PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI TEMPERATUR

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI TEMPERATUR PADA FLUIDA VISCOUS BERBASIS MIKROKONTROLER (Studi Kasus Prototipe Temperature Control System Tipe II Untuk Lini Produksi Kecap di PT. Lombok Gandaria)

Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

YULIAN CHOSSA PERKASA I 1309026

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS commitMARET to user SURAKARTA 2011


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Yulian Chossa Perkasa, NIM : I 1309026. PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI TEMPERATUR PADA FLUIDA VISCOUS BERBASIS MIKROKONTROLER (Studi Kasus Prototipe Temperature Control System Tipe II Untuk Lini Produksi Kecap di PT. Lombok Gandaria) . Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2011. Sistem pengendali temperatur fluida viscous merupakan aplikasi mikrokontroler dibidang industri. Penelitian ini bertujuan merancang ulang sistem pengendali temperatur pada sebuah temperature control system untuk keperluan mengoptimumkan proses filling pada lini produksi kecap PT. Lombok Gandaria. Metode FAST (Framework for the Application of the System Technique) digunakan dalam perancangan sistem pengendali ini dan dengan teknik perancangan rekayasa. Awal dari metode ini dengan investigasi awal di lapangan dan dilanjutkan dengan analisa masalah yang ada di lapangan. Analisa keputusan yang diambil berdasarkan penyelesaian yang dipilih, serta mewujudkan penyelesaian menjadi spesifikasi rancangan, diikuti pengujian dan proses penerapan sistem, pengoperasian sistem dan sistem pendukung. Hasil penelitian ini berupa rancangan sistem pengendali temperatur yang menghasilkan temperatur fluida viscous area 33oC – 34oC. Sistem pengendali ini menggunakan mikrokontroler ATMEGA 8535 sebagai pengendali utama yang dilengkapi dengan fitur antar muka LCD; dan pengendalian terpisah untuk pemanas dan blower. Sistem pengendali temperatur yang responsif dan stabil terhadap perubahan temperatur obyek fluida viscous terukur. Secara teknis dilakukan pengendalian besarnya panas yang diberikan ataupun dibuang dari sistem konstruksi rancangan. Penambahan panas dilakukan dengan pengaktifan pemanas dan blower secara bersamaan, sedangkan pembuangan panas dilakukan dengan hanya mengaktifkan blower saja.

Kata kunci : Mikrokontroler, temperatur, fluida viscous, FAST, ATMEGA 8535 xvi + 87 halaman; 53 gambar; 22 tabel; 5 lampiran. Daftar pustaka : 17 (1985 - 2010).

commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ....………………………………………………...... i LEMBAR VALIDASI...………………………………………………...... ii LEMBAR PENGESAHAN....…………………………………………… iii SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH………... iv SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH…………...... v KATA PENGANTAR....………………………………………………...... vi ABSTRAK....………………………………………………........................ viii ABSTRACT....………………………………………………...................... ix DAFTAR ISI…………………………………………………………........ x DAFTAR TABEL……………………………………………………........ xiii DAFTAR GAMBAR…………………………………………………........ xiv DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………........ xv

BAB I

PENDAHULUAN……………………….................................... I-1 1.1 Latar Belakang Masalah...………………………………….. I-1 1.2 Perumusan Masalah…………………………………..….…. I-2 1.3 Tujuan Penelitian .………………………………..…….…... I-3 1.4 Manfaat Penelitian..………………………………..…….…. I-3 1.5 Batasan Masalah……………………………………….…… I-3 1.6 Asumsi Penelitian …………………………………….…… I-4 1.7 Sistematika Penulisan…………………………………….… I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA………………………………………... II-1 2.1 Mikrokontroler…………………………….……................... II-1 2.1.1 Aplikasi Mikrokontroler…....…………….……....... II-1 2.1.2 Mikrokontroler ATMEGA 8535…………………. II-2 2.1.3 Rangkaian Sistem Mikrokontroler ATMEGA 8535 II-4 2.2 Sensor Suhu LM35……………………………...................... II-5 2.3 HMI (Human Machine Interface) LCD – LMB162A……… II-7

commit to user

x


digilib.uns.ac.id

Halaman 2.4 Rangkaian HMI Menuju Port D Mikrokontroler ATMEGA 8535.......................................................................…….……. II-11 2.5 Bahasa Pemrograman C / C ++ ……………………….……. II-12 2.5.1 Tipe Data……………………….……....................... II-13 2.5.2 Logika Kondisional Program……………………..... II-13 2.5.3 Logika Pengulangan Program …………………..... II-14 2.5.4 Sintaksis Penulisan Program ……………………..... II-15 2.5.5 Operasional Program............……………………..... II-16 2.6 Software Untuk Pemrograman……………………………… II-16 2.6.1 AVR Code Vision…………………………............. II-16 2.6.2 Universal ISP…………………………….................. II-22 2.7 Metode FAST (FRAMEWORK FOR THE APPLICATION OF SYSTEM TECHNIQUE)……………………….……………. II-23 2.7.1 Preliminary Investigation Phase…...………………. II-23 2.7.2 Problem Analysis…………………..………………. II-24 2.7.3 Requirement Analysis…………...…………………. II-24 2.7.4 Decision Analysis…………….……………………. II-25 2.7.5 Proses Perancangan …………..……………………. II-26 2.7.6 Construction Phase ………...…………………….... II-26 2.7.7 Implementation …………....………………………. II-26 2.7.8 Operation and Support Stage Phase ………………. II-27 2.8 Penelitian Pendukung ………………………………............. II-28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN………....................……...........III-1 3.1 Identifikasi Masalah………....................……………………. III-3 3.2 FRAMEWORK FOR THE APPLICATION SYSTEMS TECHNIQUES......................................................................... III-4 3.3 Tahap Analisis dan Interpretasi Hasil..................………….... III-6 3.4 Tahap Kesimpulan dan Saran.... …………....………………. III-6

