PERANCANGAN MESIN PENGERING IKAN DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KENDALI LOGIKA FUZZY Apriliyadi1*, Ir. NH Kresna, M.T.1, Mirzazoni, S.T, M.T.1 1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta E-mail:
[email protected] ABSTRAC Fish is a food source that is widely consumed in the community and even overseas . In addition to taste , the fish preferred because many health benefits for which mempuyai high protein content compared to other sources of animal protein . However , the fish rapidly decompose by bacteria and enzymes if left alone without any preservation process . The process of preserving fish commonly done by drying , salting , pemindangan , curing and cooling . That requires fish drying machine automatic and intelligent . Fuzzy logic system provides a simple way to describe definite conclusions from vague information . Error and change of error is the fuzzy logic control inputs . Fuzzy logic control will control the temperature and weight of the drying chamber . Temperature disetting 32 º C - 90 º C , when the temperature is less than the temperature setting of the microcontroller will govern the heater and fan to ON , and when the temperature is large than the temperature setting of the heater and the fan will be OFF the system will work in accordance with the fuzzy sets and membership functions that have been assigned to determine the points to form a curve according to the formula used to stop system when water levels were reduced by 75-85 % , the benefits of using this fish drying machine , drying to be accurate , fast and energy efficient and be hygienic fish drying results without fear of bacteria in fish drying results , it will be able to increase the capacity of fish dryers , generally for fishermen . ABSTRAK Ikan merupakan sumber makanan yang banyak dikonsumsi masyarakat dalam dan bahkan luar negeri. Selain rasanya, ikan banyak disukai karena banyak memberi manfaat untuk kesehatan yaitu mempuyai kandungan protein tinggi dibanding sumber protein hewani lain. Namun, ikan cepat membusuk karena adanya bakteri dan enzym jika dibiarkan begitu saja tanpa proses pengawetan. Proses pengawetan ikan yang umum dilakukan dengan pengeringan, penggaraman, pemindangan, pengasapan dan pendinginan. Untuk itu dibutuhkan mesin pengering ikan otomatis dan cerdas. Sistem logika fuzzy menyediakan cara sederhana untuk menggambarkan kesimpulan pasti dari informasi samar-samar. Error dan perubahan error merupakan masukan control logika fuzzy. Kendali logika fuzzy akan mengendalikan suhu dan berat pada ruang pengeringan. Suhu disetting 32ºC-90ºC, ketika suhu kecil dari suhu setting maka mikrokontroller akan memerintah heater dan fan untuk ON, dan ketika suhu nya besar dari suhu setting maka heater dan fan akan OFF sistem akan bekerja sesuai dengan himpunan fuzzy dan fungsi keanggotaan yang telah ditetapkan untuk menentukan titik-titik guna membentuk kurva sesuai dengan rumus yang digunakan Sistem akan berhenti ketika kadar air berkurang sebanyak 75-85%, manfaat menggunakan mesin pengering ikan ini, pengeringan menjadi akurat, cepat dan hemat energy dan hasil pengeringan ikan menjadi higienis tanpa takut adanya bakteri pada ikan hasil pengeringan, maka akan dapat meningkatkan kapasitas pengering ikan, umumnya bagi nelayan. Key words : automatic dryers, SHT11, Load Cell, ATMega328.
1 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATA PADANG 2014
APRILIYADI (0910017111013)
Pendahuluan Sebagai negara yang memiliki banyak pulau, negara kita juga memiliki banyak laut yang berarti pula menghasilkan banyak ikan. Ikan merupakan bahan makanan yang banyak dikonsumsi masyarakat dalam dan bahkan luar negeri. Selain karena rasanya, ikan banyak disukai karena banyak memberi manfaat untuk kesehatan tubuh yaitu mempuyai kandungan protein yang tinggi dan kandungan lemak yang lebih rendah dibanding sumber protein hewani lain. Namun, ikan cepat membusuk karena adanya bakteri dan enzym jika dibiarkan begitu saja tanpa proses pengawetan.
