PENGENDALIAN LINGKUNGAN PERTANIAN

Transkripsi

1 PENGENDALIAN LINGKUNGAN PERTANIAN Teknik Pengendalian Bio-Lingkungan Disampaikan untuk Kuliah Mekanisasi Pertanian di FAPERTA

2 Outline 1 2 Pengendalian Berbasis Waktu 3

3 Pengendalian Denition Pengendalian (kontrol) adalah usaha pengaturan operasi-operasi terhadap obyek atau proses agar sesuai dengan tujuan tertentu. Dalam suatu sistem pengendalian terdapat hubungan timbal balik antara komponen-komponen yang membentuk suatu kongurasi sistem yang memberikan satu hasil atau respon yang dikehendaki

4 Mengapa Perlu Dikendalikan? Setiap proses memerlukan lingkungan yang optimum agar dapat berjalan dengan baik Dalam industri/pabrik, proses demi proses membentuk sebuah sistem yang masing-masing memerlukan kondisi optimum. Misalnya pada pabrik pembuatan tapioka, pengeringan tapioka basah perlu diatur suhunya agar tidak terlalu tinggi, yang menyebabkan warna tepung menjadi kecoklatan. Berkaitan dengan pertanian, selama pengendalian masih dianggap layak (biasanya biaya dan hasil panen menjadi faktor pertimbangan), maka penerapannya perlu dilakukan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik institution-log

5 Mengapa Perlu Dikendalikan? Setiap proses memerlukan lingkungan yang optimum agar dapat berjalan dengan baik Dalam industri/pabrik, proses demi proses membentuk sebuah sistem yang masing-masing memerlukan kondisi optimum. Misalnya pada pabrik pembuatan tapioka, pengeringan tapioka basah perlu diatur suhunya agar tidak terlalu tinggi, yang menyebabkan warna tepung menjadi kecoklatan. Berkaitan dengan pertanian, selama pengendalian masih dianggap layak (biasanya biaya dan hasil panen menjadi faktor pertimbangan), maka penerapannya perlu dilakukan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik institution-log

6 Mengapa Perlu Dikendalikan? Setiap proses memerlukan lingkungan yang optimum agar dapat berjalan dengan baik Dalam industri/pabrik, proses demi proses membentuk sebuah sistem yang masing-masing memerlukan kondisi optimum. Misalnya pada pabrik pembuatan tapioka, pengeringan tapioka basah perlu diatur suhunya agar tidak terlalu tinggi, yang menyebabkan warna tepung menjadi kecoklatan. Berkaitan dengan pertanian, selama pengendalian masih dianggap layak (biasanya biaya dan hasil panen menjadi faktor pertimbangan), maka penerapannya perlu dilakukan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik institution-log

7 Komponen-Komponen Sistem Kendali Komponen dasar dari sistem kendali adalah : 1. Input Set Point Acuan, 2. Kontroler, 3. Aktuator, 4. Proses yang dikendalikan, 5. Instrumen Ukur

8 Komponen-Komponen Sistem Kendali Komponen dasar dari sistem kendali adalah : 1. Input Set Point Acuan, 2. Kontroler, 3. Aktuator, 4. Proses yang dikendalikan, 5. Instrumen Ukur

9 Beberapa Istilah dalam Pengendalian Set Point : Nilai acuan yang harus dipertahankan (nilai acuan yang menjadi tujuan pengendalian), misalnya : suhu ruang pengering permen gelatin harus dipertahankan sebesar 18 o C untuk memungkinkan uap air keluar dari permen perlahan secara difusi Set-point = 18 o C Nilai Aktual : Nilai pengukuran aktual, menunjukkan repon proses terhadap aksi pengendalian. Misalnya setelah diberikan set point 18 o C dan dilakukan pengendalian (dengan mesin pendingin), suhu ruang pengering turun dari 25 o C menjadi 20 o C. Nilai aktual = 20 o C, pengendalian masih harus bekerja untuk mencapai set point (= 18 o C )

