prototipe pengendali suhu ruangan berdasarkan …

TUGAS AKHIR

PROTOTIPE PENGENDALI SUHU RUANGAN

BERDASARKAN SUHU LINGKUNGAN

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Oleh:

FREDRICK EDWAR JENNER LAOLI

NIM : 145114067

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

ROOM TEMPERATURE CONTROLLER BASED ON

ENVIRONMENTAL TEMPERATURE

In partial fulfilment of the requirement

For the degree of Sarjana Teknik

Department of Electrical Engineering

By:

FREDRICK EDWAR JENNER LAOLI

NIM : 145114067

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


vi

HALAMAAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

“Syukuri semua yang ada saat ini, lakukan yang terbaik untuk

besok pagi”

Skripsi ini kupersembahkan kepada ….

Tuhan Tuhan Yesus dan Allah Bapa

Bapak, Ibu dan Keluarga tercinta

Teman-teman Teknik Elektro Sanata Dharma

Semua pihak yang telah membantu

terselesaikannya skripsi ini


viii

INTISARI

Pendingin ruangan saat ini sangat dibutuhkan oleh setiap orang. Namun pendingin

ruagan yang saat ini beredar dinyalakan secara manual oleh pengguna. Kebanyakan

pendingin ruangan yang beredar saat ini adalah pendingin dengan kandungan kalor yang

tidak ramah lingkungan seperti freon yang dapat merusak lapisan ozon.

Pada penelitian ini, penulis menggunakan thermoelektrik untuk mendinginkan sebuah

ruangan. Data dari sensor melalui ADC diubah manjadi data digital dan melakukan

pengolahan data secara fuzzy untuk mengolah data keluaran yang bertujuan untuk mengatur

kecepatan kipas yang berfungsi untuk mengalirkan udara dingin dalam ruangan.

Darii hasi pengujian dan analisa, alat ini berfunngsi dengan baik unutk mengatur suhu

dalam ruangan.

Kata kunci: Fuzzy, pengendali suhu, thermoelectric,ATMega8535.


ix

ABSTRACT

Air conditioning is currently needed by everyone. But the refrigerator cooler that is

currently circulating is turned on manually by the user. Most air conditioners currently

circulating are coolers with heat content that is not environmentally friendly such as freon

which can damage the ozone layer.

In this study, the author uses thermoelectric to cool a room. Data from the sensor

through the ADC is changed to digital data and fuzzy data processing is done to process the

output data which aims to regulate the fan speed which serves to drain cold air in the room.

From testing and analysis, this tool functions well to regulate the temperature in the

room.

Keywords: Fuzzy, temperature controllers, thermoelectric, ATMega8535


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTO HIDUP .................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIK ........................................................................ vii

INTISARI .......................................................................................................................... viii

ABSTRAK ........................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... x

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xiv

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

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

1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian ...................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ........................................................................................... 2

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

BAB II DASAR TEORI ...................................................................................................... 4

2.1 Mikrokontroler AVR ATmega8535 .............................................................. 4 2.1.1 Fitur ATmega8535[1] ........................................................................ 4 2.1.2 Interupsi ............................................................................................. 5 2.1.3 Analog to Digital Converter ATMega8535 ....................................... 5 2.1.4 Timer/Counter .................................................................................... 8

2.2 Teori Logika Fuzzy ........................................................................................ 9 2.2.1 Fusifikasi ............................................................................................... 9

2.2.2 Pembentukan Aturan Fuzzy ............................................................... 10

2.2.3 Analisis Logika Fuzzy ......................................................................... 11

2.2.4 Defusifikasi ......................................................................................... 11

2.3 Sensor Suhu LM35 ...................................................................................... 12

2.4 LCD (Liquid Crystal Display) 16x2 ............................................................ 12

2.5 Rangkaian Elektronis ................................................................................... 13

2.5.1 Penguat Non-Inverting ........................................................................ 13

2.5.2 Transistor ............................................................................................ 14

2.5.3 Push-button ......................................................................................... 14

2.6 termoelektrik ................................................................................................ 15

2.7 Kipas DC ..................................................................................................... 16

BAB III RANCANGAN PENELITIAN .......................................................................... 17

3.1 Diagram Block ............................................................................................. 17 3.2 Perancangan Perangkat Keras ..................................................................... 19

3.2.1 Pengkondisi Sinyal.............................................................................. 19

3.2.2 Driver Kipas ........................................................................................ 19

3.2.3 Rangkaian Tombol Data ..................................................................... 20

3.2.4 Perancangan Rangkaian Sensor LM35 ............................................... 21

3.2.5 Antarmuka Mikrokontroler dan LCD ................................................. 21

3.3 Perancangan Perangkat Lunak..................................................................... 22


xii

3.3.1 Perancangan Program pada Mokrokontroler ...................................... 22

3.3.2 Tampilan Awal Program ..................................................................... 22

3.3.3 Meminta Masukan Data ...................................................................... 23

3.3.4 Pengolahan Data ................................................................................. 24

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 28

4.1 Implementasi Pembuatan Alat ....................................................................... 28 4.1.1 Bentuk Fisik Box ............................................................................. 28

4.1.2 Keterangan Penggunaan Alat .......................................................... 29 4.2 Pengujian Alat dan Analisis ........................................................................... 30

4.2.1 Pengujian Alat Secara Keseluruhan .............................................. 30

4.2.2 Pengujian Sistem Fuzzy ................................................................. 37

4.2.3 Pengujian Sensor LM35 ................................................................ 38

4.3 Pembahasan Program .................................................................................... 39

BAB V KESIMPULAN ..................................................................................................... 45

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 45

5.2 Saran ............................................................................................................. 45

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................ 46

LAMPIRAN ....................................................................................................................... 47


xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Alur Kerja Sisteem ……………………………………………… 3

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATMega8535…………………………………. 4

Gambar 2.2. Pengaruh konfigurasi bit-bit ADLAR ............................................ 6

Gambar 2.3. Register TCCR0 ............................................................................. 8

Gambar 2.4. Register TCCR1B .......................................................................... 8

Gambar 2.5. Register TCCR0 ............................................................................. 9

Gambar 2.6. Fungsi keanggotaan variabel masukan ....................................... 10

Gambar 2.7. Bentuk fisik LM35 ...................................................................... 12

Gambar 2.8. Bentuk LCD16x2 ........................................................................ 13

Gambar 2.9. Rangkaian non inverting ............................................................. 14

Gambar 2.10. Tansistor 2N44401 ...................................................................... 14

Gambar 2.11. Push-button ................................................................................. 15

Gambar 2.12. Efek piltier .................................................................................. 15

Gambar 3.1. Diagram blok perancangan ......................................................... 17

Gambar 3.2. Diagram close loop ..................................................................... 18

Gambar 3.3. Bentuk fisik pemodelan .............................................................. 18

Gambar 3.4. Rangkaian non inverting ............................................................. 19

Gambar 3.5. Driver kipas ................................................................................. 20

Gambar 3.6. Rangkaian tombol input .............................................................. 20

Gambar 3.7. Rangkaian sensor suhu ................................................................ 21

Gambar 3.8. Ranngkaian mikrokontroler dengan lcd ...................................... 21

Gambar 3.9. Diagram alir kerangka program utama ....................................... 22

Gambar 3.10. Diagram alir tampilan awal program ......................................... 23

Gambar 3.11. Contoh tampilan lcd .................................................................... 23

Gambar 3.12. Diagram alir tampilan data ......................................................... 24

Gambar 3.13. Diagram alir pengolahan data ..................................................... 24

Gambar 3.14. Subrutin adc ................................................................................ 25

Gambar 3.15. Diagam alir logika fuzy .............................................................. 25

Gambar 3.16. Gambar lingustik error ............................................................... 26

Gambar 3.17. Linguistik change of error ........................................................... 26

Gambar 3.18. Change of control ....................................................................... 26

Gambar 4.1. Gambar bentuk fisik .................................................................... 28

Gambar 4.2. Gambar bentuk fisik dari dalam .................................................. 29

Gambar 4.3. Cuplikan foto saat lagi jalan ....................................................... 30

Gambar 4.4. Tampilan dari LCD ..................................................................... 30

Gambar 4.5. Grafik penurunan suhu dalam ruangan ....................................... 37

Gambar 4.6. Gambar perubahan nilai set point ............................................... 37

Gambar 4.7. Hasil pembacaan LM35 .............................................................. 39

Gambar 4.8. Kode program bahasa C Interupsi ............................................. 40

Gambar 4.9. Kode program utama .................................................................. 43

Gambar 4.10. Program penampil lcd ................................................................. 44


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Vektor Interupsi ATMega8535 .............................................................. 5

Tabel 2.2. Konfigurasi bit-bit ADMUX .................................................................. 7

Tabel 2.3. Konfigurasi bit-bit ADPS ....................................................................... 7

Tabel 2.4. Konfigurasi Bit Clock select ................................................................... 8

Tabel 2.5. Konfigurasi Bit clock select TCCR1B.................................................... 8

Tabel 2.6. Pengaturan Bit select .............................................................................. 9

Tabel 2.7. Konfigurasi Kaki LCD ......................................................................... 13

Tabel 3.1. Konfigurasi Pin push button ................................................................. 21

Tabel 3.2. Daftar basis Aturan Pengendali Suhu ................................................... 27

Tabel 4.1. Keterangan Bagian-bagian Perangkat Pengendali Suhu ...................... 29

Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Proses Keseluruhan ........................................... 31

Tabel 4.3. Varian Data Percobaan ......................................................................... 34

Tabel 4.4. Data hasil Pengujian Sistem Fuzzy ...................................................... 38

Tabel 4.5. Hasil Pengukuran Keakuratan LM35 dengan Termodigital ................ 39


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring perkembangan teknologi dalam setiap aspek kehidupan, menciptakan rasa

ketertarikan dan menawarkan kemudahan untuk setiap aktivitas. Salah satu contoh

perkembangan teknologi yang paling dekat dengan kita adalah hadirnya air conditioner

(AC) yang merupakan perkembangan dari kipas. Sebelumnya kita mengenal kipas untuk

mengalirkan udara dengan volume yang banyak sehingga kita merasakan kesejukan. Namun

dengan adanya AC kita mampu mendinginkan suatu rungan dengan mudah karena udara

yang keluar dari AC tersebut adalah udara yang dingin. Tidak hanya itu, teknologi remote

controller dengan infrared juga memudahkan kita untuk mengontrol dengan jarak jauh dan

membuatnya semakin menarik.

