Pengendali Suhu pada Proses Pemanasandalam Pembuatan Sirup Jahe

  Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan2017 Vol.01 No.01, ISSN: 2581-0049

1. Pendahuluan

  2. Tinjauan Pustaka

  ＊ Korespondensi

  koefisien suhu positif, yang berarti nilai resistansinya naik seiring dengan naiknya suhu. Disebut sensor PT100 karena sensor ini dikalibrasi pada suhu 0 C pada nilai resistansi 100 ohm. [3].

  Resistance Temperature Detector (RTD) dengan

  2.2 Sensor Suhu PT100 Sensor suhu yang digunakan dalam penelitian ini sebagai pendeteksi suhu dalam panci pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe adalah PT100. PT100 ini terbuat dari logam platinum. Oleh karena itu namanya diawali dengan ‘PT’. PT100 termasuk golongan

  2.1.2 Pencampuran Akhir Pada proses pencampuran akhir dilakukan dengan menambahkan gula pasir ke dalam larutan dan dipanaskan dengan suhu ±85 C selama 15 menit sambil diaduk (semua gula terlarut dan menyatu ke dalam adonan) [2].

  C. Proses perebusan/pemanasan dilakukan dalam keadaan terbuka sehingga adonan tidak meluap. Hasil yang baik dari sirup jahe berupa cairan kental berupa kuning kecoklatan [2].

  2.1.1 Perebusan atau Pemanasan Sirup Jahe Pada proses perebusan/pemanasan sari jahe dilakukan dengan cara memanaskan sari jahe selama 15 menit dengan suhu ±85

  2.1 Pembuatan Sirup Jahe

  Pembuatan sirup jahe skala rumah tangga masih sedikit di Indonesia dan proses pembuatannya masih secara manual dan dengan pembuatan yang secara manual, pembuatan sirup jahe memiliki kekurangan yaitu membutuhkan orang yang terampil untuk mengawasi pembuatan sirup jahe terutama pada proses pemanasan bahan baku sirup jahe. Berdasarkan permasalahan yang telah disebutkan di atas akan dirancang sebuah alat yang mampu mengendalikan suhu pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe. Kontrol yang digunakan adalah Logika Fuzzy yang bertujuan agar bisa mengendalikan suhu pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe tetap stabil, mempersingkat waktu produksi, mengurangi human error, serta meningkatkan ketahanan proses dan konsistensi output .

  

Pengendali Suhu pada Proses Pemanasandalam Pembuatan Sirup

Jahe

Eka Mandayatma*

  Produksi tanaman jahe dari tahun ke tahun meningkat. Di daerah Jawa rata-rata produksi jahe pada tahun 2004 sampai 2008 adalah 21.415 ton/tahun[1].Produksi yang terus meningkat ini harus diimbangi dengan konsumsi jahe yang juga tinggi.Namun jahe memiliki rasa yang memberi efek panas jika di konsumsi secara langsung. Hal ini mengakibatkan banyak masyarakat Indonesia yang tidak menyukai untuk mengkonsumsi jahe secara langsung. Untuk mengatasi hal tersebut, maka jahe diolah menjadi produk pangan olahan. Salah satu produk pangan olahan yang berbahan baku jahe yaitu sirup jahe .

  Jahe (Zingiber officinale ) merupakan salah satu rempah-rempah penting. Rimpangnya memiliki banyak kegunaan, antara lain sebagai bumbu masak, pemberi aroma dan rasa pada makanan seperti roti, kue, biskuit, dan kembang gula.

  Kata-kata kunci: sirup jahe, kendali suhu, fuzzy

  90 C.

  contohnya jahe dapat diolah menjadi sirup jahe. Pembuatan sirup jahe skala rumah tangga masih sedikit di Indonesia dan proses pembuatannya masih secara manual. Dalam pembuatan manual ini mempunyai beberapa kelemahan, contohnya yaitu membutuhkan orang yang terampil untuk mengawasi pembuatan sirup jahe terutama pada proses pemanasan bahan baku sirup jahe. Dalam proses pemanasan bahan baku sirup jahe ini dibutuhkan pengawasan terutama dalam hal suhu pemanasannya, karena pada pembuatan manual suhu pemanasannya belum stabil. Berdasarkan permasalahan yang ada akan dirancang sebuah alat yang mampu mengendalikan suhu pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe. Rentang suhu yang perlu dikendalikan adalah 80 C-90 C.Penelitian ini menggunakan sensor PT100 sebagai sensor utama untuk parameter pengendali suhu pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe. Arduino digunakan sebagai alat pengontrol utama dengan LogikaFuzzy. Proses perancangan logika fuzzy sebagai pengendali suhu dengan menggunakan 2 buah label membership function untuk masukan Error dan delta Error, metode Tsukamoto, dan metode defuzzifikasi Weighted Average (WA). Hasil pengujian sistem diperoleh bahwa proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe dilakukan selama 26 menit dengan range suhu

