BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Pengujian Sistem Minimum Pengujian sistem minimum dilakukan dengan memprogram sistem
minimum untuk mengeluarkan nilai positif pada PORTD.6. Kemudian PORTD.6 akan diukur dengan avometer. 4.1.1 Tujuan Pengujian sistem minimum ini untuk memastikan bahwa sistem minimum yang digunakan pada penelitian ini tidak rusak. Sehingga program yang ditanamkan pada microcontroller mampu untuk mengontrol kualitas air seperti yang diharapkan. 4.1.2 Alat yang digunakan 1. Sistem minimum 2. Catu daya 3. Avometer 4. PC 5. CVAVR 6. Kabel ISP 7. Stopwatch 4.1.3 Prosedur Pengujian 1.
Hubungkan catu daya ke sistem minimum.
59
2. Buka CVAVR. 3. Lakukan konfigurasi terlebih dahulu. Pilih File->New maka akan keluar Windowseperti Gambar 4.1
Gambar 4.1 WindowsCreate New File Pilih option Project->OK->Yes kemudian akan muncul window seperti Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Window AVR Chip Type Pilih option AT90, ATtiny, ATmega, FPSLIC, pemilian ini berdasarkan pada jenis microcontroller yang digunakan. Pada penelitian ini menggunakan jenis ATmega. Kemudian klik OK maka akan muncul gambar konfigurasi seperti Gambar 4.3.
60
Gambar 4.3 Konfigurasi microcontroller pada CVAVR Pilih konfigurasi seperti pada Gambar 4.3 dengan external clock 11.0592Mhz. Pilih menu Port set PORTD 6 menjadi output dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Menu PORT Setelah PORTD 6 di set sebagai output selanjutnya klik generate program. Maka akan muncul program yang telah dikonfigurasi. 4. Download program untuk membuat PORTD 6 menjadi positif dan negatif. PORTD.6=1; delay_ms(1000); PORTD.6=0; delay_ms(1000);
61
Agar dapat men-download program ke microcontroller terlebih dahulu kita harus memilih Project->Configure->After Build pilih option Program The Chip dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Configure Project Pemilihan No protection digunakan agar microcontroller dapat deprogram kembali. Fuse bit digunakan untuk memilih clock yang akan digunakan. 5. Hubungkan avometer ke PORTD.6 6. Tekan reset sistem minimum dan tombol mulai stopwatch, kemudian secara bersamaan lepas. 7. Amati nilai dari avometer dan stopwatch, catat perubahan setiap 1 detik. 4.1.4 Hasil Pengujian Sistem Minimum Hasil pengujian sistem minimum dapat dilihat pada Tabel 4.1.
62
Tabel 4.1 Hasil pengujian sistem minimum Waktu (detik) 1 2 3 4 5 6 7 8
4.2
Keluaran Avometer (PORTD.6) 1 0 1 0 1 0 1 0
Pengujian LCD Pengujian LCD menggunakan sistem minimum sebagai alat untuk
memerintahkan LCD menampilkan beberapa karakter. Pada pengujian LCD ini sistem minimum diberi program untuk menampilkan 16 karakter pada tiap baris. 4.2.1 Tujuan Pengujian LCD bertujuan untuk memastikan LCD nya dapat berjalan dengan baik. Sehingga pada proses pemantuan air tambak akan didapatkan data yang baik. 4.2.2 Alat yang digunakan 1. Sistem minimum 2. Catu daya 3. LCD 4. CVAVR 5. PC 6. Kabel ISP 4.2.3 Prosedur Pengujian 1.
Hubungkan catu daya, sistem minimum, dan LCD. 63
2.
Konfigurasi Pin LCD dapat dilihat pada Gambar 4.8.
Gambar 4.6 Konfigurasi Pin LCD 3.
Download program yang menampilkan karakter sebanyak 16x2. lcd_puts(“ABCDEFGHIJKLMNOP”); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(“123456789abcdefg”);
4.
Amati tampilan pada LCD, pastikan semua karakter benar.
