implementasi algoritma fuzzy logic control untuk sistem
Post on 28-Nov-2021
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
42
Abstrak — - Pengeringan kakao secara tradisional
biasanya melalui penjemuran di bawah sinar matahari
beralaskan lantai, tikar dan jalan aspal. Alat pengering dapat
dimanfaatkan untuk mengatasi permasalahan tersebut. Namun,
alat pengering biji kakao sekarang ini masih banyak yang
memanfaatkan kayu bakar atau bahan bakar minyak yang
meninggalkan residu. Metode algoritma logika fuzzy mamdani
digunakan untuk menstabilkan suhu pengeringan sesuai
dengan besarnya suhu yang dikehendaki dengan setpoint suhu
55 °C. Proses dilakukan dengan cara mengatur sudut
pemicuan dengan output pemanas (heater) dan kipas
(fan/blower). Alat ini juga dilengkapi dengan sensor suhu dan
kelembaban DHT22 untuk membaca suhu dan kelembaban
yang ada di dalam ruang pengering.Penerapan fuzzy logic
controller saat suhu setpoint 55°C didapatkan kurva respon
suhu yang yang memiliki delay time = 4,8 menit, rise time =
27,6 menit, maximum overshoot = 10,18 %, dan peak time =
27,8 menit dengan suhu 55,1 °C. Dengan menguji biji kakao
melalui setpoint suhu 55°C didapatkan waktu proses
pengeringan selama 11 jam dengan kapasitas berat 2,5 kg.
pengujian biji kakao basah dengan kapasitas 2,5 kg
membutuhkan waktu selama 11 jam untuk mendapatkan biji
kakao seberat 1,07 kg dengan hasil kadar air akhir 7,5%.
Kata kunci : – Fuzzy logic controller, DHT22,
Mikrokontroler, Pengering biji kakao
I. PENDAHULUAN
akao merupakan salha satu komodis ekspor yang dapat
memberikan kontribusi untuk peningkatan devisa
Negara Indonesia. Dilansir dalam Internasional Cocoa
Oeganization (ICCO), Indonesia merupakan salah satu Negara
pemasok utama kakako dunia setelah Pantai Gading (38,3%)
dan Ghana (20,2%) dngan presentasi 13,6%. Permintaan dunia
terhadap komoditas kakao tahun 2011, ICCO memperkirakan
produksi kakako dunia akan mencapai 4,05 juta ton, sementara
konsumsi akan mencapai 4,1 juta ton, sehingga akan terjadi
deficit sekitar 50 juta ton per tahun
Yin Putri Asih adalah mahasiswa Program Studi Teknk Elektronika, Jurusan
Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang yinputri76@gmail.com
Totok Winarno dan Agus Pracoyo adalah staf pengajar Program Studi
Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang
Salah satu tahapan penting dalam penanganan pasca panen
kakao adalah proses pengeringan setelah proses fermentasi.
Pengeringan penting untuk dilakukan sesegera mungkin
setelah biji difermentasikan untuk menghentikan proses
fermentasi yang terjadi pada biji. Pengeringan kakao secara
tradisional biasanya melalui penjemuran di bawah sinar
matahari beralaskan lantai, tikar dan jalan aspal. Keunggulan
pengeringan jenis ini menjadikan bentuk biji yang baik dengan
warna mengkilap, namun kelemahan dari pengeringan biji
kakao dengan cara ini adalah cuaca yang berfluktuatif,
kebersihan produk kurang terjamin, dan memerlukan tempat
yang luas. Untuk meningkatkan kebersihan dan menghemat
waktu, pengeringan juga dapat dilakukan menggunakan alat
pengering. Namun, alat pengering biji kakao sekarang ini
masih banyak yang memanfaatkan bahan bakar minyak. Hal
ini jelas tidak efektif karena minyak tanah merupakan sumber
daya alam yang tidak dapat diperbarui, selain itu asap yang
dihasilkan dari pembakaran dapat mempengaruhi kualitas biji
kakao.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DHT22
DHT - 22 (juga disebut sebagai AM2302 ) adalah
kelembaban dan suhu relatif sensor digital - output.
Menggunakan sensor kelembaban kapasitif dan thermistor
untuk mengukur udara di sekitarnya , dan keluar sinyal digital
pada pin data.
Gambar 1 Bentuk Fisik DHT22
2.2 Kontrol Logika Fuzzy
Logika fuzzy pertama kali diperkenalkan oleh Prof. Lotfi
A. Zadeh. Logika fuzzy merupakan sebuah logika yang
memiliki kekaburan atau kesamaran antara benar dan salah
atau anatara 0 dan 1, berbeda dengan logika digital yang
Implementasi Algoritma Fuzzy Logic Control untuk Sistem
Pengontrolan Suhu dan Kelembaban pada Mesin Pengering Biji
Kakao Berbasis Prosentase Berat
Yin Putri Asih , Totok Winarno, Agus Pracoyo
K
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
43
hanya memiliki dua nilai yaitu 1 (satu) dan 0 (nol). Untuk
menghitung derajat yang tak terbatas jumlahnya antara benar
dan salah, maka dikembangkan ide penggolongan himpunan
fuzzy, logika fuzzy memeiliki beberapa karakteristik yaitu
himpunan fuzzy dan fungsi keanggotaan.
