38 BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Gambaran Umum Lokasi Penelitian
Dalam karya ilmiah terapan ini penulis akan mendeskripsikan tentang gambaran umum objek penelitian sesuai dengan judul karya ilmiah terapan ini yaitu “penerapan system control microcontroller pada boiler”
yang di lakukan di Kapal MV Ocean Makmur” Sehingga dengan adanya deskripsi gambaran umum objek penelitian ini, pembaca dapat memahami dan mampu merasakan tentang hal yang terjadi pada saat penulis melakukan penelitian di atas kapal MV Ocean Makmur, Kapal MV Ocean Makmur merupakan kapal yang di miliki oleh sebuah perusahaan Ocean 21 Holding Pte Lyd. Singapore. Yang beralamatkan di Temasek Boulevard
#38-03 Suntec Tower Three - Singapore 038988.
A. TempatPenelitian
Tempat Penelitian dilakukan di kapal MV Ocean Makmur, yang jenis kapalnya adalah Kapal bulk carier. Rute Pelayaran adalah Ocean going, MV Ocean Makmur memiliki data data kapal sebagai berikut:
NAME OF VESEL : MV OCEAN MAKMUR
CALL SIGN : 9V5374
NATIONALITY : SINGAPORE
PORT OF REGISTRY : SINGAPORE
OWNER : OCEAN21 HOLDING Pte Lyd
GRT/NRT : 34.578 T / 19.663T
L.O. A : 199. 99 M 27 LBP : 193 M
BEAM : 32.25 M
BUILDER OF SHIP : MES - TAMANO / TS 1922
IMO. NO : 9760093
CLASIFICATION : NKK / 171775 TYPE OF SHIP : BULK CARIER MAIN ENGINE MAKER : Mitsui MAN B&W
TYPE MAIN ENGINE : Mitsui MAN B&W 6S50ME- B9.3x1Set
DRAFT : 60.0 MT
AUXILARY ENGGINE : 3 (tiga) Unit Daihatsu 570 kW4.1.3 Gambar4.1 :MV Ocean Makmur
Awak Kapal
Di atas Kapal MV OCEAN Makmur memiliki 21 awak kapal termasuk juga Nahkoda. Awak kapal terdiri dari 4 orang officer, 4 orang engginer, 1 orang electrician, 1 orang bosun, 3 orang juru mudi, 1 orang kelasi, 1 orang fitter, 1 orang oiler, 1 orang chief cook, 1 orang messboy, 1 cadet engine, 1 cadet deck, 1 cadet ETO.
4.2 Hasil penelitian
Peneliti menggunakan metode wawancara, observasi dan tinjaun pustaka dalam mengumpulkan data penelitian. Dalam metode wawancara peneliti memberi pertanyaan kepada beberapa responden, diantaranya adalah Chief Engineer dan Electrician perihal perancangan system kontrol suhu pada boiler. dan proses pengambilan data dari hasil uji coba peralatan Arduino uno dan sensor suhu lm35 sebagai inputan dari kontrol Arduino, di mana hasil pembacaan dapat di lihat melalui
lcd 16x2 yang di gunakandan heater sebagai pemanasan air. Pengaruh perubahan suhu di kontrol menggunakan metode high dan low atau 1/0 sebagai inputan untuk kontrol Arduino.
4.2.1 Penyajian Data
Berdasarkan penelitian yang telah peneliti laksanakan selama masa praktek laut di atas kapal MV Ocean Makmur peneliti akan menjabarkan tentang prodesure pengoperasian Boiler. Boiler adalah suatu kombinasi antara sistem-sistem peralatan yang dipakai untuk terjadinya perpindahan panas radiasi dan konveksi energy termal gas-gas hasil pembakaran ke fluida kerja yaitu air. Sifat perpindahan panas yang terjadi adalah pertama perpindahan sub dingin dimana panas yang diterima digunakan untuk menaikkan temperatur hingga mencapai temperatur cair jenuh. Kemudian mengalami proses kedua yaitu pendidihan dengan konveksi paksa, dimana terjadi proses boiling.
Fluida kerja air secara bertahap menjadi fluida uap dan akhirnya menjadi uap jenuh. Pada tahap kedua ini tidak terjadi kenaikan temperatur. Panas yang diterima seluruhnya digunakan untuk terjadi perubahan fase. Apabila diperlukan, pemanasan dapat dilanjutkan dari uap jenuh menjadi uap super panas.
