ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER (SOFTWARE)
ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER
(SOFTWARE)
SKRIPSI
Disusun Oleh :
DWI VIOLITASARI
201010130311061
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER
(SOFTWARE)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi
Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
DWI VIOLITASARI
201010130311061
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Tiada kata yang terbaik dan terindah selain puji syukur kehadirat Allah
SWT, karena berkat rahmat, taufik serta hidayahNya maka penulisan skripsi yang
berjudul “ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN
BATIK
BERBASIS
MIKROKONTROLLER
(SOFTWARE)” dapat terwujudkan, yang digunakan sebagai salah satu
persyaratan untuk meraih gelar sarjana S-1.
Penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya
bimbingan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga dan penghargaan
yang setinggi-tinginya kepada :
1. Kedua orang tua penulis yang telah memberi kasih sayang, dukungan baik
moril maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Ibu
Ir.Nur
Alif,
MT.,
selaku
Ketua
Jurusan
Elektro
Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang
telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Bapak Ir. Nurhadi, MT. selaku Dosen Pembimbing II yang juga telah
memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Bapak dan Ibu dosen pengajar serta para staff karyawan jurusan teknik elektro
UMM.
6. Kepada Alm. Ayah dan Alm. Bripda Deny wahyu budhiarso yang selalu
menjadi semangat dalam setiap proses penyusunan skripsi ini.
7. Teman – teman seperjuanganku di kelas Elektro B, terima kasih atas semua
kisah suka dan dukanya. Karena kalian adalah keluargaku juga.
8. Dan semua pihak yang telah membantu kelancaran penulis dalam penyusunan
skripsi ini.
Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini bisa bermanfaat bagi seluruh
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro pada khususnya, dan bagi para pembaca
umumnya.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam skripsi
ini, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun akan sangat diharapkan oleh
penulis demi sempurnanya skripsi ini.
Malang, 7 Februari 2015
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ..........................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
iii
SURAT PERNYATAAN ...............................................................................
iv
ABSTRAK ......................................................................................................
v
ABSTRACT ....................................................................................................
vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................................................
vii
KATA PENGANTAR....................................................................................
viii
DAFTAR ISI...................................................................................................
x
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR......................................................................................
xiv
DAFTAR GRAFIK ........................................................................................
xvi
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................
2
1.3 Batasan Masalah.....................................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................
3
1.5 Metodologi .............................................................................
4
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................
4
DASAR TEORI
2.1 Lilin Malam Batik ..................................................................
6
2.2 Pemrograman Mikrokontroller Dengan Bahasa C.................
7
2.2.1 Penulisan Program Bahasa C .......................................
8
2.2.2 Konstanta dan Variable.................................................
9
2.2.3 Komentar ......................................................................
11
2.2.4 Ekspresi.........................................................................
11
2.2.5 Pernyataan dan Blok Pernyataan ..................................
13
2.3 Dasar Pemrograman...............................................................
15
2.3.1 Aritmatika dan Logika..................................................
15
2.3.2 Percabangan dan Seleksi Kondisi.................................
15
2.3.3 Perulangan ....................................................................
17
BAB III
BAB IV
2.4 Kontrol PID (Propotional Integral Derivative) .....................
18
2.5 Penyetelan Paramater Kontroler PID ....................................
23
2.5.1 Metode Ziegler-Nichols ............................................
24
2.5.2 Metode Kurva Reaksi ................................................
24
2.5.3 Metode Osilasi ...........................................................
26
2.6 Mikrokontroler ATMEGA16 .................................................
27
2.7 Sensor Suhu IC LM35............................................................
28
2.8 Keypad 4x4 ............................................................................
31
2.9 LCD 2x20...............................................................................
31
2.10 Motor Servo ...........................................................................
34
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1 Sistem Keseluruhan atau Blok Diagram Alat ........................
35
3.1.1 Prinsip Kerja .................................................................
38
3.2 Flowchart ...............................................................................
39
3.2.1 Penjelasan Flowchart....................................................
39
3.2.2 Flowchart Kontrol PID .................................................
40
3.2.3 Penjelasan Flowchart Kontrol PID ...............................
40
3.3 Program Alat ..........................................................................
41
3.3.1 Program Sensor Suhu LM35 ........................................
41
3.3.2 Program Motor Servo ...................................................
44
3.3.3 Program Keypad ...........................................................
46
3.3.4 Program LCD................................................................
49
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Rangkaian Motor Servo ........................................
50
4.1.1 Tujuan ...........................................................................
50
4.1.2 Listing Program Motor Servo.......................................
51
4.1.3 Hasil Pengujian Motor Servo .......................................
53
4.1.4 Analisa Hasil Pengujian Motor Servo ..........................
54
4.2 Pengujian Rangkaian Sensor LM35.......................................
54
4.2.1 Tujuan ..........................................................................
54
4.2.2 Listing Program Sensor Suhu .......................................
54
4.2.3 Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35.............................
