Perbandingan Kendali Fuzzy dan Kendali PID Pada

Pembuatan Mesin Pengering Cabe Dengan Pengendalian

Suhu Terhadap Kelembaban

TUGAS AKHIR

LEMBAR JUDUL Disusun Oleh:

Muchsin

201210130311110

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2017

LEMBAR PERSETUJUAN

Perbandingan Kendali Fuzzy dan Kendali PID Pada

Pembuatan Mesin Pengering Cabe Dengan Pengendalian

Suhu Terhadap Kelembaban

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

Muchsin

201210130311110

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing I

Dr.Ir.Ermanu Azizul H, MT.

NIP. 10891090233

Pembimbing II

Ir.M.Irfan, MT.

NIP. 10892030255

LEMBAR PENGESAHAN

PEMBUATAN ALAT PENGENDALI TINGKAT SALINITAS

PADA PROSES PENGAWETAN KULIT SAPI DENGAN

MENGGUNAKAN KENDALI FUZZY PID

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

AINUR ROCHMAN FAWZI

201210130311063

Tanggal Ujian : 21 Juli 2017

Tanggal Wisuda : 26 Agustus 2017

Disetujui Oleh:

1. Dr.Ir.Ermanu Azizul H, MT. (Pembimbing I)

NIP. 10891090233

2. Ir.M.Irfan, MT. (Pembimbing II)

NIP. 10892030255

3. Widianto, ST,MT. (Penguji I)

NIP. 151222041982

4. Ir.Nur Kasan, MT. (Penguji II)

NIP. 10892030257

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.

NIP. 10892030257

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini:

NAMA : Muchsin

Tempat/Tgl Lahir : Pasuruan / 23 Maret 1993

NIM : 201210130311110

FAK/JUR. : TEKNIK/ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul Perbandingan

Kendali Fuzzy dan Kendali PID Pada Pembuatan Mesin Pengering Cabe Dengan

Pengendalian Suhu Terhadap Kelembaban beserta seluruh isinya adalah karya saya

sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya,

kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya. Demikian surat

pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan

adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari

pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk

Resiko/sanksi yang berlaku.

Malang, Juli 2017

Yang Membuat Pernyataan

Muchsin

Pembimbing I

Dr.Ir. Ermanu Azizul H, MT.

NIP. 10891090233

Pembimbing II

Ir. M.Irfan, MT.

NIP. 10892030255

Mengetahui,

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan

hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul:

Perbandingan Kendali Fuzzy dan Kendali PID Pada Pembuatan Mesin Pengering Cabe

Dengan Pengendalian Suhu Terhadap Kelembaban

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi automasi proses

pengeringan pada cabe, mendapatkan data-data dari sensor Suhu maupun Kelembaban,

menerapkan kendali fuzzy dan PID ke dalam sistem, dan implementasi proses pengendalian

aktuator yang berupa motor DC.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak

kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun

agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

Malang, 21 Juli 2017

Penulis

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ..................................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ...................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN ....................................................................................... iv

ABSTRAK ................................................................................................................. v

LEMBAR PERSEMBAHAN .................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................................ viii

DAFTAR ISI .............................................................................................................. ix

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ...................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................ 3

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah .................................................................................................. 4

1.6 Metodologi ........................................................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................................... 4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Elemen Pemanas .................................................................................................. 6

2.1.1 Perpindahan Panas ............................................................................................ 8

2.2 Cabe ..................................................................................................................... 11

2.3 Relay .................................................................................................................... 12

2.4 Motor DC ............................................................................................................. 15

2.4.1 Jenis-Jenis Motor DC ........................................................................................ 16

2.5 PWM (Pulse Width Modulation) ......................................................................... 18

2.6 LM35.................................................................................................................... 20

2.7 Sensor Kelembaban Tanah .................................................................................. 21

2.8 LCD (Liquid Cristal Display) .............................................................................. 21

2.9 Genuino 101 ......................................................................................................... 22

2.9.1 Spesifikasi Genuino 101 ................................................................................... 24

2.10 Metode Kontrol .................................................................................................. 25

2.10.1 Kontrol PID ..................................................................................................... 25

2.10.2 Kontrol P (Proposional) .................................................................................. 26

2.10.3 Kontrol PI (proposional dan Integral) ............................................................. 26

2.10.4 Kontrol PD (Proporsional dan Deritative) ...................................................... 27

2.10.5 Kontrol PID (Proposional, Integral dan Deritative) ....................................... 27

2.11 Logika Fuzzy ..................................................................................................... 28

