Perancangan Pengendalian pH, Suhu Dan Kejernihan Air Pada
Budidaya Lobster Air Tawar (Freshwater Crayfish) Dengan
kontroler Fuzzy
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1)
Disusun Oleh :
Nama : ARIF SUSANTO NIM : 04530044
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
LEMBAR PERSETUJUAN
PERANCANGAN PENGENDALIAN PH, SUHU DAN KEJERNIHAN AIR
PADA BUDIDAYA LOBSTER AIR TAWAR (FRESHWATER CRAYFISH)
DENGAN KONTROL FUZZY
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
Arif Susanto 04530044
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN PENGENDALIAN PH, SUHU DAN KEJERNIHAN AIR PADA BUDIDAYA LOBSTER AIR TAWAR (FRESHWATER CRAYFISH)
DENGAN KONTROL FUZZY
Tugas Akhir Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1)
Di
Universaitas Muhammadiyah Malang Oleh
Arif Susanto NIM : 04530044
Tgl Ujian : 30 April 2011 Periode Wisuda : Mei 2011 Disetujui Oleh :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN ELEKTRO
Jl. Raya Tlogomas No.246 Malang 65144, Telp. (0341) 464318-129
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Arif Susanto
Tempat, Tanggal Lahir : Malang, 12 Desember 1985
NIM : 04530044
Fakultas/Jurusan : Teknik/Elektro
Menyatakan bahwa tugas akhir kami yang berjudul:
PERANCANGAN PENGENDALIAN PH, SUHU DAN KEJERNIHAN AIR
PADA BUDIDAYA LOBSTER AIR TAWAR (FRESHWATER CRAYFISH)
DENGAN KONTROL FUZZY
Adalah bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini kami buat sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sangsi akademis.
LEMBAR MOTTO
Seberapa besar rasa percaya kita kepada Allah sehingga mampu membuat kita “memutuskan memotong tali pengait” saat tergantung terbalik? Seberapa besar rasa percaya kita kepada Allah hingga kita mau menyerahkan semua yang ada pada diri kita kepada-Nya?
Teman, percayalah, akan ada petunjuk-petunjuk Allah dalam setiap langkah kita menapaki jalan kehidupan ini. Carilah, gali dan temukan rasa itu dalam hatimu. Sebab, saat kita telah percaya, maka petunjuk itu akan datang dengan tanpa dipaksa.
Perjuangan mutlak dibutuhkan dalam menjalani hidup ini. Apabila Allah membolehkan kita hidup tanpa hambatan, itu hanya akan membuat lemah, kita tidak akan sekuat ini. Tidak
pernah se sukses ini.
Saya memohon diberi kekuatan….
Dan Allah memberikan kesulitan agar membuat saya kuat. Saya memohon agar menjadi bijaksana…
Dan Allah memberi saya masalah untuk diselesaikan. Saya memohon kekayaan…
Dan Allah memberi saya bakat, waktu, kesehatan dan peluang. Saya memohon keberanian…
Dan Allah memberikan hambatan untuk dilewati. Saya memohon rasa cinta…
Dan Allah memerikan orang-orang bermasalah untuk dibantu. Saya memohon kelebihan…
Dan Allah memberi saya jalan untuk menemukannya.
‘saya tidak menerima apapun yang sata minta….tetapi saya menerima semua yang saya butuhkan…”
Katakanlah: Sekiranya lautan menjadi tinta untuk (menulis) kalimat-kalimat Tuhanku, sungguh habislah lautan itu sebelum habis (ditulis) kalimat-kalimat Tuhanku, meskipun Kami datangkan tambahan sebanyak itu (pula)." (QS. Al Kahfi;109
LEMBAR PERSEMBAHAN
Kupersembahkan Tugas Akhir ini kepada
segenap keluarga besarku, terutama kedua orang
tuaku.
Ayahanda dan Almarhumah Ibunda yang sangat aku sayangi. Tidak sedikitpun kami menyangkal kebenaran bukti-bukti yang mempertegas aksioma wajibnya berbakti kepadamu. Namun kami menyadari, bahwa kami memang belum melakukan yang terbaik, kalau mungkin malah bisa dibilang masih terlalu picik dalam berbuat baik kepada kalian berdua. Kami yakin, Ayahanda dan Ibunda sudi memakluminya.
