BAB IV PERANCANGAN SISTEM 36 BAB IV PERANCANGAN SISTEM. 4.1 Pembangunan Basis Pengetahuan dan Aturan

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 36 BAB IV PERANCANGAN SISTEM 4.1 Pembangunan Basis Pengetahuan dan Aturan 4.1.1 Basis Pengetahuan Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengetahuan adalah hal yang paling penting dalam pengembangan sistem pakar. Basis pengetahuan mengandung pengetahuan untuk pemahaman, formulasi, dan penyelesaian masalah. Dalam sistem kontrol temperatur berbasis sistem pakar, pengetahuan yang digunakan didapatkan dari hasil eksperimen untuk mengetahui karakteristik plant yang akan dikontrol sehingga dalam proses pengontrolannya tepat sasaran. Data yang didapatkan berupa data kenaikan temperatur pada beberapa bukaan dan beberapa posisi sensor. Proses pengambilan data temperatur yang digunakan sebagai basis pengetahuan dalam sistem ini berlangsung dalam beberapa tahapan agar representasi temperatur keseluruhan plant dapat terpenuhi. Tahap pertama adalah plant dibagi dalam lima layer dimana setiap layer akan dibagi menjadi tiga line dimana akan terdapat delapan sensor pada line tersebut. Gambar 4.2 menunjukkan posisi pengambilan data plant. Setelah didapatkan sebaran temperatur dalam posisi dan kondisi bukaan valve yang bervariasi maka kita memetakan sebaran data temperatur tiap layernya dalam bentuk kontur sebaran temperatur sehingga kita dapat mengetahui nilai

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 37 temperatur diluar posisi sensor tadi. Setelah itu, basis pengetahuan yang dibutuhkan kita susun dalam format database temperatur, database yang dimaksudkan berisi tabel-tabel nilai temperatur dimana tiap kolomnya berisi nilai temperatur tiap posisi dalam tiap waktu tertentu. Database inilah yang akan menjadi referensi dalam penentuan rule yang digunakan dalam proses pengontrolan. Gambar 4.3 menunjukkan contoh kontur dari sebaran temperatur sedangkan gambar 4.4 menunjukkan bentuk tabel database temperatur. Database temperatur yang didapatkan, dibangun dengan menggunkan MySQL. Batas bawah temperatur yang terekam dalam database menjadi acuan kapan dimulainya timer untuk cek point yang telah ditentukan. Dalam tabel database temperatur terdapat 7 field data. Yaitu : no, urutan, bukaan, posisi, layer, waktu, dan suhu. Banyaknya record yang terekam dalam tabel database temperatur ini menjadi acuan dalam program sistem kontrol yang dibangun. data_suhu no * urutan bukaan posisi layer waktu suhu Gambar 4.1 Field pada Tabel Basis Data Temperatur

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 38 50 cm Sumber Panas 40 cm 60 cm 8 Posisi 1 Layer 9 5 4 3 2 Sumber Panas 1 s8 s7 s6 s5 s4 s3 s2 s1 Sensor Gambar 4.2 Posisi pengambilan data plant untuk database temperatur

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 39 Gambar 4.3 Kontur temperatur untuk layer 3 bukaan 100%

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 40 Gambar 4.4 Tabel Database temperatur untuk posisi 12 layer 3 bukaan 100% 4.1.2 Basis Aturan (Rule) Basis aturan dikembangkan dalam bentuk rule-rule yang mengatur proses pengontrollan plant. Aturan (rule) dibangun berdasarkan perbandingan nilai setting temperatur yang diberikan dengan nilai aktual sistem tersebut. Perbedaan nilai antara keduanya disebut error. Besarnya error itulah yang akan menentukan aksi mana yang akan dilakukan oleh sistem pakar sehingga pengontrolan tepat sasaran. Gambar 4.6 menunjukkan aturan yang digunakan dalam sistem ini.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 41 Dalam tabel database aturan terdapat 6 field data. Yaitu : no, urutan, posisi, layer, error, dan step_value. Record yang terekam dalam tabel database temperatur ini menjadi acuan besarnya bukaan valve pada program sistem kontrol yang dibangun. no * posisi urutan layer error data_suhu Step_value Gambar 4.5 Field pada Database Aturan Gambar 4.6 Tabel Database Aturan untuk posisi 12 layer 3 4.2 Inferensi Inferensi yang digunakan dalam sistem pakar ini dibagi kedalam dua bagian. Pertama adalah inferensi ketika melewati cek point yang telah ditentukan. Sedangkan inferensi yang kedua adalah inferensi pada saat nilai set point telah tercapai. Tujuan inferensi pada cek point adalah untuk mendapatkan waktu

