   alo n ca n n o en s u r s y s te m   o u tp u w it h   ze r o   s tead y - s tate  er r o r .   T h s y s te m s   r e s p o n s iv e n e s s   ca n   b i m p r o v ed   w it h   an   i n te g r al  co n tr o ll er   b ec au s it  h as  a   ze r o   s tab le  s tate  er r o r   [ 2 5 ] .   De r iv ati v es:  d er iv ati v co n tr o ller s   ar ty p ical l y   e m p lo y ed   to   ac ce ler ate  s y s te m in itial   r esp o n s e,   b u t h e y   d o   n o lo w er   er r o r s   in   t h s y s te m s   s tead y   s tate.   W o r k   p er f o r m ed   b y   d er i v ati v co n tr o ller   is   o n l y   u s ef u in   li m ited   co n tex t,  p ar tic u lar l y   d u r in g   t h tr an s itio n   p h a s e.   T h er ef o r th e   d er iv ati v e   co n tr o ller   is   n ev er   u ti lized   i n   co n j u n ctio n   w i th   an o t h e r   co n tr o ller   o f   a   s y s te m   [ 2 6 ] P I co n tr o is   w id el y   r ec o g n ized   f o r   its   s i m p licit y ,   ea s o f   i m p le m e n tatio n ,   a n d   co s ef f icien c y .   Desp ite  ad v a n ce m e n t s   in   co n tr o l   tech n o lo g ies,  P I co n tr o ller s   r e m ain   th e   m o s w id el y   u tili ze d   in   i n d u s tr ial  co n tr o s y s te m s ,   w i th   d o cu m e n ted   s tatis t ics i n d icati n g   t h eir   ap p licatio n   in   o v er   9 5 % o f   p h y s ical   la y er   co n tr o l lo o p s .   T h ter m   P I D   r ef er s   to   th e   co n tr o ller s   t h r ee   co m p o n e n t s p r o p o r tio n al,   in teg r al,   a n d   d er iv ativ e.   T h b eh a v io r   o f   f ir s t - o r d er   d ela y   s y s te m   u n d er   P I co n tr o l c an   b r ep r esen ted   b y   ( 1 ) :      ( ) = ( 1 +  )      ( 1 )     Her e,   K> 0   r e p r esen ts   t h p la n g ain   i n   th co n tr o lled   p r o ce s s ,   τ 0   d en o tes  th d ela y   ti m e ,   an d   T 0   s ig n i f ies   th s y s te m s   ti m co n s ta n t.  T y p icall y ,   P I co n tr o ller s   ar i m p le m en ted   b y   t u n i n g   p a r a m eter s   b ased   o n   e m p ir ical  ap p r o ac h es,  s u ch   as   th Z ieg ler - Nic h o ls   m et h o d   an d   its   v ar iatio n s   [ 2 7 ] .   T h is   s tu d y   u s es  P I   co n tr o l   an d   th e n   u s es ( 2 ) :      =  × ( ) +  × ( )  0   ( 2 )     T h is   eq u atio n   r ep r esen ts   P I   co n tr o ller ,   w h ic h   is   u s ed   in   co n tr o s y s te m s   to   r eg u late  p r o c ess es  s u c h   as  te m p er atu r co n tr o l.  T h g o al  o f   P I   co n tr o ller   is   to   m i n i m ize  th er r o r   ( e) ,   T h is   is   th d is cr ep an c y   b et w ee n   th ac t u al  p r o ce s s   v a r iab le  an d   th in te n d ed   s etp o in t.  w h er is   t h er r o r   v alu o f   r ea d in g   th s et   p o in v al u b y   r ea d in g   te m p er atu r ag a in s ti m e,   Kp   is   p r o p o r tio n al  co n s ta n t,  a n d   Ki  i s   a n   i n te g r al  co n s tan t .   T h en   co m p ar ed   w it h   p r ev io u s   s tu d ie s   u s in g   P D   co n tr o ls   u s in g   ( 3 ) :      =  × ( ) + ×     ( 3 )     T h is   eq u atio n   d escr ib es  P D   co n tr o ller ,   an o th er   co m m o n   t y p o f   co n tr o s y s te m   u s ed   t o   r eg u late   d y n a m ic  p r o ce s s es .   S u c h   as  te m p er at u r co n tr o l,  w h er th r ate  o f   ch a n g o f   t h er r o r   is   i m p o r ta n t.   w h er is   th er r o r   v alu o f   r ea d in g   th s et  p o in v alu u s i n g   te m p er at u r o b s er v atio n s   v er s u s   ti m e,   Kp   is   p r o p o r tio n al  co n s ta n t,  an d   Kd   is   d er iv ati v co n s tan t .   T h Z ieg ler - Nic h o ls   tu n i n g   m et h o d   is   o n o f   t h m o s p o p u lar   an d   w id el y   u s ed   ap p r o ac h es  f o r   tu n in g   P I co n tr o ller   p ar a m e t er s .   Z ie g ler   a n d   Nic h o ls   p r o p o s ed   t w o   p o p u lar   m et h o d s   f o r   tu n i n g   p ar a m eter s   in   P I co n tr o ller s   ( i n clu d i n g   P I   an d   P D) ,   w h ic h   ar o f te n   u s ed   to   o p ti m ize  t h r esp o n s e   o f   co n tr o s y s te m s .   B o th   m et h o d s   ai m   to   h elp   d et er m in t h r ig h v alu e s   f o r   K p ,   Ki,   an d   Kd   to   o b tain   s tab le  an d   f ast  r esp o n s e   [ 2 8 ] .   T h Z ieg ler   Nich o l s   ar r an g e m e n t is p r o p o s ed   in   T ab le  1 .       T ab le  1 Dete r m i n atio n   o f   p ar a m eter s   C o n t r o l l e r   Kp   Ti   TD   P r o p o r t i o n a l   1   -   -   PI   0 . 9   3 . 33   -   P I D   1 . 2   2   0 . 5       B ased   o n   f ictitio u s   co n tr o lle r ,   th Z ie g ler   an d   Nic h o ls   ap p r o ac h   w a s   th f ir s P I tu n in g   m at  to   b d ev elo p ed .   