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

Halaman BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA………..........IV-1 4.1 Pengumpulan Data.............……………….……..................... IV-1 4.1.1 Preliminary Investigation ……………….……......... IV-1 4.1.2 Problem Analysis..........……...............……………... IV-2 4.1.3 Requirement Analysis.... …………..…….....………. IV-3 4.1.4 Decision Analysis..………....………………………. IV-4 4.2 Pengolahan Data.................................………………………. IV-5 4.2.1 Proses Perancangan.............................……………... IV-5 4.2.2 Pembangunan Sistem Pengendalian (Construction) IV-21 4.2.3 Implementasi, Operasional, dan Support Stage …… IV-33 4.2.4 Pengujian Rancangan Sistem Pengendali................... IV-34

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL................……........V-1 5.1 Analisis Hasil Penelitian................………………………….. V-1 5.1.1 Analisis Hasil Perancangan................……………… V-1 5.1.2 Analisis Hasil Pengujian................……………….... V-5 5.2 Interpretasi Hasil Penelitian................……………………..... V-7

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN................……………………… VI-1 6.1 Kesimpulan ……………….……............................................ VI-1 6.2 Saran........................................................................................ VI-1

DAFTAR PUSTAKA

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Perkembangan pengendali elektronika dengan ukuran yang semakin kecil, mulai dari ukuran mikro (micro technology) sampai ukuran nano (nano technology), membuat banyak pihak maupun instansi mulai melirik dan mengembangkan segala sesuatu menggunakan pengendali yang semakin efisien dan pintar tersebut (Hendriarto, 2007). Di sisi lain, industri memerlukan sistem pengendali yang terjangkau tetapi tetap handal sehingga mikrokontroler menjadi salah satu alternatif pilihan sistem pengendali. Hal ini sejalan dengan pernyataan Wignjosoebroto (1995) bahwa pemakaian dan penerapan alat dan fasilitas produksi yang baik, metode kerja yang lebih efektif dan efisien, dan atau penggunaan bahan baku yang lebih ekonomis merupakan beberapa faktor teknis penting yang menentukan produktivitas kerja perusahaan. Aplikasi penggunaan mikrokontroler sebagai penunjang produktivitas perusahaan dalam kasus pengendalian temperatur aliran kecap pada lini produksi PT. Lombok Gandaria (Permatasari, 2010). Pada lintasan aliran produksi kecap, perusahaan ini mengalami hambatan dalam pendistribusian kecap di dalam pipa distribusinya. Ketika temperatur keluaran kecap berada dibawah 33oC hasil produksi kecap cenderung menurun. Cairan kecap menjadi terlalu kental dan viskositasnya terlalu tinggi. Kondisi ini menyebabkan tidak terpenuhinya target produksi. Ketika temperatur terlalu tinggi (lebih dari 34oC), maka produk kecap yang dihasilkan menjadi produk cacat (terdapat gelembung permanen pada kecap), dan berdampak hanya dapat dipasarkan sebagai produk kualitas kelas dua atau di bawahnya. Temperatur terlalu tinggi atau terlalu rendah, keduanya dapat menurunkan tingkat produktivitas produksi kecap (Permatasari, 2010). Jika temperatur pada aliran fluida kecap dapat dikendalikan, kelancaran dan produktivitas menjadi optimum. Area temperatur optimal dalam proses pengisian kecap ke dalam botol berada pada 33oC – 34oC (Permatasari, 2010).

commit to user

I-1


digilib.uns.ac.id

Sebagai perwujudan hal itu, maka Permatasari (2010) merancang sebuah temperature control system dengan konsep tube dan shell heat exchanger dan dipadukan dengan sistem pengendali terpisah. Udara panas dihembuskan ke permukaan pipa aliran kecap yang dikendalikan sistem pengendali. Hal ini masih memiliki kendala. Hasil pengujian terhadap penelitian Temperature Control System prototipe I tersebut menunjukkan bahwa saat menit awal temperatur optimal dapat terjaga, namun dalam kurun waktu pemantauan selama kurang lebih satu jam terdapat 19 titik pengukuran yang menunjukkan pembacaan temperatur di luar area optimal sebesar 0,5oC. Bahkan terjadi frekuensi penyimpangan itu menjadi lebih tinggi ketika sistem setelah menit ke 25. Dari hasil yang didapat maka sistem dikatakan mengalami overshoot (temperatur kecap berada di luar batas area optimum). Selain beberapa hal di atas, kondisi teknis yang menyangkut dalam pengendalian sensor, pengkondisian output yang berupa pemanas dan blower melalui pemrograman juga belum dilakukan perancangan yang lebih dalam dan detail. Maka dalam penelitian perancangan sistem pengendali ini diharapkan dapat meningkatkan performansi dari penelitian terdahulu (Permatasari, 2010). Pemilihan komponen yang lebih baik, pengkondisian pemrograman, sensor, serta sinkronisasi dengan pengembangan desain konstruksi temperature control system untuk internal flow fluida viscous merupakan beberapa alternatif yang akan digunakan untuk pengembangan penelitian ini.