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 42 estimasi pencapaian setpoint yang ditentukan. Untuk inferensi pada saat sistem telah mencapai set point yang ditentukan, tujuannya adalah untuk mendapatkan rule kontrol yang tepat agar menjaga sistem stabil pada temperatur set point tersebut. Inferensi pada saat cek point selain untuk mendapatkan estimasi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai set point yang diinginkan juga mencari rule yang tepat agar waktu yang dibutuhkan untuk mencapai set point dapat sesuai dengan estimasi yang sudah terekam pada database temperatur. Rule untuk set point dibedakan dengan rule pada saat terjadinya pegontrolan. Untuk rule set point, nilai yang menjadi acuan adalah error antara temperatur referensi dengan temperatur aktual pada waktu yang sama. Jika error negatif, maka bukaan valve sebesar 100 % namun jika error negatif maka bukaan valve dikurangi 25% dari bukaan sebelumnya. Inferensi untuk mencari Aturan (rule) kontrol bekerja saat waktu pertama kali temperatur dalam plant mencapai nilai setting temperatur yang ditentukan. Estimasi waktu tersebut didapatkan dari referensi database temperatur yang telah disusun sebelumnya. Aturan pertama kali bekerja dengan membandingkan nilai setting temperatur dengan nilai temperatur aktual yang akan didapatkan nilai error. Setelah itu, sistem akan mengecek kondisi bukaan valve input yang akan menjadi referensi jalur aturan mana yang akan dipakai dalam proses pengontrolan ini. Sebagai contoh adalah jika bukaan valve input aktual adalah sebesar 75 %, maka nilai error yang telah didapatkan akan menentukan besarnya aksi yang

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 43 dimaksudkan untuk menuju nilai temperatur sesuai setting temperatur yang diberikan. Ketika nilai error adalah negatif maka hal ini mencerminkan bahwa nilai temperatur aktual lebih besar daripada nilai setting temperatur yang diberikan sehingga aksi yang dilakukan adalah dengan memperkecil supply udara panas pada plant sehingga nilai temperatur aktual akan menuju nilai setting temperatur yang telah ditentukan. Namun ketika nilai error adalah positif maka hal yang harus dilakukan adalah dengan meningkatkan supply udara panas dalam plant. 4.3 Desain Perangkat Lunak Sistem Pakar Gambar 4.7 Konteks Diagram Sistem Kontrol Dalam konteks diagram diatas, sistem kontrol temperatur berbasis sistem pakar terhubung dengan tiga entitas luar yaitu user, sensor temperatur, dan kontrol flow. User memberikan nilai setting temperatur sebagai target yang akan menjadi tolak ukur oleh sistem serta user juga memberitahukan posisi sensor aktual yang berfungsi sebagai pelengkap akses ke dalam database temperatur yang berada dalam sistem pakar tepatnya dalam basis pengetahuan. Nilai setting temperatur

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 44 dan posisi sensor ini digunakan sebagai fakta yang masuk ke dalam sistem pakar disamping nilai data temperatur aktual plant. Selisih antara nilai setting temperatur dan nilai temperatur aktual dijadikan sebagai masalah yang harus diselesaikan agar nilai keduanya sesuai. Rule yang telah dibangun dan terekam dalam database rule digunakan sebagai alat untuk menyelesaikan masalah tersebut. Aturan-aturan yang terdapat dalam database rule di bangun berdasarkan pembelajaran sebelumnya sehingga masalah-masalah yang terjadi berulang-ulang akan cepat ditanggulangi karena step-step penyelesaian masalahnya telah tersimpan dalam database rule. Metode pemilihan rule dapat disebut juga dengan metode inferensi, ketepatan memilih rule akan berakibat pada ketepatan penyelesaian masalah yang dihadapi sistem pakar. Jika rule yang di pilih tepat maka masalah yang dihadapipun akan terselesaikan secara tepat begitupun sebaliknya jika rule yang di pilih ternyata tidak sesuai maka penyelesaian masalahnya tidak seperti yang kita harapkan. Output dari rule ini adalah besarnya bukaan valve yang dapat mengetur laju aliran udara panas yang masuk dan keluar sistem. Proses pengambilan data dan pengontrolan valve dilakukan secara otomatis oleh PC dengan menggunakan perangkat lunak. Perangkat lunak yang dibangun meliputi perangkat lunak untuk mengontrol perangkat keras dan peragkat lunak untuk melakukan pengolahan data yang masuk sampai akhirnya didapatkan rule yang tepat. Perangkat lunak untuk pengontrolan perangkat keras digunakan untuk melakukan pengambilan data temperatur dari plant serta untuk mengatur gerakan