T h er ef o r e,   ad d itio n al  ad j u s t m en ts   ar al w a y s   r e q u ir ed b ec au s t h co n tr o is   r ath er   s tr o n g   an d   ca u s e s   o v er s h o o an d   ex ce s s i v o s cillat io n .   I is   li ttle  c h allen g in g   to   es ti m a te  th p ar a m eter s   f o r   th f ir s t   ap p r o ac h   in   th en v ir o n m en t.   T h is   b eh av io r   ca n   b h ig h l y   h ar m f u to   th s y s te m   w h e n   th s ec o n d   m e th o d   u s e s   th u n s tab le  s id to   d eter m i n th s etti n g s   [ 2 6 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 4 9 5 - 506   498   T o   f in d   er r o r s ,   w u s ( 4 ) :       ( % ) = (      )    × 100%   ( 4 )     W to o k   d ata  f o r   ea ch   tem p er atu r 2 0   tim es,  ea c h   d ata  w as  ta k e n   w ith in   4 5   m i n   at  r o o m   te m p er atu r o f   2 7   ° C .   T h en   w tak th av er ag o f   ea ch   te m p er atu r an d   s en s o r   th at  w in clu d in   th r esu l ts ,   an d   to   m ak e   r ea d in g   ea s ier   we  also   i n clu d a   b o x   p lo t.   T h s er ies  o f   b ab y   i n c u b ato r s   m ad in   th i s   s tu d y   u s ed   PI   co n tr o s y s te m   w h ic h   w a s   m ad d i g itall y   u s i n g   an   A r d u in o   Me g m icr o co n tr o ller .   T h w o r k f lo w   o f   t h e   P I   co n tr o l c an   b s ee n   in   Fi g u r 1.       P r op ot i on a l I nt e gr a l H e a t e r   D r i ve r H e a t e r S e t  P oi nt + - E r r or + + O ut put S e ns or   T e m pe r a t ur e     Fig u r e   1 T h co n tr o l sy s te m   u s ed   in   th is   s t u d y   u s e s   P I   co n tr o w h er th d iag r a m   f o r   th c lo s ed   s y s te m         F ig u r 1   p r esen ts   a   s i m p le  b l o ck   d iag r a m   o f   t h s y s te m   u s ed   in   t h b ab y   in c u b ato r   r ese ar ch .   T h te m p er atu r s en s o r   th at   h a s   b e en   s elec ted   w ill  r ea d   t h r o o m   te m p er atu r e,   a n d   t h en   b p r o ce s s ed   b y   A r d u in o   Me g f o r   later   co m p ar is o n   w ith   t h p r ed eter m i n ed   te m p er a tu r s et tin g .   T h p r o ce ed s   o f   th co m p ar is o n   o f   th te m p   s e n s o r   v al u an d   th e   te m p   s ettin g   w ill  p r o d u ce   an   er r o r   v alu e.   T h is   er r o r   v alu is   th en   p r o ce s s ed   b y   th P I   co n tr o th at  h as  b ee n   m ad o n   th A r d u i n o   Me g m ic r o co n tr o ller .   T h o u tp u o f   th i s   P I   w ill  co n tr o th e   p er f o r m a n ce   o f   th h ea ter   th r o u g h   th h ea ter   d r iv er   f ir s t.  W h en   th h ea ter   h ea t s   u p ,   t h tem p er at u r s en s o r   w il l r ea d   th te m p er at u r in s id th b ab y   i n c u b ato r   ag ain   a f t er   it h as b ee n   ch a n g ed   o r   r aised .     2 . 2 .    M a t er ia a nd   dev ice   T h tem p er atu r s en s o r   u s ed   in   th i s   r esear ch   is   L M3 5   [ 2 9 ] th d ig ital  s en s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   ca n   r ea d   9 1 2   b its   o f   d ig ital  d ata,   w h ic h   is   m o r th a n   tr ad itio n al  t h er m is to r s   ca n   d o .   T h 1 2 - b it  d ig i tal  q u an tit y   ca n   b f i n is h ed   in   7 5 0   m illi s ec   [ 3 0 ] T h L M3 5   s en s o r   o f f er s   an   ad v an ta g o v er   lin ea r   tem p er at u r s en s o r s   ca lib r ated   in   Kelv i n ,   as  it  r eli ab ly   p r o v id es  te m p er atu r r ea d in g s   in   C elsi u s   w it h o u t h n ee d   to   s u b tr ac s ig n i f ica n co n s tan v o ltag f r o m   t h o u tp u t   [ 3 1 ] T h is   in s tr u m e n i s   u s ed   to   m ea s u r th te m p er atu r i n   th e   in f an i n c u b ato r .   Data   p r o ce s s i n g   i s   ca r r ied   o u b y   m i cr o co n tr o ller   ( A t m e g 2 5 6 0 ) .   T F T   is   u s ed   f o r   te m p er atu r r ea d in g s   an d   g r a p h s .   T h h ea ter   is   u ti l ized   to   w ar m   t h i n ter io r   o f   t h b ab y   in cu b ato r   a n d   ass is in   ac h ie v i n g   th d esire d   te m p e r atu r e   [ 3 2 ] .     2 . 3 .    D a t a   a cquis it io n   I n   th b lo ck   d ia g r a m ,   t h te m p er atu r s en s o r   s er v es  as  t h i n cu b ato r   in p u t.  T h n e w b o r n   in cu b ato r   s y s te m   u s es  t h e   an alo g   s en s o r   ( L M3 5 )   an d   th d ig ital  s en s o r   ( DS1 8 B 2 0 ) ,   tw o   d if f er e n t y p es  o f   s en s o r s   th at   ca n   b u s ed   in ter ch a n g ea b l y .   T h C P co n v er ts   th t e m p er atu r m ea s u r e m e n ts   to   v o lta g e.   T h T F T   d is p lay   in   t h is   ex p er i m en is   al s o   u s e d   to   ch o o s th s en s o r ,   te m p e r atu r e,   an d   co n tr o s e ttin g s ,   a n d   it  also   g e n er ates  o u tp u t i n   th f o r m   o f   g r ap h s   a n d   an   in c u b ato r   te m p   r ea d o u t.   