  

Abstrak:Jahe (zingiber offocinale) merupakan jenis tanaman obat dan dapat berfungsi sebagai rempah. Salah satu

  a) ,

  a) , Fahmawati Hamida

  a) , Hanifa Hasna Fawwaz

a) Teknik Elektro Politeknik Negeri Malang

Gambar 2.1 Sensor Suhu PT100[3]

  2.4 Zero Crossing

  C. Ketika suhu tidak pada rentang suhu

  adalah 80 C-90

  point ) untuk proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe

  3.1 Prinsip Kerja Alat Prinsip kerja dari alat ini yaitu mendeteksi suhu pada area tempat pemanasan (panci) dalam pembuatan sirup jahe. Dari hasil pendeteksian suhu ini akan digunakan sebagai input dalam sistem kontrol. Rentang suhu (set

   Metode Penelitian

  Gambar 2.3Kompor Listrik Oxone Single Ceramic Portable Stove OX-655S 3.

  Portable Stove OX-655S.

  2.5 Kompor Listrik Kompor listrik adalah kompor yang memiliki elemen pemanas yang menggunakan tenaga listrik untuk dapat menghasilkan panas. Kompor listrik mempunyai prinsip kerja, ketika kompor dihubungkan ke sumber listrik dan di hidupkan, maka arus listrikakan mengalir ke dalam elemen. Dengan mengalirnya arus tersebut terjadi pemanasan pada elemen akibat tahanan elemen tersebut [6]. Kompor Listrik di sini digunakan untuk memanaskan sirup jahe. Kompor yang digunakan yaitu Oxone Single Ceramic

  Gambar 2.2Titik Zero Crossing[3]

  output rangkaian zerro crossing akan mengalami perubahan nilai pada saat sinyal input bersilangan dengan titik nol.

  Rangkaian zero crossing berfungsi untuk mendeteksi titik persilangan nol suatu sinyal AC baik sinus maupun sinyal AC yang lain. Output dariero crosing adalah suatu pulsa yang menginterprestasikan titik persilangan dengan nol sinyal input atau dengan kata lain

  average ) [7].

  2.3 Logika Fuzzy

  samar dengan fungsi keanggotaan yang monoton. Hasil akhir diperoleh dengan memakai rata-rata berbobot (weight

  IF-THEN harus dipresentasikan dengan suatu himpunan

  metode ini, tiap konsekuen pada aturan yang berbentuk

Gambar 2.2 berikut [6]. Logika fuzzy yang digunakan pada penelitian ini menggunakan metode Tsukamoto. Pada

  penalaran dengan prinsip serupa seperti manusia melakukan penalaran dengan nalurinya.Terdapat beberapa jenis FIS yaitu Mamdani, Sugeno dan Tsukamoto.Sistem kendali logika fuzzy terdiri dari beberapa tahapan seperti pada

  inference engine adalah sistem yang dapat melakukan

  2.3.2 Kendali Logika Fuzzy Sistem kendali logika fuzzyatau bisa disebut juga sistem Inferensi Fuzzy (FuzzyInference System/FIS) atau fuzzy

  .Fungsi keanggotaan suatu himpunan fuzzy dapat ditentukan melalui fungsi segitiga (triangel), trapesium (trapezoidal), atau fungsi Gauss (Gaussian) [6].

  A

  2.3.1 Fungsi Keanggotaan Dalam logika fuzzy, fungsi keanggotaan menyatakan derajat keanggotaan pada suatu himpunan. Nilai dari fungsi keanggotaan ini berada dalam selang [0,1], dan dinyatakan dengan µ

  Secara harfiah fuzzy berarti samar, sedangkan kebalikannya yaitu Crisp yang secara harfiah berarti tegas [4]. Himpunan fuzzy didasarkan pada gagasan untuk memperluas jangkauan fungsi karakteristik sehingga fungsi akan mencakup bilangan real pada interval [0,1]. Nilai keanggotaan menunjukkan bahwa suatu nilai dalam semesta pembicaraan tidak hanya berada pada niai 0 dan 1 saja, namun juga nilai yang terletak diantaranya [5].