Ibunda. Maafkan kami, bila kurang mengisi hari-harimu dengan tawa. Maafkan kami, bila kurang mampu membuatmu bahagia. Bahkan kamipun tahu, banyak tindakan dan ucapan kami yang telah membuat hatimu terluka. Demi Allah, kami menyesali semua itu. Tertawalah bunda, agar hari-hari kamipun menjadi semakin ceria.
Ya Tuhan kami, beri ampunlah aku dan kedua ibu
bapaku dan sekalian orang-orang mukmin pada
hari terjadinya hisab (hari kiamat)." (QS. Ibrahim;41)
“Dan Kami perintahkan kepada manusia (berbuat
baik) kepada dua orang ibu- bapanya; ibunya telah
mengandungnya dalam keadaan lemah yang
bertambah- tambah, dan menyapihnya dalam dua
tahun. Bersyukurlah kepadaKu dan kepada dua
orang ibu bapakmu, hanya kepada-Kulah
kembalimu” (QS. Luqman;14)
“Dan rendahkanlah dirimu terhadap mereka berdua dengan penuh
kesayangan dan ucapkanlah: "Wahai Tuhanku, kasihilah mereka
keduanya, sebagaimana mereka berdua telah mendidik aku waktu
PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb
Alhamdulillahi Robbil „Alamin, segala puja dan puji syukur kehadirat Allah SWT atas Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “PERANCANGAN PENGENDALIAN PH, SUHU DAN KEJERNIHAN AIR PADA BUDIDAYA LOBSTER AIR TAWAR (FRESHWATER CRAYFISH) DENGAN KONTROL FUZZY”ini dengan baik.
Dalam penyusunan laporan ini penulis banyak mendapatkan masukan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1. Ir, Nur Kasan, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 2. Ir, Machmud, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro.
3. Ir, Irfan, MT, selaku pembimbing I yang telah membantu dalam bimbingan tugas akhir ini.
4. Ir, Nur alif, MT, selaku dosen pembimbing II yang telah membantu dalam bimbingan tugas akhir ini.
5. Seluruh Dosen dan karyawan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Bapak, Ibu, Kakak dan adikku tercinta yang memberi Do‟a, kasih sayang, perhatian dan dukungan moral serta spiritual.
7. Teman-teman Elektro UMM 2004 atas dukungan, bantuan dan Do‟a nya. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan dan penulisan laporan Skripsi ini masih banyak kekurangan dan kekeliruan, untuk itu penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran demi kelengkapan dan kesempurnaan laporan ini. Semoga tugas akhir ini memberikan manfaat bagi kita semua. Amin. Wassalamualaikum, Wr. Wb.
Malang, Maret 2011
ABSTRAK
Arif Susanto, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang, April 2011. Perancangan Pengendalian pH, Suhu Dan Kejernihan Air Pada Budidaya Lobster Air Tawar (Freshwater Crayfish) Dengan kontrol Fuzzy.
Pembimbing: Ir.M. Irfan , MT dan Nur Alif , ST. MT.
Lobster Air Tawar merupakan hewan air yang memiliki nilai ekonomis tinggi dan banyak diminati orang untuk dibudidayakan. Kualitas air seperti pH, suhu dan kejernihan merupakan bagian terpenting pada budidaya Lobster Air Tawar. Dengan adanya alat pengendalian pH, Suhu Dan Kejernihan Air diharapkan dapat menghasilkan lobster yang berkualitas. Pengendalian secara manual sangatlah kurang praktis, sehingga digunakan pengendalian secara otomatis menggunakan elektronika digital dengan metode kontrol logika fuzzy
yang penggunaannya sangatlah mudah dan praktis. Penerapan sistem kontrol logika fuzzy dapat mempermudah model matematis sistem fisik yang komples dan rumit, karena konsep dasar dari kontrol logika fuzzy adalah proses pengambilan keputusan yang didasar pada pengalaman manusia sehingga model matematis yang kompleks dan rumit tidak diperlukan.
