RANCANG BANGUN OTOMATISASI SISTEM PENGERING PADI MENGGUNAKAN METODE FUZZY SKRIPSI

(1)

RANCANG BANGUN OTOMATISASI SISTEM PENGERING PADI MENGGUNAKAN METODE FUZZY

SKRIPSI

Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Oleh:

MUHAMMAD SINGGIH 201410130311082

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKUKLTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

(2)

(3)

(4)

(5)

v

ABSTRAK

Proses pengeringan merupakan faktor yang sangat berpengaruh dalam mengurangi kadar air padi siap giling. Selain mengurangi kadar air, pengeringan pada suhu yang stabil mempengaruhi peningkatan mutu. Kadar air yang sesuai dengan standar mutu beras giling SNI Standar Nasional Indonesia) 6128: 2008 yaitu masuk pada kategori mutu I dengan kadar air maksimal 14%. Sedangkan prsoes pengeringan padi di Indonesia masih menggunakan panas sinar matahari dan membutuhkan tempat yang sangat luas.

Tugas akhir ini membahas tetntang pembuatan rancang bangun otomatisasi sistem pengering padi menggunakan metode fuzzy. Fuzzy digunakan sebagai metode untuk menghitung nilai inputan kelembapan. Pengendali utama pada alat ini menggunakan mikrokontroler Atmega328 pada board Arduino uno yang diprogram menggunakan aplikasi Arduino IDE dan menggunakan sesor soil moisture untuk mengukur kadar air. Sensor soil moisture nantinya mengukur kadar air padi dalam tabung, yang nantinya data akan di kirim ke mikrokontroler. Mikrokontroler nantinya akan menghidupkan elemen pemanas dan memutar motor dc sebagai pengaduk, supaya proses pengeringan merata. Setelah itu diperlukan sensor suhu ds18b20 sebagai pengukuran suhu supaya Arduino mengontrol jalannya pemanas maksimal 70℃, sehingga ketika pemanas belum mencapai suhu maksimal pemanas tetap menyala dan ketika melebihi suhu maksimal pemanas akan mati secara otomatis. Pengukuran suhu ini di lakukan setiap 20 detik sekali dan motor berhenti sesaat kemudian berputar kembali.

Proses ini berlangsung sampai kadar air mencapai 14%RH. Setelah proses pengeringan tercapai sesor soil moisture memberi sinyal bahwa proses pengeringan telah terpenuhi dan sistem berhenti.

Dari hasil penelitian keberhasilan alat dalam melakukan pengeringan padi berdasarkan kadar air sesuai SNI dengan kandungan kadar air 14%RH, rancang bangun mesin pengering padi menggunakan metode fuzzy ini dapat bekerja secara otomatis dengan akurasi rata-rata seluruh percobaan adalah 100%.

Kata kunci: Otomatisasi Sistem Pengering Padi, Arduino Uno, Arduino IDE, Mutu Beras Giling SNI 6128: 2008, Kadar Air 14%RH

(6)

vi ABSTRACT

The drying process is a very influential factor in reducing the moisture content of ready milled rice. In addition to reducing moisture content, drying at a stable temperature affects quality improvement. The water content in accordance with the quality standard of milled rice SNI 6128: 2008 is included in the first quality category with a maximum water content of 14%. Meanwhile, rice drying process in Indonesia still uses hot sunlight and requires a very large space.

This final project discusses the design and construction of rice drying system automation using the fuzzy method. Fuzzy is used as a method to calculate the humidity input value. The main controller in this tool uses the Atmega328 microcontroller on the Arduino Uno board which is programmed using the Arduino IDE application and uses a soil moisture sensor to measure moisture content. Soil moisture sensor will measure the moisture content of the rice in the tube, which will send the data to the microcontroller. The microcontroller will turn on the heating element and rotate the DC motor as a mixer, so that the drying process is evenly distributed. After that we need a temperature sensor ds18b20 as a temperature measurement so that the Arduino controls the running of the heater to a maximum of 70 ℃, so that when the heater has not reached the maximum temperature the heater remains on and when it exceeds the maximum temperature the heater will automatically shut down. This temperature measurement is carried out every 20 seconds and the motor stops for a moment then spins again. This process continues until the water content reaches 14% RH. After the drying process is reached, a soil moisture sensor signals that the drying process has been completed and the system stops.

