RANCANG BANGUN STIRRING TOOL UNTUK...

i

RANCANG BANGUN STIRRING TOOL UNTUK

MENGOPTIMALKAN AERASI PADA MEDIA

CACING LUMBRICUS RUBELLUS BERBASIS

KONTROL PID

Skripsi

Disusun Oleh :

Ahmad Nur Ihwan

NIM. 201210130311090

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2017

v

ABSTRAK

Cacing lumbricus rubellus merupakan salah satu hewan ternak yang digemari

masyarakat sekarang. Namun sampai sekarang para pembudidaya masih menggunakan

sistem manual sehingga bisa merusak media cacing tersebut bahkan bisa mengganggu

cacingnya juga. Disamping itu, pengadukan media cacing secara manual harus bisa

memperkirakannya secara tepat. Apabila salah memperkirakan waktu pengadukannya,

maka bisa merusak media cacing dan mengganggu kehidupan cacing yang berada

didalam media. Untuk mempermudah dalam pengadukan media cacing lumbricus

rubellus dapat dilakukan dengan cara membuat peralatan yang mampu mengaduk media

secara otomatis. Untuk automasi alat yang mampu mengaduk media cacing diperlukan

suatu sistem kontrol. Dalam hal ini peneliti menggunakan ATmega328 untuk mengatur

otomatisasi alat pengaduk media cacing serta menggunakan LCD untuk menampilkan

nilai suhu dan kelembaban pada media cacing. ATmega328 digunakan untuk mengatur

semua komponen yang terpasang pada alat. Alat ini juga bisa mengoptimalkan nilai suhu

dan kelembaban pada media sesuai yang telah ditentukan yaitu berada pada suhu 15 -

25ºC dan 15 – 30 %RH dengan menggunakan DS18B20 dan Soil Moisture. Apabila nilai

yang ditampilkan pada LCD tidak sesuai dengan setpoint yang sudah ditentukan, maka

motor DC secara otomatis akan memutar alat pengaduk tersebut sehingga bisa

memperlancar aerasi pada media cacing dan kecepatan motor DC tersebut di kontrol

menggunakan PID. Dengan adanya alat pengaduk media cacing secara otomatis ini

diharapkan bisa mempermudah pembudidaya cacing dalam membudidayakan cacing

lumbricus rubellus.

Kata kunci: ATmega328, DS18B20, Motor DC, PID, Soil Moisture

vi

ABSTRACT

Worms lumbricus rubellus is one of the livestock people are interested in now. But

until now the farmers are still using the manual system so that it can damage the worm

media can even interfere with the worm as well. In addition, stirring the worm media

manually should be able to estimate it appropriately. If one estimates the timing of

stirring, it can damage the worm media and interfere with the life of the worms that are

in the media. To facilitate the stirring of lumbricus rubellus worm media can be done by

making equipment that is able to stir media automatically. For automation tools that are

capable of stirring the worm media is required a control system. In this case the

researcher uses ATmega328 to arrange the automation of worm media stirrer tool and

use LCD to display temperature and humidity value on worm media. ATmega328 is used

to manage all installed components of the tool. This tool can also optimize the value of

temperature and humidity on the media in accordance with the specified that is located at

the temperature of 15 - 31 º C and 15 - 30% RH by using DS18B20 and Soil Moisture. If

the value displayed on the LCD does not match the specified setpoint, DC motor will

automatically rotate the stirrer so that it can accelerate the aeration of the worm medium

and the speed of DC motor is controlled using PID. With the worm media stirrer tool is

automatically expected to facilitate the cultivation of worms in cultivating the worm

lumbricus rubellus.

Keywords: ATmega328, DS18B20, DC Motor, PID, Soil Moisture

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmad dan karunia-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul H, MT. dan Bapak M. Chasrun Hasani,

ST, MT. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang selalu membantu

penulis untuk menyelesaikan tugas akhir.

2. Bapak Ir. Nurhadi, MT dan Bapak Ir. Diding Suhardi, MT. selaku

dosen penguji.

3. Bapak/Ibu Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Malang.

4. Ketua Jurusan Teknik Elektro Ir. Nur Alif Mardiyah, MT. dan

Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Machmud Effendy, ST., M.Eng.

beserta seluruh stafnya.

5. Kedua orang tua tercinta yang telah banyak memberi do’a dan

dukungan pada penulis, sehingga penulis diberi kelancaran dalam

mengerjakan skripsi.

6. Bapak Adam beserta semua karyawan yang telah membantu dengan

memberikan arahan untuk menyelesaikan skripsi.

7. Mirang yang bersedia berbagi ilmunya sehingga penulis bisa

menyelesaikan skripsi.