57
4.2.4 Analisa Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35 ...............
57
4.3 Pengujian Rangkaian Keypad ................................................
58
4.3.1 Tujuan ...........................................................................
58
4.3.2 Listing Program Keypad...............................................
58
4.3.3 Hasil Pengujian Keypad ...............................................
61
4.3.4 Analisa Hasil Pengujian Keypad ..................................
63
4.4 Pengujian LCD.......................................................................
64
4.4.1 Tujuan ...........................................................................
64
4.4.2 Listing Program LCD ...................................................
64
4.4.3 Hasil Pengujian LCD....................................................
65
4.4.4 Analisa Hasil Pengujian LCD.......................................
65
4.5 Pengujian Kontroller PID.......................................................
66
4.5.1 Tujuan ...........................................................................
66
4.5.1.1 Perhitungan PID................................................
66
4.5.2 Listing Program PID.....................................................
71
4.5.3 Hasil Pengujian PID .....................................................
73
4.5.3.1 Hasil Pengujian Menggunakan Ziegler Nichols
73
4.5.3.2 Hasil Perbandingan Antara Metode Osilasi Dengan
BAB V
Kontrol PID Menggunakan Ziegler Nichols.....
74
4.5.3.3 Hasil Pengujian Penambahan Lilin Malam ......
75
4.5.4 Analisa Hasil Pengujian PID ........................................
77
4.6 Pengujian Rangkaian Keseluruhan Sistem.............................
77
4.6.1 Tujuan ...........................................................................
77
4.6.2 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem............................
78
4.6.3 Analisa Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem .............
85
PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................................
87
5.2. Saran ......................................................................................
88
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Bentuk Tipe data ..............................................................................
10
Tabel 2.2 Operator Relasi ................................................................................
12
Tabel 2.3 Penyetelan paramater PID dengan metode kurva reaksi..................
26
Tabel 2.4 Penyetelan paramater PID dengan metode osilasi ...........................
27
Tabel 2.5 PIN dan Fungsi LCD .......................................................................
32
Tabel 3.1 Keterangan Blok Diagram Alat........................................................
37
Tabel 4.1 Hasil Percobaan Motor Servo ..........................................................
53
Tabel 4.2 Hasil Percobaan Sensor Suhu ..........................................................
57
Tabel 4.3 Hasil Percobaan Keypad ..................................................................
61
Tabel 4.4 Tabel Kebenaran Keypad 4x4..........................................................
63
Tabel 4.5 Rumus Metode Ziegler Nichols .......................................................
66
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Klowong .
78
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Klowong .
80
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Microwax
83
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Lilin Malam Batik ....................................................................
7
Gambar 2.2
Blok Diagram PID Controller ..................................................
19
Gambar 2.3
Blok Diagram Kp .....................................................................
19
Gambar 2.4
Nilai Kp Kecil...........................................................................
20
Gambar 2.5
Nilai Kp Besar ..........................................................................
20
Gambar 2.6
Blok Diagram Kontrol Integral ................................................
21
Gambar 2.7
Penggunaan Kp dan Ki.............................................................
21
Gambar 2.8
Blok diagram pengontrol Derivative ........................................
21
Gambar 2.9
Kurva
waktu
hubungan
input-output
pengontrol
Derivative .................................................................................
22
Gambar 2.10 Blok diagram kontroler PID analog .........................................
23
Gambar 2.11 Kurva respons tangga satuan yang memperlihatkan 25 %
lonjakan maksimum..................................................................
24
Gambar 2.12 Respon tangga satuan sistem....................................................
25
Gambar 2.13 Kurva Respons berbentuk S. ....................................................
25
Gambar 2.14 Sistem untaian tertutup dengan alat kontrol proporsional........
26
Gambar 2.15 Kurva respon sustain oscillation...............................................
27
Gambar 2.16 Mikrokontroller ATMega 16....................................................
28
Gambar 1.17 IC LM35 ...................................................................................
30
Gambar 1.18 Keypad 4x4...............................................................................
31
Gambar 1.19 LCD 2x20 .................................................................................
32
Gambar 2.20 Motor Servo..............................................................................
34
Gambar 3.1
Blok Diagram Alat ...................................................................
35
Gambar 3.2
Skematik Kontrol......................................................................
36
Gambar 3.3
Flowchart Alur Sistem..............................................................
39
Gambar 3.4
Rutin PID Interrupt Timer 5 second.........................................
40
Gambar 3.5
Program Sensor Suhu LM35 pada AVR Studio.......................
41
Gambar 3.6
Program Motor Servo pada AVR Studio..................................
44
Gambar 3.7
Program Keypad pada AVR Studio .........................................
46
Gambar 3.8
Program LCD pada AVR Studio..............................................
49
Gambar 4.1
Program Motor Servo pada AVR Studio..................................
51
Gambar 4.2
Program Sensor Suhu LM 35 pada AVR Studio......................
55
Gambar 4.3
Program Keypad pada AVR Studio .........................................
58
Gambar 4.4
Program LCD pada AVR Studio 4...........................................