4.2.4 Hasil Pengujian LCD LCD dapat menampilkan 16x2 karakter. Untuk baris pertama program memerintahkan LCD untuk menampilkan alphabet dari A-P, sedangkan pada baris kedua menampilkan angka 1-9 kemudian diikuti a-e. Gambar 4.9 menunjukan hasil pengujian LCD.
64
Gambar 4.7 Hasil Pengujian LCD 4.3
Pengujian Sensor Temperatur Pengujian sensor temperatur dilakukan dengan menguji kinerja dari
sensorLM35 yang dibandingkan dengan termometer digital. 4.3.1 Tujuan Pengujian sensor temperatur ini bertujuan untuk melihat tingkat akurasi sensor LM35. 4.3.2 Peralatan yang Digunakan Peralatan yang digunakan dalam pengujian sensor temperatur LM35 adalah sebagai berikut. 1. Sistem Minimum 2. LCD 3. Kabel ISP 4. CVAVR 5. Avometer 6. Air. 7. Catu daya 8. Termometer digital 9. Pemanas 4.3.3 Prosedur Pengujian 1. Hubungkan LM35, sistem minimum, LCD, dan catu daya. 2. Nyalakan catu daya. 3. Download program perhitungan temperatur.
65
temp=(read_adc(1)*350)/1023; tampil(temp);
4. Hubungkan avometer dengan keluaran sensor LM35 5. Letakan sensor LM35 dan termometer digital dalam gelas yang berisi dengan air. 6. Hubungkan avometer ke keluaran sensor LM35. 7. Masukan pemanas dan nyalakan. 8. Apabila terjadi perubahan pada termometer digital lihat nilai yang ada di avo dan catat. 9. Hitung tingkat kesalahan sensor LM35 terhadap termometer digital. Proses perhitungan dapat menggunakan rumus kesalahan absolut yang dijelaskan Persamaan 4.5. ....................................................................................(4.1) ........................................................................................(4.2) dengan: yn
= nilai eksak.
x n = nilai perkiraan. E n = kesalahan terhadap nilai eksak. Perbandingan tingkat kesalahan dengan nilai eksak dapat dihitung menggunakan rumus kesalahan relatif. ………………………………………………………..(4.3) dengan: = kesalahan relatif terhadap nilai eksak. Dari persamaan (4.2) dan (4.3) maka didapatkan rumus:
66
……………………………………..……………..(4.4) Untuk sampel yang lebih dari satu, maka rumus yang digunakan adalah sebagai berikut: ……………………………………………(4.5)
4.3.4 Hasil PengujianSensor Temperatur Pada datasheet sensor LM35 disebutkan bahwa LM35 memliki jarak pengukuran sebesar -55°C - 150°C, dengan nilai +10mV/°C. Pada penerapan alat ini sensor LM35 tidak menggunakan full-range centigrade temperatur sensor, sehingga keluaran sensor tidak perlu pull-down dengan –Vs. Berikut adalah tabel hasil pengukuran keluaran sensor LM35. Tabel 4.2 Hasil Pengujian Keluaran Sensor Temperatur Waktu (menit)
Termometer Digital (°C)
Keluaran LM35 (mV)
0 1 2 3 4 5 6 7
18.4 25.5 28.6 35.3 41.4 44.5 50.1 55.1
185 245 284 340 413 442 504 550
67
Pembacaan Sistem Minimum Kesalahan (°C) () 18.45 0.309952 24.26 4.833027 28.36 0.807201 33.83 4.141953 41.01 0.928442 44.09 0.91731 50.24 0.287706 54.68 0.748639
Gambar 4.8 Hasil Pembacaan Sensor LM35 oleh Sistem Minimum Berdasarkan persamaan rumus 4.5 maka tingkat kesalahan pada Tabel 4.2 adalah sebesar 1,62%. Dengan tingkat kesalahan yang terbilang kecil, sensor LM35 memiliki tingkat akurasi yang baik. 4.4
Pengujian Sensor pH Pengujian sensor pH dilakukan dengan membandingkan sensor pH yang
digunakan pada sistem yakni pH-BTA milik vernier dengan sensor pH-108 milik puhe instrument. 4.4.1 Tujuan Pengujian sensor pH-BTA ini bertujuan untuk mengetahui tingkat ke akuratan sensor pH-BTA. 4.4.2 Alat yang Digunakan Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian sensor pH adalah sebagai berikut. 1. Sistem minimum 2. Catu daya 3. Larutan AQUA, Sabun, soda, susu, dan asam cuka