8. Semua teman-teman Elektro12B yang selalu membantu dan memberi

semangat juga dukungan pada penulis, sehingga penulis bisa

menyelesaikan skripsi.

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan

rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul :

“RANCANG BANGUN STIRRING TOOL UNTUK

MENGOPTIMALKAN AERASI PADA MEDIA CACING LUMBRICUS

RUBELLUS BERBASIS KONTROL PID”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi

karakteristik motor DC serta karakteristik sensor suhu dan sensor kelembaban.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini

masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti

mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi

perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

Malang, 21 Juli 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL .............................................................................................. i

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii

SURAT PERNYATAAN ................................................................................ iv

ABSTRAKSI .......................................................................................................v

LEMBAR PERSEMBAHAN ......................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .......................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................3

1.3 Tujuan ...................................................................................................4

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................4

1.5 Batasan Masalah.....................................................................................4

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Lumbricus Rubellus ...............................................................................6

2.1.1 Penampilan ....................................................................................6

2.1.2 Habitat ..........................................................................................7

2.1.3 Perilaku ........................................................................................7

2.1.4 Ekosistem .....................................................................................8

2.2 Sensor DS18B20 ....................................................................................8

2.3 Soil Moisture .........................................................................................9

2.4 Motor Direct Current (DC) .................................................................10

2.4.1 Prinsip Dasar Cara Kerja ............................................................11

2.4.2 Prinsip Arah Putaran Motor .......................................................15

x

2.4.3 Torsi ...........................................................................................15

2.5 Rotary Encoder ....................................................................................16

2.6 Motor Servo ........................................................................................18

2.7 Liquid Cristal Display (LCD) .............................................................19

2.7.1 Prinsip Kerja LCD .....................................................................22

2.7.2 Register LCD ..............................................................................22

2.8 Teori Kontroler Proporsional Derivative (PID) ...................................23

2.8.1 Kontroler Proporsional................................................................24

2.8.2 Kontroler Proporsional Integral (PI) ...........................................24

2.8.3 Kontroler Proporsional Derivative (PD) .....................................25

2.8.4 Kontroler PID .............................................................................25

2.9 Atmega328 ..........................................................................................26

2.9.1 Konfigurasi Pin .........................................................................26

2.9.2 Spesifikasi Atmega328 ..............................................................27

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Blok Diagram Rangkaian Hardware ...................................................30

3.2 Perancangan dan Pembuatan Mekanik ................................................31

3.3 Perancangan Alat ................................................................................34

3.3.1 Pemodelan Sistem Alat .............................................................35

3.3.2 Pemodelan Sistem PID ..............................................................36

3.3.3 Perancangan Kontrol PID ..........................................................37

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

4.1 Pengujian Rotary Encoder Pada Motor ...............................................39

4.1.1 Tujuan ........................................................................................39

4.1.2 Peralatan ....................................................................................39

4.1.3 Blok Diagram ............................................................................40

4.1.4 Persiapan Pengujian ..................................................................40

4.1.5 Hasil danAnalisis .......................................................................40

4.2 Pengontrolan dan Monitoring Suhu dan Kelembaban Pada Media

Cacing .................................................................................................41

4.2.1 Tujuan ........................................................................................41

xi

4.2.2 Peralatan ....................................................................................41

4.2.3 Blok Diagram ............................................................................41


4.2.5 Hasil dan Analisis ......................................................................42

4.3 Pengujian Pengendali PID Pada Motor ................................................43

4.3.1 Tujuan ........................................................................................43

4.3.2 Peralatan ....................................................................................43



4.4 Pengujian Seluruh Sistem .....................................................................44

4.4.1 Tujuan ........................................................................................44

4.4.2 Peralatan ....................................................................................44


BAB V PENUTUP................................................................................................47

5.1 Kesimpulan .........................................................................................47

5.2 Saran ....................................................................................................47

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................48

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Cacing Lumbricus Rubellus .................................................................6

Gambar 2.2 Sensor Ds18b20....................................................................................9

Gambar 2.3 Sensor Kelembaban Tanah .................................................................10

Gambar 2.4 Motor DC ...........................................................................................11

Gambar 2.5 Medan Magnet yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor ........11

Gambar 2.6 Medan Magnet yang Terbentuk ........................................................12

Gambar 2.7 Medan Magnet Mengelilingi Konduktor dan Diantara Kutub ..........12

Gambar 2.8 Reaksi Garis Fluks .............................................................................12

Gambar 2.9 Prinsip Kerja Motor DC ....................................................................14

Gambar 2.10 Sistem Torsi .....................................................................................16

Gambar 2.11 Rotary Encoder ................................................................................17

Gambar 2.12 Blok Penyusun Rotary Encoder ......................................................17

