ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER (SOFTWARE) SKRIPSI Disusun Oleh : DWI VIOLITASARI 201010130311061 JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER (SOFTWARE) SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh : DWI VIOLITASARI 201010130311061 JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Tiada kata yang terbaik dan terindah selain puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat, taufik serta hidayahnya maka penulisan skripsi yang berjudul ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLLER (SOFTWARE) dapat terwujudkan, yang digunakan sebagai salah satu persyaratan untuk meraih gelar sarjana S-1. Penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya bimbingan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya 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, MT., selaku Ketua Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini. 4. Bapak Bapak Ir. Nurhadi, MT. 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. Kepada Alm. Ayah dan Alm. Bripda Deny wahyu budhiarso yang selalu menjadi semangat dalam setiap proses penyusunan skripsi ini. 7. Teman teman seperjuanganku di kelas Elektro B, terima kasih atas semua kisah suka dan dukanya. Karena kalian adalah keluargaku juga. 8. 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, 7 Februari 2015 Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii SURAT PERNYATAAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi LEMBAR PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR GRAFIK... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Metodologi... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Lilin Malam Batik... 6 2.2 Pemrograman Mikrokontroller Dengan Bahasa C... 7 2.2.1 Penulisan Program Bahasa C... 8 2.2.2 Konstanta dan Variable... 9 2.2.3 Komentar... 11 2.2.4 Ekspresi... 11 2.2.5 Pernyataan dan Blok Pernyataan... 13 2.3 Dasar Pemrograman... 15 2.3.1 Aritmatika dan Logika... 15 2.3.2 Percabangan dan Seleksi Kondisi... 15 2.3.3 Perulangan... 17
BAB III BAB IV 2.4 Kontrol PID (Propotional Integral Derivative)... 18 2.5 Penyetelan Paramater Kontroler PID... 23 2.5.1 Metode Ziegler-Nichols... 24 2.5.2 Metode Kurva Reaksi... 24 2.5.3 Metode Osilasi... 26 2.6 Mikrokontroler ATMEGA16... 27 2.7 Sensor Suhu IC LM35... 28 2.8 Keypad 4x4... 31 2.9 LCD 2x20... 31 2.10 Motor Servo... 34 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Sistem Keseluruhan atau Blok Diagram Alat... 35 3.1.1 Prinsip Kerja... 38 3.2 Flowchart... 39 3.2.1 Penjelasan Flowchart... 39 3.2.2 Flowchart Kontrol PID... 40 3.2.3 Penjelasan Flowchart Kontrol PID... 40 3.3 Program Alat... 41 3.3.1 Program Sensor Suhu LM35... 41 3.3.2 Program Motor Servo... 44 3.3.3 Program Keypad... 46 3.3.4 Program LCD... 49 PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Rangkaian Motor Servo... 50 4.1.1 Tujuan... 50 4.1.2 Listing Program Motor Servo... 51 4.1.3 Hasil Pengujian Motor Servo... 53 4.1.4 Analisa Hasil Pengujian Motor Servo... 54 4.2 Pengujian Rangkaian Sensor LM35... 54 4.2.1 Tujuan... 54 4.2.2 Listing Program Sensor Suhu... 54
4.2.3 Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35... 57 4.2.4 Analisa Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35... 57 4.3 Pengujian Rangkaian Keypad... 58 4.3.1 Tujuan... 58 4.3.2 Listing Program Keypad... 58 4.3.3 Hasil Pengujian Keypad... 61 4.3.4 Analisa Hasil Pengujian Keypad... 63 4.4 Pengujian LCD... 64 4.4.1 Tujuan... 64 4.4.2 Listing Program LCD... 64 4.4.3 Hasil Pengujian LCD... 65 4.4.4 Analisa Hasil Pengujian LCD... 65 4.5 Pengujian Kontroller PID... 66 4.5.1 Tujuan... 66 4.5.1.1 Perhitungan PID... 66 4.5.2 Listing Program PID... 71 4.5.3 Hasil Pengujian PID... 73 4.5.3.1 Hasil Pengujian Menggunakan Ziegler Nichols 73 4.5.3.2 Hasil Perbandingan Antara Metode Osilasi Dengan Kontrol PID Menggunakan Ziegler Nichols... 74 4.5.3.3 Hasil Pengujian Penambahan Lilin Malam... 75 4.5.4 Analisa Hasil Pengujian PID... 77 4.6 Pengujian Rangkaian Keseluruhan Sistem... 77 4.6.1 Tujuan... 77 4.6.2 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem... 78 4.6.3 Analisa Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem... 85 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 87 5.2. Saran... 88 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Bentuk Tipe data... 10 Tabel 2.2 Operator Relasi... 12 Tabel 2.3 Penyetelan paramater PID dengan metode kurva reaksi... 26 Tabel 2.4 Penyetelan paramater PID dengan metode osilasi... 27 Tabel 2.5 PIN dan Fungsi LCD... 32 Tabel 3.1 Keterangan Blok Diagram Alat... 37 Tabel 4.1 Hasil Percobaan Motor Servo... 53 Tabel 4.2 Hasil Percobaan Sensor Suhu... 57 Tabel 4.3 Hasil Percobaan Keypad... 61 Tabel 4.4 Tabel Kebenaran Keypad 4x4... 63 Tabel 4.5 Rumus Metode Ziegler Nichols... 66 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Klowong. 78 Tabel 4.7 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Klowong. 80 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Microwax 83
