RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROL SUHU DAN WAKTU …eprints.umm.ac.id/40871/1/PENDAHULUAN.pdf ·...
Transcript of RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROL SUHU DAN WAKTU …eprints.umm.ac.id/40871/1/PENDAHULUAN.pdf ·...
i
RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROL SUHU DAN
WAKTU PADA PASTEURISASI SUSU BERBASIS IOT
MENGGUNAKAN KONTROLER PID
SKRIPSI
Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh :
MAULIDIA KHOIRUNNISAK
201410130311142
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2018
ii
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROL SUHU DAN WAKTU PADA PASTEURISASI SUSU BERBASIS IOT
MENGGUNAKAN KONTROLER PID
Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
MAULIDIA KHOIRUNNISAK 201410130311142
Tanggal Ujian : Tanggal Pelaksanaan Ujian Periode Wisuda : Bulan Pelaksanaan Wisuda
Disetujui oleh : 1. Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT. (Pembimbing I) NIDN. 0721106301 2. Machmud Effendy, ST., M.Eng. (Pembimbing II) NIDN. 0715067402 3. Dr. Zulfatman, ST., M.Eng. (Penguji I) NIDN. 0709117804 4. M. Nasar, ST., MS. (Penguji II) NIDN. 0728127404
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T
iii
ABSTRAK
Pasteurisasi susu ini merupakan proses yang menjaga suhu susu agar bakteri
berbahaya hilang, dan tersisa bakteri yang baik saja. Dalam pasteurisasi susu
terdapat metode LTLT (low temperature long time). Metode LTLT pada dasarnya
dilakukan dengan cara memanaskan susu sampai suhu 63-66ºC dan dipertahankan
pada suhu tersebut selama 30 menit. Pada makalah ini telah direalisasikan suatu
perancangan sistem untuk mengontrol suhu pada susu pasteurisasi dengan kontrol
PID. Dalam perancangan sistem ini menggunakan sensor DS18B20 yang berfungsi
untuk mengetahui suhu pada susu. Perancangan ini menggunakan AC light dimmer
untuk mengatur suhu susu. Untuk meningkatkan kinerja operasional, dibutuhkan
sebuah aplikasi mobile yang tidak dibatasi oleh jarak. Sehingga, proses pemanasan
ini dapat dipantau melalui sistem android karena telah berbasis IoT. Ketika terjadi
error maka sistem android dapat melakukan action. Dari hasil pengujian alat secara
keseluruhan sistem dapat bekerja sesuai dengan perencanaan awal yaitu dapat
menurunkan dan menaikkan suhu ketika suhu melewati batas setpoint yang
ditentukan oleh pengguna.
Kata kunci: Susu, pasteurisasi, pasteurisasi susu, pid, iot, sistem android, aplikasi
mobile.
iv
ABSTRACT
Milk pasteurization is a process that keeps the milk temperature in order to
erase the harmful bacteria, and the keeps only the good bacteria. In milk
pasteurization there is LTLT (low temperature long time) method.LTLT method is
basically done by heating the milk until reach the temperature of 63-66 º C and
maintained at that temperature for 30 minutes. In this paper there has been realized
a system design to control the temperature of pasteurized milk by PID control
system. In designing this system we use DS18B20 sensor that has a function to check
the temperature in milk. In this design we use AC light dimmer to regulate the
temperature of milk. To increase the operational system, it needs a mobile
application which is not limited by distance.This heating process can be monitored
through the android system because it has been based IoT. When an error occurs
then the android system can perform an action. From the testing results of the tools
as a whole the system can work in accordance with the initial planning that can
reduce and raise the temperature when the temperature exceeds the setpoint limit
specified by the user.
Keywords : Milk, pasteurization, milk pasteurization, pid, iot, android system,
mobile app.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan
terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Orang tua saya Bapak Mas’ud dan Ibu Siti Muthomimah yang telah banyak
memberikan do’a dan dukungan yang sangat besar.
2. Adik saya Yazid dan Alim beserta keluarga besar saya yang senantiasa
mendo’akan saya.
