SISTEM PENGENDALIAN POMPA FILTER PADA AKUARIUM

MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY BERBASIS ARDUINO

SKRIPSI

TEKNIK ELEKTRO KONSENTRASI TEKNIK KONTROL

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Yogi Raditya Julianto

NIM. 115060300111071

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

MALANG

2018

i

PENGANTAR

Bismillahirrohmanirrohim. Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat

Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sistem pengandalian pompa filter pada akuarium

menggunakan logika fuzzy berbasis arduino” dengan baik. Tak lepas shalawat serta salam

tercurahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah menjadi suri

tauladan bagi yang mengharapkan rahmat dan hidayah-Nya.

Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan,

bimbingan serta dorongan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis

menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar – besarnya kepada:

Allah SWT yang telah memberikan kelancaran, kemudahan dan hidayah-Nya.

Bapak dan Ibu tercinta, Bapak Tato Julianto dan Ibu Dwi Tjahyaningrum yang

selalu memberikan kasih sayang dan do’a yang tak pernah putus.

Bapak Hadi Suyono, ST., MT., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas Brawijaya.

Ibu Ir. Nurussa’adah, MT. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Universitas

Brawijaya.

Bapak Ali Mustofa, ST., MT. selaku Ketua Program Studi S1 Jurusan Teknik

Elektro Universitas Brawijaya.

Bapak Ir. Purwanto, MT. selaku Ketua Kelompok Dosen Keahlian Teknik Kontrol

Program Studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Brawijaya.

Bapak M. Aziz Muslim, ST., MT., Ph.D. selaku dosen pembimbing yang telah

banyak memberikan kesempatan, nasihat, pengarahan, motivasi, saran dan

masukan.

Para Dosen Pengajar Program Studi Teknik Elektro Universitas Brawijaya, yang

tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah memberikan bekal ilmu pada

penulis dalam menyelesaikan studi dan sebagai bekal untuk mempelajari ilmu

setelah lulus.

Teman-teman Inverter 2011, terima kasih telah memberikan banyak bantuan dan

canda tawa.

Ketua Angkatan 2011, M. Azharul Iman yang tidak lelah untuk terus membimbing

selama pengerjaan skripsi.

ii

Teman teman himpunan yang senantiasa berbagi suka dan duka bersama sama

Doni, Syahril, Tyo, Tanto yang bersedia membantu menemukan inspirasi,

membantu menyelesaikan skripsi, dan bersedia menemani ngopi ketika suntuk

Pak lan dan penghuni tongkrongannya yang bersedia memberi informasi

keberadaan dosen dan bersedia meluangkan waktu untuk menemani menunggu

kehadiran dosen

Teman-teman jurusan teknik elektro yang telah bersedia memberikan bantuannya.

Semua pihak, yang telah memberikan bantuan serta dukungan baik secara langsung

maupun tidak langsung atas penyusunan skripsi ini.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis menyadari bahwa skripsi ini belumlah

sempurna, karena keterbatasan ilmu dan kendala–kendala lain yang terjadi selama

pengerjaan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis berharap kritik dan saran untuk

penyempurnaan tulisan di masa yang akan datang. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat

dan dapat digunakan untuk pengembangan lebih lanjut.

Malang, 27 Desember 2018

Penulis

3

PERNYATAAN ORISINALITAS

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa sepanjang pengetahuan saya dan

berdasarkan hasil penelusuran berbagai karya ilmiah, gagasan dan masalah ilmiah yang diteliti

dan diulas di dalam Naskah Skripsi ini adalah asli dari pemikiran saya. Tidak terdapat karya

ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu

Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan

oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam

sumber kutipan dan daftar pustaka.

Apabila ternyata di dalam naskah skripsi ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur

jiplakan, saya bersedia Skripsi dibatalkan, serta diproses sesuai dengan peraturan perundang-

undangan yang berlaku (UU No. 20 Tahun 2003, pasal 25 ayat 2 dan pasal 70).

Malang, 27 Desember 2018

Mahasiswa,

YOGI RADITYA JULIANTO

NIM. 115060300111071

i

RINGKASAN

Yogi Raditya Julianto, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya,

Desember 2018, Pengendalian Pompa Filter Akuarium Menggunakan Logika Fuzzy Berbasis

arduino, Dosen Pembimbing: M. Aziz Muslim.

Salah satu faktor penting dalam pemeliharaan ikan di akuarium adalah ketepatan

pemberi makan ikan,mengatur kerja motor air,dan kejernihan air. Sensor photodioda

digunakan untuk mengetahui kejernihan air yang ada pada akuarium. Apabila tetap dibiarkan

maka akan menghambatan pertumbuhan ikan. Oleh karena itu penulis membuat system

pengendalian pompa filter air pada akuarium berbasis Arduino. Proses pengendalian

kekeruhan air menggunakan acuan setpoint kekeruhan 40%. Pada penelitian ini, proses

pengendalian tingkat kekeruhan air menggunakan kontroler Logika Fuzzy. Hasil pengujian

menunjukkan bahwa kontroler Logika Fuzzy mampu mengendalikan tingkat kekeruhan air

sesuai dengan setpoint yang diinginkan dengan nilai error steady state 2,5%.

Kata Kunci: kekeruhan air, kontroler Logika Fuzzy, Intensitas Cahaya, Sensor Photodioda

ii

SUMMARY

Yogi Raditya Julianto, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering

University of Brawijaya, Desember 2018, Filter Pump Control Systems In Aquarium Use

Arduino Based Fuzzy Logic, Academic Supervisor: M. Aziz Muslim.

One of the important factors in maintaining fish in the aquarium is the accuracy of

fish feeders, regulating motor water work, and water clarity. Photodiode sensor is used to

determine the clarity of water in the aquarium. If it is left unchecked, it will inhibit fish

growth. Therefore the author makes a water filter pump control system in an Arduino based

aquarium. The water turbidity control process uses a turbidity setpoint of 40%. In this study,

the process of controlling the turbidity level of water using a Fuzzy Logic controller. The test

results show that the Fuzzy Logic controller is able to control the turbidity level of water

according to the desired setpoint with a steady state error value of 2.5%.

