Pengendalian Level Ketinggian Air Dengan Menggunakan Kendali Logika Fuzzy

PENGENDALIAN LEVEL KETINGGIAN AIR DENGAN

MENGGUNAKAN KENDALI LOGIKA FUZZY

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program sarjana S1 di Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

Setiawan Ari Wibowo 13105005

Dosen Pembimbing : Muhammad Aria, M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

BANDUNG

Assalamu’alaikum Wr.Wb, Dengan mengucapkan puji syukur terhadap Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah dan karunianya, serta memberikan pertolongan dan perlindungan kepada kita semua serta shalawat dan salam tak lupa penulis iringkan kepada nabi kami Muhammad SAW, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :

PENGENDALIAN LEVEL KETINGGIAN AIR DENGAN MENGGUNAKAN KENDALI LOGIKA FUZZY

Tugas akhir ini merupakan kewajiban bagi setiap mahasiswa Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) dengan tujuan untuk memenuhi persyaratan untuk memperoleh kelulusan pada program Sarjana S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM).

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan dan perancangan tugas akhir ini, oleh karena itu besar harapan penulis untuk menerima saran dan keritik dari para pembaca. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) khususnya dan masyarakat pada umumnya.

Bandung, Agustus 2009

JUDUL... _i

HALAMAN PENGESAHAN... _ii

ABSTRAK... _iv

ABTRACK... _v

KATA PENGANTAR... _vi

UCAPAN TERIMAKASIH ... _vii

DAFTAR ISI_{... ix}

DAFTAR GAMBAR_{... xii}

DAFTAR TABEL... _xv

BAB 1 PENDAHULUAN ... ₁

1.1 Latar Belakang... ₁

1.2 Maksud dan Tujuan... ₂

1.3 Rumusan Masalah... ₂

1.4 Batasan Masalah... ₂

1.5 Metodologi Penelitian ... ₃

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II DASAR TEORI... ₅

2.1 Pengenalan LabVIEW... ₅

2.2 Fuzzy Logic... ₈

2.2.1 Fungsi Keanggotaan... ₁₀

2.2.2 Operasi Dasar Untuk Operasi Keanggotaan Fuzzy_{... 13}

2.2.3 Sistem Inferensi Fuzzy _{Metode Mamdani... 14}

2.2.4 Defuzzifikasi... ₁₅

2.3Analog To Digital converter _{(ADC) ... 15}

2.3.1 _{Mode Operasi ADC0804... 18}

2.4_{Motor Stepper... 19}

2.5Potensiometer... ₂₅

2.9IC Regulator... 31

BAB III PERANCANGAN SISTEM... ₃₂

3.1Gambaran Umum... ₃₂

3.2_{Perancangan Sistem... 34}

3.3Perancangan Perangkat Keras (Hardware)... ₃₅

3.3.1 Potensiometer... ₃₅

3.3.2 Analog To Digital Converter (ADC)... ₃₇

3.3.3 Multiplekser... ₄₀

3.3.4 _{Perancangan Driver Motor Stepper... 41}

3.3.5 Komunikasi Data Parallel... ₄₃

3.3.6 _{Rangkaian Catu Daya... 46}

3.4Perancangan Perangkat Lunak (software_{)... 47}

3.4.1 Perancangan Kendali Logika Fuzzy_{... 48}

3.4.2 Perancangan Program Dalam Perangkat Lunak (software) LabVIEW... 54 BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN SISTEM... 64 4.1Pendahuluan... ₆₄

4.2Tujuan Pengukuran dan Pengujian... ₆₄

4.3_{Pengujian Rangkaian Sensor Potensoimeter... 64}

4.4Pengujian Rangkaian Analog To Digital Converter _{(ADC)... 67}

4.5_{Pengujian Rangkaian Multiplekser... 69}

4.6Pengujian Motor Stepper... ₇₀

4.7_{Pengujian Driver Motor Stepper... 70}

4.8Pengujian Rangkaian Catu Daya... ₇₂

4.9Pengujian Perangkat Lunak (software_{)... 73}

4.9.1 Pengujian Program Triangel.VI... ₇₃

4.9.2 Pengujian Program Trapezium_{.VI... 74}

4.9.6 Pengujian Program Fuzzy.VI... ₈₀ 4.9.7 Pengujian Program Pengontrol Fuzzy.VI...

84 BAB V PENUTUP... ₉₀ 5.1 Kesimpulan... ₉₀ 5.2 Saran... ₉₂

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

Pada tugas akhir ini akan dibuat suatu alat untuk mengontrol dan memonitoring level ketinggian air pada tangki proses, proses pengontrolan level ketinggian air menggunakan kendali logika fuzzy yang dirancang untuk memperkecil lonjakan maksimum (overshoot) dan waktu naik (rise time) dengan masing-masing masukan atau keluaran dibagi dalam tujuh keanggotaan fuzzy, yaitu negatif besar (NB), negatif menengah (NM), negatif kecil (NS), zero (Z), positif besar (PB), positif menengah (PM) dan positif kecil (PS), kemudian diaplikasikan pada program LabVIEW. Untuk mendeteksi level ketingian air digunakan sensor potensiometer yang kemudian terhubung ke rangkaian analog to digital converter (ADC) untuk mengubah data analog dari sensor menjadi data digital dalam bentuk biner, selanjutnya data-data dari analog to digital converter (ADC) dengan lebar 8-bit akan di keluarkan menjadi satu keluaran melalui rangkaian multiplekser, data dari multiplesker ini akan masuk ke dalam komputer melalui komunikasi parallel untuk diolah melalui program LabVIEW yang kemudian akan memonitoring level ketinggian air dan mengontrol putaran motor stepper sehingga level ketinggian air yang diharapkan (setpoint) tercapai. Pengujian dilakukan untuk mengetahui performansi dari sistem, dari hasil pengujian terbukti bahwa sistem memiliki overshoot dan waktu naik (rise time) yang kecil, contoh pada saat setpoint 8 sistem memiliki overshoot 2.5% dan rise time 8909 ms.

Kata kunci – Analog to digital converter (ADC), kendali logika fuzzy, motor stepper, multiplekser dan sensor potensiometer.

The final project is present to made an interface that can be use controling and supervise height water level on the plant, height water level controling process make use of fuzzy logic control to build for minimize overshoot and rise time with each input or output divide sevent membership of fuzzy inside, that is large negatif (NB), middle negatif (NM), little negatif (NS), zero (Z), large positif (PB), middle positif (PM) and little positif (PB), than to applying on the labVIEW program. For detect is height water level using potensiometer sensor then coneccted to the ADC (analog to digital converter) circuit to change analog data be digital data inside binary shape, furthermore data from the ADC (analog to digital converter) with width 8-bit will be closed into one output by multiplekser circuit, this data from multiplekser circuit be included to computer inside by parallel communication to processing from LabVIEW program then will be supervise height water level and controling of motor stepper until hope water height level will be get. Testing doing for knowing performansi of system, from the result of system proved have a little overshoot and rise time, example to setpoint 8 system have overshoot 2.5 % and rise time 8909 ms.

Key words – Analog to digital convertere (ADC), fuzzy logic control, motor stepper, multiplekser and potensiometer sensor

PENGENDALIAN LEVEL KETINGGIAN AIR DENGAN

MENGGUNAKAN KENDALI LOGIKA FUZZY

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program sarjana S1 di Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

Setiawan Ari Wibowo NIM : 13105005

Disetujui dan disahkan di Bandung pada tanggal :

Mengetahui, Dosen Pembimbing

Muhammad Aria, M.T. NIP. 4127 70 04 008

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Muhammad Aria, M.T. NIP. 4127 70 04 008

PENGENDALIAN LEVEL KETINGGIAN AIR DENGAN

MENGGUNAKAN KENDALI LOGIKA FUZZY

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh pendidikan program sarjana S1 di Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

Setiawan Ari Wibowo NIM : 13105005

Disetujui dan disahkan di Bandung pada tanggal :

Mengetahui, Penguji I

Tri Rahajoeningroem, M.T. NIP. 4127 70 04 015

Penguji II

Levy Olivia Nur, M.T. NIP. 4127 70 04 014

Puji syukur terhadap kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dalam penyelesaian tugas akhir ini penulis mendapatkan bimbingan, dukungan dan bantuan dari beberapa pihak, oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih sebesar-sebesarnya kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan kekuatan, rahmat, perlindungan dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Mama dan Ayah tercinta yang telah memberikan dukungan dalam bentuk motivasi, doa, materil, kasih sayang dan semuanya yang tidak akan pernah terukur nilainya dengan apapun.

3. Kedua adikku Titan dan Andri tercinta (kalian merupakan sumber motivasiku).

4. Bapak Muhammad Aria, M.T. selaku dosen pembimbing dan ketua Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan banyak ilmu, pengarahan, bimbingan dan motivasi selama mengerjakan tugas akhir ini.

5. Semua Dosen Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan banyak ilmu, terutama Ibu Tri Rahajoeningroem, M.T dan Ibu Levy Olivia, M.T. 6. Seluruh Dosen, Asisten dan Karyawan Universitas Komputer Indonesia

(UNIKOM)

7. Bapak Ir. Eddy Suryanto Soegoto, M.Sc. selaku Rektor Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM)

Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM). 9. Semua teman-teman yang telah memberikan dukungan berupan motivasi,

materil dan alat transportasi sehingga membantu kelancaran penulis dalam menyelasikan tugas akhir ini, terutama Suryono, Agus, Rahman dan Ongko yang telah banyak membantu dan memberikan inspirasi dalam perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software).

10.Semua teman-teman kelas 05-TE1 angkatan 2005 yang telah memberikan dukungan.

11.Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Semoga Allah SWT membalas semua amalan yang telah dilakukan dan apabila penulis ada kesalahan mohon dimaafkan sebesar-besarnya.