68
4. pH-108 Puhe instrument 5. LCD 6. CVAVR 7. PC 8. Avometer 9. Kabel ISP
4.4.3 Prosedur Pengujian 1.
Hubungkan catu daya dengan sumber tegangan 220/240V PLN.
2.
Hubungkan catu daya, sistem minimum, dan sensor pH-BT.
3.
Tekan tombol power pada catu daya untuk mengaktifkan sistem minimum dan sensor pH.
4.
Download program perhitungan pH kedalam sistem minimum. ph=14-((read_adc(2)*14)/1023); tampil(ph);
5.
Berikan tegangan 3.5V pada Vref sistem minimum dengan cara memutar Vr.
6.
Masukan sensor pH-105 untuk mengetahui pH dari masing-masing larutan.
7.
Masukan sensor pH-BTA untuk melihat perbedaan nilai yang diperoleh pH105, lakukan pada masing-masing larutan.
4.4.4 Hasil PengujianSensor pH Sebagai jembatan antara sistem dengan media tambak, sensor berperan penting dalam pengambilan keputusan oleh sistem. Oleh karena itu, dibutuhkan sensor yang memiliki tingkat akurasi yang baik. Hal ini dilakukan agar sistem dapat berjalan dengan baik dan dapat mencapai tujuan dari pembuatan sistem itu sendiri. Pada proses pengujian sensor pH-BTA ini, dilakukan dengan cara 69
membandingkan nilai perhitungan sensor pH-BTA dengan sensor buatan Puhe Intstrumen tipe pH-105 terhadap tiga larutan. Larutan yang digunakan pada pengujian sensor ini adalah larutan AQUA, Sabun, Soda, Susu, dan asam cuka yang akan ditunjukan pada Tabel 4.4. Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor pH-BTA Larutan Asam Cuka Cola Susu AQUA Sabun
pH-105 (pH)
pH-BTA (V)
Tampilan Kesalahan LCD (pH) (%)
3
2.75
2.95
3.7 7.2 7.4 9.7
2.58 1.7 1.64 1.06
3.71 7.17 7.43 9.75
1.666667 0.27027 0.416667 0.405405 0.515464
Berdasarkan Persamaan 4.5 tingkat kesalahan sensor pH-BTA sebesar 0.65%, dengan demikian tingkat akurasi sensor pH-BTA sebesar 99.35%. Hal ini ditunjukan oleh perbandingan sensor pH-105 buatan Puhe instrument dengan pHBTA, bahkan sensor pH-BTA mampu mengukur hingga 2 angka dibelakang koma. Selain itu keakuratan sensor pH-BTA ini ditunjukan dengan output sensor yang mendekati nilai dari datasheet sensor. 4.5
Pengujian Secara Keseluruhan Pengujian secara keseluruhan dilakukan untuk menguji sistem secara
keseluruhan. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengaktifkan pemanas dan memberi larutan asam cuka pada air. Pemberian larutan asam cuka nantinya akan menurunkan pH air, sehingga sistem akan berusaha untuk menstabilkan pH air sesuai dengan kebutuhan udang windu. Sedangkn untuk pemanas, dengan
70
diaktifkannya pemanas maka sistem akan berusaha untuk menurunkan temperatur air. 4.5.1 Tujuan Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan sistem dalam mengontrol kualitas air. Dalam hal ini dengan mengontrol 2 parameter air, yakni pH dan temperatur. 4.5.2 Alat yang digunakan 1. Asam cuka 2. Air Kapur 3. Pemanas 4. Digital termometer 5. PC 6. CVAVR 7. Kabel ISP 8. Miniatur Tambak 9. Pompa Air 10. Keran Kapur 11. Kincir Air 12. Sensor LM35 13. Sensor pH-BTA 14. LCD 15. Driver Motor 16. Rangkaian Relay.
