rancang bangun sistem pengontrol suhu dan waktu …eprints.umm.ac.id/40871/1/pendahuluan.pdf ·...

i

RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROL SUHU DAN

WAKTU PADA PASTEURISASI SUSU BERBASIS IOT

MENGGUNAKAN KONTROLER PID

SKRIPSI

Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Oleh :

MAULIDIA KHOIRUNNISAK

201410130311142

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2018

ii

LEMBAR PENGESAHAN

RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROL SUHU DAN WAKTU PADA PASTEURISASI SUSU BERBASIS IOT

MENGGUNAKAN KONTROLER PID

Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

MAULIDIA KHOIRUNNISAK 201410130311142

Tanggal Ujian : Tanggal Pelaksanaan Ujian Periode Wisuda : Bulan Pelaksanaan Wisuda

Disetujui oleh : 1. Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT. (Pembimbing I) NIDN. 0721106301 2. Machmud Effendy, ST., M.Eng. (Pembimbing II) NIDN. 0715067402 3. Dr. Zulfatman, ST., M.Eng. (Penguji I) NIDN. 0709117804 4. M. Nasar, ST., MS. (Penguji II) NIDN. 0728127404

Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T

iii

ABSTRAK

Pasteurisasi susu ini merupakan proses yang menjaga suhu susu agar bakteri

berbahaya hilang, dan tersisa bakteri yang baik saja. Dalam pasteurisasi susu

terdapat metode LTLT (low temperature long time). Metode LTLT pada dasarnya

dilakukan dengan cara memanaskan susu sampai suhu 63-66ºC dan dipertahankan

pada suhu tersebut selama 30 menit. Pada makalah ini telah direalisasikan suatu

perancangan sistem untuk mengontrol suhu pada susu pasteurisasi dengan kontrol

PID. Dalam perancangan sistem ini menggunakan sensor DS18B20 yang berfungsi

untuk mengetahui suhu pada susu. Perancangan ini menggunakan AC light dimmer

untuk mengatur suhu susu. Untuk meningkatkan kinerja operasional, dibutuhkan

sebuah aplikasi mobile yang tidak dibatasi oleh jarak. Sehingga, proses pemanasan

ini dapat dipantau melalui sistem android karena telah berbasis IoT. Ketika terjadi

error maka sistem android dapat melakukan action. Dari hasil pengujian alat secara

keseluruhan sistem dapat bekerja sesuai dengan perencanaan awal yaitu dapat

menurunkan dan menaikkan suhu ketika suhu melewati batas setpoint yang

ditentukan oleh pengguna.

Kata kunci: Susu, pasteurisasi, pasteurisasi susu, pid, iot, sistem android, aplikasi

mobile.

iv

ABSTRACT

Milk pasteurization is a process that keeps the milk temperature in order to

erase the harmful bacteria, and the keeps only the good bacteria. In milk

pasteurization there is LTLT (low temperature long time) method.LTLT method is

basically done by heating the milk until reach the temperature of 63-66 º C and

maintained at that temperature for 30 minutes. In this paper there has been realized

a system design to control the temperature of pasteurized milk by PID control

system. In designing this system we use DS18B20 sensor that has a function to check

the temperature in milk. In this design we use AC light dimmer to regulate the

temperature of milk. To increase the operational system, it needs a mobile

application which is not limited by distance.This heating process can be monitored

through the android system because it has been based IoT. When an error occurs

then the android system can perform an action. From the testing results of the tools

as a whole the system can work in accordance with the initial planning that can

reduce and raise the temperature when the temperature exceeds the setpoint limit

specified by the user.

Keywords : Milk, pasteurization, milk pasteurization, pid, iot, android system,

mobile app.

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang tua saya Bapak Mas’ud dan Ibu Siti Muthomimah yang telah banyak

memberikan do’a dan dukungan yang sangat besar.

2. Adik saya Yazid dan Alim beserta keluarga besar saya yang senantiasa

mendo’akan saya.