1.2 PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan latar belakang yang diuraikan di atas, maka rumusan masalah penelitian ini adalah mengembangkan rancangan sistem pengendali temperatur aliran fluida viscous yang responsif dan sensitif terhadap perubahan temperatur yang dapat diaplikasikan langsung di lini produksi pengisian atau filling di PT. Lombok Gandaria.

commit to user

I-2


digilib.uns.ac.id

1.3 TUJUAN PENELITIAN Tujuan hasil penelitian ini yaitu pengembangan rancangan sistem pengendali temperatur aliran fluida yang lebih responsif dan sensitif terhadap perubahan temperatur.

1.4 MANFAAT PENELITIAN Pengembangan sistem pengendali temperatur aliran fluida prototipe II yang lebih responsif, stabil, dan reliabel, maka diharapkan dapat mengoptimalkan kinerja dan produktivitas dari lini produksi pengisian aliran fluida (kecap).

1.5 BATASAN MASALAH Batasan masalah dalam pengembangan rancangan sistem pengendali temperatur ini, sebagai berikut: 1. Mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali utama tipe ATMEGA 8535. 2. Port A dari mikrokontroler digunakan sebagai input analog sistem pengendali; port B digunakan untuk input dan output operator terhadap mesin; port C digunakan untuk pengendali output pemanas dan blower; port D sebagai jalur dan komunikasi terhadap operator atau sebagai human machine interface (LCD LMB 162A). 3. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa C++, sedangkan untuk kode program Hexadesimal diperuntukkan saat transfer program ke hardware mikrokontroler. 4. Sensor temperatur yang digunakan pendeteksi sistem tipe LM 35. 5. Pemanas dan blower merupakan hasil output yang dikendalikan untuk mendapatkan hasil temperatur 33o C – 34o C. Pemanas sebagai penghasil panas dan blower untuk menghembuskan atau membuang panas berlebih (dapat dikatakan sebagai pendingin).

commit to user

I-3


digilib.uns.ac.id

1.6 ASUMSI PENELITIAN Asumsi yang digunakan dalam membahas perancangan sistem pengendali ini, sebagai berikut: 1. Kestabilan sistem pengendali mulai diukur setelah pre-heating mencapai kondisi steady (33oC – 34oC). 2. Debit aliran fluida yang terukur oleh sistem pengendali dalam keadaan konstan. 3. Perubahan temperatur berbanding lurus terhadap perubahan output (pemanas dan blower).

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan digunakan pada penyusunan laporan penelitian dan tugas akhir ini. BAB I

: PENDAHULUAN Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menguraikan dasar teori-teori yang dipakai untuk mendukung penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis. Tinjauan pustaka dari berbagai sumber yang berkaitan langsung dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian, dapat diambil dari buku, jurnal penelitian, sumber literatur lain. BAB III : METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai dengan

permasalahan

yang

dimulai

dari

studi

pendahuluan,

pengumpulan data sampai dengan pengolahan data dan analisis.

commit to user

I-4


digilib.uns.ac.id

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA Bab ini berisi data-data yang diperlukan untuk menganalisis permasalahan yang ada serta pengolahan data dengan menggunakan metode yang dikembangkan pada bab sebelumnya. BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL Bab ini memuat uraian analisis dan intepretasi dari hasil pengolahan data yang dilakukan. BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian.

commit to user

I-5


digilib.uns.ac.id

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian ini merupakan proses yang terkait satu dengan yang lain secara sistematis yang menunjukkan hasil proses sebelumnya merupakan masukan tahap berikutnya.

Latar Belakang Perumusan Masalah Penetapan Tujuan Penelitian, Batasan Masalah Penelitian, Manfaat Penelitian

Preliminary Investigation (Awal investigasi untuk menentukan rancangan sebuah sistem)

Problem Analysis (Menganalisa masalah di lapangan)

Requirement Analysis (Menganalisa Kebutuhan Perusahaan)

Decision Analysis (Menganalisa keputusan yang akan diambil berdasarkan solusi)

A Gambar 3.1 Metodologi penelitian

commit to user

III-1


digilib.uns.ac.id

A Proses Perancangan (Design) (Mentransformasikan menjadi spesifikasi rancangan) Hardware: Panel Kontrol Rangkaian Kendali Mikrokontroler, Relay, Analog Sensor, LCD, Input Digital Software : Algoritma HMI – LCD Algoritma Keluaran Pemanas dan Blower