T h is   d esig n   i n cl u d es  t h i n ter ch a n g ea b le  a n alo g   s en s o r   ( L M3 5 )   an d   th d ig ital  s e n s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   as   in p u t s ,   an d   th p o w er   s u p p ly   p o w er s   ev er y   co m p o n e n o f   th cir cu it.  T h b ab y   i n cu b ato r s   w o r k i n g   te m p er atu r s ett in g   p r o v id es  d etails  o n   th s e tti n g   t h at  m a y   b alter ed   to   th te m p er atu r n ee d ed   f o r   th in cu b ato r   to   f u n ctio n .   T h L M3 5   an d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   ar u s ed   to   m o n ito r   th t e m p er atu r e,   an d   th e   m icr o co n tr o ller   ca n   tr an s late  t h at  d ata  in to   v o lta g e .   T h en ,   th T F T   ( 7   in ch es)  w il co n tin u to   d is p la y   th e   s en s o r   v o ltag af ter   b ein g   s et  b y   t h m icr o co n tr o ller .   Yo u   m a y   c h o o s s en s o r   s ettin g s ,   te m p er at u r s ettin g s ,   an d   co n tr o s ettin g s   v ia  th o n - s cr ee n   d is p la y .   A d d itio n all y ,   r es u lt  is   p r o d u ce d   b y   th te m p er at u r an d   in cu b ato r   te m p er atu r g r ap h .   T h h ea ter   is   u s ed   as  h ea ter .   W h en   th b ab y   i n cu b ato r s   te m p er atu r a p p r o ac h es  th p r ed eter m in ed   lev el,   th au t h o r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Temp era tu r r esp o n s a n a lysi s   b etw ee n   P a n d   P I   co n tr o ls   a p p lied   to   in fa n t in c u b a t o r s   ( A b d .   K h o liq )   499   p r o g r am   g r ad u all y   lo w er s   t h h ea ti n g   p o w er   an d   tu r n s   o f f   t h h ea ti n g   w h en   t h te m p er atu r r ea ch es  t h p r ed eter m i n ed   lev el .   T h h ea ti n g   ca p ac it y   r is es i f   t h te m p er atu r g o es b elo w   th p er m is s i b le  r an g Fi g u r 2 .           Fig u r e   2 B ab y   in c u b ato r   u n it  u s i n g   P I   co n tr o l       T h b ab y   in c u b ato r   b o x   h as   b ee n   d esig n ed   co m p ac tl y   to   m ak it  ea s ier   f o r   u s er s ,   a s   s h o w n   i n     Fig u r e   2 .   On   th r ig h s id e ,   th er ar e   o n ly   2   co m p o n e n ts ,   th p o w er   s w itc h   an d   th Nex ti o n   T F T   L C D.   T h b ab y   i n c u b ato r   b o x   h as  b ee n   d esig n ed   co m p ac tl y   to   f ac i lita te  u s er s ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r 2 .   On   t h r ig h s id e,   th er ar o n l y   2   co m p o n e n t s ,   n a m e l y   th p o w er   s w itch   an d   th Ne x tio n   T F T   L C D.   T h p o w er   s w i tch   is   u s ed   to   tu r n   t h d e v ice  o n   o r   o f f .   Me an w h ile,   t h T FT   L C is   u s ed   f o r   th te m p er atu r m o n i to r in g   d is p la y   i n   t h b ab y   i n cu b ato r   b o x .     2 . 4 .    Da t a   pro ce s s ing   Usi n g   d ata  f o r   in f an in cu b at o r s ,   th au th o r   ex a m i n es  th o v er s h o o t,  r is in g   ti m e,   an d   s e ttli n g   ti m e   o u tco m es  a te m p er at u r es  o f   3 2 - 37  °C   w it h   t h s a m tr ea t m en t.  P I   co n tr o u tili ze s   f o r m u la  to   d eter m i n t h v alu e s   o f   Kp   an d   Ki,   w h ile  P co n tr o u s es  f o r m u la  to   d eter m i n e   Kp   an d   Kd .   I n   th is   s tu d y ,   B o r lan d   Delp h 7   w as  e m p lo y ed   to   p lo th d ata  af ter   o b tain in g   th r esp ec t iv e   Kp ,   Ki,   an d   Kd   v alu es .   B o th   tex an d   i m ag e   f o r m at s   ca n   b u s ed   to   s to r d ata .   T em p er atu r m ea s u r e m en ts   ar co n v er ted   to   v o ltag b y   t h A r d u i n o   A t m e g m icr o co n tr o ller ,   w h ic h   also   tr an s f o r m s   a n alo g   d ata  i n to   d ig ital d ata.     2 . 5 .    E x peri m ent a l set t ing s   A   b ab y   i n cu b ato r   b o x   th at  i s   t h s a m s ize  a s   its   o r ig i n al  s iz is   e m p lo y ed   i n   th is   s t u d y .   T h A t m eg a   2 5 6 0   m icr o co n tr o ller   is   u s ed   i n   th co n tr o ller   to g eth er   w it h   th an alo g   s e n s o r   ( L M3 5 )   an d   th d ig ital  s en s o r   ( DS 1 8 B 2 0 ) .   In   th s y s te m   o f   th co n s tr u cted   b ab y   i n c u b ato r ,   b o th   s en s o r s   ar an a l y ze d .   Fo r   h ea ter s   u s ed   f o llo w in g   th r eq u ir e m en ts ,   n a m el y   1 5 0 0   w atts ,   f a n   is   als o   u s ed   to   d is tr ib u te  th te m p er atu r ev en l y   in   t h e   s p ac e.   On   co m p u ter   s cr ee n ,   te m p er atu r i n f o r m atio n   is   r ep r esen ted   o n   g r ap h   a n d   tr an s m itted   v ia  s er ial   co n n ec tio n s .   T h co m p u ter   r ec o r d s   th in cu b ato r s   te m p e r atu r m o n ito r in g   d ata.   