From the results of the research on the success of the tool in drying rice based on water content according to SNI with a moisture content of 14% RH, the design of the rice drying machine using the fuzzy method can work automatically with an average accuracy of all experiments is 100%.

Keywords: Automation of Rice Drying System, Arduino Uno, Arduino IDE, Quality of Milled Rice SNI 6128: 2008, Water Content 14% RH

(7)

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas rahmat dan karunia- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang sebenar-benarnya kepada:

1. Bapak Ngadiono dan Ibu Suhartiningsih selaku orang tua dan seluruh keluarga yang telah banyak memberikan do’a dan dukungan.

2. Dekan Fakultas Teknik dan keluarga (FT) Bapak Ahmad Mubin, Dr. M.T. serta parsa Pembantu Dekan Fakultas Teknik dan keluarga besar Universitas Muhammadiyah Malang.

3. Ketua Jurusan Teknik Elektro Bapak Zulfatman, M.Eng., Ph.D. dan Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Bapak Widianto, S., MT. beserta seluruh stafnya.

4. Bapak Nur Kasan, Ir, MT. dan Bapak Widianto, ST., MT. 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. Sahabat dari berbagai penjuru dan teman-teman Elektro 2014/B yang berjuang mencari ilmu di UMM.

7. Dan yang terakhir, semua yang telah membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala.

Atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah kepada Rasulullah Muhammad Shallallahu ‘Alaihi Wa Sallam. Atas kehendak dan karunia Allah sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul:

“RANCANG BANGUN OTOMATISASI SISTEM PENGERING PADI MENGGUNAKAN METODE FUZZY”

Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik di Universitas Muhammadiyah Malang, selain itu penulis berharap tugas akhir ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan utamanya dalam bidang elektronika.

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 ke depan.

Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa mendatang. Sebagai manusia yang tidak boleh luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf apabila ada kekeliruan baik yang disengaja maupun yang tidak disengaja.

Malang, Desember 2021

Penulis

(9)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...i

LEMBAR PERSETJUAN ...ii

LEMBAR PENGESAHAN ...iii

LEMBAR PERNYATAAN ...iv

ABSTRAK ...v

ABSTRACT ...vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ...vii

KATA PENGANTAR ...viii

DAFTAR ISI ...ix

DAFTAR GAMBAR ...xi

DAFTAR TABEL ...xii

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1 Latar Belakang...2

1.2 Rumusan Masalah ...2

1.3 Tujuan ...2

1.4 Batasan Masalah ...2

1.5 Manfaat ...2

1.6 Sistematika Penulisan ...3

BAB II LANDASAN TEORI ...4

2.1 Padi ...4

2.2 Sensor Soil Moisture...4

2.3 Sensor Suhu DS18B20 ...5

2.4 Sensor Berat (loadcell) ...5

2.5 Relay ...6

2.6 PWM Motor...7

2.7 Elemen Pemanas (catridge heater) ...8

2.8 Motor DC (dirrect current) ...8

2.9 Power Supply...9

2.10 Push Button ...10

2.11 Arduino Uno Atmega328 ...10

2.12 LCD 20x4 ...11

2.13 Bahasa Pemrograman Arduino Uno Atmega328 ...12

(10)

