Embed Size (px)
Citation preview
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan mengenai tinjauan pustaka dan landasan teori
yang berkaitan dalam tugas akhir. Teori yang dirangkum mendukung
perancangan, pembuatan alat dan analisa sistem.
2.1 Tinjauan Pustaka
Menurut (Fikri rahmat, 2016) dalam jurnal nya yang berjudul : “Rancang
bangun sistem Air Coller and Dehumidifier dengan Hot Gas Bypass Sebagai
media Reheat” dipaparkan bahwa pada jurnalnya sistem dapat bekerja dengan
baik dan dapat mengkondisikan udara plan(ruangan) hingga temperature rata-rata
20,06 °C dengan RH 41 %. Konsep pendingin ruangan ini menggunakan AC (Air
Conditioning) digunakan sistem bypass berupa two-phase mixture refrigerant
cycle yang dilengkapi dengan hand valve sebagai bypass yang dikontrol oleh PID
(proportional, integral and derivative controller) sehingga hand valve dikontrol
untuk mengatur banyaknya refrigeran keluaran kompresor yang di bypass yang
dipengaruhi oleh besarnya kapasitas pemanasan yang dibutuhkan di koil reheat.
Sistem kontrol tersebut berfungsi untuk menjaga nilai temperature dan RH tetap
dalam range yang ditentukan.
Menurut (Iksal dkk, 2016) dalam jurnal nya yang berjudul: “Rancang
Bangun Sistem Pengendalian Suhu Ruangan Menggunakan Fuzzy Logic “
dipaparkan bahwa pada jurnalnya tersebut merupakan simulasi sistem
pengendalian suhu ruangan menggunakan fuzzy logic telah berhasil dibuat dengan
cara membuat derajat keaangotaan agar dapat menentukan temperatur optimal.
Dengan menggunakan metode fuzzy logic maka didapat variable jumlah orang,
luas ruangan dan spesifikasi untuk mengoptimalkan suhu AC. Pada sistem yang
dirancang dan disimulasikan lebih efektif dalam membaca klasifikasi suhu
ruangan, karena logika fuzzy pembacaan suhu secara teori dan aplikasi bisa
dilakukan.
II-2
Menurut (Ade Firmansyah, 2013) dalam jurnalnya yang berjudul ; “
Analisa Sistem Otomatis HVAC (Heating Ventilating Air Conditioning) Pada
Gegung Wisma BCA Pondok Indah” dipaparkan bahwa pada jurnal tersebut
sistem HVAC pada gedung wisma dimanfaatkan untuk ruangan-ruangan tertentu,
sistem HVAC sendiri yang digunakan berupa sistem tata udara sentral atau AC
sentral dan nilai termperature yang dijadikan standar menurut SNI (Standar
Nasional Indonesia) adalah sebesar 22 derajat s/d 25 derajat dari hasil analisa
dengan perbandingan nilai temperature sebesar 25 derajat dan 22 derajat maka
konsumsi energi listrik menurun dan kapasitas pendingin meningkat.
Menurut (Yudha dwi, 2013) dalam jurnalnya yang berjudul : “Penerapan
Inferensi Fuzzy Untuk Pengendalian Suhu Ruangan Secara Otomatis Pada Air
Conditioner (AC) “ dipaparkan bahwa pada jurnalnya dengan penerapan inferensi
fuzzy dapat menoptimalkan penggunaan AC dengan menggunakan bantuan matlab
sehingga penggunaan AC menjadi optimal, usia peralatan-peralatan terjaga
dengan baik . Dari beberapa tinjauan pustaka diatas penulis akan memperbaharui
dan membuat sebuah prototype dengan menggunakan metode fuzzy logic dengan
judul “Rancang Bangun Simulator Pengendalian Temperature Ruangan
Menggunakan AC Sentral Berbasis Logika Fuzzy Sugeno”.
2.2 Pengertian Sistem HVAC (Heating, Ventilating, and Air Conditioning)
HVAC (heating, ventilating and air conditioning) merupakan salah satu
sistem pemanas, sirkulasi udara dan pendingin yang pada umumnya dirangkai
dalam satu sistem [1]. Tujuan dari suatu sistem HVAC adalah untuk membuat
suasana yang nyaman bagi pengguna dengan mengkondisikan variabel dalam
udara ruangan yang meliputi suhu, kelembapan dan udara bersih. Pengkondisian
udara hal yang penting dalam suatu bangunan. Sistem pengkondisian udara yang
baik akan menghasilkan udara segar sehingga diperoleh kenyamanan yang baik
bagi manusia, mesin maupun lingkungan yang berada dilingkungan sekitar.
Dengan tingkat kenyamanan yang baik akan meningkatkan kinerja dari manusia
maupun mesin yang digunakan [1].
II-3
2.2.1 Prinsip Kerja Sistem HVAC(Heating, Ventilating, and Air Conditioning)
Prinsip kerja sistem HVAC (Heating, Ventilating, and Air Conditioning)
sebagai pergantian udara ruangan dengan udara segar dari lingkungan. Kolaborasi
udara masuk menuju AHU (Air Handling Unit) melewati beberapa bagian seperti:
filter, fan (blower), koil evaporator (cooling) dan pemanas (heating). Setelah
terjadi penurunan suhu kemudian disalurkan oleh saluran udara (ducting) ke
ruangan hingga merata [1].