Keywords: water turbidity, Fuzzy Logic controller, Light Intensity, Photodiode Sensor

v

DAFTAR ISI

Halaman

RINGKASAN .................................................................................................................. i

SUMMARY .................................................................................................................... ii

PENGANTAR ................................................................................................................ iii

DAFTAR ISI ................................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ viii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ...................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ................................................................................................... 2

1.4 Tujuan ................................................................................................................... 2

1.5 Manfaat ................................................................................................................. 3

BAB II DASAR TEORI ................................................................................................. 5

2.1 Kekeruhan Air ........................................................................................................ 5

2.2 Akuarium ............................................................................................................... 5

2.3 Sensor Photodioda.................................................................................................. 6

2.4 LCD ........................................................................................................................ 6

2.5 Kontroler LCD. ...................................................................................................... 7

2.6 Kontroler Logika Fuzzy. ........................................................................................ 8

2.6.1 Fungsi Keanggotaan ...................................................................................... 9

2.6.2 Fuzzyfikasi ..................................................................................................... 9

2.6.3 Rule Base Fuzzy ........................................................................................... 10

2.6.4 Defuzzyfikasi. .............................................................................................. 11

2.7 Mikrokontroller Arduino Uno ............................................................................. 12

2.8 Rangkaian TRIAC................................................................................................ 13

2.9 Rangkaian Zero Cross Detector ........................................................................... 14

2.10 Pengkondisi Sinyal ............................................................................................. 14

vi

2.10.1 Pengkondisi Sinyal Analog ........................................................................ 15

2.11 Sensor pH Probe ................................................................................................. 15

2.12 Lampu TL ........................................................................................................... 16

BAB III METODE PENELITIAN .............................................................................. 19

3.1 Spesifikasi Alat .................................................................................................... 19

3.2 Perancangan Alat ................................................................................................. 19

3.2.1 Pembuatan Perangkat Keras. ........................................................................ 20

3.2.2 Perancangan Perangkat Lunak. ..................................................................... 20

3.3 Realisasi Pembuatan Alat . ................................................................................... 21

3.5 Perancangan Perangkat Keras .............................................................................. 21

3.5.1 Sensor Cahaya Photodioda. .......................................................................... 21

3.5.2 Modul Arduino Uno. ..................................................................................... 21

3.5.3 Rangkaian Display LCD. .............................................................................. 22

3.6 Perancangan Kontrol Logika Fuzzy . ................................................................... 23

3.7 Pengujian Sensor Photodioda . ............................................................................. 26

3.8 Pengujian Pompa . ................................................................................................ 28

3.9 Pengujian Lux Meter . .......................................................................................... 29

3.10 Pengujian Sensor pH Probe. ............................................................................... 31

3.10 Pengujian Sensor pH Terhadap Pakan Ikan. ....................................................... 32

BAB IV ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................... 35

4.1 Pengujian Keseluruhan Sistem. ............................................................................ 35

4.1.1 Prosedur Pengujian. ...................................................................................... 35

4.1.2 Hasil Pengujian. ............................................................................................ 36

4.1.2.1 Pengujian Tanpa Gangguan. .................................................................. 36

4.1.2.2 Pengujian Diberi Gangguan ...................................................................... 37

BAB V PENUTUP ......................................................................................................... 39

5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 39

5.2 Saran ..................................................................................................................... 39

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

Gambar 2.1 Akuarium air tawar. ..................................................................................... 5

Gambar 2.2 Simbol dan bentuk fisik untuk photodioda ................................................. 6

Gambar 2.3 LCD 16X2 .................................................................................................... 7

Gambar 2.4 Max Membership ...................................................................................... 11

Gambar 2.5 Mean Max defuzzyfikasi .......................................................................... 12

Gambar 2.6 Arduino uno................................................................................................13

Gambar 2.7 Sensor pH Probe ....................................................................................... 16

Gambar 2.8 Lampu TL ................................................................................................ 17

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ............................................................................... 20

Gambar 3.2 Arduino Uno ............................................................................................. 22

Gambar 3.3 Fungsi keanggotaan input 1 (sensor photodiode) ..................................... 24

Gambar 3.4 Derajat keanggotaan Persentase ............................................................... 24

Gambar 3.5 Fungsi keanggotaan input 2 (sensor pH probe) ......................................... 25

Gambar 3.6 Fungsi Keanggotaan Singleton Untuk Output PWM ................................25

Gambar 3.7 Fungsi keanggotaan output ........................................................................26

Gambar 3.8 Pengujian sensor Photodioda ................................................................... 28

Gambar 3.9 Pengujian pompa .......................................................................................29

Gambar 3.10 Pengujian lux meter ................................................................................. 31

Gambar 3.11 Pengujian sensor pH probe ..................................................................... 32

Gambar 3.12 Pengujian sensor pH probe terhadap pakan ikan .................................... 34

Gambar 4.1 Sistem Keseluruhan .................................................................................. 35

Gambar 4.2 Grafik pengujian sistem tanpa gangguan .................................................. 36

Gambar 4.3 Grafik pengujian sistem dengan adanya gangguan .................................. 37

viii

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

Tabel 3.1 Fungsi penyemat LCD M1632 ....................................................................... 22

Tabel 3.2 Membership function .................................................................................... 25

Tabel 3.3 Data pengujian sensor Photodioda secara statis ............................................. 27

Tabel 3.4 Data pengujian pompa .................................................................................... 28

Tabel 3.5 Data pengujian lux meter ............................................................................... 30

Tabel 3.6 Data pengujian sensor pH Probe secara statis ................................................ 32

Tabel 3.7 Data pengujian sensor pH Probe terhadap pakan ikan ...................................33

Teriring Ucapan Terima Kasih kepada:

Ayahanda dan Ibunda tercinta

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Akhir-akhir ini hobi memelihara ikan hias menjadi suatu trend di masyarakat, mulai dari

kalangan bawah sampai kalangan atas. Pengurasan dan pengisisan air dalam akuarium yang ada

sekarang ini masih dilakukan secara manual. Banyak orang yang hobi memelihara ikan

kebingungan jika mereka bepergian jauh. Hal ini dimungkinkan karena tidak ada yang memelihara

ikannya dengan baik. Kebanyakan mereka mengkhawatirkan penggantian air yang berkala

dikarenakan semakin lama air dalam akuarium maka kejernihannya semakin berkurang. Faktor

penting pemeliharaan ikan pada akuarium adalah ketepatan pemberian makan ikan, mengatur kerja

motor air, kejernihan air, mengatur sirkulasi air otomatis pada akuarium. Sensor kejernihan air

digunakan untuk mengetahui kejernihan air yang ada pada akuarium sehingga jika akuarium kotor

maka akan dilakukan pergantian air secara otomatis.

Secara fisis air yang bersih diindikasikan dengan air yang bening, tidak berwarna dan tidak

berbau. Kondisi seperti ini terjadi jika air tidak dikotori oleh bahan organik maupun anorganik.

Sedangkan secara optis, air yang tercampuri oleh bahan pengotor keadaannya akan berubah warna

menjadi keruh.

Air bersih yang ideal adalah jernih, tidak berwarna, tidak berbau dan tidak mengandung zat

kimia yang dapat mengubah fungsi tubuh. Pada hakekatnya, tujuan pembuatan batasan tersebut

untuk mencegah terjadinya serta meluasnya penyakit bawaan air (waterborne disease).

Kekeruhan air disebabkan oleh zat padat yang terlarut, baik yang bersifat organic atau

anorganik. zat anorganik bisaynya berasal dari lapukan batu dan logam, sedangkan yang organik

dapat berasal dari lapukan tanaman dan kotoran hewan. Zat organik dapat menjadi makanan

bakteri, sehingga mendukung pengembangbiakannya. Bakteri ini juga merupakan zat organik

terlarut, sehingga pertambahannya akan menambah pula kekeruhan air.

Air yang keruh menyebabkan intensitas cahaya yang masuk kedalamnya menjadi berkurang.