64
Gambar 4.5
Hasil Percobaan LCD ...............................................................
65
Gambar 4.6
Program PID pada AVR Studio ...............................................
71
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1
Osilasi suhu lilin tembok menggunakan metode Kontrol
Proposional Ziegler Nichols .......................................................
Grafik 4.2
Osilasi suhu lilin klowong menggunakan metode Kontrol
Proposional Ziegler Nichols .......................................................
Grafik 4.3
74
Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol
PID Pada Lilin Klowong.............................................................
Grafik 4.9
74
Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol
PID Pada Lilin Tembok ..............................................................
Grafik 4.8
73
Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID
Ziegler Nichols pada Lilin Microwax.........................................
Grafik 4.7
73
Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID
Ziegler Nichols pada Lilin Klowong ..........................................
Grafik 4.6
68
Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID
Ziegler Nichols pada Lilin Tembok............................................
Grafik 4.5
67
Osilasi suhu lilin microwax menggunakan metode Kontrol
Proposional Ziegler Nichols .......................................................
Grafik 4.4
67
75
Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol
PID Pada Lilin Microwax ...........................................................
75
Grafik 4.10 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Tembok .............
76
Grafik 4.11 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Klowong.............
76
Grafik 4.12 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Klowong ............
76
DAFTAR PUSTAKA
Atmel, 2003.ATMega 162. http://www.alldatasheet.com (diunduh September
2014).
Bulton, W. 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Jakarta: Penerbit
Erlangga.
Ega Andhika Hanggara Putra, 2014. Pengaturan Pemanas Lilin Otomatis Pada
Canting Elektrik Untuk Proses Pembuatan Batik Tulis Berbasis
Embedded System Dengan Menggunakan Metode PI , JurusanTeknik
Elektro Politeknik Negeri Malang, Malang.
Hakim, Ermanu Azizul. 2012. Sistem Kontrol. Malang: Penerbit UMM Press.
Hany
Ferdinando.
2010.
Desain
PID
dengan
Software
http://fportfolio.petra.ac.id/user_files/98-056/simulasi.pdf.
MatLab.
(diakses
5
Oktober 2014).
Jamilah. 2012. Pengenalan Bahasa C. http://jamilah.staff.gunadarma.ac.id.
(diakses 4 September 2014).
Kepala Laboratorium, 2011. Buku Petunjuk Praktikum Sistem Kontrol, Malang:
Universitas Brawijaya.
Lilin batik lasem 2013. http://sentrabatiklasem.com/lilin-batik-lasem/. (diakses 1
September 2014).
Laboratorium
Elektronika
dan
Instrumentasi-ITB.
Pengenalan
Matlab.
directory.ung.ac.id/bei/perancis/Download/MOD_1_SISIN.pdf. (diakses
27 Oktober 2014).
Sasongko, Bagus Hari. 2012. Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C.
Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Wikipedia. 2009. Batik. http://id.wikipedia.org/wiki/Batik. (diakses 1 September
2014).
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Batik merupakan salah satu bentuk kerajinan yang sudah telah menjadi
bagian dari budaya Indonesia sejak masa lampau, dan memiliki nilai seni yang
begitu tinggi. Masyarakat Jawa pada masa itu menjadikan keterampilan mereka
dalam membatik sebagai mata pencaharian, sehingga pada masa lalu pekerjaan
membatik adalah pekerjaan yang paling banyak diminati para kaum wanita. Batik
bukan hanya untuk orang Jawa, atau untuk kalangan tertentu saja. Setiap orang
dari berbagai suku dan kelas, kini merasa bangga menggunakan batik.
Perkembangan selanjutnya batik mulai bergeser menjadi pakaian sehari-hari
terutama digunakan oleh kaum wanita bahkan batik hingga saat ini tidak hanya
dipakai oleh masyarakat dalam negeri bahkan pemakaian batik sudah dikenal
diberbagai penjuru dunia karena telah ditetapkannya batik sebagai sebagai
Warisan Kemanusiaan untuk Budaya Lisan dan Nonbendawi (Masterpieces of the
Oral and Intangible Heritage of Humanity) sejak 2 Oktober, 2009 oleh UNESCO.
Semakin meningkat akan kebutuhan batik pada zaman sekarang perlu
dipertimbangkan bagaimana meningkatkan kinerja produksi batik, mengingat
bahwa pengerjaan batik masih dikerjakan secara tradisional untuk menjaga mutu.