Tangki boiler yang digunakan penulis berupa tangki pressure cooker yang dirancang sedemikian rupa sehingga dapat bekerja menjadi boiler.
Komponen-kompenen boiler terdiri dari :
a. Heater: sumber panas yang digunakan untuk menngubah air menjadi uap
b. Steam drum : tempat penampungan air, dimana perbandingan volume air 50:50 dengan uap steam outlet : celah dimana uap keluar
c. Feedwater inlet: celah yang digunakan untuk mengumpan air ke steam drum.
d. Sensor suhu : sensor yang digunakan untuk mengukur suhu didalam boiler
e. Sensor level : sensor untuk mengukur ketinggian air didalam boiler.
f. Sensor tekanan; sensor untuk mengukur tekanan di dalam boiler.
g. Motor untuk kendali level air
Gambar 4.1: Boiler di MV Ocean Makmur
Sumber Gambar : MV Ocean Makmur Berdasarkan Hasil Wawancara
a. Chief Engineer ( responden 1 )
Berikut ini penuturan Chief engineer perihal perancangan system kontrol suhu dengan menggunakan Arduino “poses perancangan system
kontrol Arduino menggunakan komputerisasi dan aplikasi sebagai pendukung perancang kontrol system tesebut agar bisa di jalankan secara maksimal untuk system kontrol di boiler itu sendiri menggunakan plc”.
dalam system kontrol boilerdi atas kapal itu sendiri sangat penting safety devicenya karena uap panas yang dikontrol oleh boiler suhunya sangat panas jadi dalam pembuatan system kontrol harus perlu di uji coba ketahanan peralatan tersebut apabila kegagalan safety device bisa berakibat fatal dan bahaya bisa terjadi kebakaran di atas kapal.
b Electrician ( Responden 2)
Berikut ini penuturan Electrician “pembuatan dan penerapan kontrol suhu dengan mikrokontroller di butuhkan program software dan hardware, program software tersebut berfungsi untuk mengatur kerja dari mikrokontroller tesebut” karena program kontrol sekarang menggunakan komputerisasi dalam penyusunan program dan penulisan program itu sendiri menggunkan bahasa pemograman dan metode pemograman yang berbeda-beda tergantung program apa yang akan di buat.
4.2.2. Analisis Data
A. Sistem kontrol
Pengertian Sistem adalah kumpulan unsur-unsur yang bergabung menjadi satu kesatuan dan mempunyai tujuan yang sama. Unsur-unsur dalam sistem tersebut saling berhubungan satu sama lain untuk memudahkan arus informasi agar dicapai suatu tujuan bersama. Di dalam sistem terdapat unsur-unsur penggeraknya sehingga penggerak tersebut saling berinteraksi satu sama lain untuk mencapai tujuan yang diinginkan.
Sistem kendali atau sistem kontrol (control system) adalah suatu alat (kumpulan alat) untuk mengendalikan, memerintah, dan mengatur keadaan dari suatu sistem. Dari pengertian di atas system kontrol dapat di ciptakan dengan melalui teori tersebut dengan mengabungan peralatan untuk mngendalikan memerintahkan dan mengatur suatu objek yang kita ingingkan yang akan saya terapkan pada boiler dengan mikrokontroller.
Gambar 4.3. System Kontrol
Gambar diatas adalah kontrol system yang saya gunakan dalam merancang sistem kontrol suhu yang di kendalikan dengan menggunakan mikroKontroller sebagai controller untuk menjalankan plant dan sensor suhu sebagai alat ukut temperature yang di rubah menjadi sinyal elektrik berupa millivolt.
B. Arduino Uno
Arduino Uno adalah sebuah board yang menggunakan mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilato kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuahmikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat
membuanya bekerja. Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB to serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB. "Uno" berarti satu di Italia dan diberi nama untuk menandai peluncuran Arduino 1.0. Versi 1.0 menjadi versi referensi Arduino ke depannya. Arduino Uno R3 adalah revisi terbaru dari serangkaian board Arduino, dan model referensi untuk platform Arduino.
