Tabel 3 adalah data dari train yang didialakuan.
Tabel 1. Training data pada ANFIS
Gambar 7. Hasil Respon kecepatan 950 rpm menggunakan kontroller ANFIS Tabel 2. Hasil Respon Sistem Pengaturan Kecepatan Motor 950 rpm
Respon Kecepatan 950 rpm
Respon Kecepatan Menggunakan PI Respon Kecepatan Menggunakan ANFIS
Overshoot 0.13 % Overshoot 0.11 %
Rise Time 0.497 detik Rise Time 0.126 detik Settling Time 0.499 detik Settling Time 0.129 detik
Dari hasil pengamatan tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai Overshoot, Rise Time dan Settling Time pada motor induksi menggunakan ANFIS sebagai pengendali , menunjukkan respon lebih cepat dibandingkan dengan menggunkan PI. Pada tabel diatas menunjukkan bahwa nilai overshoot (Lonjakan arus lebih) dari hasil proses respon kecepatan menggunakan ANFIS bernilai 0.11 % lebih rendah dibandingkan hasil proses respon kecepatan mengunakan PI yang bernilai 0.13 %. Begitu juga hasil dari rise time (Waktu pencapaian setpoint) menggunakan ANFIS lebih cepat 0.371 detik dibandingkan PI. Seperti halnya pada overshoot dan rise time kita juga melihat bahwa saat settling time (Proses steady state mencapai stabil) pada ANFIS lebih cepat 0.37 detik dibandingkan PI.
Tabel 3. Hasil Respon Sistem Pengaturan Kecepatan Motor 1250 rpm dan 1650 rpm Respon Kecepatan 1650 rpm Respon Kecepatan
Menggunakan PI Respon Kecepatan Menggunakan
ANFIS Overshoot 0.21
% Overshoot 0.13
% Rise Time 0.484
s Rise Time 0.108 s Settling
Time 0.488
detik Settling
Time 0.120 s Respon Kecepatan 1250 rpm
Respon Kecepatan
Menggunakan PI Respon Kecepatan Menggunakan
ANFIS Overshoot 0.2 % Overshoot 0.1 % Rise Time 0.487
s Rise Time 0.168 s Settling
Time 0.490
s Settling
Time 0.189
Pengujian Sistem Tanpa Beban Dengan Kecepatan Bervariasi
Respon kecepatan 950 rpm, 1250 rpm, 1650 rpm Tanpa beban menggunakan ANFIS
Gambar 8. Hasil Simulasi Respon kecepatan 950 rpm, 1250 rpm, 1650 rpm Tanpa beban menggunakan kontroller ANFIS
Pada kondisi ini setpoint awal ditetapkan 950 rpm dengan kecepatan awal motor 0 rpm dengan waktu sampling 0 sampai 7 detik. Saat t = 0,5 detik kecepatan mencapai 950 rpm dan setelah simulasi berjalan 2,5 detik (dalam kondisi steady state) setpoint dinaikkan menjadi 1250 rpm. Saat t = 2,8 detik kecepatan mencapai 1250 hingga pada pada detik 4,5 kecepatan masih 1250 rpm. Pada saat t = 4,8 detik kecepatan berubah dan dinaikkan menjadi 1650 rpm, kecepatan 1650 rpm berjalan steady state sampai pada t = 7 detik. Pengujian ini diuji oleh sistem tanpa beban dengan perubahan setpoint pada saat kondisi tanpa beban dengan setpoint bervariasi.
Pengujian Sistem Beban
Pada gambar 9. Dapat terlihat pengujian berbeban pada beban 250 Nm bahwa ANFIS masih bisa mempertahankan kecepatan motor secara konstan dan masih dalam keadaan stabil sehingga tidak terjadi penurunan pada detik tersebut. Sehingga terlihat sistem pengujian beban ini tidak terjadi overshoot.
Gambar 9. Hasil pengujian beban pada 250 Nm
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil simulasi dan analisis yang telah dilakukan pada Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) maka didapat kesimpulan sebagai berikut:
Penggunaan kontroler Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) pada kecepatan motor induksi tiga fasa dapat memperbaiki respon yang dihasilkan oleh speed controller dengan metode Indirect Field Oriented Control, respon yang dihasilkan lebih cepat serta lebih halus dengan kesalahan tunak lebih kecil sehingga overshoot juga semakin kecil.
Dari simulasi perubahan kecepatan (setpoint) seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas terlihat bahwa penggunaan kontroler ANFIS mampu memberikan kriteria performasi sistem kontrol yang tinggi, dengan menekan overhoot dan steady state error mendekati nol, serta rise time dan sttling time relatif cepat.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonim,Field Oriented Control of 3-Phase AC-Motors, Texas Instruments Europe, ,1998.