Metodologi Dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini penulis melakukan identifikasi masalah, pengumpulan bahan dan materi dari berbagai sumber, serta diskusi dan bimbingan sehingga menunjang proses perancangan serta realisasinya secara hardware dan software. Dalam perancangan secara hardware, dipelajari rangkaian dari blok diagram alat, sedangkan pada perancangan secara software akan dipelajari mengenai bahasa pemograman untuk alat yang dirancang. Untuk lebih jelasnya urutan metode penelitian ini adalah sebagai berikut :
Proses pengawetan ikan yang umum dilakukan adalah dengan penggaraman, pengeringan, pemindangan, pengasapan dan pendinginan. Proses pengawetan yang sering dilakukan nelayan adalah dengan pengeringan tradisional. Pengeringan dilakukan dengan menjemur ikan selama lebih kurang 3 hari jika cuaca cerah dan membalik ikan sebanyak 4-5 kali agar pengeringan merata. Pengeringan tradisional ini memerlukan tempat yang luas karena ikan yang dikeringkan tidak bisa ditumpuk saat dijemur. Pada saat udara luar terlalu kering dan panas, pengeringan dapat terjadi terlalu cepat sehingga terjadi case hardening (permukaan daging ikan mengeras). Masalah lain adalah kebersihan/higienitas ikan yang dikeringkan sangat kurang, karena proses pengeringan dilakukan dihalaman rumah dengan meletakan produk di atas tikar, hamparan lantai semen atau ayaman bambu. Metode ini sangat tidak higienis dan dapat meningkatkan kehilangan karena dimakan serangga atau binatang lainnya. Dari permasalahan diatas maka dirancanglah sebuah alat yang mampu mempercepat proses pengeringan dan tanpa membali-balikan ikan terlebih dahulu yaitu dengan menggunakan sistem kendali automatis.
1. Studi Literatur Dan Pengumpulan Data Penulis mempelajari prinsip kerja Sensor Suhu SHT11, Heater, LCD, dan Motor DC, mikrokontroler Atmega terutama Atmega 328 serta cara pengoperasian dan pemograman serta teori-teori pendukung perancangan. 2. Perancangan Hardware Meliputi: Power Supaly 0 - 5Volt, Rangkaian pengubah tegangan AC ke DC, Modul microcontroller, Serta perancangan konstruksi dan rangkaian pendukung lainnya. 3. Perancangan Software Kendali Logika Fuzzy Meliputi perancangan bahasa program dimana aplikasi yang digunakan adalah BASCOM AVR dengan bahasa Basic. 4. Realisasi Perangkat Keras Dan Perangkat Lunak Dalam tahap ini dimana perangkat lunak yang telah di rancang akan di upload keperangkat keras dengan setting poin yang telah ditetapkan, untuk melihat apakah perangkat keras dan perangkat lunak yang telah dibuat sesuai dengan kriteria atau settingan yang telah ditentukan. 2
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2014
APRILIYADI (0910017111013)
5. Pengujian Dan Pengambilan Data Setelah dilakukan pengujian alat, maka dari hasil pengujian tersebut akan didapatkan data-data yang mana data-data tersebut dapat dijadikan acuan dari setingan awal pada pengujian alat. 6. Penulisan Laporan Penulisan laporan berdasarkan pada hasil pengujian sistem yang telah dilakukan pada perancangan alat yang dibuat. Perancangan Mesin Pengering Ikan Model Perancangan Dalam perancangan alat tahap pertama yang dibuat adalah suatu konsep atau blok diagram agar lebih terlihat bentuk dan alur dari rancangan tersebut, pada perancangan pembuatan sebuah sistem ada beberapa perancangan yang harus kita lakukan, yaitu : 1. Rancangan Perangkat Keras (hardware) Pada rancangan perangkat keras kita akan menentukan komponenkomponen yang akan kita gunakan, seperti: - Sensor, yaitu menentukan jenis sensor yang akan digunakan sesuai dengan fungsi yang akan dibuat. - Mikrokontroller, yaitu menentukan jenis mikrokontroller yang akan digunakan, dimana sekarang sudah banyak terdapat jenisjenis mikrokontroller yang memiliki banyak keunggulan. -
Elemen, yaitu menentukan jenis elemen yang akan digunakan untuk sistem pemanasnya. Pada sistem pemanas biasanya yang digunakan adalah, diver elemen yang dapat
mengontrol elemen.
panasnya
2. Rancangan Perangkat Lunak (software) Pada perancangan perangkat lunak sebuah hal yang pertama harus dilakukan adalah membuat deskripsi kerja sistem dalam bentuk flowchart, sehingga dalam memprogram telah ada acuan yang dapat mempermudah dalam pemograman tersebut. Pada perancangan mesin pengering ikan dengan keluaran LCD berbasis mikrocontroller ATMega 328. Pada dasarnya adalah mengontrol suhu ruang dengan menggunakan pemanas jenis elemen yang dapat diatur suhunya secara manual ataupun secara otomatis. Berikut rancangan mekanik konstruksi dari perancangan mesin pengering ikan. Terlihat pada gambar 1.
