BAB II LANDASAN TEORI
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.3 PENGUJIAN INTEGRASI
Pengujian integrasi ini merupakan pengujian keseluruhan komponen yang sebelumnya telah diuji parsial dan telah dikatakan baik. Tujuan dari pengujian integrasi ini adalah untuk mengetahui apakah sistem yang telah direncanakan dapat digunakan sebagai alat pemutar tabung es puter secara otomatis. Pengujian pertama yaitu pengujian untuk menentukan set point terbaik agar adonan es puter dapat cepat membeku. Selanjutnya yaitu pengujian motor DC pada saat tidak berbeban dan berbeban sebagai parameter pembanding dengan kondisi sistem masih open loop. Tabel 4.7 tentang pengujian es puter dengan kapasitas adonan 1 liter pada set point yang berbeda – beda dapat dilihat karakteristik waktu pembekuan adonan es puter saat dibuat dengan kecepatan yang berbeda - beda.
Tabel 4.7 Perbandingan waktu tempuh untuk beku terhadap perubahan set point Set Point Waktu tempuh untuk beku
90 rpm 38 menit
100 rpm 30 menit
110 rpm 25 menit
Dari data pengujian yang tertera pada Tabel 4.7 dapat diketahui bahwa dengan set point yang semakin cepat maka proses pembuatan es puter akan menjadi semakin cepat juga. Dengan demikian dipilihlah set point paling cepat yaitu 120 rpm agar dalam proses pembuatan es puter, adonan es puternya juga semakin cepat membeku. Lama proses pembuatan es puter sebenarnya juga dipengaruhi oleh komposisi garam pada es batu yang digunakan. Jika garam yang ditaburkan terlalu sedikit, meskipun putarannya sudah dipercepat maka proses pembekuan adonan es puter akan tetap lambat. Dan jika garam yang ditaburkan terlalu banyak maka hasil pembekuan adonan es puter akan terlalu keras.
Selanjutnya yaitu pengujian motor DC pada saat tidak berbeban dan berbeban sebagai parameter pembanding dengan sistem masih open loop. Untuk bebannya digunakan adonan es puter 1 liter. Tabel 4.8 adalah beberapa pengujian motor DC dengan kecepatan yang berbeda – beda antara kondisi tidak berbeban dan berbeban pada beban 1 liter. Saat kondisi berbeban kecepatan motor DC cenderung turun 8 hingga 10 rpm. Saat beban dinaikkan menjadi 2,5 liter atau 5 liter maka kecepatan putaran akan menjadi lebih pelan lagi. Pada kondisi beban maksimal 5 liter kecepatan putaran tabung es puter akan turun hingga 20 rpm.
Tabel 4.8 Perbandingan kecepatan tanpa beban dan berbeban 1 liter adonan es
puter (open loop) RPM
Tidak Berbeban Berbeban
0 0 70,5 57,5 81,5 69,5 90,5 84,0 104,0 92,5 120,5 112,5
Yang tertera pada Gambar 4.20 adalah grafik hasil pengujian open loop antara berbeban dan tidak berbeban. Terlihat bahwa dengan kondisi tanpa beban set point dapat stabil pada setting yang diberikan yaitu 120 rpm. Sedangkan saat dibebani adonan es puter 1 liter, responnya menjadi lambat untuk mencapai set point 120 rpm. Lambatnya respon tersebut disebabkan karena beban tabung es puter saat awal proses pemutaran cenderung berat karena es batu yang bergesekan langsung dengan tabung es puter masih sangat keras.
83
Gambar 4.20 Grafik Perbandingan kecepatan tanpa beban dan berbeban 1 liter
adonan es puter (open loop)
Pengujian integrasi selanjutnya yaitu dengan kondisi close loop. Set pointnya yaitu 120 rpm dan untuk tiap beban adonan memiliki parameter Kp dan Ki yang berbeda – beda. Pada beban adonan es puter 1 liter, nilai parameter Kp nya 2 dan Ki nya 7. Untuk beban adonan es puter 2,5 liter, nilai parameter Kp nya 3 dan Ki nya 7. Sedangkan untuk beban adonan es puter 5 liter, nilai parameter Kp nya 5 dan Ki nya 7. Nilai – nilai parameter tersebut didapatkan menggunakan metode tuning
trial and error.