Bandung, Agustus 2009

1.1 Latar Belakang

Pada tempat-tempat penampungan air seringkali diperlukan suatu mekanisme untuk mengontrol ketinggian permukaan air. Seringkali mekanisme tersebut masih berupa cara-cara manual, semisal dengan sistem keran yang digerakkan secara manual oleh manusia dengan cara memutar atau menggerakkan keran ke atas atau ke bawah. Namun sistem keran secara manual ini memiliki kelemahan yaitu pemborosan air dikarenakan kelalaian menutup keran dan jika tempat penampungan air tersebut sulit dijangkau oleh manusia, misalnya diatas atap bangunan atau jika malam hari dan penerangan sekitar tempat penampungan air tersebut kurang. Sehingga diperlukan suatu mekanisme pengendalian level ketinggian air secara otomatis yaitu dengan memanfaatkan sensor potensiometer untuk mendeteksi ketinggian air, selanjutnya agar mekanisme buka tutup keran dapat bekerja dengan baik maka diperlukan suatu kendali yang tepat untuk meminimalkan kesalahan pada sistem suatu waktu, maka sistem pengontrol fuzzy baik digunakan dalam sistem ini, alasan menggunakan sistem pengontrol fuzzy adalah sistem logika fuzzy mudah dimengerti dan konsep matematis yang mendasari penalaran fuzzy sangat sederhana dan mudah dimengerti.

Berdasarkan analisa diatas, maka dalam penulisan tugas akhir ini penulis mengambil judul “pengendalian level ketinggian air dengan menggunakan kendali logika fuzzy”.

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah untuk membuat perangkat keras pengatur level ketinggian air dengan mengimplementasikan kendali logika fuzzy dalam software LabVIEW.

1.3 Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan ditangani dalam pembuatan tugas akhir ini adalah bagaimana agar dapat mengontrol putaran motor stepper berdasarkan perubahan tegangan pada sensor potensiometer dan memonitor level ketinggian air dalam software LabVIEW.

Masalah yang harus diperhatikan adalah: 1. Kelinieran dari sensor yang digunakan. 2. Ketepatan pembacaan ADC.

3. Penggunaan kendali logika fuzzy dalam software LabVIEW.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam pembuatan tugas akhir ini adalah :

1. Pengendalian hanya dilakukan pada putaran motor stepper, untuk mengendalikan level ketinggian air.

2. Ketinggian air yang akan dikendalikan, yaitu minimum 5 cm dan maksimum 15 cm.

1.5 Metodologi Penelitian

Dalam mengumpulkan data untuk menyelesaikan penulisan laporan ini, penulis menggunakan teknik mengumpulkan data seperti di bawah ini.

1. Studi literatur dan pustaka.

Teknik ini merupakan pengumpulan dasar teori dari sistem yang akan dibuat, sehingga sistem tersebut dapat dianalisa.

2. Perancangan sistem.

Teknik yang kedua adalah melakukan perancangan dan pembuatan perangkat lunak dan perangkat keras.

3. Pengujian alat dan analisa.

Teknik ini bertujuan untuk menganalisa dan menguji perangkat lunak dan perangkat keras yang telah dirancang.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mengetahui gambaran mengenai penulisan tugas akhir ini, maka di bawah ini akan dijelaskan mengenai sistematika penulisan tugas akhir adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang pembuatan laporan, identifikasi masalah, maksud dan tujuan, rumusan masalah, batasan masalah, dan metodologi penelitian.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi teori-teori yang menunjang dalam pembuatan dan perancangan sistem, sebagai acuan dalam pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Bab ini menguraikan tentang perancangan dan implementasi dari sistem yang dibangun, yang meliputi proses pembuatan hardware dan software.

BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN SISTEM

Bab ini berisi tentang analisa serta pengujian dari sistem yang telah dibuat.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN–SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran–saran guna pengembangan sistem lebih lanjut.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Pengenalan LabVIEW

LabVIEW adalah sebuah software pemograman yang diproduksi oleh National

instruments dengan konsep yang berbeda. Seperti bahasa pemograman lainnya

yaitu C++, matlab atau Visual basic , LabVIEW juga mempunyai fungsi dan

peranan yang sama, perbedaannya bahwa labVIEW menggunakan bahasa pemrograman berbasis grafis atau blok diagram sementara bahasa pemrograman lainnya menggunakan basis text. Program labVIEW dikenal dengan sebutan Vi atau Virtual instruments karena penampilan dan operasinya dapat meniru sebuah instrument. Pada labVIEW, user pertama-tama membuat user interface atau front panel dengan menggunakan control dan indikator, yang dimaksud dengan kontrol adalah knobs, push buttons, dials dan peralatan input lainnya sedangkan yang dimaksud dengan indikator adalah graphs, LEDs dan peralatan display lainnya. Setelah menyusun user interface, lalu user menyusun blok diagram yang berisi kode-kode VIs untuk mengontrol front panel. Software LabVIEW terdiri dari tiga komponen utama, yaitu :

1. front panel

front panel adalah bagian window yang berlatar belakang abu-abu serta

mengandung control dan indikator. front panel digunakan untuk

membangun sebuah VI, menjalankan program dan mendebug program.

Gambar 2.1 Front Panel

2. Blok diagram dari Vi

Blok diagram adalah bagian window yang berlatar belakang putih berisi

source code yang dibuat dan berfungsi sebagai instruksi untuk front panel. Tampilan dari blok diagram dapat lihat pada Gambar 2.2.

3. Control dan Functions Pallete

Control dan Functions Pallete digunakan untuk membangun sebuah Vi. a. Control Pallete

Control Pallete merupakan tempat beberapa control dan indikator pada front panel, control pallete hanya tersedia di front panel, untuk menampilkan control pallete dapat dilakukan dengan mengkilk windows >> show control pallete atau klik kanan pada front panel. Contoh control pallete ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Control Palette

4. Functions Pallete

Functions Pallete di gunakan untuk membangun sebuah blok diagram, functions pallete hanya tersedia pada blok diagram, untuk menampilkannya dapat dilakukan dengan mengklik windows >> show control pallete atau klik kanan pada lembar kerja blok diagram. Contoh dari functions pallete ditunjukkan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Functions pallete

2.2 Fuzzy Logic

Fuzzy logic adalah suatu cara untuk memetakan suatu ruang input ke dalam suatu

ruang output. Fuzzy logic menyediakan cara sederhana untuk menggambarkan

kesimpulan pasti dari informasi yang ambigu, samar -samar, atau tidak tepat.

Sedikit banyak, fuzzy logic menyerupai pembuatan keputusan pada manusia

dengan kemampuannya untuk bekerja dari data yang ditafsirkan dan mencari solusi yang tepat. Fuzzy logic pada dasarnya merupakan logika bernilai banyak (multivalued logic) yang dapat mendefinisikan nilai diantara keadaan konvensional seperti ya atau tidak, benar atau salah, hitam atau putih, dan

sebagainya. Penalaran fuzzy menyediakan cara untuk memahami kinerja dari

sistem dengan cara menilai input dan output system dari hasil pengamatan.

Konsep Fuzzy Logic diperkenalkan oleh Prof. Lotfi Zadeh dari Universitas

California di Berkeley pada 1965, dan dipresentasikan bukan sebagai suatu metodologi kontrol, tetapi sebagai suatu cara pemrosesan data dengan

memperkenankan penggunaan partial set membership dibanding crisp set

membership atau non-membership. Pendekatan pada set teori ini tidak diaplikasikan pada sistem kontrol sampai tahun 70an karena kemampuan

komputer yang tidak cukup pada saat itu. Profesor Zadeh berpikir bahwa orang tidak membutuhkan kepastian, masukan informasi numerik, dan belum mampu terhadap kontrol adaptif yang tinggi.

Konsep fuzzy logic kemudian berhasil diaplikasikan dalam bidang kontrol oleh E.H. Mamdani. Sejak saat itu aplikasi fuzzy berkembang kian pesat. Di tahun 1980an negara Jepang dan negara – negara di Eropa secara agresif membangun produk nyata sehubungan dengan konsep logika fuzzy yang diintegrasikan dalam

produk–produk kebutuhan rumah tangga seperti vacum cleaner, mesin cuci,

microwave oven dan kamera Video.

Ada beberapa alasan mengapa orang menggunakan logika fuzzy :

1. Konsep logika fuzzy mudah dimengerti, konsep matematis yang mendasari

penalaran fuzzy sangat sederhana dan mudah di mengerti 2. Logika fuzzy sangat fleksibel.

3. Logika fuzzy memiliki toleransi terhadap data-data yang tidak tepat.

4. Logika fuzzy mampu memodelkan fungsi-fungsi non linear yang sangat

kompleks

5. Logika fuzzy dapat membangun dan mengaplikasikan

pengalaman-pengalaman para pakar secara langsung tanpa harus melalui proses pelatihan.

6. Logika fuzzy dapat bekerja sama dengan teknik-teknik kendali secara

konvensional.

Sebelum menggunakan logika fuzzy, biasanya komputasi menggunakan himpunan crisp. Pada himpunan tegas (crips), nilai keanggotaan suatu item x dalam suatu himpunan A, yang sering ditulis dengan µA [x], memiliki 2 kemungkinan, yaitu :

-

satu (1), yang berarti bahwa suatu item menjadi anggota dalam suatu

himpunan.

-

nol (0), yang berarti bahwa suatu item tidak menjadi anggota dalam

suatu himpunan.

Tetapi penggunaan himpunan crips untuk menyatakan suatu keanggotaan

terkadang sangat tidak adil, adanya perubahan kecil saja pada suatu nilai mengakibatkan perbedaan kategori yang cukup signifikan. Contoh jika variabel umur dibagi menjadi 2 kategori yaitu umur < 40 tahun disebut muda dan ≥ 40 disebut tua, maka bagaimana jika seseorang berusia 40 tahun kurang 1 hari?

Himpunan fuzzy digunakan untuk mengantisipasi hal tersebut, seberapa besar

eksistensi dalam suatu himpunan dapat dilihat pada nilai keanggotaannya.

2.2.1 Fungsi Keanggotaan

Fungsi keanggotaan (membership functions) adalah suatu kurva yang

menunjukkan pemetaan titik-titik input data ke dalam nilai keanggotaannya (sering juga di sebut dengan derajat keanggotaan) yang memiliki interval antara 0 sampai 1, salah satu cara yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai keanggotaan adalah dengan melalui pendekatan fungsi ada beberapa fungsi yang digunakan dalam proyek tugas akhir ini sebagai perhitungan input output sistem, diantaranya :

1. Repr Repr linie Tria Repr Alte berik µ[x] para men 2. Repr Pada dom resentasi Ku resentasi ku er naik dan angel dispes

urva Triang urva Triang garis linier sifikasikan o

gel

gel merupa turun, sepe oleh tiga par

akan gabun rti persama rameter (a,

ngan antara aan (2.1) fun

b, c).

dua buah ngsi keangg

garis gotaan

resentasi fu

Gambar

ernatif lain d kut.