Pembangunan Sistem Pengendalian (Construction) (Proses pengujian setiap komponen dan keseluruhan) Verifikasi Hardware Downloading dan Verifikasi Program Validasi

Implementation, Operation, and Support Stage (Proses penerapan sistem, operasional, pendukung operasional)

Analisis dan Interpretasi

Kesimpulan dan Saran Gambar 3.2 Metodologi penelitian (Lanjutan)

Penelitian yang dikembangkan ini berdasarkan tahapan yang diterapkan dengan metode FAST (Framework for the Application of System Tecniques) seperti ditunjukkan pada gambar 3.1. Proses perancangan merupakan salah satu bentuk khusus dari beberapa alternatif pemecahan masalah yang ada. Di bawah ini dijelaskan hal-hal yang dilakukan dalam tahap pendefinisan awal sampai dengan akhir dari desain.

commit to user

III-2


digilib.uns.ac.id

3.1 IDENTIFIKASI MASALAH Seperti yang dijelaskan pada bagian latar belakang, penelitian dilaksanakan atas adanya keperluan sistem internal flow fluida viscous. Penelitian ini dapat dirumuskan permasalahannya yaitu bagaimana merancang sistem pengendali temperatur pada fluida viscous yang responsif serta pengembangan dari penelitian terdahulu (Permatasari, 2010). Sebelum perancangan dimulai diperlukan hal apa yang dapat mendukung perancangan sistem kendali. Mengidentifikasi hal-hal tersebut dilakukan studi pustaka dan observasi lapangan. Pada tahap ini dilakukan untuk memperoleh informasi pendukung yang diperlukan dalam penyusunan laporan penelitian, meliputi mempelajari literatur, buku, internet, jurnal, dan penelitian yang berkaitan. Teori dalam studi pustaka ini terdiri dari karakteristik mikrokontroler, elektronika digital, bahasa pemrograman C / C++ dan pembuatan program dengan software AVR Code Vision. Observasi lapangan dilakukan untuk memperoleh informasi yang diperlukan untuk perancangan sistem pengendali temperatur. Informasi ini berupa data kualitatif dan data kuantitatif yang digunakan pada pengolahan data selanjutnya.

3.2 FRAMEWORK FOR THE APPLICATION SYSTEMS TECHNIQUES (FAST) Dalam tahapan Framework for the Application System Techniques (FAST) masing-masing bagian memerlukan input, baik yang berupa data hasil observasi maupun hasil pengolahan data tahapan sebelumnya. Semua input dan output yang dihasilkan menyebabkan keterkaitan pada hasil rancangan sistem kendali. 3.2.1 Preliminary Investigation Tahap ini merupakan tahap awal dari pengembangan sistem yang di buat. Investigasi awal yang dilakukan dengan proses wawancara dengan peneliti terdahulu dan piahk terkait langsung dengan penelitian awal. Tahap ini bertujuan untuk mengetahui masalah, peluang dan tujuan pengguna, mengetahui ruang lingkup yang dikerjakan, mengetahui kelayakan perencanaan proyek. Pada dasarnya tahap ini adalah tahap awal yang dilakukan pada laporan penelitian ini

commit to user

III-3


digilib.uns.ac.id

yang meliputi latar belakang, perumusan masalah, penentuan tujuan dan manfaat, studi pusataka, studi lapangan dan identifikasi masalah. 3.2.2 Problem Analysis Pada tahap ini dijelaskan analisa masalah yang ada di lapangan. Tahap ini merupakan pengembangan dari tahap pertama yang bertujuan memberikan pemahaman yang lebih dalam bagi perancang mengenai permasalah yang dihadapi. Informasi yang digunakan dalam mempelajari permasalahan yang terdapat dalam sistem pengendalian temperatur, masalah, akibat, penyebab dari permasalahan. 3.2.3 Requirement Analysis Tahap ini dilakukan bila pengguna menyetujui untuk melanjutkan proyek. Tahap ini adalah mendefinisikan hal-hal yang perlu dilakukan oleh sistem, apa yang diperlukan dan diinginkan oleh pengguna pada sistem. Input dari tahap ini adalah sistem improvement objective yang dihasilkan pada tahap sebelumnya yang kemudian perancang mengumpulkan dan mendiskusikan keperluan dan prioritas berdasarkan informasi yang diperoleh dari proses wawancara. Pada tahap ini ditunjukan rekapitulasi hasil wawancara yang telah dilakukan dengan permasalahan yang dibahas pada tahap problem analysis. 3.2.4 Decision Analysis Decision analysis, melakukan analisis terhadap keputusan yang akan diambil berdasarkan penyelesaian yang ditawarkan. Analisis keputusan terdapat berbagai alternatif untuk mendesain sistem kendali. Alternatif yang diajukan mengenai penggunaan mikrokontroler, display dan pemanas serta blower. 3.2.5 Proses Perancangan (Design) Setelah didapatkan persetujuan dari customer dan pengguna, maka mulai dilakukan proses desain dari sistem kendali. Tujuan dari tahap ini adalah mentransformasikan business requirement statement menjadi spesifikasi desain untuk proses konstruksi. Pada tahap ini diperlukan ide dari pengguna dan customer. Desain sistem kendali terdiri dari dua bagian yaitu desain hardware dan desain program. Hardware dalam hal ini merupakan rangkaian sistem kendali yang mengendalikan pengaturan temperatur. Sedangkan program berfungsi sebagai logika sistem kendali dalam melakukan commit to user kendali. Pada tahap ini dilakukan

