BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 72 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 72 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 5.1 Kalibrasi Pengertian kalibrasi menurut ISO adalah seperangkat operasi dalam kondisi tertentu yang bertujuan untuk menentukan hubungan antara nilai-nilai yang ditunjukkan oleh alat ukur atau sistem pengukuran atau nilai yang ditunjukkan material ukur dengan nilai measurand yang telah diketahui. Pengertian kalibrasi menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang mamputelusur (traceable) ke standar nasional untuk satuan ukuran dan/atau internasional. Tujuan kalibrasi adalah untuk mencapai ketertelusuran pengukuran. Hasil pengukuran dapat dikaitkan/ditelusur sampai ke standar yang lebih tinggi/teliti (standar primer nasional dan / internasional), melalui rangkaian perbandingan yang tak terputus.

2 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 73 Manfaat kalibrasi adalah sebagai berikut : untuk mendukung sistem mutu yang diterapkan di berbagai industri pada peralatan laboratorium dan produksi yang dimiliki. Dengan melakukan kalibrasi, bisa diketahui seberapa jauh perbedaan (penyimpangan) antara harga benar dengan harga yang ditunjukkan oleh alat ukur. Untuk sensor yang digunakan pada sistem yang dibangun ini, kalibrasi dilakukan dengan membandingkan nilai suhu sensor dengan nilai suhu termometer digital pada waktu dan posisi yang sama. Gambar 5.1 Termometer yang digunakan untuk kalibrasi

3 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 74 Kalibrasi dilakukan pada delapan sensor yang digunakan. Untuk sensor 4 dan 5 hasil kalibrasi diperoleh grafik dibawah ini: Data Termometer Kalibrasi Sensor 4 y = 1,2828x - 8,1268 R 2 = 0, Data Sensor Gambar 5.2 Kalibrasi sensor4 LM35 Data Termometer Kalibrasi Sensor 5 y = 1,3731x - 11,332 R 2 = 0, Data Sensor Gambar 5.3 Kalibrasi sensor5 LM35

4 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 75 Berikut adalah tabel persamaan regresi dan koefisien korelasi untuk delapan sensor: Sensor Persamaan regresi Koefisien korelasi ( R 2 ) 1 y = 1,3123 x 9,3003 0, y = 1,3203 x 8,7819 0, y = 1,3545 x 10,323 0, y = 1,2828 x 8,1268 0, y = 1,3731 x 11,332 0, y = 1,252 x 6,3843 0, y = 1,3708 x 10,833 0, y = 1,3493 x 10,819 0,9970 Tabel 5.1 Hasil kalibrasi sensor 5.2 Pengujian Sistem Respon Sistem Loop Terbuka Percobaan respon sistem loop terbuka dilakukan dengan empat kondisi bukaan valve yaitu : a. Valve input dibuka sebasar 25 % b. Valve input dibuka sebesar 50 % c. Valve input dibuka sebesar 75 % d. Valve input dibuka sebesar 100 %

5 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM Respon Sistem Open Loop Posisi 12 Layer 3 Temperatur ( C ) Waktu ( s ) Gambar 5.4 Respon sistem open loop posisi 12 layer 3 Dari gambar 5.4 terdapat perbedaaan laju kenaikan antara ke empat kondisi bukaan valve tadi untuk tiap detiknya. Terlihat bahwa bukaan valve sebesar 75 % memberikan kenaikan temperatur yang paling tinggi diantara keempat kondisi bukaan valve. Sedangkan kondisi bukaan 25 % memberikan kenaikan temperatur yang paling kecil. Dari hasil percobaan open loop ini, terlihat bahwa plant memenuhi syarat keterkontrolan dengan adanya perbedaaan kenaikan temperatur untuk tiap bukaan.