10 Beberapa Istilah dalam Pengendalian lanjutan.. Respon Transien : Respon suatu sistem pengendalian terhadap perubahan perubahan masukan secara tiba-tiba (fungsi tangga). Jika pemberian panas akan meningkatkan suhu udara, perubahan daya pemanas dari 60% menjadi 80% akan meningkatkan suhu dari 50 o C menjadi 80 o C setelah beberapa saat. Hal ini menyebabkan terjadinya osilasi hingga mencapai kedaan steady state (keseimbangan baru) institution-log

11 Kontroler (Pengendali) Kontroler berfungsi untuk membandingkan nilai acuan (set point) dengan nilai yang dihasilkan oleh elemen ukur, menentukan deviasi dan menghasilkan suatu signal kendali yang akan memperkecil deviasi sampai satu nilai yang ditolerir Kontroler dapat diklasikasikan berdasarkan aksi kontroler sebagai berikut : Kontroler dua posisi (on-o) Kontroler Proporsional Kontroler Integral Kontroler Proporsional + Integral (PI) Kontroler Proporsional + Dierensial (PD) Kontroler Proporsional + Integral + Dierensial (PID)

12 Time-based Outline 1 2 Pengendalian Berbasis Waktu 3

13 Time-based Open-loop dan Closed-loop Sistem kendali open-loop (tidak berumpan balik) sering diartikan sebagai suatu sistem kendali manual (misalnya saklar yang dinyalakan manusia) dan kendali berbasis waktu Sistem kendali closed-loop (berumpan balik) menerima informasi keadaan proses (yang dikendalikan) dan memerintahkan kontroler untuk memberikan respon yang sesuai. Hal ini terjadi secara berulang-ulang

14 Time-based Open-loop dan Closed-loop Katup/kran air yang dibuka oleh manusia merupakan sistem kendali open-loop. Manusia yang membuka dan menutup keran menjadi pengendali

15 Time-based Outline 1 2 Pengendalian Berbasis Waktu 3

16 Time-based Pengendalian Berbasis Waktu Denition Pengendalian berbasis waktu adalah pengendalian yang dirancang berdasarkan perioda suatu proses atau suatu sistem yang dirancang untuk bekerja hanya pada waktu-waktu tertentu Nyala atau mati aktuator ditentukan oleh waktu (timer) Sistem kendali ini adalah sistem kendali loop terbuka dan tidak menerapkan mekanisme umpan balik Unit kontroler umumnya berupa kontroler dua posisi yaitu on dan o

17 Time-based Contoh Alat Pengendali Berbasis Waktu Timer Mekanik Timer elektronik

18 Time-based Outline 1 2 Pengendalian Berbasis Waktu 3

19 Time-based Kendali Mekanik Dua Posisi (On-O) Kendali dua posisi on-o merupakan salah satu sistem kontrol loop tertutup (closed loop control system) Sinyal keluaran dari aktuator, setelah melalui pengukuran, diumpan balikkan ke kontroler sehingga berpengaruh langsung terhadap aksi pengendalian. Aksi pengendalian dilakukan secara otomatis dengan mekanisme on-o (nyala/mati) dari keluaran kontroler

20 Time-based Contoh : Thermostat 1 Setting suhu memungkinkan pengguna menentukan pada suhu berapa thermostat on atau o 2 Setting suhu menyebabkan pelat bimetal lurus dan bengkok pada suhu tertentu (yang sudah disetting sebelumnya), sehingga menjadikan sebagai saklar on-o institution-log

21 Time-based Contoh : Thermostat Lanjutan.. 1 Pelat bimetal terdiri dari dua lapis metal yang berbeda yang dilekatkan. Kuningan (merah) dilekatkan dengan Besi (biru) 2 Pemuaian besi lebih kecil daripada kuningan ketika terkena panas, sehingga bimetal membengkok ke belakang pada saat suhu naik. 3 Pelat bimetal merupakan bagian dari sirkuit listrik. Pelat bimetal lurus ketika dingin, sehingga menghubungkan sirkuit listrik (berfungsi sebagai saklar dalam posisi on). Bimetal akan bengkok lagi apabila suhu naik menapai nilai tertentu dan kembali memutus listrik.