Selain hal di atas, saat ini telah berkembang juga teknologi yang sering kita sebut

dengan sensor. Teknologi ini merupakan alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya

perubahan lingkungan, fisik atau pun kimia dengan variabel keluaran yang diubah menjadi

besaran listrik. Besaran listrik tersebut diproses oleh sistem dengan berbagai algoritma

pemrograman sehingga hasil keluaran dari proses tersebut menjadi masukan untuk mengatur

sebuah sistem yang diinginkan. Keluran dari sistem ini mampu digunakan dalam berbagai

aplikasi. Ada banyak aplikasi-aplikasi yang dihasilkan seiring perkembangan variabel

besaran listrik dan proses algoritma tersebut. Salah satu aplikasi yang paling kita kenal

adalah smart home.

Pengetahuan tersebut memberikan ide kepada penulis untuk membuat prototipe

pengendali suhu ruangan berdasarkan suhu lingkungan dengan masukan dari sensor suhu

sebagai pengganti remote controller. Sebelumnya penelitian pengendali suhu ruangan

dengan menggunakan termoelektrik dan kontroler fuzzy sudah ada, hasil dari penelitian itu

sudah baik dimana steady state error dibawah 5%, tetapi penelitian tersebut terbatas pada

suhu dalam ruangan (dalam proses tertutup)[4] .

Proses pengendali suhu berdasarkan suhu lingkungan ini dimulai dari pembacaan

variabel sensor suhu yang diubah dalam besaran listrik kemudian hasil data tersebut diolah

dalam mikrokontroler dengan berbagai algoritma program yang akan mengendalikan driver


2

motor DC sebagai penggerak dari kipas DC dan juga menyalakan thermoelectric sebagai

pendingin. Prototipe yang akan dibuat memiliki ukuran 30x30x20 (cm) dan tidak terisolasi.

1.2. Tujuan dan Manfaat penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan prototipe alat yang dapat

mengendalikan suhu ruangan berdasarkan suhu lingkungan dengan mikrokontroler dan

logika fuzzy.

Maanfaat dari penelitian ini :

a. Memberikan kenyamanan dan efektifitas kepada pemilik rumah untuk pengendalian

suhu ruangan.

b. Menambah aplikasi dari kontrol logika fuzzy.

c. Hasil penelitian ini juga dapat dikembangkan dengan literatur aplikasi elektronika.

1.3. Batasan Masalah

Pada penelitian pengendali suhu rungan dengan pemodelan memiliki batasan-batasan

masalah sebagai berikut:

a. Menggunakan kontroler AT mega8535

b. Menggunakan bahasa AVR

c. Suhu ruangan dibatasi pada 20-25o C.

d. Menyalakan kipas DC dan thermoelectric serta memberikan tampilan suhu (suhu

dalam ruangan dan suhu diluar ruangan) pada LCD.

e. Ukuran model 30x30x20 (cm) untuk bagian luar.

f. Sensor yang digunakan adalah LM35 yang berfungsi sebagai sensor suhu.

g. Pendingin ruangan menggunakan thermoelectric.

h. Menggunakan kipas DC 12 volt untuk mengalirkan udara.

i. Adanya keterkaitan suhu lingkungan dengan suhu dalam ruangan.

j. Sensor suhu luar ruangan untuk menyalakan thermoelectric.

k. Kondisi suhu luar ruangan lebih besar dengan suhu dalam ruangan.

1.4. Metodologi penelitian

Berdasarkan tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini, maka ada beberapa

metode yang harus digunakan :


3

a. Studi literatur

Mencari berbagai referensi dalam penulisan penelitian yang bersumber dari buku,

internet dan berbagai jurnal yang mendukung penelitian seperti logika fuzzy, motor

driver, sensor suhu, mikrokontroler dll.

b. Perancangan alur sistem kerja secara umum

Merancang alur proses dari alat yang dibuat.

c. Perancangan hardware

Pada tahap ini penulis akan akan merancang dan membuat alat berdasar pada teori

yang didapatkan dan selanjutkan akan disimulasikan terlebih dahulu, untuk

mendapatkan keakuratan rancangan sebelum diaplikasi ke dalam bentuk nyata.

d. Perancangan software

Merancang dan membuat algoritma program dari sistem yang akan dibuat dengan

bahasa pemrograman AVR.

e. Pengujian alat dan pengambilan data

Dalam pengujian dan pengambilan data, parameter pengukuran yang akan dicoba

meliputi kondisi suhu yang sesuai dengan set point yang telah ditetapkan dengan cara

mengubah-ubah suhu lingkungan yang menjadi faktor pengendali suhu dalam ruangan

dan mengamati bagaimana sensor dan fuzzy control merespon perubahan tersebut.

f. Analisis data

Analisis data berupa perhitungan,pengukuran dan pengamatan yang selanjutnya akan

dibandingkan dengan hasil-hasil perhitungan teoritis atau perancangan alat

g. Pengambilan Kesimpulan

Membuat kesimpulan dari analisis dan pembahasan data yang telah dilakukan.

Sensor suhu 1

Sensor suhu 2

Mikro-

kontroler

Kipas

thermoelectric

LCD

Gambar 1.1 Alur kerja sistem


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Mikrokontroler AVR ATmega8535

Mikrokontroler AT mega85358 merupakan system microprocessor 8 bit dengan

teknologi RISC (Reduced Instruction Set Computer)[1].

2.1.1. Fitur ATmega8535[1]

a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yang terdiri atas Port A,B,C dan D.

b. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan

c. CPU yang terdiri atas 32 register

d. SRAM internal sebesar 512 bytes

e. EEPROM sebesar 512 bytes yang dapat di program saat operasi.

f. PWM (Pulse Width Modulation) sebanyak 4 kanal

g. ADC (Analog-to-Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 saluran

h. Port USART untuk komunikasi serial.

i. Antarmuka komparator analog.

j. Memori Flash sebesar 8 kbytes dengan kemampuan Read While Write.

k. Unit interupsi internal dan eksternal.

l. Port antarmuka SPI.

m. Watchdog Timer dengan osilator internal

Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATMega8535[1]


5

2.1.2. Interupsi

Interupsi adalah kondisi dimana mikrokontroler berhenti menjalankan perintah yang

sedang dikerjakan (rutin utama) dan mengerjakan perintah yang lain (rutin interupsi). Pada

ATMega8535 memiliki 21 interupsi internal dan eksternal seperti pada tabel 2.1.

Interupsi dapat bekerja bila Status Register (SREG) dan bit pada masing-masing

register bernilai 1[1].

2.1.3. Analog to Digital Converter ATMega8535

Analog to Digital Converter (ADC) dalam ATMega8535 terhubung ke sebuah

multiplekser analog yang akan memilih kanal ADC yang akan diperlukan[1]. Dalam

ATMega8535 terdapat 8 kanal ADC dan dapat diaktifkan dengan memberikan supply

tegangan pada port ADC.

Dua jenis mode ADC yang dapat diigunakan, yaitu mode single conversion dan mode

free running. Pada mode single conversion, ADC harus diaktifkan terlebih dahulu setiap kali

Table 2.1 Vektor interupsi ATMega8535


6

digunakan. Sedangkan dalam mode free running, ADC cukup diaktifkan sekali saja dan akan

terus terkonversi tanpa henti.

Saat mengakses ADC, register-register I/O yang terdapat dalam ADC memiliki proses

pengaturan. Proses pengaturan tersebut antara lain:

a. Menentukan sumber tegangan referensi

Tegangan referensi pada ADC merupakan batas rentang representasi nilai digital hasil

konversi. Hasil konversi pada mode single ended conversion dirumuskan sebagai

berikut:

𝐴𝐷𝐶 =𝑉𝐼𝑁.1024

𝑉𝑅𝐸𝐹 (2.1)

Keterangan persamaan 2.1:

VIN = tegangan masukan analog pada kanal ADC yang aktif

VREF = tegangan referensi yang dipilih

b. Menentukan bentuk penyajian data ADC

Penyajian data pada register ADCL dan ADCH yang ditentukan oleh ADLAR (ADC

Left Adjusted Result) pada register ADMUX. Data hasil konversi memiliki panjang 10

bit, sedangkan setiap register data menampung 8 bit. Artinya jika register diisi penuh

maka register lain tidak penuh berisi.

Jika bit ADLAR dengan kondisi ‘0’ (clear), delapan bit rendah disimpan di ADCL dan

sisanya di ADCH seperti yang ditunjukan pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Pengaruh konfigurasi bit-bit ADLAR[1]


7

c. Memilih kanal yang aktif

Kanal yang aktif ditentukan oleh bit-bit MUX4-MUX0 pada register ADMUX, untuk

lebih jelas dapat melihat tabel 2.2.

d. Menentukan prescaler (clock ADC)

Prescaler merupakan faktor pembagi yang diterapkan pada clock mikrokontroler.

Untuk mendapatkan data hasil konversi yang valid, maka ADC mikrokontroler harus

menerima frekuensi clock yang tepat. Nilai prescaler ditentukan oleh bit-bit ADC

prescaler select bits (ADPS) yang dapat dilihat pada tabel 2.3

e. Inisialisasi ADC

Untuk mengaktifkan ADC, bit Aden (ADC Enable) harus diberi logika “1” atau dalam

artian harus aktif . Untuk memulai ADC, ADSC (ADC Start Conversion) harus

memiliki bit masukan atau dalam artian ADSC berlogika “1”. Dalam konversi data,

ADC memerlukan waktu dan terbagi dalam dua tahap, yaitu waktu yang diperlukan

untuk konversi adalah 25 siklus clock ADC pada konversi pertama dan 13 siklus

clock ADC untuk konversi berikutnya.

Table 2.2 Konfigurasi bit-bit ADMUX

[2]

Tabel 2.3 kofigurasi bit-bit ADPS[2]


8

2.1.4. Timer/Counter

AVR ATMega8535 memiliki tiga buah timer, Timer/Counter 0 (8 bit), Timer/Counter

1 (16 bit), dan Timer/Counter 2 (8 bit).

a. Timer/Counter 0

Timer/Counter 0 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi. Pengaturan diatur oleh

TCCR0 (Timer/Counter Control Register0) yang dapat dilihat pada gambar 2.3 dan tabel

2.4.

