i
PERANCANGAN ALAT PENGENDALI SUHU DAN
KELEMBABAN PADA BUDIDAYA CACING LUMBRICUS
RUBELLUS MENGGUNAKAN METODE ANFIS (ADAPTIVE
NEURO FUZZY INFERENCE SYSTEM)
SKRIPSI
Sebagai Persyaratan Guna Meraih Sarjana Strata 1
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
AHMAD KRISTIANTO
201210130311083
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2017
v
PERANCANGAN ALAT PENGENDALI SUHU DAN
KELEMBABAN PADA BUDIDAYA CACING LUMBRICUS
RUBELLUS MENGGUNAKAN METODE ANFIS (ADAPTIVE
NEURO FUZZY INFERENCE SYSTEM)
Ahmad Kristianto,Ir Nur alif Mardiah MT, Amarul Faruq, ST.,M.Eng
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Tlp (0341) 460948, 463513-19 Fax (0341)460782 Malang 65144
Email : [email protected]
Abstraksi
Spesies cacing Lumbricus Rubellus sekarang banyak dibudidayakan
untuk dijadikan obat. Saat ini untuk kontrol cacing bersifat manual,
walaupun budidaya cacing agar memperoleh hasil yang baik di media harus
dikontrol dengan baik cacing seperti suhu dan kelembaban. Suhu dan
kelembaban sangat berpengaruh dalam pertumbuhan proses cacing
Lumbricus Rubellus. Untuk mengendalikan algoritma kontrol suhu dan
kelembaban sangat dibutuhkan. Dalam penelitian ini, untuk pengaturan
suhu dan kelembaban agar sesuai dengan kebutuhan cacing, metode yang
digunakan oleh penulis adalah metode fuzzy karena merupakan metode yang
fleksibel dalam hal parameter dapat berubah dalam kondisi tertentu dan
beradaptasi terhadap perubahan - Perubahan yang dipengaruhi oleh
lingkungan, Fuzzy sendiri terbagi menjadi tiga metode yaitu Mamdani,
Sugeno dan Sukamoto. Dalam penelitian ini penulis menggunakan metode
Sugeno untuk penelitian. Dalam penelitian ini, ada beberapa proses untuk
mengendalikan suhu dan kelembaban. Prosesnya adalah proses sistem fuzzy
yaitu proses fuzzifikasi, pengaturan aturan dan defuzzifikasi. Melalui proses
tersebut mampu mengendalikan suhu dan kelembaban pada media cacing.
Dalam proses pengendalian suhu dan kelembaban membutuhkan aktuator
motor servo dua sensor, yaitu sensor dan sensor tanah DS18B20 moinsture.
Hasil proses fuzzy adalah berupa gerakan keempat aktuator. Hasil
pembacaan sensor kemudian dikalibrasi agar mendapatkan suhu dan
kelembaban yang tepat. Pembacaan sensor data akan ditampilkan di LCD
(Liquid Crystal Display).
vi
DESIGN OF CONTROL OF TEMPERATURE AND
MOISTURE TREATMENT ON LUMBRICUS RUBELLUS
USING ANFIS METHOD (ADAPTIVE NEURO FUZZY
INFERENCE SYSTEM)
Ahmad Kristianto,Ir Nur alif Mardiah MT, Amarul Faruq, ST.,M.Eng
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Tlp (0341) 460948, 463513-19 Fax (0341)460782 Malang 65144
Email : [email protected]
Abstraction
Worm species Lumbricus Rubellus now widely cultivated to be used as
medicine. Currently for helminth control is manual, although the cultivation of
worms in order to obtain good results in the media should be controlled properly
worms such as temperature and humidity. Temperature and humidity is very
influential in the growth of worms Lumbricus Rubellus process. To control
temperature and humidity control algorithm requires great. In this study, for the
regulation of temperature and humidity to match required by the worm, the method
used by the authors is the method of fuzzy because it is a flexible method in terms
of a parameter can change under certain conditions and adapt to change - change
that is influenced by the environment , Fuzzy itself is divided into three methods:
Mamdani, Sugeno and Sukamoto. In this study the authors used Mamdani method
for research. In this study, there are several processes through which to control
temperature and humidity. The process is a process of fuzzy systems is fuzzification
process, setting rules and defuzzification. Through the process is able to control
temperature and humidity in the media worm. In the process of temperature and
humidity control requires actuators that motorservo and two sensors, namely
sensors and sensor DS18B20 moinsture soil. Results of fuzzy process is in the form
of movement of the actuator. Results of sensor readings and then calibrated in order
to get the correct temperature and humidity. Data sensor readings will be displayed
on the LCD (Liquid Crystal Display).