] = max ameter {a, b nentukan sud

resentasi ku a represent main dengan

ungsi keang

r 2.5 Repres

dari persam

b, c} (deng dut dari fun

urva trapezo asi kurva t n derajat

ggotaan Tria

sentasi Fung

maan (2.1) ya

…… gan a < b < ngsi keanggo

oid

trapezoid k keanggotaa ……

angel ditun

gsi Keanggo

aitu menggu

………... < c) ditentu otaannya.

enaikan him an nol [0] ………...…

njukkan pad ………

otaan Trian

unakan min

...……… ukan oleh k

mpunan dim dan berger

da Gambar 2 ….……..….(2.1)

2.5

ngel

n dan max seeperti

……...……...(2.2) oordinat x k

mulai pada rak naik m

yang

nilai enuju

kekanan dengan nilai domain yang lebih tinggi, kemudian setelah beberapa saat mencapai derajat keanggotaan tertinggi dengan nilai doamin yang sama, kemudian nilai domain turun kembali menuju kekiri dengan nilai domain yang lebih rendah, seperti terlihat pada Gambar 2.6.

………...……….……..….(2.3)

Fungsi keanggotaan trapezoid , dispesifikasikan oleh empat parameter, yaitu (a, b, c, d) seperti terlihat dalam persamaan (2.3), representasi fungsi keanggotaan trapezoid ditunjukkan pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Representasi Fungsi Keanggotaan Trapezoid

Alternatif lain dari persamaan (2.3) adalah dengan menggunakan min dan max seperti berikut :

2.2.2 perator Dasar Untuk Operasi Keanggotaan Fuzzy

mem sikan,

zzycomplement

salah satu operasi yang digunakan pada fuzzy complement adalah operator

Persamaan matematis fuzzy complement

……….………... (2.5)

b. fuzzy interaction

salah satu operasi umum yang digunakan pada fuzzy interaction adalah

operator MIN atau operator AND, operasi ini diperoleh dengan mengambil nilai keanggotaaan terkecil diantara elemen-elemen dari himpunan yang bersangkutan.

atis fuzzy interaction

µ (x) = min [µ (x),µ (x)]..……….………...…….(2. 6)

c. fuzzy

salah satu operasi umum yang digunakan pada fuzzy interaction adalah

operato r OR. Operasi ini diperoleh dengan mengambil

O

Untuk odifikasi himpunan fuzzy , ada beberapa operasi yang didefini

yaitu :

a. fu

NOT. Operasi ini mengurangkan nilai keanggotaan elemen pada himpunan yang bersangkutan dari 1.

µ (x) = 1 -µ (x)……...………

Persamaan matem

B

union

r MAX atau operato

nilai keanggotaan terbesar diantara elemen-elemen dari himpunan yang bersangkutan.

Persamaan matematis fuzzy union

µ _B(x) = max [µ (x),µ (x)]………...…………....……….(2.7)

2.2.3 Sistem Inferensi Fuzzy Metode Mamdani

Meka menggunakan sistem inferensi fuzzy

metode ma

Gambar 2.7 Mekanisme Inferensi Fuzzy Model Mamdani

Gambar 2.7 menunjukkan inferensi fuzzy model mamdani untuk dua rule. Proses dari inferensi tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. terdapat dua masukan yaitu x dan y, masukan x akan dipetakan pada

membership , demikian

µ dan µ sehingga

diperoleh nilai μ , demikian juga pada µ dan µ sehingga diperoleh nilai μ .

nisme proses pengontrolan fuzzy

mdani adalah seperti terlihat pada Gambar 2.7.

function dan sehingga diperoleh nilai µ dan µ

juga masukan y dipetakan pada membership function dan .

3. dari nilai μ . dan μ . akan diperoleh besarnya daerah yang terarsir dari membership function dan .

4. kedua daerah yang diarsir tersebut lalu digabungkan menjadi kurva C’ yang

kemudian akan dilakukan defuzzifikasi untuk memperoleh nilai .

2.2.4 Defuzzifikasi

defuzzifikasi dilakukan dengan menghitung koordinat pusat massa dari

bentuk fungsi keanggotaan C’. Defuzzifikasi pada komposisi aturan mamdani

mbil titik pusat daerah fuzzy. Secara umum

persamaan defuzzifikasi dituliskan pada persamaan 2.8 dibawah ini.

µ

=

Proses defuzzifikasi berfungsi untuk merubah nilai fuzzy menjadi nilai crisp. Proses

dengan menggunakan metode centroid. Dimana pada metode ini, solusi crisp

diperoleh dengan cara menga

µ

µ

atau µ

=

∑ µ

∑ ………...………(2.8)

2.3 Analog To Digital Converter (ADC)

Analog To Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi bentuk sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran,

ketepatan dan waktu konversinya. Ada banyak cara yang dapat digunakan untuk ital yang nilainya proposional. Jenis

ana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran digital to analog merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, output digital akan tetap tersimpan sekalipun akan dimulai siklus konversi yang baru.

mengubah sinyal analog menjadi sinyal dig

ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis Successive

Approximation Convertion (SAR) atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah. Gambar 2.8, memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.

Gambar 2.8 Diagram Blok ADC

Secara singkat prinsip kerja dari konverter analog to digital adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilam

Gambar 2.9 ADC 0804

C ADC 0804 mempunyai dua input analog,

in(+) dan Vin(-), sehingga dapat menerima input diferensial. Input analog sebenarnya (Vin) sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang

dihubungkan dengan ke dua pin input yaitu . Kalau input

analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan

sedangkan ditanahkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan

= +5 Volt sebagai referens. Dalam hal ini jangkauan input analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, maka resolusinya adalah sebagai berikut :

Seperti terlihat pada Gambar 2.9, I V

2.3.1 Mode Operasi ADC0804

1. Mode operasi kontinyu

Agar ADC0804 dapat dioperasikan pada mode operasi kontinyu (proses membaca terus menerus dan tanpa proses operasi jabat tangan), maka penyemat CS dan RD ditanahkan, sedangkan penyemat WR dan INTR tidak

ungkan kemanapun. Prinsip kerja oper

memulai konversi ketika INTR kembali tidak aktif (logika ‘1’). Setelah proses konversi selesai, INTR akan aktif (logika ‘0’). Untuk memulai konversi pertama kali WR harus ditanahkan terlebih dahulu, hal ini

digunakan untuk me-reset SAR. Namun pada konversi berikutnya untuk

akan sinyal INTR saat aktif (logika ‘0’) dan ak aktif (logika ‘1’). Ketika selesai konversi data

2.

dihub asi kontinyu ini yaitu ADC akan

me-reset SAR dapat menggun mulai konversi saat tid

hasil konversi akan dikeluarkan secara langsung dari buffer untuk dibaca karena RD ditanahkan. Saat sinyal INTR aktif, sinyal ini digunakan untuk me-reset SAR. Saat INTR kembali tidak aktif (logika ‘1’) proses konversi dimulai kembali.

Mode Operasi Hand-Shaking

ADC0804 dioperasikan pada mode hand-shaking . Agar ADC dapat bekerja, CS harus berlogika ‘0’. Ketika WR berlogika ‘0’, register SAR akan direset, sedangkan ketika sinyal WR kembali ‘1’, maka proses konversi segera dimulai. Selama konversi sedang berlangsung, sinyal INTR akan tidak aktif (berlogika ‘1’) sedangkan saat konversi selesai ditandai dengan aktifnya sinyal INTR (logika‘0’). Setelah proses konversi selesai data hasil konversi tetap tertahan pada buffer ADC. Data hasil konversi tersebut akan

dikeluarkan dengan mengirim sinyal RD berlogika ‘0’. Setelah adanya sinyal sinyal RD ini, maka sinyal INTR kembali tidak aktif.

ADC digunakan sebagai rangkaian yang mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Dengan menggunakan ADC, kita dapat mengamati perubahan sinyal analog seperti : perubahan temperatur , kepekaan asap, temperatur udara, kecepatan angin, berat benda, kadar asam (pH) dan lain-lain, yang semuanya dapat di amati melalui sensornya masing-masing. Rangkaian analog ke digital ini dimaksudkan untuk mengubah data tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian sensor menjadi data digital agar dapat dieksekusi oleh rangkaian mikrokontroler.

2.4 Motor Stepper

Motor stepper adalah alat yang mengubah pulsa listrik yang diberikan menjadi gerakan motor discret (berlainan) yang disebut step (langkah). Satu putaran motor memerlukan 360 derajat dengan jumlah langkah yang tertentu perderjatnya. Ukuran kerja dari motor stepper biasanya diberikan dalam jumlah langkah per-putaran per-detik. Motor stepper mempunyai kecepatan dan torsi yang rendah namun memiliki kontrol gerakan posisi yang cermat, hal ini dikarenakan motor stepper memiliki beberpa segment kutub kumparan. Motor ini sering kita gunakan untuk menggerakan lengan robot, gerak linier plotter. Gambar dari motor stepper terlihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Motor Stepper

er yaitu bipolar dan unipolar, sebuah motor stepper berputar 1 step apabila terjadi perubahan arus pada koil-koilnya, mengubah pole-pole magnetik disekitar pole-pole stator.

Perbedaan utama antara bipolar dan unipolar adalah :

1. Bipolar :

- Arus pada koil dapat berbolak-balik untuk m ngubah arah putaran motor.

- Lilitan motor hanya satu dan dialiri arus dengan arah bolak-balik.

2. Unipolar :

- Arus mengalir satu arah, dan perubahan arah motor tergantung dari

lilitan (koil) yang dialiri arus.

- Lilitan terpisah dalam dua bagian dan masing-masing bagiannya

hanya dilewati arus dalam satu arah saja.

Kelemahan jenis bipolar adalah bahwa rangkaian drivernya lebih kompleks, karena harus dapat menglirkan arus dalam dua arah melalui koil yang sama. Sedangkan jenis unipolar, selain motor stepper tersebut lebih mudah diperoleh di pasaran juga memerlukan rangkaian driver yang lebih sederhana.

