n PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI TEMPERATUR PADA n …

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

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 MARET SURAKARTA

2011


commit to user

viii

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 – 34

oC. 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

x

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

xi

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

xii

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

I-1

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 – 34

oC (Permatasari, 2010).


commit to user

I-2

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-3

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 – 34

o C. Pemanas sebagai penghasil panas

dan blower untuk menghembuskan atau membuang panas berlebih (dapat

dikatakan sebagai pendingin).


commit to user

I-4

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 – 34

oC).

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-5

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

III-1

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-2

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

A

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-3

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-4

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 kendali. Pada tahap ini dilakukan


commit to user

III-5

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-6

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

V-1

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

fluida viscous tipe II


commit to user

V-2

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 – 34

oC).

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

No. Aspek Pembanding Temperature Control

System tipe I

Sistem Pengendali

Temperatur Fluida

Viscous tipe II

1 Banyaknya titik di luar

area target (33oC – 34

oC)

19 titik d luar area optimal

(5,28%)

Dapat mengatur dan

menjaga temperatur target

33oC - 34

oC

2 Timing overshoot Hampir terjadi di

keseluruhan sampling

pengujian

--


commit to user

V-3

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 – 34

oC). 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

Blower ON

Pemanas OFF

Blower ON

Pemanas OFF

Blower OFF

Sensor input Belum sesuai

target Sesuai target Sesuai target

Sensor output Sesuai target Belum sesuai

target Sesuai target

Pengkondisian di atas, dapat efektif dengan terlebih dahulu adanya pengecilan

area target yang hendak dicapai (dalam hal ini 33oC – 34

oC). 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

Sesudah area target

diperkecil

diperkecil

Waktu Input Output Fluida -

SEBELUM


SESUDAH

0:00:10 44 39 33,7

0:00:10 43 36 33,1

0:00:20 40 39 33,2

0:00:20 43 37 33,0

0:00:30 40 36 33,9

0:00:30 42 36 33,2

0:00:40 41 39 34,1

0:00:40 42 36 33,1

0:00:50 42 36 34,3

0:00:50 43 37 33,0

0:01:00 43 36 33,3

0:01:00 41 36 33,2

0:01:10 42 36 33,0

0:01:10 42 37 33,0

0:01:20 40 36 34,4

0:01:20 41 37 33,0

0:01:30 43 36 34,2

0:01:30 43 36 33,1


commit to user

V-4

Tabel 5.3 Perbandingan hasil temperatur fluida sebelum dan sesudah diperkecil

(lanjutan)

Sebelum area target

Sesudah area target

Diperkecil

diperkecil


SEBELUM

Waktu Input Output Fluida –

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

Lampiran..


commit to user

V-5

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 – 44

oC dan sensor output antara 36

oC –

39oC, maka didapatkan hasil temperatur fluida rata-rata 33,8

oC dengan banyaknya

titik sampling yang di luar area target lebih dari 19. Sedangkan setelah dilakukan

pengecilan area target temperatur pada sensor input 41oC – 43

oC dan sensor

output 36oC – 37

oC, hasil temperatur fluida rata-rata adalah 33,3

oC 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 – 34

oC), yaitu:


commit to user

V-6

1. Karakteristik saat kondisi awal setelah steady state (33oC – 34

oC), 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-7

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-8

/ 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 – 34

oC),

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

VI-1

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-2

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.

Documents

n PERANCANGAN SISTEM PENGENDALI TEMPERATUR PADA n …