Salah satunya pada proses pemalaman dimana pembatik masih menggunakan
kompor sebagai pemanas lilin malam, sehingga untuk memperoleh tingkat cair
lilin malam yang diinginkan pada proses pencantingan maupun proses cap,
pembatik harus terlebih dahulu mengatur knop kompor hingga benar-benar
menghasilkan lelehan lilin malam yang sempurna pelelehannya. Dalam
permasalahan ini kecanggihan suatu perangkat teknologi sangat dibutuhkan dalam
pengembangan alat-alat yang digunakan dalam proses membatik, yang bisa
dipermudah dengan adanya suatu program terstruktur, salah satunya yaitu bahasa
1
C yang dapat digunakan untuk memprogram suatu alat pengontrolan suhu untuk
mengetahui tingkat mencairnya lilin atau malam batik yang digunakan. Karena
pada lilin malam ketika mendapatkan suhu yang rendah maka hasilnya lilin akan
mengalami pembekuan sedangkan jika suhu yang didapatkan terlalu tinggi maka
lilin malam akan terlalu meleleh dan menghitam sehingga akan menghasilkan
pemalaman yang tidak baik.
Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan tersebut maka
dirancanglah alat pengontrol suhu lilin malam untuk mendapatkan suhu yang
diinginkan secara otomatis tanpa harus mengatur secara manual dan dengan hanya
menentukan setpoint suhu yang di inginkan sesuai dengan kelelehan lilin malam
yang nantinya akan digunakan untuk proses membatik dengan melihat tingkat
kelelehan yang sesuai. Sehingga akan menghasilkan lelehan dari lilin malam yang
baik dimana berguna untuk proses pembuatan batik yang lebih maksimal dan hal
ini bisa berpengaruh pada peminat kerajinan seni batik. Untuk menghasilkan
kualitas pewarnaan mengunakan lelehan lilin atau malam yang baik perlu
diperhatikan suhu tertentu yang konstan. Penelitian ini dilakukan untuk menguji
alat penyetabil nyala api guna untuk menghasilkan suhu yang konstan pada
pelelehan malam atau lilin batik dengan menggunakan PID (Proposional Integral
Derivative) sebagai kontrolernya. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat
membantu para pengerajin dan industri kecil dalam memproduksi batik yang lebih
efektif dan efisien dalam pewarnaannya, sehingga dapat meningkatkan harga jual
dan pendapatan mereka.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang terdapat pada latar belakang di atas
maka skripsi ini disusun dengan rumusan masalah sebagai berikut:
a) Bagaimana merancang dan membuat program alat pengatur nyala api pada
proses pelelehan malam atau lilin batik secara otomatis menggunakan
bahasa C?
2
b) Bagaimana program mengatur nominal suhu menggunakan keypad dan
ditampilkan melalui display LCD (Liquid Crystal Display)?
c) Bagaimana merancang dan membuat program rangkaian pendeteksi suhu?
d) Bagaimana menentukan parameter PID untuk pengaturan suhu pada alat
pengontrol suhu lilin malam pada proses pembuatan batik?
1.3
Batasan Masalah
Pembatasan permasalahan pada penyusunan skripsi ini dimaksudkan agar
pembahasannya tidak jauh keluar dari pokok permasalahan, antara lain :
a) Compiler yang digunakan adalah pemograman bahasa C.
b) Suhu di atur sesuai dengan 3 jenis lilin malam yang digunakan.
c) Menggunakan kontroler PID sebagai pengontrol.
1.4
Tujuan Penelitian
Perencanaan dan pembuatan alat pengontrol suhu ini bertujuan untuk:
a) Membuat program dengan bahasa C kontrol otomatis pengatur nyala api
pada proses pelelehan lilin malam batik.
b) Merancang dan membuat program pada proses pelelehan lilin malam batik
dengan kontrol PID.
c) Membuat keluaran api agar sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.
3
1.5
Metodologi
Untuk tercapainya keberhasilan dan kesempurnaan dalam penyusunan
skripsi ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
a) Study Literatur :
Meliputi pembelajaran dasar-dasar teori dari literatur baik berupa bukubuku, pengamatan,
jurnal di internet maupun dari skripsi yang
berkesesuaian.
b) Perencanaan Software :
Meliputi perancangan software sesuai dengan tujuan dan pokok
permasalahan.
c) Pembuatan Software :
Melakukan pembuatan software sesuai dengan algoritma pemrograman
yang telah direncanakan.
d) Pengujian Software :
Melakukan pengujian terhadap sistem kerja software, dalam menanggapi
dan memproses sinyal data, sehingga dapat diketahui tingkat keberhasilan
sistem.
e) Kesimpulan :
4
Memberikan kesimpulan akhir mengenahi sistem secara keseluruhan.
1.6
Sistematika Penulisan
Adapun sistem penulisan skripsi ini terbagi dalam lima bab dengan
sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Membahas latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan,
metode pelaksanaan, sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Membahas dasar-dasar teori yang mendukung dalam perencanaan dan
pembuatan alat yang direncanakan.
BAB III Perencanaan dan Pembuatan Alat
Membahas mengenahi perencanaan software sebagai sistem lunak
interface terhadap perangkat keras.
BAB IV Pengujian dan Analisis Alat
Membahas mengenahi pengujian dan analisis perangkat lunak terencana.
BAB V Penutup
Penutup berisikan kesimpulan dan saran untuk pengembangan perangkat
lunak yang lebih sempurna.
