ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER
(SOFTWARE)
SKRIPSI
Disusun Oleh : DWI VIOLITASARI
201010130311061
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLER
(SOFTWARE)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi
Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh : DWI VIOLITASARI
201010130311061
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Tiada kata yang terbaik dan terindah selain puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat, taufik serta hidayahNya maka penulisan skripsi yang
berjudul “ALAT PENGONTROL SUHU LILIN MALAM PADA PROSES
PEMBUATAN BATIK BERBASIS MIKROKONTROLLER
(SOFTWARE)” dapat terwujudkan, yang digunakan sebagai salah satu persyaratan untuk meraih gelar sarjana S-1.
Penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya bimbingan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya kepada :
1. Kedua orang tua penulis yang telah memberi kasih sayang, dukungan baik moril maupun materil sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Ibu Ir.Nur Alif, MT., selaku Ketua Jurusan Elektro Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Bapak Ir. Nurhadi, MT. selaku Dosen Pembimbing II yang juga telah memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Bapak dan Ibu dosen pengajar serta para staff karyawan jurusan teknik elektro UMM.
6. Kepada Alm. Ayah dan Alm. Bripda Deny wahyu budhiarso yang selalu menjadi semangat dalam setiap proses penyusunan skripsi ini.
7. Teman – teman seperjuanganku di kelas Elektro B, terima kasih atas semua kisah suka dan dukanya. Karena kalian adalah keluargaku juga.
Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini bisa bermanfaat bagi seluruh Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro pada khususnya, dan bagi para pembaca umumnya.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam skripsi ini, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun akan sangat diharapkan oleh penulis demi sempurnanya skripsi ini.
Malang, 7 Februari 2015
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
SURAT PERNYATAAN ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR... viii
DAFTAR ISI... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR... xiv
DAFTAR GRAFIK ... xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Metodologi ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI 2.1 Lilin Malam Batik ... 6
2.2 Pemrograman Mikrokontroller Dengan Bahasa C... 7
2.2.1 Penulisan Program Bahasa C ... 8
2.2.2 Konstanta dan Variable... 9
2.2.3 Komentar ... 11
2.2.4 Ekspresi... 11
2.2.5 Pernyataan dan Blok Pernyataan ... 13
2.3 Dasar Pemrograman ... 15
2.3.1 Aritmatika dan Logika... 15
2.3.2 Percabangan dan Seleksi Kondisi ... 15
2.4 Kontrol PID (Propotional Integral Derivative) ... 18
2.5 Penyetelan Paramater Kontroler PID ... 23
2.5.1 Metode Ziegler-Nichols ... 24
2.5.2 Metode Kurva Reaksi ... 24
2.5.3 Metode Osilasi ... 26
2.6 Mikrokontroler ATMEGA16 ... 27
2.7 Sensor Suhu IC LM35... 28
2.8 Keypad 4x4 ... 31
2.9 LCD 2x20... 31
2.10 Motor Servo ... 34
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Sistem Keseluruhan atau Blok Diagram Alat ... 35
3.1.1 Prinsip Kerja ... 38
3.2 Flowchart ... 39
3.2.1 Penjelasan Flowchart ... 39
3.2.2 Flowchart Kontrol PID ... 40
3.2.3 Penjelasan Flowchart Kontrol PID ... 40
3.3 Program Alat ... 41
3.3.1 Program Sensor Suhu LM35 ... 41
3.3.2 Program Motor Servo ... 44
3.3.3 Program Keypad ... 46
3.3.4 Program LCD... 49
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Rangkaian Motor Servo ... 50
4.1.1 Tujuan ... 50
4.1.2 Listing Program Motor Servo... 51
4.1.3 Hasil Pengujian Motor Servo ... 53
4.1.4 Analisa Hasil Pengujian Motor Servo ... 54
4.2 Pengujian Rangkaian Sensor LM35... 54
4.2.1 Tujuan ... 54
4.2.3 Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35... 57
4.2.4 Analisa Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35 ... 57
4.3 Pengujian Rangkaian Keypad ... 58
4.3.1 Tujuan ... 58
4.3.2 Listing Program Keypad... 58
4.3.3 Hasil Pengujian Keypad ... 61
4.3.4 Analisa Hasil Pengujian Keypad ... 63
4.4 Pengujian LCD... 64
4.4.1 Tujuan ... 64
4.4.2 Listing Program LCD ... 64
4.4.3 Hasil Pengujian LCD... 65
4.4.4 Analisa Hasil Pengujian LCD... 65
4.5 Pengujian Kontroller PID... 66
4.5.1 Tujuan ... 66
4.5.1.1 Perhitungan PID... 66
4.5.2 Listing Program PID... 71