Hal tersebut disebabkan cahaya yang melewati air keruh karena mengalami penyerapan atau

pemantulan, sehingga hanya sedikit yang diteruskan. Berkurangnya intensitas cahaya tersebut

dapat dideteksi oleh alat yang peka terhadap perubahan intensitas cahaya.

2

Apabila tetap dibiarkan maka akan menghambat pertumbuhan ikan. Oleh karena itu, penulis

membuat sistem pengurasan dan pergantian air secara otomatis berbasis arduino. Dengan adanya

system ini maka orang yang hobi memelihara ikan tidak perlu khawatir lagi dengan ikan

peliharaannya. Karena akuarium dapat mengganti sirkulasi air otomatis.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah :

1. Bagaimana cara kerja sensor cahaya sebagai sensor kekeruhan air?

2. Bagaimana merancang dan membuat sistem pengontrolan kecepatan aliran pompa pada

akuarium dengan menggunakan logika fuzzy?

3. Bagaimana merancang hardware dan software sistem pengontrolan kecepatan aliran

pompa air pada akuarium dengan menggunakan logika fuzzy?

4. Bagaimana hasil keluaran dari perangkat ini?

1.3 Batasan Masalah

Penyusunan penelitian ini dibatasi dengan hal-hal sebagai berikut :

1. Sensor kekeruhan cahaya yang digunakan yaitu menggunakan sensor photodioda

2. Alat ini merupakan alat yang sesungguhnya.

3. Akuarium yang digunakan terbuat dari kaca dengan ukuran panjang 40cm, lebar 25cm

dan tinggi 35cm.

4. Perancangan hardware yang di gunakan adalah desain sendiri.

5. digunakan pada ikan air tawar

6. Pengujian dilakukan di dalam ruangan dengan cahaya hanya berasal dari lampu TL

sebesar 6 Watt

7. Pengujian dilakukan tanpa adanya ikan di dalam akuarium

1.4 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1 Mengetahui cara kerja sensor cahaya sebagai sensor kekeruhan air

2 Mengetahui sistem pengontrolan kecepatan aliran pompa pada akuarium dengan

menggunakan logika fuzzy

3

3 Mengetahui hardware dan software sistem pengontrolan kecepatan aliran pompa air

pada akuarium dengan menggunakan logika fuzzy

4 Mengetahui hasil keluaran dari perangkat ini

1.5 Manfaat

Mengetahui tingkat kekeruhan air yang bermutu dengan menjaga tingkat kekeruhan pada

akuarium sehingga memelihara ikan semakin mudah.

4

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kekeruhan Air (Turbidity)

Salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas air adalah Turbiditas ( Kekeruhan ).

Turbiditas ( Kekeruhan ) merupakan kandungan bahan Organik maupun Anorganik yang

terdapat di perairan sehingga mempengaruhi proses kehidupan yang ada di perairan tersebut.

Turbiditas sering di sebut dengan kekeruhan, apabila di dalam air terjadi kekeruhan yang

tinggi,maka kandungan oksigen akan menurun, hal ini disebabkan intensitas cahaya yang

masuk kedalam air sangat terbatas. Nilai kecerahan suatu perairan berhubungan erat dengan

penetrasi cahaya ke dalam air.

2.2 Akuarium

Akuarium merupakan salah satu wadah pemeliharan ikan yang relatif sangat mudah

dalam pemeliharaannya, secara umum akuarium terbuat dari bahan kaca dengan tujuan untuk

menampilkan keadaan atau situasi yang ada didalamnya.

Di dalam akuarium (lihat Gambar 2.1) kekeruhan air mempunyai pengaruh yang besar

terhadap proses pemeliharaan ikan. Kualitas air bersih yang tidak optimal menyebabkan

ekosistem di dalamnya akan terganggu dikarenakan akan menghambat pertumbuhan ikan pada

akuarium tersebut.

Gambar 2.1 Akuarium air tawar

6

2.3 Sensor Photodioda

Photodioda adalah suatu jenis dioda yang resistansinya akan berubah-ubah apabila

terkena sinar cahaya yang dikirim oleh transmitter “LED”. Resistansi dari photodioda

dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang diterimanya, semakin banyak cahaya yang diterima

maka semakin kecil resistansi dari photodioda dan begitupula sebaliknya jika semakin sedikit

intensitas cahaya yang diterima oleh sensor photodioda maka semakin besar nilai

resistansinya (Bilshop, ”Dasar-dasar Elektronika”, 2002). Sensor photodioda sama seperti

sensor LDR, mengubah besaran cahaya yang diterima sensor menjadi perubahan konduktansi

(kemampuan suatu benda menghantarkan arus listrik dari suatu bahan). Seperti yang terlihat

pada gambar 2.2 merupakan bentuk fisik dari sensor photodioda.

Gambar 2.2 Simbol dan bentuk fisik untuk photodioda

(Sumber : Elektronika-dasar.web.id”Sensor Photodioda”. 2012)

2.4 LCD (Liquid Crystal Display)

Liquid Crystal Display (LCD) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan

kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di berbagai bidang misalnya alat–

alat elektronik seperti televisi, kalkulator ataupun layar komputer. Tipe LCD dot matrik

dengan jumlah karakter 16*2. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan

digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Bentuk LCD 16*2 dapat dilihat dalam

Gambar 2.3.

7

Gambar 2.3 LCD 16X2

(Sumber : engineersgarage.com)

2.5 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi

sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada

suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang

digunakan microcontroler internal LCD adalah :

1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat

karakter yang akan ditampilkan berada.

2. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori

untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat

diubah-ubah sesuai dengan keinginan.

3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan

karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat

LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal

mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter

dasar yang ada dalam CGROM.

Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.

1. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel

LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel

LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.

8

2. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM.

Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan

alamat yang telah diatur sebelumnya.Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu

LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :

1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan

menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari

rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data

yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah

perintah, sedangkan logika high menunjukan data.

3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data,

sedangkan high baca data.

4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.

5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini

dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground,

sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.

2.6 Logika Fuzzy

Fuzzy logic pertama kali dikenalkan kepada publik oleh Lotfi Zadeh, seorang profesor

di University of California di Berkeley. Fuzzy logic digunakan untuk menyatakan hukum

operasional dari suatu sistem dengan ungkapan bahasa, bukan dengan persamaan matematis.

Banyak sistem yang terlalu kompleks untuk dimodelkan secara akurat, meskipun dengan

persamaan matematis yang kompleks. Dalam kasus seperti itu, ungkapan bahasa yang

digunakan dalam Fuzzy logic dapat membantu mendefinisikan karakteristik operasional sistem

dengan lebih baik. Ungkapan bahasa untuk karakteristik sistem biasanya dinyatakan dalam

bentuk implikasi logika, misalnya aturan Jika – Maka.

Pada teori himpunan klasik yang disebut juga dengan himpunan crisp

(himpunan tegas) hanya dikenal dua kemungkinan dalam fungsi keanggotaannya, yaitu

kemungkinan termasuk keanggotaan himpunan (logika 1) atau kemungkinan berada di luar

keanggotaannya (logika 0). Namun dalam teori himpunan fuzzy tidak hanya memiliki dua

kemungkinan dalam menentukan sifat keanggotaannya tetapi memiliki derajat keanggotaan

9

yang nilainya antara 0 dan 1. fungsi yang menetapkan nilai ini dinamakan fungsi keanggotaan

yang disertakan dalam himpunan fuzzy.