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

FOC0 WGM00 COM01 COM00 WGM01 CS02 CS01 CS00

Gambar 2.3 Register TCCR0

Tabel 2.4 Konfigurasi Bit Clock Select

CS02 CS01 CS00 Keterangan

0 0 0 sumber clock (timer/counter tidak difungsikan)

0 0 1 ClkI/O/1 (tanpa prescaling)

0 1 0 ClkI/O/8 (dari prescaling)


1 0 0 ClkI/O/256(dari prescaling)


1 1 0 Sumber clock eksternal pada pin T0. Clock pada falling edge

1 1 1 Sumber clock eksternal pada pin T0. Clock pada rising edge

b. Timer/Counter 1

Timer/Counter 1 adalah Timer/Counter 16 bit yang memungkinkan program

pewaktuan lebih akurat. Pengaturan Timer/Counter 1 diatur oleh TCCR1A (Timer/Counter1

Control RegisterA) dan TCCR1B (Timer/Counter1 Control RegisterB) dapat dilihat pada

gambar 2.4 dan tabel konfigurasi pada tabel 2.5.


ICNC1 ICES1 - WGM13 WGM12A CS12 CS11 CS10

Gambar 2.4 Register TCCR1B

Tabel 2.5 Konfigurasi Bit Clock Select TCCR1B CS12 CS11 CS10 Keterangan










9

c. Timer/Counter2

Timer/Counter2 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi. Pengaturan

Timer/Counter2 diatur oleh TCCR2 (Timer/Counter2 Control Register), dapat dilihat pada

gambar 2.5 dan pengaturan bit select pada tabel 2.6


FOC2 WGM20 COM21 COM20 WGM21 CS22 CS21 CS20

Gambar 2.5 Register TCCR2

Tabel 2.6 Pengaturan bit select

CS22 CS21 CS20 Keterangan









2.2. Teori Logika Fuzzy

Logika fuzzy pertama kali diperkenalkan oleh Prof. Lotfi A. Zadeh dari University of

California di berkeley pada tahun 1965[4]. Dalam implementasi fuzzy dibagi dalam 4 tahap:

a. Fusifikasi, merupakan proses pemetaan dari masukan tegas ke himpunan fuzzy.

b. Pembentukan aturan fuzzy merupakan penalaran rule

c. Analisis logika fuzzy merupakan proses mengkombinasikan output yang menyatakan

himpunan fuzzy kedalam himpunan fuzzy.

d. Defusifikasi mengubah himpunan fuzzy ke nilai tegas.

2.2.1. Fusifikasi

Fusifikasi adalah proses pemetaan masukan ke dalam fungsi keanggotaaan fuzzy,

proses pemetaan ini dilakukan agar nilai variable masukan himpunan dapatdioleh dan

dieksekusi dalam logika fuzzy . Untuk membuat sistem kendali maka pertama perlu

memasukan fungsi keanggotaan untuk variabel masukan. Fungsi keanggotaan ini sangat

perlu untuk didefinisikan dengan nilai derajat keanggotaan dalam himpunan serta nama

variabel yang dapat dilihat pada gambar 2.6. Pada gambar 2.6 terlihat fungsi keanggotaan

fuzzy “suhu” yang dibagi dalam tiga himpunan, yaitu Dingin, Sejuk dan Panas. Pada derajat

keanggotaaan dalam diagram tersebut merupakan titik perpotoongan antara nilai masukan


10

pada sumbu horizontal dengan garis yang mendefenisikan satu atau lebih fungsi

keanggotaan fuzzy.

Sebagai contoh, nilai 23,6 pada variabel suhu dingin adalah fungsi keanggotaan

sejuk dengan derajat keanggotaan 0,2 dan variabel sejuk dengan derajat keanggotaan 0,9.

Sistem logika fuzzy bekerja berdasarkan keanggotaaan suatu himpunan dan derajat

keanggotaan, berbeda halnya dengan sistem klasik yang menyatakan keanggotaan dari suatu

fungsi.

Dalam kasus diatas, maka suhu 23,60C lebih condong pada keanggotaan sejuk

dengan derajar keanggotaan 0,9 dari pada keanggotaan himpunan dingin dengan derajat 0,2.

2.2.2. Pembentukan Aturan Fuzzy

Setelah menentukan fungsi keanggotaan untuk variabel masukan dan keluaran,

maka tahap selanjutnya adalah menentukan basis aturan untuk menghubungkan aksi

keluaran pengendali dengan kondisi masukan.

Beberapa aturan dapat dibuat untuk menentukan aksi keluaran fuzzy. Dapat dilihat

pada contoh berikut.

a. Jika kondisi suhu dalam keadaan Dingin, maka kecepatan kipas dalam posisi lambat

b. Jika kondisi suhu dalam keadaan sejuk, maka kecepatan kipas dalam kondisi sedang

c. Jika kondisi suhu panas, maka kecepatan kipas dalam kondisi cepat.

Aturan diatas dapat menghubungkan banyak variabel masukan dan keluaran karena

dideskripsikan dengan kata-kata. Pada umumnya, pengendali logika fuzzy dijelaskan dengan

kata-kata bukan dengan definisi matematis. Hal ini dapat diartikan bahwa semua sistem non-

linier dapat dikendalikan dengan mudah pada logika fuzzy[4][6].

Gambar 2.6 Fungsi keanggotaan variabel masukan suhu


11

2.2.3. Analisis Logika Fuzzy

Pada proses pembentukan aturan (implikasi), fungsi yang digunakan ditiap aturan

adalah fungsi implikasi Min[6]. Fungsi implikasi min yaitu mengambil nilai keanggotaan

yang terkecil pada setiap himpunan fuzzy. Untuk komposisi antar aturan fuzzy menggunakan

metode koposisi max (maximum). Komposisi merupakan kesimpulan atas keseluruhan

kesimpulan masing-masing aturan. komposisi max adalah aksi fuzzy diperoleh dari

pengambilan nilai maksimum himpunan fuzzy dari aturan yang digunakan.

2.2.4. Defusifikasi

Defusifikasi adalah penegasan pada hasil atau kesimpulan dari suatu himpunan.

setelah mendapatkan hasil atau output maka data tersebut akan dimasukan kedalam

pengendali, agar dapat diproses dalam sistem pengendali maka perlu diubah kedalam nilai

tegas, karna nilai yang dimiliki adalah nilai dari domain himpunan fuzzy tersebut..

Salah satu metode yang sering digunakan dalam defusifikasi adalah metode rerata

pusat atau Height. Keuntungan menggunakan metode ini adalah memiliki nilai yang

kontinyu, masuk akal dan komputasinya cukup mudah. Rumus perhitungan pada proses ini

dapat dilihat pada persamaan berikut ini. U merupakan bilai tegas, 𝑏𝑖 nilai derajat

keanggotaan dan 𝑥𝑖 merupakan nilai tengah dari himpunan.

𝑈 =∑ 𝑏𝑖𝑥𝑖

𝑚𝑖=1

∑ 𝑏𝑖𝑚𝑖=1

(2.2)

2.2.5. Logika Fuzzy dalam Sistem Kendali

Bentuk dasar logika fuzzy adalah arsitektur Mamdani, arsitektur ini juga banyak

digunakan dibanding dengan arsitektur yang lain karena cara kerja arsitektur mamdani yang

mengubah kinerja eksternal dan sifat plant kedalam bahasa berbasis aturan (rule).

Paradigma kendali logika fuzzy Mamdani meletakkan controlled variable

(CV1,CV2,...) dari plant dengan manipulated variable (MV1, MV2,....). Dalam setiap CV,

diperlukan error yang merupakan perbedaan nilai variabel terukur dengan nilai reverensi.

Selain error diperlukan juga perubahan error (𝑑𝑒

𝑑𝑡) yang digunakan dalam premise aturan.

Masukan Fuzzy Logic Controller (FLC) adalah error (ce). Pengendali dilakukan

dengan cara pemetaan nilai error,en(t) dan perubahan error ternomalisasi cen(t) dengan

persamaan sebagai berikut:


12

en(t) = nee(t)

cen(t) = nce(e(t)-e(t-T)) (2.3)

Dengan T adalah time step, ne dan nce adalah faktor normalisasi kedalam prubahan

aksi pengendali δun(t) melalui aturan :

If en(t) is P and cen(t) is N then δun(t) is Z (2.4)

P,N dan Z adalah pendekatan dari positive, negative dan zero yang didefinisikan

sebagai fuzzy set melalui variabel yang relevan.

2.3. Sensor Suhu LM35

IC LM35 adalah sensos suhu dalam bentuk Integrated Circuit (IC) dapat dilihat pda

gambar 2.7. Sensor suhu memiliki kemampuan untuk mengetahui suhu ruangan dalam skala

°C dengan keluaran tegangan 10mV untuk setiap °C. Dalam artian ini, setiap kenaikan

10mV akan mengalami kenaikan suhu sebesar 1oC dengan persamaan

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑠𝑢ℎ𝑢 𝑥 1𝑜𝑚𝑉 (2.5)

Dapat bekerja dengan supply 4-30V dengan tegangan output antara 0V sampai dengan

1,5V. Rentang suhu yang mampu diukur oleh sensor adalah dari -55°C s/d +150°C[2][3].

2.4. LCD (Liquid Crystal Display) 16x2

LCD (Liquid Crystal Display) adalah sebuah perangkat elektronika yang berfungsi

untuk menampilkan karakter yang bertujuan untuk menjadi media komunikasi alat

elektronika dengan user (pengguna) dengan menggunakan media tampilan kristal cair. LCD

16x2 artinya LCD yang digunakan terdapat 2 baris dengan 16 karakter setiap barisnya

dengan keseluruhan 32 karakter seperti pada gambar 2.8. Setiap satu karakter huruf terdiri

dari 8 baris dan 5 kolom dot. Untuk konfigurasi pin kaki LCD 16x2 dapat dilihat tabel 2.7.

berikut ini.

Gambar 2.7 Bentuk fisik LM35[3]


13

Gambar 2.8 Bentuk LCD 16x2

Tabel 2.7. Konfigurasi kaki LCD 16x2

2.5. Rangkaian Elektronis

2.5.1. Penguat Non-Inverting

Untuk memperbesar suatu sinyal tanpa mengubah bentuk sinyal masukannya,

maka kita memerlukan rangkaian non-inverting.

Rumus untuk penguat non-inverting adalah

𝑉𝑜𝑢𝑡 = (1 +𝑅𝑓

𝑅) 𝑉𝑖𝑛 (2.6)

Untuk rumus penguatan sebagai berikut

𝐴𝑣 = (1 +𝑅𝑓

𝑅) (2.7)

rangkaian non-inverting akan ditunjukkan pada gambar 2.9.