5
PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER
(SOFTWARE)
SKRIPSI
Disusun Oleh :
DWI VIOLITASARI
201010130311061
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER
(SOFTWARE)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi
Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
DWI VIOLITASARI
201010130311061
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Tiada kata yang terbaik dan terindah selain puji syukur kehadirat Allah
SWT, karena berkat rahmat, taufik serta hidayahNya maka penulisan skripsi yang
berjudul “ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN
BATIK
BERBASIS
MIKROKONTROLLER
(SOFTWARE)” dapat terwujudkan, yang digunakan sebagai salah satu
persyaratan untuk meraih gelar sarjana S-1.
Penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya
bimbingan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga dan penghargaan
yang setinggi-tinginya kepada :
1. Kedua orang tua penulis yang telah memberi kasih sayang, dukungan baik
moril maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Ibu
Ir.Nur
Alif,
MT.,
selaku
Ketua
Jurusan
Elektro
Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang
telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Bapak Ir. Nurhadi, MT. selaku Dosen Pembimbing II yang juga telah
memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Bapak dan Ibu dosen pengajar serta para staff karyawan jurusan teknik elektro
UMM.
6. Kepada Alm. Ayah dan Alm. Bripda Deny wahyu budhiarso yang selalu
menjadi semangat dalam setiap proses penyusunan skripsi ini.
7. Teman – teman seperjuanganku di kelas Elektro B, terima kasih atas semua
kisah suka dan dukanya. Karena kalian adalah keluargaku juga.
8. Dan semua pihak yang telah membantu kelancaran penulis dalam penyusunan
skripsi ini.
Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini bisa bermanfaat bagi seluruh
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro pada khususnya, dan bagi para pembaca
umumnya.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam skripsi
ini, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun akan sangat diharapkan oleh
penulis demi sempurnanya skripsi ini.
Malang, 7 Februari 2015
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ..........................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
iii
SURAT PERNYATAAN ...............................................................................
iv
ABSTRAK ......................................................................................................
v
ABSTRACT ....................................................................................................
vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................................................
vii
KATA PENGANTAR....................................................................................
viii
DAFTAR ISI...................................................................................................
x
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xiii
DAFTAR GAMBAR......................................................................................
xiv
DAFTAR GRAFIK ........................................................................................
xvi
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................
2
1.3 Batasan Masalah.....................................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................
3
1.5 Metodologi .............................................................................
4
1.6 Sistematika Penulisan ............................................................
4
DASAR TEORI
2.1 Lilin Malam Batik ..................................................................
6
2.2 Pemrograman Mikrokontroller Dengan Bahasa C.................
7
2.2.1 Penulisan Program Bahasa C .......................................
8
2.2.2 Konstanta dan Variable.................................................
9
2.2.3 Komentar ......................................................................
11
2.2.4 Ekspresi.........................................................................
11
2.2.5 Pernyataan dan Blok Pernyataan ..................................
13
2.3 Dasar Pemrograman...............................................................
15
2.3.1 Aritmatika dan Logika..................................................
15
2.3.2 Percabangan dan Seleksi Kondisi.................................
15
2.3.3 Perulangan ....................................................................
17
BAB III
BAB IV
2.4 Kontrol PID (Propotional Integral Derivative) .....................
18
2.5 Penyetelan Paramater Kontroler PID ....................................
23
2.5.1 Metode Ziegler-Nichols ............................................
24
2.5.2 Metode Kurva Reaksi ................................................
24
2.5.3 Metode Osilasi ...........................................................
26
2.6 Mikrokontroler ATMEGA16 .................................................
27
2.7 Sensor Suhu IC LM35............................................................
28
2.8 Keypad 4x4 ............................................................................
31
2.9 LCD 2x20...............................................................................
31
2.10 Motor Servo ...........................................................................
34
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1 Sistem Keseluruhan atau Blok Diagram Alat ........................
35
3.1.1 Prinsip Kerja .................................................................
38
3.2 Flowchart ...............................................................................
39
3.2.1 Penjelasan Flowchart....................................................
39
3.2.2 Flowchart Kontrol PID .................................................
40
3.2.3 Penjelasan Flowchart Kontrol PID ...............................
40
3.3 Program Alat ..........................................................................
41
3.3.1 Program Sensor Suhu LM35 ........................................
41
3.3.2 Program Motor Servo ...................................................
44
3.3.3 Program Keypad ...........................................................
46
3.3.4 Program LCD................................................................
49
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Rangkaian Motor Servo ........................................
50
4.1.1 Tujuan ...........................................................................
50
4.1.2 Listing Program Motor Servo.......................................
51
4.1.3 Hasil Pengujian Motor Servo .......................................
53
4.1.4 Analisa Hasil Pengujian Motor Servo ..........................
54
4.2 Pengujian Rangkaian Sensor LM35.......................................
54
4.2.1 Tujuan ..........................................................................
54
4.2.2 Listing Program Sensor Suhu .......................................
54
4.2.3 Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35.............................