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 45 motor yang akan menentukan besarnya bukaan valve. Perangkat lunak pengolahan data digunakan untuk pengolahan data input temperatur dan pengontrolan sistem dengan metode sistem pakar. Sensor Temperatur Set point Posisi sensor USER 1 Ukur Temperatur 2 Besar Bukaan Valve 3 Input Data Nilai temperatur Besar bukaan valve 4 Pilih Data Temperatur 5 Rule 6 Sistem Kontrol Berbasis Sistem Pakar Estimasi waktu Rule Data Base Temperatur Data Base Rules 7 Kontrol Aktuator 8 Display Grafik dan kondisi plant Besar bukaan valve Valve Gambar 4.8 Data Flow Diagram Level 0 Untuk Desain Perangkat Lunak Data flow diagram diatas menjelaskan lebih lengkap dari rancangan perangkat lunak yang digunakan. Terdapat delapan proses utama yang terjadi dalam diagram

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 46 tersebut diantaranya adalah proses mengukur temperatur aktual plant, besar bukaan valve, input data yang diberikan oleh user, pemilihan database temperatur sebagai rujukan, rule yang akan mengatur sehingga kondisi yang diinginkan tercapai, sistem kontrol, kontrol aktuator dengan kondisi bukaan yang disesuaikan berdasarkan rule yang dipakai, serta display yang mempermudah user mengamati proses yang terjadi dalam kegiatan yang terjadi dalam plant yang dikotrol. Proses mengukur temperatur aktual plant melibatkan blok akuisisi data yang diatur oleh mikrokontroller dan PC. Nilai temperatur aktual yang didapatklan dalam proses ini digunakan sebagai pembanding dengan nilai setting temperatur yang ditentukan oleh user. Nilai error yang terjadi antara nilai temperatur aktual dan setting temperatur yang terjadi akan menentukan rule mana yang dipilih untuk proses pengontrollan. Input data yang diberikan oleh user adalah nilai setting point yang akan menjadi target pengontrolan dan nilai posisi sensor temperatur aktual. Kedua nilai tersebut digunakan untuk mengakses database temperatur sehingga sistem mendapatkan nilai estimasi waktu kapan nilai setting temperatur yang diberikan tersebut akan tercapai. Nilai estimasi waktu ini akan menentukan waktu cek point yang akan dilakukan oleh sistem yang bertujuan untuk mengecek apakan rule yang digunakan masih sesuai dengan kondisi plant aktual. Database rule berisi tentang rule-rule yang akan digunakan dalam proses rule selanjutnya. Rule merupakan proses yang dapat dikatakan paling penting dalam sistem ini, proses pemilihan rule berdasarkan kondisi-kondisi yang telah diberikan dan

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 47 kondisi yang terjadi dalam plant yang akan dikontrol. Proses pemilihan rule yang tepat akan menghasilkan pengontrolan yang tepat juga artinya nilai kondisi steady state plant akan sama dengan setting temperatur yang diberikan. Sebaliknya jika rule yang dipilih ternyata tidak sesuai dengan kondisi yang ada maka nilai setting temperatur tidak akan terjadi, artinya proses pengontrollan gagal. Pemilihan rule dilakukan sebanyak nilai cek point yang ditentukan oleh sistem agar waktu untuk mencapai setpoint sesuai dengan yang diprediksikan. Pemilihan rule yang lain digunakan untuk mengontrol sistem setelah tercapainya nilai setpoint agar nilai temperatur sesuai dengan nilai setpoint. Kontrol aktuator merupakan proses yang berperan untuk mengontrol gerakan stepper motor. Proses ini melibatkan blok aktuator yang diatur oleh PC berdasarkan rule yang digunakan. Nilai besarnya bukaan valve yang digerakkan oleh stepper motor akan mengontrol besarnya jumlah udara panas yang masuk dan yang keluar dari sistem. Display merupakan proses yang berperan untuk menampilkan bagian-bagian tertentu dari kondisi plant, input data yang diberikan oleh user serta kondisi rule yang dipilih oleh sistem. Proses ini memberikan kemudahan user dalam mengamati proses yang terjadi dalam plant melalui grafik temperatur aktual plant yang ditampilkan.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 48 4.3.1 DFD Level 1 Proses 5 Rule Gambar 4.9 DFD Level 1 dari Proses 5 Gambar yang ditunjukkan DFD level 1 untuk proses 5 terdiri dari tiga proses utama yaitu proses pengeditan rule, proses pembacaan rule serta proses penyimpanan rule. Proses baca rule adalah proses dimana user dapat membaca rule yang ada dalam database rule yang telah disusun. Biasanya proses baca rule sangat berperan ketika sistem sedang bekerja dimana proses ini akan menunjukkan rule mana yang bekerja untuk kondisi aktual plant saat itu. Proses edit rule dimungkinkan untuk seorang user untuk mengedit rule yang telah ada