2.3 Air Conditioner (AC)
Air Conditioner komponen yang dapat menyejukan udara bisa menjadi
sejuk atau dingin dan dapat mengatur temperatur dan kebersihan udara seperti
dalam sebuah ruangan. Pada Air Conditioner (AC) terdapat beberapa komponen
utama yaitu :
Kompresor
Kompresor adalah alat untuk menghisap uap refrigeran yang berasal dari
evaporator dan menekan uap refrigeran tersebut ke kondensor sehingga
tekanan dan temperaturnya meningkat. Kompresor yang biasa digunakan
umumnya bersatu dengan kondensor menjadi satu unit dan biasa disebut
dengan kondensing unit [9].
Kondensor
Kondendor berfungsi sebagai alat perpindahan panas yang dilepaskan dari uap
refrigeran ke udara luar (media pengembun) sehingga uap refrigeran akan
mengembun, dan berubah fasa dari uap ke cair. Sebelum masuk ke kondensor
refrigeran berfasa uap yang bertemperatur dan bertekanan tinggi, sedangkan
setelah ke luar dari kondensor, refrigeran berfasa cair jenuh yang
bertemperatur dan bertekanan tinggi [9].
Katup ekspansi
Katup ekspansi pada sistem refrigerasi mempunyai dua tujuan, pertama adalah
fungsi termodinamik dengan ekspansi (menurunkan tekanan) cairan refrigeran
dari tekanan kondensor ke tekanan evaporator. Kedua, adalah fungsi kontrol
terhadap aliran cairan yang masuk evaporator. Pada saat masuk katup ekspansi
refrigeran berfasa cair dengan tekanan dan temperatur tinggi. setelah keluar,
II-4
katup ekspansi berfasa campuran (cair dengan uap) mempunyai tekanan dan
temperatur rendah. Jenis alat ekspansi yang umum digunakan adalah jenis pipa
kapiler dan katup ekspansi (terdiri atas beberapa macam). Pipa kapiler lebih
sering digunakan untuk sistem refrigerasi dengan kapasitas kecil, di bawah 10
Kwatt, dan tidak dapat distel lagi untuk mengatasi beban yang berbeda. Katup
ekspansi termostatik (TXV), merupakan katup ekspansi yang paling populer,
yaitu yang digunakan untuk kapasitas lebih besar [9].
Evaporator
Evaporator merupakan komponen sistem refrigerasi yang berfungsi untuk
memindahkan panas dari udara, air, atau objek lainnya dengan cara
mengambil kalor untuk proses penguapan refrigerant [9].
Refrigeran
Refrigeran adalah suatu substansi kerja dalam suatu sistem refrigerasi, yang
bertindak sebagai media penyerap dan pembuang kalor di evaporator.
Refrigeran menyerap kalor dari benda atau produk yang diinginkan sehingga
wujud refrigeran berubah dari cair menjadi gas, sedangkan di kondensor
refrigeran membuang panas ke lingkungan atau bahan lain sehingga wujudnya
berubah dari gas menjadi cair. Zat yang dapat dipakai sebagai refrigeran harus
memiliki struktur kimia, sifat-sifat fisis, dan termodinamis tertentu sehingga
dapat digunakan dengan aman dan ekonomis [9].
2.3.1 Kapasitas Air Conditioner
Unttuk menentukan kapasitas kondensor pada ruangan terdapa sebagai
berikut :
Kebutuhan BTU =(L x W x H x I x E) / 60……………………………………(2.1)
Keterangan :
L = Panjang Ruang (dalam feet)
W = Lebar Ruang (dalam feet)
I = Nilai 10 jika ruang berinsulasi (berada di lantai bawah, atau
berhimpit dengan ruang lain). Nilai 18 jika ruang tidak berinsulasi
(di lantai atas).
H = Tinggi Ruang (dalam feet)
II-5
E = Nilai 16 jika dinding terpanjang menghadap utara; nilai 17
jika menghadap timur; Nilai 18 jika menghadap selatan; dan nilai 20
jika menghadap barat.
1 Meter = 3,28 Feet
Kapasitas AC berdasarkan PK:
AC½ PK = ± 5.000 BTU/h
AC¾ PK = ± 7.000 BTU/h
AC1 PK = ± 9.000 BTU/h
AC1½ PK = ±12.000 BTU/h
AC2 PK = ±18.000 BTU/h
2.4 AC Sentral
AC Sentral adalah sistem pendingin yang di kendalikan dalam satu
tempat dan mendistribusikan melalui jalur terpusat dengan saluran udara ducting
menuju ruangan. Pada AC Sentral terdapat beberapa komponen yaitu :
2.4.1 Water Chiller (Thermal storage)
Water Chiller (Thermal storage) merupakan tempat penyimpanan media
pendingin yang akan digunakan dilain waktu, biasanya digunakan pada saat WBP
(Waktu Beban Puncak) menurut (McDowall, Robert. Fundamentals of HVAC
Systems SI Edition. Atlanta, USA: ELSEVIER. 2007). Tujuan dan keuntungan
menggunakan water chiller pada sistem pendingin, antara lain:
1. Untuk mengurangi biaya operasional karena WBP (Waktu Beban
Puncak).
2. Mengurangi jumlah peralatan pendinginan langsung (direct),
penggunaan mesin pendingin yang fleksibel.
3. Memiliki kemampuan mem-back up sistem pendingin utama.
Sebagian besar penggunaan thermal storage adalah untuk penyimpanan media
pendingin air yang digunakan untuk keperluan Air Conditioner seperti yang
diperlihatkan pada gambar II.1.