2.6.1 Fungsi Keanggotaan

Suatu himpunan fuzzy A dalam semesta pembicaraan U dinyatakan dengan fungsi

keanggotaan, µA yang harganya berada dalam interval [0,1] (Kuswadi, 2000:27). Secara

matematika hal ini dinyatakan dengan :

µA : U → [0,1]

a) Fungsi keanggotaan berbentuk segitiga didefinisikan sebagai berikut:

𝑇 ( 𝑢; 𝑎, 𝑏, 𝑐) =

{

0 𝑢 < 𝑎 𝑢 − 𝑎

𝑏 − 𝑎 𝑎 ≤ 𝑢 ≤ 𝑏

𝑐 − 𝑢

𝑐 − 𝑏 𝑏 ≤ 𝑢 ≤ 𝑐

0 𝑢 > 𝑐

b) Fungsi keanggotaan berbentuk trapesium didefinisikan sebagai berikut

𝑇 ( 𝑢; 𝑎, 𝑏, 𝑐, 𝑑) =

{

0 𝑢 < 𝑎 𝑢 − 𝑎

𝑏 − 𝑎 𝑎 ≤ 𝑢 ≤ 𝑏

1 𝑏 ≤ 𝑢 ≤ 𝑐 𝑑 − 𝑢

𝑑 − 𝑐 𝑐 ≤ 𝑢 ≤ 𝑑

0 𝑢 > 𝑑

2.6.2 Fuzzyfikasi

Fuzzyfikasi adalah proses dimana mengolah masukan berupa bilangan crisp menjadi

himpunan fuzzy. Diperlukan metode proses ini dikarenakan apa yang kita yakini sebagai

bentuk crisp dan deterministik sebenarnya tidak deterministik sama sekali.

Sebagai contoh, jika ada proses atau pengukuran kebisingan, kita mungkin ingin untuk

menjelaskan hal ini dengan menciptakan fuzzy set untuk takaran terukur dari pada dengan

asumsi mereka akurat yang diukur.

Ada beberapa strategi yang dapat dilakukan dalam fuzzyfikasi diantaranya:

Fuzzy Singletone

Fuzzy Number

Hybrid Fuzzy / Bilangan Acak

10

Pedoman memilih fungsi keanggotaan untuk proses fuzzifikasi dapat menggunakan

cara sebagai berikut:

1. Himpunan fuzzy dengan distribusi simetris.

2. Gunakan himpunan fuzzy dengan jumlah ganjil, berkaitan erat dengn jumlah

kaidah (rules).

3. Mengatur himpunan fuzzy agar saling menumpuk.

4. Menggunakan fungsi keangotaan bentuk segitiga atau trapesium.

2.6.3 Rule Base Fuzzy

Fuzzy rule adalah bagian yang menggambarkan dinamika suatu sistem terhadap

masukan yang dikarakteristikan oleh sekumpulan variabel-variabel linguistik dan berbasis

pengetahuan seorang operator ahli. Pernyataan tersebut umumnya dinyatakan oleh suatu

pernyataan bersyarat.

Dalam pengendali berbasis fuzzy, aturan pengendalian fuzzy berbentuk aturan “ IF –

THEN”. Untuk sebuah sistem Multi Input Single Output (MISO) basis aturan pengendalian

fuzzy berbentuk seperti berikut ini,

Rule 1 IF X is A1 AND Y is B1 THEN Z is C1

Rule 2 IF X is A2 AND Y is B2 THEN Z is C2

. .

Rule n IF X is An AND Y is Bn THEN Z is Cn

Dengan X, Y, Z merupakan variabel linguistik, dimana X dan Y merupakan variabel masukan,

dan Z merupakan variabel keluaran sistem. An, Bn, dan Cn merupakan nilai linguistik dari X,

Y, dan Z (Lee, 1990).

2.6.4 Defuzzyfikasi

Defuzzyfikasi adalah proses kebalikan dari fuzzyfikasi. Mengapa perlu diperlukan

proses defuzzyfikasi karena untuk mengolah hasil yang tadinya berupa himpunan fuzzy

dikembalikan lagi menjadi bentuk crisp.

Defuzzifikasi adalah proses untuk mendapatkan nilai numerik dari data fuzzy yang dihasilkan

dari proses inferensi. Proses defuzzifikasi dinyatakan sebagai berikut :

𝑦0=𝑑𝑒𝑓𝑢𝑧𝑧𝑖𝑓𝑖𝑒𝑟 (𝑦)

11

dengan:

y : aksi kontrol fuzzy

y0: aksi kontrol crisp

defuzzifier : operator defuzzifikasi

Ada beberapa cara yang bisa dilakukan dalam proses defuzzyfikasi antara lain:

Prinsip Max Membership

Max membership bisa dikatakan juga sebagai metode ketinggian.

Dalam metode ini terbatas pada keluaran yang memuncak. Max memebership

dapat dinyatakan dalam persamaan

µC~(z*) ≥ µC~(z) for all z ∈Z

dengan z* adalah nilai defuzzifikasi yang dapat dilihat pada gambar

dibawah ini.

Gambar 2.4 Max Membership

Metode Centroid

Metode ini juga bisa disebut juga centre of gravity. Metode ini yang

paling umum dan menark untuk digunakan. (Sugeno,1985; Lee, 1990);

diberikan ekspresi aljabar

𝑧 ∗ = ∫𝜇𝐶 (z) .z dz

∫𝜇𝐶 (z) dz

Metode Weighted Average

Metode ini sangat sering digunakan karena cara penggunaannya

sangat efisien. Metode ini digunakan untuk output membership yang simetris.

Persamaan matematisnya ialah:

12

𝑧 ∗ = ∑ 𝜇𝐶 (𝑧). 𝑧

∑𝜇𝐶(𝑧)

Mean Max Membership

Dikenal juga sebagai middle of maxima, metode hampir serupa

dengan Max Membership, kecuali lokasi dari metode Max Membership bisa

juga non-unik. Diberikan pesamaan:

𝑧 ∗=𝑎 + 𝑏

2

dimana nilai a dan b dibeikan pada gambar dibawah ini

Gambar 2.5 Mean Max defuzzyfikasi

2.7 Mikrokontroler Arduino UNO

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengendali rangkaian

elektronik dan umumnya dapat menyimpan program di dalamnya. Dengan kata lain,

mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai input dan output serta

kontrol dengan program yang bisa ditulis dan dihapus. Cara kerja mikrokontroler sebenarnya

membaca dan menulis data. Mikrokontroler digunakan dalam produk dan alat yang

dikendalikan secara otomatis.

Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis Atmega328. Memiliki 14 pin input

dan output digital, dimana 6 pin diantara pin tersebut dapat digunakan sebagai output dan 6

pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol

reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan

13

Board Arduino Mega ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau dengan adaptor AC-

DC untuk menjalankannya.