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 49 dalam database rule. Perubahan rule biasanya terjadi ketika didapat suatu kondisi yang lebih baik dari pada kondisi rule sebelumnya untuk mengatasi masalah yang sama. Perubahan rule ini dilakukan secara manual oleh user. Buffer rule berfungsi sebagai penampungan sementara antara database rule dan user. Gambar 4.10 DFD level 2 untuk proses 5.1 Proses edit rule terdiri dari 3 proses yaitu proses tambah rule, proses hapus rule, dan proses ubah rule. Proses tambah rule menambahkan rule yang baru yang akan disimpan sementara dalam buffer rule sebelum terekam dalam database rule. Proses penghapusan rule dilakukan ketika kondisi rule tersebut sudah tidak efektif untuk menyelesaikan masalah yang dihadapi. Sedangkan proses perubahan rule dilakukan ketika rule yang ada dirasakan harus ada perbaikan agar lebih effektif dalam menyelesaikan masalah.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 50 4.3.2 DFD Level 1 Proses 6 Sistem Kontrol Gambar 4.11 DFD Level 2 untuk proses 6 Proses utama dalam proses 6 proses sitem kontrol ini terdapat 5 proses utama yaitu proses mencari field dalam database yang sesuai, menentukan cek point, proses cek point tersebut, membandingkan data temperatur dengan database temperatur pada test point yang telah ditentukan, dan memilih rule yang tepat untuk kondisi yang sesuai. Proses mencari field database yang sesuai dibutuhkan sebagai data referensi untuk membandingkan dengan data temperatur aktual pada saat cek point yang telah ditentukan. Misalnya pada saat cek point pertama, kita bandingkan apakah nilai temperatur aktual tersebut masih sesuai dengan nilai yang terdapat pada database temperatur pada waktu yang sama. Ketika nilai tersebut masih dapat ditolerir maka rule yang dipakai masih seperti rule yang dipakai sebelumnya. Namun, ketika error antara nilai data temperatur aktual dengan nilai yang ada pada database tersebut terlalu melenceng jauh maka rule

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 51 akan berubah menyesuaikan dengan kondisi yang dihadapi sehingga pada test point selanjutnya nilai dari data temperatur aktual dapat sesuai. Gambar 4.12 DFD Level 3 untuk Proses 6.5 Pilih Rule Untuk proses pemilihan rule terdapat tiga proses utama didalamnya, yaitu proses membandingkan data temperatur aktual dengan data referensi temperatur, proses pengecekan bukaan valve aktual, dan proses pemilihan rule dengan kondisi yang telah diberikan sebelumnya. Proses pemilihan rule berdasarkan logika dimana jika error yang terjadi antara data temperatur aktual dengan referensi adalah negatif maka untuk mendapatkan kondisi yang diinginkan sesuai dengan referensi dari database temperatur, harus mengurangi supply udara panas ke dalam plant yang dalam hal ini kita memperkecil besar bukaan valve dibandingkan sebelumnya. Namun, jika error yang terjadi adalah positif maka supply udara panas dalam plant harus ditingkatkan dengan memperbesar bukaan valve dari sebelumnya. Proses pemilihan ini dilaksanakan sebanyak test point yang telah ditentukan.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 52 4.3.3 DFD Level 1 Proses 7 Kontrol Aktuator Proses kontrol aktuator terdiri dari 5 proses utama yaitu proses baca data step value, proses cek arah putaran motor, proses cek jumlah step, proses putar motor1 dan proses putar motor2. Pemutaran motor dilakukan hanya untuk motor1 dan motor2 karena proses kontrol hanya dilakukan untuk proses pemanasan (heating) sehingga motor yang perlu dikontrol hanya motor yang terhubung dengan saluran udara panas. Gambar 4.13 DFD Level 1 untuk Proses 7 Kontrol Aktuator