14

Gambar 2.9 Rangkaian non-inverting

2.5.2. Transistor

Untuk mengatur kecepatan kipas yang berfungsi untuk mengalirkan udara dalam

ruangan maka diperlukan driver. Dalam perancangan ini, driver kipas menggunkan transistor

NPN 2N4401 dapat dilihat pada gambar 2.10. rumus umum transistor

Ib = (Vb -Vbe ) / Rb (2.8)

Gambar 2.10 Transistor 2N4401

2.5.3. Push-button

Push-button merupakan sebuah rangkain elektronika yang enyammbunngkan atau

memutuskan sebuah aliran listrik dalam sebuah sistem dengan cara menekan alat elektronika

tersebut. Push-button memiliki dua kondisi logika yakni low dan high. Bentuk fisik Push-

button dapat dilihat pada gambar 2.11. cara kerja push-button adalah akan menghasilkan

noise ketika ditekan atau biasanya disebut bouncing. Bouncing adalah keadaan saat Push-

button ditekan dan menghasilkan osilasi (keadaaan low dan high dalalm frekuensi tinggi)

dalam waktu tertentu dan menghasilkan output yang benar. dalam waktu tertentu dan

menghasilkan nilai yang benar.

Untuk mengurangi bouncing maka perlu rangkaian anti-bouncing dengan

menggunakan komponen kapasitor dan resistor. Lebar anti-bouncing pada push-button 2,5

µS. dengan persamaan sebagai berikut.

𝑓 =1

𝑇=

1

2 𝑥 𝜋 𝑥 𝑅 𝑥 𝐶 (2.9)


15

Gambar 2.11 Push-button

2.6. Termoelektrik

Termoelektrik elektrik merupakan sebuah perangkat yang dapat mengubah energy

kalor menjadi energi lisrik begitu pula sebaliknya[4]. Jika dua buah logam berbeda

dihubungkan pada kedua ujungnya dan salah satu ujungnya diberi suhu berbeda maka akan

membentuk rangkaian tertutup yang mengaliri arus. Fenomena ini disebut efek Seebeck,

karena ditemukan oleh Thomas Seebeck pad atahun 1821.

Bila rangkaian tertutup dari dua logam diberi arus listrik maka pada salah satu

ujungnya akan menyerap kalor,sehingga menjadi hangat dan ujung lainnya akan terasa

dingin. Fenomena ini disebut efek Peltier karena ditemuakan oleh Jean Charles Athanase

Peltier pada tahun 1834.

Efek peltier dan efek Seebeck inilah yang menjadi dasar pengembangan termoelektrik.

Termoelektrik dibuat dengan menggunakan bahan semikonduktor tipe-n dan tipe-p untuk

memperluas permukaan dari tempat penyerapan dan pelepasan kalor seperti pada gambar

2.12.

Gambar 2.12 Efek Peltier yang terjadi pada rangkaian tertutup dari kedua batang logam

yang berbeda[4].

Pada saat electron berpindak dari tipe-p ke tipe-n melalui sambungan elektrik, maka

electron akan berpindah dengan cara menyerap energi panas pada sisi dingin. Ketika

elektron berpindah dari tipe-n ke tipe-p melalui sambungan elektrik, maka electron yang

berpindah melepaskan energi panas yang melemah ke bagian sisi panas.


16

2.7. Kipas DC

Kipas merupakan perangkat elektronik yang digunakan untuk mengalirkan udara.

Dalam erancangan ini, kipas berfungsi untuk mengalirkan udara dingin didalam ruangan dan

juga membuang kalor untuk mengoptimalkan pendinginan ruangan. Kipas yang digunakan

memiliki tegangan 12V DC.


17

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Diagram Blok

Pada gambar di bawah ini, menunjukkan model perancangan pengontrol suhu ruangan

menggunakan mikrokontroler.

Dalam sistem ini, set-point untuk suhu ruangan diatur oleh tombol Naik Turun. Untuk

start dan stop dilakukan dengan dengan menekan push button, sehingga sistem akan dimulai

setelah tombol start diberikan. Suhu dalam rungan akan dibaca oleh sensor 2 LM35

sedangkan untuk pembacaan suhu luar rungan akan dibaca oleh sensor 1 LM35 dengan

keluaran setiap LM35 sebesar 10mV/oC. Setelah melakukan pembacaan suhu oleh sensor,

akan dilanjutkan dengan pengkondisian sinyal (blok pengkondisi sinyal 1) yang merupakan

rangkaian penguat non-inverting. Keluaran dari blok ini akan masuk dalam ADC

mikrokontroler dan dilanjutkan ke PWM. Keluaran dari PWM mikrokontroler tersebut akan

masuk kepenguatan daya agar dapat bekerja dengan maksimal. Thermoelectric dalam sistem

ini akan dikendalikan dengan mode on off sedangkan kipas DC dikendalikan dengan logika

fuzzy.

Keluaran dari mikrokontroler berupa data digital akan dikonversikan ke PWM dengan

mengatur duty cycle melalui mikrokontroler. Setelah itu akan diumpan ke dalam driver

motor DC. Pada LCD yang berfungsi sebagai penampil, akan dikendalikan menggunakan

Gambar 3.1 Diagram blok perancangan


18

mikrokontroler. Data yang ditampilkan dalam LCD ini berupa kecepatan kipas, suhu

ruangan, suhu luar ruangan dan set point.

Gambar 3.2 merupakan rancangan blok diagram sistem closed loop fuzzy logic

control. Pemberian set point (SP), perhitungan nilai error (e), perubahan nilai error (ce),

fuzzy logic control (FLC), integrator dan PWM diproses didalam mikrokontroler. Untuk

kipas yang diatur kecepatan putarnya adalah kipas yang menghadap kedalam yang berfungsi

untuk mengalirkan udara dengan hawa dingin dari termoelektrik, sedangkan untuk kipas

yang dipasang dibagian luar tidak diatur kecepatan putarnya dalam artian diberi tegangan

masukan maksilam sebesar 12 volt. Kipas yang menghadap keluar berfungsi untuk

mengeluarkan hawa panas yang berasal dari termoektrik, Pemodelan alat yang digunakan

dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 3.3. Bentuk fisik pemodelan ruangan yang akan dibuat

Gambar 3.2 Blok diagram closed loop pengendali yang digunakan


19

3.2. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras pada alat ini sangat diperlukan agar alat yang dirancang

dapat bekerja dengan baik.

3.2.1. Pengkondisi Sinyal

Pengkondis sinyal adalah sebuah operasi elektronik yang digunakan untuk

mengkonversi sinyal elektroknik agar sesuai pada komponen elektronika yang digunakan

dalam sistem pengendali, pengkondisi sinyal yang digunakan dalam rangkaian ini adalah

penguat non-inverting.

Penguat non-inverting digunakan untuk menghasilkan tegangan yang memiliki fasa

yang sama dengan tegangan output penguat. Tegangan referensi internal ADC adalah 2.56V,

untuk membuat sensor suhu berada 36oC pada kondisi tinggi maka sensor suhu memerlukan

buffer dan diperkuat sebesar 7 kali. Untuk mempermudah Rf ditentukan sebesar 200KΩ.

Untuk rumus perhitungan dapat dilihat pada persamaan 2.6 dan 2.7.

𝑅𝑖 =200000

6= 33333.3Ω

Untuk resistor 33333,3 Ω dapat dipararel dengan 3 buah resistor 100K Ω seperti pada

gambar 3.4.

3.2.2. Driver Kipas

Agar kipas DC bekerja dengan baik maka membutuhkan driver. Driver pada kipas ini

berfungsi untuk mengatur kecepatan putar motor pada kipas agar sesuai dengan system yang

diiginkan. Inputan pada driver ini adalah sinyal pulsa dari PWM mikrokontroler. Keluaran

dari mikrokontroler PWM yang telah di-buffer terlebih dahulu dan dibatasi 3,6mA. Maka

anggapan Op-Amp ideal, dimana RB dapat dihitung dengan rumus persamaan 2.8.

𝑅𝐵 = 𝑉𝑠−0,7

3,6𝑚𝐴= 1,2𝑘Ω

Gambar 3.4 rangkaian non-inverting sebagai baffer untuk sensor suhu


20

Gambar 3.5. Driver kipas

3.2.3. Rangkaian Tombol Data

Untuk memasukan nilai suhu yang diinginkan kedalam pengolahan data maka sangat

diperlukan sebuah perangkat inputan push-button. Nilai set point yang diinginkan

sebelumnya telah tersimpan pada mikrokontroler dalam artian Fungsi dari push-button

adalah memilih nilai set point. Untuk rancangan tombol memilih nilai set point

menggunakan push-button dapat dilihat pada gambar 3.6 berikut ini.

Perhitungan resistor dan kapasitor yang digunakan dapat dilihat pada persamaan 2.9

dengan lebar minimum untuk anti-bouncing 2,5µS, T sebesar 0,5mS dan mengasumsikan

nilai resistor sebesar 30kΩ.

1

𝑇=

1

2 𝑥 𝜋 𝑥 𝑅 𝑥 𝐶

1

0,5𝑚𝑆=

1

2 𝑥 𝜋 𝑥 30000𝑥 𝐶

𝐶 = 2,65𝑛𝐹

𝐶 = 2,2𝑛𝐹

Gambar 3.6 Rangkaian tombol input data


21

Table 3.1 Konfigurasi pin push-button

Push-button Pin atmega8535

Up 24

Down 25

Start 26

Stop 27

3.2.4. Perancangan Rangkaian Sensor LM35

Sensor LM35 merupakan perangkat elektronika yang memiliki fungsi untuk

mendeteksi suhu ruangan dengan skala oC. agar alat ini bekerja dengan baik maka harus

dirangkai dengan baik. Maka rancangan untuk sensor suhu dapat dilihat pada gambar 3.7

Gambar 3.7 Rangkaian sensor suhu.

3.2.5. Antarmuka Mikrokontroler dan LCD

Antarmuka mikrokontroler dangan LCD dapat dilihat pada gambar 3.5. Pin 11-14

pada LCD dihungkan dengan pin PD4- PD7 pada atmega 8535 untuk jalur I/O. Pin RS LCD

dihungkan dengan pin PD0 Atmega 8535 dan pin Enabel pada LCD dihubungkan dengan

pin PD2 pada atmega 8535.

Gambar 3.8 rangkaian mikrokontroler dengan LCD


22

3.3. Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak sangatlah diperlukan unutk memberikan perintah dan

alur eksekusi pada pengendali.

3.3.1. Perancangan Program pada Mikrokontroler

Untuk dapat bekerja dengan baik, mikrokontoler perlu di program terlebih dahulu.