II-6
Gambar II.1 Chiller Sentrifugal
Sumber : https://www.linkedin.com/pulse/how-buy-air-cooled-water-chillers-baran-mohseni
Pertimbangan penggunaan air sebagai penyimpan kalor karena air
memiliki kapasitas kalor sebesar 1,285 watt jam/kg untuk setiap 1°C perubahan
suhu. Jika air masukkan AHU (Air Handling Unit) bertemperatur 6 °C dan
keluaran suhu dari kumparan pendingin adalah 13°C, maka setiap kg akan
memiliki kapasitas penyimpanan (13-5) x 1,285 watt jam/kg = 10,28 watt jam/kg.
Asumsi 1 m3 air beratnya 998 kg, sehingga setiap 1m3 dapat menyimpan kalor
10,28 watt jam/kg x 998 kg/m3 = 10,260 watt/jam/m3 atau 10,26 kWh/m3.
Thermal storage diklasifikasikan sesuai dengan jenis media penyimpanan kalor
yang digunakan baik menyimpan kalor sensibel atau laten. Air pendingin oleh
chiller selanjutnya disalurkan ke penukaran kalor AHU (Air Handling Unit).
2.5 AHU (Air Handling Unit)
Air Handling Unit sebagai alat yang digunakan untuk pengkondisian dan
sirkulasi udara sebagai bagian dari sistem HVAC (Heating, Ventilating, and Air
Conditioning). Air Handling Unit biasanya berupa kotak besar yang terbuat dari
logam yang berisi blower, elemen pemanas atau pendingin, filter, peredam suara
seperti yang diperlihatkan pada gambar II.2
II-7
Gambar II.2AHU (Air Handling Unit)
Sumber : https://rfd-training.tac.com/docs/HVAC.pdf
Seperti yang diperihatkan pada gambar II.2 terdapat komponen dalam
AHU yang memiliki fungsi yaitu :
2.5.1 Filter
Filter berfungsi sebagai penyaring udara, partikel-partikel asing dan
debu. Pada sistem AHU filter terdapat beberapa tipe tergantung tingkat
keefisienanya adalah sebagai berikut :
Pre filter [Keefisienannya 35%]
Medium Filter [Keefisienannya 95 %]
HEPA (High Efficiency Particulate Air) (Keefisienannya 99 %].
Dari beberapa jenis filter tersebut membutuhkan pergantian secara berkala agar
kualitas udara yang di hasilkan bersih. Seperti yang diperlihatkan pada gambar
II.3.
II-8
Gambar II.3 Filter AHU (Air Handling Unit)
Sumber : https://filterac.wordpress.com/2013/05/10/filter-ahu
2.5.2 Fan Centrifugal
Fan centrifugal adalah mesin untuk pengerak udara, fan ini
memanfaatkan energi kinetik dari kipasnya untuk menanikan tekanan udara.
Seperti diperlihatka pada gambar II.4.
Gambar II.4 Fan centrifugal
Sumber : www.fansandblowers.com/product-range
Fan centrifugal mempercepat aliran udara secara linier pada sistem AHU, fan ini
menaikan kecepatan dari aliran udara dengan bagian berputar dengan
memanfaatkan energi kinetik dari kipasnya untuk menaikan tekanan udara pada
sistem AHU (Air Handling Unit).
II-9
2.5.3 Evaporator
Evaporator berfungsi menurunkan temperature udara yang di salurkan
melalui ducting seperti yang diperlihatkan pada gambar II.5.
Gambar II.5 Evaporator
Sumber : https://sep-evaporator.yimg.com
2.5.4 Ducting
Ducting berfungsi sebagai saluran udara tertutup tempat mengalirnya
udara bersih menuju ruangan. Pada ruangan terdapat dua saluran udara yaitu
(ducting supply) dan (ducting return). Seperti yang diperlihatkan pada gambar
II.6.
Gambar II.6 Ducting
Sumber : http://www. /air-conditioning-ventilation-ducting-in-bangalore-sp13cat14c1/
II-10
2.5.5 Damper
Damper berfungsi untuk mengatur udara yang masuk ke ruangan, udara
yang masuk akan disesuaikan dengan kapasitas ruangan. Seperti pada gambar II.7.
Gambar II.7 Damper
Sumber :http://www.quickshipusa.com/components/dampers louvers/industrial
dampers.html
2.5.6 Komponen Pendukung Sistem Refrigrasi
Terdapat komponen pendukung pada sistem refrigrasi yang akan
menjaga dan melindungi sistem, sehingga dapat bekerja baik dan menghasilkan
nilai efisiensi yang baik.
2.5.6.1 Insulasi (harmaflex)
Bahan yang merupakan isolator panas atau dingin yang digunakan pada
instalasi pipa sistem refrigrasi seperti pada gambar II.8
Gambar II 8 Insulasi (Harmaflex)
Sumber : http://www.armacell.com/
II-11
2.5.6.2 Pompa Sirkulasi
Pompa air digunakan untuk mensirkulasikan media pendingin air dari
water chiller (thermal storage) ke AHU (Air Handling Unit) dalam proses
sirkulasi. Seperti pada gambar II.9
Gambar II 9 Pompa Sirkulasi
Sumber : http://www sembranitech.com
2.6 Sensor SHT11
Sensor SHT11 adalah merupakan sebuah sensor digital yang merupakan
sensor suhu sekaligus sensor kelembaban. Sensor ini merupakan sebuah integrasi
sensor dengan pemrosesan sinyal yang menghasilkan output digital yang
terkalibrasi seperi yang diperlihatkan pada Gambar II.10.