Alat ini memiliki tiga jenis sensor yaitu sensor suhu, pH dan kejernihan. Range pengaturan suhu antara 24OC-32OC, range pengaturan pH antara 6-8 dan pengaturan kejernihan pada tingkat jernih. Proses pengolahan data dan pemberi perintah pada aktuator seperti heater, pompa asam, pompa basa dan pompa penjernih sebagai penggerak plan dilakukan oleh mikrokontroler ATmega8535. Hasil pengaturan dari alat ini berupa nilai suhu, pH dan kejernihan yang akan ditampilan pada layar LCD.
Kata kunci: kontrol, logika fuzzy, mikrokontroler, pengaturan, pengendalian, sensor, pH, suhu, kejernihan.
ABSTRACT
Arif Susanto, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of Muhammadiyah Malang, April 2011. Designing Control of pH, Temperature and Water Clarity In Freshwater Lobster Aquaculture (Freshwater Crayfish) With Fuzzy control. Supervisor: Ir.M. Irfan, MT and Nur Alif, ST. MT.
Freshwater crayfish are aquatic animals that have high economic value and attracted many people to be cultivated. Water quality such as pH, temperature and clarity are the most important part in the cultivation of Freshwater Lobster. With the tools of control of pH, temperature and water clarity is expected to produce a quality lobster. Control manually is not practical, so that control is used automatically using digital electronics with fuzzy logic control method is easy and practical use. The application of fuzzy logic control system can simplify mathematical models of physical systems very complex and complicated, because the basic concept of fuzzy logic control is the process of decision making based on human experience so that mathematical models of complex and complicated is not required.
This tool has three types of sensors are temperature sensors, pH and clarity. Range-24OC temperature regulation between 32oC, pH regulation range between 6-8 and setting clear clarity on the level. Data processing and giving commands on actuators such as heater, acid pump, pump base and pump purifier as the driving done by the microcontroller ATMEGA8535 plan. The results of this tool in the form of setting the value of temperature, pH and clarity that will ditampilan on the LCD screen.
Key words: control, fuzzy logic, microcontrollers, regulation, control, sensors, pH, temperature, clarity.
DAFTAR ISI
Lembar Persetujuan ... i
Lembar Pengesahan ... ii
Surat Pernyataan ... iii
Lembar Motto... iv Lembar Persembahan ... v Kata Pengantar ... vi Abtraksi ... vii Abstract ... viii Daftar Isi ... ix Daftar Tabel ... x Daftar Gambar ... xi BAB I. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 3 1.3. Tujuan ... 3 1.4. Batasan masalah ... 3 1.5. Metodologi ... 4 1.6. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II. Tinjauan Pustaka 2.1. Suhu ... 6
2.2 Derajat Keasaman (pH) ... 7
2.3. Kekeruhan (Turbidity) ... 9
2.4. Logika Fuzzy ... 10
2.4.1. Himpunan Fuzzy ... 11
2.4.2. Fungsi Keanggotaan Fuzzy ... 12
2.4.3. Operasi Himpunan Fuzzy ... 15
2.4.4. Variabel Linguistik (Linguistic Variable) ... 17
2.4.5. Kontrol Logika Fuzzy ... 18
2.4.5.1. Fuzzifikasi ... 18
2.4.5.2. Aturan Fuzzy “If-Then” ... 19
2.4.5.3. Defuzzifikasi ... 22
2.4.6. Struktur Kontroler Logika Fuzzy Dasar ... 23
2.5. Sensor Suhu Elektronik ... 25