Pada dasarnya program dimulai dengan inisialisasi dan pemberian nilai awal. Proses ini

bertujuan untuk mendefenisikan PORT pada mikrokontroler sebagai masukan maupun

sebagai keluaran, variabel-variabel yang digunakan serta inisialisasi LCD, PWM, ADC

dan timer agar perangkat keras dapat bekerja dengan baik. Dilanjutkan dengan

menampilkan karakter dan kondisi awal pada LCD sebagai tampilan awal dari program,

selanjutnya meminta masukan data dan data masukan akan diolah dan terus diulang sampai

ada sinyal berhenti. Jika ada sinyal berhenti maka data output akan di-reset dan diulangi

dari proses pemberian nilai awal. Untuk diagram alir kerangka utama program dapat dilihat

pada gambar 3.9.

Gambar 3.9 Diagram alir kerangka program utama

3.3.2. Tampilan Awal Program

Pada proses ini, adaya penampilan karakter di LCD untuk mengetahui apakah

program dapat bekerja atau tidak. Program pertama ini akan berisi ucapan selamat datang


23

lalu dilanjutkan dengan keterangan suhu dalam ruangan dan suhu diluar ruangan. Setiap

penggantian karakter yang ditampilkan di LCD memiliki waktu tunda 1,5 detik agar

tampilan dapat diamati. Sesor suhu1 berfungsi untuk membaca suhu didalam ruangan,

untuk sensor suhu2 berfungsi untuk membaca keadaan suhu lingkungan diluar ruangan.

Diagram alir tampilan awal dapat dilihat pada gambar 3.10 dan untuk tampilan awal dan

tampilan suhu pada LCD dapat dilihat pada gambar 3.11.

(a) (b)

3.3.3. Meminta Masukan Data

Proses meminta data masukan ini dilakukan dengan mengatur set point dengan cara

menekan push batton. push batton yang berfungsi untuk input data ada dua dengan fungsi

memilih nilai keatas atau nilai kebawah. untuk contoh tampilan dapat dilihat pada gambar

3.12(b). Data yang dimasukan oleh push batton sebelumnya sadah di simpan dalam data.

Gambar 3.11 (a) Contoh tampilan selamat datang, (b) contoh tampilan suhu

Gambar 3.10 diagram alir tampilan awal program


24

Pada proses ini lebih kepada pemilihan set point saja. Diagram alir pada proses ini

dapat dilihat pada gambar 3.12

b

a

3.3.4. Pengolahan Data

Proses pengolahan data ini dimulai dari pembacaan ADC dilanjutkan dengan

perhitungan untuk mencari error (e) dan perubahan nilai error (ce) serta error sebelumnya

untuk menghitung nilai output dengan proses fusifikasi dan defusifikasi. Data output yang

dihasilkan akan diolah oleh mikrokontroler selanjutnya data dikirim ke PWM untuk input

dari termoelektrik dan kipas DC. Data dari mikrokontroler juga akan ditampilkan ke LCD,

untuk diagram alir pengolahan data dapat dilihat pada gambar 3.13

Gambar 3.13 Diagram alir pengolahan data

3.3.4.1. Subrutin Baca ADC

Konversi data analog ke dalam data digital maka diperlukan subrutin ADC. Konversi

ADC dimulai dengan menentukan kanal ADC (kanal ADC0, kanal ADC1, kanal ADC2),

Gambar 3.12 (a) Diagram alir, (b) tampilan input data

input data


25

kemudian konversi ADC hingga selesai, setelah konversi selesai maka hasil konversi

tersebut disimpan dalam kanal, seperti pada gambar 3.14.

GambAar 3.14 Diagram alir subrutin ADC

3.3.4.2. Fuzzy

Proses pengolah data menggunakan logika fuzzy dimulai dengan masukan nilai set

point dan perhitungan nilai selisih pembacaan sensor (membandingkan nilai suhu didalam

ruangan dan diluar ruangan) dan nilai suhu yang diinginkan sehingga memiliki data error

(e) dan perubahan error (ce). Pada masukan tersebut dilakukan pemetaan kedalam fusifikasi.

Setelah proses fusifikasi maka dilanjutkan proses inferensi aturan dengan menghubungkan

semua aturan untuk menghasilkan anggota keluaran fuzzy. Setelah mendapatkan keluaran

maka data keluaran tersebut akan dicari nilai middle untuk masing-masing anggota keluaran

fuzzy. Setelah dihasilkan keluaran fuzzy maka proses berikutnya defusifikasi untuk

menghasilkan nilai keluaran yang tegas dapat dilihat pada gambar 3.15.

Gambar 3.15 Diagram alir logika fuzzy


26

a. Fusifikasi

Pengendali logika fuzzy pada rancangan ini menggunakan metode Mamdani. Pada

proses pembentukan anggota himpunan ini, dilakukan pemetaan nilai variabel masukan

tegas kedalam himpunan fuzzy. Fungsi nilai keanggotaan ini didefenisikan dengan rentang

nilai dan derajat keanggotaan. Pada Fuzzy Logic Control (FLC) perlu menentukan variabel

linguistik masukan dan keluaran. Variable linguistik masukan berupa nilai error (e), change

of error (∆e) dan change of control (u). Gambar 3.16 adalah variabel linguistik error suhu,

Gambar 3.17 adalah variabel linguistik change of error suhu dan Gambar 3.18 merupakan

variabel linguistik change of control suhu.

Gambar 3.16 variabel linguistik error.

Gambar 3.17 Variabel linguistik change of error .

Gambar 3.18 Variabel linguistik change of control .


27

b. Pembentukan Aturan Fuzzy

Setelah proses fusifikasi dilakukan maka Fuzzy Logic Control (FLC) memerlukan

basis aturan untuk menjalankan dan menentukan proses eksekusi data yang ingin dilakukan.

Basis aturan untuk untuk menentukan aksi keluaran dapat dilihat pada table 3.2 berikut.

Prinsip yang digunakan dalam merancang FLC ada dua yaitu yang pertama adalah

jika keluaran mencapai nilai nilai yang ditentukan dan perubahan nilai error dalam keadaan

nol, maka keluaran FLC tidak berubah dan yang kedua adalah jika keluaran menyimpang

dari nilai yang telah ditantukan maka aksi kendali ditentukan oleh tanda (+/-) sinyal error

dan change of error.

Tabel 3.2. Daftar basis aturan pengendali suhu.

∆e e

NB N NS Z PS P PB

N N N N N Z P P

Z N N Z Z Z P P

P Z Z P P P P P

Setelah menentukan basis aturan yang digunakan maka langkah selanjutnya adalah

fungsi implikasi, implikasi yang digunakan adalah fungsi implikasi min. cara kerja dari

implikasi ini adalah dengan mengambil nilai terkecil dari setiap himpunan fuzzy.

c. Komposisi Aturan

Dalam komposisi aturan mamdani ada tiga metoda yang digunakan dalam inferensi

system fuzzy. Dalam komposisi ini penulis menggunakan komposisi Max. Dalam metode

komposisi max nilai yang diambil sebagai keluaran dari proses adalah nilai terbesar/

tertinggi dari hasil aturan yang digunakan.

d. Defusifikasi

Proses defusifikasi merupakan proses penagasan pada himpunan fuzzy. Masukan pada

proses ini adalah hasil dari komposisi aturan-aturan fuzzy tersebut. Pengendali logika fuzzy

menghasilkan keluaran yang diberikan kepada sistem yang ingin dikendalikan. Proses

penegasan nilai fuzzy ini sangat perlu untuk dilakukan agar nilai tersebut dapat digunakan

untuk mengendalikan sistem.

Metode yang digunakan dalam penegasan ini adalah metode height, untuk rumus

metode ini dapat dilihat pada persamaan 2.2. Metode ini paling banyak digunakan karena

metode ini paling sederhana dan paling cepat. Cara kerja dari metode height adalah dengan

menjumlahkan titik tengah dari setiap membership yang tersulut, kemudian membaginya

dengan jumlah dari derajat (tinggi) keanggotaan dari membership yang tersulut.


28


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi mengenai hasil pengamatan dari Prototipe Pengendali Suhu Ruangan

Berdasarkan Suhu Lingkungan menggunakan ATMega8535. Hasil pengamatan berupa

pengujian per sub pada rangkaian,kepresisisan dan program yang telah diaplikasikan.

Pada pembuatan alat terdapat beberapa perubahan antara perancangan dan

implementasi. Pada perancangan, metode yang digunakan adalah metode mamdani tetapi

dalam implementasi yang digunakan adalah metode sugeno. Perubahan ini dilakukan karena

program dari mamdani yang agak rumit dalam pengaplikasian terhadap program madani

belum bisa berhasil dalam percobaan. Menggunakan metode sugeno hampir sama dengan

mamdani tetapi bedanya, metode sugeno mengambil data pada titik tengah dari kurva (center

of singleton) sedangkan mamdani menghitung luasan dibawah kurva.

4.1. Implementasi pembuatan alat

4.1.1. Bentuk Fisik Box dari Prototipe

Perangkat keras yang berfungsi untuk mengendali suhu ini terdiri dari box yang

berukuran 30x30x20, kipas DC berjumlah 2 buah, termoelektrik, LCD 16x2, sumber

tegangan, rangkaian elektronika, sensor dan relay. Gambar 4.1 memperlihatkan perangkat

pada prototipe.

Gambar 4.1 Bentuk Fisik Box Prototipe, dan perangkat.

28


29

Gambar 4.2 .Bentuk fisik box dari dalam

Pada Gambar 4.1. dan 4.2. di atas terdapat beberapa perangkat keras yang ditandai

dengan angka. Keteranga lebih lanjut dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut ini.

Tabel 4.1 Keterangan Bagian-bagian Perangkat Pengendali Suhu

No Nama Bagian Keterangan

1 Sumber tegangan

masukan

Berfungsi unutk memberi sumber ke perangkat

elektronika.

2 Kipas DC Berfungsi unutk mengalirkan udara dingin di dalam

box dan membuang hawa panas pada thermoelektrik.

3 Relay Berfungsi sebagai saklar terhadap thermoelektrik

4 Atmega8535 Berfungsi sebagai chip kontroler

5 LCD 16x2 Berfungsi sebagai penampil nilai output perangkat.

6 Rangkaian Elektronika Berfungsi untuk menunjang cara kerja perangkat.

7 Box Berfungsi sebagai daerah yang didinginkan.

8 Sensor Berfungsi sebagai nilai inputan dari alat.

4.1.2. Keterangan Penggunaan Alat

Prototipe pengendali suhu ruangan berdasarkan suhu ligkungan ini dapat

memanupulasi suhu ruangan hingga turun beberapa derajat dalam celcius. Hasil pembacaaan

dua sensor suhu LM35 berfungsi sebagai inputan pada thermoelektrik dan dan menjadi nilai

error pada system fuzzy. Nilai dari LM35 diolah dan dibandingkan pada nilai set point. Nilai

set poin dapat dimasukan melalui tombol Up/Down. Nilai perbandingan ini akan diproses

dalam fuzzy untuk pengatur kecepatan putar dari kipas. Contoh penggunaan alat ini dapat di

lihat pada gambar 4.3. di bawah ini.