Gambar II.10 Sensor SHT 11
Sumber : www.sensirion.com
II-12
Sebuah elemen sensor capasitif yang digunakan untuk mengukur relative humidity
sensor ketika suhu diukur oleh sebuah band-gap sensor. Sensor ini merupakan
pasangan tanpa lapisan dari 14 bit analog to digital converter dan sebuah
rangkaian interface serial. Hasil sensor ini merupakan sinyal output yang
berkualitas, dan sebuah respon waktu yang cepat dengan ukuran sensor yang kecil
dan konsumsi daya yang rendah menjadikan sensor ini banyak digunakan
berbagai aplikasi.
2.6.1 Pin Catu daya (VDD, GND)
Tegangan supply untuk SHT 11 adalah 2.4 – 5.5 v , sedangkan
rekomendasi tegangan adalah 3.3 v pin catu daya VDD dan GND harus dicouple
dengan sebuah capasitor 100nF. Antar muka serial SHT11. Antar muka serial
SHT11 digunakan agar pembaca sensor bisa optimal dan komsumsi daya listrik
yang bisa optimal. Sensor tidak bisa dialamati oleh I2C protocol, meskipun sensor
bisa dikoneksi dengan I2C bus tanpa ganggunan dari peralatan lain yang
terkoneksi dengan bus. Pengaturannya harus dengan switching antara protokol,
terdapat rangkaian pengkondisian sinyal sesuai datasheet dari sensirion corp
seperti yang diperlihatkan pada gambar II.11.
Gambar II 11 Rangkaian Sensor ke Microcontroller
Sumber : www.sensirion.com
II-13
2.6.2 Serial Clock Input (SKC)
SCK digunakan untuk mengsinkronisasi komunikasi antara
mikrokontroler dengan SHT11
2.6.2.1 Serial Data (Data)
Pada kaki Tri-starte data digunakan untuk mengirim data in dan out dari
sensor. Untuk mengirimkan sebuah perintah ke sensor, data dikirim pada saat
sinyal naik dari serial clock (SCK) dan SCK harus dalam kondisi stabil logika
high. Ketika sinyal SCK berubah dari kondisi high ke kondisi low, maka nilai data
akan berubah. Agar komunikasi data lebih aman, maka sinya Tsu dan Thu harus
diperpanjang sebelum sinyal High dan setelah sinyal low dari SCK. Untuk
pembacaan data dari sensor, data harus valid Tv setelah sinyal SCK kondisi low
sampai kondisi low pada sinyal berikutnya. Seperti yang diperlihatkan pada
gambar II.12 merupakan diagram perwaktuan sinyal SCK dan sinyal data dari
sensor.
Gambar II 12 Proses Pengiriman Data oleh SHT11
Sumber : www.sensirion.com
2.6.3 Komunikasi Sensor SHT11
2.6.3.1 Start Up Sensor
Untuk start up sensor SHT 11 langkah yang pertama adalah
mengkoneksi sensor dengan power supply pada kaki VDD tidak kurang dari
1V/ms. Setelah power up sensor membutuhkan 11ms untuk mencapai kondisi
II-14
sleep state . diharapkan tidak ada perintah yang dikirim ke sensor sebelum waktu
tercapai.
2.6.3.2 Mengirimkan Sebuah Perintah
Untuk menginisialisasi sebuah tranmisi, urutan transmission start harus
disampaikan seperti yang diperlihatkan pada gambar II.13.
Gambar II 13 Transmisi Data SHT11
Sumber : www.sensirion.com
hal ini terdiri dari kondisi low dari sinyal data ketika kondisi SCK high, diikuti
dengan sinyal low dari SCK dan sinyal naik data kembali ketika SCK mencapai
kondisi high. Perintah subsequent terdiri dari tiga bit alamat dan lima bit perintah.
Sensor SHT11 mengindikasi menerima sebuah perintah dengan merubah kondisi
data low (ACK bit) setelah kondisi tinggi ke rendah pada clock ke 8 sinyal SCK.
Line data akan disampaikan (berubah menjadi kondisi high) setelah kondisi tinggi
ke rendah pada clock ke 9 sinyal SCK. Seperti yang dipelihatkan pada gambar
IV.14
Gambar II 14 Daftar Perintah Sensor SHT11
Sumber : www.sensirion.com
II-15
2.6.3.3 Pengukuran Kelembaban dan Temperatur
Setelah menyampaikan sebuah perintah pengukuran (00000101 untuk
pengukuran kelembaban dan 00000011 untuk pengukuran temperature )
mikrokontroler akan menunggu sampai proses pengukuran selesai akan memakan
waktu maksimum 20/80/230 ms untuk 8/12/14 bit pengukuran. Waktu berubah-
ubah sesuai dengan kecepatan internal osilator dan bisa lebih rendah sampai 30%.
Ketika sinyal melengkapi pengukuran, SHT11 memberikan pulsa data kondisi
rendah dan memasuki idle mode.