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 53 Data step value yang dihasilkan oleh rule dibaca oleh program kontrol. Setelah itu, program kontrol melakukan pengecekan arah putaran motor dan pengecekan jumlah step yang harus diberikan pada motor. Proses pengecekan ini menggunakan data step value yang telah dibaca oleh proses sebelumnya dan memori posisi motor sebelumnya. Proses pengecekan arah putaran dilakukan dengan membandingkan data step value dan memori posisi motor sebelumnya dimana bila memori posisi motor sebelumnya lebih besar daripada data step value, maka motor harus diputar clockwise (bukaan / valve ditutup sedikit) dan bila memori posisi motor sebelumnya lebih kecil daripada data step value, maka motor harus diputar anticlockwise (bukaan / valve dibuka sedikit). Proses pengecekan jumlah step motor dilakukan dengan membandingkan besar data step value dengan besar nilai posisi motor sebelumnya dimana jumlah step yang harus diberikan ke motor sama dengan nilai absolut dari selisih keduanya. 4.4 Desain Perangkat Keras 4.4.1 Desain Plant Desai plant yang digunakan dalam sistem kontrol ini berupa wadah yang berbentuk kotak yang berdimensi 40cm x 60cm x 50cm, medium plant dibuat dari bahan acrylic yang transparan. Plant memiliki 3 buah saluran udara yang menghubungkan sistem dengan entitas luar. Terdapat 2 saluran udara yang berfungsi sebagai jalur untuk masukknya udara panas yang diberikan sumber

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 54 panas kepada sistem. Udara dari sumber panas dimasukkan ke dalam sistem dimana laju aliran masa udara ditentukan besarnya bukaan valve yang dikontrol oleh aktuator berupa stepper motor. Saluran terakhir merupakan saluran pembuangan. Fungsi dari saluran pembuangan ini adalah untuk menjaga agar tekanan didalam sistem stabil terhadap tekanan udara luar atau P system - P a = Konstan. Hal ini dimaksudkan, karena perubahan tekanan yang tidak konstan akan menyebabkan perubahan suhu dalam plant. Sehingga akan mengganggu proses pengontrolan yang akan dilakukan. Gambaran plant secara fisik dapat dilihat pada gambar 4.3 50 cm 60 cm 40 cm

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 55 Gambar 4.14 Bentuk Fisik Plant yang digunakan Lubang yang berwarna merah adalah saluran untuk udara panas sedangkan lubang yang berwarna hijau adalah saluran pembuangan. Kedua entitas ini terhubung dengan entitas luar, lubang yang merah terhubung dengan sumber panas yang digunakan sedangkan lubang yang berwarna hijau terhubung dengan udara luar. 4.4.2 Blok Akusisi Data Blok akuisisi data berfungsi sebagai blok yang digunakan sebagai pengumpul data-data fisis yang dalam hal ini berupa nilai temperatur yang ingin diolah lebih lanjut. Data-data fisis biasanya diperoleh dari sensor yang berfungsi sebagai pengubah besaran fisis menjadi besaran elektrik. Blok akuisisi data dalam sistem kontrol temperatur ini terdiri dari beberapa blok utama yaitu: blok sensor temperatur, blok multiplexer, blok amplifier, blok ADC, blok mikrokontroller, dan blok PC. Skema rangkaian blok-blok tersebut ditunjukkan oleh gambar 4.15

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 56 Gambar 4.15 Diagram Blok Akuisisi data Gambar 4.16 Board Akuisisi Data Yang Digunakan Sensor temperatur yag digunakan adalah sensor temperatur LM 35. sensor LM 35 merupakan sensor temperatur yang berbentuk IC yang dibuat berdasarkan karakteristik tegangan yang dihasilkan dioda dengan temperatur lingkungan sekitarnya. Sensor LM35 merupakan sensor temperatur yang berbasis pada centrigrade. Centrigrade berarti tegangan keluaran (output) dari sensor temperatur ini menyatakan suatu temperatur dalam derajat celcius. Untuk sensor LM 35, tegangan keluaran 10 mv menyatakan temperatur 1 derajat celcius. Artinya bila