Pada dasarnya ada dua jenis motor stepp

Proses pengendalian motor stepper unipolar dilakukan dengan menghubungk ub-kutub motor ke ground secara bega

an

kut ntian. Kutub motor yang berhubungan

ngan

me bergerak secara full stepping

aupun half stepping baik searah maupun berlawanan dengan jarum jam. Jika

Fasa Proses

dengan ground akan mengaktifkan koil yang bersangkutan. Maka de ngaktifkan urutan yang tepat, motor stepper dapat

m

motor stepper bergerak 1.8 derajat atau step pada mode full stepping , maka pada mode half stepping motor dapat digerakkan sebesar 0.9 derajat atau step. Pengaturan kutub-kutub motor dan proses gerak motor stepper dapat dipahami melalui contoh Tabel 2.1, Tabel 2.2 dan Tabel 2.3.

Tabel 2.1 Mode Full Step Motor Stepper (a) Kutub

A B C D

1 ON ON OFF OFF

3 OFF OFF ON ON

4 ON OFF OFF ON

e o ll Motor Stepper (b)

Fasa

Kutub

Proses

Tab l 2.2 M de Fu Step

A B C D

1 ON OFF OFF OFF

3 OFF OFF ON OFF

4 OFF OFF OFF ON

Tabel 2.3 Mode Half Step Motor Stepper

Fasa

Kutub

Proses A B C D

1 ON OFF OFF OFF

3 OFF ON OFF OFF

4 OFF ON ON OFF

5 OFF OFF ON OFF

6 OFF OFF ON ON

8 ON OFF OFF ON

2.5 Potensiometer

Resistor berasal dari kata resist yang berarti menahan ( dalam elektronika artinya menahan tegangan dan arus). Resistor merupakan komponen pasif dalam elektronika yang berarti berfungsi sebagai hambatan atau penahan arus listrik, resistor terbagi dari beberapa jenis diantaranya:

1. resistor yang nilainya konstan ( )

2. resistor variable (variable resistor) 3. resistor non linear (non linear resistor)

Gambar 2.11 Potensiometer

ah resistor yang nilai tahanannya dapat diubah-ubah sesuai fixed resistor

Variable resistor adal

karbon, present, present potensio meter yang lebih dikenal dengan nama trimmer potensio (trimpot), hal ini dapat diamati pada contoh Gambar 2.11.

NPN, pada proyek tugas akhir ini transistor TIP 122 digunakan sebagai driver motor stepper, agar TIP 122 dapat digunakan sebagai driver motor stepper, maka TIP 122 harus rangkai secara darlington. Rangkaian darlington adalah rangkaian elektronika yang terdiri dari sepasang transistor bipolar (dua kutub) yang tersambung secara seri. Sambungan seri ini digunakan sebagai penguatan yang tinggi, karena hasil penguatan pada

transistor pertama akan diku stor kedua. Datasheet

dari transistor NPN TIP 122 terlihat seperti Gambar 2.12 di bawah ini.

ditunjukkan pada Gambar 2.13. 2.6 Transistor TIP 122

Transistor TIP 122 merupakan jenis transistor

atkan lebih lanjut oleh transi

Gambar 2.12 Transitor TIP 122

2.7 Multiplekser

Multiplekser adalah suatu rangkaian elektronik yang mampu menyalurkan sinyal salah satu dari banyak masukan ke sebuah keluaran. Pemilihan masukan ini dilakukan melalui masukan penyeleksi. Secara bagan kerja Multiplekser

Gambar 2.13 Bagan Multiplekse

Kendali pada Multipleks ng akan dihubungkan.

Saluran kendali sebanyak "n" saluran apat menyeleksi 2n saluran masukan. ah Multiplekser 4 ke 1 dengan Kendali K1 dan K2. Ketika

Tabel 2.4 Tabel Kebenaran Multiplekser

Jika E mewakili saluran ebenaran tersebut

keluaran F dapat dinyatakan sebagai :

F = E.Xo.K1.K2 + E.X1.K1.K2 + E.X2.K1.K2 + E.X3.K1.K2………..(2.10)

r

er akan memilih saklar mana ya d

Sebagai contoh: sebu

saluran Enable = 1, keluaran selalu bernilai nol. Tetapi ketika saluran Enable = 0, keluaran F diatur melalui K1 dan K2. Tabel kebenaran Multiplekser ini dinyatakan seperti terlihat pada Tabel 2.4.

Berdasarkan persamaan 2.10 disusunlah rangkaian logika Multiplekser 4 ke1 seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.14.

Komunikasi paralel adalah komunikasi yang mengirimkan data secara bersamaan. Pada penggunaan komunikasi paralel semua bit dikirim secara bersamaan pada waktu yang sama. Oleh karena itu pada komunikasi ini kita membutuhkan banyak kabel. Hal memang sering menjadi kelemahan komunikasi paralel akibat banyaknya kabel yang dibutuhkan, dan panjang kabel ini tidak boleh lebih dari 20m, untuk menjaga keaslian data. Namun kelebihan komunikasi paralel adalah lebih cepat dan kapasitas yang dibawa juga banyak serta pemrograman yang lebih mudah. Komunikasi paralel yang digunakan adalah komunikasi paralel lewat

Gambar 2.14 Rangkaian Logika Multiplekser 4 ke 1

kabel data untuk printer (saat mengeluarkan data). Pada keadaan normal (tidak aktif) tegangan pada pin-pin ini adalah 0 volt, namun bila kita beri high, maka tegangannya akan berubah menjadi 5 volt. Pada perancangan alat, komunikasi paralel hanya digunakan untuk mengeluarkan data, yang bisa berguna untuk

menyalakan relay atau motor stepper untuk menjalankan atau mengontrol

hardware. Pada port paralel ada tiga jalur data yaitu : 1. jalur kontrol memiliki arah bidirectional.

2. jalur kontrol memiliki satu arah yaitu : arah keluaran.

3. jalur data, memiliki 2 arah. Dapat juga berfungsi sebagai pengirim Address dan data, masing-masing 8 bit, dimana keduanya melakukan transfer data dengan protokol handshaking serta diakses dengan register yang berbeda.

Bila kita asanya dalam

bentuk hexadesimal , seperti 278, 378 atau 3BC, seperti terlihat pada Tabel

Tabel 2.5 Base Address

menggunakan jalur LPT1 maka base address bi

2.5.

Ragister kontrol Register status Register data Register address

37A 379 378 37B

Data output yang dituliskan pada register dapat diukur tegangannya dengan mengunakan multimeter, dan saat diberikan tregangan ke pin input pada paralel port , dapat dibaca oleh register.sebagai contoh jika salah satu pin out dialamatkan nilai “1” maka akan terbaca tegangan 5 Volt pada pin yang bersangkutan. Fungsi dari pin-pin DB 25 terlihat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Fungsi Pin – Pin DB 25

Pin No (DB25) Signal name Direction Register-bit Inverted

1 nStrobe Out Control-0 Yes

2 Data 0 In/Out Data-0 No

3 Data 1 In/Out Data-1 No

4 Data 2 In/Out Data-2 No

5 Data 3 In/Out Data-3 No

6 Data 4 In/Out Data-4 No

7 Data 5 In/Out Data-5 No

8 Data 6 In/Out Data-6 No

9 Data 7 In/Out Data-7 No

10 nAck In Status-6 No

11 Busy In Status-7 Yes

12 Paper-Out In Status-5 No

13 Select In Status-4 No

14 Linefeed Out Control-1 Yes

15 nError In Status-3 No

16 nInitialize Out Control-2 No

17 nSelect-Printer Out Control-3 Yes

18-25 Ground - -

Port paralel dapat mentransm li detak. Tata-letak dari

ke-dua puluh lima pin (DB 25) parallel printer port, diperlihatkan dalam Gambar 2.15.

si Pin Parallel Port isi 8 bit data dalam seka

2.9 IC Regulator

IC reg tor adalah I digunaka menghasilkan tegangan yang stabil,

dari su ber teganga tidak sta rnya teg eluaran te tung

dari jenis voltase reg da beber am volt lator, yaitu 5V, 6V,

7V, 8V, 9V, 10V, 12V, 15V, dan 18V. Da

input adalah maks tergantun

untuk tipe L seperti 78L05 dan 7812 adalah 100 mA, sedangkan untuk tipe biasa

sepert 05 arus ra 500 sampai A, Gam 2.16

menunjukkan su C 7805

Gambar 2.16 Susunan Kaki IC 7805

ula C yang n untuk

m n yang bil. Besa angan k rgan

ulator. A apa mac ase regu

n voltase yang diperbolehkan untuk

imal 35V ( g pabrik). Sedangkan arus pada output

i 78 output anta mA dengan 1 bar

3.1 Gambaran Umum

Sebelum membahas tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak

yang akan dirancang, maka dapat dilihat Gambaran umum dari sistem kontrol dan

monitoring dari level ketinggian air, Gambar 3.1 merupakan blok diagram sistem

secara keseluruhan.

Dari Gambar 3.1, dapat dijelaskan urutan kerja sistem, yaitu :

1. Sistem kontrol

- Sensor potensiometer menangkap informasi level ketinggian air

berdasarkan perubahan tegangan dan kemudian mengirimkan data

analog ke analog to digital converter (ADC)

- Jika sudah terbaca ke ADC, kemudian data analog dari sensor

diubah menjadi data dalam bentuk digital atau biner yang jumlah

maksimal bitnya adalah 8 bit dan sebagai indikator bitnya

digunakan led sebanyak 8 buah, kemudian output dari ADC akan

diproses oleh rangkaian multiplekser.

- Pada rangkaian multiplekser data dari ADC diproses dan kemudian

dikeluarkan dalam satu saluran, data ini kemudian dikirim ke

komputer melalui komunikasi paralel yaitu menggunakan

connector DB 25 pada komputer.

- Data yang telah masuk ke komputer, kemudian diolah dan diproses

menggunakan software LabVIEW untuk mengimplementasikan kendali logika fuzzy, setelah itu data yang telah diproses kemudian dikeluarkan kembali pada connector DB 25, yang kemudian

digunakan untuk mengendalikan motor steper untuk

mengendalikan sistem buka dan tutup keran sehingga level

3.2 Perancangan Sistem

Pada bab ini dilakukan perancangan perangkat lunak dan perangkat keras yang

diperlukan untuk merealisasikan proyek tugas akhir yang akan direalisasikan,

yaitu pengendalian level ketinggian air dengan menggunakan kendali logika fuzzy. Dibawah ini adalah Gambaran umum tentang perancangan sistem yang akan

dilakukan.

1. Perancangan perangkat keras yang mendukung untuk pengendalian

level ketinggian air.