2.7 Sistem Kendali Fuzzy Logic
2.7.1 Pengertian Fuzzy Logic
Fuzzy Logic merupakan cabang ilmu Artificial Intellegence, yaitu suatu
pengetahuan yang membuat komputer dapat meniru kecerdasan manusia sehingga
diharapkan komputer dapat melakukan hal-hal yang apabila dikerjakan manusia
memerlukan kecerdasan. Dengan kata lain fuzzy logic mempunyai fungsi untuk
“meniru” kecerdasan yang dimiliki manusia untuk melakukan sesuatu dan
mengimplementasikannya ke suatu perangkat, misalnya robot, kendaraan,
peralatan rumah tangga, dan lain-lain.
2.7.2 Logika Fuzzy
Logika fuzzy merupakan logika yang menggunakan aturan atau rule
untuk menentukan keluarannya. Aturan tersebut menggambarkan kondisi yang
diharapkan dan hasil yang diinginkan dengan menggunakan statement if…..then.
Konsep fuzzy logic pada umumnya seperti dibawah ini:
1. Fuzzy logic umumnya diterapkan pada masalah-masalah yang mengandung
unsur ketidakpastian (uncertainty), ketidaktepatan (imprecise), noisy, dan
sebagainya.
2. Fuzzy logic menjembatani bahasa mesin yang presisi dengan bahasa manusia
yang menekankan pada makna atau arti (significance).
3. Fuzzy logic dikembangkan berdasarkan cara berfikir manusia
Terdapat beberapa istilah yang digunakan dalam pengoperasian logika fuzzy,
yaitu:
II-16
2.7.2.1 Variabel fuzzy
Variabel fuzzy adalah variabel yang hendak dibahas dalam suatu fuzzy.
Contohnya yaitu kecepatan, temperatur, tegangan dan sejenisnya. Dalam hal ini
variabel fuzzy terbagi menjadi variabel input dan variabel output.
2.7.2.2 Himpunan fuzzy
Himpunan fuzzy merupakan suatu group yang mewakili suatu kondisi
atau keadaan tertentu dalam suatu variabel fuzzy. Contoh: variabel kecepatan
terdiri dari tiga himpunan fuzzy, yaitu lambat, cepat dan sangat cepat.
2.7.2.3 Scope/domain
Scope/domain himpunan fuzzy adalah keseluruhan nilai yang diijinkan
dalam semesta pembicaraan dan boleh dioperasikan dalam suatu himpunan fuzzy.
Contoh : lambat = [0, 500], cepat = [300, 1000], sangat cepat = [800, 1200].
2.7.2.4 Semesta pembicaraan
Semesta pembicaraan adalah keseluruhan nilai yang diperbolehkan untuk
dioperasikan dalam suatu variabel fuzzy. Contoh: semesta pembicaraan untuk
kecepatan [0,1200].
2.7.2.5 Derajat keanggotaan
Fungsi dari derajat keanggotaan ini adalah untuk memberikan bobot pada
suatu input yang telah kita berikan, sehingga input dapat dinyatakan dengan nilai.
Misalnya putaran adalah lambat, dengan adanya derajat keanggotaan maka
putaran lambat dapat mempunyai suatu nilai misal 0,5. Batas dari derajat
keanggotaan dari0 –1.
2.7.2.6 Fungsi Keanggotaan
Fungsi keanggotaan (membership function) adalah suatu kurva yang
menunjukkan pemetaan titik-titik input data ke dalam nilai keanggotaannya
(derajat keanggotaan) yang memiliki interval antara 0 sampai 1. Salah satu cara
yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai keanggotaan adalah dengan
melalui pendekatan fungsi. Ada beberapa fungsi yang bisa digunakan seperti
II-17
representasi linear, representasi kurva segitiga, representasi kurva trapesium,
representasi kurva bentuk bahu, represeentasi kurva-s, dan representasi kurva
bentuk lonceng Fungsi Keanggotaan Linier Terdapat dua fungsi keanggotaan
linier, yaitu linear naik dan turun. Pada linear naik, himpunan fuzzy dimulai pada
nilai domain yang memiliki dearajat keanggotaan nol bergerak ke kanan menuju
domain yang memiliki derajat keanggotaan yang lebih tinggi.
a. Fungsi Keanggotaan Linier
Terdapat dua fungsi keanggotaan linier, yaitu linear naik dan turun. Pada
linear naik, himpunan fuzzy dimulai pada nilai domain yang memiliki dearajat
keanggotaan nol bergerak ke kanan menuju domain yang memiliki derajat
keanggotaan yang lebih tinggi seperti yang diperlihatkan pada gambar II.15.
Gambar II.15 Fungsi keanggotaan liner naik
Fungsi keanggotaan :
…………………………………….(2.2)
b. Fungsi Keanggotaan Segitiga
Pada fungi keanggotaan segitiga, terdapat tiga parameter a,b dan c yang
membentuk kurva segitiga seperti yang diperlihatkan pada gambar II.16.
Gambar II.16 Fungsi keanggotaan segitiga
II-18
Untuk mencari derajat keanggotaan fungsi kurva segitiga, dapat dicari melalui
persamaan:
…………………………....(2.3)
c. Fungsi Keanggotaan Trapesium
Gambar II.17 Fungsi keanggotaan trapezium
………………………………(2.4)
2.7.3 Proses Fuzzy Logic
Proses Fuzzy Logic terdiri dari tiga bagian utama. Fuzzifikasi, Rule Based
dan Defuzzifikasi seperti yang diperlihatkan pada gambar IV.18 sebagai berikut :
Gambar II 18 Proses fuzzy logic
2.7.3.1 Fuzzifikasi
Merupakan proses pengubahan variabel numerik menjadi variabel
linguistik. Suatu besaran dimasukkan sebagai input (crisp input). Crisp input
kemudian dimasukkan pada batas domain sehingga input tersebut dinyatakan
II-19
sebagai label seperti lambat, sedang, cepat dari fungsi keanggotaan. Kemudian
dari fungsi keanggotaan ini dapat diketahui berapa derajat keanggotannya.