  Fuzzy set pertama kali diperkenalkan oleh Prof. Lotfi Zadeh di dalam papernya yang menjelaskan ide dasar fuzzy set.

  80 C-90 C atau tidak memenuhi set point maka kontrol untuk kompor listrik akan bekerja. Kontrol yang digunakan pada alat ini adalah logika fuzzy. Ketika suhu yang dibaca sensor suhu di bawah nilai set point maka driver akan mengatur panas pada kompor listrik sehingga panas pada kompor listrik akan naik. Begitu sebaliknya, ketika suhu yang dibaca sensor suhu di atas nilai set point maka driver akan mengatur panas pada kompor listrik sehingga panas pada kompor listrik akan turun. Pada saat suhu di area tempat pemanasan (panci) dalam pembuatan sirup jahe sudah mencapai set point maka buzzer akan menyala.

  R = 100 + (0.358*suhu) ................... (1)

  pt Output dari sensor RTD PT100 ini agar dapat diolah

  pada systemmikrokontroler (arduino) perlu dihubungkan dengan ADC. ADC dari Arduino yangdigunakan di sini menggunakan 10 bit dengan Vref yang digunakan adalah 5

  V. Sehingga untuk memenuhi kebutuhan penguatan dalam rangkaian pengkondisi sinyal (agar outputnya 0V-5V) maka pada rangkaian ini digunakan IC INA125.

  3.3.2 Rangkaian Driver Kompor

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem Rangkaian driver kompor ini terdiri dari dua rangkaian yaitu rangakain zero crossing dan rangkaian

  pengendali tegangan AC untuk kompor listrik. Rangkaian

  3.2 Perancangan dan Pembuatan Mekanik

  zero crossing di sini berguna untuk start pemicuan rangkaian pengendali tegangan AC untuk kompor listrik.

  Rangkaian pengendali tegangan AC untuk kompor listrik ini berfungsi untuk mengendalikan nilai tegangan yang akan masuk ke beban yaitu kompor listrik. Semakin besar nilai tegangan maka kompor listrik akan semakin panas, dan jika nilai tegangannya kecil maka panas kompor listrik juga kecil. Pada rangkaian ini menggunakan triac BTA26 yang mempunyai kemampuan dilewati arus sebesar 25 A.

  3.4Perancangan dan Pembuatan Software

  3.4.1 Logika Fuzzy Logika fuzzy terdiri dua masukan dan satu keluaran. Dua masukan tersebut adalah nilai error(E) dannilai

Gambar 3.2 Alat Pembuat Sirup Jahe

  ∆error(dE). Keluaran di sini berupa tegangan untuk mengatur besar panas pada kompor listrik.

  3.4.2 Fungsi Keanggotaan Masukan Fungsi keanggotaan masukan pada perancanaan ini terdapat dua keanggotaan yaitu keanggotaan error(E) dan keanggotaan

  ∆error(dE). Pada keanggotaan error(E)

  mempunyai dua variabel fungsi keanggotaan yaitu Error Kecil (EK) dan Error Besar (EB). Pada keanggotaan

  ∆error(dE) mempunyai dua variabel fungsi keanggotaan

  yaitu ∆error Kecil (dEK) dan ∆error Besar (dEB).

Gambar 3.3 Tabung Pembuat Sirup Jahe

  Alat pembuat sirup jahe ini memiliki volume sebesar 10 Gambar 3.4Fungsi Keanggotaan Masukan Error liter.

  3.3.1 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor Suhu PT100 Sensor suhu PT100 memiliki outputdalam satuan ohm sehingga perlu dikuatkan untuk mendapatkan keluaran dalamsatuan volt. RTD PT100 merupakan jenis resistor yang nilai resistansinya akanberubah-ubah sesuai dengan

  Gambar 3.5Fungsi Keanggotaan Masukan

  ∆error(dE)

  kenaikan suhu. Jenis RTD ini disebut dengan PT100karena dikalibrasi pada suhu 0 C pada nilai resistansi 100 ohm. Nilai resistansi dari RTD PT100 dapat diketahui nilainya dengan menggunakan persamaan di bawah ini :

  3.4.3 Fungsi Keanggotaan Keluaran Fungsi keanggotaan keluaran yang nantinya diharapkan adalah panas yang dikeluarkan oleh kompor listrik yang akan digunakan untuk memanaskan sirup jahe. Fungsi keanggotaan keluaran ini mempunyai dua variabel keanggotaan keluaran yaitu Out Kecil (OK) dan Out Besar (OB). Besarnya panas yang akan dikeluarkan kompor listrik bergantung dari besarnya PWM yang dikeluarkan oleh mikrokontroller yang dihasilkan dengan perhitungan metode defuzzyfikasi Weighted Average.