III-4


digilib.uns.ac.id

pengumpulan alat, bahan dan data yang digunakan untuk perancangan modul sistem kendali. 1. Perancangan hardware. Langkah pertama yang dilakukan dalam perancangan hardware untuk sistem pengendali temperatur ini menentukan komponen elektro dan elektronika yang digunakan baik yang berupa mikrokontroler hingga komponen lain seperti relay, mendesain layout elektronika inti dan pendukung dalam satu papan PCB, dan merangkai semua komponen yang diperlukan di atas papan PCB. Dan juga melakukan perancangan layout untuk panel kontrol yang dapat membantu operator. 2. Perancangan program. Perancangan program dilakukan dengan mengunakan bahasa C/C++ untuk memprogram mikrokontroler agar menampilkan menu pada LCD yang dapat membantu operator dalam mengatur optimalisasi dari laju kecap. 3.2.6 Pembangunan Sistem Kendali (Contruction) Tahap pembangunan adalah tahap melaksanakan pengujian pada setiap komponen sistem secara individu dan sistem secara keseluruhan. Tujuan dari tahap ini adalah membangun dan menguji sistem kendali yang memenuhi permintaan dan spesifikasi dari desain yang dibuat, mengimplementasikan penghubung antara komponen pengendali. Penjelasan mengenai hal-hal yang dilakukan dalam tahap ini, sebagai berikut: 1. Verifikasi hardware. Pada tahap ini dilakukan pengecekan pada seluruh komponen elektro dan elektronika yang dirangkai. Hal ini diperlukan mengurangi kesalahan fungsi dalam rangkaian serta penempatan komponen elektronika. 2. Downloading. Pada tahap ini adalah tahap pemindahan program dari bahasa C/C++ ke bahasa Assembler hingga diakusisi perintah dalam mikrokontroler. Dalam bentuk bahasa Assembler program di download kedalam mikrokontroler agar berfungsi sebagai pusat data dan perintah untuk mengendalikan temperatur.

commit to user

III-5


digilib.uns.ac.id

3. Assembling. Pada tahap ini adalah tahap penyatuan dari hardware kendalinya dan komponen yang dikendalikan hal ini meliputi penyatuan input digital, LCD, dan output dari mikrokontroler. 4. Validasi. Untuk validasi berupa troubleshoting hardware dan program secara keseluruhan baik berupa fungsi komponen, perintah dalam mikrokontroler. 3.2.7 Implementation, Operation And Support Stage Tahap implementation merupakan tahap penerapan hasil dari perancangan sistem kendali yang di buat ke dalam sistem pengisian kecap secara keseluruhan. Input dari tahap ini sistem fungsional dari tahap konstruksi. Perancang mampu membantu menjelaskan tentang cara penggunanaan dan melakukan tes akhir. Tahap operation and support stage adalah tahap dimana perancang membangun sistem pendukung teknis bagi para pengguna, seperti keperluan maintenance dan kesalahan dalam pengoperasian. Aktifitas yang dilakukan dalam sistem pendukung adalah assisting users, fixing software.

3.3 TAHAP ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL Tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil terhadap alat yang dirancang agar dapat ditarik kesimpulan dan penyelesaian masalah serta analisis yang dilakukan adalah hasil dari performa sistem pengendali dan kecepatan respon sistem pengendali temperatur.

3.4 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN Langkah terakhir adalah membuat kesimpulan dari hasil proses penelitian, diharapkan kesimpulan ini dapat menjawab tujuan dan manfaat yang ingin dicapai. Selain itu saran yang terkait dengan perbaikan rancangan pengendali temperatur aliran kecap PT. Lombok Gandaria.

commit to user

III-6


digilib.uns.ac.id

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL Bab ini membahas tentang analisis dan interpretasi hasil perancangan dalam penelitian yang telah dilakukan pada bab sebelumnya. Analisis yang dibahas dalam penelitian ini terdiri dari kelebihan dan kelemahan sistem aplikasi dan hasil pengujian dari sistem aplikasi yang telah dibuat.

5.1 ANALISIS HASIL PENELITIAN Pada sub bab ini diuraikan mengenai analisis hasil perancangan dan analisis hasil pengujian. Analisis hasil perancangan adalah analisis yang dilakukan terhadap performansi sistem pengendali, sedangkan analisis hasil pengujian digunakan untuk mendeteksi karakteristik penyebaran hasil data sampling terhadap sistem pengendali dan indikasi yang menyebabkannya. 5.1.1 Analisis Hasil Perancangan Analisis ini dilakukan untuk mengetahui hasil dari perancangan sistem pengendali

temperatur

prototipe

II

terhadap

performansi

respon

dan

sensitivitasnya terhadap perubahan suhu.