30

Gambar 4.3. Cuplikan foto ketika perangkat sedang dinyalakan.

Untuk cuplikan hasil pembacaan nilai suhu, set point dan hasil pengukuran menggunakan

termodigital ruangan dapat dilihat pada gambar 4.4. di bawah ini.

Gambar 4.4. Tamplian dari LCD sebagai penampil

4.2. Pengujian alat dan analisis

Pengujian dilakukan untuk mengetahui kualitas alat berdasarkan output dari perangkat

keras dan perhitungan secara matematis. Pengambilan data dilakukan pada tanggal 5

november 2018. Dalam pengujian tersebut terbagi dalam beberapa aspek yaitu kinerja per

sub sistem dan kinerja alat secara keseluruhan. Pengujian alat per sub sistem dilakukan

dengan menganalisis data keluaran pada sub system. Hasil dari pengujian ini bermaksud

untuk melihat apakah perangkat tersebut berjalan sebagai mana difungsikan atau malah

belum bisa digunakan.

4.2.1. Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Pengujian perangkat secara keseluruhan bertujuan untuk melihat hasil dari masing-masing

program setelah diintergrasikan. Pengujian ini dilakukan untuk melihat hasil keluaran dari

sistem fuzzy dengan cara mengatur sinyal masukan pengendali dengan hasil pembacaan


31

sensor suhu. Pengujian ini dilakukan dengan pembacaan suhu saat diuji coba. Setelah

melakukan pengujian maka didapatkan hasil yang berubah sesuai dengan sinyal masukan.

Dapat dilihat pada tabel 4.2 berikut ini.

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Proses Keseluruhan dengan set point 21

Waktu SD TD PWM Teori

00:00:00 28 28,3 156 156

00:00:10 28 28,1 156 156

00:00:20 28 27,9 156 156

00:00:30 28 27,8 156 156

00:00:40 27 27,6 133 133

00:00:50 27 27,4 133 133

00:01:00 27 27,2 133 133

00:01:10 27 27,1 133 133

00:01:20 27 27 133 133

00:01:30 26 26,9 114 114

00:01:40 26 26,4 114 114

00:01:50 26 25,9 114 114

00:02:00 25 25,2 79 79

00:02:10 25 25,1 79 79

00:02:20 25 24,8 79 79

00:02:30 25 24,7 79 79

00:02:40 25 24,6 79 79

00:02:50 25 24,5 79 79

00:03:00 25 24,4 79 79

00:03:10 24 24,3 79 79

00:03:20 24 24,2 79 79

00:03:30 24 24,1 64 64

00:03:40 24 24 64 64

00:03:50 24 23,9 64 64

00:04:00 24 23,8 64 64

00:04:10 24 23,7 64 64

00:04:20 24 23,6 64 64

00:04:30 24 23,5 64 64

00:04:40 24 23,4 64 64

00:04:50 24 23,4 64 64

00:05:00 24 23,4 64 64

00:05:10 24 23,3 64 64

00:05:20 24 23,3 64 64

00:05:30 24 23,3 64 64

00:05:40 23 23,2 64 64

00:05:50 23 23,2 64 64

00:06:00 23 23,2 64 64

00:06:10 23 23,1 64 64


32

Lanjutan dari data tabel 4.2 Pengujian Proses Keseluruhan


00:06:20 23 23 64 64

00:06:30 23 22,8 64 64

00:06:40 23 22,8 64 64

00:06:50 23 22,7 64 64

00:07:00 23 22,7 64 64

00:07:10 23 22,5 64 64

00:07:20 23 22,5 64 64

00:07:30 23 22,4 64 64

00:07:40 23 22,4 64 64

00:07:50 23 22,3 64 64

00:08:00 22 22,3 64 64

00:08:10 22 22,3 64 64

00:08:20 22 22,3 64 64

00:08:30 22 22,3 64 64

00:08:40 22 22,3 64 64

00:08:50 22 22,3 64 64

00:09:00 22 22,3 64 64

00:09:10 22 22,3 64 64

00:09:20 22 22,2 64 64

00:09:30 22 22,2 64 64

00:09:40 22 22,2 64 64

00:09:50 22 22,2 64 64

00:10:00 22 22,2 64 64

00:10:10 22 22,2 64 64

00:10:20 22 22,1 64 64

00:10:30 22 22,1 64 64

00:10:40 22 22,1 64 64

00:10:50 22 22,1 64 64

00:11:00 22 22,1 64 64

00:11:10 22 22,1 64 64

00:11:20 22 22,1 64 64

00:11:30 22 22,1 64 64

00:11:40 22 22,1 64 64

00:11:50 22 22,1 64 64

00:12:00 22 22,1 64 64

00:12:10 22 22,1 64 64

00:12:20 22 22,1 64 64

00:12:30 22 22,1 64 64

00:12:40 22 22,1 64 64

00:12:50 22 22,1 64 64

00:13:00 22 22,1 64 64

00:13:10 22 22,1 64 64


33



00:13:20 22 22 64 64

00:13:30 22 22 64 64

00:13:40 22 22 64 64

00:13:50 22 22 64 64

00:14:00 22 22 64 64

00:14:10 22 22 64 64

00:14:20 22 22 64 64

00:14:30 22 22 64 64

00:14:40 22 22 64 64

00:14:50 22 22 64 64

00:15:00 22 22 64 64

00:15:10 22 22 64 64

00:15:20 22 22 64 64

00:15:30 22 22 64 64

00:15:40 22 22 64 64

00:15:50 22 22 64 64

00:16:00 22 22 64 64

00:16:10 22 22 64 64

00:16:20 22 22 64 64

00:16:30 22 22 64 64

00:16:40 22 22 64 64

00:16:50 22 22 64 64

00:17:00 22 22 64 64

00:17:10 22 22 64 64

00:17:20 22 22 64 64

00:17:30 22 22 64 64

00:17:40 22 22 64 64

00:17:50 22 22 64 64

00:18:00 22 22 64 64

00:18:10 22 22 64 64

00:18:20 22 22 64 64

00:18:30 22 22 64 64

00:18:40 22 22 64 64

00:18:50 22 22 64 64

00:19:00 22 21,9 64 64

00:19:10 22 21,9 64 64

00:19:20 22 21,9 64 64

00:19:30 22 21,9 64 64

00:19:40 22 21,9 64 64

00:19:50 22 21,9 64 64

00:20:00 22 21,9 64 64

00:20:10 22 21,9 64 64


34



00:20:20 22 21,9 64 64

00:20:30 22 21,9 64 64

00:20:40 21 21,9 64 64

Pada pengujian alat dengan sistem keseluruhan ini, menunjukkan bahwa nilai PWM

atau output yang dikehendaki untuk dikendalikan tercapai. Pada data yang tertera di atas,

kita dapat melihat bahwa suhu ruangan yang awalnya berada pada suhu 280C dapat

dikendalikan sesuai dengan masukan set point. Pengambilan data di atas dilakukan pada

pagi hari sekitar jam 8 pagi dengan durasi 21 menit. Dalam data ini dapat dilihat perubahan

pada setiap variabel error dan delta error mempengaruhi nilai pada PWM yang dikehendaki.

Dari data percabaan ini, kita juga dapat menyimpulkan bahwa alat sudah bekerja dengan

baik, dapat dilihat dari perbandingan data matematis teori pada metode sugeno tidak

memiliki perbedaan atau dalam artian masih memiliki nilai yang sama.

Pada percobaan ini, nilai dari set point adalah 21 sebagai target suhu yang ingin di

capai. Dengan suhu ruangan dan lingkungan yang terukur sebesar 280C.Target pencapaian

suhu dalam percobaan ini tercapai dan dapat dikatakan memiliki nilai keluaran yang baik

dan alat bekerja sesuai dengan target.

Dalam percobaan kinerja alat ini, juga dilakukan pengambilan data dengan 6 varian

yang berbeda. Perbedaan ini terletak pada set point, untuk melihat data hasil pengujiannya

dan perbedaannya dapat di lihat pada tabel berikut 4.3 berikut ini.

Tabel 4.3 Varian Data Percobaan

Pada tabel varian data di atas, terdapat tabel waktu untuk menunjukkan durasi yang

diperlukan alat mencapai target dari set point. Kolom Suhu Dalam menunjukkan suhu dalam

ruangan yang terukur meelalui sensor LM35. Kolom set point adalah nilai suhu ruangan

yang ditargetkan. Kolom TD adalah kolom pembanding nilai suhu yang terukur pada awal

pengukuran sebelum program dijalankan. Kolom HSD (hasil suhu dalam) adalah kolom

yang menunjukan hasil dari manipulasi nilai suhu dalam kurun waktu dan set point yang

No Waktu Suhu

Dalam

Set

Point TD HSD HTD

1 75 menit 27 20 27,1 20 20,9

2 21 menit 28 21 27 21 21,9

3 18 menit 30 22 27 22 22,9

4 10 menit 30 23 27 23 23,3

5 7 menit 30 24 26,7 24 24,2

6 5 menit 30 25 26,6 25 25,6


35

telah diatur. Kolom HTD (hasil termodigital) adalah hasil pengukuran termodigital setelah

proses diilakukan, data ini digunakan untuk membandingkan nilai suhu yang sudah dicapai.

Dari data pada tabel 4.7 di atas, kita melihat bahwa perubahan dari set point

mempengaruhi waktu yang dibutuhkan alat untuk bekerja, semakin besar nilai set point

semakin cepat waktu yang dibutuhkan alat untuk mencapai target suhu dan semakin kecil

nilai set point maka semakin lama pula waktu yang dibutuhkan alat untuk mencapai target.

Dari hasil perbandigan nilai pembacaan sensor LM35 sebagai sensor suhu dan termodigital

yang digunakan sebagai nilai pembanding memiliki nilai yang sama dalam artian alat yang

digunakan bekerja dengan baik unutk memanipulasi nilai suhu ruangan. Untuk grafik

perbandingan nilai suhu ruangan dengan waktu dapat dilihat pada gambar 4.5 berikut.

(a)

(b)


36

(c)

(d)

(e)


37

(f)

Gambar 4.5 (a),(b),(c),(d),(e) dan (f) Grafik penurunan suhu dalam ruangan yang

sedang dikendalikan.

Untuk set point yang dirubah ditengan tengah proses eksekusi data, dapat di lihat

pada gambar 5.6 berikut.