  1. Set point 80

  39 39 220 E \ dE EK EB

  4

  35 35 220 2.

  2

  Tegangan pada Beban (V) 1.

  C) Error Suhu (%)

  C) Termometer (

  (

  No Waktu (menit) Suhu pada LCD

Tabel 4.1 Respon Sistem Terhadap Waktu

  C, dengan gula cair dan ekstrak jahe 2,5 kg Gula Cair dan Ekstrak Jahe Set Point 80 C

  point yang diberikan, serta menganalisis respon sistemyang diberikan metode logika fuzzy.

  Gambar 3.6Fungsi Keanggotaan KeluaranOutput

  4.3 Pengujian Metode Logika Fuzzy untuk Alat yang Digunakan pada Proses Pemanasan dalam Pembuatan Sirup Jahe Pengujian metode logika fuzzyuntuk alat yang digunakan pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe dilakukan dengan memasukkan setiap fungsi keanggotaan yang telah dijelaskan pada Bab III dan set

  didapatdaripenyearahansinyal AC 220 Volt 50 Hz menggunakandiodebridge. Sedangkansinyalbirumerupakansinyalkeluarandarirangkaia n zero crossing detector . Sinyaltersebutmenunjukkanbahwa, titiknol didapatketikasinyalmendeteksiperpotongangelombangpeny earahansinyal sinus 220 volt AC.Seberangantitiknol yang dideteksiadalahperalihandaripositifmenuju negatif danperalihandari negatif menujupositif.

Gambar 4.2 diatasdidapatduasinyalkeluaran, sinyalpertamayaitusinyal yang berwarna kuning,

  Gambar 4.2Pengujian Rangkaian Zero Crossing dengan Osciloscop

  Zero Crossing

  4.2 Pengujian Rangkaian

Gambar 4.1 Hasil Keluaran Sensor PT100

  4.1 Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal Sensor PT100 Pengujianrangkaianpengkondisisinyal sensor PT100 bertujuanuntukmengetahuikemampuanrangkaianpengkondi sisinyal sensor PT100 terhadapperubahansuhumelalui Serial Monitor Arduino. Pengujian dilakukan dengan melihat perubahan suhu dengan skala 2 C yang dimulai dari suhu 28 C sampai dengan 90 C.

   Hasil dan Pembahasan

Tabel 3.1 Aturan Fuzzy 4.

  Average.

  3.4.4 Rule Base Penyusunan Fuzzy Rule Base ini akan sangat berpengaruh pada tahap pengambilan keputusan yang akan dilakukan oleh plant. Berdasarkan pada basis aturan fuzzy, perancangan alat ini menggunakan metode Weighted

  dEK OB OK dEB OB OK

  3.

  6

  43

  45 4 220

  Gambar 4.6Hasil Sirup dengan Nilai Set Point 90 C 4.

  8

  51 51 220

  Pada Gambar 4.6 adalah hasil sirup jahe yang sudah 5.

  10

  57 58 1,7 220 6.

  12

  64 63 1,5 220 baik dengan ciri mempunyai warna kuning kecoklatan.

  7.

  14

  71 70 1,4 220

  Dengan set point 90 C untuk mencapai hasil sirup jahe 8.

  16

  76

  74 2 175

  yang baik membutuhkan waktu 26 menit. Dengan nilai set 9.

  18

  80 78 2,5

  80 10.

  20

  82

  79

  3

  35 point ini sistem mempunyai waktu yang lebih cepat 11.

  22

  82 80 2,5

  35

  daripada set point 80 C dan 85 C untuk menghasilkan sirup 12.

  24

  81

  78

  3

  55 13.

  26

  81

  79

  2 55 jahe yang baik.

  14.

  27

  80

  78

  2

  70 5.

