PROPOSAL SKRIPSI
METODE PENGONTROLAN TEMPERATUR KOLAM IKAN KERAPU BERBASIS MIKROKONTROLER AT90S8515
Disusun oleh: Heni Febriyanto 07/254936/TP/09014
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2009
I. PENDAHULUAN 1.1.Abstraksi
Budidaya ikan Kerapu banyak dilakukan pada karamba jaring apung (kajapung) yang berada di perairan di lepas pantai. Namun demikian, banyak kendala yang dihadapi para peternak ikan Kerapu. Penelitian ini bertujuan memberikan sebuah alternatif pembudidayaan ikan Kerapu di darat, dengan cara membuat membuat habitat air laut tiruan pada sebuah akuarium dengan parameter parameter (suhu, kadar garam, kadar oksigen, pH dan kecepatan arus air) yang dikontrol sesuai dengan karakteristik karakteristik habitat aslinya. Pada makalah makalah ini dilakukan perancangan dan pembuatan pembuatan pengontrol suhu berbasis mikrokontroler AVR AT90S8515. Secara umum proses yang terjadi adalah proses pengambilan data setpoint, proses pendefinisian variabel-variabel kontrol yang penting, proses perhitungan aksi kontrol dan algoritma kontrol, dan proses penyimpanan data yang diperlukan. Untuk mengetahui kemampuan dan unjuk kerja dari alat/sistem yang dirancang, maka sistem diaplikasikan untuk melakukan peng aturan temperatur air akuarium. 1.2 Latar Belakang
Wilayah perairan Indonesia yang memiliki luas hampir 2/3 dari luas daratan, memiliki poten potensi si pengemb pengembanga angan n dan budiday budidayaa perika perikanan nan yang yang besar. besar. Terdapa Terdapatt banyak banyak sumber sumber daya daya perikanan yang dapat dijadikan komoditas ekspor andalan sebagai sumber penghasil devisa negara negara.. Salah Salah satu satu ikan ikan laut laut komers komersil il yang yang sekara sekarang ng banyak banyak dibudi dibudiday dayaka akan n dan merupa merupakan kan komoditas ekspor yaitu ikan Kerapu. Tugas Akhir ini merancang alat/sistem untuk melakukan pengat pengatura uran n daya daya pemana pemanass secara secara kontro kontroll fasa fasa pada sistem sistem pengatu pengaturan ran temper temperatu aturr dengan dengan menggunakan algoritma kontrol PID yang akan diterapkan pada akuarium. 1.3 Tujuan Tugas Akhir
Membua Membuatt sebuah sebuah aplika aplikasi si sistem sistem kontrol kontrol PID PID pada pengont pengontrol rolan an temper temperatu aturr yang yang meliputi pembuatan perangkat lunak dan perangkat keras berbasis mikrokontroler AT90S8515. 1.4 Batasan Masalah
Pembahasan dalam tugas akhir ini dibatasi oleh : 1. Obyek pengatur pengaturan an adalah adalah temperatur temperatur akuarium akuarium dengan dengan kisaran kisaran ukur antara antara 27 oC hingga hingga 32 oC 2. Aplikasi Aplikasi alat alat yang yang dibuat dibuat hanya hanya untuk proses proses pemanasan pemanasan.. 3. Metode Metode pengatura pengaturan n yang yang diguna digunakan kan adalah adalah PID PID (Propo (Proporsi rsiona onall Integr Integral al Deriva Derivatif tif)) yang yang diimplementasikan secara digital. 4.
error). Metode penalaan kontrol PID yang digunakan adalah metode manual (trial and error).
5. Instrumen Instrumen pengatur pengatur berupa sistem sistem minimum minimum berbasis berbasis AT90S851 AT90S8515. 5. 6. Tidak dilakukan dilakukan pemodelan pemodelan sistem sistem sehingga sehingga persamaan persamaan matematis matematis sistem sistem tidak tidak diketahui. diketahui. 7. Pengujian Pengujian instru instrumen men hanya hanya dilakuka dilakukan n pada plant akuarium. akuarium. 8. Tidak memperhi memperhitungka tungkan n efek perpindahan perpindahan panas panas yang terjad terjadii dari sistem sistem ke lingkung lingkungan an atau sebaliknya. 9. Pengontrol Pengontrol tegangan tegangan AC yang yang digunakan digunakan adalah adalah pengontrolan pengontrolan sudut sudut fase, fase, dan digunakan digunakan triac sebagai komponen pengatur tegangan. Pengamatan hanya dilakukan pada bentuk sinyal pemicu dan gelombang keluaran.