Data   w as  g at h er ed   in   cli m ate - co n tr o lled   r o o m   at  2 5   °C .   T h d ata  r etr iev al  p r o ce s s   is   s h o w n   i n   Fi g u r 3 .           Fig u r e   3 . 5   tim e s   at  ea ch   te m p er atu r s etti n g ,   t h is   d ata  w a s   g ath er ed   at  r o o m   te m p er at u r ( 2 5   °C ) ,   an d   th o u tco m es   w er co m p ar ed   u s in g   an   i n cu   a n al y ze r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 4 9 5 - 506   500   2 . 6 .    Da t a   a na ly s is   T h is   r esear ch   w a s   co n d u cted   in   r o o m   w it h   te m p   o f   2 7   ° C   f o r   d ata  co llectio n   an d   w it h   th s a m e   tr ea t m e n f o r   ea ch   d ata  co lle ctio n   at  all  te m p er at u r s etti n g s .   T h te m p er atu r s et tin g s   to   b tak en   ca r e     32 - 37  °C ,   d ata  r etr iev al  is   r ec o r d ed   f o r   1   h o u r   u s in g   t h D elp h ap p licatio n .   T h co n tr o s y s te m   u s ed   is   f o r   P co n tr o l   u s in g   Kp =6 0   an d   Kd =5 0 ,   w h i le  f o r   P I   co n tr o l   u s i n g   KP =6 0   an d   KI =7 .   To   s t u d y   th r ea ctio n   o f   t w o   t y p es  o f   te m p er atu r s e n s o r s   w h ile  u til izin g   P c o n tr o an d   P I   co n tr o l,  d ata  co llectio n   is   d o n alter n atel y   b et w ee n   t w o   s en s o r   t y p es:  th d ig ital  s e n s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   a n d   th an alo g   s e n s o r   ( L M3 5 ) .   Fo r   d ata  r etr iev al   r ec o r d e d   u s in g   B o r lan d   Delp h i7   to   g et  th d ata.   T h av er ag e   d ata  to   b an al y ze d   in cl u d r is ti m e,   o v er s h o o t,   an d   s ettli n g   ti m e,   th e n   th a u t h o r   w il l a n al y ze   t h d if f er en ce   b et w ee n   t h t h r ee   th i n g s .         3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .    Resul t   m ea s ure m ent   Fig u r es  4   an d   5   p r esen th d ata  co llected   f r o m   an alo g   s en s o r s   ( L M3 5 )   an d   d ig it al  s en s o r s   ( DS1 8 B 2 0 )   u n d er   P I   an d   P co n tr o l.  Data   co llectio n   w as  co n d u cted   o v er   1   h o u r   w it h   v ar io u s   te m p er atu r e   s etti n g s ,   all  p er f o r m ed   at  r o o m   te m p er atu r o f   2 5   °C .   T h h o r izo n tal  ax i s   s tate s   th ti m o f   d ata  co llectio n ,   w h ile  t h v er tical  a x i s   s tate s   t h s etti n g   te m p er at u r e T h f o llo w i n g   ar th r es u lts   o f   th d ata  co llectio n :   I n   Fi g u r 4 ( a) ,   th p er f o r m a n ce   o f   t h P co n tr o u s i n g   t h L M3 5   s e n s o r   s h o w s   t h at  at  3 2   °C ,   th e   s y s te m   h a s   r is ti m o f   5   m i n ,   s ett lin g   t i m e   o f   3 0   m in ,   a n d   an   o v er s h o o o f   1 . 1   °C .   W h en   th te m p er at u r e   in cr ea s es   to   3 3   °C   to   3 5   ° C ,   th r is ti m is   i n   th e   r an g o f   5   m i n   40  s ec   to   6   m i n ,   t h s ettli n g   ti m r e m ain s   2 5   m i n ,   an d   th o v er s h o o in cr ea s es  f r o m   1 . 6   °C   to   2 . 6   °C .   A 3 6   °C   an d   3 7   °C ,   th r is tim e   in cr ea s es  to   8   m i n   w it h   s ettli n g   ti m o f   2 5   m i n ,   w h ile  th o v er s h o o in cr ea s es   f r o m   2 . 5   °C   to   3   °C .   Me an w h ile,   in   Fig u r 4 ( b ) ,   th P co n tr o u s i n g   t h DS1 8 B 2 0   s en s o r   s h o w s   t h at  at  3 2   °C ,   th s y s te m   h as  r is ti m e   o f   3   m i n   20  s ec ,   a   s ettli n g   ti m o f   2 3   m i n ,   a n d   an   o v er s h o o o f   2   °C .   At  3 3   ° C   to   3 6   °C ,   th r i s ti m i n cr ea s es  f r o m   4   m i n   to     m i n ,   w i th   t h s ettli n g   ti m r e m ai n in g   2 3   m i n   an d   th o v er s h o o in cr ea s i n g   f r o m   2 . 3   °C   to   2 . 8   °C .   A 3 7   °C ,   th r is ti m r ea ch ed   8   m i n   w i th   s ettl in g   ti m o f   2 3   m i n   an d   an   o v er s h o o t o f   2 . 9   °C .         ( a)       ( b )     Fig u r 4 R esu lts   P co n tr o l   o f   s e n s o r ( a)   P co n tr o l u s ed   L M3 5   s en s o r   an d   ( b )   P co n tr o l u s ed   DS1 8 B 2 0   s en s o r   25 27 29 31 33 35 37 39 41 0 600 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 T e mp e ra tu re   ( ° C) T i m ( S ec ond) 32⁰ C 33⁰ C 34⁰ C 35⁰ C 36⁰ C 37⁰ C 25 27 29 31 33 35 37 39 41 0 600 120 0 180 0 240 0 300 0 360 0 T e m p e ra tu re   ( ° C) T i m ( S ec ond) 32⁰ C 33⁰ C 34⁰ C 35⁰ C 36⁰ C 37⁰ C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Temp era tu r r esp o n s a n a lysi s   b etw ee n   P a n d   P I   co n tr o ls   a p p lied   to   in fa n t in c u b a t o r s   ( A b d .   