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 57 tengangan keluaran sama dengan 100 mv maka temperatur yang dibaca oleh sensor LM 35 adalah sebesar 10 derajat celcius. Akurasi sensor LM 35 adalah ± 0.5 derajat celcius. Artinya jika temperatur aktual sistem adalah 30 derajat celcius, maka temperatur yang diukur sensor ini dapat berada pada rentang 29,5-30,5 derajat celcius. Gambar 4.17 Sensor Temperatur LM35 yang digunakan Blok multiplexer yang digunakan hanya memiliki satu rangkaian utama yaitu rangkaian multiplexer dimana komponen utama dari rangkaian ini adalah multiplexer analog. Multiplexer merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk memilih salah satu jalur data yang ingin diteruskan dari beberapa jalur data yang terhubung ke multiplexer. Multiplexer memiliki arsitektur yang menyerupai gerbang saklar dimana saklar ini mengaktifkan kanal data input dengan menggunakan sistem pengalamatan (addressing). Blok amplifier berfungsi untuk mengatur level tegangan analog dari sensor suhu. Pengaturan level tegangan ini dilakukan dengan cara memperkuat sinyal analog yang bersasal dari sensor menjadi level tegangan yang diinginkan. Karakteristik

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 58 level tegangan keluran dari sensor berorde mv, padahal level minimum masukan analog pada ADC sekitar 2 V. Susunan rangkaian penguat merupakan suatu rangkaian penguat instrumentasi biasa yang mengandalkan OP-AMP LM741 sebagai komponen penguatnya. Gambar 4.18 Skema Rangkaian Penguat Blok ADC digunakan untuk mengkonversi data analog menjadi data digital yang dapat diproses oleh mikrokontroller maupun PC. Blok ADC memiliki satu rangkaian utama yaitu rangkaian ADC (Analog to Digital Conversion). Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC ADC. IC ADC adalah komponen elektronika yang digunakan untuk mengkonversi data analog menjadi data digital. IC ADC yang digunakan dalam blok ini adalah ADC0809. ADC 0809 merupakan ADC 8 bit yaitu ADC yang mengkonversi data analog menjadi data digital dengan panjang data sebanyak 8 bilangan digital (1 byte). Artinya, ADC ini mengkonversi data analog menjadi data digital dalam rentang 00000000 11111111 dalam basis biner (atau 0 255 dalam basis desimal).

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 59 IC ADC yang terdapat dalam blok ADC ini menggunakan tegangan referensi sebesar 5 volt sebagai acuan dalam konversi data. Persamaan yang digunakan ADC 8 bit ini untuk menentukan besarnya data digital yang dikonversi dari suatu data analog dengan menggunakan referensi 5 volt adalah: Data digital = (DataAnalog*255) / 5...(4.1) Resolusi ADC yang ditunjukkan oleh persamaan di atas adalah sekitar 19.6 mv. Resolusi ADC adalah perubahan tegangan analog terkecil pada input ADC yang dapat menimbulkan perubahan data digital pada output ADC. Blok mikrokontroller merupakan blok utama dari blok akuisisi data. Komponen utama dalam blok ini adalah IC mikrokontroller AT89S52 (MCS-51). Mikrokontroller ini merupakan mikrokontroller 8 bit yang mampu ditulisi dengan pemograman flash (flash programmer). Mikrokontroller ini memiliki 40 pin dengan komposisi 32 pin input-output, 3 pin untuk pertambahan RAM / EEPROM, 2 pin untuk osilator kristal, 1 pin untuk reset, dan 2 pin untuk Vcc dan Gnd. Mikrokontroller ini dijadikan sebagai otak pengatur pin-pin logic pada blok multiplexer, blok signal conditioning dan blok ADC. Mikrokontroller melakukan pengambilan data sensor berdasarkan instruksi dari PC dan hasil konversi data sensor dikirimkan ke PC. Komunikasi antara PC dan mikrokontroller dilakukan dengan menggunakan komunikasi serial (RS 232). Mikrokontroller diprogram untuk menunggu instruksi dari PC (instruksi untuk mengambil data sensor tertentu), memilih jalur data sensor dengan mengatur jalur data pada MUX,

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 60 mengatur proses penginputan data dari keypad, mengatur proses konversi data dan mengirimkan data sensor ke PC via serial port, pengaturan operasi mikrokontroller. 4.4.3 Blok Aktuator Blok aktuator dalam instrumentasi merupakan blok rangkaian elektronika yang digunakan untuk menggerakan aktuator. Aktuator merupakan alat yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Contoh aktuator yang sering dijumpai adalah kipas, stepper motor, motor dc, dan lain-lain. Dalam sistem kontrol temperatur, aktuator yang digunakan adalah stepper motor yang digerakkan dengan referensi yang diberikan oleh output rule dari sistem pakar yeng dibangun untuk sistem kontrol temperatur ini. Blok aktuator terdiri dari dua blok utama yaitu blok kontrol motor dan blok kontrol kipas. Gambar 4.19 Diagram Blok Aktuator Blok kontrol motor terdiri dari 3 komponen utama yaitu IC latch digital, IC penguat arus dan stepper motor. IC latch digital yang digunakan adalah IC 74ls175 yang memiliki 4 pin input, 4 pin output, 4 pin output inverting dan 1 pin logic. IC penguat arus yang digunakan adalah IC ULN2003 yang memiliki 7 pin