Tampak atas dari arduino uno dapat dilihat pada Gambar di bawah ini tampak dari sisi atas
Gambar 4.4. Arduino Uno
Gambar 4.4 Arduino Uno (https://www.arduino.cc/en/Products/Counterfeit, 2019) Adapun data teknis board Arduino UNO R3 adalah sebagai berikut:
− Mikrokontroler: ATmega328
− Tegangan Operasi: 5V
− Tegangan Input (recommended): 7 - 12 V
− Tegangan Input (limit): 6-20 V − Pin digital I/O: 14 (6 diantaranya pin PWM)
− Pin Analog input: 6
− Arus DC per pin I/O: 40 mA
− Arus DC untuk pin 3.3 V: 150 mA
− Flash Memory: 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader
− EEPROM: 1 KB
− Kecepatan Pewaktuan: 16 Mhz C. Sensor Lm35
Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 4.5. Sensor Lm35
Sumber Gambar Foto Lm35
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah :
• Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
• Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
• Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
• Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low- heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
• Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
• Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Hasil Perbandingan Antara Output LM 35 dengan Thermometer
Tabel 4.1. Hasil Perbandingan Nilai Suhu Dengan Tegangan Output Lm35 NO Output LM35 Thermometer digital (0C) Error(0C)
1 0,30 29 1
2 0,35 35,5 0,5
3 0,40 40,5 0,5
4 0,45 44 1
5 0,50 49 1
6 0,55 55,5 0,5
7 0,60 60,5 0,5
Dari tabel di atas dapat di ketahui bahwa nilai pembacaan thermometer dengan tegangan keluaran Lm35 memiliki nilai error Antara
0,5 -1 dari pembacaan thermometer lebih lambat. Karena pembacaan nilai error yang di hasilkan tidak begitu besar maka rangkaian kontrol suhu menggunakan lm35 di katakana masih baik dan mempunyai perbandingan nilai linier terhadap perubahan suhu. Perbandingan tersebut di peroleh melalui persamaan
Vout = 10Mv / 10C
Yang artinya, jika terbaca Vout = 400Mv, maka temperaturnya = 400mV / 10mV= 400 C. Menurut data sheet Lm35 untuk kenaikan 1 derajat Celsius akan mengakibatkan perubahan 10 mV terhadap output tegangan, di mana saat suhu 00 Celsius sensor ini merupakan tegangan offset sebesar 0 v.
4.3 PEMBAHASAN A. Rancangan Software.
Pada softwarenya, Arduino Uno memakai Arduino IDE. IDE itu merupakan kependekan dari Integrated Developtment Enviroenment, atau secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi yang digunakan untuk melakukan pengembangan. Disebut sebagai lingkungan karena melalui software inilah Arduino dilakukan pemrograman untuk melakukan fungsi-fungsi yang dibenamkan melalui sintaks pemrograman.
Program yang ditulis dengan menggunaan Arduino Software (IDE) disebut sebagai sketch Rancangan software di perlukan untuk menjalalankan hardware pada mikrokontroller di bawah ini merupakan rancangan software yang saya gunakan untuk menjalankan mikrokontroller agar bisa di gunakan untuk menjalankan program, Program tesebut yang saya gunakan untuk mengontrol suhu pada boiler.