10. Tidak memperhitungkan perubahan volume dalam jumlah jumlah besar. II. DASAR TEORI 2.1 Sistem Pengaturan Temperatur
Suatu sistem termal ditunjukkan pada Gambar 2.1. Cairan dengan temperatur T (oC) mengalir keluar dari tangki dengan laju tertentu dan cairan ini digantikan dengan cairan yang masuk ke tangki dengan temperatur Ti (oC), dimana Ti < T. Cairan yang berada di dalam tangki dipanaskan dipanaskan menggunakan menggunakan sebuah pemanas (heater) listrik. listrik. Cairan diaduk sedemikian sedemikian rupa sehingga seluruh cairan yang berada dalam tangki dapat dianggap memiliki temperatur yang sama.
Gambar 2.1 Sistem termal
Dalam kasus sistem kontrol, temperatur T adalah variabel yang akan dikontrol, dan nilai T inilah yang diinginkan sebagai output. Kemudian input kontrol adalah output dari pemanas listrik (electric heater) qe. qe. Sedangkan Ti dan Ta disebut input-input gangguan, atau dikenal sebagai gangguan dimana input berupa gangguan ini tidak dikontrol. Besarnya kalor sebagai input kontrol selalu diatur dengan mengatur tegangan yang diberikan ke pemanas. Jika pemanas dimodelkan sebagai suatu beban resistif, maka besarnya kalor per unit waktu adalah:
Dengan P Dengan P adalah daya pemanas (watt), V h adalah tegangan efektif (volt) yang diberikan ke pemanas, dan R dan Rh adalah resistansi pemanas (ohm). Ini menunjukkan bahwa energi listrik yang dikonversi ke pemanas merupakan sebuah fungsi nonlinier terhadap tegangan yang diberikan ke transfer function function yang peman pemanas, as, dan tidak tidak dapat dapat dipero diperoleh leh transfer yang menunj menunjukk ukkan an hubungan hubungan antara antara temperatur T dengan tegangan input V h. Namun telah ditunjukkan bahwa besarnya temperatur dapat diatur dengan mengatur besarnya tegangan yang diberikan ke pemanas. 2.2 Pengontrol Tegangan AC
Untuk transfer energi, dua jenis pengontrol yang biasa digunakan yaitu: Kontrol on-off dan Kontrol sudut fasa. Pada kontrol on-off , saklar thyristor menghubungkan beban dengan sumber ac selama beberapa putaran tegangan masukan dan diputus selama beberapa putaran yang lain. Pada kontrol kontrol sudut fasa, saklar thyristor thyristor menghubungkan menghubungkan beban dengan sumber ac untuk setiap bagian dari putaran tegangan masukan. Sehingga bila dibandingkan dengan kontrol on-off , kontrol sudut fasa dapat memberikan range pengaturan tegangan secara penuh.
2.2.1 Prinsip Kontrol Sudut Fasa
Prinsi Prinsip p dari dari kontrol kontrol sudut sudut fasa fasa untuk untuk gelomb gelombang ang penuh penuh satu satu fasa fasa dapat dapat dijela dijelaska skan n berdasarka berdasarkan n rangkaian rangkaian pada Gambar 2.2. Energi mengalir mengalir ke beban dikontrol dikontrol dengan menunda sudut pemicuan (firing angle) thyristor T thyristor T 1 dan sudut pemicuan thyristor T thyristor T 2
Gambar 2.2 Rangkaian pengontrol gelombang penuh satu fasa 2.3 Mikrokontroler AT90S8515
Untuk mengimplementasikan sistem pengendali berbasis algoritma sistem kontrol PID digital digunakan mikrokontroler AT90S8515 produksi Atmel. Mikrokontroler ini memiliki fitur yang hampir sama dengan mikrokontrole mikrokontrolerr buatan Atmel sebelumnya sebelumnya yaitu yaitu AT89C5x AT89C5x sehingga sehingga bagi para praktisi yang sudah terbiasa menggunakan At89C5x tersebut akan lebih mudah untuk memahami bagaimana menggunakan AT90S8515. Mikrokontroler AT90S8515 memiliki beberapa keistimewaan antara lain: arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer), Computer), 118 instruksi sebagian besar satu siklus instruksi, 32x8 register kerja serbaguna, 8 MIPS (Mega Instructions per Second) pada 8 MHZ, 8 Kbytes InSystem Programmable Programmable Flash (1000 siklus hapus/tulis), 512 bytes SRAM, 512 bytes In-System In-System Programmable EEPROM (100.000 siklus hapus/tulis), pemrograman terkunci untuk program Flash dan keamanan data pada EEPROM, satu 8 bit timer/counter dengan Prescaler terpisah, timer/counter dengan Prescaler Prescaler terpisah Compare, satu 16 bit timer/counter dengan terpisah yang dapat digunakan untuk mode Compare, Analog comparator comparator dalam chip, chip, pewakt Mode Capture dan dual 8,9, 8,9,at atau au 10 bit bit PW PWM, M, Analog pewaktu u Watchdog terprogram dengan Osilator dalam chip, chip, UART serial terprogram,antarmuka serial master/slave, mode power down dan catu rendah senggang, sumber interupsi internal dan SPI master/slave, eksternal, dan 32 jalur I/O terprogram. 2.4 ADC 0804
IC ADC 0804 adalah pengubah analog ke digital CMOS 8 bit. Beberapa karakteristik penting dari ADC 0804 adalah: 1.