4.5.3 Hasil Pengujian PID ... 73
4.5.3.1 Hasil Pengujian Menggunakan Ziegler Nichols 73 4.5.3.2 Hasil Perbandingan Antara Metode Osilasi Dengan Kontrol PID Menggunakan Ziegler Nichols... 74
4.5.3.3 Hasil Pengujian Penambahan Lilin Malam ... 75
4.5.4 Analisa Hasil Pengujian PID ... 77
4.6 Pengujian Rangkaian Keseluruhan Sistem... 77
4.6.1 Tujuan ... 77
4.6.2 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem... 78
4.6.3 Analisa Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem ... 85
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 87
5.2. Saran ... 88 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Bentuk Tipe data ... 10
Tabel 2.2 Operator Relasi ... 12
Tabel 2.3 Penyetelan paramater PID dengan metode kurva reaksi... 26
Tabel 2.4 Penyetelan paramater PID dengan metode osilasi ... 27
Tabel 2.5 PIN dan Fungsi LCD ... 32
Tabel 3.1 Keterangan Blok Diagram Alat... 37
Tabel 4.1 Hasil Percobaan Motor Servo ... 53
Tabel 4.2 Hasil Percobaan Sensor Suhu ... 57
Tabel 4.3 Hasil Percobaan Keypad ... 61
Tabel 4.4 Tabel Kebenaran Keypad 4x4... 63
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Lilin Malam Batik ... 7
Gambar 2.2 Blok Diagram PID Controller ... 19
Gambar 2.3 Blok Diagram Kp ... 19
Gambar 2.4 Nilai Kp Kecil... 20
Gambar 2.5 Nilai Kp Besar ... 20
Gambar 2.6 Blok Diagram Kontrol Integral ... 21
Gambar 2.7 Penggunaan Kp dan Ki... 21
Gambar 2.8 Blok diagram pengontrol Derivative... 21
Gambar 2.9 Kurva waktu hubungan input-output pengontrol Derivative... 22
Gambar 2.10 Blok diagram kontroler PID analog ... 23
Gambar 2.11 Kurva respons tangga satuan yang memperlihatkan 25 % lonjakan maksimum... 24
Gambar 2.12 Respon tangga satuan sistem ... 25
Gambar 2.13 Kurva Respons berbentuk S. ... 25
Gambar 2.14 Sistem untaian tertutup dengan alat kontrol proporsional... 26
Gambar 2.15 Kurva respon sustain oscillation... 27
Gambar 2.16 Mikrokontroller ATMega 16... 28
Gambar 1.17 IC LM35 ... 30
Gambar 1.18 Keypad 4x4... 31
Gambar 1.19 LCD 2x20 ... 32
Gambar 2.20 Motor Servo... 34
Gambar 3.1 Blok Diagram Alat ... 35
Gambar 3.2 Skematik Kontrol... 36
Gambar 3.3 Flowchart Alur Sistem... 39
Gambar 3.4 Rutin PID Interrupt Timer 5 second... 40
Gambar 3.5 Program Sensor Suhu LM35 pada AVR Studio... 41
Gambar 3.6 Program Motor Servo pada AVR Studio... 44
Gambar 3.7 Program Keypad pada AVR Studio ... 46
Gambar 4.1 Program Motor Servo pada AVR Studio... 51
Gambar 4.2 Program Sensor Suhu LM 35 pada AVR Studio... 55
Gambar 4.3 Program Keypad pada AVR Studio ... 58
Gambar 4.4 Program LCD pada AVR Studio 4... 64
Gambar 4.5 Hasil Percobaan LCD ... 65
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Osilasi suhu lilin tembok menggunakan metode Kontrol
Proposional Ziegler Nichols ... 67
Grafik 4.2 Osilasi suhu lilin klowong menggunakan metode Kontrol Proposional Ziegler Nichols ... 67
Grafik 4.3 Osilasi suhu lilin microwax menggunakan metode Kontrol Proposional Ziegler Nichols ... 68
Grafik 4.4 Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID Ziegler Nichols pada Lilin Tembok... 73
Grafik 4.5 Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID Ziegler Nichols pada Lilin Klowong ... 73
Grafik 4.6 Hasil keluaran sistem menggunakan metode Kontrol PID Ziegler Nichols pada Lilin Microwax... 74
Grafik 4.7 Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol PID Pada Lilin Tembok ... 74
Grafik 4.8 Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol PID Pada Lilin Klowong... 75
Grafik 4.9 Perbandingan Respon Kontrol Proposional Dengan Kontrol PID Pada Lilin Microwax ... 75
Grafik 4.10 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Tembok ... 76
Grafik 4.11 Respon Kontrol PID Pada Penambahan Lilin Klowong... 76
DAFTAR PUSTAKA
Atmel, 2003.ATMega 162. http://www.alldatasheet.com (diunduh September 2014).
Bulton, W. 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Ega Andhika Hanggara Putra, 2014. Pengaturan Pemanas Lilin Otomatis Pada Canting Elektrik Untuk Proses Pembuatan Batik Tulis Berbasis Embedded System Dengan Menggunakan Metode PI , JurusanTeknik Elektro Politeknik Negeri Malang, Malang.
Hakim, Ermanu Azizul. 2012. Sistem Kontrol. Malang: Penerbit UMM Press. Hany Ferdinando. 2010. Desain PID dengan Software MatLab.
http://fportfolio.petra.ac.id/user_files/98-056/simulasi.pdf. (diakses 5 Oktober 2014).