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Lilin Malam Batik... 7 Gambar 2.2 Blok Diagram PID Controller... 19 Gambar 2.3 Blok Diagram Kp... 19 Gambar 2.4 Nilai Kp Kecil... 20 Gambar 2.5 Nilai Kp Besar... 20 Gambar 2.6 Blok Diagram Kontrol Integral... 21 Gambar 2.7 Penggunaan Kp dan Ki... 21 Gambar 2.8 Blok diagram pengontrol Derivative... 21 Gambar 2.9 Kurva waktu hubungan input-output pengontrol Derivative... 22 Gambar 2.10 Blok diagram kontroler PID analog... 23 Gambar 2.11 Kurva respons tangga satuan yang memperlihatkan 25 % lonjakan maksimum... 24 Gambar 2.12 Respon tangga satuan sistem... 25 Gambar 2.13 Kurva Respons berbentuk S.... 25 Gambar 2.14 Sistem untaian tertutup dengan alat kontrol proporsional... 26 Gambar 2.15 Kurva respon sustain oscillation... 27 Gambar 2.16 Mikrokontroller ATMega 16... 28 Gambar 1.17 IC LM35... 30 Gambar 1.18 Keypad 4x4... 31 Gambar 1.19 LCD 2x20... 32 Gambar 2.20 Motor Servo... 34 Gambar 3.1 Blok Diagram Alat... 35 Gambar 3.2 Skematik Kontrol... 36 Gambar 3.3 Flowchart Alur Sistem... 39 Gambar 3.4 Rutin PID Interrupt Timer 5 second... 40 Gambar 3.5 Program Sensor Suhu LM35 pada AVR Studio... 41 Gambar 3.6 Program Motor Servo pada AVR Studio... 44 Gambar 3.7 Program Keypad pada AVR Studio... 46 Gambar 3.8 Program LCD pada AVR Studio... 49
Gambar 4.1 Program Motor Servo pada AVR Studio... 51 Gambar 4.2 Program Sensor Suhu LM 35 pada AVR Studio... 55 Gambar 4.3 Program Keypad pada AVR Studio... 58 Gambar 4.4 Program LCD pada AVR Studio 4... 64 Gambar 4.5 Hasil Percobaan LCD... 65 Gambar 4.6 Program PID pada AVR Studio... 71
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Osilasi suhu lilin tembok menggunakan metode Kontrol Proposional Ziegler Nichols... 67 Grafik 4.2 Osilasi suhu lilin klowong menggunakan metode Kontrol Proposional Ziegler Nichols... 67 Grafik 4.3 Osilasi suhu lilin microwax menggunakan metode Kontrol Proposional Ziegler Nichols... 68 Grafik 4.4 Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID Ziegler Nichols pada Lilin Tembok... 73 Grafik 4.5 Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID Ziegler Nichols pada Lilin Klowong... 73 Grafik 4.6 Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID Ziegler Nichols pada Lilin Microwax... 74 Grafik 4.7 Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol PID Pada Lilin Tembok... 74 Grafik 4.8 Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol PID Pada Lilin Klowong... 75 Grafik 4.9 Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol PID Pada Lilin Microwax... 75 Grafik 4.10 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Tembok... 76 Grafik 4.11 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Klowong... 76 Grafik 4.12 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Klowong... 76
DAFTAR PUSTAKA Atmel, 2003.ATMega 162. http://www.alldatasheet.com (diunduh September 2014). Bulton, W. 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Jakarta: Penerbit Erlangga. Ega Andhika Hanggara Putra, 2014. Pengaturan Pemanas Lilin Otomatis Pada Canting Elektrik Untuk Proses Pembuatan Batik Tulis Berbasis Embedded System Dengan Menggunakan Metode PI, JurusanTeknik Elektro Politeknik Negeri Malang, Malang. Hakim, Ermanu Azizul. 2012. Sistem Kontrol. Malang: Penerbit UMM Press. Hany Ferdinando. 2010. Desain PID dengan Software MatLab. http://fportfolio.petra.ac.id/user_files/98-056/simulasi.pdf. (diakses 5 Oktober 2014). Jamilah. 2012. Pengenalan Bahasa C. http://jamilah.staff.gunadarma.ac.id. (diakses 4 September 2014). Kepala Laboratorium, 2011. Buku Petunjuk Praktikum Sistem Kontrol, Malang: Universitas Brawijaya. Lilin batik lasem 2013. http://sentrabatiklasem.com/lilin-batik-lasem/. (diakses 1 September 2014). Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi-ITB. Pengenalan Matlab. directory.ung.ac.id/bei/perancis/download/mod_1_sisin.pdf. (diakses 27 Oktober 2014). Sasongko, Bagus Hari. 2012. Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C. Yogyakarta: Penerbit ANDI. Wikipedia. 2009. Batik. http://id.wikipedia.org/wiki/batik. (diakses 1 September 2014).