Mempunyai dua masukan analog yaitu : Vin(+) dan Vin(-)
2. Mengkonversi Mengkonversikan kan masukan masukan tegangan tegangan analog analog menjadi menjadi keluaran keluaran digital digital 8 bit dengan dengan range 0 sampai 5 V. 3.
Mempunyai rangkaian clock internal, clock internal, yang dapat menghasilkan frekuensi clock sebesar clock sebesar f = 1/(1.1RC).
4.
Dengan frekuensi clock 640 clock 640 KHz waktu konversinya adalah sekitar 100 uS.
5. ADC ADC 0804 0804 dide didesa saiin unt untuk mudah udah dihu dihubu bung ngka kan n deng dengan an bus bus data data suat suatu u sist sistem em mikroprosesor. 2.5 Aksi Kontrol Proporsional plus Integral (PI)
Aksi kontrol dari kontroler proporsional proporsional plus integral plus differensial differensial didefinisik didefinisikan an dengan persamaan 2-2.
dengan u adalah sinyal kontrol, e adalah kesalahan (error), de/dt adalah perubahan kesalahan dan Kp, Ti dan Td bertur berturutut-tur turut ut adalah adalah penguat penguatan an propor proporsio sional nal,, konsta konstanta nta waktu waktu integr integral al dan derivatif. Dalam bentuk diskrit dengan menggunakan aproksimasi numerik integral error, e(k) = (e(k1)+2e(k-1)+e(k-2))T , persamaan (2-2) dapat ditulis menjadi
Dalam bentuk fungsi alih
dengan Kp adalah penguat proporsional, T i= K p /K /K i adalah konstanta waktu integral, dengan T d d=K = /K d d adalah konstanta waktu derivatif. K p /K 2.6 Ikan Kerapu
). Suhu Ikan Kerapu menyenangi menyenangi air laut berkadar garam 33 - 35 ppt (part per thousand ). perai perairan ran di Indones Indonesia ia tidak tidak menjad menjadii masala masalah h karena karena perubah perubahan an suhu, suhu, baik baik harian harian maupun maupun tahunan sangat kecil ( 27 - 32 derajat C). Kadar oksigen dari habitat ikan Kerapu sendiri adalah sebesar ± 4 ppm. Untuk kadar keasaman (pH) air laut yang menjadi habitat ikan Kerapu adalah 7,6 - 7,8. Sedangkan Sedangkan besarnya besarnya kecepatan kecepatan arus arus air yang ideal ideal adalah adalah sekitar sekitar 20 sampai sampai 40 cm/detik. Dengan adanya arus air yang mengalir akan sangat berguna untuk membantu pertukaran air, membersihkan timbunan sisa-sisa metabolisme ikan, dan membawa oksigen terlarut yang sangat dibutuhkan ikan. Namun arus yang berlebihan dapat menyebabkan ikan menjadi stress, energi banyak terbuang dan selera makan berkurang.
III. PERANCANGAN ALAT 3.1 Perancangan Perangkat Keras
Blok Blok diagr diagram am dari dari sist sistem em yang yang dibu dibuat at pada pada peran peranca canga ngan n Tuga Tugass Akhi Akhirr ini ini seca secara ra keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram blok perancangan perangkat keras 3.1.2 Sistem Minimum Mikrokontroler AT90S8515
Mikrok Mikrokont ontrol roler er AT90S8 AT90S8515 515 berfun berfungsi gsi sebaga sebagaii peneri penerima ma data data masuka masukan, n, melaku melakukan kan pengontrolan dengan menggunakan algoritma kontrol PID, dan menghasilkan keluaran yang digunakan digunakan oleh aktuator untuk melakukan melakukan aksi kontrol secara fisik terhadap obyek pengaturan. pengaturan. Port Port A diguna digunakan kan sebagai sebagai pengem pengemudi udi tampil tampilan an LCD. LCD. Port Port B diguna digunakan kan sebagai sebagai peneri penerima ma masukan data dari ADC. Port C berfungsi sebagai penerima masukan keypad. Port D sebagian difungsikan sebagai masukan dan sebagian sebagai keluaran, yaitu pin 0 dan 1 untuk komunikasi serial dengan PC, pin 2 dan 3 untuk interupsi eksternal, pin 4 untuk pemberian sinyal picu triac yang akan digunakan untuk mengatur pemberian tegangan ke pemanas, pin 5 untuk penyalaan LED indikator, dan pin 6 dan 7 untuk pemberian sinyal -RD dan -WR pada ADC 0804.