x

2.14 Metode Fuzzy Mamdani ...12

BAB III PERANCANGAN SISTEM ...14

3.1 Diagram Blok dan Prinsip Kerja ...14

3.2 Perancangan (Hardware)...15

3.2.1 Perancangan Sensor Soil Moisture ...15

3.2.2 Perancangan Sensor Suhu (DS18B20) ...16

3.2.3 Perancangan Sensor Load Cell dan HX711 ...17

3.2.4 Perancangan Relay dan Pemanas ...19

3.2.5 Perancangan Driver Pwm Motor ke Arduino ...20

3.2.6 Perancangan LCD dengan Arduino ...21

3.3 Perancangan Mekanik ...22

3.4 Logika Fuzzy ...24

3.5 Flowchart Sistem Kerja ...43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...45

4.1 Pengujian Sensor loadcell ...45

4.1.1 Hasil Pengujian Sensor loadcell ...46

4.1.2 Hasil Pengujian Saat di beri Beban ...48

4.2 Pengujian Sensor Soil Moisture...50

4.2.1 Hasil Pengujian Pengukuran Kadar Air ...51

4.2.2 Hasil Pengujian saat Kadar Air Normal, Basah dan Sangat Basah ...53

4.3 Pengujian Sensor Suhu DS18B20 ...55

4.3.1 Hasil Pengujian Pengukuran Suhu ...56

4.4 Pengujian Kesaeluruhan Sistem Pengeringan ...58

4.4.1 Hasil Pengujian Pengeringan Padi dengan Kadar Air Diatas 29,1% (Sangat Basah) ...58

4.4.2 Perhitungan Manual Kontrol Pemanas ...67

BAB V PENUTUP ...80

5.1 Kesimpulan ...80

5.2 Saran ...80

DAFTAR LAMPIRAN ...81

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sensor Soil Moisture ... 4

Gambar 2.2 Sensor DS18B20 ... 5

Gambar 2.3 Sensor Berat (loadcell)... 6

Gambar 2.4 Relay... 7

Gambar 2.5 PWM Motor ... 7

Gambar 2.6 Elemen Pemanas ... 8

Gambar 2.7 Motor DC ... 9

Gambar 2.8 Power Supply ... 9

Gambar 2.9 Push Button ... 10

Gambar 2.10 Arduino Uno ATmega328 ... 10

Gambar 2.11 LCD 20x4 ... 11

Gambar 2.12 Bahasa Pemrograman Arduino ... 12

Gambar 3.1 Diagram Blok Mesin Pengering Padi Otomatis ... 14

Gambar 3.2 Perancangan Rangkaian Sensor Soil Moisture dengan Arduino ... 16

Gambar 3.3 Perancangan sensor suhu ds18b20 dengan Arduino ... 17

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Load Cell ke-1 ... 18

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Load Cell Ke-2 ... 19

Gambar 3.6 Perancangan Rangkaian Pemanas ... 20

Gambar 3.7 Perancangan Driver Pwm Motor ke Arduino ... 21

Gambar 3.8 Perancangan Rangkain I2c dengan Arduino ... 22

Gambar 3.9 Desain Mekanik dan Penempatan Sensor Mesin Pengering Padi ... 22

Gambar 3.10 Diagram Blok Sistem Kendali Pemanas ... 24

Gambar 3.11 Rule Inputan Kadar air (kelembaban) ... 25

Gambar 3.12 Rule Inputan Berat ... 26

Gambar 3.13Output Pemanas ... 32

Gambar 3.14 Flowchart Sistem Kerja ... 42

Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Sensor Loadcell ... 45

Gambar 4.2 Hasil Pengujian Berat Palu di Serial Monoitor ... 46

Gambar 4.3 Hasil Pengujian Berat Palu ... 47

Gambar 4.4 Hasil Pengujian Berat Palu pada Sensor Load Cell ... 48

Gambar 4.5 Diagram Blok Pengujian Pengukuran Kadar Air ... 50

Gambar 4.6 Hasil Pengujian Kadar Air di Serialmonitor ... 51

(12)