Metode Mamdani sering juga dikenal dengan nama
Metode Max-Min. Metode ini diperkenalkan oleh Ebrahim
Mamdani pada tahun 1975. Untuk mendapatkan output,
diperlukan 4 tahapan: (1) Pembentukan himpunan fuzzy; (2)
Aplikasi fungsi implikasi (aturan); (3) Komposisi aturan; (4)
Penegasan (deffuzy).
III. METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Blok Sistem
LCD
MODUL FAN
MODUL HEATER
ATMega16
FAN DC
HEATER
PUSH BUTTON
Jala-jala PLN
220 volt
CATU DAYA 5
Volt
CATU DAYA
12 volt
MASUKAN PROSES KELUARAN
SENSOR SUHU DAN
KELEMBABAN
Gambar 2 Diagram Blok Sistem
Berikut penjelasan fungsi dari masing-masing blok
diagram sistem pada gambar 3.2 :
a) Sensor Suhu dan Kelembaban DHT22
Sensor suhu dan kelembaban DHT22 adalah sensor
pendeteksi suhu dan kelembaban ruangan mesin pengering biji
kakao, datanya dikirim ke mikrokontroler yang akan
digunakan sebagai umpan balik dari sistem logika fuzzy,
kemudian ditampilkan di LCD.
b) Push Button
Push Button sebagai tombol on off untuk mengaktifkan dan
mematikan mesin pengering biji kakao dalam posisi manapun
seperti yang diinginkan oleh operator.
c) External RTC
External RTC di sini digunakan untuk menghitung waktu
selama proses pengeringan biji kakao berlangsung sehingga
dapat diketahui berapa lama proses pengeringan berlangsung.
d) Mikrokontroler ATmega
Mikrokontroler Atmega di sini digunakan sebagai unit
kontroler yang untuk mengaplikasikan kendali logika fuzzy
dan mengirim data sensor. Mikrokontroler juga digunakan
untuk menerima data dari sensor yang nantinya akan diproses
bersama dengan logika fuzzy yang telah diprogram di
dalamnya untuk menggerakkan aktuator.
e) LCD
LCD (Liquid Crystal Display) di sini berfungsi sebagai
media tampilan selama proses pengendalian berlangsung.
f) Fan
Fan atau kipas digunakan sebagai pengendali suhu dan
kelembaban yang ada pada ruangan pemanas sehinga suhu dan
kelembaban yang ada di dalam mesin pengering biji kakao
tersebut terjaga sesuai dengan set point yang dimasukkan.
a. Tegangan : 12 V
b. Arus : 0,17 A
g) Pemanas (Heater) dan Driver
Pemanas (Heater) digunakan sebagai sumber energi panas
cadangan selain matahari yang nantinya dapat diatur besar
kecil panas yang dihasilkan dengan cara diberikan tegangan
masukan sesuai sinyal kontrol.
a. Daya : 300 Watt
b. Tegangan : 220 Volt
3.2 Desain Mekanik
Gambar 3 Desain Mekanik
Spesifikasi mekanik :
1. Dimensi box
Panjang = 70 cm
Lebar = 50 cm
Tinggi = 40 cm
2. Dimensi Tray (Rak Pengering)
Panjang = 60 cm
Lebar = 40 cm
Tinggi = 2 cm
3. Bahan casis/base = plat alumunium
4. Bahan atap = kaca
5. Bahan tray = kawat alumunium
6. Sensor = DHT22, LOAD CELL
7. Processor = Atmega16
8. Kontrol = Fuzzy Logic Control
9. Display = LCD
3.3 Rangkaian DHT22
Pada rangkaian ini digunakan sensor suhu dan
kelembaban DHT22 sebagai komponen utama dalam
pembacaan suhu dan kelembaban. DHT22 mempunyai
kemampuan membaca suhu -40°C sampai dengan 80°C
dengan ketepatan pembacaan ±0.5°C serta mempunyai
kemampuan membaca kelembaban 0% sampai dengan 100%
dengan ketepatan pembacaan 2% sampai dengan 5% sesuai
dengan datasheet.
3.4 Rangkaian RTC
Rangkaian RTC (Real Time Clock) di sini digunakan
sebagai penampil waktu aktual pada proses pengeringan biji
kakao. Dengan adanya RTC pada rangkaian ini dimungkinkan
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
44
pengguna dapat melihat waktu aktual selama proses
pengeringan dan mengetahui kapan tepatnya waktu
pengeringan berakhir. Rangkaian ini dipadukan dengan buzzer
yang akan berbunyi saat waktu pengeringan selesai.