Gambar 3.2 Alokasi port pada sistem minimum mikrokontroler AT90S8515 3.1.3 Pengontrol Tegangan AC
Gambar 3.4 merupakan rancangan rangkaian untuk pengontrol tegangan AC gelombang penuh satu fasa. Sebagai komponen pengontrol tegangan digunakan triac BT 138. Agar tidak membah membahaya ayakan kan bagian bagian yang yang mempun mempunyai yai level level tegang tegangan an rendah rendah (bagia (bagian n pengont pengontrol rol), ), maka maka digunakan IC MOC 3021 untuk mengkopel triac dengan bagian pengontrolnya. Sinyal pemicuan dihasilkan dari sistem mikrokontroler
Gambar 3.3 Rangkaian pengontrol tegangan AC 3.1.4 Zero Crossing Detector
Zero crossing detector crossing detector adalah rangkaian yang digunakan untuk mendeteksi gelombang sinus AC 220 volt saat melewati titik tegangan nol. Seberangan titik nol yang dideteksi adalah peralihan peralihan dari positif positif menuju negatif negatif dan peralihan dari negatif negatif menuju positif. positif. SeberanganSeberanganseberangan titik nol ini merupakan acuan yang digunakan sebagai awal pemberian nilai waktu tunda untuk pemicuan triac. triac. 3.1.5 Sensor Temperatur dan Penguat Operasional
Sebagai sensor temperatur digunakan IC LM 35DZ yang telah dikalibrasi langsung dalam C. Tegangan keluarannya (VOUT) akan mengalami mengalami perubahan 10 mV untuk setiap perubahan temperatur 1 C atau memenuhi persamaan persamaan 3.1.
o
T adalah temperatur yang dideteksi dalam derajat cecius. Sebelum dikonversikan Dengan T adalah oleh ADC, keluaran dari LM 35DZ ini dikuatkan telebih dahulu menggunakan IC penguat (non invert inverting ing operas operasion ional al yang yang dioper dioperasi asikan kan sebaga sebagaii penguat penguat operasi operasional onal tak membal membalik ik (non amplifier). amplifier). 3.1.6 Rangkaian ADC
Keluaran dari sensor temperatur masih merupakan sinyal analog. Sehinggga harus diubah terlebih dahulu ke dalam bentuk digital agar dapat diproses oleh mikrokontroler AT90S8515. Untuk keperluan tersebut, maka digunakan IC ADC 0804 sebagai pengubah sinyal analog ke digital. ADC 0804 merupakan IC yang siap dihubungkan ke bus data sistem mikroprosesor, maka maka pin-pi pin-pin n data data keluar keluaran an digit digital al ADC langsu langsung ng dihubun dihubungkan gkan ke Port Port B mikrok mikrokont ontrol roler er AT90S8515. AT90S8515. Mode operasi yang akan digunakan digunakan dalam Tugas Akhir ini mode free-running mode free-running . Untuk dapat beroperasi dalam mode ini pin -RD dan -CS ditanahkan. Sedangkan pin -WR dihubungkan dihubungkan dengan pin -INTR sehingga ADC akan beroperasi beroperasi secara secara terus menerus karena sinyal Write langsung diperoleh dari sinyal interupsi. Untuk menjamin kelangsungan operasi konversi pada ADC perlu diberikan logika rendah sesaat pada pin -INTR dengan menggunakan sebuah saklar atau pemberian sinyal berlogika rendah oleh mikrokontroler. 3.1.7 Rangkaian Display
Untuk menampilkan menampilkan beberapa beberapa parameter parameter serta hasil pengaturan pengaturan yang dilakukan, dilakukan, dipakai dipakai sebuah Liquid Crystal Display (LCD) 2x16 karakter yang kompatibel dengan LCD standar industri HD44780 dengan mode transfer data 4 bit. 3.1.8 Perancangan Unit Masukan
Unit masukan berfungsi untuk memberikan nilai bagi parameter-parameter pengontrolan yang digunakan seperti setpoint, penguatan, serta mode operasi. Sebagai unit masukan digunakan sebuah keypad matriks 4x4 dengan konfigurasi yang dapat dilihat pada Gambar 3.4.