“Uno” berarti “satu” dalam Bahasa Italia dan nama ini diberikan untuk menandai

peluncuran Arduino 1.0. Arduino Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi reverensi Arduino.

Tampilan fisik Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini.

Gambar 2.6 Arduino uno

Sumber : Adruino.cc

2.8 Rangkaian TRIAC

TRIAC atau Triode for Alternating Current adalah sebuah komponen elektronik yang

ekivalen dengan dua SCR yang disambungkan antiparalel dan kaki gerbangnya (gate)

disambungkan bersama. Nama resmi untuk TRIAC adalah Bidirectional Triode Thyristor. Ini

menunjukkan saklar 2 arah yang dapat mengalirkan arus listrik ke media arah ketika dipicu.

TRIAC dapat dinyalakan baik dengan tegangan positif ataupun negatif pada elektrode

gerbang (gate). Konfiguarsi tersebut membuat TRIAC dapat digunakan untuk mengatur

tegangan AC.

TRIAC dalam penggunaanya membutuhkan DIAC sebagai driver. Dibutuhkan juga

komponen yang mampu berfungsi sebagai isolator antara tegangan 220V dan 5V untuk

melindungi mikrokontroler dari tegangan balik. Sehingga komponen yang sesuai dengan

14

spesifikasi di atas adalah optocoupler. Optocoupler yang komponen utamanya berupa DIAC

adalah MOC3021.

2.9 Rangkaian Zero Cross Detector

Zero crossing detector adalah rangkaian yang digunakan untuk mendeteksei gelombang

sibus AC 220 volt saat melewati titik tegangan nol. Seberangan titik nol yang dideteksi adalah

peralihan dari positif menuju negatif dan peralihan dari negatif menuju positif. Seberangan-

seberangan titik nol ini merupakan acuan yang digunakan sebagai awal pemberian nilai waktu

tunda untuk pemicuan TRIAC.

Metode ini berfungsi untuk menentukan frekuensi suatu gelombang dengan cara

mendeteksi banyaknya zero point pada suatu rentang waktu. Zero crossing detector berfungsi

untuk mendeteksi perpotongan gelombang sinus pada tegangan AC dengan zero point

tegangan AC tersebut, sehingga dapat memberikan sinyal acuan saat dimulainya pemicuan

sinyal PWM. Dengan menggunakan rangkaian zero crossing detector ini kita dapat

mendeteksi zero point sekaligus mengubah suatu sinyal sinusoida menjadi sinyal kotak.

Sinyal keluaran rangkaian zero crossing detector ini akan dimasukkan ke mikrokontroler, oleh

karena itu dibutuhkan juga komponen yang mampu memisahkan tegangan 5V dan 220V.

Rangkaian ini menggunakan komponen optocoupler 4N25.

2.10 Pengkondisi Sinyal

Pengkondisian sinyal merupakan suatu konversi sinyal menjadi bentuk yang lebih

sesuai yang merupakan antarmuka dengan elemen-elemen lain dalam suatu kontrol proses.

Dalam hal ini dibedakan menjadi 2 (dua) teknik, yaitu pengkondisi sinyal analog dan

pengkondisi sinyal digital.

2.10.1 Pengkondisi Sinyal Analog

Prinsip kerja sensor ialah mengubah suatu besaran non elektris yang terukur menjadi

suatu besaran elektris. Untuk membentuk sensor tersebut memanfaatkan variabel dinamik

yang mempengaruhi karakteristik suatu bahan. Pengkondisi sinyal analog berperan penting

sebagai pengubah keluaran sensor ke suatu bentuk yang merupakan antarmuka dengan elemen-

elemen lain pada suatu kontrol proses. Terkadang kita menggambarkan efek pengkondisi

15

sinyal sebagai persamaan fungsi transfer. Melalui persamaan tersebut kita mengartikan efek

suatu pengkondisi sinyal pada sinyal masukan. Jadi sebuah penguat tegangan sederhana

mempunyai fungsi transfer dan suatu konstanta yang ketika dikalikan terhadap masukan

tegangan akan memberikan keluaran tegangan. Salah satu contoh pengkondisi sinyal analog

adalah sirkuit pembagi. Prinsip rangkaian ini adalah perubahan nilai tegangan yang

diakibatkan perubahan hambatan.

2.11 Sensor pH probe

Sebuah pH meter terdiri dari sebuah elektroda (probe pengukur) yang terhubung ke

sebuah alat elektronik yang mengukur dan menampilkan nilai pH. Prinsip kerja utama pH

meter adalah terletak pada sensor probe berupa elektrode kaca dengan cara mengukur jumlah

ion H3O+ di dalam larutan. Ujung elektrode kaca adalah lapisan kaca setebal 0.1 mm yang

berbentuk bulat (bulb). Bulb ini dipasangkan dengan silinder kaca non konduktor atau plastik

memanjang. Inti sensor pH terdapat pada permukaan bulb kaca yang memiliki kemampuan

untuk bertukar ion positif (H+) dengan larutan terukur.

16

Gambar 2.7 Sensor pH Probe

(Sumber : pusatkomponen.com)

2.12 Lampu TL

Lampu TL Neon (Fluorescent Lamp) merupakan Lampu Penerang yang paling banyak

dipakai saat ini. Lampu TL Neon (Fluorescent Lamp) sering digunakan sebagai alat

penerangan di Pabrik, gudang, Shopping Mall, Sekolah dan juga di perkantoran. Tetapi seiring

dengan semakin berkembangnya Teknologi Lampu LED sebagai Lampu Penerang, tingkat

adopsi Lampu LED pun semakin bertambah dan lambat laun akan menggantikan Lampu

Penerang yang berteknologi Fluorescent (Pendar).

Istilah TL adalah kepanjangan dari “Tube Luminescent” atau juga ada yang

menyebutkannya “Tube Lamp” yaitu Lampu Penerang yang berbentuk “Tube” atau Tabung.

Dalam kehidupan sehari-hari, dapat kita temukan 2 jenis Teknologi pada Lampu TL (Tube

Lamp) yakni Teknologi Fluorescent (Neon) dan Teknologi LED (Light Emitting Diodes).

17

Gambar 2.8 Lampu TL

(Sumber : pusatkomponen.com)

18

19

BAB III

METODE PENELITIAN

Kajian dalam skripsi ini merupakan penelitian yang bersifat aplikatif, yaitu

merancang suatu sistem pengendalian menggunakan kontrol Logika Fuzzy berbasis

arduino yang bertujuan agar dapat menampilkan performansi sistem sesuai dengan yang

direncanakan.

Langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk merealisasikan alat yang akan dibuat

adalah sebagai berikut:

1. Spesifikasi alat

2. Perancangan alat

3. Realisasi pembuatan alat

4. Perancangan perangkat keras

5. Karakterisasi setiap blok

3.1 Spesifikasi Alat

Perencanaan sistem dilakukan sebagai langkah awal sebelum terbentuknya suatu

sistem beserta rangkaian elektronik pendukungnya, hal ini dimaksudkan agar sistem

pengindentifikasi dapat berjalan sesuai dengan yang telah direncanakan.