2..11.1 Fuzzifikasi ...................................................................................................... 28

2.11.2 Rule ................................................................................................................. 29

2.11.3 Linguistic Variables dan Membership function .............................................. 29

2.4 Defuzzifikasi ........................................................................................................ 30

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Diagram Blok Rangkaian Hardware .................................................................... 31

3.2 Perancangan Dan Pembuatan Mekanik ............................................................... 32

3.3 Rangkaian Hardware ............................................................................................ 34

3.4 Perancangan Alat ................................................................................................. 34

3.4.1 Pemodelan Sistem Fuzzy .................................................................................. 35

3.4.2 Perancangan Kendali ........................................................................................ 36

3.4.3 Pemodelan Sistem Kontrol ............................................................................... 40

3.4.4 Pemodelan Sistem PID ..................................................................................... 42

3.4.5 Evaluasi Aturan ................................................................................................. 44

BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

4.1 Pengujian Performa LCD ..................................................................................... 45

4.1.1 Tujuan .............................................................................................................. 45

4.1.2 Diagram Rangkaian LCD ................................................................................. 45

4.1.3 Diagram Blok .................................................................................................... 46

4.1.4 Peralatan ............................................................................................................ 46

4.1.5 Unsur Pengujian ................................................................................................ 46

4.1.6 Hasil Pemrograman ........................................................................................... 46

4.2 Pengujian Performa Sensor LM35 ....................................................................... 47

4.2.1 Tujuan .............................................................................................................. 47

4.2.2 Diagram Rangkaian LM35 .............................................................................. 48

4.2.3 Diagram Blok .................................................................................................... 48

4.2.4 Peralatan ........................................................................................................... 48

4.2.5 Unsur Pengujian ............................................................................................... 48

4.2.6 Hasil Pengambilan Data .................................................................................... 49

4.3 Pengujian Performa YL69 .................................................................................. 50

4.3.1 Tujuan .............................................................................................................. 50

4.3.2 Diagram Rangkaian YL69 ............................................................................... 51

4.3.3 Diagram Blok ................................................................................................... 51

4.3.4 Peralatan ........................................................................................................... 51

4.3.5 Unsur Pengujian ............................................................................................... 51

4.3.6 Hasil Pengambilan Data ................................................................................... 52

4.3.7 Hasil Pengambilan Gambar ............................................................................. 52

4.4 Pengujian Performa Motor DC ........................................................................... 53

4.4.1 Tujuan .............................................................................................................. 53

4.4.2 Diagram Blok ................................................................................................... 53

4.4.3 Peralatan ........................................................................................................... 53

4.4.4 Unsur Pengujian ............................................................................................... 53

4.4.5 Hasil Pengambilan Data ................................................................................... 54

4.5 Hasil Pengujian Performa Alat Tanpa Menggunakan Kontrol ........................... 54

4.5.1 Tujuan .............................................................................................................. 54

4.5.2 Unsur Prosedur ................................................................................................. 55

4.5.3 Peralatan ........................................................................................................... 55

4.5.4 Tujuan .............................................................................................................. 55

4.6 Pengujian Keseluruhan Sistem ........................................................................... 55

4.6.1 Perbandingan Pengujian Sensor LM35 Dengan Fuzzy dan PID ..................... 56

4.6.1.1 Tujuan ........................................................................................................... 56

4.6.1.2 Peralatan ........................................................................................................ 56

4.6.1.3 Prosedur ........................................................................................................ 56

4.6.1.4 Unsur Prosedur .............................................................................................. 57

4.6.1.5 Perhitungan Manual Fuzzy dan PID ............................................................. 57

4.6.1.6 Hasil Pengujian ............................................................................................. 59

4.7 Hasil Cabai Yang Mengalami Proses Pengeringan ............................................ 59

4.7.1 Tujuan .............................................................................................................. 59

4.7.2 Peralatan ........................................................................................................... 60

4.7.3 Unsur Prosedur ................................................................................................. 60

4.7.4 Hasil Dan Analisa ............................................................................................ 60

4.8 Parameter Yang Di Dapatkan Dari Nilai Sensor Suhu dan Kelembaban Akan

dibandingkan Dengan Thermohygrometer ............................................................... 61

4.8.1 Tujuan .............................................................................................................. 61

4.8.2 Peralatan ........................................................................................................... 61