3.1.9 Catu Daya DC
Catu daya dc digunakan untuk mencatu rangkaian-rangkaian yang membentuk perangkat keras. Catu daya yang digunakan adalah catu daya dc +5 volt, yaitu untuk semua blok rangkaian perangkat keras. Namun khusus untuk IC LM 741 digunakan catu daya simetris +12 volt dan -12 volt volt.. Catu Catu daya daya dc +12 volt volt juga juga digu diguna nakan kan untuk untuk IC sens sensor or temp temper erat atur ur LM 35. Untu Untuk k menghasilkan tegangan konstan +5 volt digunakan IC regulator 7805, karena keluarannya yaitu
+5 volt volt banya banyak k digun digunak akan an untu untuk k mens mensupl uplay ay rangk rangkai aian an pada pada pera perang ngkat kat keras keras,, maka maka arus arus kelu keluar aran anny nyaa dina dinaik ikka kan n denga dengan n bant bantuan uan tras trasis isto torr daya daya yait yaitu u 2N30 2N3055. 55. Seda Sedangk ngkan an untu untuk k mengha menghasil silkan kan teganga tegangan n konsta konstan n +12 volt volt digunak digunakan an IC regula regulator tor 7812 dan untuk untuk tegang tegangan an konstan -12 volt digunakan IC regulator 7912. 3.2 Perancangan Perangkat Lunak 3.2.1 Perancangan Program Utama
Peranc Perancanga angan n perang perangkat kat lunak lunak ini secara secara garis garis besar besar bertuj bertujuan uan untuk untuk mengat mengatur ur kerja kerja sist sistem em sepe sepert rtii pemba pembacaa caan n hasil hasil sens sensor or,, pros proses es penga pengatu tura ran n temp temper erat atur ur sist sistem em denga dengan n menggunakan algoritma kontrol PID digital, serta menghasilkan sinyal pemicuan triac yang akan menggerakkan menggerakkan aktuator. Dengan demikian demikian perancangan perancangan perangkat perangkat lunak ini meliputi meliputi program utama utama serta serta bebera beberapa pa fungsi fungsi-fu -fungs ngsii penduku pendukung. ng. Progra Program m utama utama berper berperan an sebaga sebagaii jantun jantung g peran perangka gkatt lunak lunak yang yang akan akan mengat mengatur ur keselu keseluruh ruhan an operasi operasi yang yang meliba melibatka tkan n fungsi fungsi-fu -fungs ngsii pendukung. Sedangkan fungsi-fungsi pendukung akan melakukan kerja khusus sesuai kebutuhan dari program utama Dari diagram alir program utama pada Gambar 3.5 dapat terlihat bahwa program dimulai dengan melakukan inisialisasi inisialisasi semua variabel-var variabel-variabel iabel utama dari proses pengontrolan pengontrolan dan mikrokontroler. Terlihat pula program terbagi dalam beberapa 4 menu termasuk menu utama yang memiliki fungsi fungsi yang yang berbeda berbeda.. Menu Menu utama utama sebagai sebagai default berfungsi berfungsi untuk memasukkan memasukkan nilai-nilai nilai-nilai penguatan yang diperlukan seperti Kp, Ki, dan Kd serta nilai setpoint nilai setpoint . Setelah Setelah semua nilai dimasukkan, dimasukkan, proses proses pengontrolan pengontrolan temperatur temperatur dengan menggunakan aksi kontrol PID dilakukan dengan menekan tombol menu 2 dan menampilkan hasilnya pada LCD berupa tampilan setpoint dan suhu aktual, serta menampilkan hasil sampling hasil sampling suhu setiap 0,5 detik ke komputer melalui komunikasi serial RS 232 yang akan digunakan untuk pembuatan grafik analisa respon suhu hasil pengaturan.
Gambar 3.5 Diagram alir program utama
3.2.2 Kontrol PID
Prose rosess peng pengon ontr trol olan an deng dengan an mengg enggun unak akan an diimplementasikan dalam program sebagai berikut:
algo algorritma tma
kont kontro roll
PID
digi digittal
3.2.3 Interupsi 3.2.3.1 Interupsi Eksternal INT0
Sumber Sumber interu interupsi psi ini adalah adalah pemicu pemicuan an sisi sisi turun turun dari dari sinyal sinyal yang yang dihasi dihasilka lkan n oleh oleh rangkaian zero cross detector . Setiap terjadi interupsi, interupsi, maka Timer A akan diaktifkan diaktifkan dengan memberikan nilai 0x09 pada register TCCR1B. Timer 0 3.2.3.2 Interupsi Timer 0
Interupsi ini bersumber pada limpahan pencacah 8 bit yang digunakan untuk menentukan pewaktuan jam digital serta proses sampling proses sampling suhu suhu yang terdeteksi oleh sensor suhu. 3.2.3.3 Interupsi Compare Match A
Interupsi ini akan terjadi bila nilai pencacah sama dengan nilai tundaan hasil perhitungan kontrol PID yang diberikan pada register pembanding keluaran timer A timer A (OCR1A) yang diperoleh dari persamaan
Setiap Setiap kali terjadi interupsi interupsi akan dihasilkan dihasilkan cuplikan cuplikan sinyal sinyal pemicuan pemicuan komponen komponen IC MOC3021 selama 4 mikrodetik yang kemudian mengaktifkan komponen triac dan mengalirkan daya ke pemanas.