Dari hasil pengujian pada ketiga beban didapatkan hasil grafik respon seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.21. Terlihat bahwa tiap beban adonan es puter, memiliki grafik respon yang berbeda – beda. Overshoot tertinggi terdapat pada beban adonan es puter 1 liter, dan overshoot terendah pada adonan es puter 5 liter. Meskipun pada beban adonan es puter 1 liter terdapat overshoot tetapi nilai nya tidak terlalu tinggi yaitu hanya 135 rpm. Untuk respon rise timenya, jika dibandingkan dengan respon open loop maka didapatkan adanya perbedaan. Perbedaannya yaitu dengan menggunakan kontrol PI rise time nya menjadi lebih cepat dimana pada kondisi open loop dibutuhkan waktu 5 detik sedangkan dengan kontrol PI waktu rise timenya hanya 3 detik. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 5 10 15 20 25 Ke ce p atan ( rp m) Waktu (menit)
Pengujian Open Loop Berbeban dan Tanpa Beban Set Point 120 rpm
Tanpa Beban Berbeban 1 liter
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan kecepatan sistem close loop dengan PI
Controller untuk adonan es puter 1 liter, 2,5 liter dan 5 liter
Pada Gambar 4.21 yang menunjukkan grafik perbandingan kecepatan sistem close loop menggunakan kontrol PI dapat dilihat berdasarkan pengujian terhadap respon ketiga beban adonan es puter dan tambahan saat kondisi open loop maka dapat dikatakan bahwa respon dari sistem selalu sedikit mengalami osilasi. Meskipun mengalami osilasi namun sudah cukup bagus responnya jika dibandingkan dengan respon open loop. Dengan menggunakan kontrol PI sistem dapat mencapai set point yang telah ditentukan yaitu 120 rpm meskipun selalu terdapat osilasi antara 125 rpm hingga 114 rpm. Osilasi yang terjadi tiap beban adonan es puter juga berbeda – beda, dimana dengan adonan es puter 1 liter osilasinya lebih besar dan osilasi yang tidak terlalu besar ada pada sistem dengan beban adonan 5 liter. Osilasi tersebut disebabkan oleh gesekan es batu dengan tabung es puter yang kadang keras dan kadang tidak, sehingga sistem berusaha untuk tetap mempertahankan set point 120 rpm dengan resiko kadang naik hingga 125 rpm dan kadang turun hingga 114 rpm. Sedangkan tanpa kontrol PI (open loop) pada menit – menit awal sistem tidak dapat mencapai set point yang telah ditentukan, sitem open loop untuk adonan 1 liter baru dapat mencapai set point 120 rpm saat detik ke 20. Hal ini menjelaskan bahwa dengan kontrol PI respon sistem untuk dapat mencapai set point menjadi lebih cepat dan perubahan beban putaran yang diakibatkan oleh gesekan es batu dengan tabung juga dapat diminimalisir.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 5 10 15 20 25 30 35 Ke ce p atan ( rp m) Waktu (detik)
Perbandingan Close Loop PI Controller Beban 1 liter, 2,5 liter dan 5 liter set point 120 rpm
Adonan 1 Lt Adonan 2,5 Lt Adonan 5 Lt Open loop 1 Lt
85
Pada Gambar 4.22 adalah hasil adonan es puter yang sudah membeku, dimana pada Gambar 4.22 adalah saat pengujian dengan beban adonan es puter 5 liter menggunakan kontrol PI pada set point putaran tabung es puter 120 rpm.
87
BAB V PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Dari hasil analisa data untuk semua pengujian - pengujian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
1. Set point kecepatan putaran tabung es puter yang terbaik agar adonan es puter dapat cepat membeku yaitu 120 rpm. 2. Dari grafik respon menggunakan kontrol PI untuk ketiga
beban adonan es puter didapatkan bahwa responnya selalu mengalami osilasi. Osilasi tersebut disebabkan oleh gesekan es batu dengan tabung es puter yang kadang keras dan kadang tidak, sehingga sistem berusaha untuk tetap mempertahankan set point 120 rpm dengan resiko kadang naik hingga 125 rpm dan kadang turun hingga 114 rpm. 3. Dengan menggunakan kontrol PI respon sistem jauh lebih
baik jika dibandingkan dengan respon secara open loop. Sistem dengan kontrol PI mampu mencapai keadaan steady state set point 120 rpm dengan cepat, sedangkan saat kondisi tanpa kontrol (open loop) butuh waktu yang lama untuk mencapai steady state set point 120 rpm.
4. Rata – rata error steady state menggunakan kontrol PI yaitu berkisar antara 5%.
5. Konstanta proportional dan integral untuk kontrol PI agar kecepatan putaran tabung es puter dapat stabil 120 rpm yaitu Kp = 2, Ki = 7 untuk adonan es puter 1 liter, Kp = 3, Ki = 7 untuk adonan es puter 2.5 liter dan Kp = 5, Ki = 7 untuk adonan es puter 5 liter.
5.2 SARAN
Dalam pengerjaan proyek akhir ini tentu saja tidak lepas dari segala kekurangan baik dari segi metode yang digunakan maupun dari segi peralatan yang telah dibuat. Maka dari itu, kekurangan - kekurangan tersebut perlu diperbaiki agar nantinya sistem yang dibuat ke depannya dapat lebih baik lagi. Berikut adalah saran - saran yang mungkin diperlukan :
1. Perlu dilakukan desain mekanik yang lebih baik dan pembuatan yang lebih presisi lagi, karena saat pengujian posisi as tabung yang terhubung ke pulley sedikit miring sehingga putaran tabung tidak melingkar dan menyebabkan kecepatan menjadi tersendat – sendat yang berdampak kecepatan menjadi berosilasi.
2. Perlu ditambahkan kran pembuangan pada sisi tabung penampung es batu agar saat proses pengurasan air sisa es batu yang telah mencair lebih mudah.
3. Sensor kecepatan yang dipakai perlu diganti dengan sensor kecepatan yang lebih stabil dan presisi pembacaannya seperti type laser rotary encoder, karena sensor kecepatan type
infrared yang digunakan pada proyek akhir ini memiliki
banyak kendala yaitu kadang pembacaannya bagus dan kadang tidak saat sudah terintegrasi.
4. Agar proses pengadukan adonan es puter bisa secara otomatis, maka selanjutnya perlu dikembangkan lagi untuk sistem yang dapat mengaduk adonan secara otomatis. 5. Agar pengguna dapat memilih kapasitas es puter dengan
bebas tanpa batasan 3 pilihan kapasitas es puter, maka selanjutnya perlu dilakukan perubahan sistem kontrol yang mampu menyesuaikan kapasitas beban es puter dengan pengaturan kecepatan yang konstan.
89