Gambar 5.1 Grafik performansi pengujian sistem pengendali temperatur to user fluida viscous tipecommit II V-1


digilib.uns.ac.id

Gambar 5.1 merupakan grafik performansi dari sistem pengendali temperatur tipe II, dari hasil pengujian tersebut didapatkan bahwa untuk secara keseluruhan sistem pengendali temperatur prototipe II dapat mengatur dan menjaga fluida terjaga pada temperatur target (33oC – 34oC). Gambar 5.2 grafik performansi dari temperature control system tipe I hasil pengujian tersebut didapatkan selama keseluruhan pengambilan sampling data terdapati 19 titik sampling di luar area optimal bahkan yang mengalami kejadian overshoot. Apabila dilihat dari persentase adanya ketidakstabilan sistem terdapat 5,28 % yang mengalami kondisi kurang optimal.

Gambar 5.2 Grafik performansi pengujian temperature control system tipe I Hasil kedua grafik di atas, maka dapat ditarik sebuah perbandingan antara sistem pengendali temperatur prototipe II dengan temperature control system tipe I, yaitu: Tabel 5.1 Perbandingan hasil pengujian perfomansi Temperature Control System tipe I

No.

Aspek Pembanding

1

Banyaknya titik di luar area target (33oC – 34oC)

19 titik d luar area optimal (5,28%)

2

Timing overshoot

Hampir terjadi di keseluruhan sampling pengujian

commit to user V-2

Sistem Pengendali Temperatur Fluida Viscous tipe II Dapat mengatur dan menjaga temperatur target 33oC - 34oC --


digilib.uns.ac.id

Penggunaan dua buah sensor yang masing-masing diletakkan pada titik awal (input pipa) dan titik akhir (output pipa), pengkondisian pemisahan pemanas dan blower, serta area pengukuran temperatur optimal yang diperkecil ternyata berpengaruh terhadap peningkatan performansi aliran fluida terhadap kondisi target (33oC – 34oC). Dua buah sensor yang diletakkan pada posisi awal dan akhir pipa digunakan deteksi dan pengkondisikan tiga jenis situasi; meliputi pemanas dan blower yang aktif secara bersamaan, pemanas tidak aktif tetapi hanya blower yang aktif, dan juga pemanas maupun blower tidak aktif keduanya. Sedangkan untuk area pengukuran yang diperkecil dilakukan melalui setting kode dalam pemrograman mikrokontroler. Tabel 5.2 Pengkondisian dari sensor terhadap output pemanas dan blower Pemanas ON Pemanas OFF Pemanas OFF Blower ON Blower ON Blower OFF Belum sesuai Sensor input Sesuai target Sesuai target target Belum sesuai Sensor output Sesuai target Sesuai target target Pengkondisian di atas, dapat efektif dengan terlebih dahulu adanya pengecilan area target yang hendak dicapai (dalam hal ini 33oC – 34oC). Dalam tabel 5.3 dapat dilihat hasil dari penyempitan area target terhadap hasil temperatur fluida dihasilkan. Tabel 5.3 Perbandingan hasil temperatur fluida sebelum dan sesudah diperkecil Sebelum area target diperkecil

Waktu 0:00:10 0:00:20 0:00:30 0:00:40 0:00:50 0:01:00 0:01:10 0:01:20 0:01:30

Input Output 44 40 40 41 42 43 42 40 43

39 39 36 39 36 36 36 36 36

Sesudah area target diperkecil

Fluida Waktu Input Output SEBELUM 33,7 0:00:10 43 36 33,2 0:00:20 43 37 33,9 0:00:30 42 36 34,1 0:00:40 42 36 34,3 0:00:50 43 37 33,3 0:01:00 41 36 33,0 0:01:10 42 37 34,4 0:01:20 41 37 34,2 36 commit to user0:01:30 43 V-3