3. Ketua Jurusan Teknik Elektro Ibu Nur Alif M, Ir, MT.dan Sekretaris Jurusan
Teknik Elektro Bapak Widiyanto, M.T. beserta seluruh stafnya.
4. Ibu Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT , Bapak Khusnul Hidayat, MT. dan Bapak
Machmud Efendi, ST, M.Eng. yang telah meluangkan waktu untuk
membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.
5. Seluruh civitas akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas
Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis
selama proses studi.
6. Special person Syahrul Ongky Arga Putra yang selalu menyemangati,
membatu dan selalu ada saat saya butuh bantuan.
7. Sahabat saya yang bernama Desi, Ndos, Johan, Yanto, Lutfi, Ari, dan Robin.
8. Teman-teman dari Elektro 2014/C yang berjuang mencari ilmu di UMM.
9. Sahabat saya berdikari.
10. Dan yang terakhir, semuanya yang telah membantu penulis yang tidak bisa
disebutkan satu persatu.
Penulis berharap laporan tugas akhir ini dapat bermanfa’at bagi pembaca
dan jika ada salah kata didalam laporan ini, penulis memohon maaf yang sebesar-
besarnya.
vi
DAFTAR ISI
COVER .................................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii
ABSTRAK ............................................................................................................. iii
ABSTRACT ........................................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ............................................................................................. v
DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 2
1.3 Tujuan ............................................................................................................. 3
1.4 Batasan Masalah ............................................................................................. 3
1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI........................................................................................... 5
2.1 Pengertian Susu .............................................................................................. 5
2.2 Pasteurisasi ..................................................................................................... 5
2.3 ESP8266 ................................................................................................................. 5
2.4 Arduino Nano ................................................................................................. 6
2.5 IoT (Internet of Things) .................................................................................. 6
2.6 LCD (Liquid Crystal Display) ........................................................................ 6
2.7 I2C ( Inter Integrated Circuit ) ............................................................................ 6
2.8 AC Light Dimmer Module .............................................................................. 7
vii
2.9 Sensor Suhu ( DS180B ) ................................................................................. 8
2.10Kontroler PID ( Proportional Integral Derivative ) ....................................... 8
2.9.1 Proportional ( elemen P ) .................................................................. 8
2.9.2 Integral ( elemen I ) ........................................................................... 9
2.9.3 Derivative ( elemen D ) ...................................................................... 9
2.11Electrical Heating Element ............................................................................... 10
2.11Smartphone .................................................................................................. 11
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT.....................................12
3.1 Perancangan Sistem ................................................................................... 12
3.1.1 Perancangan User Interface Aplikasi Android ...................................... 14
3.1.2 Perancangan User Experience Aplikasi Android .................................. 15
3.1.3 Arsitektur Komunikasi Data .................................................................. 17
3.1.4 Mekanisme Kerja Alat ........................................................................... 17
3.2 Perancangan Software Sistem Pengontrol Suhu dan Waktu Pada Pasteurisasi
Susu...................................................................................................................... 19
3.2.1 Penulisan Program Kontroler melalui Arduino IDE.............................. 20
3.2.2 Pembangunan Software Aplikasi Mobile dengan Ionic 3 ..................... 20
3.2.3 Penyusunan Database dan Pembuatan Server ....................................... 21
3.3 Perancangan Hardware Sistem Pengontrol Suhu dan Waktu Pada
Pasteurisasi Susu ................................................................................................ 22
3.3.1 Perancangan Sensor Suhu DS18B20 ............................................... 22
3.3.2 Perancangan Rangkaian Arduino Nano ........................................... 23
3.3.3 Perancangan LCD 20x4 dan AC Light Dimmer Module ................. 23
3.3.3.1 Perancangan LCD 20x4........................................................23