Fuzzifikasi memiliki peranan mentransformasikan bilangan tegas yang diperoleh
dari sebuah pengukuran ke dalam penaksiran sebagai pemetaan dari ruang
masukan ke himpunan fuzzy dalam semesta pembicaraan. Untuk keperluan
tersebut diperlukan suatu operator fuzzy. Sinyal masukan pada fuzzy controller
berupa nilai tegas yang diambil dari selisih antara set point dengan nilai keluaran
aktual berupa nilai kesalahan error (e) dan turunan pertama dari nilai error yang
disebut delta error (de).
2.7.3.2 Evaluasi Rule
Proses ini berfungsi untuk untuk mencari suatu nilai fuzzy output dari
fuzzy input. Prosesnya adalah suatu nilai fuzzy input yang berasal dari proses
fuzzifikasi kemudian dimasukkan kedalam sebuah rule yang telah dibuat untuk
dijadikan sebuah fuzzy output. Evaluasi rule merupakan bagian utama dari fuzzy,
karena disinilah sistem akan menjadi pintar atau tidak. Jika tidak pintar dalam
mengatur
rule (basis aturannya) maka sistem yang akan dikontrol menjadi kacau. Basis
aturan berisi aturan-aturan fuzzy yang digunakan untuk pengendalian sistem.
Aturan-aturan ini dibuat berdasarkan logika dan intuisi manusia, serta berkaitan
erat dengan jalan pikiran yang membuatnya. Jadi tidak salah bila dikatakan bahwa
aturan ini bersifat subjektif, tergantung dari ketajaman yang membuat. Aturan
yang telah ditetapkan digunakan untuk menghubungkan antara variabel-variabel
masukan dan variabel-variabel keluaran. Aturan ini berbentuk „JIKA – MAKA‟
(IF – THEN).
2.7.3.3 Defuzzifikasi
Defuzzifikasi merupakan cara untuk mendapatkan nilai tegas dari nilai
fuzzy secara representatif. Secara mendasar defuzzifikasi adalah pemetaan dari
ruang aksi kendali fuzzy yang didefinisikan dalam semesta pembicaraan keluaran
ke dalam ruang aksi kendali nyata (non fuzzy). Proses ini berfungsi untuk
menentukan suatu nilai crisp output. Prosesnya adalah: suatu nilai fuzzy output
yang berasal dari evaluasi rule diambil kemudian dimasukkan ke dalam suatu
II-20
fungsi keanggotaan keluaran (membership function output). Besar nilai fuzzy
output dinyatakan sebagai degree of membership function output. Nilai-nilai
tersebut dimasukkan ke dalam suatu rumus untuk mendapatkan hasil akhir yang
disebut crisp output. Crisp output adalah suatu nilai analog yang dibutuhkan
untuk mengolah data pada sistem yang telah dirancang.
Terdapat beberapa metode pada defuzzyfikasi, metode tersebut yaitu
metode Tsukamoto, metode Sugeno dan metode Mamdani. Pada metode
Tsukamoto, setiap konsekuen pada aturan yang berebentuk IF-THEN harus
direpresentasikan dengan suatu himpunan fuzzy dengan fungsi keanggotaan yang
monoton. Pada metode Sugeno, output tidak berupa himpunan fuzzy, namun
berupa konstanta atau persamaan linier. Sedangkan untuk metode Mamdani nilai
tegas diperoleh dengan cara mengambil titik pusat daerah fuzzy. Metode yang
dipakai yaiu metode Sugeno (weight average).
2.7.4 Operator Fuzzy Logic
Terdapat beberapa operasi yang dapat digunakan untuk mengkombinasi
dan memodifikasi himpunan fuzzy. Selain itu terdapat nilai keanggotaan yang
didapat dari operasi 2 himpunan yang disebut α–predikat. Terdapat 2 operasi dasar
pada fuzzy, operasi tersebut yaitu:
2.7.4.1 Operator AND
Operator ini berhubungan dengan operasi interseksi pada himpunan. α–
predikat sebagai hasil operasi dengan operator AND diperoleh dengan mengambil
nilai keanggotaan terkecil antar elemen pada himpunan-himpunan yang
bersangkutan. μAnB = min(μAμB[y]).
2.7.4.2 Operator OR
Operator ini berhubungan dengan operasi union pada himpunan. α–
predikat sebagai hasil operasi dengan operator OR diperoleh dengan mengambil
nilai keanggotaan terbesar antar elemen pada himpunan-himpunan yang
bersangkutan. μAuB = max(μA[x],μB[y]).
II-21
2.7.5 Sistem Inferensi
Sistem inferensi merupakan penarikan kesimpulan dari kaidah fuzzy.
Sistem inferensi dapat dibangun dengan metode –metode :
2.7.5.1 Metode Sugeno
Pada metode sugeno, fuzzifikasi, operasi fuzzy, dan implikasi sama seperti
metode mamdani. Perbedaannya hanya pada agregasi dan defuzzifikasi. Metode
ini diperkenalkan oleh takagi-sugeno kang pada tahun 1985.