6 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM Respon Sistem Loop Tertutup a. Set point 32,5 posisi 12 layer 3 Gambar 5.5 Settingan awal Sp 32.5 Posisi 12 Layer 3 Percobaan respon sistem loop terbuka dimulai dengan menentukan settingan awal. Posisi sensor, posisi layer, bukaan valve awal, dan besarnya set point akan menentukan record yang memberikan waktu dan referensi cek point agar sesuai dengan basis data temperatur yang telah dibangun. Dari gambar 5.5 terlihat bahwa pada cek point 1 error yang terjadi karena perbedaan set point dengan temperatur aktual sebesar 0.5. besarnya error ini mengindikasikan bahwa besarnya supply udara panas yang mengakibatkan kenaikan temperatur aktual pada waktu cek point 1 masih harus ditingkatkan lagi. Pengujian untuk kondisi awal diatas dilakukan selama 2000 detik memberikan grafik temperatur aktual terhadap waktu seperti pada gambar 5.6. Dari

7 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 78 kecenderungan grafik temperatur terhadap waktu pada gambar 5.6 terlihat bahwa osilasi terjadi pada waktu setelah set point tercapai namun lama kelamaan respon sistem dapat dikatakan stabil dengan error sistem ini sekitar ±0.26. Error steady state = amplitudo osilasi error pada set point saat steady state x100% = x100% 32.5 = 0.77 % Error steady state sebesar 0.25 atau 0.77 % masih lebih kecil dari persentase error absolut yang diperbolehkan yaitu sebesar 2 % atau 5 %. Hal ini mengindikasikan bahwa sistem dapat dikatakan stabil. Grafik error yang terjadi dapat dilihat pada gambar 5.8. sedangkan tampilan software pada saat settingan tersebut dapat dilihat dari gambar Data Kontrol Sp 32,5 Posisi 12 Layer Temperatur ( C ) Waktu ( s ) 2000 Gambar 5.6 Grafik data kontrol untuk sp 32.5 posisi 12 layer 3

8 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 79 (a) (b) (c) (d) Gambar 5.7 Temperatur pada termometer saat pengujian lup tertutup set point 32,5 posisi 12 layer 3. (a) saat cek point 1 (b) saat cek point 2 (c) saat cek point 3 (d) saat detik ke 2000.

9 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 80 Error Temperatur Gambar Error untuk Sp 32,5 Posisi 12 Layer Waktu ( s ) Gambar 5.8 Grafik error yang terjadi untuk sp 32.5 posisi 12 layer 3 Gambar 5.9 Tampilan di software

10 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 81 Pada sistem yang dibangun ini dilengkapi dengan fasilitas untuk mengetahui sebaran temperatur yang terjadi pada tiap posisi yang ada pada line yang sama. Fasilitas ini akan membandingkan sebaran temperatur yang telah direkam dalam basis data pengetahuan dengan temperatur aktual pengontrolan. User dapat melihat apakah sebaran temperatur refensi sesuai dengan temperatur aktual. Dari gambar 5.10 terlihat untuk beberapa posisi sensor temperatur aktual tidak sesuai dengan referensi yang telah ada. Hal ini dapat dimengerti karena bentuk aliran udara panas yang disemburkan sumber panas dapat tidak sama pada setiap kondisi kontrol. Hal ini dikarenakan aliran yang terjadi tidak hanya aliran laminar tetapi juga terdapat aliran turbulen yang tidak dapat diprediksi arah alirannya. Namun, dalam sistem ini dilengkapi juga fasilitas untuk mengubah besarnya nilai sebaran referensi yang ada pada basis data sebaran temperatur yang ada. Gambar 5.10 Sebaran temperatur yang terjadi

11 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 82 Gambar 5.11 Aturan yang dipakai b. Set point 34,26 posisi 12 layer 3 Percobaan sistem loop tertutup yang kedua dilakukan pada kondidi awal yang sama namun dengan set point yang berbeda yaitu sebesar Gambar 5.12 memperlihatkan pada saat cek point 1 nilai temperatur aktual melebihi nilai temperatur referensi yang diberikan. Hal ini mengakibatkan aksi pengontrolan terhadap valve agar mengurangi bukaannya sebesar 25 %. Kondisi serupa terjadi pada saat cek point 2 sehingga hasilnya pada set point 3 nilai temperatur aktual dapat sesuai dengan yang direferensikan.