Gambar 4.6. Gambar perubahan nilai set point di tengah-tengah eksekusi program

Pada gambar 4.5 dan gambar 4.6 di atas, dapat kita lihat keterkaitan antara lamanya

waktu eksekusi, besar kecilnya nilai set point yang sedang di inginkan dengan proses

penurunnya suhu ruangan yang dikendalikan.

4.2.2. Pengujian Sistem Fuzzy

Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah keluaran fuzzy merupakan hasil

dari rule base evaluation dan proses dari defuzzyfikasi sudah sesuai dengan yang diharapkan


38

pada program. Hasil keluarnya fuzzy diperoleh dari proses penjumlahan keseluruhan nilai

sistem. Metode fuzifikasi yang digunakan adalah sugeno. Untuk hasil dari fuzzy dapat

melihat table 4.4 berikut ini.

Table 4.4. Data Hasil Pengujian Sistem Fuzzy

No Error Delta Error Output Teori

1 0 0 64 64

2 20 7 64 64

3 23 8 64 64

4 24 9 64 64

5 25 10 79 80

6 27 11 125 125,72

7 30 12 160 160

8 31 13 173 172,8

9 32 14 192 198

10 33 15 199 199,87

Hasil pengujian pada sistem fuzzy di atas menunjukkan bahwa program sistem fuzzy

yang diprogram dapat bekerja dengan baik, dari data pengujian yang dilakukan juga dapat

dilihat bahwa data keluaran dari prototipe sama dengan nilai dari perhitungan teori. Pada

pengujian ini dilakukan dengan memasukan nilai error dan delta error yang tertera pada

tabel di atas pada program dan melihat keluarannya PWMnya dari tampilan LCD.

4.2.3. Pengujian Sensor Suhu LM35

LM35 berfungsi untuk membaca suhu yang nantinya keluaran dari LM35 ini

digunakan sebagai inputan pada system dan perangkat lainnya. Dalam sistem ini LM35

berjumlah dua sensor dengan fungsi inputan kerja yang berbeda. Sensor satu dengan kode

pada LCD SD berfungsi untuk membaca suhu di dalam box dan menjadi masukan untuk

sistem fuzzy sedangkan sensor dua dengan kode pada LCD SL digunakan untuk membaca

suhu lingkungan yang merupakan masukan untuk menyalakan thermoelektrik. Gambar 4.7

akan menunjukkan tampilan dari sub sistem LM35.

Gambar 4.7 di bawah menunjukkan bahwa keakuratan dari hasil pembacaan sensor

suhu LM35 ini bisa dikatakan akurat karena LM35 bekerja dengan baik dan mampu

mengukur suhu ruangan dan suhu luar ruangan dengan baik. Hasil dari pembacaan

pembacaan suhu LM35 ini juga dibandingkan dengan termo digital yang dipasarkan di

pacaran. Dalam gambar 4.7 dapat dilihat perbandingan antara suhu yang terbaca oleh LM35

dan termodigital. Untuk hasil pembacaan dan perbandingan sensor LM35 dapat kita lihat

pada Tabel 4.9 di bawah ini.


39

Gambar 4.7. Hasil pembacaan LM35 yang tertampil pada LCD

Gambar diatas menunjukkan bahwa keakuratan dari hasil pembacaan sensor suhu LM35 ini

bisa dikatakan bekerja dengan baik. Dapat kita lihat pada Tabel 45 di bawah ini.

Table 4.5. Hasil Pengukuran Keakuratan LM35 dengan thermodigital

No LM35 (SD) LM35(SL) Termodigital

1 32 32 31.3

2 30 30 30

3 29/30 30 29.6

4 29 29 29

5 28/29 29 28.8

6 28/29 29/28 28.4

7 28 28 28

8 28 28 27.6

Berdasarkan hasil pengujian di atas, menunjukkan bahwa data hasil dari pembacaan

sensor suhu LM35 sudah mendekati nilai dari pengukuran suhu ruangan berbasis digital.

Pada termodigital menunjukan 28.8 dan pada sensor satu membaca dengan angka tampilan

28 dan 29 yang terus bergantian sedangkan pada sensor dua membaca dengan hasil

membulatkan. Dari kedua hasil sensor tersebut berada pada kategori baik. Pada inputan suhu

ini juga menggunakkan ADC 8 bit. Sensor ini memiliki keluaran dalam bentuk tegangan

dengan skala 10mV/C.

4.3. Pembahasan Program

Pemrograman yang digunakan dalam menyusun keseluruhan alat ini adalah bahasa C

Codevision AVR. Mikrokontroler ATMega8535 sebagai pengendali dari sistem fuzzy ini.

Kode pemrograman pada AVR yang telah dirancang untuk menampilkan fungsi interupsi

dan fungsi utama. Fungsi interupsi dapat dilihat pada gambar 4.8 berikut ini.


40

Kode program pada Gambar 4.8 di bawah terdapat fungsi proses untuk interupsi nilai

set point pada proses data yang sedang berlanjut dengan pembatasan nilai.

Gambar 4.8. kode Program Bahasa C untuk Fungsi Interupsi

Fungsi interupsi ini menampilkan nilai awal yang telah di set sebelumnya yaitu 20,

selanjutnya ketika program sedang berjalan dan ingin merubah nilai dari set point maka

perubahan yang dapat dimasukan setiap interupsi terjadi +/- 1 kali. Proses untuk ini memiliki

delay 200ms untuk menambah nilai sedangkan untuk mengurangi nilai tidak memiliki delay.

Fungsi utama adalah fungsi yang mengontrol secara keseluruhan proses dari eksekusi

data termasuk sistem fuzzy di dalamnya. Fungsi utama ini memiliki keluaran untuk mengatur

keluaran pada putaran kipas DC. Kode program dalam bahasa C untuk fungsi utama dapat

dilihat pada gambar 4.9 yang dipecah dalam beberapa gambar berikut ini.

(a)


41

(b)

(c)


42

(d)


43

(e)

Gambar 4.9. (a),(b) , (c),(d) dan (e) Kode program utama untuk mengatur kecepatan kipas

DC

Berdasakan cuplikan kode program pada gambar 4.9 di atas, dapat dilihat bahwa pada

gambar (a), berisi kode program untuk membacaan nilai dari masukan sensor, dan pemberian

nilai dari error dan delta error. Pada gambar (b), berisi tentang perhitungan untuk nilai

derajat keanggotaan dari variabel error dan pengolompokan pada klaster error. Gambar (c),

berisi tentang perhitungan untuk nilai derajat keanggotaan dari variabel delta error dan

pengolompokan pada klaster delta error. Gambar (d) berisi tentang base ruller yang

digunakan pada sistem. Gambar (e), berisi tentang program aturan yang digunakan,

penegasan pada nilai fuzzy dan output pwm yang merupakan keluran dari program secara

keseluruhan. Untuk program tampilan dapat dilihat pada gambar 4.10 di bawah ini.

Pada Gambar 4.10 di bawah, dapat dilihat bahwa hasil dari fuzzy data langsung

ditampilkan dengan kode OCR1A. Pada gambar 4.10 juga kita melihat bahwa yang

ditampilkan dalam LCD adalah hasil pembacaan pada suhu dalam ruangan dengan kode

tampil “SD”, suhu luar ruangan dengan kode tampil “SL”, nilai set point dengan kode tampil

“SP” dan OCR1A dengan kode tampil “P”.


44

Gambar 4.10. program penampil pada LCD


45

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan dari Prototipe Pengendali Suhu

Berdasarkan Suhu Lingkkungan menggunakan mikrokontroler ATMega8535, dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut:

1. Alat yang dibuat sesuai dengan harapan, dari percobaan keseluruhan target dalam

perancancangan tercapai.

2. Sitem program fuzzy yang sudah dikodekan dalam program bekerja sesuai dengan yang

ditargetkan yakni mampu mendinginkan ruangan dengan set point 200C - 250C.

3. Target untuk memanipulasi nilai suhu bisa dilakukan dari skala set point 200C - 250C

dalam kurun waktu 9 menit sd 1 jam.

5.2. Saran

Penelitian ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu, saran untuk

pengembangan penelitian selanjutnya antara lain:

1. Sebaiknya pada sistem fuzzy menggunakan metode mamdani agar nilai yang ingin

dikendalikan lebih baik lagi.


46

DAFTAR PUSTAKA

[1] Iswanto,2008, “Design dan Implementasi Sistem Embedded Mikrokontroller

ATMega8535 dengan Bahasa Basic”, Yogyakarta, Gava Media.

[2] Indriani, A., Johan, Witanto, Y., Hendra, “Pemanfaatan Sensor Suhu LM 35

Berbasis Microcontroller ATmega 8535 pada Sistem Pengontrolan Temperatur Air

Laut Skala Kecil”, Jurnal Rekayasa Mesin, Vol. 5, No.2, Tahun 2014: 183-192.

[3] ----,2000, Datasheet LM35, National Semiconduktor.

[4] Yatmiko. T, 2008, Air Conditioning Model With Fuzzy Logic Controler, Tugas

Akhir, Jurusan Teknik Elektro, FST, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

[5] ----,2010, Datasheet 2N4401, On Semiconductor.

[6] Gadaffi. M, 2016, Analisis Perbandingan Metode Tsukamoto dan Mamdani dalam

Optimasi Produksi Barang, Skripsi, Jurusan Matematika, FST, Universitas Islam

Negeri maulana Malik Ibrahim, Malang.


47

LAMPIRAN


48

Lampiran 1. Rangkaian perancangan alat


49

Lampiran 2. Hasil Perhitungan Logika fuzzy secara matematis

1. Error[0] dan Delta Error[0]

1. Himpunan Fuzzy

a. Error

- Sangat Dingin = 100

b. Delta error

- Sangat DinginCoe = 100-(0x20)= 100

- DinginCoe = (0x20)= 0

2. Implikasi

a. IF error Sangat Dingin AND delta error Sangat Dingin THEN kecepatan

PWM Dianggap Mati.

- µerror Sangat Dingin[0] ∩ µ delta error Sangat Dingin[0]

- min(100;100)

- 100

b. IF error Sangat Dingin AND delta error Dingin THEN kecepatan PWM

Dianggap Mati.

- µerror Sangat Dingin[0] ∩ µ delta error Dingin[0]

- min(100;0)

- 0

3. Komposisi antar aturan

Output PWM

Gambar daerah hasil komposisi

4. Penegasan

𝑍 =(100𝑥64) + (0𝑥64)

100 + 0= 64

Output PWM yang diihasilakan sebesar 64.