1. Model fuzzy sugeno orde-nol
Secara umum bentuk model fuzzy sugeno orde-nol adalah:
IF (x1 is A1) ● (x2 is A2) ● (x3 is A3) ●…….. ● (xN is AN) THEN z=k
dengan: Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan k adalah suatu
konstanta (tegas) sebagai konsekuen.
2. Model Fuzzy Sugeno Orde-Satu
Secara umum bentuk model fuzzy SUGENO Orde-Satu adalah: IF (x1 is A1)
●……● (xN is AN) THEN z = p1*x1 + … + pN*xN + q
dengan: Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan pi adalah suatu
konstanta (tegas) ke-i dan q juga merupakan konstanta dalam konsekuen.
2.8 Motor Servo
Motor Servo adalah alat untuk mengubah energi listik menjadi mekanik
/actuator yang dapat bekerja pada dua arah putar (Clockwise dan Counter
Clockwise). Motor servo dapat berputar bersarkan lebar pulsa selebar kurang lebih
20 ms. Motor servo mempunyai 2 jenis yaitu
Motor servo standar
Motor servo standar mampu berputar 90o dan 180o. Untuk aplikasi motor
servo standar biasanya digunakan untuk robotarm ( robot lengan)
Motor servo continuous
Motor servo standar mampu berputar 380o. Untuk aplikasi motor servo
continue biasanya digunakan untuk mobile robot.
II-22
Secara umum motor servo mempunyai 3 buah kabel yaitu : Kabel power.
Kabel ground
Kabel kendali PWM (Pulse Width Modulation).
Berikut merupakan bentuk dari motor servo seperti pada gambar III.19 sebagai
berikut :
Gambar II 19 Motor Servo
Sumber : http://elektronika-dasar.web.id/motor-servo/
Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan menggunakan
metode PWM (Pulse Width Modulation). Motor servo berfungsi untuk
menggerakan volume damper dengan mengatur PWM (Pulse Width Modulation)
yang dikeluarkan oleh microcontroller. Motor servo yang digunakan jenis
MG995. Berikut merupakan pemberian PWM (Pulse Width Modulation) untuk
motor servo seperti yang diperlihatkan pada gambar II.20.
II-23
Gambar II.20 Pulsa PWM Motor Sevo
Sumber : http://elektronika-dasar.web.id
Seperti pada gambar II.20 untuk pemberian PWM pada 1.25 ms maka posisi
motor servo berada pada posisi 0o (Netral), pemberian PMW 1.75 ms posisi
motor servo berada pada posisi 180o , pemberian PWM 1.375 ms posisi motor
servo berada pada posisi 45o (dari Posisis 0o ), pemberian PWM 1.5 ms motor
servo berada pada 0o, pemberian PWM 1.625 ms motor servo berada pada posisi
45o dari posisi 0o ke belakang).
2.9 LCD (Liquid Crystal Display)
LDC (Liquid Crystal Display) komponen elektronika yang dapat
menampilkan tulisan karakter. Karakte biasanya disebutkan jumlah kolom dan
barisnya, misalnya 20x4 yang artinya terdapat 20 kolom dan 4 baris seperti yang
diperlihatkan pada gambar II.21
II-24
Gambar II 21 LCD 20 x 4
Sumber : www.instructables.com/id/Interfacing-20x4-LCD-with-Arduino
LCD tersusun atas lapisan dari campuran organik antara lapisan kristal kaca
bening dengan elektroda transparan indium oksida dan ditampilan membentuk
seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. dalam menampilkan
alfanumerik kristal dapat diatur kedalam pola titik. Memori LCD terdiri dari 9.920
bit CGROM, 64 byte CGRAM dan 80x8 bit DDRAM. Pengalamatan diatur oleh
Address Counter dan akses datanya dilakukan melalui register data. Konfigurasi
LCD 20x4 artinya maksimal karakter perbaris berjumlah 20 dan jumlah baris
maksimal adalah 4 dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5
kolom pixel.
2.10 Mikrokontroller AVR Atmega16
Mikrokontroller ialah chip yang sudah terdapat I/O Port dan memori
RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory) diperlukan
untuk kebutuhan control. Seperti yang diperlihatkan pada gambar II.22
Gambar II 22 Susunan Kaki Mikrokontroller ATmega16
Sumber : datasheet Atmega16
II-25
Berikut penjelasan pin mikrokontroller Atmega16 secara umum adalah seperti pada tabel II.1
Tabel II. 1 Penjelasan Pin Atmega16
Konfigurasi PIN ATmega16 Keterangan PIN Fungsi PIN PORTB_1 sampai 8 (Port B) 8 bit dua arah (bitdirectional), yang dapat
dipergunakan untuk general purpose dan special feature.
PIN 9 (Reset) jika terdapat minimum pulse pada saat active low.
PIN 10 VCC (2,7 – 5,5 Volt). PIN 11 dan 31 GND PIN 12 (XTAL 2) PIN masukan ke rangkaian osilator internal.
Sebuah osilator kristal atau sumber osilator luar dapat digunakan.
PIN 13 (XTAL 1) PIN keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin ini dipakai bila menggunakan osilator kristal.
PIN 14 sampai 21 (Port D) 8 bit dua arah (bitdirectional), yang dapat digunakan general purpose dan special feature.