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Perangkat Keras
Pengujian perangkat keras dilakukan untuk mengetahui apakah perangkat keras yang telah telah diranc dirancang ang dapat dapat bekerja bekerja atau atau berfun berfungsi gsi dengan dengan baik baik sebaga sebagaima imana na yang yang diingi diinginkan nkan.. Pengujian yang dilakukan terhadap perangkat keras meliputi beberapa blok rangkaian perangkat keras yang telah dirancang dan juga pengujian terhadap gabungan dari beberapa blok rangkaian. 4.1.1 Pengujian Linieritas Sensor Temperatur
Pengujian linieritas sensor temperatur digunakan sebuah termometer analog untuk cairan dan voltmeter voltmeter digital. digital. Sensor temperatur temperatur LM 35DZ diberikan diberikan tegangan tegangan +12 Volt, dan bagian bagian keluarannya dihubungkan dengan voltmeter digital. Grafik hubungan antara temperatur (hasil pengukuran termometer) dengan tegangan keluaran sensor temperatur LM 35DZ ditunjukkan pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Grafik linieritas sensor temperatur LM 35DZ
Dari Dari grafik grafik pada Gambar Gambar 4.1 terlih terlihat at bahwa bahwa hubunga hubungan n antara antara temper temperatu aturr terdet terdeteks eksii dengan tegangan keluran sensor temperatur temperatur adalah linier. linier. Hal ini sesuai sesuai dengan data sheet LM sheet LM 35DZ 35DZ bahwa bahwa tega teganga ngan n kelu kelura ran n sens sensor or berta bertamb mbah ah sebe sebesa sarr 10 mV untu untuk k seti setiap ap kenai kenaikan kan o temperatur 1 C. 4.1.2 Pengujian Rangkaian ADC
Sesuai dengan rancangan pada rangkaian ADC, dilakukan pemberian tegangan referensi untuk ADC (VRef /2) /2) sebesar 1,28 volt dan untuk tegangan masukan VIN(-) diberikan sebesar 2 volt. volt. Blok Blok diagra diagram m rangkai rangkaian an untuk untuk penguj pengujian ian ADC ditunj ditunjukk ukkan an pada pada Gambar Gambar 4.2. 4.2. Hasil Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Gambar 4.2 Blok diagram rangkaian pengujian ADC
Tabel 4.1 Hasil pengujian rangkaian ADC
4.1.3 Pengujian Rangkaian Zero Rangkaian Zero Crossing Detector
Pengujian rangkaian zero rangkaian zero crossing detector dilakukan detector dilakukan dengan cara memberikan masukan berup berupaa teganga tegangan n AC 220 volt volt ke rangkai rangkaian an zero zero crossi crossing ng detect detector. or. Kemudi Kemudian an dilaku dilakukan kan pen penguk gukur uran an pada pada bagi bagian an masu masuka kan n dan dan kelua keluara ran n dari dari rang rangka kaia ian n zero zero crossin crossing g detect detector or menggunakan osiloskop. Melalui tampilan pada osiloskop diperoleh bentuk gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Bentuk gelombang masukan dan keluaran zero crossing detector 4.1.4 Pengujian Rangkaian Pengontrol Tegangan AC
Untuk melakukan pengujian pengontrol tegangan AC, digunakan bantuan rangkaian zero crossing detector dan sistem mikrokontroler AT90S8515. Karena sistem minimum menggunakan kristal osilator dengan frekuensi 4 MHz maka 1 siklus operasi membutuhkan waktu 0,25 µs. Pengujian dilakukan dengan memberikan nilai antara 0 - 40000 secaara langsung pada register OCR1A yang akan memberikan tundaan maksimum 10000 µs. Hasil pengujian untuk lima nilai waktu tundaan pemicuan triac ditunjukkan pada Gambar 4.3 sampai Gambar 4.5.