Gambar.1. Bentuk Rancangan Konstruksi Mesin Pengering Ikan. Keterangan untuk gambar 1. Layar LCD. 2. Tombel setting. 3. Pintu pembuka ruang komponen. 4. Tombol indikator. 5. Tombol power. 6. Jaring sebagai pentilasi udara. 7. Rak tempat ikan. 8. Elemen pemanas. 3
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2014
APRILIYADI (0910017111013)
9. Kipas pendingin. 10. Pintu ruang pengeringan. Perancangan Perangkat Keras ( Hardware ) Perancangan perangkat keras untuk sistem yang menggunakan kendali mikroprosesor hanya menggantikan suatu blok sistem yang tidak dapat digantikan oleh perangkat lunak ( software ). Modul tersebut adalah sumber tegangan. Rangkaian antarmuka ( interface ) dan sensor. Jika beberapa modul tersebut sudah terdapat pada satu chip maka perancangan hanya melihat bagaimana cara penggunaannya dan spesifikasi dari komponen tersebut. Secara garis besar perancangan alat pengontrol suhu ruang pengering ikan ini Perangkat kerasnya adalah: 1. Rangkaian penyearah 2. Rangkaian tampilan LCD 3. Rangkaian pembacaan sensor suhu (SHT11) 4. Rangkaian pembacaan sensor berat (load cell) 5. Rangkaian sirkulasi udara ruang pengeringan 6. Rangkaian tombol penyettingan (push butten) 7. Rangkaian pengontrol elemen pemanas Pengujian Cara Kerja Mesin Pengering
Gambar 2. Bentuk Fisik Mesin Pengering Ikan. Cara pengujian kerja dari mesin pengering ikan dengan menggunakan sistim kendali logika fuzzy terdiri dari beberapa bagian yaitu : 1. Pada awal mesin pengering ikan dengan menggunakan sistim kendali logika fuzzy dihidupkan system akan menampilkan pada LCD judul dari mesin yang dirancang, nama Mahasiswa dan NPM seperti yang terlihat pada gambar 3.
Gambar 3.Tampilan LCD Pada Saat Awal Dihidupkan 2. Kemudian LCD menampilkan suhu (T), kelembaban (RH), berat ikan dan berat akhir pengeringan ikan, seperti yang terlihat pada gambar 4.
Ikan. Gambar 2. dibawah ini adalah bentuk fisik dari mesin pengering ikan.
Gambar 4. LCD Menampilkan Nilai-Nilai Yang Terbaca Pada Ruang Pengering Ikan Ketika Mesin Dalam Keadaan Standby. Seperti yang terlihat pada gambar di atas mesin pengering ikan ini menggunakan 4 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2014
APRILIYADI (0910017111013)
tiga tombol yaitu standby, ok dan reset. Apabila kita ingin memulai proses pengeringan tekan tombol standby tahan beberapa detik kemudian tekan tombol ok, lepaskan tombol standby dan ok secara serentak maka mesin pengering ikan ini akan menjalan kan proses pengeringan dimana system akan membandingkan nilai suhu dan berat yang terbaca, untuk menetukan berat akhir dari proses pengeringan dimana berat akhir dari proses pengeringan itu sendiri adalah berkurang nya kadar air pada ikan sebesar 80%.