Di bawah ini rancangan sofrware untuk mikrokontroller:
// Lcd for temperatur display
#include <LiquidCrystal.h> // LCD Library 16x 2 const int PIN_RS = 12;
const int PIN_E = 11;
const int PIN_DB_4 = 7;
const int PIN_DB_5 = 6;
const int PIN_DB_6 = 5;
const int PIN_DB_7 = 4;
const int PIN_SUHU = 0;
LiquidCrystal lcd(PIN_RS, PIN_E, PIN_DB_4, PIN_DB_5, PIN_DB_6, PIN_DB_7);
int relay = 2; // pin output relay and heater const int PIN_3 = 3; // pin output led green const int PIN_1 = 1; // pin output led red
void setup() {
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2); // lcd size for display
pinMode(relay, OUTPUT); // pin output for relay and heater pinMode(PIN_3, OUTPUT); // pin output for led green pinMode(PIN_1, OUTPUT); // pin output for led red
analogReference(INTERNAL);
}
void loop() {
int nilaiPin = analogRead(PIN_SUHU);
float suhu = nilaiPin / 9.31;
lcd.clear();
lcd.print("Suhu BOILER");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(suhu);
lcd.print(" Celsius");
delay(1000);
if (suhu < 60) //set the temperatur value {
digitalWrite(relay, LOW); // relay on and heater running digitalWrite(PIN_3, HIGH); // led green on and system run }
else {
digitalWrite(PIN_1, LOW); // led red off delay(1000);
}
if (suhu > 60) //set the temperatur value {
digitalWrite(relay, HIGH ); // relay off and heater stop digitalWrite(PIN_1, HIGH); // led red on and system off }
else {
digitalWrite(PIN_3, LOW); // led green off delay(1000);
}
}
Seharusnya program delay 1000 mV di atas tidak adak perbedaan dalam pengiriman data delay ke microcontroller dan pengiriman data ke hardware untuk memerintahkan program berjalan tetapi ada selisisih yang sangat kecil sekali yaitu 10001 mV
Gamabar4.6. Selisih Waktu Yang Di Tampilkan Pada Monitor
Millis () Arduino adalah menghitung waktu secara terpisah setiap milli seconds (atau 1 / 1000 detik) untuk fungsi delay dalam pemograman Arduino sebagai pewaktu yang di gunakan untuk pemprosesan data pengiriman perintah yang terpogram.
B. Rancangan Hardware
Hardware merupkan perangkat keras Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah microcontroller 8 bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation. Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda tergantung dari spesifikasinya, sedangkan dalam perancanganan kontrol suhu pada boiler
saya menggunakan ATmega 2560 yang mempunyai 54 pin sebagai input dan output, simulasi rancangan hardware saya simulasikan melalui aplikasi proteus 8 dalam rancangan hardware.di bawah ini gambar rancangan hardware melalui proteus:
Gambar 4.6. Gambar Rancangan Hardware Dengan Proteus 8.
Pengujian hardware dengan Arduino uno dan dengan menggunakan lm35 sebagai inputan Arduino dan memonitoring dengan lcd 16x2. Inisialisasi pada Arduino uno berisi tentang pendeklarasian fungsi dan variabel yang digunakan dalam proses pengolahan data sensor yang ditampilkan LCD 26x2. Bagian inisialisasi meliputi pin input analog, pin input digital, pin untuk LCD 16x2 Selain deklarasi variabel, juga memasukkan library untuk beberapa sensor. Urutan program inisialisasi pada Arduino uno dapat dilihat di bawah ini
Gambar 4.7. Gambar Hardware Pengujian Peralatan
b. Pengujian Sensor Lm35
Hasil Perbandingan Antara Output LM 35 dengan Termometer Tabel 4.2. Hasil Perbandingan Nilai Suhu Dengan Tegangan Output Lm35
NO Output LM35
Thermometer digital (0C) Error(0C)
1 0,30 29 1
2 0,35 35,5 0,5
3 0,40 40,5 0,5
4 0,45 44 1
5 0,50 49 1
6 0,55 55,5 0,5
7 0,60 60,5 0,5
Dari tabel di atas dapat di ketahui bahwa nilai pembacaan thermometer dengan tegangan keluaran Lm35 memiliki nilai error Antara 0,5 -1 dari pembacaan thermometer lebih lambat. Karena pembacaan nilai error yang di hasilkan tidak begitu besar maka rangkaian kontrol suhu menggunakan lm35 di katakana masih baik dan mempunyai perbandingan nilai linier terhadap perubahan suhu. Perbandingan tersebut di peroleh melalui persamaan
Vout = 10Mv / 10C
Yang artinya, jika terbaca Vout = 400Mv, maka temperaturnya = 400mV / 10mV= 400 C. Menurut data sheet Lm35 untuk kenaikan 1 derajat Celsius akan mengakibatkan perubahan 10 mV terhadap output tegangan, di mana saat suhu 00 Celsius sensor ini merupakan tegangan offset sebesar 0 v.
Gambar 4.8. Pengujian Sensor Di Tampilkan Di Lcd
Gambar di atas merupakan pengujian sensor LM35 yang di tampikan melalui lcd 16x2 untuk menampilkan hasil pengujian lm 35 pada lcd perlu program software agar hasil pengujian bisa di tampilkan pada gambar dan di perlukan sumber tegangan 5 volt untuk daya pada lcd penggunaan lcd dalam karya ilmiah terapan ini untuk memonitoring system kontrol suhu yang di rancang agar mudah di baca.dan di monitoring perkembangan suhu ketika sistem sedang bekerja dan juga sebagai indikator.
