iv

UNIVERSITAS BINA NUSANTARA

________________________________________________________________

Jurusan Sistem Komputer

Skripsi Sarjana Komputer

Semester Genap tahun 2005/2006

Pengontrolan Suhu dan Ketinggian Air

Budi Wicaksono Sardjono 0500587471

Yohan Darmawan 0500591115

Geary 0500595536

Abstrak

Tujuan Penelitian kami adalah untuk membuat sistem pengontrolan suhu dan

ketinggian air dengan menggunakan metode logika fuzzy. Perancangan sistem ini

meliputi pembuatan plant, perancangan sensor suhu dan ketinggian, perancangan ADC,

perancangan MSC 52 dan komunikasi serial, perancangan driver, penggunaan motor

stepper, perancangan relay, penggunaan bahasa pemrograman assembler, penggunaan

bahasa Visual Basic 6.0 serta penggunaan logika fuzzy. Hasil analisa percobaan kami

menunjukkan bahwa sensor dapat mendeteksi perubahan yang terjadi pada suhu dan

ketinggian, dan pergerakan motor stepper bekerja sesuai dengan perhitungan logika

fuzzy. Kesimpulan yang dapat kami ambil adalah sistem dapat bekerja dengan lima buah

setpoint untuk parameter suhu dan ketinggian.

Kata Kunci

Sensor Suhu, Sensor Ketinggian, ADC, MCS-52, motor stepper, komunikasi

serial, assembly, Visual Basic 6.0, Logika Fuzzy.

v

Prakata

Puji syukur atas khadirat Tuhan Yang Maha Esa atas selesainya skripsi dengan

judul “Pengontrolan Suhu dan Ketinggian Air”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu

syarat untuk meraih gelar kesarjanaan jenjang studi Strata-1 (S1) pada jurusan Sistem

Komputer Universitas Bina Nusantara, Jakarta.

Banyak bantuan dan dorongan moril yang diberikan oleh berbagai pihak kepada

penulis selama menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini, penulis

ingin menyampaikan terima kasih kepada:

• Orang tua kami yang telah banyak memberikan dukungan, baik material

maupun spiritual.

• Dosen Pembimbing, Bpk. Nanda Avianto Wicaksono, S.T. , M.T

• Teman- Teman di Bagian LitBang Sistem Komputer, yang telah memberikan

fasilitas dan saran dalam pembuatan sistem.

• Asisten Lab Hardware, yang telah membantu penulis.

• Sekretaris jurusan Sistem Komputer, Bpk. Robby Saleh, S.Kom, M.T

• Kepala jurusan, Sistem Komputer, Bpk. Wiedjaja, S.Kom, M.Kom

• Rektor Universitas Bina Nusantara, Bpk. Prof.Dr. Gerardus Polla.M.App.Sci

• Dan pihak- pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

vi

Penulis berharap karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca serta dapat

dikembangkan kearah yang lebih baik lagi.

Jakarta, Juni 2006

Penulis

vii

Daftar Isi Halaman Judul Luar………………………………………………………………………i

Halaman Judul Dalam……………………………………………………………………ii

Halaman Persetujuan Hardcover.……………………………………………….……….iii

Abstrak...………………………………………………………………………………...iv

Prakata …………………………………………………………………………………...v

Daftar Isi ………………………………………………………………………………..vii

Daftar Gambar…………………………………………………………………………...xi

Daftar Tabel…………………………………………………………………………….xiv

Daftar Rumus……………………………………………………………………………xv

Daftar Lampiran………………………...……………………………………………...xvi

Bab 1 Pendahuluan…...…………………………………………………………… 1

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

1.2 Ruang Lingkup…...………………………………………………………2

1.3 Tujuan dan Manfaat...…………………………………………………….2

1.4 Metodologi Penelitian..…………………………………………………..2

1.5 Sistematika Penulisan…..……………………………………………….. 5

Bab 2 Landasan teori………………………………………………………………..6

2.1 Sistem Kontrol…………………………………………………………….6

2.1.1 Sistem Loop Terbuka dan Tertutup…………………………….7 2.1.1.1 Sistem Loop Terbuka…………………………………...7 2.1.1.2 Sistem Loop Tertutup…………………………………...8