22 Time-based Kendali Elektronik Berumpan Balik Contoh sistem kendali berumpan balik secara elektronik : Sensor tinggi air, pembanding antara set-point dan nilai aktual dilakukan secara elektronik, untuk menggerakkan katup outlet institution-log

23 Time-based Kendali Elektronik Berumpan Balik Contoh Sistem kontrol berumpan balik motor stepper untuk pencampuran bahan. Sensor tekanan memberikan sinyal ke sirkuit pengontrol untuk institution-log

24 Time-based Pengendalian dengan Komputer Kontroler pada umumnya sebuah rangkaian elektronik atau sistem minimum (mikrokontroler) yang diprogram. Untuk kepentingan riset yang butuh eksibilitas, komputer biasa digunakan sebagai kontroler set-point ditentukan oleh komputer (dimasukkan ke program) Program dalam komputer membandingkan dengan nilai aktual pengukuran (yang diubungkan ke komputer dengan teknik interfacing) Program menentukan aksi pengendalian apa yang harus dilakukan Program mengeluarkan perintah pengendalian yang akan mengubah status aktuator. Hubungan antara keputusan program dan dunia luar dilakukan dengan teknik interfacing institution-log

25 Time-based Pengendalian dengan Komputer Contoh Satu plot sawah di lahan gambut ingin dikendalikan tinggi muka airnya hingga di bawah permukaan tanah. Pengamatan tinggi muka air dilakukan dengan sensor yang dibaca komputer. Komputer memberikan perintah irigasi kepada pompa jika muka air turun, dan memberikan perintah drainase kepada pompa jika air berlebih/menggenang institution-log

26 institution-log Pengendalian Rumah Tanaman (Greenhouse)

27 institution-log Pengendalian Rumah Tanaman (Greenhouse) Lanjutan.. Banyaknya parameter yang dikendalikan dalam rumah tanaman memerlukan panel display terpadu

28 Brainstorming! Pikirkan satu sistem/proses dalam bidang pertanian yang bisa dikendalikan! Kondisi optimum apa yang harus dimiliki oleh sistem pertanian itu dan bagaimana merancang sebuah sistem kendali untuk diterapkan pada sistem itu

29 Pengendalian adalah solusi engineering dari kondisi lingkungan yang tidak optimum. Dalam bidang pertanian, pengendalian membuat semua tanaman dapat tumbuh di daerah mana saja dengan membuat satu sistem tertutup yang terkendali. Tahapan perancangan sistem kendali secara singkat adalah : merumuskan sistem/proses yang akan dikendalikan menentukan parameter pengendalian dan set point membuat sistem kendali evaluasi sistem kendali Dalam bidang pertanian, baik pra-panen maupun pasca panen diperlukan banyak kondisi yang memerlukan pengendalian

30 Pengendalian adalah solusi engineering dari kondisi lingkungan yang tidak optimum. Dalam bidang pertanian, pengendalian membuat semua tanaman dapat tumbuh di daerah mana saja dengan membuat satu sistem tertutup yang terkendali. Tahapan perancangan sistem kendali secara singkat adalah : merumuskan sistem/proses yang akan dikendalikan menentukan parameter pengendalian dan set point membuat sistem kendali evaluasi sistem kendali Dalam bidang pertanian, baik pra-panen maupun pasca panen diperlukan banyak kondisi yang memerlukan pengendalian

31 Pengendalian adalah solusi engineering dari kondisi lingkungan yang tidak optimum. Dalam bidang pertanian, pengendalian membuat semua tanaman dapat tumbuh di daerah mana saja dengan membuat satu sistem tertutup yang terkendali. Tahapan perancangan sistem kendali secara singkat adalah : merumuskan sistem/proses yang akan dikendalikan menentukan parameter pengendalian dan set point membuat sistem kendali evaluasi sistem kendali Dalam bidang pertanian, baik pra-panen maupun pasca panen diperlukan banyak kondisi yang memerlukan pengendalian

32 Pustaka Alciatore, DG and Michael B.H Introduction to Mechatronics and Measurement System. McGraw Hill. Singapore Internet