RANCANG BANGUN PENGATUR SUHU AIR PADA SISTEM VALVE BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROLLER SKRIPSI

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN PENGATUR SUHU AIR PADA SISTEM VALVE BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROLLER SKRIPSI DisusunOleh : NANANG SULISTYO SUSENO NIM : JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

2 RANCANG BANGUN PENGATUR SUHU AIR PADA SISTEM VALVE BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROLLER SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang DisusunOleh : NANANG SULISTYO SUSENO NIM : JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

3

4

5

6 LEMBAR PERSEMBAHAN Yang Utama dari Segalanya... Sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT atas karunia serta kemudahan yang Engkau berikan sehingga skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Sholawat serta salam selalu terlimpahkan keharibaan Rasullah Muhammad SAW. Karya Tulis Ilmiah saya persembahkan untuk mereka yang telah hadir dalam memberikan semangat dan dukungan dalam perjalanan hidup saya, kepada: Ayah dan Ibu tercinta ( Suseno & Siti Habibah ), terima kasih atas semuanya yang senantiasa memberikan perhatian dan kasih sayang serta selalu mendo akan dan memberikan motivasi yang besar untuk pantang menyerah dan selalu sabar dalam menyelesaikan semua tugas termasuk dalam penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini. Terlebih kasih untuk ayah, aku tau walaupun kini engkau sudah tidak bisa bicara lagi namun anakmu ini tau dari tatapan matamu engkau selalu mendoakan yang terbaik untukku,semoga Allah selalu menyertai kita, Amin Ya Rabbal Alamin. Adik-adikku tersayang ( Leny anggraeni S, Ferry Wijayanto S, Vriscy yudianto S, Yeni Lestari S), terima kasih atas semuanya, atas dukungan, do a dan perhatiannya. Semoga selalu dan selamanya kita tetap bisa untuk saling mengingatkan dan mendukung satu sama lain serta membanggakan orang tua. Dosen Pembimbing Tugas Akhirku... Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T dan Bapak Ilham Pakaya, S.T selaku dosen pembimbing, terima kasih banyak karena telah sabar saya membantu selama ini, dinasehati, diajari, diberikan banyak pengalaman. Saya tidak akan lupa atas bantuan dan kesabaran Ibu dan bapak. Sahabat-sahabatku serumah (Fathurozi, Ahmad Baiturahman, Erik Ardiansyah) serta sahabat seperjuangan (Ahmad M. Zamzami, Bayu Jatmika, Angga D. Prasetiyo, Dion Dwi S, & M. Rizky Kaisupy) dan seluruh keluarga besar Elektro B 2010 yang telah memberikan dukungan, motivasi dan semangat kepada saya, sukses untuk kita semua dan semoga Allah SWT menyertai kita semua

7 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Segala puji syukur senantiasa tercurahkan kehadirat Allah SWT yang maha Pengasih lagi Maha Penyayang dan junjungan Nabi besar kita Nabi Muhammad SAW yang senantiasa menganugerahkan nikmat dan rahmat serta karunianya kepada kami, sehingga penulis sanggup menyelesaikan penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini dengan judul RANCANG BANGUN PENGATUR SUHU AIR PADA SISTEM VALVE BERBASIS FUZZY LOGIC CONTROLLER. Penulisan Karya Tulis Ilmiah ini merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Dalam menyusun Karya Tulis Ilmiah ini, penulis terus berusaha dengan sepenuh hati dan pemikiran kritis untuk menyajikan hasil terbaik dan menyumbangkan wacana keilmuan untuk berbagai pihak. Namun, dengan penuh kesadaran dan kerendahan hati penulis menyadari bahwa Karya Tulis Ilmiah ini tidak lepas dari kesalahan dan kekeliruan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak agar proposal ini menjadi lebih baik lagi. Keberhasilan penulis dalam menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini tidak lepas dari peran berbagai pihak, oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua penulis yang telah memberi kasih sayang, dukungan baik moril maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

8 4. Bapak Ilham Pakaya, ST selaku Dosen Pembimbing II yang juga telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini. 5. Bapak dan Ibu dosen pengajar serta para staff karyawan jurusan Teknik Elektro UMM. 6. Teman teman seperjuanganku di kelas Elektro B, terima kasih atas semua kisah suka dan dukanya. Karena kalian adalah keluargaku juga. 7. Dan semua pihak yang telah membantu kelancaran penulis dalam penyusunan skripsi ini. Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini bisa bermanfaat bagi seluruh Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro pada khususnya, dan bagi para pembaca umumnya. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam skripsi ini, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun akan sangat diharapkan oleh penulis demi sempurnanya skripsi ini. Malang, 8 Agustus 2015 Penulis

9 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... SURAT PERNYATAAN... ABSTRAK... ABSTRACT... LEMBAR PERSEMBAHAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... ii iii iv v vi vii viii x xv xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Maksud dan Tujuan Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Dasar Sistem Pengaturan Karakterisitik Sistem Kontrol Dasar Fuzzy Logic Struktur Kontroller Logika Fuzzy Snsor Suhu LM Penguat Sinyal (OP Amp) Mikrokontroller ATMEGA ADC Internal ATMEGA PWM (Pulse With Modulation) Motor Servo Solenoid... 27