2.2. Kapasitas Panas……………………………………………………………..9

viii

2.3 Logika Fuzzy……………………………………………………..…………9

2.3.1 Cara Melakukan Metode Logika Fuzzy……………………………10

2.3.1.1 Fuzzifikasi………………………………………………10 2.3.1.2 Inferens………………………………………………….11

2.3.1.3 Defuzzifikasi…………………………………………….12

2.4 Motor Langkah……………………………………………………………..13

2.4.1 Jenis Motor Langkah……………………………………………….14

2.4.2 Pergerakan Motor Langkah………………………………………...16

2.5 Analog to Digital Converter…..…………………………………………....18

2.6.1 Successive Approximation Register………………………………...19

Bab 3 Perancangan Sistem…………………………………………………………...21

3.1 Deskripsi Sistem……..……………………………………………………21

3.1.1 Sensor Suhu.……………………………………………………23 3.1.2 Sensor Ketinggian………………………………………………24

3.1.3 ADC……………………………………………………………..26

3.1.4 Buffer……………………………………………………………28

3.1.5 Driver……………………………………………………………30

3.1.6 Relay…………………………………………………………….31

3.1.7 Mikrokontroller MCS – 52……………………………………...32

3.2 Cara Kerja Sistem………………………………………………………….34

3.2.1 Komunikasi Serial………………………………………………38 3.2.2 Assembler……………………………………………………….38

3.2.3 Visual Basic……………………………………………………..40

ix

3.2.4 Logika Fuzzy……………………………………………………46

Bab 4 Implementasi dan Evaluasi……………………………………………………52

4.1 Spesifikasi Sistem………………………………………………………….52

4.2 Implementasi………………………………………………………………53

4.2.1 Prosedur Pengoperasian…..…………………………………….54

4.3 Pengujian Sistem…………………………………………………………..56

4.3.1 Pengukuran Perubahan tegangan terhadap Perubahan Suhu

dan Ketinggian…………………………………………………..57

4.3.2 Pengukuran Kinerja Sistem……………………………………..60

4.3.2.1 Pengukuran kinerja sistem dengan setpoint suhu 39 dan

ketinggian 9………………………………………….....60

4.3.2.2 Pengukuran kinerja sistem dengan setpoint suhu 38 dan

ketinggian 9,5…………………………………………..62

4.3.2.3 Pengukuran kinerja sistem dengan setpoint suhu 35 dan

ketinggian 10…………………………………………...64

4.3.2.4 Pengukuran kinerja sistem dengan setpoint suhu 37 dan

ketinggian 10,5…………………………………………66

4.3.2.5 Pengukuran kinerja sistem dengan setpoint suhu 36 dan

ketinggian 11.…………………………………………..68

4.4 Evaluasi Percobaan………………………………………………………...71

4.5 Analisa Sistem……………………………………………………………..72

x

Bab 5 Kesimpulan dan Saran………………………………………………………...74

5.1 Kesimpulan………………………………………………………………...74

5.2 Saran……………………………………………………………………….74

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………...76

RIWAYAT HIDUP……………………………………………………………………..78

LAMPIRAN - LAMPIRAN

xi

Daftar Gambar

Bab 1 Pendahuluan

Bab 2 Landasan Teori

2.1 Sistem Loop Terbuka………………………………………..…...7

2.2 Sistem Loop Tertutup……………………………………….........8

2.3 Fungsi Keanggotaan……………………………………….…....11

2.4 Motor Langkah dengan lilitan Unipolar………………………...13

2.5 Motor Langkah dengan lilitan Bipolar………………………….14

2.6 Penampang melintang dengan tipe VR…………………………15

2.7 Permanent Magnet………………………………………………15

2.8 Penampang melintang tipe hybrid………………………………16

2.9 Pergerakan full step motor langkah……………………………..17

2.10 Pergerakan half step motor langkah…………………………….18

2.11 ADC 0809……………………………………………………….19

Bab 3 Perancangan Sistem

3.1 Keseluruhan Sistem……………………………………………..22

3.2 LM 35 Bottom View………………………………………........23

3.3 Sensor Suhu dan Op-Amp………………………………………24

3.4 Sensor Ketinggian……………………………………………....24

3.5 Sensor Ketinggian dan Op-Amp………………………………..25

xii

3.6 Rangkaian ADC…………………………………………………26

3.7 Rangkaian Buffer………………………………………………..28

3.8 Driver Motor Stepper…………………………………………...30

3.9 Relay Heater…………………..………………………………...32

3.10 MCS-52 dan Serial…………..………………………………….33