Gambar 4.3 Sinyal picu dan tegangan beban untuk waktu tunda pemicuan 3000 S
Gambar 4.4 Sinyal picu dan tegangan beban untuk waktu tunda pemicuan 5000 S
Gambar 4.5 Sinyal picu dan tegangan beban untuk waktu tunda pemicuan 9500 S
Dari Dari Gambar Gambar 4.3 sampai sampai 4.5 dapat diliha dilihatt bahwa bahwa semaki semakin n besar besar waktu waktu tunda tunda untuk untuk pemicuan triac, maka tegangan pada beban untuk setiap fasenya (fase positif dan fase negatif) akan semakin kecil yang berarti juga bahwa daya listrik yang diberikan ke beban akan semakin kecil. 4.2 Pengujian Perangkat Lunak
Pengujian perangkat lunak dilakukan untuk beberapa sub rutin program, sehingga tiap sub rutin program dapat dipastikan telah berjalan sesuai dengan kondisi yang diinginkan. Untuk sub rutin yang tidak menerima masukan dari perangkat keras, seperti sub rutin untuk algoritma contro controll PID dan sub rutin rutin untuk untuk operasi operasi aritma aritmatik tik,, maka maka penguj pengujian iannya nya dilaku dilakukan kan dengan dengan menggunakan program simulator AVRStudio.Sedangkan untuk sub rutin yang membutuhkan masukan dari perangkat keras dan juga memberikan keluaran ke perangkat keras, maka untuk pen penguj gujia ianny nnyaa sist sistem em mikr mikrok okon ontr trol oler er lang langsu sung ng dihub dihubun ungka gkan n ke pera perang ngkat kat kera kerass yang yang bersangkutan. 4.3 Pengujian dan Analisa Respon Sistem
Pengujian ini dilakukan pada suhu awal 25.5 dengan memberikan nilai acuan 30 oC, berdasarkan pada habitat hidup ikan Kerapu yaitu antara 27 - 32 oC. Pember Pemberian ian nilai nilai parame parameter ter Kp, Ki, dan Kd untuk untuk memper memperole oleh h respon respon sistem sistem yang yang optima optimall dilakukan dengan menggunakan metode manual (hand tuning / trial and error). error). Langkah-langkah penalaan yang dilakukan dapat diuraikan sebagai berikut : 1.
Temperatur air akuarium dinaikkan hingga mencapai suhu 30 oC.
2.
Memberikan nilai Kp hingga kontroler masih menghasilkan keluaran dan osilasi, dengan mengamati keluaran kontroler pada osiloskop.
3.
Mengatur nilai Kd dan Ki untuk mengurangi osilasi keadaan tunak.
Berdasarkan hasil penalaan untuk setpoint untuk setpoint 30 oC, dipero diperoleh leh harga yang baik baik untuk untuk Kp adalah adalah 10 dan Kd = 0.3. Pemberi Pemberian an Kp dibawah dibawah 10 akan mengakib mengakibatk atkan an waktu waktu naik naik respon respon transien dari sistem menjadi lebih lama dan suhu sistem akan mengalami offset sehingga suhu akuarium tidak akan dapat mencapai suhu setpoint . Untuk nilai Kd = 0,3 suhu system akan berosilasi antara 0,2 di bawah setpoint bawah setpoint dan dan 0,4 di atas setpoint atas setpoint , sedangkan untuk nilai Kd kurang atau lebih dari 0,3 akan menyebabkan kisaran osilasi suhu lebih besar. Pemberian nilai Ki tidak menyebabkan perubahan yang signifikan pada keluaran kontroler sehingga dapat diabaikan. Hasil pengujiannya dalam bentuk grafik respon sistem ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Grafik respon sistem untuk nilai acuan = 30 oC
Dari grafik respon sistem yang diperoleh (Gambar 4.8), secara umum terlihat bahwa hasil pengaturannya tidak stabil secara sempurna sesuai setpoint sesuai setpoint . Respon sistem berosilasi sebesar o kurang lebih 0,4 C dari nilai akhirnya. Hasil pengujian berupa grafik respon sistem terhadap gangguan pendinginan dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Grafik respon sistem terhadap gangguan pendinginan untuk nilai acuan 30 oC.
Dari grafik respon sistem terhadap gangguan pendinginan terlihat bahwa sistem dapat mengatasi gangguan yang terjadi dengan waktu pemulihan yang dibutuhkan sekitar 150 menit terhitung dari pencapaian suhu terendah setelah gangguan hingga suhu sistem kembali berada pada nilai acuan.
V. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan perancangan, pengujian dan analisa yang telah dilakukan dalam tugas akhir ini, maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut. 1.
Sistem pengaturan temperatur yang dibuat mampu mempertahankan suhu akuarium pada suhu 30 oC, sesuai dengan kisaran suhu habitat ikan antara 27 hingga 32 oC.
2.
Sistem Sistem pengat pengatura uran n yang yang dibuat dibuat dapat dapat bekerj bekerjaa dengan dengan baik baik dengan dengan amplit amplitudo udo osilas osilasii o sebesar 0,8 C.
3. Pemer emerat ataa aan n pana panass yang ang diha dihasi sillkan kan dala dalam m akua akuari rium um sang sangat at dipe diperl rluk ukan an untu untuk k meningkatkan akurasi pengaturan serta mengurangi pengaruh jarak antara sensor dengan pemanas. 4.
Daya pemanas yang digunakan kurang besar bila dibandingkan dibandingkan dengan volume air yang akan dipanaskan sehingga waktu naik respon transien sistem menjadi lama.