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Penulis menyadarai bahwa penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari
bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis
menyampaikan terima kasih kepada:
1. Ibu dan Bapak saya yang telah memberikan semangat dan dukungan baik
materi maupun moril sehingga menjadi selalu termotivasi untuk
menyelesaikan tugas akhir ini.
2. Ibu Ir. Nur alif, MT. selaku dosen pembimbing I dan bapak Amarul Faruq,
ST.,M.Eng, selaku dosen pembimbing II yang senantiasa memberikan
pengarahan dan bimbingannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Kepada semua teman – teman elektro B khususnya teman seperjuangan yang
telah membantu saya yaitu tumuk, Ainun ,ikhwan dan juga teman – teman
kontrakan belakang dan gang mangga yang menjadi penyemangat saya dalam
perjuangan menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Segenap dosen pengajar di Jurusan Teknik Elektro yang telah membimbing
saya dalam menuntut ilmu sehingga saya bisa menjadi seseorang yang lebih
baik.
5. Saudari ku Erni Sari Putri yang telah memberikan suasana ceria yang dalam
masa pengerjaan tugas akhir ini sehingga selalu menghibur dan menjadi
pelecut semangat.
6. Semua pihak yang telah mendukung dan membantu dalam penyelesaian tugas
akhir ini yang tidak mungkin penulis sebutkan satu-persatu.
viii
Semoga Allah SWT senantiasa membalas amal baik yang telah dilakukan
dengan balasan yang berlipat ganda. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih
jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran sangat penulis harapkan demi
kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis
khususnya dan pembaca pada umumnya.
Malang, 25 juli 2017
Penulis
Ahmad Kristianto
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu'alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, taufiq, hidayah dan inayah-
Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul
“PERANCANGAN ALAT PENGENDALI SUHU DAN KELEMBABAN
PADA BUDIDAYA CACING LUMBRICUS RUBELLUS MENGGUNAKAN
METODE ANFIS (ADAPTIVE NEURO FUZZY INFERENCE SYSTEM)”.
Pada pengembangan ini dilakukan perubahan pada sistemnya sehingga
tidaklah sama dengan Tugas Akhir sebelumnya, berdasarkan saran yang ada yaitu
dilakukan perbaikan pada sensitivitas suara yang dihasilkan terhadap suara
menggunakan komponen elektronika dan perangkat lunak pendukung lainnya
sehingga pengembangan ini bisa dilaksanakan.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh
dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang
membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu kedepannya.