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 61 input, 7 pin output dan 1 pin common. Stepper motor yang digunakan adalah stepper motor unipolar yang memiliki 4 pin jalur data dan 1 pin common. IC latch digital adalah komponen elektronika yang digunakan untuk memori data digital. IC ini berfungsi untuk mengingat keadaan terakhir data input dari latch dan membuat output latch ini konstan selama latch dalam keadaan mengingat. Dalam blok aktuator, IC ini berperan sebagai perantara jalur data paralel port PC dengan stepper motor dimana IC ini digunakan untuk mengekspansi jalur data pada port data paralel (DB 25) di PC. Jumlah jalur data pada port data paralel hanya terdiri dari 8 jalur data, sedangkan jumlah jalur data untuk mengatur 3 motor adalah sebanyak 12 jalur data. Oleh karena itu, perlu dilakukan penggantian pemakaian jalur data yang ada. Penggantian pemakaian jalur ini dilakukan dengan mengaktifkan dan menonaktifkan latch. Proses penggantian pemakaian jalur ini menciptakan suatu proses ekspansi jalur data pada port data paralel. Dengan menggunakan IC latch digital ini, jumlah jalur data yang diperlukan untuk mengontrol 3 motor hanya sebanyak 4 jalur data. Jalur data pada port data paralel yang digunakan untuk mengatur stepper motor adalah port D0 D3 (pin 2 pin 5 pada DB 25). Latch digital diaktifkan dan dinonaktifkan dengan memberikan logic pada pin logic latch digital. Untuk mengaktifkan keadaan latch, pin logic pada latch diberikan logic high dan untuk menonaktifkan keadaan latch, pin logic pada latch diberikan logic low. Pin logic

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 62 latch digital dikontrol dengan port kontrol DC0 DC2 (pin 1, pin 14 dan pin 16 pada DB 25). Stepper motor yang digunakan dalam blok aktuator ini adalah stepper motor jenis unipolar yang memiliki 5 pin yaitu 1 pin common dan 4 pin jalur data untuk mengontrol putaran stepper motor. Konfigurasi pin yang digunakan untuk mengontrol stepper motor adalah konfigurasi 4 pin dimana setiap pin stepper dapat diberikan logic high dan logic low. Untuk memutar stepper motor, logic high diberikan pada salah satu pin data dan 3 pin lainnya diberikan logic low. Gambar 4.20 Valve yang Digunakan 4.5 User Interface 4.5.1 Halaman Utama Halaman utama pada perangkat lunak yang dibangun difungsikan sebagai jembatan bagi form-form yang ada. Form-form yang dapat diakses melelui halaman utama ini berjumlah 6 form yaitu: form sistem kontrol temperatur berbasiskan sistem pakar, form sistem kontrol on-off, form database temperatur,

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 63 form akuisisi data, form ubah aturan (rule), dan fasilitan penjelas sistem (help). Semua form-form yang digunakan dibangun dengan menggunkan program borland delphi 6. Gambar 4.21 Form Halaman utama 4.5.2 Form Sistem Kontrol temperatur Berbasis Sistem Pakar Aplikasi form ini dibangun untuk melakukan pengontrolan temperatur pada plant. Pengontrolan yang dilakukan berdasarkan basis data temperatur dan basis aturan. Sebelum memulai mengontrol, user harus memberikan setting awal sebagai syarat untuk mengakses basis data temperatur yang telah dibangun sebelumnya. Settingan awal yang diperlukan adalah posisi sensor, posisi layer, besar bukaan valve awal, dan set point temperatur yang diinginkan. Setelah settingan awal dipenuhi semua, maka sistem akan memberikan waktu prediksi dimana set point