10 2.10 Sensor jarak Infrared LCD (Liquit Cristal Display) BAB III PERANCANGAN 3.1 Umum Diagram Perancangan Mekanik Diagram Blok Sistem Perancangan Perangkat Keras Perancangan Sensor Suhu LM35 + pengondisi sinyal Perancangan Sensor Jarak Infrared menggunakan SHARP GP2Y0A Perancangan LCD 16X Perancangan Keypad 3x Perancangan Rangkaian Driver Solenoid Perancangan Rangkaian Motor DC servo Perancangan Rangkaian Minimm sistem ATMEGA Perancangan perangkat lunak Perancangan Fuzzy Logic Algoritma Pembacaan ADC Internal ATMEGA Algoritma Pembacaan Suhu LM Algorima Pembacaan Jarak Sensor Infrared GP2Y0A Algoritma Tulis Instruksi LCD Algoritma Pembacaan Keypad 3x Algoritma Proses Fuzzy Logic Algoritma Perangkat Lunak Keseluruhan BAB IV PENGUJIAN 4.1 Pengujian LCD Tujuan... 58

11 4.1.2 Peralatan Yang Digunakan Langkah-langkah Pengukuran Rangkaian Pengujian LCD Hasil Pengujian Analisa Pengujian ADC Tujuan Pengukuran Peralatan Yang Digunakan Langkah-langkah Pengukuran Rangkaian Pengujian ADC Data Hasil Pengujian Analisa Pengujian Sensor Suhu LM Tujuan Pengukuran Peralatan Yang Digunakan Langkah-Langkah Pengukuran Diagram Pengujian Data Hasil Pengujian Analisa Data Pengujian Rangkaian Pengondisi Sinyal Tujuan Pengukuran Peralatan Yang Digunakan Langkah-Langkah Pengukuran Diagram Pengujian Data Hasil Pengukuran Analisa Pengujian Keypad Matrix 3X Tujuan Peralatan Yang Digunakan Langkah-Langkah Pengukuran Rangkaian Pengujian keypad Data Hasil pengujian... 70

12 4.5.6 Analisa Pengujian Sensor jarak Infrared SR2Y0A Tujuan pengukuran Peralatan Yang Digunakan Langkah-Langkah Pengujian Diagram pengujian Hasil pengujian Analisa Pengujian driver Solenoid valve dan driver Motor Servo Tujuan pengukuran Peralatan Yang Digunakan Langkah-Langkah Pengukuran Rangkaian Pengujian Solenoid dan Motor Servo Hasil pengujian Analisa pengujian Pengujian Keseluruhan Tujuan pengukuran Peralatan Yang Digunakan Langkah-Langkah Pengukuran Data Hasil Pengujian Data Hasil Pengujian SP Data Hasil Pengujian SP Data Hasil Pengujian SP Data Hasil Pengujian SP Data Hasil Pengujian SP Data Hasil Pengujian SP Data Hasil Pengujian SP Analisa pengujian BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran... 93

13 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Simbol Terminal I/O LCD Tabel 2.2 Perintah - Perintah M Tabel 3.1 Pin LCD Tabel 3.2 Pin Antarmuka mikrokontroller dan Kypad Tabel 3.3 Pembuatan Label Membership Function Output Kran Air Panas Tabel 3.4 Rules untuk Output Kran Air Panas Tabel 4.1 Hasil Pengujian Input Output ADC Tabel 4.2 Perbandingan Ouput dengan Perhitungan ADC Tabel 4.3 Error Pengujian sensor LM Tabel 4.4 Pengujian Rangkaian Pengondisi Sinyal Tabel 4.5 Pengujian Jarak SR2Y0A Tabel 4.6 Pengujian Driver Solenoid ULN Tabel 4.7 Pengujian Motor Servo Tabel 4.8 Pengujian Karakteristik tiap Suhu... 90

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Blok diagram sistem pengaturan. (A) sistem open-loop, (B) sistem close-loop... 4 Gambar 2.2 Kurva Tanggapan Satuan... 6 Gambar 2.3 Proses Fuzzifikasi... 7 Gambar 2.4 Contoh Pemberian Angka Pada Fuzzy Label... 9 Gambar 2.5 Bentuk-Bentuk Umum Membership Function... 9 Gambar 2.6 Point Slope Representation Gambar 2.7 Lookup Representation Gambar 2.8 Contoh Input Membership Function Gambar 2.9 Contoh Fuzzy Rules Dan Bagian-Bagiannya Gambar 2.10 Proses Rule Evaluation Gambar 2.11 Contoh Matrik Rule Gambar 2.12 Contoh Evaluasi Degree of Membership Function Tiap Rule. 16 Gambar 2.13 Proses Defuzzification Gambar 2.14 Pemotongan Pada Output membership Function Gambar 2.15 Sistem Kendali Fuzzy Gambar 2.16 Rangkaian Sensor Suhu LM Gambar 2.17 Rangkaian Operational Amplifier Gambar 2.18 Arsitektur ATMega Gambar 2.19 Block diagram ADC internal Gambar 2.20 Gelombang keluaran PWM Gambar 2.21 Motor Servo Gambar 2.22 Struktur Fungsi Solenoid Valve Gambar 2.23 pantulan cahaya infrared Gambar 2.24 Bentuk fisik sensor infrared type sharp GP2Y0A02YK Gambar 2.25 karakteristik Vout terhadap jarak sensor sharp GP2Y0A02YK. 29 Gambar 2.26 LCD M1632 Standard Gambar 3.1 Diagram Perancangan Keseluruhan Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Keseluruhan Gambar 3.3 Blok Diagram Perancangan Kontrol Suhu Gambar 3.4 Diagram pengkondisi sinyal... 39