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak
yang telah membantu, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
Malang, 25 juli 2017
Penulis,
AHMAD KRISTIANTO
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ....................................................... iv
ABSTRAK ........................................................................................................ v
ABSTRAKSI…………………………………………………………………. vi
LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................... vii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... ix
DAFTAR ISI ..................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xvi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 4
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................ 4
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................. 4
1.5 Batasan Masalah ................................................................................. 5
1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................ 5
BAB II DASAR TEORI ................................................................................... 7
2.1 Cacing Tanah Lumbricus Rubellus .................................................... 7
2.2 Sensor Suhu DS18B20 ...................................................................... 10
2.3 Pompa ................................................................................................ 12
2.4 Sensor Kelembaban ............................................................................ 13
2.5 Mikrokontroler Arduino .................................................................... 13
2.5.1 Arduino Due .............................................................................. 14
2.6 Motor Servo ....................................................................................... 15
2.7 Neuro-Fuzzy dan Soft Computing ...................................................... 16
2.8 Logika Fuzzy ....................................................................................... 16
xi
2.9 Teori Himpunan Fuzzy ...................................................................... 17
2.10 Teori Adaptive Neuro Fuzzy Inference System ............................... 17
2.10.1 Aturan ANFIS ....................................................................... 18
2.10.2 Arsitektur ANFIS ................................................................. 20
2.11 Algoritma Pembelajaran Hybrid ....................................................... 22
BAB III PERANCANGAN SISTEM ............................................................. 23
3.1 Studi literatur ...................................................................................... 23
3.2 Data Perencanaan................................................................................. 23
3.3 Perancangan Alat ................................................................................. 24
3.4 Perancangan PLX-DAQ ...................................................................... 26
3.5 Permodelan Sistem .............................................................................. 27
3.6 Fuzzyfikasi ........................................................................................... 30
3.7 Pengumpulan dan Pengolahan Data Awal Pada ANFIS ..................... 31
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ........................................................ 35
4.1 Pengujian Sensor Kelembaban YL-69 ............................................... 36
4.1.1 Tujuan ........................................................................................ 36
4.1.2 Peralatan .................................................................................... 36
4.1.3 Blok Diagram ............................................................................ 37
4.1.4 Persiapan Pengujian ................................................................... 37
4.1.5 Hasil dan Analisis ...................................................................... 38
4.2 Pengujian Sensor Suhu DS18B20 ...................................................... 40
4.2.1 Tujuan ........................................................................................ 40
4.2.2 Peralatan .................................................................................... 40
4.2.3 Blok Diagram ............................................................................ 40
4.2.4 Persiapan Pengujian ................................................................... 40
4.2.5 Hasil dan Analisis ...................................................................... 41
4.3 Pengujian Pengendali Fuzzy Pada Servo ............................................ 42
4.3.1 Tujuan ........................................................................................ 42
4.3.2 Peralatan .................................................................................... 42
4.3.3 Persiapan Pengujian ................................................................... 42
4.3.4 Hasil dan Analisis ...................................................................... 43
4.3.4.1 Pengujian hasil perhitungan dari sistem kontrol logika fuzzy
xii
yang telah dirancang ............................................................................ 43
4.3.4.2 Pengujian Sistem Simulasi ANFIS ........................................ 44
4.4 Pengujian Keseluruhan Sistem ............................................................ 49
4.4.1 Tujuan ........................................................................................ 49
4.4.2 Peralatan .................................................................................... 49
4.4.3 Blok Diagram ............................................................................ 49
4.4.5 Hasil dan Analisis ...................................................................... 50
4.4.4.1 Hasil Pengujian Data ANFIS Dengan Nilai Data Fuzzy.......... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 53
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 53
5.2 Saran .................................................................................................. 53