3. Ketua Jurusan Teknik Elektro Ibu Nur Alif M, Ir, MT.dan Sekretaris Jurusan

Teknik Elektro Bapak Widiyanto, M.T. beserta seluruh stafnya.

4. Ibu Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT , Bapak Khusnul Hidayat, MT. dan Bapak

Machmud Efendi, ST, M.Eng. yang telah meluangkan waktu untuk

membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.

5. Seluruh civitas akademika (dosen, asisten, dan karyawan) Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah membekali ilmu dan membantu penulis

selama proses studi.

6. Special person Syahrul Ongky Arga Putra yang selalu menyemangati,

membatu dan selalu ada saat saya butuh bantuan.

7. Sahabat saya yang bernama Desi, Ndos, Johan, Yanto, Lutfi, Ari, dan Robin.

8. Teman-teman dari Elektro 2014/C yang berjuang mencari ilmu di UMM.

9. Sahabat saya berdikari.

10. Dan yang terakhir, semuanya yang telah membantu penulis yang tidak bisa

disebutkan satu persatu.

Penulis berharap laporan tugas akhir ini dapat bermanfa’at bagi pembaca

dan jika ada salah kata didalam laporan ini, penulis memohon maaf yang sebesar-

besarnya.

vi

DAFTAR ISI

COVER .................................................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

ABSTRAK ............................................................................................................. iii

ABSTRACT ........................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ............................................................................................. v

DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ viii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ................................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................... 2

1.3 Tujuan ............................................................................................................. 3

1.4 Batasan Masalah ............................................................................................. 3

1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI........................................................................................... 5

2.1 Pengertian Susu .............................................................................................. 5

2.2 Pasteurisasi ..................................................................................................... 5

2.3 ESP8266 ................................................................................................................. 5

2.4 Arduino Nano ................................................................................................. 6

2.5 IoT (Internet of Things) .................................................................................. 6

2.6 LCD (Liquid Crystal Display) ........................................................................ 6

2.7 I2C ( Inter Integrated Circuit ) ............................................................................ 6

2.8 AC Light Dimmer Module .............................................................................. 7

vii

2.9 Sensor Suhu ( DS180B ) ................................................................................. 8

2.10Kontroler PID ( Proportional Integral Derivative ) ....................................... 8

2.9.1 Proportional ( elemen P ) .................................................................. 8

2.9.2 Integral ( elemen I ) ........................................................................... 9

2.9.3 Derivative ( elemen D ) ...................................................................... 9

2.11Electrical Heating Element ............................................................................... 10

2.11Smartphone .................................................................................................. 11

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT.....................................12

3.1 Perancangan Sistem ................................................................................... 12

3.1.1 Perancangan User Interface Aplikasi Android ...................................... 14

3.1.2 Perancangan User Experience Aplikasi Android .................................. 15

3.1.3 Arsitektur Komunikasi Data .................................................................. 17

3.1.4 Mekanisme Kerja Alat ........................................................................... 17

3.2 Perancangan Software Sistem Pengontrol Suhu dan Waktu Pada Pasteurisasi

Susu...................................................................................................................... 19

3.2.1 Penulisan Program Kontroler melalui Arduino IDE.............................. 20

3.2.2 Pembangunan Software Aplikasi Mobile dengan Ionic 3 ..................... 20

3.2.3 Penyusunan Database dan Pembuatan Server ....................................... 21

3.3 Perancangan Hardware Sistem Pengontrol Suhu dan Waktu Pada

Pasteurisasi Susu ................................................................................................ 22

3.3.1 Perancangan Sensor Suhu DS18B20 ............................................... 22

3.3.2 Perancangan Rangkaian Arduino Nano ........................................... 23

3.3.3 Perancangan LCD 20x4 dan AC Light Dimmer Module ................. 23

3.3.3.1 Perancangan LCD 20x4........................................................23

3.3.3.2 Perancangan I2C ( Inter Integrated Circuit )........................24

3.3.3.3 Perancangan AC Light Dimmer Module...............................24

3.3.4 Perancangan Mekanik ...................................................................... 25

viii

3.2.3 Perancangan Algoritma Sistem Kontrol PID ................................... 25

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA...................................................28