5.2 Saran
Beberapa hal yang dapat disarankan dari pelaksaan tugas akhir ini adalah: 1. Untuk memper memperoleh oleh respon respon sistem sistem yang yang lebih lebih baik lagi, lagi, maka maka dapat dicoba dicoba dengan: dengan: ○ ○
1.
Menggunakan sensor yang memiliki keakuratan dan stabilitas yang cukup baik. Menggunakan metode pengontrolan lain seperti fuzzy, fuzzy hibrid,
Dapat dibuat program komputer untuk proses akuisisi data dari plant secara langsung pada tiap periode samplingnya, sehingga respon sistem langsung dapat diamati dalam bentuk grafik dan program untuk mengatur nilai Kp,Ki, dan Kd dan Setting Point secara Point secara langsung dari komputer.
2. Untu Untuk k peng penggu guna naan an daya daya pema pemana nass yang yang lebi lebih h besa besarr lagi lagi,, maka maka seba sebaik ikny nyaa dibu dibuat at box/tempat yang terpisah antara kontroler dengan rangkaian pengatur tegangan pemanas
DAFTAR PUSTAKA
Erlangga, Jakarta, 1985. [1] Albert Paul Malvino, Ph.D , Prinsip-Prinsip , Prinsip-Prinsip Elektronika, Penerbit Erlangga, [2] Albert Paul Malvino, Ph.D , Donald P. Leach, Ph.D, Prinsip-Prinsip Ph.D, Prinsip-Prinsip dan Penerapan Digital , Diterjemahkan Oleh Ir. Irwan Wijaya, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992.
Robotics, Mc Graw [3] Charles A. Schuler, William L. McNamee, Industrial Electronics and Robotics, Hill, New York,1986. Feedback Control System, Prentice Hall Inc, Inc, New [4] Charles L. Philips and Royce D. Harboy, Harboy, Feedback Jersey, 1991. [5] David Halliday, Robert Resnick, Fisika, Resnick, Fisika, Diterjemahkan Oleh Pantur Silaban Ph.D dan Drs. Erwin Sucipto M.Sc, M.Sc, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992. [6] Edward Danakusumah, Studi Pendahuluan Budidaya Ikan Kerapu dengan Sistem Air Deras, Makalah yang dipresentasikan dalam Simposium Perikanan Indonesia II , Ujung Pandang, 1997. Automatik Jilid 1-2, Diterjemahkan Diterjemahkan Oleh Ir. Edi Laksono, Laksono, [7] Katsuhiko Ogata, Teknik Kontrol Automatik Penerbit Erlangga, Jakarta, 1996. [8] Muhammad Rashid, Power Rashid, Power Electronics, Electronics, Circuit, Circuit, Devices Devices and Applicatio Applications, ns, Second Edition, Edition, Prentice Hall Inc, New Jersey, 1988. [9] P. Hogenboom, Data Sheet Book 3, Catatan Aplikasi, PT Elex Media Komputindo, Komputindo, Jakarta, 1996. Digital Systems : Principle Principle and Applicati Applications ons,, Prentice Hall Inc, New [10] Ronald J. Tocci, Digital Jersey, 1991. Transducer cer Interf Interfaci acing ng Handboo Handbookk : A Guide Guide to Analog Analog Signal Signal [11] Sheingold, Danield H. Transdu Conditioning , Analog Devices, Inc. USA, 1980. [12] Shinkey, F.G. Process Control Systems : Application, Design, and Tuning - 3rd Edition, Edition, McGraw-Hill Book Co. Singapore, 1988. [13] Stuart Bennet, Real Time Computer Computer Control, Control, An Introduction Introduction,, Prentice Hall International, UK, 1994. Instrument mentasi asi Elektr Elektroni onikk dan Teknik Teknik Penguk Pengukuran uran, Penerb [14] [14] Willi William am David David Cooper, Cooper, Instru Penerbit it Erlangga, Jakarta, 1994. [15] William Hayt H Jr, Kemmerley Jack, Rangkaian listrik I, Diterjemahkan Oleh Silaban, Silaban, Erlangga, Jakarta, 1985. [16] Zuhal, Dasar Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Daya, PT. Gramedia, Jakarta, 1993. Pembesa esaran ran Kerap Kerapu u Maca Macan n (Epi (Epine nephe phelu luss Fusco Fuscogu guta tatt ttus us)) dan Kerap Kerapu u Tiku Tikuss [17] [17] ---, ---, Pemb (Cronileptes Altivelis) di Keramba Jaring Apung , Juknis Seri No. 7, Departemen Kelautan dan Perikanan, Direktorat Jenderal Perikanan Budidaya, Balai Budidaya Laut, Lampung, 2001. [18] -------------, www.agribussinessonline.com/kerapu [19] -------------, www.atmel.com/avr/8515