Gambar 5. Ikan sarai sebelum dikeringkan
Pengujian yang akan dilakukan pada mesin pengering ikan adalah pengujian pengeringan ikan, dimana jenis ikan yang akan di uji untuk dikeringkan adalah ikan sarai dengan berat yang berbeda pengujian dilakukan untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan masing-masing tiga berat ikan yang berbeda tersebut. Hasil pengujian pengeringan ikan dengan menggunakan mesin pengering ikan dapat dilihat Pada gambar 5 dan gambar 6 jenis ikan yang digunakan dalam pengujian ini adalah ikan sarai
Gambar 5. Ikan sarai setelah dikeringkan
5 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2014
APRILIYADI (0910017111013)
2. Ikan yang dihasilkan dari proses pengeringan ikan dengan menggunaka system kendali automatis ini, hasil nya lebih higienis dan bersih dari bakteri sehingga ikan menjadi tahan lama, dari pada pengeringan menggunakan system pengeringan yang dijemur dengan menggunakan sinar matahari. 3. Dari hasil perhitungan system dapat menentukan setting suhu untuk memanaskan ruang pengeringan dengan memberikan suhu yang akurat agar proses pengeringan dapat berjalan dengan baik. 4. Kelebihan dari mesin pengering ikan dengan menggunakan sistem Kendal automatis ini adalah ketika proses pengeringan dimulai sistem akan membangdingkan antara suhu dan berat untuk mengetahui berat akhir dari proses pengeringan, dimana berat akhir dari proses pengeringan berkurangnya kadar air pada ikan dari berat awal kadar air ikan tersebut.
Berdasarkan Tabel 4.9 diperoleh hasil bahwa semakin lama waktu pengeringan maka penurunan berat akan semakin meningkat dan % kelembaban akan semakin menurun. Hal ini disebabkan oleh waktu kontak antara energi panas dengan air yang terkandung dalam sampel semakin lama sehingga terjadi transfer massa dari air menjadi uap air. Selain itu, semakin besar massa sampel yang akan dikeringkan maka semakin lama pula waktu pengeringan yang dibutuhkan. Kondisi ini disebabkan oleh semakin meningkat pula kadar air yang terkandung didalam sampel yang akan diuapkan. Pada sampel ikan sarai 0,31 kg, % kadar air yang teruapkan adalah sebesar 80,65%. Ikan sarai 0,39 kg memiliki % kadar air 82,05% dan ikan sarai 0,55 kg memiliki % kadar air sebesar 83,64%. Disamping itu, berdasarkan Tabel 4.9 juga dapat dilihat bahwa suhu penguapan berkisar antara 48-50,5 0C pada waktu 0 menit suhu penguapan masih berada pada 25 0 C yang merupakan suhu kamar. Ini berarti pada saat tersebut penguapan belum terjadi yang dibuktikan oleh massa sampel masih berupa massa awal. Namun, pada waktu 20 menit suhu penguapan mulai meningkat. Kondisi ini menunjukan bahwa pada rentang suhu tersebut terjadi penguapan air yang terkandung didalam sampel melalui transfer massa dari fasa air ke fasa uap air dengan memanfaatkan bantuan energy panas. Kesimpulan Dari hasil perancangan mesin pengering ikan dengan menggunakan sistim kendali logika fuzzy ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya adalah sebagai berikut 1. Dengan menggunakan sistem kemdali automatis suhu yang di inginkan untuk proses kerja system menjadi akurat, dan menjadikan mesin pengering ikan ini hemat energy.
Ucapan Terima Kasih Terima
kasih
kepada
dosen
pembimbing I Ir. NH Kresna, M.T dan pembimbing II Mirzazoni,S.T,M.T yang telah banyak membantu untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Dan untuk teman-teman angkatan 2009 semuanya terima kasih atas dukungannya. Daftar Pustaka Winoto, Ardi. 2010. Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/328/8535 dan Pemogramannya dengan Bahasa Basic pada Win AVR. Penerbit : INFORMATIKA, Bandung. William, david. Cooper. 1978. Electronic Instrumentation and Measurement Techniques, Prentice Hall.
6 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2014
APRILIYADI (0910017111013)
Malcom, Plant & Dr. Jan Stuart. 1983. Instrumentation, Olver and Boyd England. CS. Rangan, Mc Graw Hill, John D, Ryder, 1985. Instrumentation, Electronic Fun damental and Application Intregated and Discrete System. Prentice : Hall Inc, New Jersey, 1976. Douglas V, Hall. 1983. Microprocessor and Digital System, Mc Graw, Hill Book Company.
7 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS BUNG HATTA PADANG 2014
APRILIYADI (0910017111013)