4.1 Pengujian Mikrokontroller............................................................................ 28

4.1.1 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 28

4.1.2 Langkah – Langkah Pengujian..........................................................28

4.1.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 29

4.1.4 Analisa Pengujian..............................................................................29

4.2 Pengujian LCD...............................................................................................29


4.2.2 Langkah – Langkah Pengujian ......................................................... 29

4.2.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 30

4.2.4 Analisa Pengujian............................................................................. 30

4.3 Pengujian Sensor Suhu DS18b20................................................................30



4.3.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 31


4.4 Pengujian AC Light Dimmer.......................................................................32


4.4.2 Langkah – Langkah Pengujian.........................................................32

4.4.3 Hasil Pengujian ............................................................................... .32

4.4.4 Analisa Pengujian.............................................................................34

4.5 Pengujian Pemanas......................................................................................34



ix

4.5.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 35

4.5.4 Analisa Pengujian ............................................................................ 35

4.6 Pengujian PID..............................................................................................35


4.6.2 Langkah – Langkah Pengujian.........................................................36

4.6.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 36


4.7 Pengujian Aplikasi serta Kualitas Susu.......................................................37


4.7.2 Langkah-Langkah Pengujian ........................................................... 37

4.7.3 Hasil Pengujian ................................................................................ 38


4.9 Spesifikasi Alat ............................................................................................. 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 42

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 42

5.2 Saran ............................................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 43

LAMPIRAN...........................................................................................................45

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 ESP 8266 ......................................................................................... 5

Gambar 2.2 Arduino Nano .................................................................................. 6

Gambar 2.3 LCD Karakter 20 x 4 ....................................................................... 6

Gambar 2.4 I2C ( Inter Integrated Circuit ) ....................................................... 7

Gambar 2.5 AC Light Dimmer Module ............................................................. 7

Gambar 2.6 Sensor Suhu (DS18B20) ................................................................. 8

Gambar 2.7 Elecrical Heating Element ............................................................. 11

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem .................................................................... 13

Gambar 3.2 Halaman profil............................................................................... 14

Gambar 3.3 Halaman login ............................................................................... 14

Gambar 3.4 Halaman beranda ........................................................................... 14

Gambar 3.5 Flowchart User Experience ........................................................... 16

Gambar 3.6 Arsitektur Komunikasi .................................................................. 17

Gambar 3.7 Flowchart mekanisme kerja alat sistem pasteurisasi ..................... 18

Gambar 3.8 Tampilan Arduino IDE.................................................................. 20

Gambar 3.9 Tampilan saat pembuatan software aplikasi mobile ..................... 21

Gambar 3.10 Konfigurasi database dan server ................................................ 22

Gambar 3.11 Skematik Rangkaian DS18b20....................................................23

Gambar 3.12 Perancangan LCD dan AC Light Dimmer Module ..................... 25

Gambar 4.1 Hasil Pengujian Modul LCD 20x4 ................................................ 30

Gambar 4.2 Gambar 4.1 Hasil pengujian sensor DS18B20 (a) sensor

mendeteksi suhu ruangan pada siang hari (b) Tampilan LCD ..... 31

Gambar 4. 3 Hasil pengujian (a) termometer (b) Tampilan suhu sensor pada

LCD .............................................................................................. 31

Gambar 4.4 (a) Tampilan aplikasi mobile (b)Sinyal AC saat dimmer

level 100% ..................................................................................... 33


level 80% ....................................................................................... 33


level 100% ..................................................................................... 34

xi

Gambar 4.7 hasil pengujian heatter (a) heatter dimasukan ke dalam panci

yang berisi air dan sensor DS18B20 (b) Tampilan LCD dan waktu

pemanasan ...................................................................................... 35