2. Perancangan perangkat lunak dengan menggunakan software

labView sebagai implementasi dari kendali logika fuzzy.

Gambar 3.2 menunjukkan diagram blok pengendalian sistem.

Gambar 3.2 Diagram Blok Pengendalian Sistem

Ket :

3.3 Perancangan perangkat keras ( hardware )

Dalam perancangan perangkat keras ini akan dibuat dan digunakan beberapa

perangkat keras yang mendukung untuk pengendalian level ketinggian air, yaitu

meliputi :

a. sensor level ketinggian yang menggunakan potensiometer

b. rangkaian ADC 0804 digunakan untuk mengubah data analog dari

sensor menjadi data digital

c. multiplekser digunakan untuk mengubah banyak data atau sinyal

menjadi satu data yang akan dikeluarkan pada satu output

d. rangkaian driver motor stepper

e. penggunaan connector DB 25 sebagai interface antara perangkat keras

dengan komputer

f. rangkaian catu daya sebagai supply tegangan

3.3.1 Potensiometer

Variabel resistor atau potensiometer adalah resistor yang nilai tahanannya bisa

diubah-ubah sesuai dengan nilai yang di kehendaki, pada tugas akhir ini besarnya

hambatan potensiometer yang digunakan yaitu maksimum 50 kΩ, sesuai dengan persamaan (3.1).

V(output)= ………...………….(3.1) Ket :

R1 = perubahan hambatan.

Dari pers berbandin inilah yan air. Atas pendeteks sensor ket

Gambar 3

samaan (3

ng lurus den

ng nantinya

dasar ters

i level ketin

tinggian air.

3.4 menunju

.1) dapat ngan Perub

akan diguna

ebutlah ma

nggian air, b

.

Vcc

Gam

ukkan rangk

Gamba

diamati b

bahan hamb

akan sebaga

aka diguna

berikut adal

output

mbar 3.3 Pot

kaian sensor

ar 3.4 Rang

bahwa Bah

batan, perub

ai indikator

akanlah pot

lah Gambar

ground

tensiometer

r level ketin

gkaian Senso

hwa tegang

bahan tegan

r perubahan tensiometer

r 3.3 potens

gan V (ou

ngan V (ou

n level ketin

sebagai s

sio meter se

utput) utput) ggian ensor ebagai r nggian air. or

3.3.2 Analog To Digital Converter (ADC)

IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga

dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama

dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pin

masukan yaitu Vin= Vin (+) – Vin (-). Kalau masukan analog berupa tegangan

tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-)

digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt

sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0

Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya

akan sama dengan.

Resolusi = = = 19.6 mVolt………(3.2) (n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog to digital converter)

IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN

serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi

clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :

f = . ………...(3.3) Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke

pin CLK IN. ADC 0804 memiliki 8 keluaran digital sehingga dapat langsung

dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan (chip select, aktif

0804 tidak

tinggi. Ma

konversi.

atau end o

akan beru

Dibawah i

k aktif (dis

asukan (wr

Untuk itu

of convertio

ubah ke lo

ini adalah G

able) dan s rite atau sta

harus diber

on) menyat

gika 1 dan

Gambar 3.5

semua kelua

art converti

ri pulsa log

takan akhir

n di akhir

rangkaian A

aran berada

ion) diguna

gika 0. Sed

konversi. P

konversi a

ADC denga

a dalam kea

akan untuk

dangkan kel

Pada saat d

akan kemba

an sensor.

adaan impe

memulai p

luaran (inte

dimulai kon

ali ke logik edansi proses errupt nversi, ka 0. Nama dan 1. chip Pin i Mas 2. Read Berf Ga

n fungsi dari

p select (CS)

ini berfungs

sukan dari p

d (RD)

fungsi mem

ambar 3.5 R

i kaki-kaki

)

si sebagai p

pin ini diatur

mbaca data a

Rangkaian A

(pin) pada A

pin untuk me

r oleh mikro

analog dari s

ADC Denga

ADC 0804 a

engaktifkan

okontroler.

sensor ketik

an Sensor

adalah sebaagai berikut :

n atau menoonaktifkan AADC

3. Write (WR)

Berfungsi sebagai pin eksekusi penulisan perintah ketika dilakukan

interupsi.

4. CLK

Berfungsi sebagai pembangkit sinyal osilator.

5. INTR

Pin ini dihubungkan ke mikrokontroler apabila dilakukan interupsi.

6. Vin (+)

Sebagai pin masuan analog yang diperoleh dari sensor.

7. Vin (-)

Sebagai ground dari Vin (+).

8. A GND

Berfungsi sebagai pin ground data analog.

9. Vref/2

Pin ini digunakan untuk proses adjustment, Out put dari ADC. Pin ini

berfungsi juga sebagai tegangan cadangan pada ADC. Pin ini dihubungkan

dengan ground apabila mode konversi yang digunakan adalah mode

konversi yang digunakan adalah mode konversi secara terus menerus (Free

Running).

10. D GND

Sebagai pin ground digital

11. CLK

12. D0 – D7

Sebagai pin out atau address data bus dari ADC .

3.3.3 Multiplekser

Multiplekser adalah suatu sirkuit yang berfungsi menggabungkan beberapa atau

banyak sinyal elektrik menjadi satu sinyal tunggal. Biasanya input multiplekser

berupa data yang terdiri dari 8 bit. Input-input tersebut akan diseleksi urutan

keluarannya oleh suatu pengontrol skema dari IC multipleser CD4051

Ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Input pada multiplekser merupakan output dari ADC yang kemudian diberikan

pada kaki 13, 14, 15, 12, 1, 5, 2 dan 4, hal ini ditunjukkan pada Gambar 3.4

rangkaian multiplekser. Output akan diperoleh dari kaki 3 dan sinyal yang

dikeluarkan pada output ditentukan oleh input A, B, C pada kaki 11, 10 dan 9.

Proses pengontrolan output tersebut sesuai Tabel 3.1 Pengontrol Output Multiplekser

Tabel 3.1 Pengontrol Output Multiplekser INPUT STATES

“ON” Channels

INHIBIT C B A

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 * * * None

Jika pada

input pin

dengan inp

input C = 0

13. Jika C

put pin 15.

0, B = 0, A

= 0, B = 0

Dan demiki

= 0 maka o

dan A = 1

ian seterusn

output pin 3

maka outp

nya.

3 akan berni

ut pin 3 ak

ilai sama de

kan bernilai engan sama Di bawah 3.3.4 Pera Pada proy

stepper u

Ga

ini adalah G

ancangan D

yek tugas ak

unipolar,

ambar 3.6 S

Gambar 3.7

Gambar 3

Driver Mot

khir ini jeni

dikarenaka

Skema IC M

7 Rangkaian

3.7 Rangkai

tor Stepper

s motor step

n jenis m

Multiplekser

n Multipleks

ian Multiple

r

pper yang d

motor ste CD4051 ser. ekser digunakan y epper ini

yaitu jenis m

mudah d motor

dengan je menggerak kenyataan untuk men suatu rang pada proy transistor arus induk rangkaian enis motor kkan moto

nnya arus y

ngatasi arus

gkaian drive

yek tugas ak

TIP 122 se

ksi yang be

driver moto

r stepper

or stepper

ang berasal

s induksi y

er yang mam

khir ini digu

erta diode 1

erasal dari

or stepper.

bipolar. P

digunakan

l dari komp

yang berasa

mpu untuk m

unakan rang 1N4001 yan lilitan mot ada proyek port DB puter kecil

l dari moto

mengatasi p

gkaian darlin

ng berfungs

tor stepper,

k tugas a

25 pada

yaitu berki

or stepper, m

permasalaha

ngton denga

si untuk me

Gambar 3

khir ini, u

komputer,

isar 2.6 mA

maka digun an tersebut, an menggun engatasi ma .8 menunju untuk pada A dan nakan maka nakan asalah ukkan

3.3.5 Kommunikasi DData paralleel

Pada kom

untuk kon

dan outpu

aktif) tega

tegangann

mputer dilen

neksi ke pri

ut tersebut d angan pada

nya akan ber

gkapi deng

nter, juga b

dapat bekerj

pin-pin ini

rubah menj

an parallel

bisa digunak

ja apabila d

i adalah 0

adi 5 volt.

port, pada

kan sebaga

diprogram. P

volt, namun

dasarnya s

i input outp

Pada keadaa

n bila kita

selain digun

put sistem.

an normal (

beri high, nakan

Input

(tidak

maka

Port paralllel atau portt printer terdiri dari tiga bagian yaaitu :

1. Da

Da

akh

aka ata port

ata port digu

hir ini data

an mengont unakan untu port digun trol putaran uk mengirim akan untuk

n motor step

mkan data k

k mengirimk

pper.

ke sistem, pa

kan data-dat

ada proyek

ta yang nan tugas

ntinya

2. Po

Po

ko

ort control

ort control

mputer ke s

berfungsi

sistem yang

untuk m

g akan dikon

mengirimkan

ntrol .

n kode-kodde kontrol dari

3. Po

Po

ko

ort status

ort status b

mputer.

berfungsi uuntuk menngirimkan kkode-kode dari sistemm ke

Data line, komputer,

mudah di

address da

, control lin

, maka den

kirim dan

ari parallel p

ne, dan sta

ngan melaku

dibaca me

port, dapat d

atus line ter ukan penga

lalui parall

diketahui da

rhubungkan

alamatn yan

lel port. Un

ari windows

n dengan su

ng tepat, da

ntuk mengi

s devices ma

uatu alamat

ata dapat de

identifikasi

anager.

pada

engan

base

Untuk winndows 98 :

1. Padaa desktop, kklik kanan ppada mykommputer dan ppilih properrtis

2. Klikk pada tab ddevice manaager dan caari LPT1 3. Seteelah memilihh LPT1, kliik tombol prropertis

4. Lalu atau

u pilih tab re

u Output Ran

esources da

nge

Di bawah

Base addr

untuk kas

Address.