2.6. SensorDerajatKeasaman(pH) ... 25 2.7. LED ... 27 2.8. SensorKejernihan ... 29 2.9. Mikrokontroler ATmega8535 ... 29 2.9.1. Deskripsi Pin ... 30 2.9.2. MEMORI ... 34 2.9.3. Instruksi – instruksi ... 36
2.10. Operational Amplifier(Op-Amp) ... 43
2.11. LCD(Liquid Crystal Display) ... 45
BAB III. Perencanaan dan Pembuatan Alat 3.1 Perancangan Sistem ... 49
3.1.1 Blok Diagram Alat ... 49
3.1.2 Prinsip Kerja Alat ... 50
3.2 Perancangan Perangkat Keras ... 51
3.2.1 Perancangan Modul Pengukur pH ... 51
3.2.2 Perancangan Modul Pengukur Suhu ... 54
3.2.3 Perancangan Modul Pengukur Kejernihan ... 55
3.2.4 Mikrokontroler ... 56
3.2.5 Rangkaian Relay ... 58
3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 60
3.3.1 Perancangan Algoritma Fuzzy ... 60
3.3.2 Perancangan Algoritma Perangkat Lunak ... 66
BAB IV Pengujian Dan analisa Alat 4.1. Pengujian Rangkaian pengukur suhu 4.1.1 Peralatan pengujian ... 68
4.1.2 Pengujian ... 68
4.1.3 Hasil pengujian ... 69
4.2 Pengujian Rangkaian Pengukur kejernihan 4.2.1 peralatan Pengujian ... 70
4.2.2 pengujian ... 70
4.2.3 Hasil pengujian ... 70
4.3 pengujian rangkaian Aktuator 4.3.1 Peralatan pengujian ... 71 4.3.2 Pengujian ... 71 4.3.3 Pengujian ... 71 4.4 pengujian ADC 4.4.1 Peralatan pengujian ... 72 4.4.2 pengujian ... 72 4.4.3 Pengujian ... 73
4.5 Pengujian mikrokontroler Dan LCD 4.5.1 Peralatan pengujian ... 75
4.5.2 pengujian ... 75
4.5.3 Pengujian ... 75
4.6 pengujian Rangkaian pengukur PH 4.6.1 Peralatan pengujian ... 76
4.6.2 pengujian ... 76
4.6.3 Pengujian ... 77
4.7 pengujian Sistem keseluruha han 1. Analisa Suhu ... 78
3. Analisa PH ... 84
BAB V. Kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan ... 88
5.2 Saran ... 89
DAFTAR PUSTAKA ... 90
Daftar Pustaka
Anonymous. 2000, LM35, Precision Centigrade Temperature Sensors, National Semiconductor.
Atmel. 2005, 8-bit AVR Microcontroller with 8K Bytes In-System
Programmable Flash. ATmega8535.
HTTP://www.Atmel.com/ATmega8535.pdf.
Couglin F. Robert dan Driscoll F. Frederick. 1992. Penguat Operational dan Rangkaian Terpadu Linear. Cetakan Kedua. Penerjemah: Soemitro, Herman Widodo. Jakarta: Erlangga.
George J. Klir and Bo Yuan. 1995, Fuzzy Sets and Fuzzy Logic Theory and Applications. New York: Prentice Hall International Inc.
Gunterus, Frans. 1994, Falsafah Dasar: Sistem Pengendalian Proses. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.
Malvino, Albert Paul. 1996, Prinsip-Prinsip Elektronika. Edisi Ketiga. Penerjemah: Gunawan, Hanapi. Jakarta: Erlangga.
Ogata, Katsuhito. 1996, Teknik Kontrol Automatik, Edisi Kedua, Alih Bahasa Edi Laksono, Jakarta: Erlangga.
Ross, Timothy J. 1995, Fuzzy Logic With Engineering Applications, Singapore: McGraw-Hill, Inc.
Seiko Instruments Inc. 1987, Liquid Crystal Display Module M1632 User Manual, Japan.
Setiawan, Cuncun. 2006, Teknik pembenihan & cara cepat pembesaran Lobster Air Tawar, Jakarta: Agro Media Pustaka.
Wardhana, Lingga. 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Yogyakarta: ANDI.
http://www.o-fish.com, diakses tanggal 28 Februari 2007
http://en.wikipedia.org/wiki/Turbidity, diakses tanggal 16 Maret 2007
http://www.ne-wea.org/LabManual/turbidity.htm, diakses tanggal 16 Maret
