BAB I PENDAHULUAN BAB

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN BAB Latar Belakang Teknologi pengindraan elektronik telah mengalami perkembangan dari masa ke masa. Pengindraan elektronik ini mengacu pada kemampuan reproduksi indra manusia menggunakan larik sensor dan sistem pengenalan pola. Salah satu elektronik pengindraan yang berkembang saat ini dikenal dengan electronic nose (enose). Enose merupakan instrumen yang digunakan untuk mendeteksi dan mengenali aroma. Cara kerja proses deteksi ini mirip dengan penciuman manusia. Aroma yang terdiri dari molekul-molekul dengan ukuran ± 300 Dalton dalam bentuk gas volatile dihirup oleh hidung manusia yang di dalamnya terdapat epitel dapat mengenali dan membedakan hingga zat yang berbeda berdasarkan kualitas baunya (Pearce, dkk., 2003). Ketika reseptor spesifik menerima molekul, maka reseptor tersebut akan mengirimkan sinyal ke otak. Otak bertugas mengidentifikasi aroma yang terkait dengan molekul tertentu dan menerjemahkan aroma tersebut. Seperti halnya hidung manusia, enose merupakan instrumen yang melibatkan ilmu kemometrik yakni ilmu yang berkaitan dengan pengukuran pada sistem kimia untuk mengekstrak informasi berdasarkan data dari suatu sistem kimiawi yang diterapkan dengan menggunakan pendekatan matematika atau statistika (Lelono, 2013). Demikian pula enose bekerja dengan membedakan pola dari aroma yang dibentuk oleh larik sensor yang terdiri dari berbagai macam sensor gas yang berbeda sensitivitasnya agar masing-masing sensor dapat merespons unsur kimia dengan tingkat sensitivitas yang berbeda. Berdasarkan jenisnya electronic nose (enose) dibagi menjadi dua jenis yaitu, model statis dan dinamis (Pearce, dkk., 2003). Enose model statis adalah enose dengan model pengambilan aroma langsung terhadap sampel. Pengambilan aroma yang dilakukan pada enose model statis adalah dengan cara menghadapkan larik sensor langsung pada objek sampel uji, sedangkan pada enose model dinamis 1

2 2 cara pengambilan data aroma dilakukan dengan mengalirkan udara ke ruang sampel sehingga aroma dapat dibawa ke ruang sensor. Enose model dinamis memiliki tiga bagian utama, yaitu sistem deteksi, sistem komputasi, dan sistem pengiriman aroma sampel (air flowing gas). Sampel pada enose dinamis diletakkan di dalam ruang sampel dan pada ruang sampel tesebut diberi pemanas (heater). Sampel yang berada di dalam ruang sampel dipanaskan agar aroma sampel dapat dikeluarkan dengan cepat. Aroma pada ruang sampel diantar dengan aliran udara menuju ruang sensor untuk dideteksi. Respons aroma yang dideteksi dipengaruhi oleh tiga hal, yaitu aliran udara, ruang sensor, dan pemanasan di ruang sampel. Pemanasan yang membuat suhu ruang sampel stabil akan menghasilkan respons larik sensor enose stabil. Respons sensor yang stabil memiliki bentuk gelombang-gelombang yang mirip sehingga respons tersebut akan menghasilkan hasil ekstraksi ciri yang unik. Hasil ekstraksi ciri yang unik ini akan menghasilkan klasifikasi dan identifikasi beraturan atau dikenal polanya. Pemanasan yang tidak terkendali akan menyebabkan sampel rusak sehingga data aroma menjadi tidak bisa diidentifikasi. Oleh karena pentingnya pengaturan suhu pada ruang sampel enose maka diperlukan pengendali panas yang dapat mengatur suhu pada sistem pemanas sampel enose. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah penelitian sebagai berikut bagaimana mempertahankan kestabilan suhu ruang sampel pada enose model dinamis sehingga sampel tidak rusak pada saat pengambilan data 1.3 Batasan Masalah Dalam pembuatan dan uji coba sistem ini, diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut : 1. Penelitian difokuskan pada bagian ruang sampel dari enose sistem dinamis 2. Pada pengujian respons enose bagian dari sistem enose dinamis lainnya dianggap sudah ideal