Perancangan sistem yang dilakukan meliputi:

Penentuan spesifikasi sistem yang akan dibuat, meliputi:

a. Penentuan deskripsi kerja sistem secara keseluruhan.

b. Rangkaian elektronik pendukung.

Perancangan program pada mikrokontroler Arduino uno sebagai pusat

pengontrol dengan Logika Fuzzy.

3.2 Perancangan Alat

Perancangan alat dilakukan sebagai langkah awal sebelum terbentuknya suatu

sistem beserta rangkaian elektronik pendukungnya, hal ini dimaksudkan agar sistem

tersebut dapat berjalan sesuai dengan deskripsi awal yang telah direncanakan.

Perancangan ini dibagi menjadi 2, yakni perancangan perangkat keras (hardware) dan

perangkat lunak (software).

20

3.2.1. Perancangan Perangkat Keras(Hardware)

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan alat tersebut,

diantara lain adalah:

Akuarium,merupakan tempat yang akan dikontrol intensitas cahayanya

agar sesuai dengan setpoint.

Sensor Photodioda, pada penelitian ini sensor Photodioda digunakan

sebagai sensor yang membaca intensitas dalam ruangan dan hasil

pembacaan sensor di gunakan sebagai feedback pada kontroler.

Pompa, digunakan sebagai pengatur sirkulasi air pada akuarium

Filter air digunakan sebagai penyaring kotoran pada akuarium

Setpoint sistem berupa tingkat kekeruhan air dalam bentuk persentase.

Air akuarium sebagai plant pada perancangan system

Mikrokontroler Aduino Uno berfungsi sebagai pengontrol utama

dan akses untuk seluruh system

3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak(Software)

Setelah mengetahui perangkat keras yang dirancang, maka dibutuhkan

perangkat lunak untuk mengendalikan dan mengatur kerja dari alat ini. Parameter yang

diperoleh dari hasil perhitungan kemudian diterapkan kedalam mikrokontroler Arduino

uno dengan menggunakan bahasa C++.

Konversi

IC ke

tegangan

pH Probe

Konversi

pH ke

tegangan

Pakan Ikan

Photodioda

Kontrol

Logika

Fuzzy

Pompa +

Akuarium

Intensitas cahaya

( Lux ) +

-

e pwm

21

3.3 Realisasi Pembuatan Alat

Untuk merealisasikan alat atau sistem yang telah dirancang sebelumnya, maka

perlu diperhatikan beberapa tahapan dalam pembuatan alat tersebut, diantaranya yaitu:

a. Pembuatan mekanik akuarium air tawar secara keseluruhan yang meliputi

penempatan Arduino uno, penempatan sensor cahaya atau Photodioda pada

akuarium, rangkaian TRIAC, penempatan filter dan pompa

b. Pengisian program yang telah dirancang sebelumnya pada Arduino uno dengan

kendali kontrol Logika Fuzzy.

3.5 Perancangan Perangkat Keras

Berdasarkan diagram blok perancangan alat yang telah disusun, perancangan

perangkat keras meliputi perancangan rangkaian sensor cahaya Photodioda , minimum

sistem Arduino uno, rangkaian catu daya. Di bawah ini adalah penjelasan masing-masing

rangkaian penyusun keseluruhan alat.

3.5.1 Sensor Cahaya Photodioda

Sensor cahaya pada perancangan ini berfungsi sebagai sensor pengukur atau

pendeteksi kuat cahaya. Keluaran dari sensor cahaya ini digunakan sebagai masukan untuk

perhitungan algoritma Logika Fuzzy yang dirancang. Sensor Photodioda mampu melakukan

pembacaan pada rentang 0-5 volt.

3.5.2 Modul Arduino Uno

Pada akuarium ini digunakan Arduino Uno sebagai pengolah dalam proses pengaturan

intensitas cahaya. Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengendali

rangkaian elektronik dan umumnya dapat menyimpan program di dalamnya.Dengan kata

lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai input dan output

serta kontrol dengan program yang bisa ditulis dan dihapus.

Cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler

digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara otomatis.Arduino Uno adalah

board mikrokontroler berbasis Atmega328. Memiliki 14 pin input dan output digital, dimana

6 pin diantara pin tersebut dapat digunakan sebagai output dan 6 pin input analog, 16 MHz

osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk

mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board

22

Arduino Mega ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau dengan adaptor AC-DC

untuk menjalankannya.

“Uno” berarti “satu” dalam Bahasa Italia dan nama ini diberikan untuk menandai

peluncuran Arduino 1.0. Arduino Uno dan versi 1.0 akan menjadi versi reverensi Arduino.

Tampilan fisik Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 3.2 dibawah ini.

Gambar 3.2 Arduino Uno

3.5.3 Rangkaian Display LCD

LCD banyak digunakan pada alat-alat elektronika yang memerlukan penampilan,

sehingga pemakai dapat mengerti dengan informasi yang ditampilkan oleh alat.

Konfigurasi terminal I/O pada sebuah LCD biasanya akan tampak seperti dalam Tabel

3.1

Tabel 3.1 Fungsi penyemat LCD M1632

Penyemat Simbol Logika Keterangan

1 Vss - Catu Daya 0 Volt (Ground)

2 Vcc - Catu Daya 5 Volt

3 Vee - Catu daya untuk LCD

4 RS H/L H: Masukan Data, L: Masukan

Instruksi

Penyemat Simbol Logika Keterangan

5 R/W H/L H: Baca (Read), L: Tulis (Write)

6 E H/L (L) Enable Signal

23

Dari Tabel 3.1 terlihat bahwa LCD mempunyai 8 bit data ( bidirectional bus) dan 3

buah sinyal kontrol yaitu RS, R/W dan E. Ketiga sinyal kontrol tersebut mempunyai

fungsi sebagai berikut:

1. RS digunakan untuk memilih register yaitu register IR (instruction register) atau DR

(data register)

2. R/W digunakan untuk memilih fungsi membaca atau menulis pada kedua register IR

dan DR.

3. E digunakan untuk memberikan sinyal pada bahwa data akan ditulis atau dibaca ke

register.

Mode pengiriman data antara mikrokontroler dengan LCD dapat dilakukan dengan

mode transfer data 4 bit.

3.6 Perancangan Kontrol Logika Fuzzy

Dalam melakukan perancangan perangkat lunaknya menggunakan metode fuzzy

logic dengan data input (Crisp Input) berupa nilai intensitas cahaya yang tertangkap

sensor LDR, kemudian keluaran sensor berupa tegangan keluaran sensor dikonversi

menjadi sinyal digital 8 bit (0-255) oleh ADC konverter yang ada dalam Modul Arduino

UNO. Nilai input tersebut yang akan difuzzifikasi menjadi himpunan fuzzy dengan nilai

Jernih, Agak Jernih, Sedang, Agak Keruh dan Keruh dengan fungsi keanggotaan

trapesium.