K h o liq )   501   I n   Fig u r 5 ( a) ,   th P I   co n tr o ller   u s in g   th L M3 5   s en s o r   s h o w s   s i m ilar   p atter n   at  s ev er al  te m p er atu r es.  A 3 2   °C   to   3 4   ° C ,   th r is ti m i s   r ea ch ed   in   5   m in ,   t h s ettli n g   ti m r an g e s   f r o m   2 8   to   3 0   m i n an d   th o v er s h o o ex ce ed s   2 . 8   °C   f r o m   t h s etp o i n t.  A 3 5   °C   to   3 6   °C ,   th r is ti m r e m ain s   5   m i n ,   s et tlin g   ti m i n cr ea s es  to   3 1   m in ,   w it h   th o v er s h o o ex ce ed in g   3   °C .   W h ile  at  3 7   °C ,   th r i s ti m r e m ain s   5   m i n ,   th e   s ettli n g   ti m is   2 9   m i n ,   b u th o v er s h o o d ec r ea s es  to   2 . 5   °C .   I n   Fig u r 5 ( b ) ,   th PI  co n tr o ller   u s in g   th e   DS1 8 B 2 0   s en s o r   s h o w s   t h at  a 3 2   ° C   to   3 5   °C ,   th r is ti m e   is   r ea ch ed   in   4   m in ,   t h s ettl i n g   t i m i s   s tab le  at  28  m i n ,   a n d   th o v er s h o o r a n g e s   f r o m   2 . 5   °C   to   2 . 7   °C .   A 3 6   ° C ,   t h r is ti m i n cr e ased   to   8   m in ,   th e   s ettli n g   ti m r e m ain ed   at  2 8   m in ,   a n d   th o v er s h o o d ec r ea s ed   to   1 . 5   °C .   W h ile  at  3 7   °C ,   th r is ti m e   r etu r n ed   to   4   mi n ,   t h s ett lin g   ti m d ec r ea s ed   to   2 3   m i n ,   an d   th o v er s h o o t r e m ai n ed   at  1 . 5   °C .         ( a)       ( b )     Fig u r 5 R esu lt  P I   co n tr o l o f   s en s o r ( a)   PI  co n tr o l u s ed   L M 3 5   s en s o r   a n d   ( b )   P I   co n tr o l u s ed   DS1 8 B 2 0   se n s o r       Fig u r 6,   d is p lay s   t h in f a n in c u b ato r   b o x te m p er at u r d is p er s io n at  f o ca p o i n 1 ,   th te m p er atu r i s   3 2 . 3   °C ,   at  f o c u s   p o in t   2   it  is   3 0 . 6   ° C ,   a n d   at  f o cu s   p o in 3   it  i s   3 0 . 4   ° C .   A t   ea ch   ca m er f o cu s   p o in t,  th er is   d if f er e n ce   d u to   th p o s itio n   o f   t h h ea ter   lo ca ted   o n   th lef t.  Ho w e v er ,   o v er all,   th s y s te m   o p er ates  ac co r d in g   to   th s et   p o in te m p er atu r e.   T h f o llo w i n g   is   b o x   p lo an al y s is ,   w h er th i s   s ec tio n   an al y ze s   t h co m p ar is o n   o f   L M3 5   an d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   u s in g   P an d   P I   co n tr o l.   Fro m   Fig u r 7,   it  ca n   b s ee n   th at  th a n alo g   s e n s o r   ( L M3 5 )   u s i n g   P I   co n tr o h as  h ig h er   o v er s h o o t   co m p ar ed   to   t h an alo g   s e n s o r   ( L M3 5 )   u s i n g   P co n tr o l,   w h er w h en   u s in g   P co n tr o th o v er s h o o i s     3 9 . 2   °C   w h ile  P I   co n tr o l   is   3 9 . 5   °C .   L ik e w is e,   t h d ig ital  s en s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   u s in g   P I   c o n tr o h as  h ig h er   o v er s h o o co m p ar ed   to   th d i g ital  s e n s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   u s in g   P c o n tr o l,  w h er w h e n   u s i n g   P co n tr o th e   o v er s h o o is   3 8 . 2   °C   w h ile  w h en   u s i n g   P I   co n tr o l,  it  is   3 8 . 5   °C .   Fro m   Fi g u r 8,   it  ca n   b s ee n   t h at  t h a n alo g   22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 T e m p e ra tu re   ( ° C) T im e   (Se con d ) 32⁰ C 33⁰ C 34⁰ C 35⁰ C 36 C 37⁰ C 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 0 600 1200 1800 2400 3000 3600 T e m p e ratu re   ( ° C) T im e   (Se con d ) 32⁰ C 33⁰ C 34⁰ C 35⁰ C 36⁰ C 37⁰ C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 4 9 5 - 506   502   s en s o r   ( L M3 5 )   u s i n g   P co n tr o h as  h i g h er   r is t i m t h an   th a n alo g   s en s o r   ( L M3 5 )   u s i n g   P I   co n tr o l,   w h er if   u s in g   P co n tr o th r is tim is   4 8 0   s ec   w h ile  u s i n g   P I   co n tr o it  is   3 0 0   s ec .   L ik e w is e,   t h d ig ital   s en s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   u s es  P c o n tr o an d   h as  h ig h er   r is ti m th a n   th d ig i tal  s en s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   u s in g   P I   co n tr o l,  w h er w h e n   u s in g   P co n tr o l th r is ti m is   2 4 0   s ec   w h ile  w h en   u s i n g   P I   co n tr o l,   it is   4 8 0   s ec .           