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 64 yang pertama kali akan tercapai. Sebelum waktu yang diprediksikan tercapai, tiga buah cek point akan diberikan akan waktu tersebut dapat tepat. Aturan yang berlaku pada ketiga cek point ini adalah jika error yang terjadi antara set point dan temperatur aktual bernilai positif atau sama dengan nol maka bukaan valve akan sama dengan bukaan valve awal. Namun jika error bernilai negatif maka bukaan valve akan dikurangi 25 % dari bukaan sebelumnya hal ini dimaksudkan agar pada waktu cek point selanjutnya nilai temperatur aktual dapat sama dengan temperatur yang direferensikan. Kondisi diatas akan sama pada cek point yang kedua. Untuk cek point yang ketiga, aturan yang diberikan sama dengan cek point satu dan dua namun perbedaaannya adalah jika nilai temperatur aktual pada cek point ketiga tidak lebih besar dari set point yang ditetapkan maka bukaan valve akan diberikan maksimum. Namun ketika kondisi set point telah terpenuhi atau bahkan terlampaui maka sistem kontrol akan bekerja berdasarkan rule yang telah dipilih. Pada halaman yang kedua terdapat gambar grafik yang akan menampilkan kondisi temperatur dari plant yang dikontrol. Grafik yang diberikan adalah grafik temperatur dalam derajat celcius per satuan waktu dalam sekon. Halaman terakhir dari form sistem kontrol ini adalah halaman dimana rule yang dipilih untuk melakukan pengontrolan akan ditampilkan. Selain itu data sebaran temperatur setelah aksi pengontrolan juga diperlihatkan. Kondisi sebaran temperatur aktual dapat dibandingkan dengan sebaran temperatur yang terekam dalam basis data temperatur.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 65 Gambar 4.22 Halaman Pertama Form Sistem Kontrol Gambar 4.23 Halaman Kedua Form Sistem Kontrol

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 66 Gambar 4.24 Halaman Ketiga Sistem Kontrol 4.5.3 Form Sistem Kontrol On-Off Form sistem kontrol on-off dibangun sebagai pembanding terhadap hasil pengontrolan yang dilakukan oleh sistem kontrol yang berbasiskan sistem pakar. Dalam form ini settingan awal juga harus diberikan sesuai dengan posisi sensor dan nilai set point yang diinginkan. Grafik temperatur terhadap waktu akan diberikan sebagai indikator temperatur aktual. Indikator bukaan valve akan diberikan oleh label disebelah kanan bawah. Kondisi bukaan valve untuk sistem kontrol jenis ini adalah buka atau tutup.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 67 Gambar 4.25 Form Sistem Kontrol On-Off 4.5.4 Form Database Temperatur Aplikasi form ini digunakan untuk melihat basis data temperatur yang dimiliki sebagai acuan aksi sistem ini. Selain untuk menampilkan record yang dipilih berdasarkan kondisi yang telah ditetapkan sebelumnya, form ini juga dapat digunakan untuk merubah record yang dipilih. Aplikasi untuk merubah record pada basis data temperatur dibangun atas dasar bahwa sistem pakar adalah sistem yang akan terus belajar sehingga menjadikan sistem ini powerfull untuk menyelesaikan masalah yang dihadapi yang masih berada dalam batasan domainnya.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 68 Gambar 4.26 Form Database Temperatur 4.5.5 Form Akuisisi Data Form akuisisi data mempunyai fungsi sebagai aplikasi akuisisi data sensor yang berada dalam plant. Grafik temperatur terhadap waktu akan diberikan sebagai indikator temperatur aktual. Grafik ini menampilkan temperatur aktual per detik delapan sensor yang digunakan. Nilai temperatur tersebut disimpan dalam format teks dokumen. Selain itu, fasilitas untuk akses motor steper juga diberikan.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 69 Gambar 4.27 Form Akuisisi Data 4.5.6 Form Ubah Aturan Form ini dibangun sebagai akses dalam menampilkan aturan yang akan digunakan dalam proses pengontrolan. Aturan yang dipilih sesuai dengan posisi sensor dan layer akan ditampilkan dalam data grid. Melalui aplikasi ini juga dapat digunakan untuk merubah aturan tersebut.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 70 Gambar 4.28 Form Ubah Aturan 4.5.7 Fasilitas Penjelas Sistem (Help) Fasilitas penjelas sistem dibangun sebagai bantuan bagi user yang akan memanfaatkan sistem yang dibagun ini. Dalam fasilitas ini akan dijelaskan semua aplikasi yang terdapat dalam sistem sehingga dapat lebih mempermudah dalam menggunakannya.

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 71 Gambar 4.29 Fasilitas Penjelas Sistem

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 72