Jamilah. 2012. Pengenalan Bahasa C. http://jamilah.staff.gunadarma.ac.id. (diakses 4 September 2014).
Kepala Laboratorium, 2011. Buku Petunjuk Praktikum Sistem Kontrol, Malang: Universitas Brawijaya.
Lilin batik lasem 2013. http://sentrabatiklasem.com/lilin-batik-lasem/. (diakses 1 September 2014).
Laboratorium Elektronika dan Instrumentasi-ITB. Pengenalan Matlab. directory.ung.ac.id/bei/perancis/Download/MOD_1_SISIN.pdf. (diakses 27 Oktober 2014).
Sasongko, Bagus Hari. 2012. Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C. Yogyakarta: Penerbit ANDI.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
2
C yang dapat digunakan untuk memprogram suatu alat pengontrolan suhu untuk mengetahui tingkat mencairnya lilin atau malam batik yang digunakan. Karena pada lilin malam ketika mendapatkan suhu yang rendah maka hasilnya lilin akan mengalami pembekuan sedangkan jika suhu yang didapatkan terlalu tinggi maka lilin malam akan terlalu meleleh dan menghitam sehingga akan menghasilkan pemalaman yang tidak baik.
Oleh karena itu, untuk mengatasi permasalahan tersebut maka dirancanglah alat pengontrol suhu lilin malam untuk mendapatkan suhu yang diinginkan secara otomatis tanpa harus mengatur secara manual dan dengan hanya menentukan setpoint suhu yang di inginkan sesuai dengan kelelehan lilin malam yang nantinya akan digunakan untuk proses membatik dengan melihat tingkat kelelehan yang sesuai. Sehingga akan menghasilkan lelehan dari lilin malam yang baik dimana berguna untuk proses pembuatan batik yang lebih maksimal dan hal ini bisa berpengaruh pada peminat kerajinan seni batik. Untuk menghasilkan kualitas pewarnaan mengunakan lelehan lilin atau malam yang baik perlu diperhatikan suhu tertentu yang konstan. Penelitian ini dilakukan untuk menguji alat penyetabil nyala api guna untuk menghasilkan suhu yang konstan pada pelelehan malam atau lilin batik dengan menggunakan PID (Proposional Integral Derivative) sebagai kontrolernya. Dengan adanya alat ini diharapkan dapat membantu para pengerajin dan industri kecil dalam memproduksi batik yang lebih efektif dan efisien dalam pewarnaannya, sehingga dapat meningkatkan harga jual dan pendapatan mereka.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang terdapat pada latar belakang di atas maka skripsi ini disusun dengan rumusan masalah sebagai berikut:
3
b) Bagaimana program mengatur nominal suhu menggunakan keypad dan ditampilkan melalui display LCD (Liquid Crystal Display)?
c) Bagaimana merancang dan membuat program rangkaian pendeteksi suhu? d) Bagaimana menentukan parameter PID untuk pengaturan suhu pada alat
pengontrol suhu lilin malam pada proses pembuatan batik?
1.3 Batasan Masalah
Pembatasan permasalahan pada penyusunan skripsi ini dimaksudkan agar pembahasannya tidak jauh keluar dari pokok permasalahan, antara lain :
a) Compiler yang digunakan adalah pemograman bahasa C. b) Suhu di atur sesuai dengan 3 jenis lilin malam yang digunakan. c) Menggunakan kontroler PID sebagai pengontrol.
1.4 Tujuan Penelitian
Perencanaan dan pembuatan alat pengontrol suhu ini bertujuan untuk:
a) Membuat program dengan bahasa C kontrol otomatis pengatur nyala api pada proses pelelehan lilin malam batik.
b) Merancang dan membuat program pada proses pelelehan lilin malam batik dengan kontrol PID.
4
1.5 Metodologi
Untuk tercapainya keberhasilan dan kesempurnaan dalam penyusunan skripsi ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
a) Study Literatur :
Meliputi pembelajaran dasar-dasar teori dari literatur baik berupa buku-buku, pengamatan, jurnal di internet maupun dari skripsi yang berkesesuaian.
b) Perencanaan Software :
Meliputi perancangan software sesuai dengan tujuan dan pokok permasalahan.
c) Pembuatan Software :
Melakukan pembuatan software sesuai dengan algoritma pemrograman yang telah direncanakan.
d) Pengujian Software :
Melakukan pengujian terhadap sistem kerja software, dalam menanggapi dan memproses sinyal data, sehingga dapat diketahui tingkat keberhasilan sistem.
5
Memberikan kesimpulan akhir mengenahi sistem secara keseluruhan.
1.6 Sistematika Penulisan
Adapun sistem penulisan skripsi ini terbagi dalam lima bab dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Membahas latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metode pelaksanaan, sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Membahas dasar-dasar teori yang mendukung dalam perencanaan dan pembuatan alat yang direncanakan.
BAB III Perencanaan dan Pembuatan Alat
Membahas mengenahi perencanaan software sebagai sistem lunak
interface terhadap perangkat keras.
BAB IV Pengujian dan Analisis Alat
Membahas mengenahi pengujian dan analisis perangkat lunak terencana.
BAB V Penutup