ini adalah G

Gambar 3

ress biasan us seperti G

Gambar 3.1

3.10 Proper

nya dalam b

Gambar 3.1

an address s

0 Propertis

tis LPT1 Pa

bentuk hexa

10, maka da

selanjutnya

LPT1 pada

ada Window

adesimal, s

apat disimp

akan terlihaat pada Inpuut

a windows ddevices mannager

ws Devices MManager

seperti 278,

pulkan pada

, 378, atau

a Tabel 3.2 3BC

Untuk me

beberapa

sebagai in

1. Ra Ga G Da Dat Stat Cont engkomunik rangkaian

nterface nya

angkaian mu ambar 3.11 Gambar 3.1 ari Gambar - D 1, 1 di

Tabbel 3.2 Basse Address

Re ta register ( tus register (

trol register egister

base addre

( base addr

r ( base addr

kasikan sis

elektronika

a, diantarany

ultiplekser

rangkaian m

11 Rangkaia

diatas dapa

Data output A

, 5, 2, 4, pad

1, 10, 9

ikeluarkan p

ess + 0 )

ress + 1 )

ress + 2 )

LPT1 0*378 0*379 0*37a

stem denga

a dengan m

ya:

an comput

menggabung

er, maka

gkan port

dengan por

multiplekser

an Multiplek

at dijelaskan

ADC masuk

da CD4051

sebagai p

pada satu ou

rt parallel D

r dengan po

kser Denga

n cara kerja

k sebagai in

1, kemudian

pengaktif

ut put, yaitu

DB 25, sepe

ort parallel D

an Port Para

rangkaian,

perlu diran

parallel D ncang

DB 25

erti terlihat

DB 25.

allel DB 25

yaitu :

pada

nput pada pi

n data ini dik

kemudian

u pin 3.

in 13, 14, 15

kontrol oleh

n data ter 5, 12,

h port

2. Ra

ter

G

angakaian d

rlihat pada G

Gamabar 3.1

driver moto

Gambar 3.1

12 Rangkaia

Dari Gamb -3.3.6 Ran Rangkaian daya mem kemudian tegangan

bar 3.12 dap

Data y

pin 2, dimasu pengu arus b motor ngkaian Ca

n catu daya

manfaatkan t

diturunkan

15 VAC ke

pat dijelask

yang berfun

, 3, 4, 5

ukkan ke k

atan arus, k

alik dari ar

stepper.

atu Daya

a memberik

tegangan da

n oleh trafo

mudian dise

or stepper

2.

an Driver M

kan cara kerj

ngsi untuk m

pada port

kaki-kaki T

kemudian d

rus induksi

kan teganga

ari PLN seb

o penurun t

earahkan ol

dengan po

Motor Denga

ja rangkaian

mengontrol

parallel D

TIP 122, T

iode 1N400

yang beras

an pada alat

besar 220 V

tegangan s

leh diode br

ort parallel

an Port Par

n, yaitu :

l motor step

DB 25, dat

TIP 122 be

01 berfungs

al dari kum

t pengedali

VAC, tegang

sehingga m

ridge menja

DB 25, se

rallel DB 25

eperti

5

pper berasa

ta ini kemu

erfungsi se

si untuk me

mparan-kump al dari udian ebagai enjaga paran i, rangkaian

gan 220 VA

menjadi 15 V

adi tegangan n catu

AC ini

VAC,

keluaran d adalah un yang digu 12 VDC. rangkaian 12 VDC rangkaian DC. dari diode ntuk mensta

unakan IC L

Karena teg

catu daya c

yang berf

. Kapasitor

bridge ke

abilkan tega

L7805 dan L

gangan yan

catu daya in

fungsi untu

r 2200 µf b

emudian ma angan, pada L78012 yan ng diperluk ni mempuny uk member

berfungsi u

asuk ke IC

a proyek tu

ng menghas

an pada se

yai dua buah

rikan pasok untuk memb C regulator ugas akhir silkan tegan etiap rangka

h keluaran y

kan tegang

buang noise

yang fung

ini IC regu

ngan 5 VDC

aian tidak s

yaitu 5 VDC

gan pada s

e pada tega gsinya ulator C dan sama, C dan setiap angan Tegangan multipleks rangkaian

3.13 di baw

5 VDC dig

ser sedangk

driver mot

wah ini.

gunakan seb

kan 12 VD

tor. Gamba bagai tegang DC digunak ar rangkaian gan masuka kan sebaga

n catu daya

an pada rang

ai tegangan

a ditunjukka

gkaian ADC

n masukan

an pada Ga C dan

pada

ambar

3.4 Pera

Pada pera

fuzzy dal

ancangan P ancangan pe lam perangk Gamba Perangkat L erangkat lu

kat lunak (

ar 3.13 Rang

Lunak (sof

unak ini ak

(software) L

gkaian Catu

ftware)

an dirancan

LabVIEW u

u Daya

ng suatu pe

untuk meng

engendali l

gendalikan ogika

ketinggian air, oleh sebab itu dilakukanlah perancangan perangkat lunak yang

meliputi :

a. Perancangan kendali logika fuzzy

b. Perancangan program dalam perangkat lunak (software) LabVIEW

3.4.1 Perancangan Kendali Logika Fuzzy

Pada proyek tugas akhir ini, perancangan kendali logika fuzzy digunakan sebagai pengendali untuk mengendalikan level ketinggian air , Gambar 3.14 menunjukkan

diagram blok pengendali logika fuzzy , dalam implementasinya kendali logika

fuzzy memiliki empat komponen utama sebagai konfigurasi dasar sistem kendali logika fuzzy yaitu :

1. Perangkat fuzzifikasi

2. Basis kaidah (rule base)

3. Mekanisme inferensi (inference mechanism) 4. Perangkat defuzzifikasi

1. Perangkat Fuzzifikasi

Fuzzifikasi berfungsi untuk menstransformasikan variabel masukan berupa sinyal masukan (input) yang bersifat bukan fuzzy (variabel numerik) untuk dikonversi atau diubah menjadi variabel fuzzy (variabel linguistik) dengan menggunakan operator fuzzifikasi (fuzzifier), fuzzifikasi adalah pemetaan

input ke semesta himpunan fuzzy dan secara simbolis pemetaan ini dinyatakan pada persamaan 3.4 dibawah ini.

x = fuzzifier (xo)…...……….(3.4) Dimana xo adalah masukan crisp dari proses, x adalah himpunan fuzzy dan

fuzzifier adalah operator fuzzifikasi.

2. Basis Kaidah (rule base)

Basis Kaidah (rule base) pada kontrol fuzzy merupakan suatu bentuk aturan relasi atau implikasi seperti “Jika-Maka” atau “If-Then” seperti pernyataan dibawah ini :

“JIKA “X=A DAN “JIKA”Y=B “MAKA” Z=C

Dalam mendefinisikan himpunan fuzzy biasanya dilakukan secara subyektif dan didasarkan pada pengalaman dan pertimbangan yang menyangkut

kerekayasaan, hal ini dilakukan untuk mendefinisikan variabel-variabel

linguistik ke dalam bentuk himpunan fuzzy yang mampu menterjemahkan keadaan objek nyata kebentuk fuzzy.

Sebagai contoh memilih fungsi segitiga, himpuan fuzzy didefinisikan dalam semesta pembicaraan, yaitu dengan membagi semesta pembicaraan menjadi

variabel linguistik yaitu : positif besar (PB), positif menengah (PM), positif

kecil (PS), nol (Z), negatif besar (NB), negatif menengah (NM), negatif

kecil (NS). Seperti terlihat pada Gambar 3.15 dibawah ini.

Gambar 3.15 Pendefinisian Dengan Fungsi Segitiga

Untuk mendapatkan kaidah kendali yang baik, diperlukan ketepatan

penggabungan antara intuisi dan pengalaman terhadap karakteristik proses

yang diamati, misalnya tanggapan peralihan dari proses, dalam proyek tugas

akhir ini kaidah kendali fuzzy mengacu pada trayektori bidang fasa (e dan

∆e) dan diagram fungsi waktu respon sistem lingkar tertutup (close loop) masukan tangga seperti Gambar 3.15 dengan mengambil lintasan

trayektorinya, akan membuat keadaan proses secepat mungkin mengarah

pada titik singular, hal ini berarti keluaran proses secepat mungkin mencapai

keadaan tunak sama dengan acuan. Gambar 3.16 menunjukkan tanggapan

Gambar 3.16 Tanggapan (step respon) Sistem Loop Tertutup

Dengan mendesain suatu himpunan kaidah fuzzy yang dapat mengurangi lewatan maksimum (overshoot) dan waktu naik (rise time) maka masing-masing peubah masukan atau keluaran dibagi menjadi tujuh keanggotaan

fuzzy yaitu negatif besar (NB), negatif menengah (NM), negatif kecil (NS), nol (Z), positif kecil (PS), positif menengah (PM) dan positif besar (PB).

Nilai kualitatif ditentukan pada setiap titik yang bertanda huruf (A-I), seperti

ditunjukkan pada Tabel 3.3 di bawah ini.

Tabel 3.3 Kaidah Kendali Fuzzy

Kaidah e ∆e U Referensi Fungsi

1 PB Z PB Titik a Perpendek rise time

2 PM Z PM Titik e Perpendek rise time

3 PS Z PS Titik l Perpendek rise time

4 Z NB NB Titik b Kurangi overshoot

5 Z NM NM Titik f Kurangi overshoot

6 Z NS NS Titik j Kurangi overshoot

7 NB Z NB Titik c Kurangi overshoot

8 NM Z NM Titik g Kurangi overshoot

11 Z PM PM Titik h Perkecil osilasi 12 Z PS PS Titk i Perkecil osilasi 13 Z Z Z Titik set

Agar pengendali fuzzy yang dirancang berlaku untuk seluruh keadaan sistem, maka kaidah-kaidah kendali yang disusun pada Tabel 3.3 dilengkapi

dengan kaidah-kaidah kendali hingga jumlah kaidah kendali sama dengan

jumlah kombinasi dari variabel linguistik error (e) dan turunan error (∆e) yang tersedia, seperti pada Tabel 3.4 dibawah ini.

Tabel 3.4 Kaidah-Kaidah Kendali Fuzzy Dengan Tujuh MF

∆e

e NB NM NS Z PS PM PB

PB Z PS PM PB PB PB PB PM NS Z PS PM PB PB PB

PS NM NS Z PS PM PB PB

Z NB NM NS Z PS PM PB

NS NB NB NM NS Z PS PM NM NB NB NB NM NS Z PS

NB NB NB NB NB NM NS Z

3. Mekanisme Inferensi (inference mechanism)

Mekanisme inferensi atau pengambilan keputusan dalam sistem kendali logika fuzzy dilakukan dengan penalaran pendekatan (approximate reasoning), misalkan masukan pengendali logika fuzzy adalah fuzzy tunggal yakni A, B sehingga penalaran fuzzy dapat dilakukan dengan kaidah operasi minimum Mamadani.