3.3.3.2 Perancangan I2C ( Inter Integrated Circuit )........................24
3.3.3.3 Perancangan AC Light Dimmer Module...............................24
3.3.4 Perancangan Mekanik ...................................................................... 25
viii
3.2.3 Perancangan Algoritma Sistem Kontrol PID ................................... 25
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA...................................................28
4.1 Pengujian Mikrokontroller............................................................................ 28
4.1.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 28
4.1.2 Langkah – Langkah Pengujian..........................................................28
4.1.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 29
4.1.4 Analisa Pengujian..............................................................................29
4.2 Pengujian LCD...............................................................................................29
4.2.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 29
4.2.2 Langkah – Langkah Pengujian ......................................................... 29
4.2.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 30
4.2.4 Analisa Pengujian............................................................................. 30
4.3 Pengujian Sensor Suhu DS18b20................................................................30
4.3.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 30
4.3.2 Langkah – Langkah Pengujian ......................................................... 30
4.3.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 31
4.3.4 Analisa Pengujian............................................................................. 31
4.4 Pengujian AC Light Dimmer.......................................................................32
4.4.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 32
4.4.2 Langkah – Langkah Pengujian.........................................................32
4.4.3 Hasil Pengujian ............................................................................... .32
4.4.4 Analisa Pengujian.............................................................................34
4.5 Pengujian Pemanas......................................................................................34
4.5.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 34
4.5.2 Langkah – Langkah Pengujian ......................................................... 35
ix
4.5.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 35
4.5.4 Analisa Pengujian ............................................................................ 35
4.6 Pengujian PID..............................................................................................35
4.6.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 35
4.6.2 Langkah – Langkah Pengujian.........................................................36
4.6.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 36
4.6.4 Analisa Pengujian............................................................................. 36
4.7 Pengujian Aplikasi serta Kualitas Susu.......................................................37
4.7.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 37
4.7.2 Langkah-Langkah Pengujian ........................................................... 37
4.7.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 38
4.7.4 Analisa Pengujian............................................................................. 40
4.9 Spesifikasi Alat ............................................................................................. 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 42
5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 42
5.2 Saran ............................................................................................................. 42
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 43
LAMPIRAN...........................................................................................................45
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 ESP 8266 ......................................................................................... 5
Gambar 2.2 Arduino Nano .................................................................................. 6
Gambar 2.3 LCD Karakter 20 x 4 ....................................................................... 6
Gambar 2.4 I2C ( Inter Integrated Circuit ) ....................................................... 7
Gambar 2.5 AC Light Dimmer Module ............................................................. 7
Gambar 2.6 Sensor Suhu (DS18B20) ................................................................. 8
Gambar 2.7 Elecrical Heating Element ............................................................. 11
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem .................................................................... 13
Gambar 3.2 Halaman profil............................................................................... 14
Gambar 3.3 Halaman login ............................................................................... 14