PIN 22 sampai 29 (Port C) 8 bit dua arah (bitdirectional), yang dapat digunakan untuk general purpose dan special feature.
Pin 30 Avcc pin penyuplai daya untuk port A dan ADC dan dihubungkan ke Vcc. Jika ADC digunakan maka pin ini dihubungkan ke Vcc.
Pin 32 AREF pin yang berfungsi sebagai referensi untuk pin analog jika ADC digunakan.
Pin 33 sampai 40 (Port A) 8 bit dua arah (bitdirectional), yang dapat digunakan untuk general purpose dan special feature
Pada Atmega16 mempunyai fungsi-fungsi khusus adalah :
Pada Pin 33 sampai 40 (Port A) dapat digunakan seperti pada tabel II.2.
Tabel II. 2 Pin A
PIN Fungsi Khusus Port A0 Input ADC Port A 0 Port A1 Input ADC Port A 1 Port A2 Input ADC Port A 2 Port A3 Input ADC Port A 3 Port A4 Input ADC Port A 4 Port A5 Input ADC Port A 5 Port A6 Input ADC Port A 6
II-26
Port A7 Input ADC Port A 7 Port A8 Input ADC Port A 8
Pada Pin 1 sampai 8 (Port B) dapat digunakan seperti pada tabel II.3. Tabel II. 3 Pin B
PIN Fungsi Khusus Port B0 T0 (Timer/Counter 0 External
Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)
Port B1 T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)
Port B2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interupt 2 Input)
Port B3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OC0 (Timer/Counter 0 Output Compare Match Output)
Port B4 SS (SP1 Slave Select Input) Port B5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave
Input) Port B6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave
Output) Port B7 SCK (SPI Bus Serial Clock)7
Pada Pin 22 sampai 29 (Port C) dapat digunakan seperti pada tabel II.4. Tabel II. 4 Pin C
PIN Fungsi Khusus Port C0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line) Port C1 SDA (Two-wire Serial Bus Data
Input/Output Line) Port C2 TCK (Joint Test Action Group Test Clock) Port C3 TMS (JTAG Test Mode Select) Port C4 TDO (JTAG Test Data Out) Port C5 TDI (JTAG Test Data In) Port C6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1) Port C7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)
Pada Pin 14 sampai 21 (Port D) dapat digunakan seperti pada tabel II.5.
Tabel II. 5 Pin D
PIN Fungsi Khusus Port D0 RXD (USART Input Pin) Port D1 TXD (USART Output Pin)
II-27
Port D2 INT0 (External Interupt 0 Input) Port D3 INT1 (External Interupt 1 Input) Port D4 OC1B (Timer/Counter 1 Output
Compare B Match Output) Port D5 OC1A (Timer/Counter 1 Output
Compare A Match Output) Port D6 ICP1 (Timer/Counter 1 Input Compare
Pin) Port D7 OC2 (Timer/Counter 2 Output Compare
Match Output)
keuntungan menggunakan Atmega16 sebagai pengontrol utama yaitu :
1. Mempunyai performa tinggi (berkecepatan akses maksimum 16 MHz)
tetapi hemat daya.
2. Memori untuk program flash cukup besar yaitu 16 Kb.
3. Memori internal (SRAM) cukup besar yaitu 16 Kb.
4. Mendukung hubungan serial SPI.
5. Tersedia 3 channel timer/counter (2 untuk 8 bit dan 1 untuk 16 bit).
2.11 Motor DC
Motor dc adalah motor arus searah dengan mengubah tenaga listrik
menjadi tenaga gerak dan memerlukan tegangan searah seperti pada gambar II.23
Gambar II 23 Kontruksi Motor DC
Sumber : http://elektronika-dasar.web.id/prinsip-kerja-motor-dc/
II-28
Seperti pada gambar II.23 kontruksi motor DC memiliki bagian-bagian
seperti :
1. Stator / bagian tetap. Stator menghasilkan medan magnet yang
dibangkitkan dari koil/ magnet permanen.
2. Rotor / bagian berputar. Rotor berupa koil untuk arus listrik mengalir
Gaya electromagnet pada motor DC timbul saat arus yang mengalir pada
penghantar yang berada dalam medan magnet yang ditimbulkan oleh magnet
permananen. Motor DC terdapat dua kutub magnet garis-garis gaya magnet
mengalir ke kedua kutub tersebut. Menurut hukum gaya lourentz, arus mengalir
pada penghantar terletak dalam medan magnet, pada medan magnet akan timbul
gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arus I, dan arah medan magnet B.
2.12 Driver Motor L298
Driver motor L298 adalah rangkaian H-bridge yang dapat digunakan
untuk mengendalikan putaran motor DC dengan mikrokontroller, arus yang
dikerluarkan oleh mikrokontroller sangat kecil sehingga harus dihubungkan
dengan L298 agar dapat mengendalikan motor DC. L298 terdapat berupa
rangkaian transistor, relay, IC dapat bekerja dengan tegangan catu hingga 46 volt
DC dengan arus (DC) dapat bekerja maximal hingga 3 A. Pemberian PWM dari
mikrokontroller untuk driver L298 dikhususkan pada PIN 6 (ENABLE A) undan
PIN 11 (ENABLE B), L298 memiliki 15 kaki setiap kaki-kaki memiliki fungsi
tersendiri berikut susunan pin dari L298 seperti pada gambar II.24
Gambar II 24 Konfigurasi pin L298
Sumber : Data Sheet L298