Fluida SESUDAH 33,1 33,0 33,2 33,1 33,0 33,2 33,0 33,0 33,1


digilib.uns.ac.id

Tabel 5.3 Perbandingan hasil temperatur fluida sebelum dan sesudah diperkecil (lanjutan) Sebelum area target Sesudah area target diperkecil Diperkecil Fluida Fluida – Waktu Input Output Waktu Input Output SEBELUM SESUDAH 0:01:40 41 37 34,5 0:01:40 41 37 33,2 0:01:50 42 38 33,9 0:01:50 41 37 33,1 0:02:00 42 39 33,8 0:02:00 41 37 33,0 0:02:10 40 38 34,4 0:02:10 42 36 33,0 0:02:20 41 38 34,1 0:02:20 42 37 33,1 0:02:30 40 36 33,8 0:02:30 41 37 33,0 0:02:40 43 39 33,3 0:02:40 43 37 33,0 0:02:50 40 36 33,2 0:02:50 43 36 33,0 0:03:00 40 39 33,1 0:03:00 43 37 33,1 0:03:10 42 36 33,5 0:03:10 42 37 33,0 0:03:20 44 36 33,0 0:03:20 43 37 33,0 0:03:30 43 38 33,7 0:03:30 42 37 33,0 0:03:40 44 38 33,6 0:03:40 42 36 33,1 0:03:50 41 37 33,5 0:03:50 41 37 33,3 0:04:00 42 39 34,0 0:04:00 42 36 33,3 0:04:10 44 37 34,0 0:04:10 42 36 33,2 0:04:20 40 37 33,4 0:04:20 42 36 33,1 0:04:30 44 36 34,1 0:04:30 42 36 33,0 0:04:40 44 37 33,4 0:04:40 41 37 33,0 0:04:50 44 39 34,2 0:04:50 41 36 33,0 0:05:00 41 38 34,3 0:05:00 41 37 33,2 0:05:10 44 37 33,7 0:05:10 41 36 33,0 0:05:20 41 37 33,1 0:05:20 42 36 33,0 0:05:30 40 36 33,3 0:05:30 42 36 33,0 0:05:40 43 39 33,2 0:05:40 43 36 33,2 0:05:50 40 36 34,4 0:05:50 41 37 33,1 0:06:00 40 36 34,2 0:06:00 43 36 33,1 0:06:10 40 39 33,2 0:06:10 43 37 33,2 0:06:20 42 36 33,0 0:06:20 42 37 33,1 0:06:30 41 38 34,2 0:06:30 42 37 33,2 0:06:40 40 38 33,9 0:06:40 43 36 33,3 0:06:50 42 36 33,8 0:06:50 41 37 33,3 0:07:00 44 38 34,0 0:07:00 42 37 33,5 0:07:10 44 37 34,3 0:07:10 42 36 33,4 commit to user Lampiran.. V-4


digilib.uns.ac.id

Gambar 5.3 Grafik perbandingan temperatur fluida sebelum dan sesudah area target diperkecil Dari gambar 5.3 didapatkan bahwa apabila area temperatur target diatur pada kondisi sensor input antara 40oC – 44oC dan sensor output antara 36oC – 39oC, maka didapatkan hasil temperatur fluida rata-rata 33,8oC dengan banyaknya titik sampling yang di luar area target lebih dari 19. Sedangkan setelah dilakukan pengecilan area target temperatur pada sensor input 41oC – 43oC dan sensor output 36oC – 37oC, hasil temperatur fluida rata-rata adalah 33,3oC dengan tidak adanya titik sampling yang berada di luar area target. Namun dengan cara memperkecil area target berakibat munculnya beberapa karakteristik hasil data temperatur fluida. 5.1.2 Analisis Hasil Pengujian Dalam sub bab ini akan dibahas mengenai karakteristik penyebaran data hasil pengujian performansi terhadap sistem pengendali temperatur fluida viscous tipe II. Dua karakteristik yang berbeda dengan kondisi rata-rata temperatur fluida viscous (33oC – 34oC), yaitu:

commit to user V-5


digilib.uns.ac.id

1. Karakteristik saat kondisi awal setelah steady state (33oC – 34oC), di mana untuk rata-rata temperatur yang didapat adalah 33,3oC. 2. Karakteristik dengan kondisi tertinggi dari rataan temperatur target 33,3oC.

Gambar 5.4 Grafik performansi karakteristik awal Gambar 5.4 terdapat kondisi dan karakteristik temperatur pada area 33oC 33,2oC, hasil analisa yang didapat dalam pengujian ini, dapat diakibatkan oleh tiga hal utama, yaitu: 1. Penetapan kondisi steady state yang dihitung sejak temperatur fluida pada 33oC. Sehingga masih memerlukan waktu kurang lebih lima menit awalan untuk penyerapan panas sampai tercapainya temperatur rata-rata. 2. Pemilihan dan penentuan besarnya daya pada pemanas, hal ini lebih menekankan dengan adanya hubungan antara kecepatan panas yang mampu diserap konstruski pipa dengan besarnya daya dari pemanas. 3. Dalam menentukan material dari konstruksi pipa memerlukan perhitungan lebih, karena terkait dengan jenis material, ukuran material serta bentuk dari konstruksi.

commit to user V-6


digilib.uns.ac.id

Gambar 5.5 Grafik performansi karakteristik tinggi Gambar 5.5 merupakan grafik karakteristik dengan temperatur tinggi di atas rata-rata. Hal itu dapat disebabkan oleh tertutupnya saluran exhaust dari konstruksi casing pipa dan juga dari fluktuasi debit fluida ketika pengujian. Saluran exhaust dari konstruksi yang tertutup rapat dapat mengakibatkan panas yang berlebih diterima oleh fluida. Fluktuasi debit fluida berpengaruh terhadap kerataan panas yang disalurkan ke fluida tidak merata, maka terjadilah karakteristik cenderung tinggi di atas rata-rata.