3.5 Rangkaian LCD
LCD yang dipakai pada rangkaian ini berupa sebuah tipe
karakter yang memiliki display 16 karakter x 2 baris. Modul
ini terhubung langsung dengan sistem minimum ATmega 16.
LCD tersebut akan digunakan untuk menampilkan suhu dan
kelembaban pada ruang pengeringan.
3.6 Rangkaian Buzzer
Pada sistem ini Buzzer digunakan sebagai penanda bahwa
sistem telah selesai bekerja dan mesin dapat dimatikan.
3.7 Rangkaian Heater
Pemanas merupakan aktuator utama dalam mesin
pengeringan biji kakao ini. Pemanas digunakan untuk
memanaskan udara ruang pengering jika tidak ada sinar
matahari yang masuk ke dalam ruang pengering. Ketika sensor
DHT22 mendeteksi kurangnya suhu yang ada di dalam ruang
pengering maka pemanas akan otomatis menyala untuk
menggantikan matahari pada proses pengeringan. Pemanas
yang digunakan pada mesin pengeringan biji kakao ini
menggunakan pemanas AC dengan tegangan 220 volt dan
daya 300 watt.
3.8 Rangkaian Zero Crossing Detector
Rangkaian zero crossing detector pada mesin ini
digunakan untuk mendeteksi gelombang sinus AC 220 volt
saat melewati titik tegangan nol. Titik nol yang dideteksi
adalah peralihan dari positif menuju negative dan peralihan
dari negative menuju positif. Titik nol ini merupakan acuan
yang digunakan sebagai awal pemberian nilai waktu tunda
untuk pemicuan TRIAC.
3.9 Rangkaian Fan
Salah satu aktuator yang penting pada mesin pengeringan
biji kakao ini adalah kipas. Kipas di sini berfungsi ganda yaitu
sebagai perata panas dan pengatur kelembaban yang ada di
dalam mesin pengering. Kipas yang digunakan pada mesin ini
adalah kipas DC dengan tegangan kerja 12 volt dan arus 0.2
Ampere. Kipas ini akan terhubung dengan rangkaian driver.
IV. PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Sensor Suhu dan Kelembaban DHT22
Pengujian sensor suhu dan kelembaban DHT22 ini
dilakukan dengan menghubungkan sensor suhu dan
kelembaban DHT22 dengan PORT D7 yang ada pada
mikrokontroler, kemudian memberikan tegangan catu daya
5V. Pengujian sensor suhu dan kelembaban DHT22 ini
dilakukan dengan membandingkan nilai keluaran sensor
dengan alat ukur termohydro kemudian menghitung nilai error
antara senro dengan alat ukur. Berikut data hasil pengujian
sensor suhu yang ditabelkan pada tabel 1
Tabel 1 Data Pengujian Sensor Suhu dan
Kelembaban
no. DHT22 Termohydro Error
t h t h t h
1 30,4 44,6 30 44 1,3% 1,4%
2 35 34,1 34 34 2,9% 0,3%
3 40,3 27,1 39 27 3,3% 0,4%
4 45,3 22,3 44 22 3,0% 1,4%
5 50,2 18,7 49 18 2,4% 3,9%
6 55 16 55 16 0,0% 0,0%
7 60,2 13,9 61 13 -1,3% 6,9%
8 64,3 12,5 65 12 -1,1% 4,2%
Dari hasil pengujian sensor suhu dan kelembaban di atas
dapat dikatakan bahwa sensor DHT22 yang digunakan dalam
sistem ini memiliki error rata-rata baik suhu dan kelembaban
masing-masing sebesar 1,3% dan 2,3%. Dengan nilai error
rata-rata tersebut, maka sensor DHT22 layak digunakan untuk
pengukuran suhu dan kelembaban dalam sistem ini.
4.2 Pengujian Driver Fan
Pengujian rangkaian driver fan ini dilakukan dengan
memasukkan program ke dalam IC mikrokontroler Atmega16
yang berfungsi untuk menggeser atau merubah duty cycle pada
driver fan dari 10% hingga 100%, kemudian menggunakan
tachometer untuk mengetahui besar kecepatan putar kipas saat
duty cycle berada di kondisi tertentu.
Tabel 2 merupakan hasil pengujian driver kipas DC
dengan variasi duty cycle.
Tabel 2 Hasil Pengujian Driver Kipas DC
No. Duty Cycle
(%)
Kecepatan Kipas
(RPM)
1 10 139
2 20 525
3 30 686
4 40 820
5 50 950
6 60 1050
7 70 1100
8 80 1230
9 90 1260
10 100 1340
Dari hasil pengujian seperti yang tertera pada tabel 4.3,
dapat dilihat bahwa driver kipas DC bisa bekerja dengan baik
dengan kecepatan putar maksimum sebesar 1340 RPM dan
bertambah seiring dengan bertambahnya duty cycle yang
diberikan.