Minimum : ………..(3.5) Dimana αi adalah fakror bobot yang menyatakan ukuran kesetaraan kaidah

inferensi fuzzy yang digunakan adalah mekanisme inferensi fuzzy mamdani, seperti terlihat pada Gambar 3.17 dibawah ini.

Gambar 3.17 Sistem Inferensi Fuzzy Mamdani

Hasil keluaran sistem inferensi mamdani masih berupa fuzzy. Untuk aksi kendali nyata yang akan diumpankan pada proses diperoleh melalui proses

defuzzifikasi. Gambar 3.17 menunjukkan sistem inferensi fuzzy mamdani dengan dua kaidah fuzzy menggunakan min dan max untuk operator T-norm dan T-conorm.

4. Defuzzifikasi

Defuzzifikasi merupakan pemetaan himpunan fuzzy ke himpunan tegas (crips), yang mana proses ini merupakan kebalikan dari proses fuzzifikasi

proses defuzzifikasi dijabarkan pada persamaan 3.6 di bawah ini.

Z0= defuzzier (Z)………(3.6)

Dalam proyek tugas akhir metode yang digunakan untuk proses

menentukan nilai output aksi kontrol Z0 kasus diskrit ditunjukkan pada

persamaan 3.7 di bawah ini.

z

 

0(coa)

 

=

 

∑ µ

∑ …………..………...(3.7)

3.4.2 Perancangan Program Dalam Perangkat Lunak (software) LabVIEW

Dalam proyek tugas akhir ini dalam mengendalikan level ketinggian air

diperlukan perancangan beberapa program sehingga menjadi satu-kesatuan

program pengontrol fuzzy, beberapa program yang perlu dirancang diantaranya.

1. Perancangan program Triangel MF.Vi 2. Perancangan program Trapezium.Vi 3. Perancangan program Input array.Vi 4. Perancangan program Pengaman.Vi

5. Perancangan program Tangki.Vi

6. Perancangan program multiplekser.Vi

7. Perancangan Program Motor Stepper.Vi

8. Perancangan program Fuzzy.Vi

9. Perancangan program Pengontrol fuzzy.Vi

1. Perancangan Program Triangel MF.Vi

Perancangan program Triangel MF.Vi dilakukan untuk mendefinisikan himpunan fuzzy dalam semesta pembicaraan sehingga memenuhi basis kaidah (rule base) sesuai dengan fungsi keanggotaan segitiga (triangel).

Gambar 3.18 dan 3.19 menunjukkan front panel dan blok diagram dari Program Triangel.Vi.

Gambar 3.18 Front Panel Program Triangel.Vi

Gambar 3.19 Blok Diagram Program Triangel.Vi

2. Perancangan Program Trapezium.Vi

Perancangan program trapezium MF.Vi dilakukan untuk mendefinisikan himpunan fuzzy dalam semesta pembicaraan sehingga memenuhi basis kaidah (rule base) sesuai dengan fungsi keanggotaan trapesium (trapezoid). Gambar 3.20 dan 3.21 menunjukkan front panel dan blok diagram dari Program trapezium.VI.

Gambar 3.20 Front Panel Program Trapezium.Vi

Gambar 3.21 Blok Diagram Program Trapezium.Vi

3. Perancangan Input Array.Vi

Perancangan program Input Array.Vi digunakan untuk membatasi besarnya

nilai dan interval inputan untuk pendefinisian semesta pembicaraan pada

fungsi keanggotaan segitiga (triangel) dan tarpesium (trapezoid). Gambar 3.22 dan 3.23 menunjukkan Perancangan program front panel dan blok diagram input array.

Gambar 3.22 Front Panel Program Input Array.Vi

Gambar 3.23 Blok Diagram Program Input Array.Vi

4. Perancangan Program Pengaman.Vi

Perancangan progam pengaman.Vi digunakan sebagai sakelar, prinsip

tersebut memanfaatkan status 4 dan status 5 pada pin port parallel DB 25,

yaitu pin 13 dan pin 12, jika status 4 aktif maka putaran keran akan mati hal

ini menandakan bahwa keran telah membuka penuh sedangkan jika status 5

penuh, Gambar 3.24 dan 3.25 menunjukkan front panel dan blok diagram

program pengaman.Vi

Gambar 3.24 Front Panel Program Pengaman.Vi

Gambar 3.25 Blok Diagram Program Pengaman.Vi

5. Perancangan program Tangki.Vi

Perancangan program tangki.Vi digunakan untuk mengamati perubahan

level ketinggian air minimum 0 cm dan maksimum 15 cm, pertama kali

dilakukan pengujian perubahan data digital dari output ADC terhadap

perubahan level ketinggian air pada tangki proses, selanjutnya data-data

tersebut diolah pada program tangki.Vi untuk menampilakn level ketinggian

air pada tangki proses. Gambar 3.26 dan Gambar 3.27 menunjukkan front panel dan blok diagram program Tangki.Vi

Gambar 3.26 Front Panel Program Tangki.Vi

Gambar 3.27 Blok Diagram Program Tangki.Vi

6. Perancangan Program Multiplekser.Vi

Perancangan program Multiplekser.Vi digunakan untuk mengetahui nilai

keluaran dari rangkaian multiplekser, apakah sesuai dengan nilai dari

keluaran rangkaian ADC (analog to digital converter).

front panel program Multiplekser.VI ditunjukkan pada Gambar 3.28 di

Gambar 3.29 menunjukkan blok diagram multiplekser.Vi

Gambar 3.29 Blok Diagram Program Multiplekser.Vi

7. Perancangan Program Motor Stepper.Vi

Perancangan program motor stepper.Vi digunakan untuk mengendalikan

putaran motor stepper supaya dapat memutar ke kanan, ke kiri dan berhenti.

Gambar 3.30 menunjukkan front panel program motor stepper.Vi

Gambar 3.31 menunjukkan blok diagram motor stepper.Vi

Gambar 3.31 Blok Diagram Program Motor Stepper.Vi

8. Perancangan Program Fuzzy.Vi

Perancangan Program Fuzzy.Vi dilakukan dengan menggabungkan dan merangkai Program Triangel.Vi, Trapezium.Vi dan Input Array.Vi sehingga dapat merealisasikan kendali logika fuzzy dalam perangkat lunak (software), yang berisi proses fuzzifikasi, basis kaidah (rule base), mekanisme inferensi (inference mechanism) dan defuzzifikasi. Gambar 3.28 menunjukkan front panel program fuzzy.Vi

Gambar 3.32 Front Panel Program Fuzzy.Vi

Gambar dari blok diagram program fuzzy.Vi dapat dilihat pada lampiran.

9. Perancangan Program Pengontrol Fuzzy.Vi

Perancangan program pengontrol fuzzy.Vi dilakukan untuk mengendalikan level ketinggian air dari plant sehingga level ketinggian air tersebut sesuai

dengan level ketinggian yang diharapkan (setpoint), perancangan program dilakukan dengan menggabungkan beberapa sub Vi, yaitu triangel.Vi,

trapezium.Vi, input array.Vi, motor stepper.Vi, tangki.Vi, multiplekser.Vi

dan fuzzy.Vi sehingga menjadi suatu kesatuan program pengontrol fuzzy.Vi yang akan mengendalikan plant.

Gambar 3.33 menunjukkan front panel program pengontrol fuzzy.Vi

Gambar 3.33 Front Panel Program Pengontrol Fuzzy.Vi

Gambar dari blok diagram pengontrol program fuzzy.Vi dapat dilihat pada lampiran

4.1 Pendahuluan

Untuk menghindari kesalahan-kesalahan yang terjadi pada rangkaian elektronika dan pemograman software, maka diperlukan suatu pengujian program dan pengukuran pada rangkaian yang telah dirancang, jika rangkaian dan software berjalan baik, maka rangkaian dan program dianggap berjalan sesuai harapan.

4.2 Tujuan Pengujian dan Pengukuran

Tujuan dari pengujian dan pengukuran adalah untuk mendapatkan data-data dari rangkaian dan program yang telah dirancang, sehingga kita dapat mengetahui spesifikasi dari rangkaian dan program tersebut, pengujian dilakukan secara bertahap sesuai dengan urutan rangkaian dan program yang akan dirancang, setelah masing-masing rangkaian dan program dapat menghasilkan output sesuai yang diinginkan, maka dapat dilanjutkan dengan menggabungkan rangkaian-rangkaian tersebut sehingga dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan.

4.3 Pengujian Rangkaian Sensor Potensiometer

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kelinieran dari sensor potensiometer, yaitu berupa level tegangan yang berbanding lurus terhadap besar perubahan hambatan, besar tegangan maksimum yang diberikan pada sensor potensiometer yaitu 5 VDC, kemudian dengan mengatur hambatan pada sensor poteniometer maka dapat diperoleh besar perubahan tegangan yaitu mulai dari 0 VDC hingga 5

VDC, besar perubahan tegangan inilah nantinya yang akan digunakan sebagai inputan bagi rangkaian ADC (analog to digital converter) untuk mendefinisikan perubahan level ketinggian air. Data hasil pengujian kelinieran dari sensor potensiometer di tunjukkan pada Tabel 4.1 data pengujian rangkaian sensor potensiometer.

Tabel 4.1 Data Pengujian Rangkaian Sensor Potensoimeter V Input (VDC) perubahan hambatan hambatan maksimum V Output (VDC)

5 250 Ω 50kΩ 0.02

5 492 Ω 50kΩ 0.04

5 665 Ω 50kΩ 0.06

5 840 Ω 50kΩ 0.08

5 1 kΩ 50kΩ 0.1

5 2 kΩ 50kΩ 0.2

5 3 kΩ 50kΩ 0.3

5 4 kΩ 50kΩ 0.4

5 5 kΩ 50kΩ 0.5

5 6 kΩ 50kΩ 0.6

5 7 kΩ 50kΩ 0.7

5 8 kΩ 50kΩ 0.8

5 9 kΩ 50kΩ 0.9

5 10 kΩ 50kΩ 1

5 20 kΩ 50kΩ 2

5 30 kΩ 50kΩ 3

5 40 kΩ 50kΩ 4

5 50 kΩ 50kΩ 5

Dari Tabel 4.1 di atas dapat diamati bahwa setiap perubahan tegangan output dipengaruhi oleh perubahan hambatan, dengan besar tegangna output sesuai persamaan (3.1) di bawah ini.