3.11 Blok Diagram Sistem………………………..………………….34

3.12 Flowchart Sistem……………………………………..………....37

3.13 Flowchart Assembly…………………………………………….39

3.14 Tampilan Pada PC………………………………………………41

3.15 Flowchart Visual Basic………………………………………….43

3.16 Flowchart Fuzzy Ketinggian……………………………………44

3.17 Flowchart Fuzzy Suhu…………………………………………..44

3.18 Fungsi Keanggotaan+Output untuk Suhu dan Ketinggian……...47

3.19 Fungsi Keanggotaan Suhu………………………………………47

3.20 Fungsi Keanggotaan Ketinggian………………………………..48

3.21a Persamaan Garis v-w……………………………………………49

3.21b Persamaan Garis w-v……………………………………………49

3.21c Persamaan Garis w-p……………………………………………49

3.21d Persamaan Garis p-w……………………………………………49

3.21e Persamaan Garis p-q…………………………………………….49

3.21f Persamaan Garis q-p…………………………………………….49

3.21g Persamaan Garis q-r…………………………………………….49

3.21h Persamaan Garis r-q…………………………………………….49

xiii

Bab 4 Implementasi dan Evaluasi

4.1 Persiapan Sistem………………………………………………...54

4.2 Tampilan Pada Layar PC………………………………………..55

4.3 Fungsi Keanggotaan Suhu………………………………………59

4.4 Fungsi Keanggotaan Ketinggian………………………………..59

4.5 Hasil Percobaan dengan setpoint suhu 39 dan setpoint ketinggian

9………………………………………………………………....60

4.6 Hasil Percobaan dengan setpoint suhu 38 dan setpoint ketinggian

9.5…………………………………………………………….....62

4.7 Hasil Percobaan dengan setpoint suhu 35 dan setpoint ketinggian

10…………………………………………………………..……64

4.8 Hasil Percobaan dengan setpoint suhu 37 dan setpoint ketinggian

10.5………………………………………………………..…….66

4.9 Hasil Percobaan dengan setpoint suhu 36 dan setpoint ketinggian

11……………………………………………………….……….69

xiv

Daftar Tabel

Bab 1 Pendahuluan Bab 2 Landasan Teori Bab 3 Perancangan Sistem Tabel 3.1 Fungsi Keanggotaan Suhu……………………………………………50 Tabel 3.2 Fungsi Keanggotaan Ketinggian……………………………………..50

Bab 4 Implementasi dan Evaluasi

Tabel 4.1 Spesifikasi Sistem……………………………………………………52

Tabel 4.2 Pengukuran suhu air terhadap voltase dan nilai heksa………………57

Tabel 4.3 Pengukuran ketinggian air terhadap voltase dan nilai heksa………...58

Tabel 4.4 Fungsi Keanggotaan ketinggian dengan set poin 9 cm…………...…61

Tabel 4.5 Fungsi Keanggotaan Suhu dengan set poin 39 derajat………………61

Tabel 4.6 Fungsi Keanggotaan ketinggian dengan set poin 9.5 cm….…….......63

Tabel 4.7 Fungsi Keanggotaan Suhu dengan set poin 38 derajat………………63

Tabel 4.8 Fungsi Keanggotaan ketinggian dengan set poin 10 cm….……...….65

Tabel 4.9 Fungsi Keanggotaan Suhu dengan set poin 35 derajat……………....65

Tabel 4.10 Fungsi Keanggotaan ketinggian dengan set poin 10.5 cm..……...…67

Tabel 4.11 Fungsi Keanggotaan Suhu dengan set poin 37 derajat……………...67

Tabel 4.12 Fungsi Keanggotaan ketinggian dengan set poin 11 cm….……...…69

Tabel 4.13 Fungsi Keanggotaan Suhu dengan set poin 36 derajat……………..69

Tabel 4.14 Error rata – rata dan standar deviasi error…………………………..71

xv

Daftar Rumus Bab 1 Pendahuluan

Bab 2 Landasan Teori

2.1 Kapasitas panas….…………………………………………………………..9

2.2 Center of Gravity…………………………………………………………...12

Bab 3 Perancangan Sistem

Bab 4 Implementasi dan Evaluasi

4.1 Error rata – rata……………………………………………………………..70

4.2 Standar Deviasi……………………………………………………………..70

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

xvi

Daftar Lampiran Daftar Lampiran A Lampiran Software Assembly………………………………………………LA1 Lampiran Software Visual Basic……………………………………………LA2 Daftar Lampiran B Lampiran Databook AT89S52………………………………………………LB1 Lampiran Databook ADC 0809……………………………………………..LB2

Lampiran Databook LM 35………………………………………………….LB3