4.3 Pengujian Zero Crossing Detector
Pengujian rangkaian zero crossing detector ini dilakukan
untuk mengetahui output gelombang sinus AC 220 volt saat
melewati titik tegangan nol. Pendeteksian titik nol digunakan
sebagai masukan interrupt mikrokontroler untuk mengatur
pemicuan sudut fasa. Berikut adalah output gelombang dari
rangkaian zero crossing detector :
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
45
Gambar 4 Gelombang Output Zero Crossing Detector
4.4 Pengujian Driver Heater
Berdasarkan kebutuhan untuk melakukan pengontrolan
daya pada peralatan aktuator dengan tegangan AC, maka perlu
pengujian rangkaian driver heater. Pengujian ini dilakukan
untuk mengetahui pergeseran sudut fasa pada sumber AC
apabila dipicu dengan delay yang berbeda-beda. Berikut
adalah gambar output dari osiloskop :
Gambar 5 Output Driver dengan Delay 1ms
Dari hasil pengujian driver heater yang telah dilakukan,
semakin besar pemicuan delay yang diberikan, maka semakin
kecil daya yang diberikan pada beban. Berdasarkan gambar
4.5 hingga 4.14 dapat dilihat bahwa driver heater bekerja
sesuai dengan besar pemicuan yang diberikan.
4.5 Pengujian Real Time Clock
Mesin pengering biji kakao ini berjalan berdasarkan
program waktu. Pada perancangannya, terdapat RTC yang
dugunakan sebagai pewaktu/timer. Komponen RTC juga
merupakan IC yang difungsikan sebagai sumber waktu baik
berupa data jam, hari, minggu, bulan maupun tahun. IC ini
dilengkapi dengan crystal sebagai clock dan battery cmos
sebagai sumber energy cadangan agar fungsi penghitung tidak
terhenti.
Dalam mikrokontroler ini menggunakan RTC eksternal,
tujuannya agar perhitungan waktu tepat dan presisi, karena
apabila menggunakan sumber clock internal, perhitungan
waktunya tidak akan tepat dan presisi dikarenakan terdapat
delay untuk menjalankan satu siklus program.
Dalam sistem ini menggunakan hitungan waktu dalam
satuan jam dan menit yang sudah deprogram di dalam
mikrokontroler. Hasil pengujian rangkaian seperti terlihat pada
gambar 4.15 di bawah ini :
Gambar 6 Pengujian Rangkaian RTC
4.6 Pengujian Sistem
4.6.1 Pengujian Sinar Matahari
Pengujian sinar matahari di sini bertujuan untuk
mengetahui suhu dan kelembaban ruang pengering dengan
sumber panas dari sinar matahari. Seperti yang telah diketahui
bahwa sistem yang ada di dalam alat ini menggunakan sistem
hybrid yang memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber
utama pengeringan jika suhu yang ada di dalam ruang
pengeringan memenuhi.Pengujian sinar matahari ini dilakukan
dengan meletakkan mekanik di bawah sinar matahari dan
menguji suhu serta kelembaban yang ada di dalam mekanik
dengan menggunakan sensor suhu dan kelembaban DHT22
serta menggunakan alat ukur LUX meter.Hasil pengujian sinar
matahari yang telah dilakukan disajikan dalam tabel 4.4 yang
ada di bawah in :
Tabel 3 Tabel Pengujian Sinar Matahari
Jam LUX meter Suhu Kelembaban
9.00 718 31.2 43
9.30 700 42.5 24
10.00 698 54.4 16
10.30 678 55.2 16
11.00 643 54 16
11.30 600 53.4 16
12.00 500 52 16
12.30 400 51 17
13.00 300 50.2 18
13.30 280 43 22
Berdasarkan tabel pengujian sinar matahari yang
disajikan di atas, dapat dilihat bahwa sinar matahari mampu
menaikkan suhu ruang pengeringan hingga 55 °C dengan
kondisi matahari cerah.
4.6.2 Pengujian Hybrid tanpa Kontrol
Pengujian hybrid tanpa kontrol ini dilakukan untuk
mengetahui lama waktu yang dibutuhkan sistem untuk
memenuhi suhu dan kelembaban yang ada di dalam ruang
pengeringan.
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
46
Gambar 7 Grafik Respon Sistem tanpa Kontrol
Berdasarkan grafik yang ditunjukkan pada gambar 7
di atas dapat dilihat bahwa untuk mencapai suhu sesuai
dengan set point yang diinginkan (55 °C) selama 45 menit dan
untuk mencapai suhu maksimal (65,5 °C) dibutuhkan waktu
selama 8,8 menit. Hal ini dapat terjadi karena panas yang
masuk ke dalam ruang pengeringan tidak mengalami
pengontrolan ditambah dengan teknologi hybrid yang
mengadaptasi efek rumah kaca membuat suhu yang sudah
masuk terperangkap di dalam ruang pengeringan sehingga
suhu yang ada di dalam ruang pengeringan tidak dapat
tersirkulasi dan terus naik.