Fig u r 6 T h th er m al  ca m er p r o v id es r esu lts   to   d is p la y   th te m p er atu r i n   th b ab y   i n cu b ato r   r o o m           Fig u r 7 C o m p ar is o n   o f   P I   an d   P co n tr o l u s in g   L M3 5   an d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   w h en   e x p er ien ci n g   o v er s h o o t           Fig u r 8 C o m p ar is o n   o f   P I   an d   P co n tr o l u s in g   L M3 5   an d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   w h en   e x p er ien ci n g   r is t i m e       Fro m   Fi g u r 9,   it  ca n   b s ee n   th at  th a n alo g   s e n s o r   ( L M3 5 )   u s i n g   P I   co n tr o h as  lo n g er   s ettli n g   ti m t h a n   t h an a lo g   s e n s o r   ( L M3 5 )   u s in g   P co n tr o l,  w h er e   w h e n   u s i n g   P co n tr o l th s e ttli n g   ti m i s   1 , 5 0 0   s ec   w h ile  w h e n   u s i n g   P I   co n t r o l,  it  is   1 , 740  s ec .   Ho w ev er ,   d ig i tal   s e n s o r s   ( D S1 8 B 2 0 )   u s in g   P I   co n tr o a n d   d ig ital  s en s o r s   ( DS1 8 B 2 0 )   u s in g   P co n tr o o n   s ettlin g   tim ar n o m u c h   d if f er e n f r o m   t h d if f er en ce ,   w h ile  w h e n   u s in g   P co n tr o l a n d   P I   co n tr o l th s ettlin g   ti m is   1 , 400  s ec .       36 37 38 39 40 LM3 5 Se n s o r U s in g PI Con tro lle C ) LM3 5 Se n s o r U s in g PD Con tro lle C ) DS 18 Se n s o r U s in g PI Con tro lle C ) DS 18 Se n s o r Us in P D Con tro lle C ) T e m p e ra tu re   ( ° C ) 300 480 240 480 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 LM3 5 Se n s o r U s in g PI  Co n tro lle r (S e con d ) LM3 5 Se n s o r U s in g PD Con tro lle r (S e con d ) DS 18 Se n s o U s in g PI  Con tro lle r (S e con d ) DS 18 Se n s o U s in g PD  C o n tro lle r (S e con d ) T im e   (Se con d ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Temp era tu r r esp o n s a n a lysi s   b etw ee n   P a n d   P I   co n tr o ls   a p p lied   to   in fa n t in c u b a t o r s   ( A b d .   K h o liq )   503       Fig u r 9 C o m p ar is o n   o f   P I   an d   P co n tr o l u s in g   L M3 5   an d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   w h en   e x p er ien ci n g   s ettli n g   ti m w it h   s et  p o in t o f   3 7   °C       I n   th co n tex o f   co n tr o s y s t e m s ,   th c h o ice  b et w ee n   P I   an d   P co n tr o l   d ep en d s   o n   th s p ec if ic  p r io r ities ,   w h e th er   it  b m in i m izin g   o v er s h o o t,  ac h iev i n g   f a s ter   r is ti m e s ,   o r   o p tim izi n g   s e ttli n g   ti m es.  T h ese   o b s er v atio n s   h i g h li g h t   th tr ad e - o f f s   a s s o ciate d   w it h   ea c h   co n tr o s tr ateg y ,   an d   ca r e f u co n s id er atio n   i s   r eq u ir ed   w h en   s elec ti n g   t h e   m o s s u itab le  co n tr o ap p r o ac h   f o r   g iv e n   ap p licatio n .   T - T est  o f   t w o   in d ep en d en s a m p le s   w as  u s e d   in   an al y zin g   t h d ata  o f   th i s   s t u d y .   T - T est  o f   t w o   in d ep e n d en s a m p les   w a s   co n d u cted   to   test   t h n u ll  h y p o th esi s ,   w h ic h   s tates  th at   th er is   n o   s ig n i f ica n d i f f er e n ce   b et w ee n   t h L M3 5   s en s o r   d ev ice  an d   th DS1 8 B 2 0   s en s o r   in   P co n tr o m ad e   w h en   th r es u lti n g   p - v al u is   g r ea ter   th a n   alp h a.   Statis t ics  w er p er f o r m ed   u s in g   th r ea l sta tis t ics r eso u r ce   p a ck   as p r esen ted   i n   T ab les 2   an d   3 .       T ab le  2 T - T est test in g   o f   t w o   in d ep en d en s a m p le s   b et w ee n   L M3 5   s en s o r   d ev ices a n d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   o n   P D   co n tr o l   T - T e st e q u a l   v a r i a n c e s     A l p h a   0 . 0 5               st d   e r r   t - st a t   df   p - v a l u e   t - c r i t   l o w e r   u p p e r   si g   e f f e c t   r   O n e   t a i l   0 . 9 7 6 8 9   0 . 3 1 1 3 6   10   0 . 3 8 0 9 5   1 . 8 1 2 4 6       no   0 . 0 9 7 9 8   Tw o   t a i l s   0 . 9 7 6 8 9   0 . 3 1 1 3 6   10   0 . 7 6 1 9 1   2 . 2 2 8 1 3   - 1 . 8 7 2 4   2 . 4 8 0 8 2   no   0 . 0 9 7 9 8       T ab le  3 T - T est test in g   o f   t w o   in d ep en d en s a m p le s   b et w ee n   L M3 5   s en s o r   d ev ices a n d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   o n   P I   co n tr o l   T - T e st :   e q u a l   v a r i a n c e s     A l p h a   0 . 0 5               st d   e r r   t - st a t   df   p - v a l u e   t - c r i t   l o w e r   u p p e r   si g   e f f e c t   r   O n e   t a i l   0 . 9 8 7 6 5   0 . 0 0 8 9 5   10   0 . 4 9 6 5 1 6   1 . 8 1 2 4 6       no   0 . 0 0 2 8 3   Tw o   t a i l s   0 . 9 8 7 6 5   0 . 0 0 8 9 5   10   0 . 9 9 3 0 3 1   2 . 2 2 8 1 9   - 2 . 2 0 9 4   2 . 1 9 1 7 8   no   0 . 0 0 2 8 3       B ased   o n   th r esu lts   p r esen t ed   in   T ab le  2 ,   th p - v alu o f   0 . 3 8 0 9 5 8   ex ce ed s   th p r ed eter m i n ed   s ig n i f ica n ce   lev el   o f   0 . 0 5 .   T h is   in d icate s   th at  t h n u ll  h y p o t h esi s   ( H₀)   ca n n o b r e j ec te d .   