4.8.3 Merangkai Prosedur ......................................................................................... 62

4.8.4 Hasil Dan Analisis ........................................................................................... 62

4.8.5 Pengujian Pertama ........................................................................................... 62

4.8.6 Pengujian Kedua .............................................................................................. 62

4.8.7 Pengujian Ketiga .............................................................................................. 63

4.9 Pengujian Sensor YL69 Dengan Perbandingan Metode Fuzzy dan PID ............ 63

4.9.1 Tujuan .............................................................................................................. 63

4.9.2 Peralatan ............................................................................................................ 63

4.9.3 Unsur Prosedur ................................................................................................. 64

4.9.4 Hasil dan Analisis ............................................................................................. 64

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.Kesimpulan .......................................................................................................... 66

5.2.Saran .................................................................................................................... 66

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 67

DAFTAR PUSTAKA

[1] Safrianto, roki. Pertumbuhan dan hasil cabai merah (Capsicum annuum L) pada andisiol

dengan pemberian berbagai sumber pupuk organik dan jenis endomikoriza. Mahasiswa

Program Studi Magister Agroekoteknologi Pascasarjana Universitas Syiah Kuala, Banda

Aceh

[2] Hartuti, nur dan sinaga, R.M. 1997. Pengering cabe. Balai penelitian tanaman sayuran.

Pusat penelitian dan pengembangan hortikultura. Badan penelitian dan pengembangan

pertanian.

[3] Erlina muftih diah. Uji model alat pengering tipe rak dengan kolektor surya (studi kasus

untuk pengeringan cabe merah(capsium annum Van.longus). jurnal Neutrino Vol. 2, No.1

[4] Rivaldy Wijaya P. Model Pengukur Kelembaban Tanah Untuk Tanaman Cabai

Menggunakan Sensor Kelembaban Tanah Dengan Tampilan Output Web Server Berbasis

Mikrokontroler ATMega328. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas

Pakuan.Paramita training Center. 2000. Modul fuzzy logic. Paramita Training Center

Malang

[5] Susilo Bambang dan Bambang D.A. 2002 Mesin Pengering type Rak Dalam Catalog Mesin

Pengolahan Hasil Pertanian “Open House”. MP-Fair tahun 2002. Universitas Brawijaya.

[6] Wibowo, Adi. 2011. Pengering gabah dengan pengendali suhu dan waktu. Program

diploma teknik elektro. Fakultas teknik. Universitas gajah mada Yogyakarta.

[7] Argo, dwi dkk. 2012. Model simulasi pengendalian suhu udara pada mesin dengan kontrol

logika fuzzy. Jurusan teknik pertanian. Fakultas teknologi pertanian. Universitas

brawijaya.

[8] Restu Maerani, Syaiful Bakhri perbandingan sistem pengontrola PID konvensional dengan

pengontrolan CMAC, fuzzy logic dan ANN pada water level pressurizer.Pusat Teknologi

Reaktor dan Keselamatan Nuklir.

[9] Achmad Dimas PermadI. MODEL SISTEM PENYIRAMAN DAN PENERANGAN

TAMAN MENGGUNAKAN SOIL MOISTURE SENSOR DAN RTC (REAL TIME

CLOCK) BERBASIS ARDUINO UNO. Program Studi Ilmu Komputer - FMIPA

Universitas Pakuan.

[10] Aharsya Asrul Rahman, 2012. Perancangan mesin pengering jamur kuping kapasitas

5kg per proses. Jurusan teknik mesin. Fakultas mesin. Universitas Muhammadiyah

Malang.

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Elemen Panas ......................................................................................... 6

Gambar 2.2 Hubungan Antara daya, Tegangan, Arus, Resistansi ............................. 7

Gambar 2.3 Bentuk Relay dan Simbol Relay ............................................................ 13

Gambar 2.4 Konstruksi Relay Elektronik Elektro Mekanik NO ............................... 13

Gambar 2.5 Konstruksi Relay Elektronik Elektro Mekanik NC .............................. 14

Gambar 2.6 Motor DC ............................................................................................... 15

Gambar 2.7 Sinyal PWM ........................................................................................... 18

Gambar 2.8 Vrata-rata Sinyal PWM .......................................................................... 18

Gambar 2.9 Duty Cycle dan Resolusi PWM ............................................................. 19

Gambar 2.10 IC LM35 ............................................................................................... 20

Gambar 2.11 Bentuk Fisik Sensor Kelembaban ........................................................ 21

Gambar 2.12 LCD 16x2 ............................................................................................. 22

Gambar 2.13 Genuino 101 ........................................................................................ 23