4.6.3 Pengujian Hybrid dengan Kontrol
Pengujian hybrid dengan kontrol di sini dilakukan
untuk mengetahui respon sistem setelah diberikan kontrol
logika fuzzy. Pengujian dilakukan dengan memanaskan mesin
pengering dengan heater yang sudut pemicuannya dikontrol
dengan fuzzy.
Gambar 8 Pengujian dengan Kontrol
Berdasarkan hasil pengujian dengan kontrol yang
disajikan dalam gambar 4.17 dapat dilihat bahwa ketika diberi
kontrol logika fuzzy, suhu bisa stabil di set point yang
diberikan (55 °C). meskipun begitu masih ada sedikit error
dimana suhu mengalami overshoot sebesar 55,9 °C dan
mengalami penurunan hingga suhu sebesar 52,4 °C. Hal ini
dapat terjadi karena pengaruh suhu lingkungan yang berubah-
ubah.
4.7 Pengujian Pengeringan Biji Kakao
Pada pengujian Pengeringan Biji Kakao ini akan terbagi
menjadi empat bagian yaitu pengujian pengeringan biji kakao
dengan set point suhu 40 °C, pengujian pengeringan biji kakao
dengan set point suhu 50 °C, pengujian pengeringan biji kakao
dengan set point suhu 60 °C serta pengujian akhir pengeringan
biji kakao dengan set point suhu terbaik dari ketiga percobaan
sebelumnya.
4.7.1 Pengujian dengan Suhu 40 °C
Pengujian pengeringan biji kakao dengan set point suhu 40
°C ini bertujuan untuk mengetahui lama waktu pengeringan
untuk biji 100 gram dan bagaimana kualitas biji yang sudah
dikeringkan. Biji yang digunakan merupakan biji yang telah
difermentasi dan dicuci. Tabel 4di bawah ini menunjukkan
lamanya pengujian berdasarkan berat:
Tabel 4 Pengambilan Data dengan Set Point 40°C
No. Jam Berat (dalam gram)
1 9.12 100
2 10.12 82
3 11.12 75
4 12.12 69
5 13.12 65
6 14.12 63
7 15.12 60
8 16.12 58
9 17.12 57
10 18.12 56
11 19.12 54
Setelah melakukan percobaan selama 11 jam,
didapatkan berat biji kakao berubah dari 100 gram menjadi 54
gram. Gambar 9 di bawah ini merupakan grafik respon sistem
selama pengeringan biji kakao dengan set point suhu 40 °C.
Gambar 9 Grafik Respon Sistem dengan Set point
Suhu 40 °C
Dari gambar 9 dapat dilihat bahwa suhu awal sudah tinggi
yaitu 47,3 °C. Hal ini terjadi karena pengaruh suhu dari luar
dimana saat pengambilan data, kondisi lingkungan cukup
cerah dan stabil ditambah desain atap yang terbuat dari kaca
0
20
40
60
80
0 200 400 600 800
Ran
ge
Jumlah Sampling Suhu Kelembaban
05
1015202530354045505560657075
0 10
02
00
30
04
00
50
06
00
70
08
00
90
01
000
11
001
200
13
001
400
15
001
600
17
001
800
19
002
000
21
002
200
23
002
400
25
002
600
27
00
Suhu Kelembaban Sudut Pemicuan05
1015202530354045505560
0 20
00
40
00
60
00
80
00
10
000
12
000
14
000
16
000
18
000
20
000
22
000
Suhu Kelembaban Sudut Pemicuan
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
47
yang membuat suhu sulit tersirkulasi sehingga suhu yang ada
di dalam ruang pengeringan lebih dari set point.
Sudut pemicuan yang ada pada gambar 4.18 terlihat seperti
diatur on-off hal ini terjadi karena banyaknya data yang diplot
sehingga perubahan kecil yang terjadi saat sudut pemicuan
berubah tidak terlihat.
Dari gambar 4.18 di atas, dapat dianalisa waktu tunda,
waktu naik, waktu puncak, overshoot maksimum dan waktu
settling seperti yang ada di bawah ini :
a. Waktu tunda (delay time) = 0 menit.
b. Waktu naik (rise time) = 43 menit.
c. Waktu puncak (peak time) = 12,9 menit dengan suhu
mencapai 53,1 °C.
d. Overshoot maksimum (max. overshoot) = 53,1 °C.
Biasanya dirumuskan dalam persentase :
( ) ( )
( )
e. Waktu settling (settling time) = 5 jam.