5.2 INTERPRETASI HASIL PENELITIAN Hasil dari perancangan sistem pengendali temperatur fluida viscous tipe II ini bekerja secara paralel dengan desain konstruksi pipa aliaran fluida viscous. Sistem pengendali temperatur ini mengendalikan beberapa komponen utama dalam penambahan dan pengurangan panas. Komponen tersebut berupa pemanas dan blower yang masing-masing terdiri dari 4 unit. Pemanas yang digunakan berfungsi untuk menambahkan panas ke dalam sistem. Hasil panas dikeluarkan harus dibantu dengan blower yang mendorong masuk ke dalam sistem hasil desain konstruksi pipa aliran fluida. Dengan kata lain saat pemanas bekerja maka blower juga bekerja. Sedangkan blower secara khusus berfungsi untuk membuang commit to user V-7


digilib.uns.ac.id

/ mengurangi panas berlebih di dalam sistem konstruksi pipa aliran fluida. Blower dapat bekerja secara terpisah dari pemanas. Sistem pengendali temperatur tipe II menggunakan rangkaian output berupa delapan buah relai 6Vdc . Power supply yang digunakan dalam sistem pengendali ini adapter 6Vdc sesuai untuk spesifikasi relai dan kapasitas mikrokontroler. Dalam sistem pengendali ini juga terdapat dua buah sensor temperatur tipe LM35 yang digunakan untuk mengetahui informasi perubahan temperatur yang terjadi dalam sistem keseluruhan. Sensor ini akan menjadi input bagi mikrokontroler dalam pengendalian terhadap pemanas maupun blower. Kelengkapan sistem pengendali ini juga menggunakan sistem tampilan atau human machine interface berupa LCD 16 x 2. LCD akan menampilkan hasil yang dikendalikan oleh mikrkontroler serta informasi yang dapat membantu dalam pengoperasian sistem ini. Sebelum sistem pengendali diterapkan pada lantai produksi kecap PT. Lombok Gandaria, terlebih dahulu dilakukan pengetesan. Sistem pengendali sendiri mengalami tes pada setiap komponen. Komponen yang di tes meliputi rangkaian mikrokontroler dan relai, rangkaian kendali input dan output , rangkaian LCD – human machine interface, serta output dari kendali yaitu pemanas dan blower. Hasil dari tes yang dilakukan sistem pengendali telah memenuhi target dan tujuan utama penelitian ini. Sistem pengendali dapat bekerja optimal mengendalikan temperatur pada area temperatur target (33oC – 34oC), fungi secara kecepatan respon dan sensitivitas perubahan temperatur terjadi. Agar pengguna tidak kebingungan dalam pengoperasian maka sistem pengendali dilengkapi dengan buku panduan pengunaan telah disesuaikan dan dilengkapi dengan standar operasi sistem yang mencakup hal apa saja yang harus diperhatikan pengguna sebelum dan sesudah menggunakan sistem pengendali temperatur ini.

commit to user V-8


digilib.uns.ac.id

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Perancangan sistem pengendali temperatur fluida viscous tipe II merupakan usaha penelitian yang dilakukan untuk membantu mengembangkan kekurangan dan performansi penelitian terdahulu.

6.1 KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan perancangan sistem yang dilakukan, maka kesimpulannya, yaitu: 1. Sistem pengendali temperatur fluida viscous tipe II yang dirancang mampu untuk meningkatkan performansi serta dapat mengurangi kendala dan kekurangan pada penelitian terdahulu. Kecepatan respon yang lebih stabil, sensitivitas terhadap perubahan temperatur juga terjaga dengan baik. 2. Adanya pemisahan dalam pengendalian pemanas dan blower ternyata berpengaruh besar dalam menghasilkan dan menjaga temperatur fluida pada kondisi optimal.Sistem pengendali temperatur fkuida viscous tipe II ini memiliki kecepatan respon yang lebih tinggi. Bila temperatur terdeteksi tinggi, maka panas berlebih akan segera dibuang melalui blower yang aktif. Demikian juga sebaliknya, apabila temperatur terdeteksi rendah, maka panas akan segera ditambahkan melalui pemanas dan blower yang bekerja secara bersamaan. 3. Penambahan kuantitas sensor temperatur menjadi dua buah dapat untuk meningkatkan

pengkondisian

sistem.

Algoritma pemrograman

dengan

pemanfaatan kondisi dari dua buah sensor juga dinilai lebih efektif dan reliabel dalam pengendalian temperatur. Sehingga dari segi sensitivitas sistem pengendali dapat dikatakan lebih baik.

6.2 SARAN Saran yang diberikan untuk langkah pengembangan atau penelitian selanjutnya, sebagai berikut: 1. Sistem pengendali temperatur fluida viscous lebih akurat dalam pengukuran temperatur dengan sensor atau alat lain yang lebih presisi. Contohnya commit to user VI-1


digilib.uns.ac.id

penggunaan transducer temperatur, sensor temperatur untuk kualitas industri makanan (Food Grade). 2. Penggunaan relai untuk rangkaian output dapat lebih efisien dan cepat apabila digunakan semacam transistor cahaya untuk pengendaliannya. Pertimbangan ini dilakukan bahwa untuk kecepatan switching komponen mekanik relai lebih kecil dibanding dengan kecepatan switching komponen transistor cahaya. 3. Pada penelitian selanjutnya dapat ditambahkan sebuah fungsi pengendalian terhadap lubang exhaust. Hal ini untuk meminimalkan adanya kondisi temperatur fluida yang cukup tinggi di atas rata-rata.

commit to user VI-2

PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI TEMPERATUR

Recommend Documents