[2] Ari K. 2002. Pengaturan kecepatan motor induksi tiga fasa dengan metode field- oriented control menggunakan kontrol logika fuzzy. Skripsi: Fakultas Teknik Universitas Hang Tuah Surabaya.
[3] Boldea, I., Vector control of AC drive, CRC Press, Inc., 1992
[4] Era Purwanto, Application of Adaptive Neuro Fuzzy Inference System on the Development of the Observer for Speed Sensorless Induction Motor, IEEE Catalogue No. 01CH37239-7803-7101-1, 2000
[5] Jang JSR. 1997. ANFIS: Adaptive-network-based Fuzzy Inference System. IEEE Transactions on Systems, Mans and Cybernetics. www.jurnalteknologi.com.
Diakses 22 Desember 2014.
[6] Khishman, Electric Motor Drive, Prentice Hall, New Jersey 2001.
[7] Krause Paul C., Analysis of Electric Machinery, McGraw-Hill Book Company, Singapore, 1987.
RANCANG BANGUN ALAT PENDETEKSI KEBOCORAN PIPA GAS SECARA PORTABLE PADA KAPAL LNG
[1]M. Fahmi Malikul Amar,[2]Lusiana Elmi Juwita, [3]Pramantya Dwisasena,
[4]Ajisetyawan Wicaksono, [5]M.Taufiqurrohman
1,2,3,4 Mahasiswa JurusanTeknik Elekro
5Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Hang Tuah Surabaya Jl. Arief Rahman Hakim No 150 Surabaya
[1][email protected], [2][email protected][3][email protected],
Abstrak: Perkembangan teknologi pada saat ini menuntut manusia untuk selalu mengikutinya, sehingga kebutuhan alat elektronika pun menjadi meningkat. Guna kebutuhan tersebut diperlukan suatu sistem pendeteksi gas yang berbasis alarm dan LED, yang bisa mendeteksi adanya kebocoran gas pada kapal LNG. Pada saat ini banyak yang membutuhkan dan menggunakan LNG atau biogas (metana).
Maka dari itu diperlukan pengiriman biogas (metana) ke daerah-daerah yang banyak menggunakan biogas (metana). Pengiriman biogas (metana) menggunakan kapal LNG. Di dalam kapal tersebut terdapat pipa-pipa gas yang mana untuk menyalurkan dan menyimpan biogas (metana). Tidak menutup kemungkinan pipa dalam kapal tersebut tidak mengalami kebocoran. Tanpa adanya proteksi dan mengetahui pusat kebocoran dapat mengakibatkan kebakaran pada kapal yang bisa membahayakan keselamatan jiwa manusia. Oleh karena itu perlu diciptakan suatu alat yang bisa mendeteksi adanya kebocoran pada pipa gas Kapal LNG. Yang mana alat tersebut dapat mencegah agar tidak terjadi kebakaran yang bisa membahayakan keselamatan jiwa manusia.
Kata kunci : Kebocoran Pipa Biogas (metana) pada Kapal LNG, TGS 2611, ATMega16
PENDAHULUAN
Kapal pengangkut gas berdasarkan gas yang diangkut yaitu Liquid Natural Gas (LNG) dan Liquid Petrolium Gas(LPG). Liquid Natural Gas Carrier (LNGC) adalah kapal yang digunakan oleh industri minyak dan gas lepas pantai untuk mengangkut natural gas yang telah dicairkan (liquified). Sebuah kapal LNG dirancang untuk menerima hidrokarbon yang dihasilkan dari platform atau subsea template, menyimpan LNG sampai dapat diturunkan ke kilang minyak yang didistribusikan melalui pipa . LNGC lebih sering digunakan untuk memindahkan LNG dari platform ke kilang minyak, atau kilang ke kilang minyak lainnya.
Pada kapal LNG terdapat banyak pipa yang menyalurkan gas yang kemungkinan besar terjadi kebocoran pada pipa. Untuk saat ini terdapat alat yang dapat mendeteksi kebocoran pada pipa biogas (metana) pada kapal LNG yaitu pipa pendeteksian, peralatan optik seperti inframerah tetapi harganya mahal. Oleh sebab itu pada penelitian ini dibuat alat dengan sistem alarm dan LED yang portable dengan harga yang murah dan sangat bermanfaat dan sebaiknya pada kapal LNG menggunakan alat ini yang bisa mendeteksi adanya kebocoran pada pipa biogas (metana).
Ketika terjadi kecurigaan kebocoran pada pipa biogas (metana) pada Kapal LNG bisa menggunakan alat ini dengan cara mengecek pada tiap saluran pipa biogas (metana). Alarm akan mengeluarkan suara dan LED akan berwarna merah sebagai tanda peringatan untuk pemakai biogas (metana), sehingga pemakai bisa membetulkan dan tidak menggunakannya sampai benar-benar tidak terjadi kebocoran.