16 Gambar 3.5 Rangkaian pengondisi sinyal LM Gambar 3.6 sensor jarak infrared GP2Y0A Gambar 3.7 Rangkaian LCD 16X Gambar 3.8 Perancangan keypad matrik 3x Gambar 3.9 Rangkaian driver solenoid Gambar 3.10 Rangkaian motor servo Gambar 3.11 Rangkaian Minimum Sistem ATMEGA Gambar 3.12 Membership Function Untuk Input Error Gambar 3.13 Membership Function Untuk Input D_Error Gambar 3.14 Membership Function Untuk Output Kran Panas Gambar 3.15 flowchart pembacaan ADC internal Gambar 3.16 Flowchart pembacaan sensor suhu LM Gambar 3.17 flowchart pembacaan sensor jarak infrared Gambar 3.18 flowchart penulisan LCD Gambar 3.19 flowchart pembacaan keypad dengan sistem matrik Gambar 3.20 flowchart proses fuzzy logic Gambar 3.21 flowchart perangkat lunak keseluruhan Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian LCD Gambar 4.2 Pengujian LCD Gambar 4.3 Rangkaian pengujian ADC internal Gambar 4.4 Diagram Pengukuran Gambar 4.5 Pengujian sensor suhu LM35 menggunakan AVO dan software Gambar 4.6 Pengujian sensor suhu LM35 menggunakan AVO dan software 64 Gambar 4.7 Grafik perbandingan tegangan suhu dari teori dan praktek Gambar 4.8 Diagram pengukuran pengkondisi sinyal Gambar 4.9 Foto Pengujian input pengondisi sinyal Gambar 4.10 Foto Pengujian output pengondisi sinyal Gambar 4.11 Rangkaian Pengujian keypad Gambar 4.12 Pengujian Keypad Gambar 4.13 Pengujian sensor jarak SR2Y0A Gambar 4.14 Rangkaian Pengujian Driver Solenoid Dan Motor Servo... 73

17 Gambar 4.15 Respon suhu SP 36 terhadap waktu proses fuzzy Gambar 4.16 Respon suhu SP 37 terhadap waktu proses fuzzy Gambar 4.17 Respon suhu SP 38 terhadap waktu proses fuzzy Gambar 4.18 Respon suhu SP 39 terhadap waktu proses fuzzy Gambar 4.19 Respon suhu SP 40 terhadap waktu proses fuzzy Gambar 4.20 Respon suhu SP 41 terhadap waktu proses fuzzy Gambar 4.21 Respon suhu SP 42 terhadap waktu proses fuzzy... 89

18 DAFTAR PUSTAKA Atmel, 2003.ATMega [diunduh September 2014] Klir, George J., Fuzzy Sets and Fuzzy Logics :Theory and Applications, NJ : Prentice Hall. National Semiconductor, LM35. [diunduh September 2014]. Syahul, Galih Rahayu, Sistem pengontrolan Distribusi Air dan Pemantauan Temperatur Air Berbasis Android Smartphone. Telekontran. 01(02). Sakawa, M., Fuzzy Sets and Interactive Multiobjective Optimisation, Plenum Press, London. Saad, O. M. and Abdulkader, M. F., On the solution of bicriterion integer nonlinear fractional programs with fuzzy parameters in the objective functions, The Journal of Fuzzy Mathematics 10 (1), 1-7. Sudradjat, S., The weighted possibilistic mean variance and covariance of fuzzy numbers, accepted, inclusion in JAQM Fall. Naba, Agus dan Miyashita, kazuo Gradient-Based Tuning Off Fuzzy Contrloller With Approximated Evaluation Function, Proceeding Of The 11th International Fuzzy Systems Assosiation (IFSA) World Congress, Beijing, China. Bart Kosko,1992. Neural Networkand Fuzzy Systems: A Dynamical Systems Approach To Machine Intelegence, Prentice-hall, inc. Sudradjat S, Pengantar Dasar Analisis dan Perancangan Sistem, Diktat kuliah, Jurusan Teknik dan Manajemen Industri, Unjani,Bandung. L. Jouffe, Fuzzy Inference System Learning By Reinforcement Method, IEEE Trans. Syst., Man, Cybern. C, 28(03), pp