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 54
BIOGRAFIS PENULIS ................................................................................... 55
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok diagram sensor DS18B20 ................................................... 10
Gambar 2.2 Sensor suhu DS18B20 .................................................................. 11
Gambar 2.3 Bentuk fisik pompa ac .................................................................. 12
Gambar 2.4 Bentuk fisik Sensor Kelembaban .................................................. 13
Gambar 2.5 Bentuk fisik Arduino Due ............................................................ 15
Gambar 2.6 Motor Servo ................................................................................. 15
Gambar 3.1 Diagram blok ............................................................................... 24
Gambar 3.2 Perancangan Mekanik ................................................................... 25
Gambar 3.3 Perancangan Program PLX-DAQ ................................................. 26
Gambar 3.4 Perancangan kolom excel PLX-DAQ ........................................... 27
Gambar 3.5 Diagram Blok System Kendali Anfis ............................................ 28
Gambar 3.6 Diagram Alur permodelan sistem ………………………… ........ 28
Gambar 3.7 Variable Masukan Nilai Kelembaban Sensor yl-69………… ...... 30
Gambar 3.8 Variable Masukan Nilai Suhu Sensor DS18B20........................... 30
Gambar 3.9 Variable Output (servo) ................................................................. 30
Gambar 3.10 Arsitektur Anfis …………………………… ................................ 33
Gambar 3.11 Gambar hasil Traning Anfis .......................................................... 34
Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Yl-69 ................................................... 37
Gambar 4.2 Blok Diagram Pengujian DS18B20 ............................................ 39
Gambar 4.3 Hasil Perhitungan Logika Fuzzy Saat Nilai Sensor 26 dan 24...... 42
Gambar 4.4 Hasil Load Data Traning ............................................................ 44
Gambar 4.5 Membership fuction plot fuzzy sugeno ........................................ 44
Gambar 4.6 Membership fuction plot fuzzy sugeno ......................................... 45
Gambar 4.7 Membership fuction plot fuzzy sugeno ......................................... 45
Gambar 4.8 Proses Traning Error FIS .............................................................. 45
Gambar 4.9 Pengujian Pasca Traning Anfis .................................................... 47
Gambar 4.10 Diagram Blok Pengujian Sistem Data akuisisi ............................. 48
Gambar 4.11 Hasil pengujian di luar ruang ........................................................ 49
Gambar 4.12 Grafik Pengujian Keseluruhan Sistem .......................................... 49
Gambar 4.13 Pengujian Keseluruhan Sistem ...................................................... 50
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Taksonomi Cacing Tanah .................................................................. 9
Tabel 3.1 Pernencanaan alat .............................................................................. 23
Tabel 3.2 Kapasitas Rencana ............................................................................. 24
Tabel 3.3 Range Kelembaban ............................................................................ 31
Tabel 3.4 Range suhu ......................................................................................... 31
Tabel 3.5 Range Output ..................................................................................... 31
Tabel 4.1 Tegangan Input dan Output................................................................ 38
Tabel 4.2 Hasil Kalibrasi Sensor Kelembaban ................................................. 38
Tabel 4.3 Hasil Kalibrasi Sensor suhu .............................................................. 40
Tabel 4.4 Pengujian Motor Servo ..................................................................... 43
Tabel 4.5 Data traning ANFIS ........................................................................... 43
Tabel 4.6 Hasil Perbandingan Pengujian Data ANFIS Dengan Fuzzy .............. 51
xv
DAFTAR PUSTAKA
Argo, dwi dkk. 2012. Model simulasi pengendalian suhu udara pada mesin dengan
kontrol logika fuzzy. Jurusan teknik pertanian. Fakultas teknologi pertanian.
Universitas brawijaya..
Alimuddin, Seminar KB, Subrata IMD, Sumiati. Supervisory Control of
Environmental Parameter Temperature of Closed House System Model For
Broilers. International Symposium AESA In Asia. Bogor, Indonesia. 2009.
Data Sheet NI 9213,National Instrument, 2012
Hartuti, nur dan sinaga, R.M. 1997. Pengering cabai. Balai penelitian
tanaman sayuran.
Pusat penelitian dan pengembangan hortikultura. Badan penelitian dan
pengembangan pertanian.
Harsya Asrul Rahman. 2012. Perancangan mesin pengering jamur kuping
kapasitas 5kg per proses. Jurusan teknik mesin. Fakultas mesin. Universitas
Muhammadiyah Malang
Paramita Training Center. 2000. Modul Fuzzy Logic. Paramita Training
Center. Malang
Riyanto B, Wicaksana S. Aplication of Adaftive Neuro Fuzzy Inference System
(ANFIS) To Active noice Control. 2nd IFAC-CIGR Workshop on Intelligent
Control for Agricultural Applications. Bali,Indonesia. 2001; 127-133.
Safavi.HR,”Prediction of River Water Quality by Adaptive Neuro Fuzzy Inference
System”, Journal of Environmental Studies volume 53(2010),1-10.
Setiawan Rachmad, Teknik Akuisisi Data, Graha Ilmu, Yogyakarata, 2008
Sukarman, Fepriadi, & Prayitno. (2006). Rancang Bangun Pengukur Suhu dan
Akuisisi Data Menggunakan Personal Komputer. ISSN , 388-394.
Wibowo, Adi. 2011. Pengering gabah dengan pengendali suhu dan waktu.
Program diploma teknik elektro. Fakultas teknik. Universitas gajah mada
Yogyakarta.
Wahyujati, Si Teguh. Implementasi Metode Fuzzy Logic Untuk Pengaturan
Kelembaban Tanah Pada Tanaman Cabai. Departement of Electrical
Engineering Politeknik Institut Technology of Surabaya (EEPIS-ITS).