57
4.2.4 Analisa Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35 ...............
57
4.3 Pengujian Rangkaian Keypad ................................................
58
4.3.1 Tujuan ...........................................................................
58
4.3.2 Listing Program Keypad...............................................
58
4.3.3 Hasil Pengujian Keypad ...............................................
61
4.3.4 Analisa Hasil Pengujian Keypad ..................................
63
4.4 Pengujian LCD.......................................................................
64
4.4.1 Tujuan ...........................................................................
64
4.4.2 Listing Program LCD ...................................................
64
4.4.3 Hasil Pengujian LCD....................................................
65
4.4.4 Analisa Hasil Pengujian LCD.......................................
65
4.5 Pengujian Kontroller PID.......................................................
66
4.5.1 Tujuan ...........................................................................
66
4.5.1.1 Perhitungan PID................................................
66
4.5.2 Listing Program PID.....................................................
71
4.5.3 Hasil Pengujian PID .....................................................
73
4.5.3.1 Hasil Pengujian Menggunakan Ziegler Nichols
73
4.5.3.2 Hasil Perbandingan Antara Metode Osilasi Dengan
BAB V
Kontrol PID Menggunakan Ziegler Nichols.....
74
4.5.3.3 Hasil Pengujian Penambahan Lilin Malam ......
75
4.5.4 Analisa Hasil Pengujian PID ........................................
77
4.6 Pengujian Rangkaian Keseluruhan Sistem.............................
77
4.6.1 Tujuan ...........................................................................
77
4.6.2 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem............................
78
4.6.3 Analisa Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem .............
85
PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................................
87
5.2. Saran ......................................................................................
88
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Bentuk Tipe data ..............................................................................
10
Tabel 2.2 Operator Relasi ................................................................................
12
Tabel 2.3 Penyetelan paramater PID dengan metode kurva reaksi..................
26
Tabel 2.4 Penyetelan paramater PID dengan metode osilasi ...........................
27
Tabel 2.5 PIN dan Fungsi LCD .......................................................................
32
Tabel 3.1 Keterangan Blok Diagram Alat........................................................
37
Tabel 4.1 Hasil Percobaan Motor Servo ..........................................................
53
Tabel 4.2 Hasil Percobaan Sensor Suhu ..........................................................
57
Tabel 4.3 Hasil Percobaan Keypad ..................................................................
61
Tabel 4.4 Tabel Kebenaran Keypad 4x4..........................................................
63
Tabel 4.5 Rumus Metode Ziegler Nichols .......................................................
66
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Klowong .
78
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Klowong .
80
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada Lilin Malam Microwax
83
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Lilin Malam Batik ....................................................................
7
Gambar 2.2
Blok Diagram PID Controller ..................................................
19
Gambar 2.3
Blok Diagram Kp .....................................................................
19
Gambar 2.4
Nilai Kp Kecil...........................................................................
20
Gambar 2.5
Nilai Kp Besar ..........................................................................
20
Gambar 2.6
Blok Diagram Kontrol Integral ................................................
21
Gambar 2.7
Penggunaan Kp dan Ki.............................................................
21
Gambar 2.8
Blok diagram pengontrol Derivative ........................................
21
Gambar 2.9
Kurva
waktu
hubungan
input-output
pengontrol
Derivative .................................................................................
22
Gambar 2.10 Blok diagram kontroler PID analog .........................................
23
Gambar 2.11 Kurva respons tangga satuan yang memperlihatkan 25 %
lonjakan maksimum..................................................................
24
Gambar 2.12 Respon tangga satuan sistem....................................................
25
Gambar 2.13 Kurva Respons berbentuk S. ....................................................
25
Gambar 2.14 Sistem untaian tertutup dengan alat kontrol proporsional........
26
Gambar 2.15 Kurva respon sustain oscillation...............................................
27
Gambar 2.16 Mikrokontroller ATMega 16....................................................
28
Gambar 1.17 IC LM35 ...................................................................................
30
Gambar 1.18 Keypad 4x4...............................................................................
31
Gambar 1.19 LCD 2x20 .................................................................................
32
Gambar 2.20 Motor Servo..............................................................................
34
Gambar 3.1
Blok Diagram Alat ...................................................................
35
Gambar 3.2
Skematik Kontrol......................................................................
36
Gambar 3.3
Flowchart Alur Sistem..............................................................
39
Gambar 3.4
Rutin PID Interrupt Timer 5 second.........................................
40
Gambar 3.5
Program Sensor Suhu LM35 pada AVR Studio.......................
41
Gambar 3.6
Program Motor Servo pada AVR Studio..................................
44
Gambar 3.7
Program Keypad pada AVR Studio .........................................
46
Gambar 3.8
Program LCD pada AVR Studio..............................................
49
Gambar 4.1
Program Motor Servo pada AVR Studio..................................
51
Gambar 4.2
Program Sensor Suhu LM 35 pada AVR Studio......................
55
Gambar 4.3
Program Keypad pada AVR Studio .........................................
58
Gambar 4.4
Program LCD pada AVR Studio 4...........................................