3 3 3. Nilai kecepatan aliran udara pada saat pengujian adalah 4 liter/menit 4. Keluaran program mikrokontroler yang mengendalikan rangkaian pengendali tegangan AC dianggap % 5. Pengujian respons enose dilakukan dengan suhu 40 C 6. Pemantauan suhu pada hanya pada ruang sampel, bukan pada pemanasan sampel dengan asumsi bahwa suhu sampel dan suhu ruang sampel homogen 7. Penelitian menggunakan ruang sampel berbahan stainless steel yang sudah ada sebelumnya 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah mengimplementasikan pengendali pemanas sampel pada enose menggunakan sistem kendali PID dengan metode penalaan Ziegler-Nichols agar suhu ruang sampel pada enose stabil sehingga sampel tidak rusak saat pengambilan data 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Suhu di dalam pemanas selalu stabil sehingga pengambilan data dari sampel bisa optimal 2. Sampel tidak rusak saat pengambilan data aroma dengan enose 1.6 Metodologi Penelitian Langkah-langkah yang ditempuh di dalam penelitian meliputi: 1. Melakukan identifikasi masalah dari tema yang dilatar belakangi oleh keadaan dan permasalahan dari sistem deteksi dan pengenalan pola dengan mengamati kondisi saat ini, menganalisis berbagai permasalahan yang masih ada, dan mencari solusi atas masalah yang ditemukan. 2. Merumuskan tujuan dari penelitian. Tujuan dari penelitian ini adalah mengendalikan suhu pemanas sampel pada enose menggunakan metode kendali PID Ziegler-Nichols agar suhu di dalam ruang pemanas sampel stabil sehingga sampel tidak rusak saat pengambilan data 3. Melakukan pembelajaran lebih lanjut tentang sistem yang dibahas pada penelitian ini dengan metode :

4 4 a. Studi literatur, yaitu mempelajari artikel, makalah, jurnal, karya tulis, serta buku-buku yang terkait dengan sistem kendali dan juga sistem enose. b. Studi konsultasi kepada dosen pembimbing mengenai rancangan sistem dan metode penalaan parameter kendali yang digunakan. 4. Membuat perancangan ulang terhadap hardware sistem pemanas sampel enose dinamis yang merupakan pengembangan dari sistem sebelumnya. Sistem tersusun atas ruang sampel yang lebih kecil, pemanas, rangkaian pengontrol tegangan AC, dan kipas DC 12V 5. Penalaan parameter kendali PID menggunakan metode Ziegler-Nichols. Kemudian dilakukan pengujian pengambilan data enose untuk mengetahui pengaruh ruang sampel yang diberikan pemanas terhadap respons larik sensor enose 6. Tahap terakhir yaitu dilakukan analisis sistem kendali yang digunakan dan juga pengaruh perubahan suhu ruang sampel terhadap pengambilan data enose 1.7 Sistematika Penulisan Laporan penelitian ini terdiri dari tujuh bab, di mana isi dari setiap bab terdiri dari : BAB I : PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang masalah yang diteliti, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah pada penelitian, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan laporan penelitian. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi penjelasan mengenai penelitian yang sesuai bidang yang telah diterapkan sebelumnya, serta menghubungkannya dengan penelitian yang akan dilakukan.

5 5 BAB III : LANDASAN TEORI Bab ini berisi tentang teori dan penjelasan yang meliputi : dasar teori tentang Hidung Elektronik, Sistem kendali PID, metode penalaan PID Ziegler- Nichols. Teori-teori tersebut menjadi dasar untuk melakukan penelitian. BAB IV : PERANCANGAN SISTEM Bab ini berisi tentang perancangan sistem yang dibuat. Perancangan sistem meliputi perancangan perangkat keras dan lunak sistem. BAB V : IMPLEMENTASI Bab ini berisi tentang penerapan sistem dari rancangan yang telah dibuat yang meliputi implementasi perangkat keras dan lunak. BAB VI : HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi pengujian dari sistem kendali yang telah dibuat dan pengujian pengambilan data aroma dengan pemanas yang sudah dikendalikan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap pengambilan data enose. BAB VII : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan atas penelitian yang telah dilakukan, serta memberikan saran untuk pengembangan sistem lebih lanjut.