55
BAB V PENUTUP
5.1.Kesimpulan
Dari hasil percobaan praktek untuk pengontrolan suhu pada arduino Berbasis Arduino AtMega 2560 dengan simulasi rangkaian pada proteus.
Tampilan prototype bisa didapatkan kesimpulan :
1. Dalam perancangan system kontrol menggunakan Arduino perlu ada peancangan software dan hardware. Rancangan program software agar Arduino bisa berjalan dan terkontrol, berikut ringkasan perancangan software bahan apa saja yang perlu di siapkan.
a) penulisan software Arduino menggunkan bahasa pemograman dalam rancangan software, bahasa yang di gunakan menggunakan Bahasa pemograman biner I/O atau di kenal dengan high dan low maksudnya ketika program itu dalam keadaan high maka program akan mendapatkan perintah on atau I dan program dalam keadaan off dia akan mengirimkan sinyal O.
b) Penulisan software sendiri mrnggunakan pc atau laptop dengan mendowload aplikasi Arduino dan dalam penulisan software mengunakan Bahasa c++, java dan biner.
c) Ada aturan aturan yang bisa di baca oleh ic Arduino yang bisa di baca dan di jalankan oleh arduiono Setelah penulisan software di lakukan dan di uji apakah penulisan software berhasil atau tidak. Di katakan program software berhasil apabila di bagian bawah aplikasi Arduino bahwa program berhasil
d) Perancangan hardware sistem kontrol menggunakan Arduino uno menggunkan papan board yang terpasang terminal konektor sebagai penghubung koneksi
pengiriman sinyal high dan low dari sistem software dan koneksi yang di gunakan menggunakan kabel-kabel untuk terkoneksi ke sensor dan actuator
2 Perancangan sistem kontrol suhu dengan menggunakan lm35 sebagai sensor suhu yang di gunakan untuk mengontrol suhu pada boiler yang saya simulasikan pada pesawat sederhana dengan memanaskan air menggunakan heater sebagai sumber panas. Suhu air tersebut di baca oleh sensor suhu lm35 dan lm35 tersebut di kontrol menggunakan Arduino yang sudah di program untuk menjalankan sistem kontrol.
a) Untuk memantau nilai system kontrol suhu agar dapat di ketahui lebih mudah saya gunakan lcd 16x2 agar nilai suhu bisa di baca dengan mudah
b) Perancangan sistem kontrol menggunakan microkontroller perlu adannya sumber tegangan 5 volt sebagai sumber power microcontroller itu sendiri.
c) Koneksi pengontrolan dengan peralatan menggunkan kabel sebagai pengiriman sinyal atau data perintah dari microcontroller itu sendriri.
d) Alat ini sudah bisa bekerja dengan baik dalam melakukan proses pengiriman data melalui jaringan kabel data usb.
e) Untuk pengukuran suhu menggunakan sensor suhu lm35 sebagai inputan kontrol mikrokontroller.
f) Pengukuran suhu temperature belum bisa di bandingkan dengan alat ukur kareana peralatan di karenakan sensor lm35bmempunyai nilai error.
g) Percobaan peralatan belun bisa di gunakan secara sempurna untuk pengontrolan suhu pada boiler.
5.2.Saran
Berdasarkan hasil percobaan yang sudah dilakukan, untuk pengembangan lebih lanjut ada beberapa saran dalam pengontrolan suhu pada boiler berbasis Berbasis Arduino Mega 2560 dengan Tampilan pada proteus dan percobaan peralatan agar lebih baik yaitu : 1. Dalam perancangan ulang desain tampilan agar lebih menarik.
2. Dalam Perancangan kedepan sebaiknya menggunakan berbasis internet menggunakan jaringan internet agar alat ini dapat diakses disemua tempat.
3. Agar menjadi sebuah kontrol yang lebih baik lagi kedepannya perlu di tambahkan banyak sensor misalkan sensor tekanan dan sensor level pada system ontrol tersebut..
4. Berhati hati dalam penulisan program software system kontrol Arduino,karena apabila terjadi kesalahan program software Arduino tidak bisa di jalankan atau di operasikan.