xii

Gambar 4.7 Hasil Pengujian Kadar Air Padi dalam Gelas ... 52

Gambar 4.8 Gambar Pengujian Gabah dengan Kadar Air Normal ... 53

Gambar 4.9 Gambar Gabah dengan Kadar Air Basah ... 54

Gambar 4.10 Gambar Pengujian Gabah dengan Kadar Air Sangat Basah ... 54

Gambar 4.11 Diagram Blok Pengujian Pengukuran Suhu... 55

Gambar 4.12 Hasil Pengujian Pengukuran Suhu ... 56

Gambar 4.13Hasil Pengujian Sensor DS18B20 ... 57

Gambar 4.14 Tahap Pengujian Keseluruhan Sistem... 58

Gambar 4.15 Pengujian pengeringan padi kadar air 31% RH ... 59

Gambar 4.18Pengujian pengeringan padi kadar air 27% RH ... 60

Gambar 4.23Pengujian pengeringan padi kadar air 18% RH ... 63

(13)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Serial Komunikasi sensor Soil Moisture Ke Arduino ... 16

Tabel 3.2 Serial Komunikasi DS18B20 Ke Arduino ... 17

Tabel 3.3 Serial Komunikasi loadcell Ke HX711 ... 18

Tabel 3.4 Serial Komunikasi HX711 Ke Arduino ... 18

Tabel 3.5 Serial Komunikasi Load Cell Ke HX711 ... 19

Tabel 3.6 Serial Komunikasi HX711 Ke Arduino ... 19

Tabel 3.7 Serial Komunikasi Arduino ke Relay ke Pemanas ... 20

Tabel 3.8 Serial Komunikasi Arduino ke Relay ke Driver PWM ke Power Supply Ke Motor... 21

Tabel 3.9 Serial Komunikasi dari Arduino ke I2C ... 22

Tabel 3.10 Tabel 3 keadaan fuzzy ... 24

Tabel 3.11 Tabel 3 keadaan fuzzy ... 25

Tabel 3.12 Rule Fuzzy Controller Pemanas ... 27

Tabel 4.1 Pengujian Sensor Loadcell dan Timbangan Digital Sf400 ... 46

Tabel 4.2 Pengujian Ketelitian Hasil Pengukuran Berat Palu ... 48

Tabel 4.3 Pengujian Ketelitian Hasil Pengukuran Berat Tank ... 49

Tabel 4.4 Pengujian Ketelitian Hasil Pengukuran Berat Bor ... 49

Tabel 4.5 Pengujian Ketelitian Hasil Pengukuran Box Besi ... 50

Tabel 4.6 Pengujian Sensor Soil Moisture ... 51

Tabel 4.7 Pengujian Sensor Suhu DS18B20 ... 56

Tabel 4.8 Hasil Pengujian Pengeringan Dari Kelembapan 31-14% RH ... 65

(14)

xiv DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Kode Pogram ... 81

Lampiran 2 Lembar Asistensi Pembimbing 1 ... 92

Lampiran 3 Lembar Asistensi Pembimbing 1 ... 93

Lampiran 4 Lembar Perbaikan Tugas Pokok... 94

Lampiran 5 Form Cek Plagiarisme ... 95

(15)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Millati, Tanwirul,2017. Pengaruh Suhu Penyimpanan pada Gabah Basah yang Baru Dipanen terhadap Perubahan Mutu Fisik Beras Giling

[2] Gunawan,Ivan Aditiya,2013. Pengeringan Gabah Menggunakan Pengering Sirkulasi Kontinyu Tipe Konveyor Pneumatik.Jurusan teknik Kimia Universitas Diponegoro.

[3] Kafiar, Erricson Zet,2018. Rancang Bangun Penyiram Tanaman Berbasis Arduino Uno Menggunakan Sensor Kelembaban YL-39 Dan YL-69. Teknik Elektro Universitas Sam Ratulaingi Manado.

[4] Jupri, Achmad,2017. Rancang Bangun Alat Ukur Suhu, Kelembaban, dan pH pada Tanah Berbasis Mikrokontroler ATMega328P. Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Tanjungpura.