Jika LED berwarna hijau maka pertanda pipa biogas (metana) yang tidak terjadi kebocoran.
Pembuatan penelitian ini bertujuan untuk memperoleh suatu sistem proteksi yang bisa mendeteksi adanya kebocoran pada pipa-pipa pada kapal LNG, agar pada kapal LNG dapat menghindari terjadinya kebakaran yang bisa membahayakan keselamatan jiwanya dan orang lain.
METODE PENELITIAN
Gas mempunyai manfaat yang banyak bagi kehidupan manusia, akan tetapi gas dapat menyebabkan bahaya apabila terjadi kebocoran gas. Pada penelitian ini telah dibuat alat pendeteksi gas metana untuk membantu manusia mendeteksi keberadaan gas metana pada suatu ruangan atau pipa. Penelitian ini menggunakan sensor gas TGS 2611 sebagai pendeteski gas metana. Sebagai indikator keberadaan gas maka digunakan Buzzer dan LCD 16 x 2. Buzzer akan berbunyi dan LCD akan menampilkan tulisan terdapat gas sebagai tanda bahwa alat mendeteksi adanya gas di lingkungan sekitar alat. Berdasarkan pengujian yang dilakukan dengan memberikan stimulus berupa gas metana, alat berhasil mendeteksi keberadaan gas dengan jarak terjauh 50cm dari sumber gas. Dalam penggunaannya alat dapat diatur tingkat sensitifitasnya, sehingga tingkat sensitifitas alat akan semakin tinggi jika pengaturan sensitifitas pada alat semakin rendah
Perancangan Perangkat Keras
Secara umum konfigurasi sistem dari pendeteksi biogas(metana) terdiri dari input, AT mega 16 dan output. Dari bagian besar tersebut didalamnya terdapat perangkat keras (hardware) dan lunak (software). Sisi masukan (input) terdiri dari sensor TGS 2611. Untuk pengontrol menggunakan Atmega 16. Pada sisi keluaran (output) terdapat LCD 16 x 2, buzzer dan LED.
Gambar 1.Diagram Blok RancanganAlat
Perancangan dan Pembuatan Perangkat Masukan
Sistem perangkat masukan yang digunakan disini antara lain sensor yang berfungsi mengirimkan data kedalam Atmega 16 sehingga data tersebut bisa diakses oleh Atmega 16.
Sensor Gas Metana TGS 2611
ATmega 16
LCD 16 x 2 Buzzer LED
Dalam pendeteksian biogas (metana) oleh sensor TGS 2611 diawali dengan mengatur program yang sesuai hubungannya dengan mikrokontroler ATmega 16.
Untuk itu perlu disusun rangkaian sistem pendeteksi gas.
Gambar 2.Rangkaian Sistem Pendeteksi Gas Perancangan dan Pembuatan Simulasi Ruangan
Cara pengunaan alat ini sangat mudah dan simple,dengan mengarahkan alat ke pipa yang terindikasi kebocoran gas metana. Jika pipa terindikasi kebocoran maka alat akan mengirim data berupa, audio, visual dan LED. Jika alat tidak pada posisi pipa yang terindikasi kebocoran maka LED berwarna hijau dan LCD akan menampilkan tulisan AMAN, jika alat akan mendekati pusat kebocoran maka LED berwarna kuning dan LCD menampilkan tulisanSIAGA buzzer akan berbunyi, jikaalat pada posisi pusat kebocoran maka LED berwarna merah dan LCD menampilkan tulisan BERBAHAYA buzzer akan berbunyi.
Gambar 3. Alat Pendeteksi Kebocoran Gas
HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses pengujian sistem dilakukan pada tiap bagian sesuai dengan blok diagram sistem. Hal ini dimaksudkan agar dapat mengetahui apakah sistem yang telah
dirancang berjalan dengan baik atau belum. Pengujian dibagi menjadi dua bagian yakni pengujian hardware (perangkat keras) dan pengujian sistem keseluruhan.
Pengujian bagian perangkat keras lebih menekankan terhadap fungsi dari hardware pada setiap blok. Pengujian sistem secara keselurahan dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja sistem secara keseluruhan, sehingga diperoleh parameter-parameter uji sistem.
Pengujian Bagian Perangkat Elektronik
Pengujian rangkaian minimum sistem bertujuan untuk mengetahui apakah kode program yang telah dibuat dapat dijalankan oleh mikrokontroler atau tidak dan proses pengunduhan program berhasil dengan ditandai indikator tulisan “Done uploading”.