64
Gambar 4.5
Hasil Percobaan LCD ...............................................................
65
Gambar 4.6
Program PID pada AVR Studio ...............................................
71
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1
Osilasi suhu lilin tembok menggunakan metode Kontrol
Proposional Ziegler Nichols .......................................................
Grafik 4.2
Osilasi suhu lilin klowong menggunakan metode Kontrol
Proposional Ziegler Nichols .......................................................
Grafik 4.3
74
Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol
PID Pada Lilin Klowong.............................................................
Grafik 4.9
74
Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol
PID Pada Lilin Tembok ..............................................................
Grafik 4.8
73
Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID
Ziegler Nichols pada Lilin Microwax.........................................
Grafik 4.7
73
Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID
Ziegler Nichols pada Lilin Klowong ..........................................
Grafik 4.6
68
Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID
Ziegler Nichols pada Lilin Tembok............................................
Grafik 4.5
67
Osilasi suhu lilin microwax menggunakan metode Kontrol
Proposional Ziegler Nichols .......................................................
Grafik 4.4
67
75
Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol
PID Pada Lilin Microwax ...........................................................
75
Grafik 4.10 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Tembok .............
76
Grafik 4.11 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Klowong.............
76
Grafik 4.12 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Klowong ............
76
DAFTAR PUSTAKA
Atmel, 2003.ATMega 162. http://www.alldatasheet.com (diunduh September
2014).
Bulton, W. 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Jakarta: Penerbit
Erlangga.
Ega Andhika Hanggara Putra, 2014. Pengaturan Pemanas Lilin Otomatis Pada
Canting Elektrik Untuk Proses Pembuatan Batik Tulis Berbasis
Embedded System Dengan Menggunakan Metode PI , JurusanTeknik
Elektro Politeknik Negeri Malang, Malang.
Hakim, Ermanu Azizul. 2012. Sistem Kontrol. Malang: Penerbit UMM Press.
Hany
Ferdinando.
2010.
Desain
PID
dengan
Software
http://fportfolio.petra.ac.id/user_files/98-056/simulasi.pdf.
MatLab.
(diakses
5
Oktober 2014).
Jamilah. 2012. Pengenalan Bahasa C. http://jamilah.staff.gunadarma.ac.id.
(diakses 4 September 2014).
Kepala Laboratorium, 2011. Buku Petunjuk Praktikum Sistem Kontrol, Malang:
Universitas Brawijaya.
Lilin batik lasem 2013. http://sentrabatiklasem.com/lilin-batik-lasem/. (diakses 1
September 2014).
Laboratorium
Elektronika
dan
Instrumentasi-ITB.
Pengenalan
Matlab.
directory.ung.ac.id/bei/perancis/Download/MOD_1_SISIN.pdf. (diakses
27 Oktober 2014).
Sasongko, Bagus Hari. 2012. Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C.
Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Wikipedia. 2009. Batik. http://id.wikipedia.org/wiki/Batik. (diakses 1 September
2014).
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Batik merupakan salah satu bentuk kerajinan yang sudah telah menjadi
bagian dari budaya Indonesia sejak masa lampau, dan memiliki nilai seni yang
begitu tinggi. Masyarakat Jawa pada masa itu menjadikan keterampilan mereka
dalam membatik sebagai mata pencaharian, sehingga pada masa lalu pekerjaan
membatik adalah pekerjaan yang paling banyak diminati para kaum wanita. Batik
bukan hanya untuk orang Jawa, atau untuk kalangan tertentu saja. Setiap orang
dari berbagai suku dan kelas, kini merasa bangga menggunakan batik.
Perkembangan selanjutnya batik mulai bergeser menjadi pakaian sehari-hari
terutama digunakan oleh kaum wanita bahkan batik hingga saat ini tidak hanya
dipakai oleh masyarakat dalam negeri bahkan pemakaian batik sudah dikenal
diberbagai penjuru dunia karena telah ditetapkannya batik sebagai sebagai
Warisan Kemanusiaan untuk Budaya Lisan dan Nonbendawi (Masterpieces of the
Oral and Intangible Heritage of Humanity) sejak 2 Oktober, 2009 oleh UNESCO.
Semakin meningkat akan kebutuhan batik pada zaman sekarang perlu
dipertimbangkan bagaimana meningkatkan kinerja produksi batik, mengingat
bahwa pengerjaan batik masih dikerjakan secara tradisional untuk menjaga mutu.