Gambar 4.8 Perbandingan PID Dan Tampa PID...............................................36

Gambar 4.9 Susu sebelum dipanaskan dan suhu 23.56ºC................................. 38

Gambar 4.10 Hasil Susu setelah dipanaskan pada suhu kurang dari 63ºC ....... 38

Gambar 4.11 Hasil Susu setelah dipanaskan pada suhu 66ºC........................... 39

Gambar 4.12 Hasil Susu setelah dipanaskan pada suhu lebih dari 66ºC .......... 39

Gambar 4.13 Alat Pengolahan Susu.................................................................. 41

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karakteristik Pengendali PID…..............................................................10

Tabel 3.1 Fungsi setiap sinyal LCD…....................................................................24

Tabel 3.2 Daftar bahan untuk membuat kotak alat….............................................24

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Wifi Pada ESP8266…...................................................29

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Susu Pada Pemanasan Susu …......................................40

xiii

DAFTAR PUSTAKA

[1] SNI, Susu Segar, Jakarta: Badan Standar Nasional Indonesia, 2007.

[2] A. Bakar, Triyantini, R. Sunarlim, H. Setiyanto and Nurjannah, "PENGARUH SUHU DAN WAKTU PASTEURISASI," Jurnal Ilmu Ternak dan Veteriner, vol. 6, p. 46, 2001.

[3] R. Maerani and S. Bakhri, "PERBANDINGAN SISTEM PENGONTROLAN PID KONVENSIONAL DENGAN PENGONTROLAN CMAC, FUZZY LOGIC DAN ANN PADA WATER LEVEL PRESSURIZER," Sigma Epsilon, vol. 17, p. 129, 2013.

[4] E. Irwansyah, T. B. Saputra, L. Piu and K. Wirangga, "PENGEMBANGAN APLIKASI SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS," JURNAL INFORMATIKA, vol. 11, p. 49, 2012.

[5] A. Junaidi, "INTERNET OF THINGS, SEJARAH, TEKNOLOGI DAN PENERAPANNYA," Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan, vol. 1, p. 63, 2015.

[6] H. S. Nida, "Prototype Sistem Multi-Telemetri Wireless Untuk Mengukur Suhu Udara Berbasis Mikrokontroler ESP8266 Pada Greenhouse," Kinetik, vol. 2, p. 218, 2017.

[7] E. D, "Regarding Sale/Consumption of Raw Milk-Position Statement," p. 27, 2003.

[8] P. Herlan, "Rangkaian Dimmer Pengatur Iluminasi Lampu Pijar Berbassis Internally Triggered TRIAC," INKOM, vol. III.

[9] D. INSTRUMENTS, "DEPOK INSTRUMENTS," 27 7 2011. [Online]. Available: http://depokinstruments.com/2011/07/27/teori-keypad-matriks-4x4-dan-cara-penggunaannya/. [Accessed 27 10 2017].

[10] M. Integrated, "Maxim Integrated," [Online]. Available: https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/sensors-and-sensor-interface/DS18B20.html. [Accessed 27 10 2017].

[11] F. Reed, "Jameco," [Online]. Available: http://www.jameco.com/jameco/workshop/howitworks/how-servo-motors-work.html. [Accessed 27 10 2017].

43

xiv

[12] Wikipedia, "Wikipedia," 3 12 2017. [Online]. Available: https://id.wikipedia.org/wiki/Pasteurisasi. [Accessed 12 12 2017].

[13] J. Woodroof, Coconut Production Processing Product, Westport,Connecticut: AVI Publ. Company. INC., 1979.

[14] B. Yoga, "Morpostlab," 6 11 2011. [Online]. Available: http://www.morphostlab.com/artikel/proses-pengolahan-susu.html. [Accessed 2017 10 27].

44

rancang bangun sistem pengontrol suhu dan waktu …eprints.umm.ac.id/40871/1/pendahuluan.pdf ·...

Documents