71
4.5.3 Prosedur Pengujian 1. Download Program ke sistem minimum (Program sistem keseluruhan dapat dilihat pada Lampiran) 2. Tekan tombol catu daya sistem. 3. Beri 20 liter air yang telah dipanaskan mencapai 69°C. 4. Beri 1 botol larutan asam cuka. 5. Rekam data perubahan temperatur dan pH menggunakan program record yang terbuat dari VB6.0 melalui komunikasi serial. 6. Analisis data yang telah diperoleh. 4.5.4 Hasil Pengujian Secara Keseluruhan Pengujian sistem secara keseluruhan ini dilakukan dengan cara memberikan gangguan terhadap parameter yang dikontrol. Untuk temperatur gangguan yang diberikan berupa air yang telah dipanaskan mencapai temperatur 69°C dengan volume 20 liter ditambahkan ke dalam minimatur tambak dengan volume 126 liter dengan temperatur 30°C. Pada Tebel 4.5 OCR1A merupakan nilai dari kontrol pin yang menghasilkan PWM pada micrcontroller, nilai ini diisi dengan nilai fuzzy hasil perhitungan program. Sedangkan fuzzy perhitungan merupakan perhitungan fuzzy secara manual dengan menggunakan microsoft excel. Perhitungan ini didapatkan dari fuzzyfikasi, operasi fuzzylogic, dan defuzzyfikasi yang terdapat pada .persamaan 3.3 sampai 3.7. Tabel 4.4 Hasil pengujian pemberian air panas pada miniatur tambak Temperatur ∆Temperatur (°C) (°C) OCR1A 30.1235 0 0 30.311 0.187501 0
72
Fuzzy Perhitungan 0 0
Temperatur ∆Temperatur (°C) (°C) OCR1A 30.31287 0.001875 0 32.67129 2.358418 508 38.05425 5.382957 1023 39.06945 1.015198 1023 38.97956 0 1023 38.81245 0 1023 38.66595 0 1023 38.52094 0 1023 38.55257 0.031635 1023 38.43093 0 1023 38.45735 0.026416 1023 38.1292 0 1023 38.20453 0.075333 1023 38.14035 0 1023 37.97564 0 1023 38.15192 0.176277 1023 38.04412 0 1023 37.96101 0 1023 37.86321 0 1023 37.60373 0 1023 37.57692 0 1023 37.48451 0 1023 37.25815 0 1023 37.0127 0 1023 37.16114 0.148445 1023 37.12503 0 1023 36.96061 0 1023 36.99998 0.039372 1023 37.07215 0.07217 1023 37.01476 0 1023 36.99026 0 1023 37.11648 0.12622 1023 37.0323 0 1023 37.07931 0.047012 1023 37.04902 0 1023 36.95301 0 1023 36.70937 0 1023 36.65567 0 1023 36.40903 0 1023 36.30061 0 1023 36.24826 0 1023
73
Fuzzy Perhitungan 0 507.7994 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023
Temperatur ∆Temperatur (°C) (°C) OCR1A 36.32538 0.077122 1023 36.1904 0 1023 36.36678 0.176381 1023 36.22386 0 1023 36.16888 0 1023 36.14782 0 1023 36.03823 0 1023 35.92093 0 1023 35.85139 0 1023 35.90197 0.050575 1023 35.9264 0.02443 1023 35.85487 0 1023 35.78238 0 1023 35.74239 0 1023 35.71289 0 1023 35.49385 0 1023 35.41934 0 1023 35.34735 0 1023 35.46627 0.118912 1023 35.3239 0 1023 34.99557 0 1023 35.12095 0.125381 1023 34.82826 0 1023 35.02016 0.191898 1023 34.95713 0 1023 34.84376 0 1023 34.68535 0 1023 34.74529 0.05994 1023 34.66386 0 1023 34.66646 0.002605 1023 34.67674 0.010281 1023 34.65292 0 1023 34.5956 0 1023 34.75806 0.162464 1023 34.47599 0 1023 34.45267 0 1023 34.36346 0 1023 34.56092 0.19746 1023 34.15957 0 1023 34.23417 0.074597 1023 34.47418 0.240009 1023