[5] Ramadhani, Ari,2016. Sistem Pengaturan Suhu Air Menggunakan Kendali PID berbasis LabVIEW. Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia

[6] Wahyudi,2017. Perbandingan Nilai Ukur Sensor Load Cell pada Alat Penyortir Buah Otomatis terhadap Timbangan Manual. Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Sriwijaya.

[7] Turang, Alexander,2015. PENGEMBANGAN SISTEM RELAY PENGENDALIAN DAN PENGHEMATAN PEMAKAIAN LAMPU

BERBASIS MOBILE. Teknik Informatika, Sekolah Tinggi Teknologi Bontang.

[8] Wilyanti,Sinka,2019. PENERAPAN KIPAS BERTEKANAN DENGAN PENGATUR KECEPATAN PADA MESIN BENSIN EMPAT LANGKAH.

Institut Teknologi dan Kesehatan Jakarta.

[9] Hamidah, Umrotin,2020. PEMBUATAN PENGERING PAKAIAN MENGGUNAKAN ARDUINO MEGA 2560. Universitas Islam Malang.

[10] Purnomo, Abdul Muis Eko,2019. Rancang Bangun Otomatisasi Sistem Penentuan Kuantitas Ikan Berdasarkan Berat Terukur Berbasis Mikrokontroler ATMega328. Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.

[11] Julianto, Daniel,2017. MEDIA PEMBELAJARAN TRAINER MOTOR DC, BRUSHLESS, SERVO, DAN STEPPER DENGAN KENDALI

MIKROKONTROLER ARDUINO UNO PADA MATA PELAJARAN TEKNIK

(16)

MIKROPROSESOR DI SMK NEGERI 2 DEPOK YOGYAKARTA. Teknik Elektronika Universitas Negeri Yogyakarta.

[12] Putra, Ilham Tejana,2018. PUSH BUTTON SISTEM KEAMANAN PINTU RUMAH MENGGUNAKAN RASPBERRY PI BERBASIS IOT. Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri Universitas Gunadarma.

[13] Irwanto, Bayu, Marsuki Kabib dan Rohmad Winarso,2019. RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL PENIMBANGAN TEMBAKAU DENGAN MIKROKONTROLLER ARDUINO UNO. Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.

[14] Widianingsih, Fauziah,2018. TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG. Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negri Maulana Malik Ibrahim Malang.

[15] Efendi, Zakariya,2019. PENGARUH KELEMBABAN RELATIF (RELATIVE HUMIDITY) TERHADAP LAJU PERPINDAHAN MASSA PADA PROSES PENGERINGAN. Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

[16] Arifin, Saiful,2015. Implementasi Logika Fuzzy Mamdani untuk Mendeteksi Kerentanan Daerah Banjir di Semarang Utara. Jurusan Matematika, FMIPA, Universitas Negeri Semarang.

(17)

95

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO & D3 TEKNIK ELEKTRONIKA

Jl. Raya Tlogomas 246 Malang 65144 Telp. 0341 - 464318 Ext. 129, Fax. 0341 - 460782

FORM CEK PLAGIASI LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama Mahasiswa : Muhammad Singgih………

NIM : 201410130311082 ………

Judul TA : Rancang Bangun Otomatisasi Sistem Pengering Padi Menggunakan Metode Fuzzy……….

Hasil Cek Plagiarisme dengan Turnitin

No. Komponen Pengecekan Nilai Maksimal Plagiasi (%)

Hasil Cek Plagiasi (%) *

1. Bab 1 – Pendahuluan 10 % 4%

2. Bab 2 – Studi Pustaka 25 % 17%

3. Bab 3 – Metodelogi Penelitian 35 % 23%

4. Bab 4 – Pengujian dan Analisis 15 % 5%

5. Bab 5 – Kesimpulan dan Saran 5 % 5%

6. Publikasi Tugas Akhir 20 % 18%

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II,

(Ir. NUR KASAN, MT) (WIDIANTO, ST., MT)