V(output)= ……….(3.1) Ket :

R1 = perubahan hambatan. R2 = hambatan maksimum.

Dari data hasil pengujian terlihat bahwa sensor potensiometer dapat bekerja sesuai yang diharapkan yaitu dapat berubah secara linier, Gambar 4.1 menunjukkan grafik kelinieran dari sistem

0 1 2 3 4 5 6 0.25   k Ω 0.492   k Ω 0.665   k Ω 0.840   k Ω 1   k Ω 2   k Ω 3   k Ω 4   k Ω 5   k Ω 6   k Ω 7   k Ω 8   k Ω 9   k Ω 10   k Ω 20   k Ω 30   k Ω 40   k Ω 50   k Ω

tegangan

 

output

tegangan output

Gambar 4.1 Grafik Kelinieran Sensor Potensiometer

4.4 Pengujian Rangkaian Analog To Digital Converter (ADC)

Pengujian pada rangkaian analog to digital converter (ADC) dilakukan untuk mengamati konversi masukan analog yaitu berupa tegangan menjadi data digital, pada pengujian ini diperoleh ketepatan pembacaan ADC 0804, ketepatan pembacaan tersebut dipengaruhi oleh keluaran dari sensor potensiometer, berdasarkan pengambilan data dari ADC 0804 diperoleh faktor konversi, faktor konversi ini menentukan hasil pembacaan dari tiap-tiap objek yang diuji, yaitu konversi tegangan analog dari sensor potensiometer dan data digital yang diperoleh, data digital ini digunakan sebagai masukan pada rangkaian multiplekser. Data hasil pengujian ADC 0804 ditunjukkan pada Tabel 4.2 data hasil pengujian ADC

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian ADC 0804

TEGANGAN DC OUTPUT BINNER

0.02 0000 0001

0.04 0000 0010

0.06 0000 0011

0.08 0000 0100

0.1 0000 0101

0.12 0000 0110

0.14 0000 0111

0.16 0000 1000

0.18 0000 1001

0.2 0000 1010

0.24 0000 1100

0.26 0000 1101

0.28 0000 1110

0.3 0000 1111

0.4 0001 0101

0.5 0001 1010

0.6 0001 1111

0.8 0010 1001

0.9 0010 1110

1 0011 0100

2 0110 0111

3 1001 1010

4 1100 1101

5 1111 1111

Dari data hasil pengujian rangkaian ADC 0804 terlihat bahwa selisih tegangan input per bit adalah 0.02 volt, hal ini sesuai dengan dasar teori dimana jika keluaran dari sensor potensiometer dihubungkan dengan rangkaian ADC 0804, dengan tegangan referensi sebesar 5 VDC dan lebar data 8-bit, maka setiap kenaikan 1-bit data resolusinya adalah :

Resolusi = tegangan referensi/banyak data………..…………(4.1) = 5/255

4.5 Pengujian Rangkaian Multiplekser

Pengujian rangkaian multipleser pertama kali dilakukan dengan merancang program multiplekser.Vi seperti terlihat pada Gambar 4.2

Gambar 4.2 Multipleser.Vi

Program multiplekser.Vi digunakan untuk mengamati keluaran dari multiplekser apakah sesuai dengan dasar teori, yaitu multiplekser merupakan rangkaian elektronik yang mampu menyalurkan sinyal salah satu dari banyak masukan ke sebuah keluaran.

Pengujian rangkaian multiplekser dilakukan dengan menghubungkan pin-pin masukan dari IC multiplekser CD 4051 dengan pin-pin keluaran dari ADC 0804 kemudian pin-pin control pada IC multiplekser CD 4051 dihubungkan dengan port parallel DB 25 yaitu pin 1, pin 14 dan pin 16 sedangkan pin keluaran dari IC multiplekser CD 4051 dihubungkan dengan pada pin 15 pada port parallel DB 25. Data hasil pengujian rangkaian multiplekser ditunjukkan pada Tabel 4.3

Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Rangkaian Multiplekser

Data Masukan Multiplekser Data Keluaran Multiplekser

0000 0000 0

0000 0001 1

0000 0010 2

0000 0011 3

0000 0100 4

0000 0111 7

87 

Tabel 4.8 menunjukkan hasil pengujian performansi sistem

Tabel 4.8 hasil Pengujian Performansi Sistem Setpoint Overshoot Rise time (ms)

8 2.5% 8909 10 2% 14812 15 3.33% 18764

Dari hasil pengujian performansi sistem dengan t 8, 10 dan 15 dapat diamati bahwa sistem dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan, yaitu memiliki lonjakan maksimum (overshoot) dan (rise time) yang kecil. Hal ini

2. Pengujian Perubahan Control Valve Atau Keran Terhadap Level Aktual. Pengujian perubahan control valve atau keran terhadap level aktual dilakukan untuk mengamati dan menganalisa perubahan keran terhadap

setpoin

sesuai dasar teori kendali logika fuzzy yang dirancang. Pada pengujian sistem dengan memberikan perubahan pada setpoint dapat diamati bahwa, sistem merespon dengan baik terlihat dari perubahan level aktual yang berubah sesuai dengan perubahan setpoint yang telah ditentukan.

Gambar 4.24 menunjukkan perubahan control valve terhadap level aktual engan setpoint 8.

Gambar 4.24 Perubahan Control Valve Terhadap Level Aktual (a)

Gam ual

dengan setpoint 10.

Gambar 4.25 Perubahan Control Valve Terhadap Level Aktual (b) d

89 

Gambar 4.26 menunjukkan perubahan control valve terhadap level aktual dengan setpoint 15.

Gambar 4.26 Perubahan Control Valve Terhadap Level Aktual

Dari pengujian peubahan control valve terhadap level aktual untuk beberapa setpoint dapat dianalisa bahwa control valve atau keran akan mulai membuka ketika ketinggian dari level aktual melebihi dari nilai setpoint dan mulai menutup ketika ketinggian dari level aktual kurang dari setpoint. Hal ini untuk menjaga supaya level ketinggian air pada tangki proses sesuai dengan setpoint.

PENUTUP

Setelah dilakukan pengujian alat dan perangkat lunak (software), maka diperoleh

beberapa kesimpulan dan saran yang diharapkan akan bermanfaat bagi pengembangan ilmu dan teknologi serta bagi kelanjutan pengembangan dan penyempurnaan proyek tugas akhir ini.

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisa dari perancangan perangkat keras (hardware) dan perangkat

lunak (software), maka dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain :

1. Rangkaian sensor dapat bekerja dengan baik, yaitu dapat bekerja secara

linier terhadap besar perubahan hambatan pada sensor.

2. Rangkaian analog to digital converter (ADC) yang digunakan untuk

mengubah data analog dari sensor ke data digital, dapat bekerja dengan baik dengan besar kesalahan yang sangat kecil.

3. Rangkaian multiplekser yang digunakan untuk menyalurkan sinyal dari

salah satu banyak masukan ke sebuah keluaran, dapat bekerja dengan baik.

4. Rangkaian driver motor stepper menggunakan transistor TIP 122 yang

dirangkai secara darlington dapat bekerja dengan baik.

5. Port parallel DB 25 digunakan sebagai media untuk mengeluarkan data,

mengambil data dan mengontrol rangkaian, pin data pada port parallel DB 25 yang digunakan, yaitu pin 2, pin 3, pin 4 dan pin 5 sedangkan yang digunakan untuk mengontrol rangkaian, yaitu pin 1, pin 14 dan pin 16

91   

kemudian untuk mengambil data dari luar yang digunakan adalah pin 12, pin 13 dan pin 15, yang merupakan pin-pin status pada port parallel DB 25, dari hasil pengujian dapat diambil kesimpulan port parallel dapat bekerja dengan baik sebagai komunikasi data secara parallel.

6. Dari perancangan perangkat lunak (software) dapat ditarik beberapa

kesimpulan, diantaranya :

- Program multipleskser.VI dapat bekerja dengan baik sebagai tampilan

dari pembacaan rangkaian ADC.

g kecil.

- Program motor stepper.VI digunakan untuk mengontrol putaran motor

stepper dalam mengendalikan putaran keran, sesuai dengan nilai ketinggian yang diharapkan dapat berjalan dengan baik

- Program triangel.VI digunakan untuk memperoleh nilai dari fungsi

keanggotaan segitiga (triangel).

- Program trapezium.VI digunakan untuk memperoleh nilai dari fungsi

keanggotaan trapesium (trapezoid).

- Program tangki.VI digunakan untuk menampilakan level ketinggian

air, dari hasil analisa dapat ditarik kesimpulan bahwa level ketinggian air dari tangki proses, sesuai dengan level ketinggian air pada program tangki.VI dengan perbedaan yan

- Program fuzzy.VI sebagai implementasi kendali fuzzy yang digunakan

untuk memperkecil lonjakan maksimum (overshoot) dan waktu naik

(rise time)  , maka masukan dan keluaran dibagi dalam tujuh

 

negatif kecil (NS), positif besar (PB), positif menengah (PM) dan positif kecil (PS).

- Program pengontrol fuzzy.VI digunakan untuk mengatur level

ketinggian air pada tangki proses berdasarkan kendali logika fuzzy

untuk mengurangi lonjakan maksimum (overshoot) dan waktu naik

(rise time) , dari hasil pengujian sistem pengontrol fuzzy dapat berjalan dengan baik, yaitu dengan mengatur putaran motor stepper sehingga

level ketinggian air yang diharapkan (setpoint) tercapai, dengan

lonjakan maksimum (overshoot) dan waktu naik (rise time) yang

kecil.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk pengembangan di masa mendatang, diantaranya :

1. Untuk mengubah data analog dari sensor digunakan ADC dengan data

keluaran lebih dari 8 bit, dikarenakan semakin besar data keluaran dari ADC semakin akurat data analog yang akan dikonversikan kedalam data digital.

2. Dalam proyek tugas akhir ini pengendalian level ketinggian air masih

menggunakan komputer untuk untuk memonitor dan mengaplikasikan

kendali logika fuzzy, diharapkan di masa mendatang pengendalian level

ketinggian air dapat dikontrol dan dimonitoring oleh user dalam jarak