Proses pengujian rangkaian ini yakni tahap pembacaan data digital dari nilai ADC sensor TGS 2611 tersebut.
Gambar 4. Minimum Sistem Atmega 16 Tabel 1.Hasil Pengujian Sensor Gas TGS 2611
No. Kondisi Data ADC
1. Tidak ada Gas Metana <400
2. Ada gas metana 400-800
3. Ada gas matana pekat >800
Dimana nilai ADC tergantung kepekatan gas yang dideteksi oleh sensor TGS 2611 yang kemudian di baca atau diproses oleh mikrokontroler Atmega 16. Jika nilai dari ADC kurang dari 400 maka tidak ada gas metana yang terdeteksi dan jika nilai dari ADC 400 sampai 800 maka terdapat gas metana yang terdeteksi, akan tetapi gas yang terdeteksi tidak terlalu pekat dan nilai ADC lebih dari 800 maka gas metana yang terdeteksi sangat pekat.
Gambar 5. Rangkaian sensor TGS 2611
Pengujian rangkaian buzzer bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian buzzer yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik atau tidak. Jika ada gas terdeteksi yang nilai ADC 400 sampai 800 maka buzzer akan berbunyi dan jika gas yang terdeteksi yang nilai ADC lebih dari 800 maka bunyi dari buzzer akan lebih cepat.
Gambar 6. Rangkaian Buzzer
Pengujian rangkaian LCD 16x2 bertujuan untuk memastikan bahwa rangkaian yang dibuat dapat berjalan dengan baik. Indikator keberhasil dari pengujian LCD adalah cukup dengan menampilkan sebuah tulisan. Jika saklar ON maka LCD akan menampilkan tulisan “ALAT PENDETEKSI GAS”. Untuk menampilkan hasil pembacaan yang terdeteksi sensor TGS 2611 yaitu, jika tidak ada gas metana maka nilai ADC yang tampil pada LCD yaitu kurang dari 400 dan menampilkan tulisan “AMAN”, jika sensor mendeteksi adanya gas metana tidak pekat maka nilai ADC yang tampil pada LCD yaitu 400 sampai 800 danmenampilkan tulisan “SIAGA”, jika sensor mendeteksi gas yang pekat maka nilai ADC yang tampil pada LCD yaitu lebih dari 800 dan menampilkan tulisan “BERBAHAYA”.
Gambar 7. Rangkaian LCD16 x 2
Pengujian rangkaian LED adalah bertujuan untuk memastikan bahwa rangkaian yang dibuat dapat berjalan dengan baik. Indikator keberhasilan dari pengujian LED adalah jika Nilai ADC kurang dari 400 maka LED akan bekedip warna HIJAU yang berarti dalam kondisi aman , jika nilai ADC 400 sampai 800 maka LEDakan berkedip warna KUNING yang berarti dalam kondisi siaga , jika nilai ADC lebih dari 800 maka LED akan berkedip warna MERAH yang berarti dalam kondisi berbahaya.
Gambar 8. Rangkaian LED Pengujian Sistem Keseluruhan
Pengujian akhir dari alat yang dibuat adalah untuk melihat unjuk kerja dari sistem tersebut. Alat diuji dengan cara menentukan jarak dari sumber gas metana , hasil pengujian terdapat pada tabel dan grafik berikut :
Tabel 2.Data Indoor
No. Jarak Nilai ADC Keterangan bunyi
1. 70 cm 290 Tidak bunyi
2. 60 cm 380 Tidak bunyi
3. 50 cm 400 Bunyi
No. Jarak Nilai ADC Keterangan bunyi
4. 40 cm 410 Bunyi
5. 30 cm 410 Bunyi
6. 20 cm 530 Bunyi
7. 10 cm 670 Bunyi
8. 5 cm 830 Bunyi
Perhitungan dilakukan tiap hitungan 15 detik Tabel 3.Data Outdoor
No. Jarak Nilai ADC Keterangan bunyi
1. 70 cm 350 Tidak bunyi
2. 60 cm 440 Bunyi
3. 50 cm 450 Bunyi
4. 40 cm 410 Bunyi
5. 30 cm 480 Bunyi
6. 20 cm 300 Bunyi
7. 10 cm 600 Bunyi
8. 5 cm 750 Bunyi
Perhitungan dilakukan tiap hitungan 15 detik.
Gambar 9. Grafik Data
KESIMPULAN
Setelah melalui beberapa pengujian pada alat maka dapat disimpulkan:
1. Alat dapat bekerja dengan baik. Hal ini ditunjukkan dengan berfungsinya alat saat diberikan gas metana.
290 380 400 410 410 530
670
830
350
440 450 410
480
300
600 750
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
70 60 50 40 30 20 10 5
Indoor Outdoor
Jarak ADC
(cm)