Gambar 2.13 Rangkaian Tipikal Penghasil Pulsa Pada Rotary Encoder ..............17

Gambar 2.14 Motor Servo TowerPro MG996R ...................................................19

Gambar 2.15 Konfigurasi Pin LCD ......................................................................19

Gambar 2.16 Modul LCD Karakter 16x2 .............................................................20

Gambar 2.17 Diagram Blok Kontroler PID ..........................................................24

Gambar 2.18 Pin ATmega328 ...............................................................................26

Gambar 2.19 Diagram Blok Fungsional ATmega328 ..........................................28

Gambar 3.1 Blok Diagram Prinsip Kerja Sistem ..................................................30

Gambar 3.2 Perancangan Mekanik .......................................................................32

Gambar 3.3 Diagram Blok Perancangan Alat .......................................................34

Gambar 3.4 Flowchart Sistem Alat .......................................................................35

Gambar 3.5 Flowchart Sistem PID .......................................................................36

Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Rotary Encoder Pada Motor DC................40

Gambar 4.2 Blok Diagram Pengujian DS18B20 ..................................................41

Gambar 4.3 Blok Diagram Pengujian Soil Moisture ............................................41

Gambar 4.4 Prototipe Alat Pengaduk Media Cacing Lumbricus Rubellus ..........45

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Pin – Pin LCD .......................................................................................21

Tabel 3.1 Spesifikasi Bahan Mekanik ...................................................................31

Tabel 3.2 Spesifikasi Bahan Elektronik ................................................................32

Tabel 3.3 Perhitungan Nilai Parameter PID ..........................................................38

Tabel 4.1 Data Pengujian Rotary Encoder Pada Motor DC ..................................40

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Nilai Suhu .................................................................42

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Nilai Sensor Kelembaban ........................................42

Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Motor DC Menggunakan PID ............................44

Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan ............................................45

xiv

DAFTAR PUSTAKA

Ardhana, 2012. Ekologi Tumbuhan. Udayana University Press

Edwards, C.A. dan Lofty, J.R. 1972. “Biology of Earthworm”. A Halsted Press Boo, John

Wiley & Sons. New York

Ghazali, Ihwan. 2010. “Perancangan Mesin Pengaduk Ikan Teri Untuk Membuat Rusip

di Bangka Dengan Pendekatan Metode Quality Function Deployment (QFD)”. S2

Teknik Mesin, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

Giant, R.F., Darjat, Sudjadi, 2015, Perancangan Aplikasi Pemantau Dan Pengendali

Perangkat Elektronik Pada Ruangan Berbasis Web, TRANSMISI. 17, (2), e-ISSN

2407-6422

Harianto, Muhammad Luky. 2012. Pengendali Ketinggian Bola Dalam Pipa Vertikal

Dengan Metode PID. Sekolah Tinggi Manajemen Informatika dan Teknik

Komputer, Jurusan Sistem Komputer STIKOM. Surabaya

Hakim, Ermanu Azizul. 2012. “Sistem Kontrol”. Malang: UMM Press

Minnich, J. 1997. The Earthworms Book. How Raise and Use Earthworms four

yous farm and

Garden. Rodale Press Emmaus. USA.

Nuryati, Venti. 2010. Rancang Bangun Alat Pendeteksi Dan Penghitung Detak Jantung

Dengan Asas Doppler. Jurusan Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

Depok

Ogata, Katsuhiko. 1997. Modern Control Engineering Third Edition. Prentice-Hall

International Inc. New Jersey

Pratama, Yusuf. 2015. “Pengontrolan Kecepatan Motor Prototype Konveyor Pengangkut

Pasir Berdasarkan Jarak Menggunakan Arduino Uno ATmega 328P”. Jurusan

Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mataram

Simanjuntak A. K dan J. Waluyo, 1982. Cacing Tanah Budidaya dan Pemanfaatannya.

Jakarta: Penerbit PT Penebar Swadaya.

Sumanto, 1994, Mesin Arus Searah, Andi Offset, Yogjakarta

Taufik D. S. S., 2010., Buku Pintar Robotika, Andi Offset, Yogyakarta

Wallwork J.A. 1983. Earthworm biology. 1st

Ed. E. Arnold Publishers Ltd. London

Wardana, Hery Setia. 2015. “Rancang Bangun Alat Pengatur Suhu Dan Kelembaban

Pada Media Cacing Lumbricus Rubellus”. Fakultas Teknik Dan Informatika,

Jurusan Sistem Komputer, Institut Bisnis Dan Informatika STIKOM, Surabaya

RANCANG BANGUN STIRRING TOOL UNTUK...

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN STIRRING TOOL UNTUK...