4.7.2 Pengujian dengan Suhu 50 °C
Pengujian pengeringan biji kakao dengan set point suhu 50
°C ini menggunakan biji seberat 100 gram untuk pengambilan
datanya dan dalam kondisi matahari mendung. Pengujian
dilakukan di bawah sinar matahari selama beberapa jam
hingga didapatkan berat yang sesuai dengan kriteria. Data
hasil pengeringan biji kakao dengan suhu 50 °C di tampilkan
dalam tabel 5 di bawah ini :
Tabel 5 Pengambilan Data Set Point 50°C
No. Jam Berat (dalam gram)
1 9.52 100
2 10.52 85
3 11.52 76
4 12.52 72
5 13.52 69
6 14.52 67
7 15.52 64
8 16.52 61
9 17.52 57
10 18.52 56
11 19.52 56
12 20.52 55
13 21.52 55
14 22.52 53
Dari tabel 5 di atas dapat dilihat bahwa untuk
memenuhi berat sebesar 53 gram dibutuhkan waktu 14 jam,
lebih lama dibandingkan dengan pengujian menggunakan set
point suhu 40 °C. Hal ini dapat terjadi karena intensitas cahaya
matahari yang berbeda (pada set point suhu 40 °C matahari
dalam kondisi cerah sedangkan pada set point suhu 50 °C
matahari dalam kondisi mendung dan berangin). Gambar 4.19
memperlihatkan grafik respon sistem dengan set point suhu 50
°C.
Gambar 10 Grafik Respon Sistem dengan Set point
Suhu 50 °C
Dari grafik respon sistem dengan set point suhu 50 °C,
didapatkan analisa sebagai berikut :
a. Waktu tunda (delay time) = 6,5 menit
b. Waktu naik (rise time) = 36 menit
c. Waktu puncak (peak time) = 0 menit
d. Overshoot maksimum (maximum overshoot) = 0 °C
e. Waktu settling (settling time) = 36 menit
Sebagai catatan bahwa grafik ini diambil saat kondisi
matahari mendung dan pengambilan grafik tidak dimulai dari
awal hingga akhir proses pengeringan berlangsung.
4.7.3 Pengujian dengan Suhu 60 °C
Pengujian pengeringan biji kakao dengan set point suhu 60
°C ini dilakukan dengan biji sebanyak 100 gram dan kondisi
matahari berubah-ubah. Biji yang digunakan merupakan biji
yang telah difermentasi selama 7 hari dan menggunakan dua
jenis perlakuan, yaitu dengan pencucian dan tanpa pencucian.
Tabel 6 di bawah ini menampilkan lama waktu dan hasil berat
biji tiap jamnya.
Tabel 6 Pengambilan Data Set Point 60 °C
No. Jam
Berat (dalam gram)
Tanpa
Pencucian
Degan
Pencucian
1 8.21 100 100
2 9.21 86 87
3 10.21 77 75
4 11.21 71 62
5 12.21 69 57
6 13.21 64 52
7 14.21 61 49
8 15.21 59 47
9 16.21 57 45
10 17.21 54 42
Dari tabel 6 di atas, dapat dilihat bahwa biji yang
mengalami pencucian lebih cepat kering dibandingkan dengan
biji yang tidak melaui proses pencucian. Selain itu hasil dari
biji juga lebih baik dibandingkan dengan biji yang tidak
mengalami proses pencucian. Aroma dari biji yang mengalami
pencucian lebih kuat dibandingkan dengan aroma dari biji
yang tidak mengalami pencucian. Kulit juga lebih berkilau.
Untuk melihat respon sistem dari pengeringan yang
telah dilakukan di atas, maka disajikan grafik yang ada pada
05
10152025303540455055
0 10
02
00
30
04
00
50
06
00
70
08
00
90
01
000
11
001
200
13
001
400
15
001
600
17
001
800
19
002
000
Suhu Kelembaban
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
48
gambar 11 di bawah ini untuk menunjukkan respon sistem
pengeringan dengan set point suhu 60 °C.
Gambar 11 Grafik Respon Sistem dengan Set point
Suhu 60 °C
Dari grafik di atas, didapatkan analisa sebagai berikut :
a) Waktu tunda (delay time) = 4,5 menit
b) Waktu naik (rise time) = 57 menit
c) Waktu puncak (peak time) = 57,8 menit
dengan suhu 60,4 °C
d) Overshoot maksimum (maximum overshoot)
= 61 °C
( ) ( )
( )
e) Waktu settling (settling time) = 2 jam
4.8 Pengambilan Data dan Analisa
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja
prinsip kerja dari sistem. Sistem mengeringkan biji kakao
dengan set point suhu 55 °C dengan kapasitas mesin yang
dapat mengeringkan biji kakao dengan berat maksimum 2,5 kg
dengan penyusutan hingga 7,5 % dari berat awal dengan kadar
air 60%. Pengujian dengan mengeringkan biji kakao seberat
2,5 kg dengan suhu set point sebesar 55 °C dan penyusutan
yang diinginkan hingga 7,5 % berarti berkisar antara 1,08 kg.
hasil data menunjukkan membutuhkan waktu selama 12 jam
untuk mendapatkan biji kakao dengan berat sekitar 1,08 kg
dengan intensitas sinar matahari yang cukup berubah-ubah.