1. Himpunan fuzzy

a. Error

- Sangat dingin = 300 − (20𝑥25

2) = 50

- Dingin = (20𝑥25

2) − 200 = 50


50

b. Delta error

- DinginCoe = 200 − (7𝑥20) = 60

- HangatCoe = (7𝑥20) − 100 = 40

2. Implikasi

a. IF error Sangat Dingin AND delta error Dingin THEN kecepatan PWM

Dianggap Mati.


- min(50;60)

- 50

b. IF error Sangat Dingin AND delta error Hangat THEN kecepatan PWM

Pelan.

- µerror Sangat Dingin[20] ∩ µ delta error Hangat[7]

- min(50;40)

- 40

c. IF error Dingin AND delta error Dingin THEN kecepatan PWM Dianggap

Mati.

- µerror Dingin[20] ∩ µ delta error Dingin[7]

- min(50;60)

- 50

d. IF error Dingin AND delta error Hangat THEN kecepatan PWM Dianggap

Mati.

- µerror Dingin[20] ∩ µ delta error Hangat[7]

- min(50;40)

- 40


Output PWM

4. Penegasan

𝑍 =(50𝑥64) + (40𝑥64) + (50𝑥64) + (40𝑥64)

50 + 40 + 50 + 40= 64

Output pwm yang dihasilkan sebesar 64.


1. Himpunan fuzzy


51

a. Error

- Sangat dingin = 300 − (23𝑥25

2) = 12,5

- Dingin = (23𝑥25

2) − 200=87,55

b. Delta error

- DinginCoe = 200 − (8𝑥20) = 40

- HangatCoe (8𝑥20) − 60

2. Implikasi

a. IF error Sangat Dingin AND delta error Dingin THEN kecepatan PWM

Dianggap Mati.


- min(12,5;40)

- 12,5

b. IF error Sangat Dingin AND delta error Hangat THEN kecepatan PWM

Pelan.

- µerror Sangat Dingin[20] ∩ µ delta error Hangat[7]

- min(12,5;60)

- 12,5

c. IF error Dingin AND delta error Dingin THEN kecepatan PWM Dianggap

Mati.

- µerror Dingin[20] ∩ µ delta error Dingin[7]

- min(87,5;40)

- 40

d. IF error Dingin AND delta error Hangat THEN kecepatan PWM Dianggap

Mati.

- µerror Dingin[20] ∩ µ delta error Hangat[7]

- min(87,5;60)

- 60


4. Penegasan

𝑍𝑂 =(12,5𝑥64) + (40𝑥64) + (12,5𝑥60) + (60 + 64)

25,16 + 25,16= 64

Output PWM yang dihasilkan sebesar 64


52

Lampiran 3. Listing Program

#include <mega8535.h>

#include <delay.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

// Alphanumeric LCD Module functions

#include <alcd.h>

#asm

.equ __lcd_port=0x15; PORTC

#endasm

;

unsigned char sdgn,dgn,hgt,pns,adc,jml_nilteng,jml_nil,suhu,sensor_luar,coa,set_point;

unsigned char sdgnCoe,dgnCoe,hgtCoe,pnsCoe;

int ptr0,ptr1,ptr2,ptr3,ptr4,ptr5,ptr6,ptr7,ptr8,ptr9,ptr10,ptr11,ptr12,ptr13,ptr14,ptr15;

int

nilteng0,nilteng1,nilteng2,nilteng3,nilteng4,nilteng5,nilteng6,nilteng7,nilteng8,nilteng9,nilteng10,nilteng11,n

ilteng12,nilteng13,nilteng14,nilteng15;

int tmp,Coe,deff,i,t;

float ptr[15];

float nilteng[15];

int nilai_atas,nilai_bawah;

/*unsigned char bufzoError[4];

unsigned char bufpbError[4];

unsigned char adc,sensor_luar,sensor_ruang,suhu;

char pwm,h_eps,h_epb,max1,max2;

char sensor,error,d_error,last_error,min_in_1,max_in_1,min_in_2,max_in_2,min_out,max_out;

char selisih_in_1,selisih_in_2,selisih_pwm;

char eps,epb,d_eps,d_epb,bx,by,bz,pred1,pred2,pred3,pred4,oot,ood,z1,z2,z3,z4,ztot;*/

unsigned char set_point=20;

// External Interrupt 0 service routine

interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void)

// Place your code here

set_point +=1;

delay_ms(200);


53




if (set_point>20)

set_point -=1;




#define ADC_VREF_TYPE 0xE0

// Read the 8 most significant bits

// of the AD conversion result

unsigned char read_adc(unsigned char adc_input)

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCH;

// Declare your global variables here

char puf[33];

void main(void)


54

// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization

// Port A initialization

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

// Port B initialization



PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

// Port C initialization



PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

// Port D initialization

// Func7=In Func6=In Func5=Out Func4=Out Func3=In Func2=In Func1=In Func0=Out

// State7=T State6=T State5=0 State4=0 State3=T State2=T State1=T State0=0

PORTD=0x00;

DDRD=0x31;

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: Timer 0 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC0 output: Disconnected

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x00;



// Clock value: 46,875 kHz


55

// Mode: Fast PWM top=0x00FF

// OC1A output: Non-Inv.

// OC1B output: Non-Inv.

// Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge

// Timer1 Overflow Interrupt: Off

// Input Capture Interrupt: Off

// Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=0xA1;

TCCR1B=0x0C;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00;

OCR1AL=0x7F;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x3F;



// Clock value: Timer2 Stopped

// Mode: Normal top=0xFF

// OC2 output: Disconnected

ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization

// INT0: On

// INT0 Mode: Falling Edge

// INT1: On


// INT2: On


GICR|=0xE0;

MCUCR=0x0A;

MCUCSR=0x00;


56

GIFR=0xE0;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=0x00;

// USART initialization

// USART disabled

UCSRB=0x00;

// Analog Comparator initialization

// Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 750,000 kHz

// ADC Voltage Reference: Int., cap. on AREF

// ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped

// Only the 8 most significant bits of

// the AD conversion result are used

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84;

SFIOR&=0xEF;

// SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=0x00;

// TWI initialization

// TWI disabled

TWCR=0x00;

// Alphanumeric LCD initialization

// Connections specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:

// RS - PORTC Bit 0

// RD - PORTC Bit 1

// EN - PORTC Bit 2


57

// D4 - PORTC Bit 4

// D5 - PORTC Bit 5

// D6 - PORTC Bit 6

// D7 - PORTC Bit 7

// Characters/line: 16

lcd_init(16);

// Global enable interrupts

#asm("sei")

while (1)

adc=read_adc(0);

suhu=read_adc(1);

sensor_luar=suhu;

if (set_point<=tmp)

PORTD.0=1;

else if (set_point>tmp)

PORTD.0=0;

tmp=adc;

Coe=adc-15;

//fuzzyfikasi error

if(tmp<=16) //tmp=temperatur terukur

sdgn=100; //sdgn=sangat dingin

dgn=0; //dgn=gingin

hgt=0; //hgt=hangat

pns=0; //pns=panas

else if(tmp>16 && tmp<=24)

sdgn=300-((float)(tmp*25)/2);

dgn=((float)(tmp*25)/2)-200;

hgt=0;

pns=0;


sdgn=0;

dgn=400-((float)(tmp*25)/2);


58

hgt=((float)(tmp*25)/2)-300;

pns=0;


sdgn=0;

dgn=0;

hgt=500-((float)(tmp*25)/2);

pns=((float)(tmp*25)/2)-400;

else

sdgn=0;

dgn=0;

hgt=0;

pns=100;


//fuzzyfikasi Coerror

if(Coe<=5) //sigm=jumlah orang

sdgnCoe=100-(Coe*20); //sdk=sedikit

dgnCoe=(Coe*20); //sdg=sedang

hgtCoe=0; //byk=banyak

pnsCoe=0; //fll=full

else if(Coe>5 && Coe<=10)

sdgnCoe=0;

dgnCoe=200-(Coe*20);

hgtCoe=(Coe*20)-100;

pnsCoe=0;

else if(Coe>10 && Coe<=15)

sdgnCoe=0;

dgnCoe=0;

hgtCoe=300-(Coe*20);

pnsCoe=(Coe*20)-200;

else


59

sdgnCoe=0;

dgnCoe=0;

hgtCoe=0;

pnsCoe=100;

// base ruller

if(sdgnCoe<sdgn)

ptr0=sdgnCoe;nilteng0=64;

else

ptr0=sdgn;nilteng0=64;

if(sdgnCoe<dgn)


else

ptr1=dgn;nilteng1=64;

if(sdgnCoe<hgt)


else

ptr2=hgt;nilteng2=128;

if(sdgnCoe<pns)


else

ptr3=pns;nilteng3=192;

if(dgnCoe<sdgn)

ptr4=dgnCoe;nilteng4=64;

else


if(dgnCoe<dgn)


else


if(dgnCoe<hgt)


else


60


if(dgnCoe<pns)


else


if(hgtCoe<sdgn)

ptr8=hgtCoe;nilteng8=64;

else


if(hgtCoe<dgn)


else


if(hgtCoe<hgt)


else


if(hgtCoe<pns)


else


if(pnsCoe<sdgn)

ptr12=pnsCoe;nilteng12=64;

else


if(pnsCoe<dgn)


else


if(pnsCoe<hgt)


else


61


if(pnsCoe<pns)


else


nilai_bawah=ptr0+ptr1+ptr2+ptr3+ptr4+ptr5+ptr6+ptr7+ptr8+ptr9+ptr10+ptr11+ptr12+ptr13+ptr14+ptr15;

nilai_atas=(ptr0*nilteng0)+(ptr1*nilteng1)+(ptr2*nilteng2)+(ptr3*nilteng3)+(ptr4*nilteng4)+(ptr5*nilteng5)

+(ptr6*nilteng6)+(ptr7*nilteng7)+(ptr8*nilteng8)

+(ptr9*nilteng9)+(ptr10*nilteng10)+(ptr11*nilteng11)+(ptr12*nilteng12)+(ptr13*nilteng13)+(ptr14*nilteng1

4)+(ptr15*nilteng15);

coa=(nilai_atas/nilai_bawah);

OCR1A=coa;

lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(puf,"SD:%d",adc);

lcd_puts(puf);

lcd_gotoxy(015,0);

sprintf(puf,":%d",Coe);

lcd_puts(puf);

lcd_gotoxy(8,0);

sprintf(puf,"SL:%d",suhu);

lcd_puts(puf);

lcd_gotoxy(0,1);

sprintf(puf,"SP:%d",set_point);

lcd_puts(puf);

lcd_gotoxy(10,1);

sprintf(puf,"P:%d",OCR1A);

lcd_puts(puf);


prototipe pengendali suhu ruangan berdasarkan …

Documents