T h er ef o r e,   th er is   n o   s tati s ticall y   s i g n i f ica n d i f f er en ce   b et w ee n   th e   te m p er at u r r ea d in g s   o b tain ed   f r o m   t h b ab y   i n c u b ato r   an d   th s ta n d ar d   d ev ice.   Si m ilar l y ,   n o   s i g n i f ica n d if f er en ce   w a s   o b s er v ed   b et w ee n   t h L M3 5   an d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   w h e n   u s i n g   P co n tr o l.  T h ese  f in d i n g s   s u g g e s t h a b o th   s en s o r   t y p es  p r o v id r e liab le  an d   ac cu r ate   te m p er atu r e   m ea s u r e m e n ts .   t w o - i n d ep en d en s a m p les  T - T est  w as  co n d u cted   to   test   t h n u ll  h y p o t h esi s w h ic h   p o s its   th at  t h er is   n o   s i g n i f ica n t   d if f er e n ce   b et w ee n   t h L M3 5   s en s o r   d ev ice  an d   th DS1 8 B 2 0   s en s o r   w h e n   i m p le m en tin g   th e   PI   co n tr o l .   T h r esu ltin g   p - v al u is   co m p ar ed   to   th alp h lev el,   an d   if   it  is   g r ea ter   th an   alp h a,   th n u ll  h y p o th e s is   is   r etain ed .   As  s h o w n   in   T ab le  3 ,   th p - v alu is   0 . 4 9 6 5 1 6 ,   w h ic h   ex ce ed s   th p r ed eter m i n ed   s i g n i f i ca n ce   le v el   o f   0 . 0 5 .   C o n s eq u en tl y ,   t h n u l h y p o t h esi s   ( H0 )   is   ac ce p ted ,   in d icatin g   n o   s ig n i f ica n d if f er en ce   b et w ee n   t h e   p er f o r m a n ce   o f   t h b ab y   i n cu b ato r   an d   th s tan d ar d   d ev ice.   Si m ilar l y ,   th ac ce p tan ce   o f   H0   co n f ir m s   t h at   th er is   n o   s ig n i f ican d if f er e n ce   in   p er f o r m a n ce   b et w ee n   th L M3 5   an d   DS1 8 B 2 0   s en s o r s   w h en   u s ed   w i th   P I   co n tr o l .   C o n s eq u e n tl y ,   it  ca n   b co n clu d ed   t h at  te m p er atu r e   r ea d in g s   f r o m   t h ese   t w o   s e n s o r s   ar b o th   r eliab le   an d   p r o v id ac cu r ate  m ea s u r e m en ts .     1740 1500 1380 1380 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 LM3 5 Se n s o r U s in g PI Con tro lle r (S e con d ) LM3 5 Se n s o r U s in g PD Con tro lle r (S e con d ) DS 18 Se n s o r U s in g PI Con tro lle r (S e con d ) DS 18 Se n s o r U s in g PD Con tro lle r (S e con d ) T im e   (Se con d ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 4 9 5 - 506   504   3 . 2 .     Dis cus s io n   I n f an t   in cu b a t o r s   a r e   i n d i s p en s a b l e   f o r   th c a r e   o f   p r em a tu r e   n ew b o r n s ,   w ith   th m a in te n an c e   o f   s t a b le  i n cu b a t o r   t em p e r a tu r es   r an k in g   am o n g   th e   u tm o s t p r i o r i t i es .   T h is   s tu d y   c o ll e c t e d   d a t f r o m   tw o   d i s t in c t s en s o r s ,   n am e ly   th e   L M 3 5   an d   DS 1 8 B 2 0   s en s o r s ,   t o   a n a ly z e   c r u c i a p a r am et e r s   in c lu d in g   r is in g   t im e ,   o v e r s h o o t ,   an d   s e t tl in g   tim e   u n d e r   b o th   PI   an d   PD   c o n t r o l   s y s tem s .   T h e   f in d i n g s   a r e   s u m m a r i ze d   in   T a b l 4 ,   w h i ch   r e p r e s en ts   t h e   av e r a g e   r e s u lt s   u s in g   PD   c o n t r o l .   I n   a d d i ti o n ,   T a b l e   5   s h o w s   th e   av e r ag e   r e s u lt s   u s in g   th e   PI   c o n t r o l .       T ab le  4 A v er ag r es u lt s   u n d er   th P co n tr o l   S e n so r   t y p e   ( c o n t r o l )   R i se   t i me   S e t t l i n g   t i me   ( mi n )   O v e r sh o o t   L M 3 5   ( P D )   5   m i n   a n d   4 0   se c   2 5     2 . 2   ° C   a b o v e   t h e   se t   t e mp e r a t u r e   D S 1 8 B 2 0   ( P D )   6   m i n   a n d   3 0   se c   2 3     1 . 2   ° C   a b o v e   t h e   se t   t e mp e r a t u r e       T ab le  5 A v er ag r es u lt s   u n d er   th P I   co n tr o l   S e n so r   t y p e   ( c o n t r o l )   R i se   t i me   t i me   ( mi n )   S e t t l i n g   t i me   t i me   ( mi n )   O v e r sh o o t   L M 3 5   ( P I )     3 0     3   ° C   a b o v e   t h e   se t   t e mp e r a t u r e   D S 1 8 B 2 0   ( P I )     2 9     2 . 7   ° C   a b o v e   t h e   se t   t e mp e r a t u r e       T h r esu lts   d e m o n s tr ate  t h at  t h P co n tr o s y s te m   ac h ie v e s   lo w er   o v er s h o o an d   f ast er   s ettli n g   ti m co m p ar ed   to   th P I   co n tr o s y s te m .   Ho w e v er ,   o n   av er a g e,   P co n tr o r esu lts   in   lo n g er   r is ti m w h en   co m p ar ed   to   P I   co n tr o l.   B u ild in g   o n   th e s f in d i n g s   a n d   p r ev io u s   r esear ch ,   th e   m a in   o b j e ctiv i s   to   d esi g n   a   b ab y   i n c u b ato r   u til izin g   P I   c o n tr o an d   p er f o r m   co m p ar ativ a n al y s i s .   