Gambar 2.14 Diagram Genuino 101 .......................................................................... 24

Gambar 2.15 Diagram Blok Kontrol PID .................................................................. 27

Gambar 2.16 Respon Unit Step Pada Plat ................................................................. 28

Gambar 2.17 Standart Membership Function ............................................................ 29

Gambar 3.1 Diagram Blok Prinsip Kerja Sistem ....................................................... 31

Gambar 3.2 Perancangan Mekanik ............................................................................ 33

Gambar 3.3 Rangkaian Hardware .............................................................................. 34

Gambar 3.4 Flowchart System Alat ........................................................................... 35

Gambar 3.5 Membership Function Input Suhu.......................................................... 37

Gambar 3.6 Membership Function Input Kelembaban.............................................. 37

Gambar 3.7 Membership Function Output Blower . ................................................. 38

Gambar 3.8 Listing Program Fuzzy Pada Suhu ......................................................... 40

Gambar 3.9 Diagram Blok System Kontrol PID ....................................................... 40

Gambar 3.10 Listing Program PID Pada Suhu .......................................................... 42

Gambar 3.11 Flowchart Sistem Alat .......................................................................... 43

Gambar 4.1 Diagram Rangkaian LCD ...................................................................... 46

Gambar 4.2 Diagram Blok Pengujian LCD ............................................................... 46

Gambar 4.3 Hasil Pengujian LCD ............................................................................. 47

Gambar 4.4 Diagram Rangkaian LM35..................................................................... 48

Gambar 4.5 Diagram Blok LM35 .............................................................................. 48

Gambar 4.6 Diagram Rangkaian YL69 ..................................................................... 51

Gambar 4.7 Diagram Blok Rangkaian YL69 ............................................................ 51

Gambar 4.8 Alat Ukur Kelembaban Plant Mate ETP 306 ......................................... 53

Gambar 4.9 Diagram Blok Rangkaian Motor DC ..................................................... 53

Gambar 4.10 Grafik Grafik Respon Suhu Terhadap Waktu Tanpa Terkontrol ......... 54

Gambar 4.11 Perancangan Alat Pengering Cabe dan Kontroler ................................ 55

Gambar 4.12 Diagram Blok Pengujian Motor DC Pada Sensor LM35 ..................... 56

Gambar 4.13 Alat Ukur Kelembaban Plant Mate ETP 306 ....................................... 56

Gambar 4.14 Pengujian Pembacaan Nilai Suhu Terhadap Kelembaban ................... 56

Gambar 4.15 Cabai Segar (a) Cabai Yang Sudah diKeringkan (b) ........................... 61

Gambar 4.16 Sensor Suhu Dengan Nilai 30oC (a) Perbandingan Dengan Menggunakan

Thermohigrometer (b) ............................................................................................... 62

Gambar 4.17 Sensor Suhu Dengan Nilai 46oC (c) Perbandingan Dengan Menggunakan

Thermohigrometer (d) ............................................................................................... 62

Gambar 4.18 Sensor Suhu Dengan Nilai 60oC (e) Perbandingan Dengan Menggunakan

Thermohigrometer (f) ............................................................................................... 63

Gambar 4.19 Pengujian Pembacaan Nilai Kelembaban Terhadap Waktu ............... 64

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pengaruh PID Pada Waktu Naik, Overshoot, Waktu Turun dan Kesalahan Keadaan

Tunak ......................................................................................................................... 26

Tabel 3.1 Himpunan Fuzzy nilai Sensor Suhu........................................................... 36

Tabel 3.2 Himpunan Fuzzy nilai Sensor Kelembaban .............................................. 37

Tabel 3.3 Himpunan Fuzzy nilai PWM Motor DC.................................................... 38

Tabel 3.4 Rule Base ................................................................................................... 39

Tabel 3.5 Pengaruh PID Pada Waktu Naik, Overshoot, Waktu Turun dan Kesalahan Keadaan

Tunak ......................................................................................................................... 44

Tabel 4.1 Perancangan LCD ...................................................................................... 47

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kalibrasi Sensor Suhu LM35 .......................................... 49

Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Error Antara Sensor dan Thermohygrometer ...... 49

Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Sensor Suhu ............................................................ 50

Tabel 4.5 Hasil Perhitungan Nilai Analog Cabe dalam Waktu ................................. 52

Tabel 4.6 Pengukuran Motor DC ............................................................................... 54

Tabel 4.7 Perbandingan Beberapa Metode Pengontrolan Suhu Terhadap Kelembaban 65