   Penutup

  Pada Tabel 4.1 bisa dilihat nilai error suhu yang mempunyai rata-rata nilai error suhu 1,8 %. Hal ini

  5.1 Kesimpulan disebabkan noise berupa gula yang belum mencair

  1. PenggunaanLogikafuzzy sebagai pengendali suhu sempurna sehingga pembacaan sensor cenderung lebih denganmenggunakan 2 buah label membership tinggi daripada pembacaan termometer. Gula yang belum

  function untukmasukan Error dan delta Error, metode

  mencair sempurna atau masih padat menimbulkan panas Tsukamoto, dan metode defuzzifikasi Weighted yang tinggi. Pada Tabel 4.1 juga menunjukkan nilai

  (WA) mampu membuat sistem tetap stabil

  Average

  tegangan pada beban terhadap suhu. Ketika nilai suhu sesuai dengan set point yang di tentukan. sudah mendekati nilai set point maka nilai tegangan pada 2.

  Pembacaan nilai suhu dengan sensor suhu PT100 pada beban turun untuk mengendalikan panas pada beban yaitu LCD dibandingkan dengan menggunakan termometer kompor listrik. dapatdikatakan baik karena masih memiliki rata

• – rata

  error 1,8% yang dalam pengujian masih dalam batas

  toleransi yakni ±5%. Error yang dihasilkan menunjukkan bahwa sensor suhu yang digunakan sudah cukupakurat dan presisi sehingga mampu menampilkan kinerja yang baikpada sistem.

  3. Pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahe, nilai suhu yang paling efektif digunakan adalah 90 C karena dengan nilai suhu tersebut dapat menghasilkan

  Gambar 4.4Hasil Sirup dengan Nilai Set Point 80 C sirup jahe yang baik dalam waktu 26 menit. Pada Gambar 4.4 adalah hasil sirup jahe yang sudah baik dengan ciri mempunyai warna kuning kecoklatan.

  5.2 Saran Dengan set point 80 C untuk mencapai set point membutuhkan waktu 18 menit sedangkan untuk mencapai

  1. Dari segi mekanik, sebaiknya perlu dipertimbangkan hasil sirup jahe yang baik membutuhkan waktu 27 menit. lagi segi kehigienisan untuk menambahkan penutup area panci pemanasan sirup jahe agar dalam

  2. C, dengan gula cair dan ekstrak jahe 2,5 Set point 90 pemanasannya suhu tidak dipengaruhi suhu luar dan kg tidak termasuki debu-debu dari luar.

  2. Dari segi elektronik, wiring elektronik perlu disempurnakan sehingga alat untuk mengendalikan suhu pada proses pemanasan dalam pembuatan sirup jahetidak menyengat saat alat dipegang.

  3. Dari segi software, perlu adanya metode kontrol lain sebagai perbandingan apakah metode baru yang digunakan lebih baik atau kurang baik dibandingkan menggunakan logika fuzzyyang digunakan saat ini.

  Gambar 4.5Respon Sistem dengan Logika Fuzzy dengan Beban

  Daftar Pustaka

  Gula Cair dan Ekstrak Jahe Set Point 90 C Respon diberikan nilai set point 90

  C. Dengan [1]Pribadi, Ekwasita Rini. 2013. Status dan Prospek Peningkatan menggunakan nilai set point tersebut, sistem membutuhkan

  Produksi dan Ekspor Jahe Indonesia . Jurnal Balai Penelitian waktu 25 menit untuk mencapai nilai tersebut.

  Tanaman Rempah dan Obat. Volume 12 No. 2. [2]Tim Lentera. 2002. Khasiat dan Manfaat Jahe Merah Si Rimpang Ajaib . Surabaya: AgroMedia Pustaka.

  [3]Anonim., 2015., Membuat Rangkaian Zero Crossing Detektor Sederhana . Diakses tanggal 22 Mei 2017. [4]Rusdi, Akhbar Prachaessardhi. 2014. Sistem Pengendalian

  

Suhu pada Proses Distilasi Vakum Bioetanol Menggunakan

Logika fuzzy . Jurnal Jurusan Teknik ElektroFakultas

  TeknikUniversitas Brawijaya Malang. [5]Arissandi, Rizky. 2014. Implementasi Logika fuzzy (LOGIKA

  

FUZZY) sebagai Pengendali Suhu Sistem Pasteurisasi Kuning

Telur Cair Berbasis Mikrokontroler Arduino . SkripsiJurusan

  Teknik ElektroFakultas TeknikUniversitas Brawijaya Malang. [6]Saelan, Athia. 2009. Logika Fuzzy. Jurnal Program Studi

  Teknik InformatikaSekolah Teknik Elektro dan InformatikaInstitut Teknologi Bandung. [7]Anonim., 2013., Logika Fuzzy Metode Tsukamoto . Diakses tanggal 22 Mei 2017. [8]Edy, 2013., Kompor Listrik.

  Diakses tanggal 8 Juni 2017.