12 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 83 Gambar 5.12 Settingan awal Sp posisi 12 layer 3 Dari grafik temperatur terhadap waktu pada gambar 5.13 terlihat bahwa over shoot terjadi pada saat waktu 185 s sebesar Osilasi terjadi pada waktu setelah set point tercapai namun lama kelamaan respon sistem dapat dikatakan stabil dengan error sistem ini sekitar ±0.26. Maksimum persen overshoot untuk sistem ini sebesar: Maximum percent c( t overshoot = ) c( ) x100% c( ) p = x100% = 0.73 %

13 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 84 Error steady state = amplitudo osilasi error pada set point saat steady state x100% = x100% = 0.73 % Error steady state sebesar 0.25 atau 0.73 % masih lebih kecil dari persentase error absolut yang diperbolehkan yaitu sebesar 2 % atau 5 %. Hal ini mengindikasikan bahwa sistem dapat dikatakan stabil. Grafik error yang terjadi dapat dilihat pada gambar 5.14 sedangkan tampilan pada software dapat dilihat pada gambar Data Kontrol Sp Posisi 12 Layer 3 Temperatur ( C ) Waktu ( s ) 2000 Gambar 5.13 Grafik data kontrol untuk sp posisi 12 layer 3

14 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 85 7 Gambar Error Untuk Sp Posisi 12 Layer Error Temperatur Waktu ( s ) 2000 Gambar 5.14 Grafik error yang terjadi untuk sp 32.5 posisi 12 layer 3 Gambar 5.15 Tampilan di software

15 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM Respon Sistem Jika Aturan Tidak Tepat Ketepatan memilih aturan sangat penting dalam sistem kontrol yang dikembangkan ini. Hal ini terlihat pada percobaan yang dilakukan. Aturan diberikan pada sistem sesuai dengan gambar Aturan ini diterapkan untuk kondisi setting awal yang sama seperti pada gambar 5.5. Gambar 5.16 Aturan yang dipakai Respon kontrol yang dihasilkan dengan kondisi aturan seperti gambar 5.16 dapat dilihat pada gambar Grafik temperatur terhadap waktu mengindikasikan bahwa respon sistem akan berosilasi sebesar 32.5 ± Osilasi ini terjadi selama proses pengontrolan terjadi. Bila dibandingkan dengan kondisi yang sama namun dengan aturan yang tepat. Kondisi ini jelaslah tidak diinginkan karena kestabilan sistemnya dapat dikatakan kurang bagus karena adanya osilasi. Grafik error terhadap waktu dapat dilihat pada gambar 5.18.

16 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM Data Kontrol Sp 32.5 Posisi 12 Layer Temperatur ( C ) Waktu ( s ) 2000 Gambar 5.17 Grafik data kontrol untuk sp 32.5 posisi 12 layer 3 aturan tidak tepat 4 Gambar Error Untuk Sp 32.5 Posisi 12 Layer 3 Error Temperatur Waktu ( s ) Gambar 5.18 Grafik error yang terjadi untuk sp 32.5 posisi 12 layer 3 aturan tidak tepat

17 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM Respon Sistem Kontrol On-Off Untuk membandingkan dengan sistem kontrol konvensional, respon sistem akan dicoba dengan menggunakan teknik kontrol on-off dengan set point dari gambar 5.19 sistem dengan jenis kontrol ini mengalami osilasi setiap saat dan akan berosilasi antara ± gambar tampilan pada software dapat dilihat di gambar sedangkan grafik error terhadap waktu yang terjadi dapat dilihat pada gambar Grafik Kontol On Off untuk Sp Posisi 12 Layer 3 Temperatur ( C ) Waktu ( s ) 1200 Gambar 5.19 Data kontrol on-off sp posisi 12 layer 3

18 BAB V KALIBRASI DAN PENGUJIAN SISTEM 89 Gambar 5.20 Tampilan di software 7 Grafik Error Kontrol On Off Sp Posisi 12 Layer Error Temperatur Waktu ( s ) 1200 Gambar 5.21 Data error kontrol on-off sp posisi 12 layer 3