Tabel 7 di bawah ini menunjukkan lama waktu
pengeringan dan berat akhir yang diambil setiap satu jam
sekali.
Tabel 7 Pengambilan Data dengan Set Point 55°C
No. Jam Berat (dalam gram)
1 8.55 2500
2 9.55 2181
3 10.55 1946
4 11.55 1754
5 12.55 1556
6 13.55 1371
7 14.55 1297
8 15.55 1240
9 16.55 1191
10 17.55 1149
11 18.55 1110
12 19.55 1072
Setelah melaksanakan pengujian dan pengambilan data,
didapatkan hasil bahwa biji kakao yang masih basah (setelah
difermentasi) dengan besar 2,5 kg dapat kering menjadi 1,07
kg dalam waktu 12 jam dengan set point suhu 55 °C. pada saat
awal mesin dinyalakan, suhu ruang pengeringan berkisar
antara 33 °C karena intensitas cahaya matahari yang cukup
tinggi, kemudian suhu naik hingga 55,6 °C, namun kemudian
suhu mengalami penurunan lagi hingga 53,8 °C dan
seterusnya suhu berubah-ubah karena pengaruh suhu
lingkungan yang berubah-ubah.
Sementara untuk penurunan dari berat biji kakao
berubah-ubah setiap jamnya hingga kadar air dalam biji
mencapai 7,5 °C. Selama 1 jam pertama, penurunan berat biji
kakao mengalami penurunan yang signifikan yaitu sebesar 319
gram.
Gambar 12 merupakan grafik penurunan berat
terhadap waktu dengan menggunakan set point 55 °C.
Gambar 12 Grafik Penurunan Berat terhadap Waktu
Untuk mempermudah pembacaan dari hasil proses
pengeringan biji kakao dapat dilihat di grafik dalam gambar
13.
Gambar 13 Grafik Respon Sistem dengan Set point Suhu
55 °C
05
101520253035404550556065707580
0 10
00
20
00
30
00
40
00
50
00
60
00
70
00
80
00
90
00
10
000
11
000
12
000
13
000
14
000
Suhu Kelembaban
Sudut Pemicuan
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
8:24 13:12 18:00
Ber
at (
dal
am g
ram
)
Jam
05
101520253035404550556065
-250
22
50
47
50
72
50
97
50
12
250
14
750
17
250
19
750
22
250
24
750
27
250
29
750
32
250
34
750
37
250
Suhu Kelembaban
Sudut Pemicuan
JURNAL ELKOLIND, SEPTEMBER 2018, VOL.05, N0. 3
49
Dari gambar 13, didapatkan analisa sebagai berikut :
a. Waktu tunda (delay time) = 4,8 menit
b. Waktu naik (rise time) = 27,6 menit
c. Waktu puncak (peak time) = 27,8 menit dengan suhu 55,1
°C
d. Overshoot maksimum (maximum overshoot) = 60,6 °C
( ) ( )
( )
e. Waktu settling (settling time) = 11 jam
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil dari penerapan, pengujian dan analisa
pada sistem pengontrolan suhu pada mesin pengeringan biji
kakao menggunakan kontrol logika fuzzy, dapat disimpulkan :
1. Mesin pengering dapat bekerja dengan baik
menggunakan mikrokontroler ATmega16. Alat ini
dilengkapi dengan sensor suhu dan kelembaban DHT22
untuk mengukur suhu dan kelembaban yang ada di dalam
ruang pengeringan. Output dari alat ini adalah heater
dengan elemen nikelin dengan daya 600 watt, LCD
untuk monitoring suhu dan kelembaban, timer, dan
buzzer untuk alarm sistem. Alat ini diatur untuk
mengeringkan biji kakao setelah difermentasi dengan
kapasitas 2,5 kg dan set point suhu 55 °C serta timer
yang diset 11 jam sehingga buzzer akan otomatis
berbunyi saat pengeringan sudah berlangsung selama 11
jam.
2. Alat ini bekerja dengan kontroler logika fuzzy yang
digunakan untuk mengatur suhu dengan input error dan
DError dengan output delay selama 0 – 6 ms untuk
mengatur sudut pemicuan heater. Dengan menerapkan
logika fuzzy sebagai pengontrol suhu, diperoleh respon
suhu terhadap waktu yang memiliki delay time = 4,8
menit , rise time = 27,6 menit , maximum overshoot =
10,18 %, dan peak time = 27,8 menit dengan suhu 55,1
°C. berdasarkan data tersebut, menunjukkan bahwa
dengan menggunakan controller logika fuzzy dengan
metode mamdani, respon suhu yang dihasilkan sudah
mampu menstabilkan suhu sesuai dengan setpoint.