7 DB0 H/L Data Bit 0

8 DB1 H/L Data Bit 1

9 DB2 H/L Data Bit 2

10 DB3 H/L Data Bit 3

11 DB4 H/L Data Bit 4

12 DB5 H/L Data Bit 5

13 DB6 H/L Data Bit 6

14 DB7 H/L Data Bit 7

15 V+ BL - Backlight 4-4,2 Volt ; 50-200 mA

16 V- BL - Backlight 0 Volt (ground)

(Sumber: datasheet LCD M1632)

24

Dengan menggunakan fungsi keanggotaan trapesium dengan lima variabel

linguistik: Jernih, Agak Jernih, Sedang, Agak Keruh dan Keruh.

1. Jernih : 0 % sampai 10 %.

2. Agak Jernih : 5 % sampai 30 %.

3. Sedang : 25% sampai 50%.

4. Agak Keruh : 45% sampai 70%.

5. Keruh : 65% sampai 100%.

1

Gambar 3.3 Fungsi keanggotaan input 1 (sensor photodiode)

Contoh crisp input adalah 48 % berada diantara Redup dan Agak Terang maka:

Menghitung derajat keanggotaan Sedang dari crisp input misalnya 48%, menggunakan

persamaan:

-(x-d)/(d-c), c < x ≤ d, dimana c = 45 dan d = 50

-(48-50)/(50-45) = 2/5 (0,4)

Menghitung derajat keanggotaan Agak Keruh:

(x-a)/(b-a), a < x < b, dimana a =45 dan b =50

(48-45)/(50-45) = 3/5 (0,6)

1

0,6

0,4

Gambar 3.4 Derajat keanggotaan Persentase

Ada bermacam-macam cara dalam menentukan aturan fuzzy, berikut ini

menggunakan fungsi keanggotaan segitiga dengan lima nilai linguistik; PWM long, PWM

agak_long, PWM normal, PWM agak_normal dan PWM short.

JERNIH AGAK JERNIH SEDANG AGAK KERUH KERUH

0 5 10 25 30 45 50 65 70 100

%

JERNIH AGAK JERNIH SEDANG AGAK KERUH KERUH

0 5 10 25 30 45 50 65 70 100

%

25

Tabel 3.2 Membership function

Ke pH A AA S AB B

J

AJ

S

AK

K

Ket : A = Asam J = Jernih PS = PWM Short

AA = Agak Asam AJ = Agak Jernih PAS = PWM Agak Short

S = Sedang AK = Agak Keruh PN = PWM Normal

AB = Agak Basa K = Keruh PAL = PWM Agak Long

B = Basa Ke = Kekeruhan PL = PWM Long

1

Gambar 3.5 Fungsi keanggotaan input 2 (sensor pH probe)

1

0,6

0,4

Gambar 3.6 Fungsi Keanggotaan Singleton Untuk Output PWM

Kemudian dilakukan defuzzifikasi menggunakan Model Sugeno yang

menggunakan fungsi keanggotaan yang sederhana yaitu singleton, keanggotaan yang

PS PS PS PS PS

PS PAS PN PAL PL

PAS PAS PN PAL PAL

PAL PAL PN PAS PAS

PL PL PL PL PL

PS PAS PN PAL PL

0 5 10 25 30 45 50 65 70 100

%

NORMAL BASA RENDAH BASA SEDANG BASA TINGGI BASA SANGAT

TINGGI

0 7 7,3 7,4 7,8 7,9 8 8,1 8,4 14

pH

26

memiliki derajat keanggotaan 1 pada suatu nilai crisp tunggal, dan 0 pada semua crisp

yang lain. Metode yang digunakan Weighted Average untuk defuzzifikasi, maka

𝑦 ∗=0,4(37,5) + 0,6(17,5)

0,4 + 0,6= 25,5 𝑝𝑤𝑚

Gambar 3.7 Fungsi keanggotaan output

3.7 Pengujian Sensor Photodioda

Pengujian sensor cahaya photodioda bertujuan untuk mengetahui intensitas

cahaya yang terbaca pada sensor intensitas cahaya photodioda telah sesuai dengan

setpoint. Setelah melakukan pengujian, didapatkan data hasil pengujian sensor

Photodioda. Data hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 3.3

0 5 10 25 30 45 50 65 70 100

%

PS PAS PN PAL PL

27

Tabel 3.3 Data pengujian sensor Photodioda secara statis

Pakan Ikan

(gram)

Tegangan

(volt)

0 3.8

5 3.8

10 3.7

15 3.65

20 3.6

25 3.5

30 3.48

35 3.43

40 3.38

45 3.33

50 3.2

55 3.17

60 3.12

65 3

70 2.96

75 2.9

80 2.88

85 2.8

90 2.77

95 2.75

100 2.7

28

Gambar 3.8 Pengujian sensor Photodioda

3.8 Pengujian Pompa

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tentang hubungan tegangan dan perubahan

kerja pompa. Dari pengujian pompa didapatkan hasil berupa nilai tegangan yang berbeda-

beda sesuai dengan nilai PWM yang diberikan. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 3.4

Tabel 3.4 Data pengujian pompa

PWM Duty Cycle

(%)

Debit air

(mL/sec)

40 90,72

50 97,92

60 111,6

70 116,7

80 122

90 124,5

100 131,7

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Tega

nga

n (

V)

Pakan Ikan (gram)

29

Gambar 3.9 Pengujian pompa

3.9 Pengujian Lux meter

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tentang intensitas cahaya yang didapat

menggunakan lux meter. Dari pengujian lux meter didapatkan hasil berupa nilai dengan

range antara 131 lux – 23 lux. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 3.5

0

20

40

60

80

100

120

140

40 50 60 70 80 90 100

Deb

it a

ir (

mL

/sec

)

PWM Duty Cycle (%)

30

Tabel 3.5 Data pengujian lux meter

Pakan

Ikan(gram)

Lux meter

(lux)

Kekeruhan

(%)

0 131 0

5 127 3.7

10 123 7.4

15 117 12.9

20 112 17.5

25 106 23.1

30 101 27.7

35 97 31.4

40 91 37

45 86 41.6

50 80 47.2

55 74 52.7

60 70 56.4

65 64 62

70 58 67.5

75 51 74

80 45 79.6

85 39 85.1

90 34 89.8

95 28 95.3

100 23 100

31

Gambar 3.10 Pengujian lux meter

3.10 Pengujian sensor pH Probe

Pengujian sensor ph Probe bertujuan untuk mengetahui tingkat pH air di dalam

akuarium. Setelah melakukan pengujian, didapatkan data hasil pengujian sensor pH Probe.