74
Fuzzy Perhitungan 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023
Temperatur ∆Temperatur (°C) (°C) OCR1A 34.37746 0 1023 34.30813 0 1023 34.02032 0 1023 34.20202 0.181694 1023 34.16282 0 1023 34.03938 0 1023 34.14752 0.108142 1023 34.06999 0 1023 34.05212 0 1023 34.06903 0.01691 1023 33.89831 0 792 33.78322 0 610 33.56235 0 386 33.72366 0.161302 537 33.45632 0 312 32.89425 0 84 32.54873 0 8 32.12658 0 0 32.00925 0 0 31.86452 0 0 31.75028 0 0 32.00207 0.251787 0
Fuzzy Perhitungan 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 1023 792.4684 610.4708 386.3534 537.4766 312.4576 83.72444 8.516315 0 0 0 0 0
Berdasarkan Tabel 4.5 ketika air panas ditambahkan pada miniatur tambak temperatur air akan naik hingga 39°C. Dengan menggunakan kincir air yang di kontrol menggunakan fuzzy logic, sistem dapat menurunkan temperatur dari 39°C menjadi 32°C dalam waktu 16 menit dengan kondisi temperatur ruang sebesar 27°C. Proses pengambilan data pada pengujian sistem dengan pemberian asam cuka tidak menggunakan program VB6.0 sebagai media untuk mengambil data, melainkan menggunakan hasil rekaman video pada saat percobaan pertama. Hal ini dikarenakan sensor pH-BTA yang digunakan pada pengujian awal rusak setelah masuk kedalam larutan HCL. Ketika larutan pH-BTA masuk kedalam
75
larutan HCL 0.1M sampai HCL 1M maka elektroda pH-BTA akan mengalami shock, sehingga elektroda pH-BTA tidak dapat melepas ion H + dan tidak dapat menerima ion OH − dengan baik. Sehingga pembacaan sensor akan selalu bernilai 2.68 pada larutan asam maupun basa. Penulis tidak dapat mengganti sensor pH-BTA dengan yang baru mengingat harga sensor yang relatif mahal. Oleh karena itu penulis menampilkan data dari hasil saringan video pada percobaan pertama. Tabel 4.5 Waktu(video) merupakan waktu panjang video, pH merupakan nilai pH yang ditampilkan oleh LCD pada video rekaman, dan kincir(%) merupakan kondisi dari sudut putar kincir dalam %. Tabel 4.5 Hasil percobaan pertama pH terhadap pemberian larutan asam Waktu (video) 0:04 0:25 0:29 0:31 1:21 2:13 2:34 3:06 3:23 3:28 3:33 3:36 3:58 4:12 6:00 12:13 14:00 14:37 14:57
pH 8.22 7.96 7.44 7.21 6.56 6.66 6.73 6.82 6.86 6.95 6.99 7.04 7.15 7.17 7.21 7.26 7.26 7.26 7.26
76
Keran (%) 5 5 5 5 33.57 26.7 25.35 21.75 16.42 15 15 14.64 12.85 12.85 12.85 11.78 11.78 11.78 11.78
Berdasarkan Tabel 4.5 sistem ini dapat meningkatkan pH 6.56 menjadi 7.26 dalam waktu 14:57 menit. Hal ini dikarenakan ketika keran kapur terbuka maka larutan kapur yang ada di dalam botol akan keluar dan bercampur dengan air pada miniatur tambak. Pemberian larutan kapur dapat menaikan nilai pH. Gambar 4.14 merupakan hasil capture screen dari video pengujian pH pada percobaan pertama.
Gambar 4.9 LCD Capture dari video percobaan pH pertama
77