Salah satunya pada proses pemalaman dimana pembatik masih menggunakan
kompor sebagai pemanas lilin malam, sehingga untuk memperoleh tingkat cair
lilin malam yang diinginkan pada proses pencantingan maupun proses cap,
pembatik harus terlebih dahulu mengatur knop kompor hingga benar-benar
menghasilkan lelehan lilin malam yang sempurna pelelehannya. Dalam
permasalahan ini kecanggihan suatu perangkat teknologi sangat dibutuhkan dalam
pengembangan alat-alat yang digunakan dalam proses membatik, yang bisa
dipermudah dengan adanya suatu program terstruktur, salah satunya yaitu bahasa
1
C yang dapat digunakan untuk memprogram suatu alat pengontrolan suhu untuk
mengetahui tingkat mencairnya lilin atau malam batik yang digunakan. Karena
pada lilin malam ketika mendapatkan suhu yang rendah maka hasilnya lilin akan
mengalami pembekuan sedangkan jika suhu yang didapatkan terlalu tinggi maka
lilin malam akan terlalu meleleh dan menghitam sehingga akan menghasilkan
pemalaman yang tidak baik.
Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan tersebut maka
dirancanglah alat pengontrol suhu lilin malam untuk mendapatkan suhu yang
diinginkan secara otomatis tanpa harus mengatur secara manual dan dengan hanya
menentukan setpoint suhu yang di inginkan sesuai dengan kelelehan lilin malam
yang nantinya akan digunakan untuk proses membatik dengan melihat tingkat
kelelehan yang sesuai. Sehingga akan menghasilkan lelehan dari lilin malam yang
baik dimana berguna untuk proses pembuatan batik yang lebih maksimal dan hal
ini bisa berpengaruh pada peminat kerajinan seni batik. Untuk menghasilkan
kualitas pewarnaan mengunakan lelehan lilin atau malam yang baik perlu
diperhatikan suhu tertentu yang konstan. Penelitian ini dilakukan untuk menguji
alat penyetabil nyala api guna untuk menghasilkan suhu yang konstan pada
pelelehan malam atau lilin batik dengan menggunakan PID (Proposional Integral
Derivative) sebagai kontrolernya. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat
membantu para pengerajin dan industri kecil dalam memproduksi batik yang lebih
efektif dan efisien dalam pewarnaannya, sehingga dapat meningkatkan harga jual
dan pendapatan mereka.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang terdapat pada latar belakang di atas
maka skripsi ini disusun dengan rumusan masalah sebagai berikut:
a) Bagaimana merancang dan membuat program alat pengatur nyala api pada
proses pelelehan malam atau lilin batik secara otomatis menggunakan
bahasa C?
2
b) Bagaimana program mengatur nominal suhu menggunakan keypad dan
ditampilkan melalui display LCD (Liquid Crystal Display)?
c) Bagaimana merancang dan membuat program rangkaian pendeteksi suhu?
d) Bagaimana menentukan parameter PID untuk pengaturan suhu pada alat
pengontrol suhu lilin malam pada proses pembuatan batik?
1.3
Batasan Masalah
Pembatasan permasalahan pada penyusunan skripsi ini dimaksudkan agar
pembahasannya tidak jauh keluar dari pokok permasalahan, antara lain :
a) Compiler yang digunakan adalah pemograman bahasa C.
b) Suhu di atur sesuai dengan 3 jenis lilin malam yang digunakan.
c) Menggunakan kontroler PID sebagai pengontrol.
1.4
Tujuan Penelitian
Perencanaan dan pembuatan alat pengontrol suhu ini bertujuan untuk:
a) Membuat program dengan bahasa C kontrol otomatis pengatur nyala api
pada proses pelelehan lilin malam batik.
b) Merancang dan membuat program pada proses pelelehan lilin malam batik
dengan kontrol PID.
c) Membuat keluaran api agar sesuai dengan suhu yang telah ditentukan.
3
1.5
Metodologi
Untuk tercapainya keberhasilan dan kesempurnaan dalam penyusunan
skripsi ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
a) Study Literatur :
Meliputi pembelajaran dasar-dasar teori dari literatur baik berupa bukubuku, pengamatan,
jurnal di internet maupun dari skripsi yang
berkesesuaian.
b) Perencanaan Software :
Meliputi perancangan software sesuai dengan tujuan dan pokok
permasalahan.
c) Pembuatan Software :
Melakukan pembuatan software sesuai dengan algoritma pemrograman
yang telah direncanakan.
d) Pengujian Software :
Melakukan pengujian terhadap sistem kerja software, dalam menanggapi
dan memproses sinyal data, sehingga dapat diketahui tingkat keberhasilan
sistem.
e) Kesimpulan :
4
Memberikan kesimpulan akhir mengenahi sistem secara keseluruhan.
1.6
Sistematika Penulisan
Adapun sistem penulisan skripsi ini terbagi dalam lima bab dengan
sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Membahas latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan,
metode pelaksanaan, sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Membahas dasar-dasar teori yang mendukung dalam perencanaan dan
pembuatan alat yang direncanakan.
BAB III Perencanaan dan Pembuatan Alat
Membahas mengenahi perencanaan software sebagai sistem lunak
interface terhadap perangkat keras.
BAB IV Pengujian dan Analisis Alat
Membahas mengenahi pengujian dan analisis perangkat lunak terencana.
BAB V Penutup
Penutup berisikan kesimpulan dan saran untuk pengembangan perangkat
lunak yang lebih sempurna.
5