Data hasil pengujian ditunjukkan pada Tabel 3.6

0

20

40

60

80

100

120

140

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Luxm

eter

(Lu

x)

Pakan Ikan (Gram)

32

Tabel 3.6 Data pengujian sensor pH Probe secara statis

pH Tegangan

(volt)

0 0.12

1 0.31

2 0.63

3 0.91

4 1.3

5 1.71

6 2.19

7 2.52

8 2.81

9 3.12

10 3.47

11 3.76

12 4.02

13 4.43

14 4.81

Gambar 3.11 Pengujian sensor pH probe

3.11 Pengujian sensor pH terhadap pakan ikan

Pengujian sensor ph Probe terhadap pakan ikan bertujuan untuk mengetahui tingkat

pH air didalam akuarium setelah diberikan pakan ikan. Setelah melakukan pengujian,

0

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tega

nga

n (

V)

pH

33

didapatkan data hasil pengujian sensor pH Probe terhadap pakan ikan. Data hasil pengujian

ditunjukkan pada Tabel 3.7

Tabel 3.7 Data pengujian sensor pH Probe terhadap pakan ikan

Pakan

Ikan(gram)

Tegangan

(volt)

0 2.51

5 2.54

10 2.58

15 2.6

20 2.63

25 2.65

30 2.67

35 2.7

40 2.73

45 2.75

50 2.76

55 2.77

60 2.8

65 2.82

70 2.83

75 2.85

80 2.88

85 2.9

90 2.92

95 2.95

100 2.98

34

Gambar 3.12 Pengujian sensor pH probe terhadap pakan ikan

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

2,7

2,8

2,9

3

3,1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Tega

nga

n (

V)

Pakan Ikan (gram)

35

BAB IV

ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dan pembahasan diperoleh melalui pengujian sistem secara menyeluruh dan

perbandingan hasil. Tujuan pengujian sistem ini adalah untuk menentukan apakah alat yang telah

dibuat berfungsi dengan baik dan sesuai dengan perancangan. Pengujian pada sistem ini meliputi

pengujian setiap blok maupun pengujian secara keseluruhan. Pengujian setiap blok ini dilakukan

untuk menemukan letak kesalahan dan mempermudah analisis pada sistem apabila alat tidak

bekerja sesuai dengan perancangan

.

4.1 Pengujian Keseluruhan Sistem

Pengujian dilakukan untuk mengetahui bagaimana kinerja sistem secara keseluruhan dan

mengamati respon kontroler terhadap setpoint.

4.1.1 Prosedur Pengujian

Gambar 4.1 Sistem Keseluruhan

Sensor Photodioda

dan sensor pH Probe

P

36

1. Menghubungkan rangkaian seperti Gambar 4.1

2. Menghubungkan power supply sebagai sumber catu untuk Arduino Uno dan

komponen lainnya yang membutuhkan catu daya.

3. Mengunduh program dengan kontrol Logika Fuzzy sesuai parameter yang telah

didapat melalui software Arduino.

4. Setelah memastikan semua rangkaian terpasang dengan benar, program

dijalankan.

5. Pada pengujian pertama kinerja sistem tidak diberi gangguan. Pada pengujian

kedua kinerja sistem diberi gangguan dengan cara memberi ganguan berupa

pakan ikan kedalam akuarium.

6. Mengamati dan menganalisa hasil dari kinerja sistem.

7. Membuat grafik dari data yang didapat dari hasil pengujian.

4.1.2 Hasil Pengujian

Pengujian keseluruhan sistem dilakukan untuk mengetahui hasil respon sistem dari perangkat

keras dan perangkat lunak dengan menggunakan kontrol logika fuzzy.

4.1.2.1 Pengujian Tanpa Gangguan

Setelah melakukan prosedur pengujian, didapatkan hasil respon keluaran dengan memberikan setpoint

40%. Pengujian ini dilakukan pada siang hari. Grafik hasil pengujian bisa dilihat pada Gambar 4.2

Gambar 4.2 Grafik pengujian sistem tanpa gangguan

0

10

20

30

40

50

60

70

80

5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175 185 195

Kek

eru

han

( %

)

Waktu ( Menit )

Tingkat kekeruhan (%)

37

Berdasarkan hasil pengujian keseluruhan,diperoleh kinerja sistem antara lain:

Sistem tidak mengalami overshoot dengan settling time 155 menit. Settling time didapat ketika

level telah mencapai 40%. Dari grafik hasil pengujian bisa di dapatkan error steady state pada sistem

sebagai berikut:

𝑒𝑠𝑠(%) = |40 − 39

40| 𝑥 100%

= 2,5%

Dari hasil penghitungan didapatkan error sebesar 2,5% dan sistem dikatakan baik karena

error yang didapatkan masih dalam toleransi 5%.

4.1.2.2 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ketika diberi Gangguan

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana kinerja sistem secara keseluruhan dan

mengamati respons kontroler terhadap setpoint ketika mendapatkan gangguan berupa

dimasukkannya pakan ikan ke dalam akuarium. Setelah melakukan pengujian, didapatkan hasil

respon setelah diberi gangguan yang dapat dilihat dalam Gambar 4.3

Gambar 4.3 Grafik pengujian sistem dengan adanya gangguan

Dari grafik hasil pengujian, dapat dilihat respon sistem terhadap gangguan berupa pakan

ikan. Sistem dapat kembali pada keadaan steady state setelah terjadinya gangguan dan mengalami

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 51

01

52

02

53

03

54

04

55

05

56

06

57

07

58

08

59

09

51

00

10

51

10

11

51

20

12

51

30

13

51

40

14

51

50

15

51

60

16

51

70

17

51

80

18

51

90

19

52

00

20

52

10

21

52

20

22

52

30

23

52

40

24

52

50

25

52

60

26

52

70

Kek

eru

han

(%

)

Waktu ( menit )

Tingkat kekeruhan (%)

38

proses recovery time sebesar 235 menit. Dengan begitu dapat dikatakan sistem kontrol pada

perancangan ini telah bekerja dengan baik.

39

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, baik pengujian perblok rangkaian

maupun pengujian sistem secara keseluruhan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari penentuan kontrol logika fuzzy didapatkan hasil respon sistem berada dalam

daerah setpoint dan mampu diaplikasikan pada sistem pengendalian intensitas

cahaya karena error steady state yang didapatkan sebesar 2,5 %.

2. Hasil pengujian keseluruhan dengan gangguan terhadap control Logika Fuzzy

pada kekeruhan air, menunjukkan bahwa respon sistem dapat kembali pada

keadaan steady state dan mengalami proses recovery time (waktu pemulihan)

selama untuk gangguan diberi pakan ikan.

5.2 Saran

Setelah penelitian ini selesai dilakukan, masih ada beberapa kelemahan yang terjadi

pada sistem. Oleh karena itu agar terjadi penyempurnaan kinerja dari penelitian ini, peneliti

selanjutnya disarankan

1. Disarankan untuk menambahkan jumlah sensor agar lebih presisi.

2. Untuk pengembangan selanjutnya diharapkan ada penambahan catu daya cadangan

agar alat dapat bekerja meskipun aliran listrik PLN mati.

3. Disarankan untuk menambahkan faktor yang mempengaruhi intensitas cahaya pada

akuaium.

DAFTAR PUSTAKA

Ogata, Katsuhiko. 1997. Teknik Kontrol Automatik. Jakarta: Erlangga

Bishop, O., 2002, Dasar-Dasar Elektronika, Erlangga, Jakarta

Santoso Budi. Sistem pengganti air berdasarkan kekeruhan dan pemberi pakan otomatis

berbasis mikrokontroler ATMEGA 16. STMIK,Malang.

Kusumadewi, Sri dan Hari Punomo. 2004. Aplikasi Logika Fuzzy Untuk Pendukung Keputusan.

Yogyakarta: Graha Ilmu.

Bolton, W. 2004. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol (Judul asli: Instrumentation and

Control System). Jakarta: Erlangga