5.2 Saran
Dari penelitian ini masih terdapat beberapa kekurangan
yang dapat ditambahkan dalam proses penyempurnaan alat
yang ada, dan yang dapat ditambahkan yaitu :
1. Perlu adanya sensor berat di dalam sistem sehingga sistem
dapat digunakan untuk berat yang bervariasi.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Abdurrahman, Ginanjar (2013). Penerapan Metode Tsukamoto (Logika
Fuzzy) dalam Sistem Pendukung Keputusan untuk Menentukan Jumlah
Produksi Barang Berdasarkan Data Persediaan dan Jumlah
Permintaan. http://andri_mz.staff.ipb.ac.id/pulse-width-modulation-
pwm/ (diakses 3 Januari 2018)
[2] Agustina, Raida., Syah, Hendri., Moulana, Ryan. (2016). Karakteristik
Pengeringan Biji Kopi dengan Pengering Tipe Bak dengan Sumber
Panas Tungku Sekam Kopi dan Kolektor Surya. Jurnal ilmiah
Teknologi Pertanian AGROTECHNO Vol 1, No 1. Hal 20-27
[3] Hatmi, Retno U., Rustijarno, Sinung. (2013) Teknologi Pengolahan Biji
Kako Menuju SNI Biji Kakao01-2323-2008.Yogyakarta:BPTP
Yogyakarta
[4] Hayati, Rita, Yusmanizar, Mustafril, Harir Fauzi (2013). Kajian
Fermentasi dan Suhu Pengeringan pada Mutu Kakao (Theobroma
cacao L.) Jurnal keteknikan pertanian. Diterima 16 April 2012,
disetujui 24 Agustus 2012. Hal 129 – 135
[5] Lin, Chin Teng & Lee, GS George. (1996). Neural Fuzzy Systems.
London: Prentice Hall.
[6] M.Yahya (2013). Alat Pengering Hasil-Hasil Pertanian untuk Daerah
Pedesaan di Sumatera Barat. Jurnal Teknik Mesil Vol.3 No.2, Oktober
2013. Hal 26-31
[7] M.Yahya (2013). Uji Kinerja Alat Pengering Lorong Berbantuan
Pompa Kalor untuk Mengeringkan Biji Kakao. Jurnal Teknik Mesin
Vol.3, No. 1, April 2013. Hal 14-19
[8] Napitulu, Farel., Tua, Putra M. (2013). Perancangan dan Pengujian
Alat Pengering Kakao dengan Tipe Cabinet Dryer untuk Kapasitas 7.5
kg per-siklus. Jurnal Dinamis, volume II, No.10, Januari 2013. Hal 8-18
[9] Palina, Wanti (2013) Teknik Fermentasi dalam Pengolahan Biji Kakao
https://www.kompasiana.com/ssss/teknik-fermentasi-dalam-
pengolahan-biji-kakao_550b34f3a33311b1142e3a68. (Diakses 3
Januari 2018)
[10] Putra., Eka, Ismet., Hadi, Pitri., (2013). Analisa Efisiensi Alat
Pengering Tenaga Surya Tipe Terowong Berbantukan Kipas Angin
pada Proses Pengeringan Biji Kopi. Jurnal Teknik Mesin Vol.3 No.2,
Oktober 2013. Hal 22 – 25
[11] Setiadji. 2009. Himpunan & Logika Samar serta Aplikasinya.
Yogyakarta: Graha Ilmu.
[12] Sitepu, Tekad (2013). “Pengujian Mesin Pengering Kakao Energi
Surya.” Jurnal Dinamis, Volume II, No.10, Januari 2012. Hal 23 – 31
[13] Kusumadewi, Sri., Purnomo, Hari. (2004). Aplikasi Logika Fuzzy
Untuk Sistem Pendukung Keputusan Edisi Pertama.Yogyakarta: Graha
Ilmu.
[19] Kusumadewi, Sri., Hartati, Sri. (2006). Neuro Fuzzy-Integrasi Sistem
Fuzzy dan Jaringan Syaraf. Yogyakarta: Graha Ilmu.
[20] Suryaningrat., Ida Bagus., Novijianto, Noer., Faidah, Nur.,(2015)
Penerapan Metode Statistical Process Control (SPC) pada Pengolahan
Biji Kako. Jurnal Agroteknologi,Vol.09,No.01,2015.Hal 45-53
[21] Turban, E, Aronson, Jay E & Liang, Teng-Ping. (2005). Decission
Support Systems and Intelligent Systems Edisi 7 Jilid 2. Yogyakarta:
Andi.
[22] Wang, Lin Xin. (1997). A Course in Fuzzy Systems and Control. Upper
Sadle River, New Jersey: Prentice Hall.
top related