S u b s eq u e n tl y ,   th r es u lt s   o b tain e f r o m   th DS1 8 B 2 0   s en s o r   an d   th L M3 5   s en s o r   ar e   co m p ar ed   w it h   p r ev io u s   r esear ch   f o cu s i n g   o n   I n cu b ato r   d esig n s   i n co r p o r atin g   P co n tr o [ 3 3 ] .   T h is   s t u d y   p lace s   s ig n i f ica n e m p h a s is   o n   t h e   ac h ie v e m e n a n d   m ai n ten a n ce   o f   t h i n f a n i n cu b ato r   te m p er atu r e,   w ith   t h e   u lti m ate  g o al  o f   e n s u r in g   te m p er at u r s tab ilit y   w it h i n   t h in c u b ato r   m o n i to r in g   s y s te m   to   p r ev en t a d v er s p atien t o u tco m es,  i n cl u d in g   p o ten tial  f atalitie s .   T h s tu d y   d o es  n o p r o v id s p ec if ic  d etails  ab o u t h s a m p le   s ize,   d ata  co llectio n   m e th o d s ,   o r   eth ical  co n s id er atio n s   in v o l v ed .   A d d i tio n all y ,   th e   lack   o f   r e f er en ce s   to   p r io r   r esear ch   m a k es   it  c h alle n g i n g   to   as s es s   th co n te x o f   t h s tu d y   an d   th s i g n i f ican ce   o f   its   f i n d in g s .   T h f i n d in g s   in d icate   t h at   w h ile  P co n tr o l   p r o v id es  b en ef its   i n   r ed u cin g   o v er s h o o an d   ac h ie v i n g   f aste r   s ettlin g   ti m es,  it  co m es  at  th ex p en s o f   lo n g er   r is ti m e s .   T h ese  in s i g h t s   co u ld   g u id t h d esi g n   a n d   i m p le m en tatio n   o f   in f a n i n cu b ato r   s y s te m s ,   ai m i n g   to   en h a n ce   te m p er at u r s tab ilit y   an d   i m p r o v o v er all  p atien ca r e.   T h co m p ar ativ o b j ec tiv es  o f   th is   s t u d y   ar e   to   ass ess   t h p er f o r m an ce   o f   P I   co n tr o ag ain s P co n tr o an d   to   co m p ar th r esu l ts   o b tain ed   f r o m   d if f er e n t   s en s o r s   ( DS1 8 B 2 0   an d   L M3 5 )   w it h   p r ev io u s   r esear ch   i n v o lv in g   P co n tr o l.       4.   CO N CL U SI O N   I n   th i s   s t u d y ,   th te m p er atu r s en s o r   o n   th b ab y   i n c u b ato r   w a s   ch ec k ed   f o r   th i s   s t u d y   u s in g   P I   co n tr o l.  T h te m p er atu r s e n s o r   is   p lace d   in s id s ta n d ar d   h o s p ital  b ab y   in c u b ato r   to   en s u r ac cu r ate  a n d   co n s is ten t   te m p er at u r m ea s u r e m en t s .   B ased   o n   th e   m ea s u r e m e n r es u lt s   u s i n g   P I   co n tr o o n   th e   an alo g   s en s o r   ( L M3 5 ) ,   th o v er s h o o is   3   °C   f r o m   t h s et  p o i n t,  th s en s o r   tak es  5   m in   to   r ea ch   th r is ti m e,   a n d   th e   s ettli n g   ti m last s   3 0   m i n .   Ov e r s h o o w a s   2 . 7   ⁰C   f r o m   th s e t   p o in w h ile  th d ig ita s e n s o r   ( DS1 8 B 2 0 )   to o k   5   m i n   to   r ea ch   t h r is e   ti m an d   2 9   m i n   to   r ea ch   th s et  ti m e.   T h r esu lts   o f   p r ev io u s   s tu d ies  s h o w   th at   P D   co n tr o h as  lo w er   o v er s h o o th an   P I   co n tr o an d   f a s ter   s ettlin g   ti m e.   B u o n   a v er ag P h as  lo n g er   r is e   ti m t h an   P I   co n tr o l.  Fo r   f u r t h er   r esear ch ,   th 2   s en s o r s   w i ll  b co m p ar ed   u s i n g   P I co n tr o l.         ACK NO WL E D G E M E NT S   W th an k   th Dir ec to r   o f   P o ltek k e s   Ke m en k es  S u r ab a y f o r   s u p p o r tin g   a n d   f u n d i n g   t h i s   r esear ch ,   as   s tated   in   th Dir ec to r   o f   SK' s   e m p lo y m en co n tr ac t .   Hk . 0 1 . 0 2 /1 / 1 9 0 5 / 2 0 2 2 .   So   th at  w e   ca n   co m p lete  th i s   r esear ch   w ell  an d   s m o o th l y ,   an d   s tu d e n ts   w h o   ar in v o l v e d   an d   h elp   w it h   r esear ch   h o p ef u ll y   ca n   in cr ea s th eir   k n o w led g e   a n d   ex p er ien ce       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   L .   N a c h a b e ,   M .   G i r o d - G e n e t ,   B .   El H a ssan ,   a n d   J.   Jam mas,   M - h e a l t h   a p p l i c a t i o n   f o r   n e o n a t a l   i n c u b a t o r   si g n a l mo n i t o r i n g   t h r o u g h   a   C o A P - b a se d   mu l t i - a g e n t   sy st e m,   i n   2 0 1 5   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   Ad v a n c e i n   B i o m e d i c a l   En g i n e e r i n g   ( I C ABM E) ,   I EEE,   S e p .   2 0 1 5 ,   p p .   1 7 0 173 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C A B M E. 2 0 1 5 . 7 3 2 3 2 7 9 .   [ 2 ]   M .   S h a i b ,   M .   R a sh i d ,   L .   H a maw y ,   M .   A r n o u t ,   I .   E.   M a j z o u b   a n d   A .   J .   Z a y l a a ,   A d v a n c e d   p o r t a b l e   p r e t e r b a b y   i n c u b a t o r ,   2 0 1 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.