Gambar 3.4 Halaman beranda ........................................................................... 14
Gambar 3.5 Flowchart User Experience ........................................................... 16
Gambar 3.6 Arsitektur Komunikasi .................................................................. 17
Gambar 3.7 Flowchart mekanisme kerja alat sistem pasteurisasi ..................... 18
Gambar 3.8 Tampilan Arduino IDE.................................................................. 20
Gambar 3.9 Tampilan saat pembuatan software aplikasi mobile ..................... 21
Gambar 3.10 Konfigurasi database dan server ................................................ 22
Gambar 3.11 Skematik Rangkaian DS18b20....................................................23
Gambar 3.12 Perancangan LCD dan AC Light Dimmer Module ..................... 25
Gambar 4.1 Hasil Pengujian Modul LCD 20x4 ................................................ 30
Gambar 4.2 Gambar 4.1 Hasil pengujian sensor DS18B20 (a) sensor
mendeteksi suhu ruangan pada siang hari (b) Tampilan LCD ..... 31
Gambar 4. 3 Hasil pengujian (a) termometer (b) Tampilan suhu sensor pada
LCD .............................................................................................. 31
Gambar 4.4 (a) Tampilan aplikasi mobile (b)Sinyal AC saat dimmer
level 100% ..................................................................................... 33
Gambar 4.5 (a) Tampilan aplikasi mobile (b)Sinyal AC saat dimmer
level 80% ....................................................................................... 33
Gambar 4.6 (a) Tampilan aplikasi mobile (b)Sinyal AC saat dimmer
level 100% ..................................................................................... 34
xi
Gambar 4.7 hasil pengujian heatter (a) heatter dimasukan ke dalam panci
yang berisi air dan sensor DS18B20 (b) Tampilan LCD dan waktu
pemanasan ...................................................................................... 35
Gambar 4.8 Perbandingan PID Dan Tampa PID...............................................36
Gambar 4.9 Susu sebelum dipanaskan dan suhu 23.56ºC................................. 38
Gambar 4.10 Hasil Susu setelah dipanaskan pada suhu kurang dari 63ºC ....... 38
Gambar 4.11 Hasil Susu setelah dipanaskan pada suhu 66ºC........................... 39
Gambar 4.12 Hasil Susu setelah dipanaskan pada suhu lebih dari 66ºC .......... 39
Gambar 4.13 Alat Pengolahan Susu.................................................................. 41
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik Pengendali PID…..............................................................10
Tabel 3.1 Fungsi setiap sinyal LCD…....................................................................24
Tabel 3.2 Daftar bahan untuk membuat kotak alat….............................................24
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Wifi Pada ESP8266…...................................................29
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Susu Pada Pemanasan Susu …......................................40
xiii
DAFTAR PUSTAKA
[1] SNI, Susu Segar, Jakarta: Badan Standar Nasional Indonesia, 2007.
[2] A. Bakar, Triyantini, R. Sunarlim, H. Setiyanto and Nurjannah, "PENGARUH SUHU DAN WAKTU PASTEURISASI," Jurnal Ilmu Ternak dan Veteriner, vol. 6, p. 46, 2001.
[3] R. Maerani and S. Bakhri, "PERBANDINGAN SISTEM PENGONTROLAN PID KONVENSIONAL DENGAN PENGONTROLAN CMAC, FUZZY LOGIC DAN ANN PADA WATER LEVEL PRESSURIZER," Sigma Epsilon, vol. 17, p. 129, 2013.
[4] E. Irwansyah, T. B. Saputra, L. Piu and K. Wirangga, "PENGEMBANGAN APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS," JURNAL INFORMATIKA, vol. 11, p. 49, 2012.
[5] A. Junaidi, "INTERNET OF THINGS, SEJARAH, TEKNOLOGI DAN PENERAPANNYA," Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan, vol. 1, p. 63, 2015.
[6] H. S. Nida, "Prototype Sistem Multi-Telemetri Wireless Untuk Mengukur Suhu Udara Berbasis Mikrokontroler ESP8266 Pada Greenhouse," Kinetik, vol. 2, p. 218, 2017.
[7] E. D, "Regarding Sale/Consumption of Raw Milk-Position Statement," p. 27, 2003.
[8] P. Herlan, "Rangkaian Dimmer Pengatur Iluminasi Lampu Pijar Berbassis Internally Triggered TRIAC," INKOM, vol. III.
[9] D. INSTRUMENTS, "DEPOK INSTRUMENTS," 27 7 2011. [Online]. Available: http://depokinstruments.com/2011/07/27/teori-keypad-matriks-4x4-dan-cara-penggunaannya/. [Accessed 27 10 2017].
[10] M. Integrated, "Maxim Integrated," [Online]. Available: https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/sensors-and-sensor-interface/DS18B20.html. [Accessed 27 10 2017].
[11] F. Reed, "Jameco," [Online]. Available: http://www.jameco.com/jameco/workshop/howitworks/how-servo-motors-work.html. [Accessed 27 10 2017].
43
xiv
[12] Wikipedia, "Wikipedia," 3 12 2017. [Online]. Available: https://id.wikipedia.org/wiki/Pasteurisasi. [Accessed 12 12 2017].
[13] J. Woodroof, Coconut Production Processing Product, Westport,Connecticut: AVI Publ. Company. INC., 1979.
[14] B. Yoga, "Morpostlab," 6 11 2011. [Online]. Available: http://www.morphostlab.com/artikel/proses-pengolahan-susu.html. [Accessed 2017 10 27].
44